Dra. Ma. Dolores García Suárez
Dr. Héctor Serrano
INTRODUCCIÓN
Las técnicas biotecnológicas para la propagación de plantas de interés agrícola y comercial y en particular el uso del cultivo in vitro ha buscado métodos más efectivos que logren un mayor número de plantas, mayor eficiencia y menores costos, automatización y el uso de robots con diferente medio de cultivo que fascilite e incremente el crecimiento y desarrollo vegetal.
El denominado Sistema de Inmersión temporal, fue creado en el centro de investigación CIRAD en Francia, hacia 1997, aplicando flujo de aire con un compresor y mangueras a los frascos que contienen los explantes vegetales, el cual vierte y hace subir medio de cultivo líquido y de bañar los explantes vegetales, donde el medio desciende por gravedad, renovando la composición del aire de manera constante durante el período de transferencia, revolucionando así los métodos tradicionales de micropropagación, al lograr una mayor tasa de multiplicación, enraizamiento y aclimatación y supervivencia.
L as empresas que se dedican a la micropropagación de plantas de interes comercial a gran escala en condiciones in vitro., se han enfocado en técnicas biotecnológicas más actualizadas que produzcan así, un mayor número de plantas con un menor costo de producción.
Es en la actualidad que el método más adecuado para la reproducción de especies ornamentales, frutales y forestales, capaz de producir más de 200,000 plantas se realiza con la implementación del sistema de biorreactores de inmersión temporal conocido como sistema de inmersión temporal (SIT).
Los SIT empleados han demostrado ser una herramienta de gran utilidad para la semiautomatización de los cultivos in vitro, que en inicio su inversión es fuerte, pero una vez implementada ha comprobado que reduce los costos de operación y mano de obra, esta técnica se emplea para realizar la micropropagación masiva de varias especies de de interés agrícolas y forestales a gran escala y ha sido probada en México y otros países por varias empresas agrícolas (Etienne, et al., 1997; Preil et al., 1988).
DIFERENTES SISTEMAS SIT
El Sistema de Inmersión Temporal (SIT) permite la micropropagación de plantas en ambientes totalmente esterilizados y herméticos; sin el uso de medios sólidos ni gelificantes, lo que implica diseños semiautomatizados mas económicos. Se han ido implementado diferentes modelos según las necesidades y denominado por sus siglas como: SMIT, BIT, RITA, MATIS, PLANTIMA Y BIG todos ellos adaptandose a las necesidades en su implementación a los diferentes cultivos, tamaño y morfología de la plantas
| MODELO |
| BIOREACTOR MATIS |
| SMIT |
| BIT |
| RITA |
| ERLENMAYER |
| BIOREACTOR BIG |
E l sistema de cultivo de modo semiautomatizado permite la propagación bajo condiciones in vitro de las plantas, con el contacto intermitente del medio de cultivo líquido conlo explantes y éste se cambiado en periodos cortos mateniendo las condiciones del medio fresco y con todos los minerales y reguladores del crecimiento a la disposición directa de los tejidos vegetales, tambien lo hace de manera intermitente que evita que se cause hiiperhidricidad o vitrificación en los tejidos y la acumulación de gases tóxicos dentro del recipiente, con un ambiente 100% controlado de bacterias, hongos u otros patógenos.
FUENTES DEL EXPLANTE
En el sistema de inmersión temporal la fuente del explante que se ha utilizado para la multiplicación de plantas, ha sido a partir del cultivo de: yemas, embriones, trozos de hojas, tallos y de otros órganos en medio de cultivo líquido, obteniendo plantas con alta calidad fitosanitaria e integridad genética.
Asegurando una micropropagación que garantiza la producción de plántulas a gran escala, bajo condiciones controladas de cultivo y con reducción de mano de obra.
LA MULTIPLICACIÓN MASIVA GARANTIZADA
Se han desarrollado nuevos sistemas de micropropagación para obtener mejoras en el proceso de producción de plantas in vitro a gran escala, con el objetivo principal de aumentar la productividad y reducir costos frente a las técnicas convencionales. El sistema de inmersión temporal tiene varias ventajas frente al sistema de inmersión permanente, ya que permite una buena aireación del medio de cultivo y evita la excesiva hidratación del tejido vegetal. Tales beneficios se traducen en un mejor desarrollo y crecimiento de las plantas, aumentando el éxito del material vegetal en la etapa final de propagación, que precede a su siembra en campo.
Con ello tambien se controla factores físicos como la iluminación y calidad de luz, control de la temperatura, cantidad de líquido en el bombeo del medio y entrada de aire, factores bióticos como el crecimiento actual y futuro de la planta, y el contro y almacenaje de toda la información para ir haciendo un record del mejor crecimiento y las condiciones del cultivo, todo ello con el fin de mejorar paulatinamente los cultivos.
El uso de medio de cultivo líquido es parte del éxito de ésta técnica pues así se permite la automatización de los procesos de cultivo in vitro y se reduce el uso de mano de obra de personal especializado.
