Embriogénesis somática en Typha domingensis

Abstract

En los humedales la vegetación acuática emergente, se encuentra amenazada por la desaparición de este territorio a causa del cambio de uso del suelo, la eutrofización, el cambio climático y por su reciente interés como fuente bioenergética y alimenticia. Las hidrófitas emergentes en los humedales del continente americano están dominadas por Typha domingensis y por su amplia distribución representa la especie ecológica clave para conservar la funcionalidad y los servicios ambientales del ecosistema acuático. Para profundizar en los aspectos biológicos de la reproducción de esta hidrófita es factible la embriogénesis somática. La técnica in vitro de embriogénesis somática permite desarrollar un sistema modelo para estudios embriológicos y constituye la estrategia ideal para las aplicaciones inmediatas de repoblación y conservación de germoplasma de T. domingensis.

En la embriogénesis somática de T. domingensis el explante fue el germinado aséptico cultivado en medio de cultivo MS0.5 enriquecido con 3% de sacarosa. El método de embriogénesis fue dividido en dos fases. La fase I se desarrolló con etapas de inducción durante 56 días y maduración de embriones somáticos por 30 días. La fase II, comprendió las etapas embriogénicas de inducción y expresión y la de maduración, cada una de 28 días.

La inducción embriogénica de la fase I se evaluó en concentraciones de 0.5, 1.0 y 2.0 mg·L-1 de 2,4-D en ambientes de luz y oscuridad y la de maduración del embrión fue sin 2,4-D en luz y oscuridad. Las respuestas sobre el explante fueron el abultamiento en la base caulinar y la formación de callo blanco, callo amarillo nodular adherido y embrión somático. En el medio de cultivo las respuestas fueron el microcallo amarillo friable, las células suspendidas y la turbidez. El 2,4-D influyó en el porcentaje de cultivos que presentaron abultamiento y callo amarillo nodular (p ˂ 0.05) y la frecuencia de abultamientos y callo nodular fue mayor en concentraciones de 0.5 y 1 mg·L-1 de 2,4-D. Durante la etapa de maduración los callos embriogénicos y los embriones somáticos mostraron obscurecimiento progresivo. Los resultados de la fase I que condujeron al desarrollo de embrión somático maduro se usaron para diseñar la fase II de embriogénesis somática para T. domingensis.

En la fase II, el medio de cultivo presentó 10 mg L-1 de ácido ascórbico para prevenir la oxidación de embriones. La inducción embriogénica se estableció en oscuridad y 0.5 mg·L-1 de 2,4-D. En la etapa de expresión embriogénica el efecto del 2,4-D en 0.5, 1 y 2 mg·L-1 fue analizado en oscuridad. En la última etapa fue el ambiente de luz y oscuridad sin 2,4-D. El 2,4-D mostró efecto significativo en la formación de callo amarillo, café y en las células suspendidas. La adición de ácido ascórbico retrasó el obscurecimiento y aceleró la formación de embriones somáticos. En todas las etapas la asíncronia en el desarrollo del embrión somático fue persistente, predominando la forma oblonga más que la cotiledonar. El mapa destino y la aproximación al modelo básico de embriogénesis somática indirecta de T. domingensis son descritos, así como otras vías embriogénicas y organogénicas para masificar embriones somáticos de esta hidrófita emergente.

La ruta morfogénica y el estado de madurez de los embriones somáticos de T. domingensis se caracterizaron mediante el estudio histológico del 30% de las muestras de cada tratamiento y etapas de la Fase II. Los callos sobre el explante revelaron zonas de células meristemáticas y embriogénicas de elevada actividad y un gradiente de diferenciación del embrión somático en todas las fases de cultivo. La morfogénesis de T. domingensis mostró una ruta embriogénica indirecta y unicelular. El embrión evolucionó hasta la etapa cotiledonar en ausencia y presencia de luz, y presentó capa, masa y tubo proembrional y suspensor.

En la presente investigación se generó el modelo in vitro de morfogénesis embriogénica de T. domingensis y la ruta descrita culminó con el desarrollo de un embrión somático maduro. Aunque el cultivo embriogénico fue diagnóstico de baja frecuencia, la vía de suspensiones celulares para la embriogénesis somática representa una alternativa para la obtención del protocolo eficiente y sincrónico de T. domingensis.