Aspectos básicos de la embriogénesis somática
Resumen
En el presente trabajo de una manera clara y asequible para el lector se describen conceptualmente una serie de reconocidos eventos que ocurren durante el desarrollo del proceso de embriogénesis somática. Una de las características sobresalientes de los embriones somáticos es que surgen de células somáticas y por lo tanto presentan la potencialidad de producir duplicados de un genotipo específico. Esta característica no solo permite la propagación clonal, tanto en especies propagadas vegetativamente como por semillas; sino también la multiplicación de células somáticas a las cuales se les han introducido genes específicos por ingeniería genética. Los individuos genéticamente modificados pueden ser multiplicados en forma segura y eficiente, evitando los riesgos de la incorporación de genes extraños meióticamente inestables en el resto del germoplasma. La propagación de plantas, a través de la embriogénesis somática, representa el método más eficiente de multiplicación clonal de plantas que se ha desarrollado hasta la fecha. La embriogénesis somática como sistema de regeneración de plantas ha sido empleada para la propagación de plantas y como herramienta para la conservación, y el mejoramiento genético de germoplasmas. No obstante, su empleo para la propagación comercial aún es escaso. Una posible explicación de este fenómeno a nivel mundial está relacionada, en primer lugar, con el desconocimiento que aún existe sobre la biología del proceso de embriogénesis somática, aunado a la no disponibilidad de sistemas eficientes y repetibles de regeneración.
Palabras claves: maduración, germinación, conversión, variación somaclonal
Referencias
Aftab, F, Zafar Y, Malik K y Iqbal J (1996) Plant regeneration from embryogenic cell suspensions and protoplasts in sugarcane (Saccharum ssp. Hybrid cv. Col-54). Plant Cell, Tissue and Organ Culture 44: 71-78
Ahloocualia, B y Maretzki A (1983) Plant regeneration via somatic embryogensis in sugarcane. Plant Cell Rep. 2: 21-25
Anandarajah, K y McKersie B (1990) Enhanced vigour of dry somatic embryos of Medicago sativa L. with increased sucrose. Plant Sci. 71: 261-266
Anderlini, T y Kostka S (1986) Initial yield responses of kleentek tissue culture produced seed cane in Lousiana. Procceeding of the XIX ISSCT Congress. Lousiana. EUA
Arcioni, S y Mariotti D (1982) Tissue culture and plant regeneration in the forage legumes Onobrychis viciaefolia Scrop., Carolina varia and Lotus corniculatus L. Plant Tissue Culture. Fujiwara. A. De Japanese Association for Plant Tissue Culture. Tokyo
Assani, A, Haicour G, Wenzel F, Cote F, Bakry B, Foroughi-Wehr G, Ducreux M, Aguillar y Grapin A (2001) Plant regeneration from protoplasts of dessert banana cv. Grande Naine (Musa spp.; Cavendish sub-group AAA) via somatic embryogenesis. Plant Cell Rep. 20: 482-488
Barranco LA (2001) Embriogénesis somática en banano (Musa AAAB, cv. FHIA-18) empleando medios de cultivo líquidos. Tesis para aspirar por el grado científico de Doctor en Ciencias Agrícolas. UCLV. IBP. Santa Clara
Blanckacrt, A, Belingheri A, Vasseur J y Hilbert J (2000) Changes in lipid composition during somatic embryogenesis in leaves of Cichorium. Plant Science 157: 165-172
Bornhoff, BA y Harst M (2000) Establishment of embryo suspension cultures of grapevines (Vitis L.). Vitis 39: 27-29
Brisibe, E, Miyake H, Taniguchi T y Maeda E (1994) Regulation of somatic embryogenesis in long-term callus cultures of sugarcane (Saccharum officinarum L.) New Phytol. 126: 301-307
Brisibe, E, Nishioka D, Miyake H, Taniguchi T y Maeda E (1993) Developmental electron microscopy and histochemistry of somatic embryo differentiation in sugarcane. Plant Science. 89: 85-92
