Mejoramiento genético (página 2)

2. LOS CÍTRICOS

2.1 GENERALIDADES

Los cítricos son un conjunto, de especies que
pertenecen al género
Citrus. Desempeñan un papel destacado en la
alimentación de muchas personas, en el
mundo entero. Una característica del género es la
presencia, en todos los organos de la planta de un aceite
esencial que le da su olor característico. Las especies
que engloba este grupo
proporcionan notables cantidades de vitamina C, minerales (calcio
y fósforo).

Los cítricos pertenecen a la clase
Angiospermae, a la subclase dicotiledónea, a la orden
rutae, a la familia
rutaceae y al género citrus y cuenta con más de 145
especies, entre las que se destacan: naranja (Citrus
sinensis), mandarina (Citrus reticulata), limón
(Citrus limon), lima (Citrus aurantifolia), toronja
(Citrus paradisi). Se cree que el área general de
origen de los cítricos es el suroeste de Asia, incluyendo
desde Arabia oriental hacia el este hasta Filipinas y desde el
Himalaya hacia el sur hasta Indonesia o Australia, el movimiento de
dispersión de los diferentes tipos de cítricos
ocurrió dentro del área general de origen, desde
antes de que existiera registro
Histórico. (Devies y Albrigo, 1999).
1

2.2 FISIOLOGÍA DE LOS
CÍTRICOS

La germinación de la semilla es hipogea es decir,
los cotiledones permanecen subterráneos. La temperatura
para que empiece a emerger la radicula oscila entre 9 y 38ºC
y varia con cada cultivar. El numero de días hasta la
primera emergencia oscilan desde aproximadamente 80 días a
15-20ºC, a Tan solo 14-30 días para las
mayorías de los cultivares en el intervalo optimo de
30-35ºC.La intensidad de la luz no afecta a
la germinación o emergencia pero las plántulas que
se desarrollan en la oscuridad son pálidas y
ahiladas.(Devies y Albrigo,1999).1

FASE JUVENIL:

La duración del estadio juvenil varia para cada
especie y con los factores ambientales . generalmente este
periodo del árbol se relaciona inversamente con la
acumulacion de unidades de calor y el
vigor del árbol, siempre que otros factores no sean
limitantes. Las especies vigorosas tales como limeros y
limoneros, tienen periodos juveniles de menos de dos años
en las condiciones de cultivo de climas sub. tropicales, mientras
que los mandarinos , el pomelo y los naranjos dulces alcanzan
periodos de 15 a 13 años cuando crecen de semilla. La
duración del estado juvenil
depende drásticamente de la temperatura, la humedad y en
algunos casos de las condiciones edáficas y culturales
.Por ejemplo en zonas de tierras bajas tropicales con
precipitaciones altas el periodo juvenil es apreciablemente mas
corto que en zonas sub tropicales áridas con condiciones
sub optimas de riego .(Davies y Albrigo,1999),(enciclopedia de la
agricultura y
la ganadería,
1999)1

2.2.1 FACTORES QUE ALTERAN LA FISIOLOGÍA DE LA
PLANTA

EFECTOS DE LA LUZ:

Diversos autores han estudiado el efecto de la luz y su
distribución en hojas de cítricos,
en el funcionamiento fisiológico del mismo encontrando
conclusiones tales como: (Syvertsen, 1994), (Baker,1993),
(Devices y Albrigo,1999)

oscilaciones cíclicas entre la asimilación
fotosintética de CO2 de la atmósfera y ala
transpiración de cerca de 20 a 40 minutos.

la respuesta estomatica a incrementos de radiación
fotosinteticamente activa , tiene puntos aproximados de
saturación a los 500 umol/quanta/ms el cual corresponde a
cerca del 25% de la luz total del sol.

comparado con muchos tipos de hojas, la
concentración de clorofila en hojas de citrus es
relativamente alta, por ejemplo hojas maduras de naranja valencia
tiene contenidos de clorofila de cerca de 780um/m . Esto
es mucha más alta que frutales como la pera de 440 um/m2
(aproximadamente). De esta manera la alta concentración de
la clorofila resulta en una relativamente fuerte absorción
de radiación fotosintéticamente activa por hojas de
citrus en árboles
desarrollados en plena exposición
solar; la mayoría de las hojas en el dosel maduro
están a la sombra, no es entonces de sorprender que las
hojas de citrus tengan una alta concentración de
contenido de clorofila, que son características
anatómicas asociadas con hojas tolerantes a la sombra. Sin
embargo los cítricos tienen un dispositivo de potencia de
aclimatación a la irradiación. Por ejemplo
árboles de 6 semanas que son transferidos de una baja a
una alta irradianza, la capacidad para asimilar y transportar
electrones se torna muy similar a las hojas aclimatadas a la luz
mostrando cambios paralelos en la masa seca de la hoja y en
concentración de N por unidad de área.

