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El Cuaderno de Por qué Biotecnología nº 72

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Biotecnología Ornamental


La biotecnología en el florero

La belleza de las flores ha sido inspiración de artistas de todos los tiempos, desde los tradicionales versos “Las rosas son rosas, las violetas son azules…”, hasta los girasoles más caros del mundo -los de Van Gogh-, incluyendo también los artistas de los perfumes, que incluyen aromas florales en sus exclusivas pociones.

El regalo de flores de los enamorados, o a las flamantes madres, o simplemente la decoración de casas con perfumadas y vistosas flores ha hecho de la floricultura una importante industria en el siglo XX. Pero, ¿cuál es el origen de tanta belleza? ¿Cómo se pueden aprovechar los últimos avances de la ciencia para ofrecer más variedades de flores, con más perfume, más pétalos, más colores, mayor vida en florero, y resistencia a enfermedades? Precisamente de eso se ha encargado la Biotecnología Ornamental en las últimas décadas, y es lo que se tratará en esta edición de El Cuaderno.

Pero... biológicamente, ¿qué son las flores?

Para entender cómo la biotecnología ha hecho sus aportes a la floricultura, es necesario conocer la biología floral. La flor es un tallo de crecimiento definido en el que se insertan hojas modificadas (hojas florales), y se desarrolla en el ápice superior de la planta (flor terminal) o en las yemas laterales (flor axilar). En la flor tienen lugar los procesos esenciales de la reproducción sexual que son la meiosis y la fecundación (ver El Cuaderno Nº 70). Es decir, la flor es el órgano reproductivo sexual de las plantas angiospermas (angios: vaso, que alude a la cavidad ovárica de la flor). Como muestra la siguiente Figura, la flor está formada por cuatro ciclos que forman sus respectivas estructuras: el cáliz, la corola, el androceo y el gineceo.

Las dos últimas son los órganos reproductivos masculino y femenino, respectivamente.

Figura: La ilustración representa la estructura de una flor (hermafrodita). El cáliz está constituido por los sépalos, generalmente verdes, que cumplen una función protectora y estructural. La corola está constituida por los pétalos. El androceo, por los estambres (y cada uno de éstos, a su vez, por un filamento y una antera donde se forma el polen). El gineceo está constituido por los carpelos (los cuales forman una cavidad –ovario- donde se encuentran los óvulos).

De las cuatro estructuras mencionadas, son mayormente los pétalos los responsables de un color llamativo, perfume y belleza. Estas características ofrecen una ventaja adaptativa que favorece la supervivencia y evolución de las plantas. Los pétalos atraen a los polinizadores (aves, insectos, etc), los cuales se acercan atraídos por el color. Esta interacción flor-polinizador se ha desarrollado a tal punto en la evolución, que en la actualidad se pueden observar relaciones flor-polinizador muy específicas, y plantas que prosperan sólo si su polinizador se encuentra presente. Otro factor importante en esta interacción flor-polinizador es la dulzura del néctar, sustancia sintetizada en el nectario, que se encuentra en la base del ovario.

El desarrollo floral ocurre mediante un programa genético complejo, multigénico e influenciado por múltiples factores (temperatura ambiente, cantidad de luz, concentración hormonal, concentración de nutrientes, situaciones de estrés, etc.)

En la actualidad, los científicos han dilucidado gran parte del mecanismo por el cual la planta origina los pétalos, qué genes están involucrados en controlar la formación de los pétalos, su número, su forma, su color, su aroma, etc. Entre los mecanismos de mayor interés para la floricultura se encuentra la síntesis de los pigmentos que determinan los colores, pero resultan milenarios también otros usos biotecnológicos de los pétalos, como su aroma y su textura.

Biotecnología aplicada al desarrollo floral

A continuación se describen algunas de las mejoras en floricultura obtenidas por ingeniería genética:

1) Cantidad de pétalos. Se conocen varios genes involucrados en el desarrollo de los pétalos (y de las otros ciclos florales). Esto se ha aprovechado para obtener por ingeniería genética flores con mayor cantidad de pétalos, como se muestra en la siguiente Figura.


Figura: Petunia modificada por ingeniería genética para que desarrolle mayor cantidad de pétalos.

2) Color de los pétalos. Un mismo color puede estar dado por distintos tipos de pigmentos, e incluso cambiar acorde a las condiciones del entorno. El color de las flores se debe básicamente a tres tipos de pigmentos:

• los flavonoides: son los pigmentos más comunes y contribuyen a un amplio rango de colores que va desde el amarillo hasta el rojo y el azul. Los flavonoides que más contribuyen a la formación de colores son las antocianinas, entre ellas el color anaranjado está dado por la pelargonidina, el rojo por la cianidina y el azul por la delfinidina.
• los carotenoides: contribuyen a formar los colores naranja/rojo, bronce y marrón, frecuentes en las rosas y crisantemos.
• las betalainas:
son los menos abundantes y contribuyen a las varias gamas de marfil, amarillo, naranja, rojo y violeta.

