- Resumen
- Justificación
- Planteamiento del problema
- Marco
teórico y antecedentes - Diseño
metodológico - Resultados esperados
- Bibliografía
Cultivo in vitro de Gyrocarpus
americanus (Hernandiaceae) como alternativa para la
recuperación y conservación de la especie en el
departamento del Tolima
A pesar de los esfuerzos que se han hecho en el
país para la conservación de la biodiversidad,
durante muchos años esta ha estado sujeta a la
explotación irracional y a la destrucción de los
bosques. Muchas especies que poblaron nuestros bosques hoy
día se encuentran en parches, se limitan a áreas
muy específicas o bien son raras de hallar
(Jiménez, 1993) esto nos obliga no solo a mejorar los
métodos de conservación sino también a
implementar técnicas de propagación como el cultivo
in vitro como estrategia de conservación para la
explotación comercial sostenible de las especies
(Valverde, 2003), por ello se estudiara a Gyrocarpus
americanus , una especie de importancia económica y
cultural en el departamento del Tolima con el objetivo de
establecer un protocolo de propagación in vitro y de esta
manera mitigar el impacto que ha generado su uso masivo como
materia prima para la elaboración de tamboras en esta
región. Se utilizará como material experimental
explantes y semillas que serán sometidas a procesos de
desinfección y posteriormente sembrados bajo condiciones
asépticas en una serie de ensayos para evaluar las
condiciones idóneas de multiplicación in
vitro, y finalmente su aclimatación en el
invernadero. El producto final serán protocolos de cultivo
in vitro y desinfección para esta especie.
Pese a los grandes esfuerzos que se llevan a cabo para
establecer planes de recuperación y conservación de
especies promisorias que han sido explotadas por su potencial
económico, no se ha logrado mitigar del todo los problemas
que acarrean el uso masivo de estas, debido a esto nace la
necesidad de llevar a cabo estrategias que busquen controlar de
alguna manera el impacto que causa la acción del hombre
sobre las especies que son utilizadas por su potencial
económico y productivo En el departamento del Tolima se ha
evidenciado un claro ejemplo de esta problemática con el
banco volador (Gyrocarpus americanus) una especies que
en el pasado tuvo una amplia distribución en los
municipios de Espinal , Guamo y en el Tolima, pero que en la
actualidad ha venido disminuyendo su población debido a su
importante uso en la elaboración de tamboras, instrumentos
folclóricos tolimenses, generando esto la perdida de las
especies en esta región. Son muy pocas las
investigación que se han realizado alrededor de esta
especie, esto hace necesario tomar acciones inmediatas en la
búsqueda de alternativas que mejoren sus sistemas de
producción y la calidad del material de siembra para la
regeneración y recuperación de la especie para el
departamento, el uso de la biotecnología vegetal ha sido
una de las herramientas más utilizada a nivel de
laboratorio para la conservación de muchas especies
vegetales especialmente el cultivo in vitro y la
micropropagación. Las ventajas que ofrecen las
técnicas de cultivo in vitro contribuyen enormemente con
un mayor conocimiento de éstas, incrementos en sus tasas
de reproducción, material clonado y una selección
del material de siembra (Valverde 2003). Este trabajo lo que
busca es establecer los protocolos de cultivo de tejidos y
germinación in vitro de Gyrocarpus americanus con
el objetivo de promover la propagación masiva de la
especie como instrumento para la recuperación y
conservación de poblaciones en el departamento del Tolima
y de esta manera mitigar el impacto que tiene su uso en la
elaboración de instrumentos culturales, permitiendo su
explotaciónl comercial pero también contribuyendo a
su conservación.