Un trabajo sobre
la respuesta fotosintética de citrus, de la
fluorescencia de la clorofila, macronutriente y carbohidratos
a altos contenidos de CO2 fue estudiada por Keutgen y Chen
(2001),encontrando una desaceleración de la
regulación de la tasa de fotosíntesis neta a concentraciones de
cerca de 600ppm . Este decrecimiento (explican ellos)
podría deberse por una disminución en la actividad
o concentraciones de las enzimas en el
ciclo de Calvin el cual fue acompañado por una
reducción en los niveles de Nitrógeno. El mutuo
sombreamiento de hojas viejas el cual ocurre especialmente a
altas concentraciones de CO2 debido a la aceleración del
desarrollo del
árbol, es una consecuencia de la adaptación a
condiciones ligeramentes oscuras el cual también puede
jugar un papel en la desaceleración de la fotosíntesis. Al medir el parámetro
de la fluorescencia de la clorofila decreció, lo cual es
interpretado como indicador de fotoinhibicion a altas
concentraciones de CO2.

EFECTO DE LA TEMPERATURA:

La elongación de los tallos de los
cítricos comumente ocurren en dos a cinco distintos
tirones de crecimiento anual en las regiones subtropicales pero
pueden crecer casi continuamente en las zonas tropicales,
particularmente los limoneros y limas. El inicio del crecimiento
del tallo esta regulado por la temperatura ( mayores a
12.5ºC), en las zonas subtropicales y por la disponibilidad
de agua en las
zonas tropicales. La elongación acumulativa estacional de
los tallos o la acumulación de materia seca
suele ser mayor en días uniformemente largos y con un
promedio de temperaturas diurnas y nocturnas elevado
típico de las áreas tropicales bajas.

Potencialmente los vástagos se producen durante
toda la temporada en regiones tropicales debido a las elevadas
temperaturas medias existentes durante todo el año ,
siempre y cuando el agua no sea
un factor limitante como ocurre en las regiones tropicales con
ciclos climáticos de humedad-sequía diferenciados.
(Devices y Albrigo, 1999), (Reuther,
1993)1

AGUA Y VIENTOS:

La discusión sobre el efecto del régimen
de humedad y de vientos, sobre las respuestas de cítricos
es dificultosa debido a que forman parte de distintos aspectos
del complejo ambiental. Las precipitaciones y la humedad relativa
están interrelacionados, y ambos moderan el flujo de
energía, el cual tiene influencia en torno a la
temperatura de los tejidos, y de los
procesos
vitales que ocurren entre ellos. La cantidad y la
distribución de la precipitación anual tiene un
efecto directo sobre la humedad del suelo, este
factor puede ser manipulado con irrigacion y drenaje. (Reuther,
1993).1

Moster y Zyl, realizaron un trabajo sobre la ganancia en
calidad de la
fruta con irrigación controlada. Los resultados indican es
un órgano altamente sensible a la pobre irrigación,
teniendo efecto sobre su tamaño y calidad ya que la
cantidad de sólidos solubles y la acidez del jugo decrece
con el incremento del agua aplicada en riego, estos dos factores
que influyen en la calidad de la fruta están positivamente
correlacionados con la irrigación del agua particularmente
en la fase 2 de crecimiento en la fruta, y tiene un efecto sobre
la cáscara de la fruta al aumentar su grosor al
presentarse estrés
hídrico.

La cantidad, velocidad y
distribución estacional de los vientos son igualmente
importantes en la determinación de la adaptabilidad de las
zonas al cultivo de cítricos. Los vientos calientes
tienden a causar excesiva evapotranspiracion y frecuentemente
daños y muerte en
hojas debido a la deshidratación., el excesivo viento
especialmente cuando las frutas están jóvenes
causan excoriaciones y por consecuencia perdida en el valor
comercial, aunado a una estimulación en la
abscisión de hojas y frutos. Afortunadamente los vientos
excesivo no es un problema común en el trópico, ya
que vientos algo superiores a 15 o 20 Km. favorecen y promueven
que los tejidos estén secos disminuyendo el ataque por
hongos.
(Reuther, 1993)1

