clase 1 ctv_ 2016sin tutorial

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR.

INSTITUTO “RAFAEL ALBERTO ESCOBAR LARA”SUBDIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y POSGRADO

Maestría Enseñanza de la BiologíaNÚCLEO DE INVESTIGACIÓN NIDE-ECYT

CULTIVO DE TEJIDOS in vitro

DE PLANTAS SUPERIORES

GeneralidadesDra. Eva CabreraMgSc.Virginia Rengifo

Maracay, Mayo 2016

Elaborada por: Dra. Eva Cabrera Enero 2016

Núcleo de Investigación, Docencia y Extensión en Enseñanza de la Ciencia y la Tecnología.

(NIDE-ECYT)

Profesoras del curso:Eva Cabrera de

ReyesVirginia Rengifo

Vivas

https://padlet.com/ecare2855/og1on42sizm7

Es un conjunto de herramientas tecnológicas que hacen posible el empleo de materiales vivos o partes de ellos con el fin de obtener productos o servicios

útiles

Materia prima BIOPROCESO

Producto útil

Por ejemplo Leche

Microorganismo u otro organismo

vivo

Lactobacilus yogurt

Biotecnología

Es el conjunto de técnicas que implican o no la manipulación genética de los organismos,

Con el propósito de producir bienes o servicios. Se utilizan

organismos vivos, (incluyendo al hombre), parte de esos organismos (células, genomas, genes) o sus productos (enzimas, proteínas y metabolitos secundarios), lo que

trae como consecuencia un avance científico que tiene una aplicación

práctica en el campo agrícola, farmacéutico, veterinario,

alimenticio, ecológico, industrial, etc.

Biotecnología

Procesos fermentativos:

preparación del pan, queso, yogurt y de bebidas alcohólicas

Biotecnología Tradicional:

Elaborada por: Dra. Eva Cabrera octubre 2014

Elaborada por: Dra. Eva Cabrera octubre 2014

o

El mejoramiento de cultivos y de animales domésticos (cruzamientos selectivos)

Biotecnología Tradicional:

Durante más de 10.000 años el hombre ha utilizado el mejoramiento para domesticar animales y plantas, seleccionando aquellos cultivos de mayor o más rápido crecimiento,

semillas más fuertes o frutos más dulces

Implica la manipulación deliberada de las moléculas de DNA.

Biotecnología Moderna

Modificar y/o transferir genes seleccionados individuales de un organismo a

otro,

o “ingeniería genética”

Elaborada por: Dra. Eva Cabrera octubre 2014

Elaborada por: Dra. Eva Cabrera octubre 2014

ÁMBITOS DE APLICACIÓN

MÉDICO• Producción de

antibióticos• Desarrollo de vacunas y

nuevos medicamentos• Creación de nuevas

formas de diagnóstico• Terapias génicas

INDUSTRIAL• Uso de enzimas como

catalizadores• Plásticos biodegradables• Biocombustibles.

AGRÍCOLA/PECUARIO• Mejoramiento especies

animales o vegetales mediante transgénesis: resistentes a enfermedades, plagas o factores ambientales.

• Control biológico de plagas• Biofertilizantes. Biocidas

AMBIENTAL• Uso de microorganismos

o sus productos para degradar contaminantes ambientales

• Crianza de especies acuáticas con técnicas de mejoramiento genético de avanzada

La multiplicación vegetativa.

La multiplicación o propagación vegetativa es posible ya que cada una de las células de un vegetal,

posee la capacidad de multiplicarse, diferenciarse y generar un nuevo individuo idéntico al original. A esta

característica se la denomina totipotencialidad. 