Carman, J (1989) Improved somatic embryogenesis in wheat by partial simulation of the in-ovulo oxygen, growth regulator and dessication enviroments. In Vitro Cell Dev. Biol. 175: 417-424
Carman, J (1990) Embryogenic cells in plant tissue cultures: occurrence and behavior. In Vitro Cell Dev. Biol. 26: 746-754
Castillo, R (2001) La embriogénesis somática en la caña de azúcar (Saccharum spp. híbrido). Estudios básicos del proceso y su contribución a la semilla artificial. Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Agrícolas. Bioplantas. Ciego de Ávila
Chong, B, (2003) Nueva metodología para el establecimiento de suspensions celulares de banano cultivar gran enano (Musa AAA). Tesis presentada en opción al grado científico de Master en Biotecnología Vegetal. UCLV. IBP. Santa Clara
Copeland, L y McDonald M (1995) Principles of Seed Science and Technology. 3ª edition pp.400-409. Chapman & Hall. New York
Creemers-Molenaar, J, Loeffen J y Van der Valk P (1988) The effect of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid and donor plant environment on plant regeneration from immature inflorescence derived callus of Lolium perenne L. and Lolium multiflorum L. PlantSci. 57: 165-172
Cry, D, Webster, F y Roberts D (1991) Biochemical events during germination and early growth of somatic embryos and seed of interior spruce (Picea glauca engelmanii complex). Seed. Sct. Res.1. 91-104
Das, D, Reddy M, Upadhyaya K y Sopory, SK (2002) An efficient leaf-dise culture method for the regeneration via somatic embryogenesis and transformation of grape (Vitis vinifera L.). Plant Cell Rep. 20: 991-1005
De García, E (1988) Variaciones somaclonales y su aplicación en los estudios de mejoramiento genético de la caña de azúcar. En: Villegas L (Ed.) Cultivo de tejidos vegetales aplicado a la producción agrícola. IDEA. Caracas
De Feria, M (2000) Empleo de biorreactores para la multiplicación y diferenciación de suspensiones celulares embriogénicas de Coffea arabica L. cv. Catimor 9722. Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Agrícolas. Instituto de Biotecnología de las Plantas. UCLV. Santa Clara
De Jong, A, Cordewener J, Lo Shiavo F, Terzi M, Vandekerckhove J, Van Kammen A y De Vries, S (1992) A carrot somatic embryo mutant is rescued by chitinase. Plant Cell. 4: 425-433
Denchev, P (1987) Development of an experimental model for in vitro selection of herbicide resistance in alfalfa Medicago falcata. Ph. D. Thesis. Inst. Genetics, ANS. Moscow
Denchev, P y Atanassov A (1988) Effect of atrazine on the viability and embryo formation. European Societies of Plant Physiology. Yugoslavia. 1407
Denchev, P, Velcheva M, Dragijska R, Kuklin A y Atanassov A (1990) Somatic embryogenesis in Medicago. Biotekhnol. Biotekh. 5-6: 66-70
Dennis, J, Trigiano N y Conger V (1993) Liquid suspension culture production of Orchardgrass somatic embryos and their potential for the breeding of improved varieties. En: Redenbaugh, K (Ed.) Synseeds applications of synthetic seeds to crop improvement. 351.Calgene, Inc. Daris. California
De Vries, S, Booij H, Cordewener J, Van Angelen F, De Jong A, Van Kammen A, Lo Schiavo F, Schellekens G, Sterk P y Terzi M (1988) Carrot somatic embryogenesis suspends on the phytohormone-controlled presence of correctly glycosilated extracellular proteins. Genes and Development 2: 462-476
Díaz, E, Niubó E, Korneva S y Maribona R (1992) Embryogenic cell suspensions of sugarcane. Libro de reportes cortos del
Congreso Biotecnología Habana 92. Avances en Biotecnología Moderna. 1: 14-13
Dudits, D, Boger L y Gyorgyey J (1991) Molecular and cellular apporoches to the análisis of plant embryo development from somatic cells in vitro, J, Cell Sci. 9: 475-484
Escalant, J y Teissont C (1989) Somatic embryogenesis and plant from inmature zygotic embryos of the species Musa acuminata and Musa balbisiana. Plant Cell Reports 7: 665-668