2.2.2 DESARROLLO DEL SISTEMA
RADICULAR:

El crecimiento y desarrollo de las raíces esta
regulado por la temperatura. El crecimiento de la raíz y
de los tallos tienen diferentes umbrales de temperatura,
ocurriendo el crecimiento de la raíz a temperaturas
superiores a los 7ºC.El crecimiento de la raíz al
igual que el de los tallos ocurre en flujos o tirones que
frecuentemente pero no siempre se alternan con los flujos de
crecimiento de estos últimos. La velocidad media de
elongación de las raíces cítricas es
fuertemente dependiente de la temperatura, tanto en el caso de
las raíces pioneras como el de las fibrosas, mostrando un
aumento lineal positivo en el crecimiento de 17 a 30ºC.
(Davies y Albrigo, 1999)

Existen distintas distribuciones del sistema radical
según la especie por ejemplo: el Naranjo agrio presenta un
vigoroso y extenso sistema radical, caracterizado por la
presencia de abundantes raíces fines o de
absorción, muchas veces laterales. La raíz
principal está presente, pero frecuentemente dividida en
varios raíces, después de penetrar unos 30 cm o
más del suelo. El sistema del Cleopatra es muy similar al
del Naranjo agrio, presentando muchas raíces finas entre
los 61 a 91 cm de profundidad. (Avilan y col, 2003)

2.2.3 FLORACIÓN Y
FRUCTIFICACIÓN:

Los factores de control de la
floración en los cítricos mas probables son
carbohidratos, hormonas,
nutrición
y relaciones hídricas, los dos primeros tienen un
importante aporte en el desarrollo de los frutos y se basan en :
(infoagro.com)

Rayado de ramas: produce un estímulo en el
crecimiento del fruto. En algunas variedades se realiza durante
la floración o después de la caída de
pétalos, para mejorar el cuajado. Esta práctica
tiene una influencia positiva sobre el contenido endógeno
hormonal, atribuidos a los cambios provocados en el transporte y
acumulación de carbohidratos. De este modo se mantiene la
tasa de crecimiento de los frutos que, consecuentemente, sufren
la abscisión en menor proporción, mejorando
así el cuajado y la cosecha final.

Aplicación de auxinas de síntesis:
aumenta el tamaño final del fruto con aclareos
mínimos o nulos. La época de aplicación,
independientemente de las variedades, deben efectuarse
después de la caída fisiológica de frutos,
para aumentar el tamaño final del fruto; es decir para un
diámetro del fruto entre 25 y 30 mm para las naranjas o
durante el cambio de
color, para
facilitar el mantenimiento
del fruto en el árbol sin merma de calidad, en cuyo caso
se suele adicionar ácido giberélico.

El crecimiento del fruto sigue una curva sigmoide,
caracterizada por tres estados bien diferenciados:

ESTADO I. El fruto presenta un crecimiento exponencial,
hay una máxima división celular que le da un
crecimiento en el grosor del pericarpio. Se forma los sacos de
zumo.

ESTADO II. Dura varios meses, presenta un crecimiento
lineal en el tiempo con un
aumento del tamaño de las células,
hay diferenciación de las células, el fruto absorbe
gran cantidad de agua y alcanza su tamaño definitivo.
Termina con el cambio de color de la capa superficial de la
cáscara

ESTADO III. Hay una reducida taza de crecimiento,
ocurren todos los cambios asociados a su maduración, el
contenido de sólidos solubles aumenta.(Duran,
2003)

Caída fisiológica de los
frutos:

Es un desorden probablemente relacionado con la competencia entre
los frutos por los carbohidratos, agua hormonas y otros
metabolitos. El problema sin embargo se acentúa mucho por
el estrés, especialmente el causado por altas temperaturas
y falta de agua. Consiguientemente la caída
fisiológica suele ser mas severa donde las temperaturas de
las hojas pueden alcanzar los 35-40ºC, y donde la escasez de agua
crea problemas. Una
hipótesis es que las altas temperaturas y
la acusada falta de agua ocasionan el cierre de los estomas con
la consiguiente disminución en la asimilación neta
de CO2. Entonces hay abscisión en los frutos porque estos
mantienen un equilibrio de
carbono
negativo. (Devices y Albrigo, 1999).(Iglesias y
col,2001)1

3.
GENÉTICA Y MEJORA DE LOS CÍTRICOS

Citrus y los géneros relacionados del grupo de
los cítricos verdaderos tienen dos juegos de
nueve cromosomas. Los
cromosomas son pequeños y de tamaño variable y sus
aberraciones son moderadamente comunes (raghuvanshi, 1968);
2. . Existen algunos triploides, tatraploides y
hexaploides, pero generalmente aparecen en bajos porcentajes de
la población.