Totipotencia

Es la capacidad que tienen las células provenientes de cualquier parte de la

planta y dadas las condiciones apropiadas, de poder desarrollarse en

una planta completa

Elaborada por: Dra. Eva Cabrera octubre 2014

Elaborada por: Dra. Eva Cabrera octubre 2014

CÉLULA DIFERENCIADA desdiferenciación CÉLULA

MERISTEMÁTICA

CÉLULA DIFERENCIADA

CÉLULAS EN DIVISIÓN

CALLO

OBTENCIÓN «IN VITRO» DE TEJIDOS DE PLANTAS

Tejido donante (hoja, tallo, raíz, etc.) Influencia

hormonal

rediferenciación

CULTIVO ASÉPTICO RECIPIENTES DE VIDRIO O PLÁSTICO

MULTIPLICACIÓN VEGETATIVA O

ASEXUAL

abarca

mediante

implicase cultiva en

CÉLULAS

TEJIDOSCONTROL DE PROCESOS

MORFOGÉNICOS

ÓRGANOSINÓCULO O EXPLANTE

MEDIO NUTRITIVO

PRODUCCIÓN DE CLONES

COPIAS GENÉTICAMENTE

IDÉNTICAS

en un

FRAGMENTO DE HOJA, TALLO, YEMA, RAÍZ

TEJIDO MERISTEMÁTICO

(Conjunto de células no diferenciadas)

Se inicia en

Ápices de tallos y raíces, axilas de hojas, cambium de tallos, márgenes de hojas, callos

Bajo la influencia deLUZ, TEMPERATURA, HORMONAS, OTROS

SE DIFERENCIAN EN HOJAS, TALLOS, RAÍCES Y OTROS

ÓRGANOS Y TEJIDOS.

POTENCIALIDAD DE

DIFERENCIACIÓN

Cultivo de Tejidos Vegetales in vitro

TécnicaTomar una sección de

tejido vegetal (explante), órgano, células aisladas y

desinfectarlo

Se implanta asépticamente en un medio nutritivo

adecuado

Sales minerales, vitaminas, aminoácidos y azúcares,

complementando con fito-hormonas necesarias para dirigir la formación de

las plántulas.

Respuesta morfogénica

Obtención de una planta completa

•Se pueden obtener plantas libres de enfermedades (bacterias, hongos, virus).

•Se puede propagar masivamente material vegetal en cualquier época del año y en poco tiempo, conservando su potencial genético y calidad sanitaria.

•Permite optimizar el uso de factores ambientales y nutricionales.

•Facilita el cultivo de un gran número de plantas en una pequeña superficie.

•Permite conservar material biológico por periodos de tiempo prolongados.

• Se pueden incluir aspectos de fitomejoramiento.

Ventajas

Principales aplicaciones

MICROPROPAGACIÓN

OBTENCIÓN DE PLANTAS LIBRES

DE VIRUS U OTROS

PATÓGENOS

MEJORAMIENTO GENÉTICO

CONSERVACIÓN DE

GERMOPLASMA

MICROPROPAGACIÓN Alto número de plantas de un

genotipo Reducción del tiempo de

multiplicación Superficie reducida, bajos costos

por planta Mayor control sanitario Mayor facilidad de transporte Posibilidad de multiplicar una

variedad donde existan pocos ejemplares

Menor riesgos de variantes fenotípicas o genotípicas.

VENTAJAS

OBTENCIÓN DE PLANTAS LIBRES DE VIRUS U OTROS PATÓGENOS

Aislamiento de meristemos tratados o no con termoterapias u otros métodos.

Pequeñas dimensiones Verificación de ausencia

de patogenicidad: Ej. test Elisa Previsión de

contaminación antes, durante y después.

MEJORAMIENTO GENÉTICO

Creación de híbridos, en caso de esterilidad o incompatibilidad de variedades

Se puede lograr variabilidad natural mediante callogénesis, cultivo de células o cultivo de protoplastos.

Se pueden o no usar técnicas de ingeniería genética

La regeneración se hace vía: embriogénesis somática u organogénesis.

CONSERVACIÓN DE GERMOPLASMA Preservación de recursos fitogenéticos para

mantener la biodiversidad Almacenaje de gran número de clones en espacios

reducidos Germoplasma libre de patógenos Costos de mantenimiento menores

En los bancos de germoplasma se

almacena el genoma de especies vegetales en forma de semillas y otros materiales para

garantizar su conservación. Se trata

de copias de seguridad para el conjunto de las plantas de un

determinado rublo o región "

Otras aplicacionesEstudios básicos de: Fisiología, genética y

bioquímicaBioconversión y producción de

compuestos útiles. E.j Biocombustibles Incremento de variabilidad genética.

