METODO DE MICROPROPAGACION DE LA ESPECIE FANEROGAMA MARINA CYMODOCEA NODOSA.

Método de micropropagación de la especie fanerógama marina Cymodocea nodosa.

La presente invención trata de un procedimiento que permite la micropropagación de la especie fanerógama marina Cymodocea nodosa a partir de varias fuentes de material vegetal (explantos que contienen el embrión recién embebido, tejido embrionario posterior a la germinación, capas de células libres o células libres obtenidas por digestión enzimática de explantos de embrión) extraído de semillas germinadas de la especie seleccionada. Una vez obtenidos los explantos de embrión de la especie seleccionada, en un medio de cultivo acuoso que comprende al menos un componente seleccionado de una lista de elementos en la que se encuentran el amonio o iones de amonio y el fosfato o iones de fosfato, se procede a la desinfección de los mismos para posteriormente llevar a cabo el cultivo, en medio de cultivo acuoso, de explantos de embrión, fragmentos de explantos de embrión o células libres obtenibles mediante digestión enzimática de explantos de embrión. Posteriormente y a partir del cultivo de esta fuente vegetal de la especie seleccionada se obtienen plántulas de la especie seleccionada que pueden utilizarse para distintos fines entre los que se encuentra el establecimiento (sebadales), temporal o permanente, de poblaciones de la especie seleccionada para mejorar la calidad del lecho marino

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200801673.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: LAS PALMAS.

Inventor/es: GARCIA JIMENEZ,PILAR, ROBAINA ROMERO,RAFAEL.

Fecha de Solicitud: 23 de Mayo de 2008.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 7 de Abril de 2011.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A01H4/00B
  • A01H4/00D

Clasificación PCT:

  • A01H4/00 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A01 AGRICULTURA; SILVICULTURA; CRIA; CAZA; CAPTURA; PESCA.A01H NOVEDADES VEGETALES O PROCEDIMIENTOS PARA SU OBTENCION; REPRODUCCION DE PLANTAS POR TECNICAS DE CULTIVO DE TEJIDOS.Reproducción de plantas por técnicas de cultivo de tejidos.

PDF original: ES-2338968_B1.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método de micropropagación de la especie fanerógama marina Cymodocea nodosa.

Sector de la técnica

La presente invención hace referencia a un método de micropropagación de la especie fanerógama marina Cymodocea nodosa.

Estado de la técnica

Las fanerógamas son hierbas marinas que crecen sobre el fondo del mar. Se trata de vegetales marinos que presentan la estructura de las plantas superiores, es decir, raíz, tallo rizomatoso y hojas como órganos vegetativos y flores, frutos y semillas para su reproducción.

Estas plantas vasculares marinas forman comunidades que definen ecosistemas y cuyo estado de salud se asocia a la calidad de las aguas litorales. Estas plantas contribuyen de forma significativa a la productividad marina suministrando un sustrato adecuado para el asentamiento de microalgas epífitas que contribuyen a la producción de una manera similar.

Las hojas de las fanerógamas reducen la velocidad de la corriente y el oleaje, aportando un lugar adecuado para la puesta, la fijación y el desarrollo de un número elevado de invertebrados, especies algales y peces. Paralelamente, las raíces y rizomas estabilizan el sedimento, impidiendo cambios bruscos del mismo por efecto de la erosión, así como, sustentando una flora microbiana de gran importancia en los procesos de mineralización.

En los últimos años se ha detectado un grave problema ambiental que afecta a estas especies, y es que las actividades humanas en el litoral amenazan a las comunidades de fanerógamas, lo que lleva a la regresión de estos ecosistemas y al detrimento de la calidad de sus aguas. Estas alteraciones ambientales preocupan a los sectores más implicados en la acción directa sobre el litoral (grandes constructoras) y responsables de estos espacios (Instituciones locales), cuyas herramientas de control o reparación son muy limitadas en estos casos y cualquier intervención para reparar o restaurar estos ecosistemas pasaría por la repoblación de estas áreas.

Desde hace algún tiempo se vienen realizando trabajos de transplante a las poblaciones afectadas, con material de poblaciones sanas. Estos trabajos no siempre han producido los resultados esperados, ante la imposibilidad de encontrar una población donadora adecuada, un método de transplante efectivo o sencillamente, la reducida supervivencia de los explantos.