La selección
de nuevos cítricos y de géneros relacionados con
ellos ha ido sucediendo durante millares de años. Sin
embargo, los primeros programas
sistemáticos de mejora, orientados hacia un objetivo,
dieron comienzo en Florida en 1893 con Swingle y Webber. Desde
entonces, se han desarrollado numerosos programas en todo el
mundo con gran variedad de objetivos.
Desgraciadamente la mejora de cítricos es difícil y
requiere mucho tiempo. La mayoría de las especies
cítricas y las relacionadas con ellas son muy
heterocigóticas y son pocos los caracteres con patrones de
herencia de
gen único; Por tanto los híbridos F1
tienden a mostrar variabilidad. Además la existencia
frecuente de embrionía nuclear y la ausencia de marcadores
morfológicos característicos hacen muy dificultosa
la selección de híbridos, aunque este
situación esté mejorando gracias al empleo de
marcadores isoenzimáticos. Además el prolongado
periodo juvenil de las plantas en campo
(5-15 años) hace que la creación de nuevos
cítricos sea una propuesta a muy largo plazo, costosa y
que necesita una gran superficie de suelo. Consiguientemente, los
principales cultivares de importancia a escala mundial
han resultado de mutaciones o de hibridación natural en
estado silvestre. La hibridación natural en estado
silvestre es muy común. Muchos híbridos son
perpetuados por embriones nucleares y son factores que
constituyen a ala confusa situación de especies entre los
cítricos (Davies y Albrigo, 1999). Sin embargo lo ideal
sería disminuir las barreras que el cultivo tradicional de
cítricos trae consigo, para ello es pertinente el uso de
herramientas
biotecnológicas que faciliten el proceso de
hibridación pero de forma artificial o in
Vitro.

Por ello los protoplastos pueden considerarse como una
fuente primaria para poder llevar a
cabo el proceso anteriormente mencionado.

4.
PROTOPLASTOS

Un protoplasto vegetal puede definirse como: La parte de
la célula
vegetal que está delimitada e incluida dentro de la
pared celular y que puede ser plasmolisada y aislada por
eliminación mecánica o enzimática de la pared
celular. El protoplasto es por lo tanto una célula
desnuda, rodeada por su membrana plasmática,
potencialmente capaz de regenerar la pared celular, crecer y
dividirse» (Vasil, 1976).3

4.1 USO DE LOS PROTOPLASTOS

Los protoplastos son una herramienta fundamental para la
investigación en biología fundamental
y aplicada. La ausencia de una pared celular rígida
(obstáculo físico-químico) y la completa
exposición de la membrana celular convierte a los
protoplastos en un sistema ideal para la investigación en
procesos de transporte y división celular,
morfogénesis, mutagénesis, selección, etc.
Quizá la aplicación más utilizada
actualmente es la transformación genética
por hibridación o fusión
somática, por introducción-absorción de proteínas,
DNA (vegetal, vírico o bacteriano), macromoléculas,
etc. En fitopatología se utiliza para estudiar la
etiología de los virus, su
absorción, procesos infectivos y replicación; la
especificidad y modo de actuación de hongos y bacterias
patógenas, la evaluación
de toxinas, y finalmente la obtención-selección de
clones resistentes a diversos patógenos y productos
fitosanitarios para la mejora genética.
3

4.2 PROTOCOLO ASEGUIR
PARA OBTENCIÓN Y AISLAMIENTO DE
PROTOPLASTOS

La primera fase es la obtención,
preparación y desinfección del material vegetal. La
obtención de los protoplastos puede hacerse de muy
diversas partes de la planta, cultivadas tanto in Vitro
como ex Vitro. Así pueden obtenerse protoplastos de
tejidos de callo, ápices de raíz, cladodios,
ápices de tallo, frutos, nódulos de raíces,
coleóptilos, láminas de aleurona de cereales,
microsporas e incluso de tubos polínicos, pero en la
actualidad la fuente de protoplastos más habitual es el
tejido de mesófilo de las hojas
jóvenes.3

La segunda fase es la eliminación de la pared
celular mediante enzimas líticos o aislamiento de
protoplastos en una solución con un alto potencial
osmótico.