Roca y Mroginski (1993)

Cultivo de órganos: Meristemas o ápices, microestacas y embriones.

Callos: Células no diferenciadas que conservan el poder de dividirse (Células meristemáticas-

embriogénicas)Suspensiones celulares: Células libres o

microagregados de células, en medio líquidos y en movimiento.

Cultivo de protoplastos: Células sin pared pectocelulósica , Contenido celular rodeado de

membranaCultivo de anteras: Anteras enteras con

polen inmaduro, forman embriones y callos en medios de regeneración, producen plantas

haploides.

Tipos de propagación in vitro

Factores que intervienen en el cultivo de tejidos

El inóculo o explante

• Fragmento de vegetal utilizado para la regeneración de plantas completas. Pueden ser:

• Órganos• Tejidos o

fragmentos• Células • Deben provenir de

material joven, sano y vigoroso.

Factores físicos• pH 4,5-7• Intercambio

gaseoso• Humedad:70-100

%• Intensidad y tipo

de luz: artificial o natural:900W/m2

• 400-700 nanómetros

Factores químicos• Medio nutritivo:

mezcla de sustancias sobre la que crecen los explantes o inóculos.

• Estimula la diferenciación

• Mantiene la variabilidad

• Guía el crecimiento

EXPLANTES

ORIGEN

RESPUESTAS MORFOGÉNICAS

Productos intermedios

COMPONENTES DE LOS MEDIOS NUTRITIVOS

REQUERIMIENTOS NUTRICIONALES EN CONDICIONES NATURALES

CONDICIONES IN VITRO

GELIFICANTE(soporte)

AGUA Y SALES

MINERALES

PRODUCE HORMONAS Y VITAMINAS

PARA REGULAR LOS PROCESOS

DE CRECIMIENT

O

REGULADORES DE CRECIMIENTO

O FITOHORMONAS

SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO

ALTA HUMEDAD

TEMPERATURA E ILUMINACIÓN VARIABLES

ILUMINACIÓN Y

TEMPERATURA CONTROLADA

Baja actividad fotosintética

Raíces y estomas poco operativos

Mayor riesgo de contaminación bacteriana y

fúngica

MEDIOS NUTRITIVOS

Tipos de envases para el cultivo

Tubos de ensayo

Capsulas de petri

Frascos de vidrio

Botellas de crecimiento

Envases de plástico

ETAPAS• Selección del material vegetal• Limpieza y desinfección del material vegetal• Preparación de medios nutritivos• Esterilización de medios e instrumental• Desinfección y organización de superficies de trabajo• Implantación aséptica de los explantes• Control y evaluación de la respuesta del material

implantado• Aclimatación y adaptación progresiva a condiciones

naturales en laboratorio e invernadero• Traslado a vivero o campo

Preparación de medios nutritivos

Materiales, sustancias, cristalería

Equipos para lograr la asepsia

Cámara de flujo laminar

Autoclave

Mecheros

1.Desinfección de explantes

Agua destilada estéril

Detergentes

Hipoclorito

Alcohol etílico

Agua del grifo

ETAPAS

2. Implantación aséptica

3. Respuesta de los explantes

4. Crecimiento y multiplicación

5. Adaptación a condiciones naturales:

Fase multiplicación

CONDICIONES IN VITRO

GELIFICANTE(soporte)

AGUA Y SALES

MINERALES

Reguladores de crecimiento o Fitohormonas

SACAROSA COMO FUENTE DE CARBONO

Alta humedad

Iluminación y temperatura controlada

Baja actividad fotosintética

Raíces y estomas poco

operativos

Mayor riesgo de contaminación bacteriana y

fúngica

6. Adaptación a condiciones naturales: Fase: Aclimatación

7. Aclimatación a condiciones naturales: Fase: Invernadero

8. Aclimatación a condiciones naturales: Fase: Campo