domingo, 24 de enero de 2010
Actualidad científica sobre plantas medicinales (Parte 1)
viernes, 8 de enero de 2010
Plantas con las que trabajamos (Parte 1)
TAIR: The Arabidopsis Information Resource, principal base de datos de Arabidopsis.
Ésta es la planta estrella de la investigación básica, Arabidopsis thaliana, más conocida entre nosotros como Arabidopsis. Cuando digo nosotros me estoy refiriendo a los que vivimos de la investigación y, desde este momento, también a todos los que os habéis animado a leer este blog. Ya sé que, aunque hay muchos hierbajos por el campo que "se dan un aire", casi nunca nos hemos fijado en esta planta. No aparece en las floristerías, aunque bien cuidada tiene su puntito estético, ni nos la comemos (nosotros los humanos, porque hay un montón de insectos y otros seres vivos, como veréis, que la consideran un auténtico festín), pero es una planta ideal para averiguar muchas cosas de la fisiología, el desarrollo, la ecología, y la genética evolutiva de las plantas. Muchas de las razones de tipo práctico que la convierten en esa planta ideal son su pequeño tamaño, lo rápidamente que completa su ciclo (en dos meses podemos recoger las semillas), el elevado número de descendientes que se obtienen de una sola planta, es fácil de cultivar, su genoma es uno de los más reducidos y se conoce completamente desde hace casi diez años, se pueden integrar genes propios o extraños con facilidad, como veremos, y disponemos de gran número de líneas mutantes. Por todo ello A. thaliana es una herramienta esencial de la biología molecular de plantas compartida por los investigadores de todo el mundo. Sin embargo, a pesar de su importancia, puedo constatar que muchos de los estudiantes que salen de las escuelas de Agrónomos no la han visto en su vida. Como mucho les hablaron de su existencia en la asignatura de Botánica y saben a qué familia pertenece, les suena, pero verla de cerca, lo que se dice verla... y, lo que es peor, reconocerla... Arabidopsis es al reino vegetal lo que los ratones o la mosca de la fruta son al reino animal, la planta modelo con la que experimentar. Curiosamente en inglés también se conoce como "mouse-ear cress". "Mouse-ear" es la metáfora que hace referencia a la forma de las hojas de orejas de ratón. Aunque esto último sea opinable, lo cierto es que nuevamente sale el término ratón predestinando a esta planta a ser nuestro "ratón" de experimentación, es decir, el primer escalón por el que iniciar el ascenso para desentrañar una realidad compleja.
¿Qué plantas más conocidas por nosotros son sus parientes próximos?
Arabidopsis pertenece a la familia Brassicaceae, antes conocidas como Crucíferas porque las flores tienen cuatro pétalos dispuestos en forma de cruz. El término Brassicaceae deriva de uno de los géneros incluidos en la familia, el género Brassica. Este género engloba varias especies, entendiendo por tales a aquellos individuos similares que se pueden reproducir entre sí. Las especies del género Brassica son muy importantes para nosotros desde el punto de vista económico ya que las usamos como verduras, oleaginosas, especias, o incluso como ornamentales. Brassica oleracea incluye los cultivares de diferentes tipos de coles, coles de Bruselas, repollo, lombarda, brécol, coliflor, etc..., , Brassica napus la colza y el nabo, y Brassica nigra la mostaza negra. Otros géneros interesantes dentro de la familia Brassicaceae son Raphanus (rábano), Sinapis (mostaza blanca), Erysimum (=Cheiranthus) y Matthiola (alhelíes). Usar los alhelíes como ornamentales es bastante común pero seguro que os ha llamado la atención ver en los jardines de noviembre y diciembre a plantas que parecen lombardas o pequeños repollos. A mí nunca se me hubiera ocurrido usar las Brassica como ornamentales pero curiosamente quedan muy bien. En la foto podéis ver cómo una Brassica ha acompañado a Poinsetia (Euphorbia pulcherrima) en mi decoración navideña de este año.
