Control fisiológico de la maduración de embriones somáticos de vid (Vitis vinifera L.).

Abstract

La vid es un frutal cultivado muy importante debido a sus múltiples productos y al alto valor añadido de algunos de ellos. El futuro de la industria vitivinícola depende del estudio de la variabilidad genética existente y la comprensión de los mecanismos genéticos que controlan los caracteres de calidad de la vid. En este contexto, la embriogénesis somática es una de las herramientas biotecnológicas más útiles. En nuestro grupo se han desarrollado protocolos de embriogénesis somática para varios cultivares gallegos, detectándose ciertas limitaciones, sobre todo durante la fase de diferenciación de los cultivos embriogénicos. Se observó un incremento en los niveles de ABA y ABA-Glu en callos embriogénicos de vid cultivados en un medio de diferenciación carente de reguladores de crecimiento. Este incremento se relacionó con un desarrollo normal de los embriones somáticos, identificándose una reducción significativa de los fenómenos de germinación precoz durante esta fase y mejores tasas de conversión a plántula. El cultivo de agregados embriogénicos de vid en un medio de diferenciación carente de reguladores de crecimiento y sobre membrana semipermeable provocó un aumento significativo de los niveles de poliaminas. La deshidratación de los cultivos por efecto de la membrana provocó la sincronización del estado de desarrollo de los embriones somáticos durante esta fase y una reducción en la aparición de germinación precoz. La inhibición de la síntesis de ABA en los agregados embriogénicos de vid cultivados en medio de diferenciación carente de reguladores y sobre membrana semipermeable ocasionó una disminución significativa de la concentración de poliaminas. Esta reducción se relacionó con las graves alteraciones celulares del crecimiento y del desarrollo en los agregados embriogénicos de vid, que contribuyeron al fenómeno de muerte celular observado. Todas las evidencias, tanto analíticas como histológicas, refuerzan la importancia de la regulación de los niveles de ABA en la diferenciación de embriones somáticos en nuestro sistema experimental de vid y ponen de manifiesto una posible interconexión con poliaminas, no sólo durante esta fase de la embriogénesis somática sino también en condiciones de estrés. Por último, se ha demostrado que el uso combinado de CDs y Me de manera combinada en SCEs elicitadas de vid cv Mencía induce la acumulación extracelular de t-R y c-R, por lo que se ha identificado el potencial de este sistema para la producción de t-R y el estudio de los factores moleculares implicados en los mecanismo de defensa en plantas.

A vide é un frutal cultivado de grande importancia debido ós múltiples productos e ó alto valor engadido dalgúns deles. O futuro da industria vitivinícola depende do estudio da variabilidade xenética existente e da comprensión dos mecanismos xenéticos que controlan os caracteres de calidade da vide. Neste contexto, a embrioxénese somática é unha herramenta biotecnolóxica moi útil. No noso grupo de investigación, desenvolvéronse protocolos de embrioxénese somática para algúns cultivares galegos, detectándose certas limitacións, sobre todo durante a fase de diferenciación dos cultivos embrioxénicos. Observouse un incremento dos niveis de ABA e ABA-Glu en callos embrioxénicos de vide cultivados en medio de diferenciación sen reguladores de crecemento. Este aumento relacionouse cun desenvolvemento normal dos embrións somáticos, identificándose unha reducción significativa dos fenómenos de xerminación precoz durante esta fase e mellores tasas de conversión a plántula. O cultivo de agregados embrioxénicos de vide nun medio de diferenciación sen reguladores de crecemento e sobre membrana semipermeable provocou un aumento significativo das concentracións de poliaminas. A deshidratación dos cultivos por efecto da membrana provocou a sincronización do estado de desenvolvemento dos embrións somáticos durante esta fase e unha reducción na aparición de xerminación precoz. A inhibición da síntese de ABA nos agregados embrioxénicos de vid cultivados en medio de diferenciación sen reguladores de crecemento e sobre membrana semipermeable ocasionou unha reducción significativa dos niveis de poliaminas. Esta reducción relacionouse coas graves alteracións celulares do crecemento e desenvolvemento nos agregados embrioxénicos de vide, que favoreceron a aparición dun fenómeno de norte celular. Tódalas evidencias, tanto analíticas como histolóxicas, reforzan a importancia da regulación dos niveis de ABA na diferenciación de embrións somáticos no noso sistema experimental de vide e poñen de manifesto unha posible interconexión de esta fitorhormona con poliaminas, non só durante esta fase da embrioxénese, senón tamén en condicións de estrés. Por último, demostrouse que o uso combinado de CDs e Me en SCEs elicitadas de vid cv Mencía induce a acumulación extracelular de t-R e c-R, polo que este sistema podería ter potencial para a producción de t-R e o estudo dos factores moleculares implicados nos mecanismos de defensa en plantas.

Grapevine is one of the most important crops due to its multiple derived products and their great economical value. The future of wine industry depends on the study of genetic variability and the understanding of genetic mechanisms that controle quality characters in grapevine. In this context, somatic embryogenesis is one of the most useful biotechnological tools. In our research group, we have developed somatic embryogenesis protocols to some galician cultivars and we have detected some limitations, most of them during differentiation of embriogenic cultures. We observed an increase on ABA and ABA-Glu levels in embryogenic calli cultivated in differentiation medium without plant growth regulators. This increase was related with a normal development of somatic embryos, a significant reduction of precocious germination and an improvement of conversion rates. The culture of embryogenic masses in differentiation medium without plant growth regulators and above a semipermeable membrane caused a significant increase in polyamine concentrations. Dehydration of embryogenic cultures due to semipermeable membrane improved sincronization of developmental stages in somatic embryos and reduce precociuos germination. Inhibition of ABA synthesis in embryogenic masses cultivated in differentiation medium without plant growth regulators and above a semipermeable membrane lead to a significant reduction of polyamine levels. This reduction was related to cellular alterations in growth and development of embryogenic masses and to a massive cellular death. All these analytical and histological evidences reinforce the importance of ABA regulation during differentiation of somatic embryos in our grapevine experimental system and expose a posible interconnection of this molecule with polyamines, not only in this phase, but in stress conditions. Finally, we demonstrated that combination of CDs and Me in ESCs of grapevine cv Mencía induces extracellular accumulation of t-R and c-R. This system could have the potential to produce t-R and could be really useful in molecular studies of defense responses in plants.