2. LOS CÍTRICOS
2.1 GENERALIDADES
Los cítricos son un conjunto, de especies que pertenecen al género Citrus. Desempeñan un papel destacado en la alimentación de muchas personas, en el mundo entero. Una característica del género es la presencia, en todos los organos de la planta de un aceite esencial que le da su olor característico. Las especies que engloba este grupo proporcionan notables cantidades de vitamina C, minerales (calcio y fósforo).
Los cítricos pertenecen a la clase Angiospermae, a la subclase dicotiledónea, a la orden rutae, a la familia rutaceae y al género citrus y cuenta con más de 145 especies, entre las que se destacan: naranja (Citrus sinensis), mandarina (Citrus reticulata), limón (Citrus limon), lima (Citrus aurantifolia), toronja (Citrus paradisi). Se cree que el área general de origen de los cítricos es el suroeste de Asia, incluyendo desde Arabia oriental hacia el este hasta Filipinas y desde el Himalaya hacia el sur hasta Indonesia o Australia, el movimiento de dispersión de los diferentes tipos de cítricos ocurrió dentro del área general de origen, desde antes de que existiera registro Histórico. (Devies y Albrigo, 1999). 1
2.2 FISIOLOGÍA DE LOS CÍTRICOS
La germinación de la semilla es hipogea es decir, los cotiledones permanecen subterráneos. La temperatura para que empiece a emerger la radicula oscila entre 9 y 38ºC y varia con cada cultivar. El numero de días hasta la primera emergencia oscilan desde aproximadamente 80 días a 15-20ºC, a Tan solo 14-30 días para las mayorías de los cultivares en el intervalo optimo de 30-35ºC.La intensidad de la luz no afecta a la germinación o emergencia pero las plántulas que se desarrollan en la oscuridad son pálidas y ahiladas.(Devies y Albrigo,1999).1
FASE JUVENIL:
La duración del estadio juvenil varia para cada especie y con los factores ambientales . generalmente este periodo del árbol se relaciona inversamente con la acumulacion de unidades de calor y el vigor del árbol, siempre que otros factores no sean limitantes. Las especies vigorosas tales como limeros y limoneros, tienen periodos juveniles de menos de dos años en las condiciones de cultivo de climas sub. tropicales, mientras que los mandarinos , el pomelo y los naranjos dulces alcanzan periodos de 15 a 13 años cuando crecen de semilla. La duración del estado juvenil depende drásticamente de la temperatura, la humedad y en algunos casos de las condiciones edáficas y culturales .Por ejemplo en zonas de tierras bajas tropicales con precipitaciones altas el periodo juvenil es apreciablemente mas corto que en zonas sub tropicales áridas con condiciones sub optimas de riego .(Davies y Albrigo,1999),(enciclopedia de la agricultura y la ganadería, 1999)1
2.2.1 FACTORES QUE ALTERAN LA FISIOLOGÍA DE LA PLANTA
EFECTOS DE LA LUZ:
Diversos autores han estudiado el efecto de la luz y su distribución en hojas de cítricos, en el funcionamiento fisiológico del mismo encontrando conclusiones tales como: (Syvertsen, 1994), (Baker,1993), (Devices y Albrigo,1999)
oscilaciones cíclicas entre la asimilación fotosintética de CO2 de la atmósfera y ala transpiración de cerca de 20 a 40 minutos.
la respuesta estomatica a incrementos de radiación fotosinteticamente activa , tiene puntos aproximados de saturación a los 500 umol/quanta/ms el cual corresponde a cerca del 25% de la luz total del sol.
comparado con muchos tipos de hojas, la concentración de clorofila en hojas de citrus es relativamente alta, por ejemplo hojas maduras de naranja valencia tiene contenidos de clorofila de cerca de 780um/m . Esto es mucha más alta que frutales como la pera de 440 um/m2 (aproximadamente). De esta manera la alta concentración de la clorofila resulta en una relativamente fuerte absorción de radiación fotosintéticamente activa por hojas de citrus en árboles desarrollados en plena exposición solar; la mayoría de las hojas en el dosel maduro están a la sombra, no es entonces de sorprender que las hojas de citrus tengan una alta concentración de contenido de clorofila, que son características anatómicas asociadas con hojas tolerantes a la sombra. Sin embargo los cítricos tienen un dispositivo de potencia de aclimatación a la irradiación. Por ejemplo árboles de 6 semanas que son transferidos de una baja a una alta irradianza, la capacidad para asimilar y transportar electrones se torna muy similar a las hojas aclimatadas a la luz mostrando cambios paralelos en la masa seca de la hoja y en concentración de N por unidad de área.