Pese a los grandes esfuerzos que se han hecho en el
país para la conservación de la biodiversidad,
durante muchos años ha estado sujeto a la
explotación irracional y a la destrucción de los
bosques. Muchas especies que poblaron nuestros bosques hoy
día se encuentran en parches, se limitan a áreas
muy específicas o bien son raras de hallar
(Jiménez, 1993). El problema radica en la
destrucción acelerada de muchas especies debido a la
inconsciente explotación por parte del hombre y a la falta
de estrategias para retribuir a la tierra lo que esta nos ofrece,
lo que ha llevado a un desequilibrio ecológico y a la
perdida de muchas poblaciones de especies nativas y especies
promisorias importantes por sus usos económicos,
comerciales, entre otros .Ejemplo de ello es el caso del banco
volador Gyrocarpus americanus (hernandiaceae), especie
pionera de bosque seco y seco pre montano, que años
atrás se encontraba bien distribuida en el departamento
del Tolima, Espinal, Guamo, y con la cual se fabricaban las
tamboras tolimenses, instrumentos musicales que representan la
cultura de la región, mas con el tiempo y la acción
del hombre dicho árbol se vino diezmando en la
región a pesar de los esfuerzos que se han hecho por
recuperar la especie. La falta de estudios que se encuentra sobre
esta especie, hace necesario tomar acciones inmediatas en la
búsqueda de alternativas que mejoren sus sistemas de
producción y la calidad del material de siembra para el
departamento del Tolima y de esta manera mitigar la
disminución de la especie y contribuir en la
recuperación, y regeneración de las poblaciones de
esta en nuestro departamento y de esta manera aportar para su
conservación.
Gyrocarpus americanus Jacq, este miembro de la familia
Hernandiaceae fue descrito por Nicolaas Joseph von Jacquin en
1763. Es una especie pionera de bosque seco y seco
premontano originaria de Asia, con densidades mayores en sitios
pedregosos, claros de bosques secos, la distribución de
esta especie va desde el nivel del mar cerca de 900 m. Crece
en bosques monzónicos y
seco matorral y bosque abierto. Se encuentra en
Africa, toda la región del Pacífico América
del Sur, Papúa Nueva Guinea, Australia y Asia (Bihrmann,
2006).
El banco volador es un árbol caducifolio que
alcanza de 12-30 m de altura y 40-80 cm de diámetro,
corteza gris claro a verde o plateada hojas simples, alternas,
con pecíolos de 4-30cm de largo, a veces cubiertos de
pelillos finos, haz verde oscuro y envés verde claro,
ambas superficies finamente pubescentes. Flores verdosas en
panículas terminales, ramificadas, con muchas flores
machos y pocas flores hembras y bisexuales fruto en sámara
con 1.5-2cm de largo con dos alas de 7-8.5cm su dispersión
por viento con la ayuda de las alas, presenta una semilla por
fruto, estos son en forma de oliva, grande, dura, leñosa,
seca y negruzca.
La semilla se recoge de marzo a abril, se puede guardar
semilla seca hasta 8 meses en recipientes herméticamente
sellados, pero el porcentaje de germinación disminuye
notablemente después de 12 meses, sembrada tarda 7-20
días en germinar. Dura de 12-24 semanas en el vivero para
alcanzar 30 cm o más de altura. La madera es muy ligera
(0.32) y fácilmente trabajable, aunque por su poco peso se
requieren herramientas muy afiladas para obtener un acabado
satisfactorio (PROCYMAF, 2003).
El cultivo de tejidos es una técnica basada en
colocar un fragmento de planta en un recipiente ayudado
con soluciones nutritivas artificiales
y hormonas vegetales; para propagarla en condiciones o
en un medio estéril, es decir en un medio libre
de microorganismos, aséptico. Cada fragmento origina
una planta idéntica a la que se tomó el fragmento,
aunque puede ser modificada genéticamente para tener
variedades artificiales.
Para el cultivo de suspensiones celulares de una gran
variedad de plantas se ha utilizado el medio MS desarrollado
por Murashige y Skoog (1962) A menudo, los medios
óptimos para la inducción y crecimiento de callos a
partir de explantes primarios no son los mismos que para el
establecimiento de suspensiones celulares; el nivel óptimo
de auxinas y citocininas, p.ej. puede ser diferente (Torrey et
al., 1961). En ocasiones las células en
suspensión necesitan de suplementos orgánicos,
aminoácidos, CH, ex- tracto de levadura, y AC; la auxina
más utilizada es 2,4-D.
Para el cultivo in vitro de células,
tejidos u órganos hay una serie de factores que hay que
tener en cuenta. El medio de cultivo debe tener los nutrientes
necesarios para que las células vegetales puedan
desarrollarse con normalidad: sales inorgánicas, una
fuente de carbono en el caso de no poder realizar
fotosíntesis, vitaminas en algunos casos y
fitohormonas.