La micropropagación es la vía de aumentar la producción cuando la capacidad natural de las especies es baja. Esta técnica de propagación asexual in vitro de especies vegetales comprende las siguientes fases:

1) Puesta en cultivo axénico del material vegetal elegido como fuente (Estadio I).

2) Establecimiento del método más productivo de propagación en el laboratorio mediante la combinación de medios de cultivo y agentes reguladores del crecimiento vegetal, micropropagación en sí (Estadio II).

3) Multiplicación y aclimatación de las plantas producidas (Estadio III).

4) Plantación de las plantas aclimatadas en el ambiente natural (Estadio IV).

La idea de la micropropagación de especies de macrófitos marinos para la restauración de ambientes litorales no es nueva (Jewett-Smith y McMillan, 1990; Koch & Durako, 1991, Jones & Ellender, 1991, Ellender, 1991; Bird et al. 1994).

Pero, con todo, en relación a los estadios I, II y III y el trabajo sistemático necesario para establecer cultivos, obtener biomasa y aclimatarla, de los trabajos hasta ahora realizados casi ninguno pasan del Estadio I, de forma que no se han definido aún auténticas rutas de micropropagación. Quizá lo más elaborado han sido los trabajos de Koch y Durako (1991) quienes establecieron cultivos in vitro de Ruppia marítima a partir de explantos obtenidos de rizoma que desinfectaron superficialmente y cultivaron en medio MS (Murashige & Skoog, 1962) en agua de mar. La adición de citoquininas al medio aceleró el crecimiento del rizoma y la emisión de nuevos rizomas, pero no se llegó a la producción de biomasa de forma que podamos considerar permanente. A partir de este trabajo, Bird y colaboradores et al. (1993) centraron su esfuerzo en la aclimatación de material producido en cultivo in vitro, observando como la salinidad puede afectar a la aclimatación de las plantas y que el enraizamiento no era necesario para asegurar la viabilidad del material obtenido en el laboratorio.

En el caso de Posidonia oceánica, Loqués y colaboradores, en 1991, establecieron cultivos axénicos a partir de los meristemos que permiten en la naturaleza el crecimiento de los rizomas. La experiencia se prolongó por 4 meses en los que el material en cultivo fue capaz de regenerar hojas. Los protoplastos o células vegetales desprovistas de pared mediante un tratamiento químico enzimático también han sido objetivos de algunos trabajos (Balestri & Cinelli, 1992; 2001). Los protoplastos pueden ser reprogramados in vitro e iniciar un programa de desarrollo hasta la formación de una nueva plántula o un embrión. En Posidonia oceánica, los autores mencionados, observaron división celular en muy pocos protoplastos, por lo que los cultivos celulares no progresaron, más allá de la obtención de protoplastos con un buen rendimiento.

Como resultado de investigación se ha llegado al convencimiento que debe ser tejido joven, como el que aportan las semillas, el material de partida o, en su defecto, que la vía de propagación nos lleve a la inducción de la embriogénesis in vitro:

- La posibilidad de usar embriones facilita sobre todo la desinfección y aporta células muy competentes en relación a la señal de los reguladores.

- La inducción de un patrón embriogénico in vitro puede proveernos con ese tipo de células, pero además permitirnos la producción de semillas artificiales sobre las que aplicar nuestra experiencia de propagación, aclimatación y reimplantación en el mar formando así nuevas manchas (patches), de cuya proliferación y crecimiento parecen depender el destino de las poblaciones amenazadas.

El estado de la técnica no refleja ningún documento que pudiera afectar a la novedad de las reivindicaciones ni a la actividad inventiva del contenido del presente documento en cuanto solo recoge aspectos referentes a fases previas a la propagación como puede ser la germinación de semillas, aspecto que no se reivindica en el siguiente documento. A continuación se enumeran los documentos más próximos al estado de la técnica de la presente invención de cuya lectura se observa que no afectan a la novedad de la presente invención:

- García-Jiménez Pilar; Navarro Eva P; Santana Cristo H; Luque Ángel; Robaina Rafael R.: "Anatomical and nutritional requirements for induction and sustained growth in vitro of Cymodocea nodosa (ucria) ascherson", Aquatic botany, jan 2006, vol. 84, nr. 1, pg. 79-84, ISSN 0304-3770.

- Bird Kimon T; Johnson Jennifer R; Jewett-Smith Jerilyn: "In vitro culture of the seagrass Halophila decipiens", Aquatic botany, april, 1998, vol. 60, nr. 4, pg. 377-387, ISSN 0304-3770.