Un trabajo sobre la respuesta fotosintética de citrus, de la fluorescencia de la clorofila, macronutriente y carbohidratos a altos contenidos de CO2 fue estudiada por Keutgen y Chen (2001),encontrando una desaceleración de la regulación de la tasa de fotosíntesis neta a concentraciones de cerca de 600ppm . Este decrecimiento (explican ellos) podría deberse por una disminución en la actividad o concentraciones de las enzimas en el ciclo de Calvin el cual fue acompañado por una reducción en los niveles de Nitrógeno. El mutuo sombreamiento de hojas viejas el cual ocurre especialmente a altas concentraciones de CO2 debido a la aceleración del desarrollo del árbol, es una consecuencia de la adaptación a condiciones ligeramentes oscuras el cual también puede jugar un papel en la desaceleración de la fotosíntesis. Al medir el parámetro de la fluorescencia de la clorofila decreció, lo cual es interpretado como indicador de fotoinhibicion a altas concentraciones de CO2.
EFECTO DE LA TEMPERATURA:
La elongación de los tallos de los cítricos comumente ocurren en dos a cinco distintos tirones de crecimiento anual en las regiones subtropicales pero pueden crecer casi continuamente en las zonas tropicales, particularmente los limoneros y limas. El inicio del crecimiento del tallo esta regulado por la temperatura ( mayores a 12.5ºC), en las zonas subtropicales y por la disponibilidad de agua en las zonas tropicales. La elongación acumulativa estacional de los tallos o la acumulación de materia seca suele ser mayor en días uniformemente largos y con un promedio de temperaturas diurnas y nocturnas elevado típico de las áreas tropicales bajas.
Potencialmente los vástagos se producen durante toda la temporada en regiones tropicales debido a las elevadas temperaturas medias existentes durante todo el año , siempre y cuando el agua no sea un factor limitante como ocurre en las regiones tropicales con ciclos climáticos de humedad-sequía diferenciados. (Devices y Albrigo, 1999), (Reuther, 1993)1
AGUA Y VIENTOS:
La discusión sobre el efecto del régimen de humedad y de vientos, sobre las respuestas de cítricos es dificultosa debido a que forman parte de distintos aspectos del complejo ambiental. Las precipitaciones y la humedad relativa están interrelacionados, y ambos moderan el flujo de energía, el cual tiene influencia en torno a la temperatura de los tejidos, y de los procesos vitales que ocurren entre ellos. La cantidad y la distribución de la precipitación anual tiene un efecto directo sobre la humedad del suelo, este factor puede ser manipulado con irrigacion y drenaje. (Reuther, 1993).1
Moster y Zyl, realizaron un trabajo sobre la ganancia en calidad de la fruta con irrigación controlada. Los resultados indican es un órgano altamente sensible a la pobre irrigación, teniendo efecto sobre su tamaño y calidad ya que la cantidad de sólidos solubles y la acidez del jugo decrece con el incremento del agua aplicada en riego, estos dos factores que influyen en la calidad de la fruta están positivamente correlacionados con la irrigación del agua particularmente en la fase 2 de crecimiento en la fruta, y tiene un efecto sobre la cáscara de la fruta al aumentar su grosor al presentarse estrés hídrico.
