clase 1 ctv_ 2016sin tutorial
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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