Este documento describe las técnicas de cultivo de embriones para obtener plantas viables. Existen dos tipos de cultivo: de embriones inmaduros y maduros. El cultivo implica el aislamiento y crecimiento de embriones en condiciones estériles para desarrollar una planta. Factores como el genotipo, estado del embrión, condiciones de la planta madre y composición del medio afectan el éxito del cultivo. El cultivo tiene aplicaciones como eliminar inhibición de germinación, acortar ciclos de mejora

1. CAPITULO 16
“CULTIVO DE EMBRIONES”
Biotecnología vegetal
Alumnos:
Domínguez Dehesa Elizabeth
Domínguez Jerónimo Leticia
González Martínez Ana Iza
Hernández Alvarez Nallely
Lic. En Biología 8° semestre

2. Introducción

3. El cultivo de embriones consiste en el aislamiento y crecimiento, in vitro, en
condiciones estériles, de un embrión inmaduro, con el fin de obtener una
planta viable.
En principio existen dos tipos de cultivo de embriones:
1. Cultivo de embriones inmaduros, que se originan en semillas no acabadas
de madurar. Se utiliza para impedir el aborto embrionario (muerte prematura
del embrión), y con el fin de obtener una planta viable; este tipo de cultivo es
difícil, en parte porque se necesita una ardua disección, y también porque se
necesita un medio nutritivo complejo. Las posibilidades de éxito de este tipo
de cultivo, dependen mucho del estado de desarrollo del embrión en el
momento de ser aislado.

4. 2. Cultivo de embriones maduros, que se encuentran a su vez en semillas
maduras. Este tipo de cultivo es fácil, y se utiliza, por ejemplo, para eliminar la
inhibición (absoluta) de germinación de las semillas. Suele ser suficiente en
estos casos el uso de un medio nutritivo simple, como agar, azúcar y
minerales.

5. Técnicas

6. El cultivo de embriones no se encuentran generalmente problemas de
desinfección. Las semillas maduras se encuentran desinfectadas en su
exterior, a partir de ellas se obtienen los embriones abriendo la cubierta
seminal. Si las semillas están todavía inmaduras, el fruto aún cerrado
permanece estéril, y al abrirlo se obtienen los óvulos sin infectar. A
continuación se dan algunos ejemplos de diferentes procedimientos de
aislamiento:
1. Aislamiento de embriones de cereza.
Primero se retiran los huesos de los frutos. Se seleccionan las mejores semillas,
descartando las que floten en un baño de agua. Se esterilizan las semillas
seleccionadas. A continuación se rompe el endocarpio leñoso, quedando a
la vista el embrión. Se retiran los embriones con la ayuda de unas pinzas con
punta, y se siembran sobre un medio sólido.

7. 2. En el caso de la cebada se retira el fruto de la espiga, se desinfecta, se
aclara con agua estéril y se coloca sobre una caja de Petri estéril, con la
raquilla hacia abajo y la lemma hacia arriba. Después de retirar la lemma,
pared del fruto y cubierta seminal, el embrión queda libre. Se separa con un
escalpelo y se siembra sobre el medio.

8. 3. En el caso de la azucena, 40-60 días después de la fertilización se esteriliza
el fruto cerrado (con alcohol de 96% y posteriormente flameado), se sacan
entonces las semillas y se colocan en agua estéril para impedir su
deshidratación. Se retira la cubierta seminal raspando con un escalpelo,
haciéndose así visible el endospermo. El embrión puede entonces aislarse a
través de unos cortes longitudinales, o es obligado a salir del edospermo a
través de un agujero lateral. El embrión se siembra tan pronto como queda
en libertad.

9. Sin embargo, no se puede decir que el cultivo de embriones sea un proceso
fácil. En 1969, Lange aisló 1888 embriones de cebada, obteniendo solamente
201 plantas viables. Las razones de este bajo porcentaje de viabilidad
pueden ser:
1. Pérdidas debidas a infección (15%)
2. Embriones demasiado pequeños en el momento del aislamiento
(elevando la concentración de azúcar se estimula el crecimiento de los
embriones pequeños).
3. Interrupción del desarrollo embrionario.
4. Daños en los embriones (especialmente en el caso de semillas duras).
5. Las condiciones artificiales (medios nutritivos).

10. Factores que afectan al
éxito del cultivo de
embriones

11. A continuación se indican los factores de los que depende el desarrollo de una planta viable,
a partir de un embrión:
1. Genotipo
En algunas especies vegetales los embriones son difíciles de cultivar, mientras que en otras
resulta fácil. Se pueden encontrar incluso diferencias, entre los cultivares de una misma
especie.
2. Estado de desarrollo del embrión en el momento del aislamiento
Generalmente los embriones muy pequeños, indiferenciados, es virtualmente imposible
desarrollarlos in vitro. Cuanto más desarrollado esté un embrión in vivo, más fácil resulta su
cultivo in vitro. A veces es posible, con la ayuda de técnicas especiales, cultivar embriones
pequeños; por ejemplo, incubando, en estrecho contacto con el embrión un fragmento de
endospermo de una semilla madura, o una porción de tejido hipocotilar, transplante del
embrión inmaduro, al endospermo de una semilla normal, de la misma especie.