El medio inorgánico más empleado es la
mezcla de sales diseñada por Murashige y Skoog (MS). Este
medio se puede completar con glucosa, vitaminas, auxinas y/o
citoquininas para el cultivo de distintos tipos de tejidos y
células (Del Campo et al, 2007).
Murashige y Skoog o (MS), es un medio de cultivo
nutritivo utilizado en los laboratorios para el cultivo de
plantas y células vegetales. MS fue inventado por los
científicos Toshio Murashige y Skoog Folke K. durante la
búsqueda de un nuevo regulador de crecimiento vegetal . Es
el medio más comúnmente utilizado en cultivo de
tejidos vegetales en experimentos de laboratorio.
El cultivo in vitro de plantas, es una de las
herramientas que, permite propagar árboles seleccionados
por sus características fenotípicas como: altura,
rectitud de fuste, copa y alto rendimiento de madera.
Además, esta técnica permite incrementar la tasa de
multiplicación que por la vía sexual
difícilmente se pueden alcanzar. Otras de las ventajas, es
que puede mantener un alto margen de sanidad y estabilidad
genética del material propagado por esta vía, sin
importar las condiciones ambientales y en espacios más
reducidos. Lo que trae como ventaja que se mantienen en flujo
constante de material vegetativo durante todo el año, y de
esta forma no se entorpecen los programas de reforestación
con fines comerciales o de protección (Cruz,
2004).
El cultivo in vitro ofrece una serie de posibilidades y
ventajas no solo para la micro propagación y
conservación de plantas de interés (George, 2008
citado por Alvarenga, 2010). Estas técnicas constituyen
una valiosa herramienta para el establecimiento de sistemas de
células en suspensión, con posibilidad de
incrementar el rendimiento de los principios activos presentes en
las plantas y controlar su producción (Verpoorte y Hoopen,
2006). La propagación vegetativa es un método de
reproducción en el cual se ha encontrado respuesta para
solventar problemas de disminución de las especies.
(Alfaro, 2004).
Con la aplicación de nuevas técnicas, como
el cultivo de tejidos -micropropagación, es posible
obtener un incremento acelerado del número de plantas por
genotipo, reducir el tiempo de multiplicación, aumentar la
sanidad del material propagado, multiplicar rápidamente
una variedad de la cual existen pocos individuos, además,
facilitar el transporte de material de un país a otro
debido a las menores restricciones aduaneras con respecto al
material in vitro. Además, todo el proceso de
multiplicación se lleva a cabo en un espacio reducido e
independiente de las condiciones ambientales (Alfaro,
2004).
La experiencia en cultivo de tejidos de G.
americanus hasta el momento según la literatura
citada es casi nula, es una especie de importancia cultural y
económica que años atrás tuvo una amplia
distribución en el departamento del Tolima pero que en la
actualidad por su uso como materia prima ha sido disminuida su
población es por esto que surge la necesidad de
implementar técnicas biotecnológicas de cultivo in
vitro para la recuperación y conservación de la
especie en la región.
10. OBJETIVOS:
10.1 OBJETIVO GENERAL
Establecer el cultivo in vitro de Gyrocarpus
americanus para la recuperación y conservación
de la especie en el departamento del Tolima
10.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Plantear una metodología de cultivo in vitro
eficiente para distintos explantes y semilla de
Gyrocarpus americanus.
Establecer el protocolo de desinfección de
distintos explantes y semilla de Gyrocarpus
americanus.
Determinar cuál de los tratamientos implementados
es más eficaz en el cultivo in vitro de la
especie.
11. HIPÓTESIS:
El cultivo de tejidos in vitro es una alternativa viable
y eficaz para contribuir con la recuperación y
conservación de especies que han sido disminuidas debido a
su potencial económico y cultural.
Para la consecución del cultivo in vitro de
Gyrocarpus americanus será necesario el previo
planteamientode los pasos a seguir y los diferentes tratamientos
a evaluar en laboratorio. La idea es llevar a cabo la
preparación de una planta madre juvenil en invernadero,
posteriormente realizar la desinfección de explantes de
hoja, tallo de juveniles de Gyrocarpus americanus y
posteriormente pasar a la siembra de estos explantes en los
distintos tratamientos con el fin de evaluar cuál de todos
es el màs eficaz.