Escalant, J, Teissont C y Cote F (1994) Amplified somatic embryogenesis from male flowers of triploid banana and plantain cultivars(Musa spp.) In vitro Plant Cell and Dev.Biol. 30: 181-186
Evans, D, Sharp W y Flick C (1981) Growth and behavior of cell cultures, embryogenesis and organogenesis. En: Plant Tissue Cultura, methods and applications in agriculture. Thorpe,T (Ed) pp. 45-113. Academic Press. New York
Falco, M, Januzzi B y Tulmann A (1996) Cell suspension culture of sugarcane, growth, management and plant regeneration. Rev. Bras. Fisiol. Veg. 8 (1): 1- 6
Fernando, S y Gramage C (2000) Abscisic acid induced somatic embryogenesis in inmature embryo explants of coconut (Cocos nucifera L). Plant Science 5: 193- 198
Fiore, S, De Pasquale F, Carimi F, Carimi F y Sajeva M (2002) Effect of 2, 4-D and 4-CPPU on somatic embryogenesis from stigma and style transverse thin cell layers of citrus. Plant Cell Tissue and Organ Culture 68: 57-63
Fitch, M (1986). N6 medium for long-term regeneration of friable, embryogenic callus cultures. Hawaii Sugar Plant Assoc. Exp. Stn. Ann. Rep. 1985: 7-8
Fitch, M y Moore P (1990) Comparison of 2,4-D and picloram for selection of long-term totipotent green callus cultures of sugarcane. Plant Cell Tissue and Organ Culture 20: 157-163
Fitch, M y Moore P (1993) Long-term culture of embryogenic sugarcane callus. Plant Cell Tissue and Organ Culture 32: 335-343
Flynn, L y Anderlini T (1990) Disease incedence and yield performance of tissue culture-generated seed cane over the crop cycle in Lousiana, J, Amer, Soc, Sugar cane Tech. 10:113-122
Fuentes, S, Calheiros M, Manetti-Filho J, Vieira L (2000) The effects of silver nitrate and different carbohydratesources on somatic embryogenesis in Coffea canephora. Plant Cell, Tissue and Organ Culture 60: 5-13
Fuji, J, Slade D, Olsen R, Ruzin S y Redenbaugh K (1990) Alfalfa somatic embryo maturation and conversion to plants. Plant Sci. 72: 93-101
Fujimura, T y Komamine A (1980) Synchronization of somatic embryogenesis in a carrot cell suspension culture. Plant Sci. Lett. 5: 359-367
Freire, M (2001) Nueva metodología de embriogénesis somática en caña de azúcar (Saccharum spp. híbrido var C87-51) empleando medios de cultivo líquidos. Tesis de grado de Doctor en Ciencias Agrícolas UCLV. IBP. Santa Clara
Gamborg, O, Miller R y Ojeina K (1989) Nutrient requirement suspension cultures of soybean root cells. Exp. Cell. Res. 50: 151-158
Gnanapragasam, S y Vasil I (1990) Plant regeneration from a cryopreserved embriogenic cell suspension of a comercial sugarcane hybrid (Saccharum sp). Plant Cell Reports. 9: 419-423
Gómez, R (1998) Embriogénesis somática. En: Pérez Ponce, JN (Ed) Propagación y Mejora Genética de Plantas por Biotecnología. pp. 57-77. IBP, Santa Clara
Gómez, R, de Feria M, Posada L P, Gilliard T, Bernal M, Reyes V, Chávez M y Quiala M (2002) Somatic embryogenesis of the banana Irbid cultivar FHIA-18 (AAAB) in liquid medium scaled-up in bioreactor. Plant Cell Tissue and Organ Culture 68: 21-26
Gómez, R, Guilliard T, Barranco L y Reyes M (2000) Embriogénesis somática en medios líquidos maduración y aumento de la germinación en el cultivar híbrido FIHA-18 (AAAB). INFOMUSA. 9 (1): 12-16
Guiderdoni, E (1986a). L′Embryogenese somatique des explats foliaires de canne a′sucre (Saccharum sp.) cultivés in vitro. Initiation des cultures. L′Agronomie Tropicale: 41(1): 50-58
Guiderdoni, E (1986b) L′Embryogeneses somatique des explants foliaires de canne a¢sucre (Saccharum sp.) cultivés in vitro. Etude anatomique de la morphogenése. L′Agronomie Tropicale. 41(2): 160-165
Guiderdoni, E y Demarly Y (1988) Histology of somatic embriogenesis in cultured leaf segments of sugarcane plantlets. Plant Cell Tiss. Org. Cult. 14: 71-88
Griga, M (2000) Morphological alterations in sterile mutant of Pisum sativum obtained via somatic embriogenesis. Biologia Plantarum 43 (2): 161-165
