Clonación de Agave angustifolia Haw. mediante técnicas biotecnológicas

Abstract

El género Agave es nativo del Continente Americano y muestra su mayor diversidad en México; desde la antigüedad, muchas especies de este género se han utilizado en México para la producción de alimentos, fibras, azúcares, jarabes, celulosa, ensilado para el ganado, productos farmacéuticos, obtención de sapogeninas, como plantas ornamentales, elaboración de bebidas alcohólicas y muchos otros productos (Portillo et al., 2007); una de estas especies es A. angustifolia, la cual se utiliza para la producción de mezcal. A. angustifolia puede ser multiplicado vegetativamente ya sea a través de bulbillos o estolones (hijuelos), sin embargo, la tasa de adaptación a condiciones de campo es muy baja. Además, en condiciones ambientales óptimas el agave florece sólo una vez en su vida (8-30 años de edad) pero rara vez se obtienen semillas viables (Tejavathi et al., 2007). Por otro lado, el incremento en la producción de mezcal ha ocasionado la sobreexplotación de dicha especie (Nikam et al., 2003). Igualmente, la recolección de plantas y semillas, así como la destrucción de su entorno natural han reducido significativamente las poblaciones de este agave en su hábitat nativo. Por lo anterior, la urgente necesidad de obtener un gran número de individuos uniformes de genotipos elite, ha llevado al desarrollo de técnicas de cultivo in vitro para propagar masivamente varias especies del género Agave, en este sentido, se ha informado de un protocolo para la regeneración vía embriogénesis somática de A. angustifolia (Arzate- Fernández and Mejía-Franco, 2011). La embriogénesis somática es un método alternativo para la clonación masiva y se produce con la reprogramación del desarrollo de células somáticas hacia la vía embriogénica, dicho proceso forma la base de la totipotencia celular en las plantas superiores. La embriogénesis somática es una simulación artificial de la embriogénesis natural y puede ser inducida por diferentes señalizaciones destacando la presión osmótica causada por la sacarosa, la influencia de las vitaminas en el medio de cultivo, las fuentes de nitrógeno orgánico o la presencia de reguladores de crecimiento vegetal 1 Clonación de Agave angustifolia Haw. mediante técnicas biotecnológicas (RCV), principalmente las auxinas ya que juegan un papel muy importante en la transducción de señales para desencadenar un patrón de expresión génica determinado. La aplicación de RCV como 2,4-D (ácido 2,4 diclorofenoxiacético) y BA (benciladenina) ha tenido un papel importante dentro de la embriogénesis somática por su capacidad para inducir respuestas de crecimiento, diferenciación y en muy diversos fenómenos de desarrollo de las plantas (Thomas et al 2004; Nolan et al 2009). Durante la embriogénesis somática, los cambios bioquímicos y morfológicos que ocurren durante el proceso de los tejidos inducidos, están estrechamente relacionados con alteraciones en la expresión génica. Varios genes se sobreexpresan durante la fase de inducción de la embriogénesis somática, y otros se expresan durante la maduración del embrión somático y su desarrollo a una planta completa. Entre los genes implicados en la inducción de la embriogénesis somática se encuentran los Somatic Embryogenesis Receptor Kinase (SERK) (Sharma et al., 2008; Singla et al., 2008). Los genes SERK fueron aislados por primera vez en células embriogénicas de zanahoria, posicionándose como un marcador molecular para la embriogénesis somática (Schmidt et al. 1997; Somleva et al., 2000), dichos genes han sido asociados con el potencial embriogénico en diferentes especies incluyendo Arabidopsis thaliana (Hecht et al., 2001), Zea mays (Baudino et al., 2001), Cyrtochilum loxense (Cueva et. al., 2012) y Cattleya maxima. Por la problemática anteriormente expuesta, en la presente investigación se tuvieron como objetivos: 1) evaluar el efecto fisiológico de diferentes factores en el medio de cultivo durante el proceso de embriogénesis somática de Agave angutifolia y 2) caracterizar molecularmente los genes específicos que se sobreexpresan y son responsables de la embriogénesis somática en Agave angutifolia. Los resultados de la presente investigación muestran que la producción de embriones somáticos de Agave angustifolia se ve considerablemente afectada por una multitud de factores paralelos en el medio de cultivo, incluyendo la influencia de los reguladores de crecimiento vegetal, la participación de agentes precursores de estrés endógeno como lo 2 Clonación de Agave angustifolia Haw. mediante técnicas biotecnológicas son la fuente de carbono y el complejo vitamínico, y la alteración de la expresión génica endógena que encamina a las células somáticas a la vía embriogénica. Dichos resultados nos permitirán incrementar la eficacia y eficiencia del proceso de clonación in vitro (reducción de tiempo y costos, preselección de material vegetal, desarrollo de programas de mejoramiento genético, entre otros) generando clones de alta calidad genética que permitan la reproducción de la especie. Igualmente, este protocolo, permitirá ofrecer material vegetativo suficiente a las empresas y/o productores de mezcal interesados, lo anterior como una alternativa de aprovechamiento agrícola sustentable como está estipulado en la norma NOM-007-SEMARNAT-1997, que hace referencia a la protección y restauración de los recursos forestales no maderables y la biodiversidad de los ecosistemas con la finalidad de lograr un manejo sostenible de estos recursos fitogenéticos.