El aislamiento de protoplastos depende en gran medida
del tipo y concentración de los enzimas utilizados. Los
dos enzimas esenciales son la celulasa y la pectinasa, que
degradan específicamente los componentes
celulósicos y pectínicos de la pared celular.
Algunos tejidos también requieren hemicelulasas
adicionales para una correcta digestión de la pared. Otros
preparados enzimáticos como la driselasa desarrollan un
conjunto de actividades líticas: celulasas, laminarinasas,
xilanasas, pectinasas. Todos los preparados enzimáticos
incluyen impurezas, como nucleasas y proteasas, que pueden tener
un efecto negativo sobre la viabilidad celular. Los enzimas son
pH
dependientes (4-6) y su temperatura óptima de
actuación es de 40 a 60°C. Debido a la fragilidad
osmótica de los protoplastos, es necesario controlar
perfectamente el potencial osmótico tanto de la
solución enzimática, como de la solución de
lavado y de la solución de recuperación y cultivo
de los protoplastos. Para ello se usan osmóticos
iónicos o no iónicos como sorbitol, manitol,
sacarosa, glucosa,
cloruro cálcico, etc, a distintas
dosis.3

La tercera fase es la recuperación de los
protoplastos, incluye la eliminación de los enzimas por
lavado y el paso a un medio de cultivo para la
recuperación de la pared y la promoción de las primeras divisiones
celulares de las células individuales obtenidas de los
protoplastos. Así como la regeneración de la pared
no representa ninguna dificultad, ya que ocurre inmediatamente al
eliminar los enzimas, la fase de división celular, suele
ser muy problemática y por diversas causas necesita la
cuidadosa purificación y manipulación previa de los
protoplastos así como la puesta a punto de un medio de
cultivo específico y complejo, con sales minerales,
vitaminas,
carbohidratos, reguladores de crecimiento y una dosis reducida
paulatinamente del agente osmótico; esto se realiza
incubando el material a unos 25°C en condiciones de oscuridad
de 5 a 7 días. En esta fase se realizan los tratamientos y
la selección del material frente a diversos
agentes.

La cuarta fase es el cultivo de protoplastos obtenidos
tras la división celular, se cambia en ella la densidad
poblacional, la composición del medio de cultivo, que se
hace menos exigente y la incubación se hace con
luz.

La quinta fase es la regeneración de
plántulas a partir del tejido, mediante modificaciones de
la composición hormonal-mineral del medio de cultivo. La
sexta fase es el transplante y aclimatación de las plantas
obtenidas en invernadero.

4.3 TÉCNICAS PARA EL MEJORAMIENTO
GENÉTICO.

4.3.1 CULTIVO Y FUSIÓN DE
PROTOPLASTOS.

Para inducir la fusión de protoplastos se han
desarrollado diversas técnicas.
Al mezclar los protoplastos de plantas de dos diferentes especies
o géneros, los tipos de fusión que ocurren
son:

• Entre protoplastos de la misma planta donde la
  fusión del núcleo de dos células
  formaría un carion homogéneo.
• Entre protoplastos de plantas de la misma especie
  (Fusión intraespecífica).Entre protoplastos de
  diferentes especies o géneros de vegetales
  (Fusión Interespecífica).

Los dos últimos tipos de fusiones pueden
resultar en la formación de híbridos
genéticos los cuales pueden ser obtenidos raramente a
través de cruzamientos sexuales.

Una fusión del citoplasma (cihibrido) de un tipo
de planta con el núcleo de otra es también
posible.

4.3.2 TRANSFORMACIÓN
GENÉTICA

Transformar genéticamente significa adicionar
información genética novedosa a un
genoma, lo cual modifica su fisiología adicional. Las células o
tejidos que se quieren transformar deben poseer condiciones
óptimas para la división celular y la capacidad de
regenerar plantas

BIBLIOGRAFÍA

• 1 TRUJILLO, Erika. CITRICOS. [en linea].
  Agos. 2007. Idioma español, formato Firefox Document, 44519
  B. Disponible en Internet:

<http://www.monografias.com/trabajos15/citricos-cultivo/citricos-cultivo.shtml

• 2 DAVIES Frederick y ALBRIGO, Gene,
  CITRICOS, (1999); Editorial ACRIBIA, S.A Zaragoza ( España);
  Pgs: 49-57 y 1-11
• 3 ENCINA Lopez, Carlos. Protoplastos. [en
  linea]. Malaga (España): Facultad de Ciencias de
  la Universidad
  de Málaga. Idioma español, 7430 B. disponible en
  Internet:

.

• JIMENEZ, Victor M. el cultivo de protoplastos en
  citricos ysu potencial para el mejoramiento genetico [en
  linea]. 1996, [ref. de 187-204]. Formato pdf pp.187-201.
  disponible en internet:

http://www.mag.go.cr/rev_agr/v20n02_187.pdf

BIOGRAFIA AUTORES

Estudiantes de la UNIVERSIDAD DEL TOLIMA, VI semestre de
biología.

Juan David Perez Peralta

Aura Milena Arenas troncoso

Marcela Saldarriaga Cruz

Angie Candia Nieto

COLOMBIA, IBAGUE, 8 DE NOVIEMBRE DE 2007