Haccius, B (1977) Question of unicellular origin of nonzygotic embrios in callus cultures. Phytomorphology 28: 74-81
Hartweek, L, Lazzeri P, Gui D, Collins G y Willians E (1988) Auxin-orientation effects on somatic embryogenesis from immature soybean cotyledons. In vitro Cell Dev. Biol. 24: 821-829
Haydu, Z y Vasil I (1981) Somatic embryogenesis and plant regeneration from leaf tissue and anthers of Penisetum purpureum. Theoret. Appl. Genet. 59: 269-273
Ho, W y Vasil I (1983a) Somatic embryogenesis in sugarcane (Saccharum officinarum). The morphology and physiology of callus formation and the ontogeny of somatic embryos. Protoplasma 118: 169-180
Ho, W y Vasil I (1983b) Somatic embriogenesis in sugarcane (Saccharum officinarum L.). Frowth and plant regeneration from embryogenic cell suspension cultures. Ann Bot. 51: 719-726
Holst, G, Mare K, Wiert M, Postman H y Abbestee R (1996) Somatic embryogenesis Method. Unite States Patent. Patent number 5,587. 312
Jackson, W, Wagnespack H, Richard C, Garrison D, Lester W y Amer J (1990) pp. 65-357 Klentek test in Louisiana, 1985/88. Soc. Sugarcane Tech. 10-116
Javier, F, Ballester A y Vieitez A (1992) Somatic embryogenesis and plantlet regeneration from cell suspension cultures of Fagus sylvatica L. Plant Cell Report 11: 609-613
Jiménez, E (1995) Propagación in vitro de la caña de azúcar (Saccharum spp. híbrido). Tesis para optar por el grado de Doctor en Ciencias Agrícolas. UCLV, Fac. de Ciencias Agropecuarias. Instituto de Biotecnología de las Plantas. Santa Clara
Kott, L y Beversdorf W (1990) Enhanced plant regeneration from microspore-derived embryos of Brassica napus by chilling partial desiccation and age selection. Plant Cell Tissue Org. Cult. 23: 187-196
Liu, M (1992) Plant regeneration in cell suspension cultures of sugarcane as affected by activated charcoal, medium composition and tissue source. The SABRAO International
Symposium on the impact of Biological Research on Agricultural Productivity pp. 195-205 SABRAO
Liu, M (1993) Factors affecting induction, somatic embryogenesis and plant regeneration of callus from cultured immadure inflorescences of sugarcane. J. Plant Physiol. 141: 714-720
Liu, M y Chen W (1982) Sugarcane breeding by the use of tissue and cell culture techniques. En: Proceedings Symposium on plant breeding, pp. 189-199 SABRADAD, Taiwan
Liu, M y Vasil I (1981) Somatic embryogenesis and plant regeneration from leaf tissues of Panicum maximum. Jacq. Theor. Appl. Genet. 59: 275-280
Lourens, AG y Martin FA (1987). Evaluation of in vitro propated sugarcane hybrids for somaclonal variation. Crops Science (27): 793-796
Lukse, E, Dinkova T y Ramos M (1996) Aspectos bioquímicos y moleculares de la embriogénesis somática en plantas. Revista CENIC. Ciencias Biológicas 27 (1-2-3): 13-17
Matsuok, M, Teraychi T, Kobayashi M y Nakano H (1995) Plant regeneration form suspension cultures in sugarcane (Saccharum spp). Plant Tissue Culture Letters 12 (2): 193-195
McKersie, B y Browley D (1996) Somatic embryogenesis and artificial seed in forage legumes. Seed Science Research 6: 109-126
Merkle, S, Parrott W y Flinn B (1995) Morphogenic aspects of somatic embryogenesis. En: Thorpe, TA (Ed) In vitro Embryogenesis in Plant. pp. 155-203. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht, Netherlands
Murashige, T y Skoog F (1962). A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum 15: 473-497
Nadar, H, Soepraptopo S, Heinz D y Ladd S (1978) Fine structure of sugarcane (Saccharum sp.) callus and the role of auxin in embryogenesis. Crop. Sci. 18: 210-216
Nomura, K y Komamine A (1995) Physiological and biochemical aspects of somatic embryogenesis. En: Torpe TA (Ed). In vitro Embryogenesis in Plants, pp. 249-265. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht.