Figura: Estructuras de antocianinas y coloraciones de los pigmentos respectivos. Fuente: adaptado de “Biochemistry & Molecular Biology of Plants”, Buchanan B, Gruissem W y Jones R. (Editors). American Society of Plant Biology Publisher, USA, 2000.

Si bien se conocen varios genes asociados a las diversas rutas metabólicas que llevan a la síntesis de los pigmentos que dan color a los pétalos, aún la práctica no ha alcanzado a la imaginación. Esto se debe a que los pigmentos que dan color a los pétalos son metabolitos secundarios, es decir, metabolitos menores en proporción y que las plantas sintetizan en forma variable acorde a sus necesidades de cada momento y a las circunstancias del entorno (contenido hídrico de la planta, la cantidad de luz que recibe, el pH del suelo en el que crece, etc.). Es por ello que no se han podido conseguir flores de todos los colores, en tanto y en cuanto dicho color no exista en la diversidad genética disponible para dicha especie.

De todas formas, la biotecnología ha tenido sus logros en este aspecto. La delantera la lleva una empresa internacional, formada por laboratorios de Australia y Japón, llamada Florigene que ha logrado crear claveles de distintas gamas de azul mediante el agregado por ingeniería genética de genes de síntesis del pigmento delfinidina obtenidos de las flores de pensamiento.

Otra alternativa, además de crear colores al expresar genes obtenidos de otras especies, es suprimir colores al expresar una forma antisentido del mismo gen endógeno responsable del color que se quiere inhibir. Este hecho involucra un proceso genético conocido como silenciamiento génico.

3) Retardo de la marchitez o senescencia. Se ha logrado aumentar el tiempo que una flor puede perdurar sin marchitarse, una vez cortada de la planta. La sustancia endógena de las plantas responsable de su marchitamiento es principalmente el etileno, hormona volátil. Por lo tanto, fue necesario inhibir la síntesis de las enzimas que participan en la ruta biosintética del etileno para disminuir la concentración de esta molécula en la planta transgénica. En este caso se trató de la enzima ACC oxidasa, la última en la cadena ruta biosintética indicada en la Figura. Así se logró obtener, por ejemplo, claveles que duran más en el florero.


Figura: Ruta biosintética del etileno y enzimas que participan. Para lograr la madurez retardada se expresó una versión antisentido del gen que codifica para la enzima ACC oxidasa.


Figura: Clavel obtenido por ingeniería genética La senescencia se retarda en la planta transgénica (izquierda) en comparación con la control (derecha). Las dos flores tienen ocho días de post-cosecha.

Biotecnología ornamental aplicada a la planta entera

Además de las flores, la biotecnología ornamental también está tratando de modificar la arquitectura de las plantas para que sean más vistosas. Ello se logra de dos maneras: aumentando el número de hojas por planta y/o acortando la longitud de los entrenudos. Esto último también se puede lograr inhibiendo la síntesis o la actividad de la hormona vegetal denominada gibirelina, que actúa, entre otras cosas, incrementando la longitud de los entrenudos. Así, al inhibir la síntesis de estas hormonas o bloquear su percepción por parte de las células, las hojas quedan más cercanas entre sí y la planta resulta más “vistosa”.


Figura: Transformación de Solanum tuberosum (planta de papa) en una planta ornamental.

Figura: Acortamiento de los entrenudos de una planta de petunia por inhibición de la sensibilidad a las giberelinas.
Fuente: Yoshikazu T. y col., 2005.

En la actualidad el único producto ornamental genéticamente modificado que se encuentra en el mercado son las variedades de clavel azul. Los demás desarrollos están aún en etapa de investigación y/o regulación.

Otras técnicas de biotecnología aplicadas a la floricultura

Además de las variedades obtenidas por técnicas de ADN recombinante, en la actualidad la floricultura también se ve beneficiada por la aplicación de otras técnicas de biotecnología, entre ellas:

1) El cultivo de tejidos: Se ha estado aplicando a numerosas especies, como por ejemplo: crisantemos, gladiolos, jacarandá, gardenia, orquídeas, etc, con fines de micropropagación a mayor escala, pero también para obtener plantas libres de patógenos y producir nuevas variedades en cultivo in vitro (ver El Cuaderno Nº 35).

2) Técnicas de marcadores moleculares: aplicados a la floricultura permiten evaluar la biodiversidad disponible en cada especie como así también identificar variedades y genotipos, e identificar el lugar de origen de las variedades (muchas de las especies comercializadas son originarias de América Latina). Ya existen desarrollos de marcadores moleculares para especies como el geranio, la dalia, petunia, rosa y violeta (ver El Cuaderno Nº 69).

En Argentina existe un instituto dedicado a la aplicación del cultivo in vitro y los marcadores moleculares a especies ornamentales en el Centro Tecnológico de Flori-Fruti-Horticultura que se encuentra en el predio del Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias del INTA en Castelar, Buenos Aires.