- Jewett-Smith J; McMillan C.: "Germination and seedling development of Halophila engelmannii aschers (hydrocharitaceae) under axenic conditions", Aquatic botany, 1990, vol. 36, nr. 2, pg. 167-178, ISSN 0304-3770.

- Balestri Elena; Cinelli Francesco: "Isolation and cell wall regeneration of protoplasts from Posidonia oceanica and Cymodocea nodosa" Aquatic botany, july, 2001, vol. 70, nr. 3, pg. 237-242, ISSN 0304-3770.

- Moffler M D; Durako M J.: "Axenic culture of thalassia testudinum (hydrocharitaceae)", American journal of botany, 1983, vol. 70, nr. 5 part 2, pg. 88, ISSN 0002-9122, Joint meetings of the botanical society of america and canadian botanical association, grand forks, North Dakota, 7-11 august 1983.

- Patente US 6858430 B1.

Explicación de la invención

La presente invención trata de un método que permite la micropropagación de la especie fanerógama marina Cymodocea nodosa, que comprende las siguientes etapas:

a) Cultivo de semillas de la especie seleccionada en un medio de cultivo acuoso... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método de micropropagación de Cymodocea nodosa, que comprende las siguientes etapas:

a) Cultivo de semillas de la especie seleccionada en un medio de cultivo acuoso que comprende al menos un componente seleccionado de una lista de elementos en la que se encuentran el amonio o iones de amonio y el fosfato o iones de fosfato.

b) Desinfección de los explantos de embrión obtenibles tras la germinación de las semillas de la especie seleccionada.

c) Se procede a:

i.Cultivo del explanto obtenible en medio de cultivo acuoso y obtención de plántulas.

    ó ii.Fraccionamiento del explanto obtenible en fragmentos de 1 a 2 mm de longitud y cultivo de estos fragmentos en medio de cultivo acuoso y obtención de plántulas.

    ó iii.Digestión enzimática del explanto obtenible desinfectado para la obtención de células libres, y posterior cultivo de las células libres obtenibles en medio de cultivo acuoso y obtención de plántulas.

2. Método según reivindicación 1, caracterizado porque el material empleado para el cultivo es una especie seleccionada de un grupo de género Cymodocea.

3. Método según reivindicación 1, caracterizado porque la cantidad inicial de amonio en el medio de cultivo de las semillas está entre 60-80 mg, preferiblemente 70 mg.

4. Método según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la cantidad inicial de fosfato en el medio de cultivo de las semillas está entre 5-20 mg, preferiblemente 10 mg.

5. Método según reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la fuente de nitrógeno se añade al medio de cultivo de las semillas en forma de cloruro de amonio (NH4Cl).

6. Método según reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la fuente de fósforo se añade al medio de cultivo de las semillas en forma de fosfato potásico dibásico (KH2PO4).

7. Método según reivindicación 1, caracterizado porque para acelerar la germinación de las semillas de la especie seleccionada se disminuye intencionadamente la salinidad del medio de cultivo con una proporción de agua bidestilada hasta 11 psu (practical salinity units).

8. Método según reivindicación 1, caracterizado porque el medio de cultivo de los explantos comprende al menos un componente seleccionado de una lista de elementos en la que se encuentran el ácido ascórbico y el ácido cítrico.

9. Método según reivindicación 1, caracterizado porque el cultivo de los explantos se lleva a cabo con explantos con un hipocotilo de longitud entre 1 y 5 mm de longitud.

10. Método según reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de digestión enzimática de los explantos, para la obtención de células libres, comprende las siguientes etapas:

a) Re esterilización del cotiledón del embrión germinado.

b) Plasmólisis parcial del material vegetal.

c) Elaboración de una solución enzimática.

d) Agitación orbital de la solución enzimática a 35ºC y a 50 rpm durante al menos 6 horas.

e) Filtración y obtención de células libres con un tamaño de poro entre 40 y 60 micras.

11. Método según reivindicación 10, caracterizado porque la solución enzimática comprende al menos un componente seleccionado de una lista de elementos donde se encuentra tejido de explanto y/o celulasa y/o hemicelulasa.

12. Método según reivindicación 1, caracterizado porque el medio de cultivo de células libres de explanto comprende al menos un componente seleccionado de una lista de elementos donde se encuentran el ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) y el bencilo amino purina (BAP).


 

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