¿Dónde vive Arabidopsis? ¿Se encuentra en España?
¿Cómo cultivamos esta planta en un centro de investigación?
Básicamente contamos con dos tipos de instalaciones:
1) En tierra, ya sea en invernadero o en cámara climática. En este caso, los recipientes que utilizamos son tiestos y bandejas de alveolos para disponer una planta en cada alveolo. En la foto inferior se pueden observar plantas que crecen en tierra en bandejas de alveolos en cámara climática. Respecto al substrato que va a servir de soporte para el crecimiento de las plantas, normalmente usamos una mezcla de tres partes de tierra con una de vermiculita. De la tierra se va a nutrir la planta, la vermiculita es un subtrato inerte y, por tanto, no nutritivo que sirve para aligerar la tierra y evitar su compactación. En muchas de las plantas de jardinería que se compran con cepellón en lugar de vermiculita se usan bolitas blancas de poliestireno con la misma función. La proporción de tierra y vermiculita puede variar según el experimento. Incluso se puede llegar al caso extremo de que todo sea vermiculita y no haya tierra, en tal caso los nutrientes habrán de aportarse mediante la solución de riego y nos encontraríamos frente a lo que se conoce como cultivo hidropónico.
2) "In vitro", en cámara climática. Tal como he señalado antes, en este caso empleamos como recipiente de crecimiento placas de Petri de plástico redondas (de 90 y 140 mm de diámetro) y cuadradas (de 120mm de lado). El substrato de crecimiento es un medio de crecimiento sólido (gracias al agar) que contiene todos los nutrientes y, en su caso, hormonas y/o antibióticos que la planta necesita en ese momento de su desarrollo. Estos recipientes permiten el crecimiento de las plantas en esterilidad, por ello están bien cerrados aunque no herméticamente ya que deben permitir el paso del aire, de ahí que la cinta de sellado de las placas sea de un material poroso. En la placa de Arabidopsis que se muestra debajo se han dispuesto tres filas de semillas (unas 50 semillas por fila) que han germinado en la placa. La parte aérea verde de cada planta ha quedado arriba y la raíz de color blanco crece hacia abajo. Como se puede ver, la raíz de Arabidopsis es una principal de la que irán saliendo raíces laterales.
Desarrollo de Arabidopsis: De la semilla al fruto
Arabidopsis es una planta anual que completa su ciclo en un período corto, aunque existen variaciones entre cultivares. De este modo, la especie sobrevive mediante sus semillas durante la estación menos favorable. ¿Cómo son las semillas? Lo que más me llamó la atención cuando empecé a trabajar con Arabidopsis es lo pequeña que es la semilla, tal como un grano de azúcar. En la foto se pueden observar las semillas de color marrón comparadas con semillas de tomate, que nos son más conocidas.
Una vez que la semilla de Arabidopsis germina aparecen dos hojitas redondeadas más pequeñas que las hojas normales que conocemos como cotiledones (detalle en la foto siguiente), que son dos, y por ello Arabidopsis es una dicotiledónea. Desde la germinación Arabidopsis inicia su primer período de crecimiento, el crecimiento vegetativo.
En este período únicamente vamos a observar la aparición de hojas hasta que se forma una roseta de hojas que se van disponiendo en espiral. Las hojas que primero aparecieron, las más viejas, se encuentran en la parte basal y externa de la roseta, mientras que las más jóvenes ocupan la parte superior y central de la roseta. El estado de roseta se alcanza en cámara climática aproximadamente a las tres o cuatro semanas desde que la semilla germina. Este estado es muy interesante para nosotros ya que solemos analizar en él la respuesta de las plantas a numerosas condiciones de estrés tanto biótico como abiótico, tal como ya veremos.
Proceso de entutorado: Clavamos un palito de madera en la tierra y enrollamos en él todos los tallos de una misma planta sujetándolos con una cinta grapada o con un alambre flexible.
Hacemos lo mismo con todas las plantas distintas de la bandeja y esperamos a que maduren los frutos para recolectar las semillas.