Parrott, W (1993) Cell culture the Biotechnology applications for banana and plantain improvement. En: Proceeding of the workshop on byotecnology applications for banana and plantain improment, pp. 183-191. Reunión INBAP. 1992 San Jose, Costa Rica
Parrott, W, Dryden G, Vogt S, Hildebrand D, Collins G y Williams E (1988) Optimization of somatic embryogenesis and embryo germination in soybean. In vitro Cell. Dev. Biol. 24: 817-820
Pérez, J (1987) Die nutzung der in vitro kultur und die induction von mutationen bei de zuchtung von zuckerrohr (Saccharum sp.). Tesis Dr.Habil Universidad de Leipzig
Pérez, J (1989) Die Nutzung der in vitro Kultur und die Induktion von Mutationen bei der Zuchtung von Zuckerrohr (Saccharum spp.) Leipzig, Univ. Institut fur tropische Landwirtschaft. Disertación para el grado de Doctor B. Alemania
Pérez, J (1998) Variación somaclonal. En: JN Pérez Ponce (Ed.) Propagación y mejora genética de plantas por biotecnología, pp 105-121. IBP, Santa Clara
Pérez, J, Orellana P, Gómez R, Jiménez E y Martín D (1996) Obtención de somaclones mejorados de las variedades de caña (Saccharum spp. híbrido) POJ 2878 y C 87-51. En:
Resúmenes del tercer Coloquio Internacional de Biotecnología de las Plantas. Universidad Central de Las Villas
Pérez, J y Rodríguez C (1987). Producción de semillas y propágulos. Apuntes para un libro de texto. Fac. Ciencias Agrícolas. UCLV. Santa Clara
Perrin, M, Martin D, Joly D, Demangeat G, This P, Masson JE (2001) Medium-dependent resposeof grapevine somatic embryogenic cells. Plant Sci. 161: 107-116
Polito, V, McGranahan G, Pinney K y Leslie C (1989) Origin of somatic embryos from repetitively embryogenic cultures of walnut (Junglans regia L.) Implications for Agrobacterium mediated transformation. Plant Cell Rep.8: 219-228
Puigderrajols, P, Mir G y Molinas M (2001) Ultraestructure of early secondary embryogenesis by multicellular and unicellular pathways in cork oak (Quercus suber L.). Annals of Botany 87 (2). 179-189
Reinert, J (1958) Untersuchungen uber die morphogenese in gewebekulturen. Ver. Dtsch. Bot. Ges. 71: 15-24
Rodrígues – Otubo, B, Pentiado M y do Valle C (2000) Embryo rescue of interespecific hybrids of Brachiaria spp. Plant Cell Tissue and Organ Culture. 61: 175-182
Sánchez, M, Escalona M, Castillo R, Puentes C y Iglesias A (1997) Nuevos elementos de la regeneración de plantas en callos embriogénicos de caña de azúcar. BIOVEG 97. Técnicas de avanzada aplicadas a la propagación masiva de plantas. Ciego de Avila, Cuba
Sannasgala, K (1989) In vitro somatic embryogenesis in Musa. PhD. Thesis. Leuven. Bélgica. Katholieke Universiteit Leuven
Sato, S, Newel C, Kolacz K, Tredo L, Finer J y Hinchee M (1993) Stable transformation via particle bombardment in two different soybean regeneration systems. Plant Cell Reports 12: 408-413
Schoof, H, Panis B, Strosse H, Mayo A, López J, Roux N, Dolezel J y Swennen R (1999) Cuellos de botella en la regeneración y mantenimiento de las suspensiones celulares morfogénicas de bananos y la regeneración de las plantas vía embriogénesis somática a partir de ellos. INFOMUSA 8 (2): 3-7
Senaratna,T, McKersie B y Bowlery S (1990) Artificial seeds of alfalfa (Medicago sativa L.). Induction of desiccation tolerance in somatic embryos. In Vitro Cell. Dev. Biol. 16: 85-93