La cantidad, velocidad y distribución estacional de los vientos son igualmente importantes en la determinación de la adaptabilidad de las zonas al cultivo de cítricos. Los vientos calientes tienden a causar excesiva evapotranspiracion y frecuentemente daños y muerte en hojas debido a la deshidratación., el excesivo viento especialmente cuando las frutas están jóvenes causan excoriaciones y por consecuencia perdida en el valor comercial, aunado a una estimulación en la abscisión de hojas y frutos. Afortunadamente los vientos excesivo no es un problema común en el trópico, ya que vientos algo superiores a 15 o 20 Km. favorecen y promueven que los tejidos estén secos disminuyendo el ataque por hongos. (Reuther, 1993)1
2.2.2 DESARROLLO DEL SISTEMA RADICULAR:
El crecimiento y desarrollo de las raíces esta regulado por la temperatura. El crecimiento de la raíz y de los tallos tienen diferentes umbrales de temperatura, ocurriendo el crecimiento de la raíz a temperaturas superiores a los 7ºC.El crecimiento de la raíz al igual que el de los tallos ocurre en flujos o tirones que frecuentemente pero no siempre se alternan con los flujos de crecimiento de estos últimos. La velocidad media de elongación de las raíces cítricas es fuertemente dependiente de la temperatura, tanto en el caso de las raíces pioneras como el de las fibrosas, mostrando un aumento lineal positivo en el crecimiento de 17 a 30ºC. (Davies y Albrigo, 1999)
Existen distintas distribuciones del sistema radical según la especie por ejemplo: el Naranjo agrio presenta un vigoroso y extenso sistema radical, caracterizado por la presencia de abundantes raíces fines o de absorción, muchas veces laterales. La raíz principal está presente, pero frecuentemente dividida en varios raíces, después de penetrar unos 30 cm o más del suelo. El sistema del Cleopatra es muy similar al del Naranjo agrio, presentando muchas raíces finas entre los 61 a 91 cm de profundidad. (Avilan y col, 2003)
2.2.3 FLORACIÓN Y FRUCTIFICACIÓN:
Los factores de control de la floración en los cítricos mas probables son carbohidratos, hormonas, nutrición y relaciones hídricas, los dos primeros tienen un importante aporte en el desarrollo de los frutos y se basan en : (infoagro.com)
Rayado de ramas: produce un estímulo en el crecimiento del fruto. En algunas variedades se realiza durante la floración o después de la caída de pétalos, para mejorar el cuajado. Esta práctica tiene una influencia positiva sobre el contenido endógeno hormonal, atribuidos a los cambios provocados en el transporte y acumulación de carbohidratos. De este modo se mantiene la tasa de crecimiento de los frutos que, consecuentemente, sufren la abscisión en menor proporción, mejorando así el cuajado y la cosecha final.
Aplicación de auxinas de síntesis: aumenta el tamaño final del fruto con aclareos mínimos o nulos. La época de aplicación, independientemente de las variedades, deben efectuarse después de la caída fisiológica de frutos, para aumentar el tamaño final del fruto; es decir para un diámetro del fruto entre 25 y 30 mm para las naranjas o durante el cambio de color, para facilitar el mantenimiento del fruto en el árbol sin merma de calidad, en cuyo caso se suele adicionar ácido giberélico.
El crecimiento del fruto sigue una curva sigmoide, caracterizada por tres estados bien diferenciados:
ESTADO I. El fruto presenta un crecimiento exponencial, hay una máxima división celular que le da un crecimiento en el grosor del pericarpio. Se forma los sacos de zumo.
ESTADO II. Dura varios meses, presenta un crecimiento lineal en el tiempo con un aumento del tamaño de las células, hay diferenciación de las células, el fruto absorbe gran cantidad de agua y alcanza su tamaño definitivo. Termina con el cambio de color de la capa superficial de la cáscara
ESTADO III. Hay una reducida taza de crecimiento, ocurren todos los cambios asociados a su maduración, el contenido de sólidos solubles aumenta.(Duran, 2003)
Caída fisiológica de los frutos:
Es un desorden probablemente relacionado con la competencia entre los frutos por los carbohidratos, agua hormonas y otros metabolitos. El problema sin embargo se acentúa mucho por el estrés, especialmente el causado por altas temperaturas y falta de agua. Consiguientemente la caída fisiológica suele ser mas severa donde las temperaturas de las hojas pueden alcanzar los 35-40ºC, y donde la escasez de agua crea problemas. Una hipótesis es que las altas temperaturas y la acusada falta de agua ocasionan el cierre de los estomas con la consiguiente disminución en la asimilación neta de CO2. Entonces hay abscisión en los frutos porque estos mantienen un equilibrio de carbono negativo. (Devices y Albrigo, 1999).(Iglesias y col,2001)1
3. GENÉTICA Y MEJORA DE LOS CÍTRICOS
Citrus y los géneros relacionados del grupo de los cítricos verdaderos tienen dos juegos de nueve cromosomas. Los cromosomas son pequeños y de tamaño variable y sus aberraciones son moderadamente comunes (raghuvanshi, 1968); 2. . Existen algunos triploides, tatraploides y hexaploides, pero generalmente aparecen en bajos porcentajes de la población.
