Cultivo De Anteras En Arroz

EL CULTIVO DE ANTERAS EN EL MEJORAMIENTO GENETICO DEL ARROZ (Oryza sativa L.).

Por: Fredys Hoyos Figueroa, I.A. Candidato a Magister en Biotecnología, Universidad de Córdoba.

INTRODUCCION.

A nivel mundial el arroz (Oryza sativa L.), constituye el producto más importante desde el punto de vista de la alimentación; se estima que para el año 2025 el mundo requerirá 400 millones de toneladas adicionales para satisfacer la demanda. Esto implica incrementar la producción en un 70% de la obtenida en 1996, que fue de 575 millones de toneladas. Latinoamérica produce 20 millones de toneladas año, mientras que Colombia tiene una producción de 2.3 millones de toneladas año, que corresponde al 3.5% y 0.38% de la producción mundial respectivamente. (MEDINA, 2011).

El Arroz se convirtió en el primer cultivo alimenticio con genoma completamente secuenciado disponible a la comunidad científica internacional, esto se ha convertido en la oportunidad para la identificación y caracterización funcional de genes y vías bioquímicas que controlan el desempeño agronómico, la adaptación a ambientes, la resistencia a estreses bióticos y abióticos y la calidad del grano, entre otros. El uso de los marcadores moleculares facilita la identificación y selección de combinaciones de genes favorables. (FEDEARROZ, 2014).

En arroz las líneas homocigotas pueden ser producidas a partir de cruzamientos segregantes por medio del doblamiento cromosómico del polen – haploides y regeneración de plantas a través de un ciclo de cultivo de anteras (CA). Niizeki y Oono (1968) fueron los primeros en regenerar plantas con esta técnica en arroz, y desde entonces el CA ha sido utilizado exitosamente en el mejoramiento de este cultivo. Sin embargo la implementación de esta técnica como una herramienta rutinaria en programas de mejoramiento ha sido lenta, principalmente porque la respuesta depende del genotipo utilizado. El arroz japónica tiene una mayor respuesta que otros materiales. De tal forma que la mayoría de estas aplicaciones han estado restringidas principalmente a cruzamientos donde al menos unos de los padres son del tipo japónica. (NUÑEZ, 1994).

El presente documento se presenta para describir la técnica del cultivo de anteras como herramienta de mejoramiento y obtención de especies haploides y doble – haploides en el cultivo de arroz.

1. MARCO DE REFERENCIA.

1.1. Morfología de la inflorescencia del arroz.

Las flores de la planta de arroz están agrupadas en una inflorescencia compuesta denominada panícula, la cual está compuesta por unidades florales denominadas espiguillas. (Figura 1). La espiguilla es la unidad de la inflorescencia y está unida a las ramificaciones por el pedicelo. La espiguilla del género Oryza se compone de tres flores, pero solo una es fértil y se desarrolla. (GONZALEZ, 1985). La flor consta de seis estambres y un pistilo. Los primeros son filamentos delgados que sostienen las anteras alargadas y bífidas, las cuales contienen los granos de polen. En el pistilo se distinguen el ovario, el estilo y el estigma. El ovario es de cavidad simple y contiene un solo ovulo. El estilo es corto y termina en un doble estigma plumoso (Figura 2). (GONZALEZ, 1985).

Figura 1

Figura 2

1.1.1. La Antera.

Al hacer un corte transversal en la Antera se aprecian las células centrales por donde se conecta al filamento, cuatro cavidades denominadas sacos polínicos, dos anteriores y dos posteriores. Cuando ya se han formado los granos de polen, el saco anterior forma una sola cavidad con el respectivo saco posterior, de manera que la antera queda compuesta por solo dos cavidades, denominadas tecas (Figura 2).

La zona más importante de la estructura de la antera es el arquesporio, parte interna de los sacos, en donde se forman los granos de polen. El arquesporio está rodeado de un tejido glandular, conocido como el tapete, que produce enzimas, nutrientes y materiales estructurales críticos para la microesporogénesis. El conjunto de sacos polínicos de la antera está rodeado por el llamado estrato fibroso, compuesto de células con paredes delgadas dispuestas a modo de filetes. Finalmente, en el exterior de todas estas capas se encuentra la pared de la antera que es una capa altamente especializada responsable por la dehiscencia de la antera. (NUÑEZ, 1994).

1.1.2. Desarrollo del Grano de polen en la antera.

Dentro de los sacos polínicos se originan células jóvenes diploides, denominadas células madres del polen o microsporocitos primarios. Después de que el microsporocito alcanza cierto desarrollo, ocurre la meiosis o división reduccional, de la cual resultan dos células con 12 cromosomas, o sea la mitad de cromosomas que existe en las células somáticas del arroz, formándose así dos microsporocitos secundarios haploides. En seguida los microsporocitos secundarios sufren una división mitótica o ecuacional dando origen a dos células, también haploides. Así por cada microsporocito primario, se forman cuatro células haploides, que se denominan microsporas (NUÑEZ, 1994).

Posteriormente las microsporas se separan, iniciándose el estados uninucleado que corresponde a tres etapas: uninucleado temprano, cuando la doble pared de la microsporas (intina y extina) no está todavía bien conformada y el núcleo está situado en el centro de la microspora; uninucleado medio, cuando ya la doble pared está bien definida y el núcleo empieza a ser desplazado hacia un costado por la presencia de una vacuola grande; y uninucleado tardío cuando el núcleo localizado en el costado de la microspora se presenta agigantado con pequeñas vacuolas nucleolares y listo para entrar en mitosis. (NUÑEZ, 1994).

Luego viene el estado binucleado de la microspora que comprende; el binucleado temprano, que se presenta inmediatamente después de la primera división mitótica del núcleo, a partir del cual se forman dos núcleos; el vegetativo generalmente de mayor tamaño y el generatriz o espermático más pequeño, el binucleado tardío cuando se forman gránulos de almidón en el citoplasma. El núcleo generativo sufre una segunda división mitótica obteniéndose así un conjunto de tres núcleos haploides que se constituyen el grano de polen. Normalmente el grano de polen germina unas pocas horas después de entrar en contacto con el estigma originándose el tubo polínico. El núcleo vegetativo se degenera y uno de los núcleos generativos se fusiona con el núcleo de la ovocélula para formar el zigoto.

1.2. Especies Haploides y Diploides.

1.2.1. Individuo Haploide: Individuo

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