12. 3. Las condiciones de crecimiento de la planta madre
Generalmente las plantas madre son cultivadas en invernadero,
aunque a veces se utiliza material que se ha cultivado en el campo,
por ejemplo cebada, estas plantas se cortan y transfieren a soluciones
aireadas, en un fitotrón. La mejora del desarrollo de la planta madre,
en condiciones controladas, generalmente produce un mejor
desarrollo del endospermo y, por consiguiente, mejor crecimiento de
los embriones aislados. El crecimiento del embrión puede también ser
estimulado, si se desarrollan mas los cotiledones, lo cual depende
también del crecimiento de la planta madre.

13. 4. Composición del medio nutritivo
Los embriones inmaduros tienen unas necesidades mucho mas criticas, en cuanto a
la composición del medio nutritivo, que los embriones maduros. Sin embargo, tanto
los embriones maduros como los inmaduros necesitan macro, microelementos y
azúcar.
5. Oxígeno
Se trata de un factor importante, siendo en algunas ocasiones, las necesidades de
oxigeno de los cultivos de embriones, superiores a las concentraciones que
normalmente se encuentran en el aire.
6. Luz
A veces los embriones aislados necesitan ser cultivados en la oscuridad, durante 7-14
días, pudiendo luego ser transferidos a la luz, para permitir la formación de clorofila.

14. 7. Temperatura
Depende de la especie vegetal que se usa.
Normalmente se utiliza una temperatura relativamente
alta (22-28°C) para el crecimiento; aunque algunas
especies como la azucena, necesitan una
temperatura mas baja (17°C). Un tratamiento de frio
(4°C) puede ser necesario para romper la dormición.
En el caso de la azucena, se ha encontrado que las
plantas obtenidas necesitan pasar entre 4 y 6
semanas a una temperatura de 5-9°C, para obtener
un buen crecimiento. Las plantas de melocotón
crecen en forma de rosera a no ser que reciban un
tratamiento de frio.

15. Aplicaciones prácticas

16. Las aplicaciones practicas mas importantes del cultivo de embriones se
indican a continuación:
1. Eliminar la inhibición (absoluta) de germinación de las semillas
En algunas especies es imposible lograr la geminación in vivo, siendo
imprescindible en estos casos el cultivo de embriones, por ejemplo en:
Colocasia esculenta, Musa balbisiana y Pinus armandii.
2. Germinación de semillas de parásitos obligados, que resulta imposible in
vivo sin la presencia del huésped, pero que puede conseguirse con el cultivo
de embriones.

17. 3. Acortar el ciclo de mejora
Existen muchas especies que presentan dormición seminal, la cual
frecuentemente se localiza en la cubierta de la semilla y/o en el endospermo.
Aislando los embriones se puede producir una germinación inmediata. A
veces la germinación se ve retrasada, sino impedida del todo, por la
impermeabilidad de la cubierta al agua y al oxigeno. En estos casos el cultivo
de embriones puede acelerar la germinación. Hay que tener en cuenta que
el cultivo de embriones puede producir un acortamiento mayor aún del de
mejora.
4. Producción de haploides
En el cruce Hordeum vulgare X H. bulbosum se produce la fertilización, pero
después los cromosomas de H. bulbosum son eliminados, produciéndose
como resultado un embrion haploide de H. vulgare, el cual solo es viable por
cultivo de embriones. Si se duplican los cromosomas al final se produce un
homocigoto de H. vulgare.

18. 5. Prevención del aborto embrionario en frutales de hueso precoces
El transporte de agua y nutrientes, al embrión todavía inmaduro, en cruces como
frutales de hueso precoces, que cortado a veces demasiado temprano,
produciéndose el aborto del embrión. En la práctica esto quiere decir que no son
posibles los cruces. La única solución es utilizar el cultivo de embriones, para evitar el
aborto in vivo.
6. Prevención del aborto embrionario como resultado de incompatibilidad
En el caso de cruces interespecíficos, intergenéricos, y en el caso de cruces por
ejemplo, entre diploides y tetraploides, el endospermo puede no desarrollarse o
hacerlo muy probablemente. El resultado es el aborto embrionario in vivo, que puede
ser evitado exclusivamente por el cultivo d embriones. El cultivo de embriones se
utiliza frecuentemente en cruces interespecíficos: Phaseolus, azucena, lino, algodón,
tomate, arroz y cebada. Ejemplos de cultivo de embriones con cruces intergenéricos
son: Hordeum X Secale y Triticum X Secale. El cultivo de embriones se emplea
también en los cruces entre diploides y tetraploides: en cebada y centeno.

19. 7. Propagación vegetativa.
Los embriones se utilizan como un material inicial, para la propagación
vegetativa, por ejemplo en las Gramíneas y Coníferas. Los embriones
responden muy bien, debido a que se trata de un material juvenil; en las
Gramíneas la organogénesis se produce con relativa facilidad a partir de
tejido calloso juvenil. En las Coníferas el clonado partiendo de callos
inmaduros producidos a partir de embriones, así como la formación de
vástagos axilares, resulta también fácil.