La selección de nuevos cítricos y de géneros relacionados con ellos ha ido sucediendo durante millares de años. Sin embargo, los primeros programas sistemáticos de mejora, orientados hacia un objetivo, dieron comienzo en Florida en 1893 con Swingle y Webber. Desde entonces, se han desarrollado numerosos programas en todo el mundo con gran variedad de objetivos. Desgraciadamente la mejora de cítricos es difícil y requiere mucho tiempo. La mayoría de las especies cítricas y las relacionadas con ellas son muy heterocigóticas y son pocos los caracteres con patrones de herencia de gen único; Por tanto los híbridos F1 tienden a mostrar variabilidad. Además la existencia frecuente de embrionía nuclear y la ausencia de marcadores morfológicos característicos hacen muy dificultosa la selección de híbridos, aunque este situación esté mejorando gracias al empleo de marcadores isoenzimáticos. Además el prolongado periodo juvenil de las plantas en campo (5-15 años) hace que la creación de nuevos cítricos sea una propuesta a muy largo plazo, costosa y que necesita una gran superficie de suelo. Consiguientemente, los principales cultivares de importancia a escala mundial han resultado de mutaciones o de hibridación natural en estado silvestre. La hibridación natural en estado silvestre es muy común. Muchos híbridos son perpetuados por embriones nucleares y son factores que constituyen a ala confusa situación de especies entre los cítricos (Davies y Albrigo, 1999). Sin embargo lo ideal sería disminuir las barreras que el cultivo tradicional de cítricos trae consigo, para ello es pertinente el uso de herramientas biotecnológicas que faciliten el proceso de hibridación pero de forma artificial o in Vitro.
Por ello los protoplastos pueden considerarse como una fuente primaria para poder llevar a cabo el proceso anteriormente mencionado.
4. PROTOPLASTOS
Un protoplasto vegetal puede definirse como: La parte de la célula vegetal que está delimitada e incluida dentro de la pared celular y que puede ser plasmolisada y aislada por eliminación mecánica o enzimática de la pared celular. El protoplasto es por lo tanto una célula desnuda, rodeada por su membrana plasmática, potencialmente capaz de regenerar la pared celular, crecer y dividirse» (Vasil, 1976).3
4.1 USO DE LOS PROTOPLASTOS
Los protoplastos son una herramienta fundamental para la investigación en biología fundamental y aplicada. La ausencia de una pared celular rígida (obstáculo físico-químico) y la completa exposición de la membrana celular convierte a los protoplastos en un sistema ideal para la investigación en procesos de transporte y división celular, morfogénesis, mutagénesis, selección, etc. Quizá la aplicación más utilizada actualmente es la transformación genética por hibridación o fusión somática, por introducción-absorción de proteínas, DNA (vegetal, vírico o bacteriano), macromoléculas, etc. En fitopatología se utiliza para estudiar la etiología de los virus, su absorción, procesos infectivos y replicación; la especificidad y modo de actuación de hongos y bacterias patógenas, la evaluación de toxinas, y finalmente la obtención-selección de clones resistentes a diversos patógenos y productos fitosanitarios para la mejora genética. 3
4.2 PROTOCOLO ASEGUIR PARA OBTENCIÓN Y AISLAMIENTO DE PROTOPLASTOS
La primera fase es la obtención, preparación y desinfección del material vegetal. La obtención de los protoplastos puede hacerse de muy diversas partes de la planta, cultivadas tanto in Vitro como ex Vitro. Así pueden obtenerse protoplastos de tejidos de callo, ápices de raíz, cladodios, ápices de tallo, frutos, nódulos de raíces, coleóptilos, láminas de aleurona de cereales, microsporas e incluso de tubos polínicos, pero en la actualidad la fuente de protoplastos más habitual es el tejido de mesófilo de las hojas jóvenes.3
La segunda fase es la eliminación de la pared celular mediante enzimas líticos o aislamiento de protoplastos en una solución con un alto potencial osmótico.