La entrada del medio líquido, debe ser intermitente para reducir cambios en la morfología de las plantas debido al contacto constante del agua utilizada en la elaboración de los medios de cultivo liquidos, renovándolos mediante el uso de mangueras e intercambiando el aire dentro de los recipientes evitando así la acumulación de gases tóxicos particularmente del etileno, de ahí el nombre de la técnica inmersión temporal.
Son varias especies de plantas que pueden ser cultivadas en el sistema de inmersión temporal, como por ejemplo:durazno, plátano, fresa, piña, uva, mango, caña de azúcar, frijol, papa, tabaco, orquídeas, rosas, dátiles, café y agaves entre algunas de las miles de especies de interes agrícola y comercial.
ESPECIES COMPLICADAS DOS EJEMPLOS
El sistema de inmersión temperal ha probado tener éxito en especies complicadas en su cultivo como son el plátano y los agaves ambas especies de lento crecimiento tanto sexual como asexual y cuya multiplicación masiva es complicada a través de métodos convencionales (González Durán Y Núñez Palenius, 2015; Ugarte Barco et al., 2021).
Estos dos ejemplos muestran que 1) En el plátano el uso de distintos SIT ha reportado superar las limitaciones de los cultivos in vitro en contacto permanente con el medio de cultivo. Mejorando la multiplicación de banano (Musa AAA cv. Williams), mediante el uso de un prototipo de SIT probando ser mejor que el SIT RITA® y el uso de sistema de medio de cultivo semisólido (SS) y 2) en el agave que es una de las plantas más representativas de México su multiplicación masiva para la producción de tequila mezcal o pulque, reduciría la sobreexplotación que de éstos se hace en sus medios nativos y siendo una especie con tejidos suculentos que comlican su tasa rápida de crecimiento el uso de esta tecnica SIT facilitaria y aceleraría su ta sa de crecimiento con el uso de reguladores del crecimiento adecuados (Ugarte Barco et al., 2021; Gonzalez Durán y Núñez Y Palenius, 2015 )
El sistema de inmersion temporal se ha ido modificando el tipo de recipientes según las necesidades del cultivo in vitro así como el tipo de iluminación que actualmente utiliza LED (TE-5000), que es un equipo desarrollado para la producción de plantulas con una luz de intensidad adecuada para que los explantes puedan realizar la fotosíntesis, con fotoperiodos controlados.
CONCLUSIÓN FINAL
El sistema de inmersión temporal utiliza recipientes que finalmente funcionan como biorreactores, diseñados para la producción a gran escala de plantas a partir de las células, tejidos y órganos vegetales que son expuestos a un medio líquido con minerales y reguladores del crecimiento, automatizados de manera temporal bajo condiciones axénicas y controladas.
El desarrollo de los sistemas de inmersión temporal han demostrado que puede adaptarse de muy diversas maneras a distintos cultivos, dependiendo de la morfología de las plantas producidas han ido diseñando diferentes recipientes para su cultivo, permitiendo la utilizacipn de medio de cultivo líquido, sin consecuentes efectos colaterales de hiperhidratación y vitrificación, al realizar la recirculación del medio de cultivo entre los frascos y la entrada de aire esterilizado por filtración, con el uso de control automatizado de los recambios de medio de cultivo y aire, proporcionado así el logro de un gran aumento en el índice de multiplicación, además de que reduce la mano de obra y finalmente logra bajar los costos de producción y con todo ello en conjunto, el éxito de ésta biotecnología
REFERENCIAS
Etienne, H., M. Lartuad, N. Michaux F., M. P. Carron, M. Berthouly, and C. Teisson. 1997. Improvement of somatic embryogenesis in Hevea brasiliensis (Müll. Arg.) using the temporary immersion technique. In Vitro Cell Dev. Biol. Plant 33: 81-87.
González Durán, B.M. , Núñez Palenius, H.G . 2015. Micropropagación de Agave durangensis en un Sistema de Inmersión Temporal (SIT). Jovenes en la Ciencia 1(1):1-5.
Lugo Espinosa, O. G. Arellano Ostoa y D. Hernández Cote. 2017. Automatización de un sistema de inmersión temporal con base en plataformas abiertas de hardware y software. Terra Latinoamericana: 35: 269-277.
Ugarte Barco, F. A., Bernal Pita Da Vega, M. A, Vidal González, N. P, & Moreno Herrera, A. (2021). Prototipo de sistema de inmersión temporal en fase de multiplicación en la micropropagación de banano Clon Williams. Revista Científica Agrosistemas 9(1): 18-26
fica Agroecosistemas, 9(1), 18-26
Dra. Ma. Dolores García Suárez. Departamento de Biología, Laboratorio de Micropropagación y Propagación Vegetal. Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa.
Dr. Héctor Serrano. Departamento de Ciencias de la Salud, Laboratorio de Biología Molecular y Regulación Endócrina. Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa.