Selección planta madre, explantes y
semillas
Se seleccionarán en campo 5 semillas de la
especie, luego estás se sembrarán en condiciones de
invernadero hasta obtener plántulas, luego de dos meses se
seleccionará la planta de la cual se extraerán los
explantes de meristemos, tallo y hoja.
Desinfección
Posteriormente los explantes y semillas serán
lavados con jabón líquido, colocados en una
solución de cloruro de calcio Ca(OCl2)2 al 10%, durante 15
minutos y sumergidos en etanol al 70% por 5 minutos.
Fase de establecimiento
En esta parte del cultivo se evaluará cuál
es la mejor concentración de citoquininas para el
establecimiento de la plántula in vitro, sembrando
distintos explantes en los siguientes tratamientos:
MS (testigo)
MS + 0,5 mg/l BAP
MS + 1,0 mg/l BAP
Fase de multiplicación
Con los brotes obtenidos de los explantes del mejor
tratamiento de la fase anterior se evaluará cual es la
concentración de citoquininas más eficiente para la
fase de multiplicación, para lo cual las vitroplantas se
colocaron en los siguientes tratamientos:
MS (testigo)
MS + 0,5 mg/l BAP + 0,25 mg/l KIN
MS + 1,0 mg/l BAP + 0,50 mg/l KIN
Fase de enraizamiento in vitro
El objetivo en esta fase será evaluar la mejor
concentración de las auxinas a emplearse en el
enraizamiento in vitro de los brotes de Gyrocarpus
americanus.
MS (testigo)
MS + 0,5 mg/l ANA + 0,5mg/l AIB
MS + 1,0 mg/l ANA + 0,5mg/l AIB
Fase de germinación
Luego de la desinfección e inoculación de
la semilla se determinará cuál de los siguientes es
el mejor tratamiento para la germinación in vitro de G.
americanus.
MS (testigo)
MS + 1,0mg/l BA
MS + 2,0 mg/l BA
En cada fase se utilizará un diseño con
tres tratamientos y seis repeticiones. Cada frasco será
una repetición,con tres explantes o semillas , a los 15
días se evaluará número de brotes, longitud
de brotes y supervivencia.
El pH se ajustará a 5.8, con una temperatura de
25° C, intensidad lumínica adecuada y un
fotoperído de 12 horas.
Una vez establecida la metodología de cultivo
más eficiente para la especie, se procede a la
producción masiva de los materiales para su siembra y
evaluación en el campo.
Dentro de los resultados esperados se pretende
establecer una metodología eficiente para el cultivo in
vitro de la especie, la cual podrá ser adoptada por la
comunidad cientìfica, empresas e instituciones.
Así mismo se espera que al final del proyecto se
cuente con una técnica para la conservación in
vitro de la especie bajo estudio, de manera que se disponga de
material valioso para los programas de recuperación,
conservación y para la producción con un fin
comercial y cultural de la especie.
Una vez que el proyecto finalice formalmente las
investigaciones pretenden la divulgación de los resultados
mediante publicación en revistas cientìficas,
charlas y seminarios dirigidos a la población regional,
empresas e instituciones involucradas de manera directa e
indirecta con el proyecto.
En fin, esperamos la obtención de buenos
resultados en cuanto al porcentaje de brotes o plántulas
generadas in vitro a partir de la especificidad y eficacia de uno
de los tratamientos. Luego de un mes de monitoreo en el ambiente,
de las plantas generadas en el laboratorio, se procederá a
trasladar las plantas completas a zonas del departamento, para de
esta manera permitir que se recupere el uso de esta especie con
fines culturales, la elaboración de tamboras en base a
esta materia prima, que sabemos van a beneficiar al sector
regional, contribuirán con el medio ambiente y con el
sector forestal gracias a las técnicas del cultivo in
vitro, lo que facilitará la integración de estas
herramientas a la producción además sin duda el
desarrollo de este proyecto sirve de base para realizar proyectos
similares con otras especies.
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Http://squid2.laughingsquid.net/hosts/herbweb.com /
herbage/A12548.htm
TRAYECTORIA DE LOS INVESTIGADORES
Angélica María Ortiz Medina
Estudiante de Biología VIII semestre
Universidad del Tolima
Gianina Rozo Rey
Estudiante de Biología VIII semestre
Universidad del Tolima
Autor:
Gianina Rozo Rey
Jetsika Montiel Zambrano
Leidy Esther Sánchez Rey
Biotecnología vegetal