Sharp, W, Evans D, Ammirato P y Yamada Y (1984) Principles and Aplications. Plant Cell and Tissue Culture, pp. 892-898 Ohio State University press
Shigeta, J, Sato K y Mii M (1996) Effects of initial cell density, pH and disolved oxygen on bioreactor production of carrot somatic embryos. Plant Science 115: 109-114
Sondahl, M, Nakamura T y Sharp W (1991) Propagación in vitro del café. En: Roca, W. y Mooginski Li (eds). Cultivo de
tejidos en la agricultura: fundamentos y aplicaciones. pp. 621-642. CIAT. Cali
Srinivasan, C y Vasil I (1986) Plant regeneration from protoplasts of sugarcane (Saccharum officinarum L.). J. Pl.Physiol. 126: 41-48
Steward, F, Mapes M y Mears K (1958) Growth and organized development of cultured cells. American Journal of Botany. 45: 705-708
Street, H y Withers L (1974) The anatomy of embryogenesis in culture. En Tissue Culture and Plant Science, pp. 179-187 Academic Press, London. New York
Stuart, D y Strickland S (1984) Embryogenesis from cell culture of Medicago sativa. The role of amonio acid additions to the regeneration medium. Plant Science Letters 34: 74-82
Taylor, P, Ko H, Adkins S, Rathus C y Birch R (1992) Establishment of embriogenic callus and high protoplast yielding suspension cultures of sugarcane (Saccharum spp. hybrids) Plant Cell Tissue and Organ Culture 28: 69-78
Timmers, A, Reiss H, Bohsung J, Traxel K y Schel J (1996) Localization of calcium during somatic embryogenesis of carrot (Daucus carota L.). Protoplasma. 190: 107-118
Tisserat, B, Esan E y Murashige T (1979) Somatic embryogenesis in angiosperms. Hort. Rev. 1: 1-78
Vasil, I (1987) Developing cell and tissue culture systems for the improvement of cereal and grass crops. Journal of Plant Physiology 128: 193-218
Vasil, I (1988) Progress in the regeneration and genetic manipulation of cereal crops. Bio¨/Technology. 6: 397-402
Vasil, K y Vasil I (1982) Characterization of an embryogenic cell suspension culture derived from cultured inflorescences of Pennisetum americanum (pearl millet, Gramineae). American Journal of Botany 69: 1441-1449
Vasil, K y Vasil I (1984) Isolation and culture of embryogenic protoplasts of cereals and grasses. Cell culture and somatic cell genetics of plants, Laboratory procedures and their applications, Vol. I. pp. 398-403 En: lK Vasil, (Ed). Academic Press, New York.1.
Vázquez, B y Torres G (1981) Fisiología Vegetal. Crecimiento y Desarrollo. Editorial Pueblo y Educación. Ciudad de la Habana
Wilson, G (1980) Continous culture of plant cells using the chemostat principle: En: Frechter A (Ed). Advances in Biochemical Engineering. Vol.16: pp. 148-156 Springer-Verlag Berlín
Williams, E y Maheswaran M (1986) Somatic embryogenesis: Factors influencing coordinated behaviour of cell as an embryogenic group. Annals of Botany 57: 443-462
Yeung, E, Rahman H y Thorpe T (1996) Comparative Development of zygotic and microspore-derived embryos in Brassica napus L. cv Topas. I. Histodifferentiation Int. J. Plant Sci. 157(1): 27-39
Copyright (c) 2016 Biotecnología Vegetal
Biotecnología Vegetal eISSN 2074-8647, RNPS: 2154. ISSN 1609-1841, RNPS: 0397 Editada por: Instituto de Biotecnología de las Plantas. Universidad Central Marta Abreu de Las Villas. Carretera a Camajuaní km 5.5, Santa Clara, Villa Clara, Cuba CP 54 830 Tel: 53 42200124, e-mail: info@ibp.co.cu
Biotecnología Vegetal está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial 4.0 Internacional.