El aislamiento de protoplastos depende en gran medida del tipo y concentración de los enzimas utilizados. Los dos enzimas esenciales son la celulasa y la pectinasa, que degradan específicamente los componentes celulósicos y pectínicos de la pared celular. Algunos tejidos también requieren hemicelulasas adicionales para una correcta digestión de la pared. Otros preparados enzimáticos como la driselasa desarrollan un conjunto de actividades líticas: celulasas, laminarinasas, xilanasas, pectinasas. Todos los preparados enzimáticos incluyen impurezas, como nucleasas y proteasas, que pueden tener un efecto negativo sobre la viabilidad celular. Los enzimas son pH dependientes (4-6) y su temperatura óptima de actuación es de 40 a 60°C. Debido a la fragilidad osmótica de los protoplastos, es necesario controlar perfectamente el potencial osmótico tanto de la solución enzimática, como de la solución de lavado y de la solución de recuperación y cultivo de los protoplastos. Para ello se usan osmóticos iónicos o no iónicos como sorbitol, manitol, sacarosa, glucosa, cloruro cálcico, etc, a distintas dosis.3
La tercera fase es la recuperación de los protoplastos, incluye la eliminación de los enzimas por lavado y el paso a un medio de cultivo para la recuperación de la pared y la promoción de las primeras divisiones celulares de las células individuales obtenidas de los protoplastos. Así como la regeneración de la pared no representa ninguna dificultad, ya que ocurre inmediatamente al eliminar los enzimas, la fase de división celular, suele ser muy problemática y por diversas causas necesita la cuidadosa purificación y manipulación previa de los protoplastos así como la puesta a punto de un medio de cultivo específico y complejo, con sales minerales, vitaminas, carbohidratos, reguladores de crecimiento y una dosis reducida paulatinamente del agente osmótico; esto se realiza incubando el material a unos 25°C en condiciones de oscuridad de 5 a 7 días. En esta fase se realizan los tratamientos y la selección del material frente a diversos agentes.
La cuarta fase es el cultivo de protoplastos obtenidos tras la división celular, se cambia en ella la densidad poblacional, la composición del medio de cultivo, que se hace menos exigente y la incubación se hace con luz.
La quinta fase es la regeneración de plántulas a partir del tejido, mediante modificaciones de la composición hormonal-mineral del medio de cultivo. La sexta fase es el transplante y aclimatación de las plantas obtenidas en invernadero.
4.3 TÉCNICAS PARA EL MEJORAMIENTO GENÉTICO.
4.3.1 CULTIVO Y FUSIÓN DE PROTOPLASTOS.
Para inducir la fusión de protoplastos se han desarrollado diversas técnicas. Al mezclar los protoplastos de plantas de dos diferentes especies o géneros, los tipos de fusión que ocurren son:
- Entre protoplastos de la misma planta donde la fusión del núcleo de dos células formaría un carion homogéneo.
- Entre protoplastos de plantas de la misma especie (Fusión intraespecífica).Entre protoplastos de diferentes especies o géneros de vegetales (Fusión Interespecífica).
Los dos últimos tipos de fusiones pueden resultar en la formación de híbridos genéticos los cuales pueden ser obtenidos raramente a través de cruzamientos sexuales.
Una fusión del citoplasma (cihibrido) de un tipo de planta con el núcleo de otra es también posible.
4.3.2 TRANSFORMACIÓN GENÉTICA
Transformar genéticamente significa adicionar información genética novedosa a un genoma, lo cual modifica su fisiología adicional. Las células o tejidos que se quieren transformar deben poseer condiciones óptimas para la división celular y la capacidad de regenerar plantas
BIBLIOGRAFÍA
- 1 TRUJILLO, Erika. CITRICOS. [en linea]. Agos. 2007. Idioma español, formato Firefox Document, 44519 B. Disponible en Internet:
<http://www.monografias.com/trabajos15/citricos-cultivo/citricos-cultivo.shtml
- 2 DAVIES Frederick y ALBRIGO, Gene, CITRICOS, (1999); Editorial ACRIBIA, S.A Zaragoza ( España); Pgs: 49-57 y 1-11
- 3 ENCINA Lopez, Carlos. Protoplastos. [en linea]. Malaga (España): Facultad de Ciencias de la Universidad de Málaga. Idioma español, 7430 B. disponible en Internet:
.
- JIMENEZ, Victor M. el cultivo de protoplastos en citricos ysu potencial para el mejoramiento genetico [en linea]. 1996, [ref. de 187-204]. Formato pdf pp.187-201. disponible en internet:
http://www.mag.go.cr/rev_agr/v20n02_187.pdf
BIOGRAFIA AUTORES
Estudiantes de la UNIVERSIDAD DEL TOLIMA, VI semestre de biología.
Juan David Perez Peralta
Aura Milena Arenas troncoso
Marcela Saldarriaga Cruz
Angie Candia Nieto
COLOMBIA, IBAGUE, 8 DE NOVIEMBRE DE 2007
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