Procesos: Investigación – Biotecnología

¿Qué se hace en el laboratorio de biotecnología?

Como una de las labores más importantes del trabajo para producir las próximas generaciones de plantaciones forestales, el laboratorio de biotecnología de CMPC se encarga de seleccionar, preparar y crear los embriones y semillas que se convertirán en los próximos árboles a establecer en los terrenos forestales. Esto se lleva a cabo a través de un proceso llamado propagación vegetativa, en el que se utilizan técnicas científicas especiales para multiplicar las plantas seleccionadas y obtener más copias rápidamente, lo que permite completar una plantación en mucho menos tiempo.

Aunque en forma natural una planta crece a partir de una semilla instalada en el suelo, en el caso de las plantaciones forestales es más común usar técnicas especiales para multiplicar y seleccionar las mejores plantas de una generación para colocar en las plantaciones. Así se garantiza un mejor uso de los recursos naturales, como el agua y los nutrientes en el suelo, además de más efectivas defensas contra plagas o enfermedades, para lograr producir madera y celulosa de gran calidad.

Junto con usar esta técnica para formar nuevas plantaciones forestales, el conocimiento y recursos del laboratorio de biotecnología se usan también para la conservación de especies de plantas nativas o en peligro de extinción, junto con llevar a cabo investigaciones adicionales en temas como micropropagación y el estudio del crecimiento y desarrollo de las plantas tanto en su ambiente natural como en laboratorio.

¿Cómo es el trabajo en el laboratorio de biotecnología?

Las salas del laboratorio de biotecnología han sido diseñadas para garantizar un trabajo eficiente y seguro en todo proceso de propagación, para lo cual se dividen en varias etapas.

En primer lugar, la sala de lavado es un área fundamental para mantener los otros laboratorios libres de contaminación. Por ello aquí se someten a limpieza muestras vegetales, como plantas, semillas y conos, y los equipos que se usan para el cultivo de tejidos vegetales, como el material de vidrio, contenedores plásticos, pinzas, mangos de bisturí y otros. Además, en esta sala se almacenan contenedores o recipientes de vidrio y/o plástico, y se eliminan residuos, como material vegetal, inorgánico y vidrio en desuso.

Por su parte, en el laboratorio de biotecnología y preparación de medios se preparan los medios de cultivo, que son recipientes con un gel o solución que contiene los nutrientes necesarios para que puedan crecer los embriones y otros tejidos vegetales.

A su vez, en la sala de esterilización se eliminan los microorganismos que puedan encontrarse en los medios de cultivo y utensilios de laboratorio, mediante un equipo llamado autoclave, que aumenta la presión de aire para exponer el material a altas temperaturas (superiores a los 100 °C) y así eliminar todo microorganismo que pueda alterar los procesos de crecimiento de las plantas in vitro. Además, en esta sala se destila el agua para purificarla y suministrar al laboratorio agua sin microorganismos ni contaminantes.

A su vez, en la sala de medios e insumos estériles se guardan los medios de cultivo y el material estéril en espera de ser utilizados en la propagación de plantas.

Por su parte, la sala de embriogénesis es la encargada de alojar las semillas inmaduras que luego serán utilizadas para multiplicar y dar origen a los nuevos embriones. Este proceso se lleva a cabo en oscuridad y a 21 °C de temperatura.

Las semillas y explantos (partes de plantas en proceso de crecimiento) son llevadas a la sala de cultivo, donde se siembran las que han sido seleccionadas para crecimiento in vitro, tanto de especies de la industria forestal (pino y eucalipto) como de plantas nativas. Para prevenir que crezcan hongos y bacterias oportunistas, esta sala se mantiene aséptica con el uso de elementos como luz UV, etanol 70% y limpieza con filtros especializados que eliminan microorganismos.

Divididas en dos áreas, las salas de crecimiento se dedican al cuidado y desarrollo de las plantas in vitro en ambientes climatizados con temperaturas entre los 20 y 28 °C, y con iluminación artificial programada para que las plantas crezcan rápido y con fuerza.

Por otra parte, en la sala de criopreservación se aplica el proceso del mismo nombre, que consiste en congelar células o tejidos de plantas para disminuir el ritmo de sus funciones vitales y mantenerlas en condiciones de vida suspendida por mucho tiempo, generalmente en temperaturas entre los –80 y –196 ºC al interior de tanques especiales de criopreservación con nitrógeno líquido, ya que a esas temperaturas cualquier actividad biológica, incluida la muerte de una célula, queda detenida. Gracias a estos equipos, las muestras se pueden guardar por muchos años, y así pueden usarse para multiplicación o investigación en el futuro.

¿Cuáles son las técnicas de propagación más comunes? 

En el laboratorio de biotecnología de CMPC se trabajan principalmente las técnicas de embriogénesis somática y organogénesis, que constituyen técnicas de micropropagación. No se realiza ningún tipo de modificación genética ni molecular en las plantas.

La organogénesis utiliza la capacidad de los árboles para crecer a partir de “patillas” (segmentos de ramas), desde donde se aíslan los meristemas, que son tejidos que la planta utiliza en forma natural para crecer. Tras obtener estos tejidos se aplican técnicas especiales de multiplicación y se obtiene así una gran cantidad de plantas jóvenes que pueden convertirse en árboles nuevos con el mismo material genético del original. Así se logra repoblar rápidamente los bosques con árboles seleccionados por su calidad.

Por su parte, la embriogénesis somática es otra técnica de propagación que se usa para reproducir árboles de buena calidad a partir de los embriones en sus semillas, los cuales contienen toda la información genética para que la planta se transforme en árbol. En esta técnica se extrae el saco embrionario (o megagametofito) de conos hembra para poder reproducirlo in vitro, es decir, en los ambientes controlados de los laboratorios, hasta que estén en condiciones de pasar a los invernaderos y luego a las plantaciones.

¿Por qué se hace investigación genética en plantaciones forestales?

El objetivo de la investigación genética en plantaciones forestales es seleccionar y propagar árboles que crezcan más rápido, usen menos agua y tengan madera de mejor calidad. Además, busca proteger los árboles de enfermedades y plagas al hacerlos más fuertes y resistentes.

El mejoramiento genético de los bosques se hace al elegir los mejores árboles (los que más crecen, los que usan menos agua, los más resistentes a plagas y enfermedades) y tomar sus semillas para reproducirlos en mayor cantidad que otros árboles. Por otro lado, se usan técnicas de biotecnología como la clonación de semillas, un proceso seguro que se emplea en conjunto con el cruzamiento y las pruebas en terreno, para asegurar un crecimiento más rápido y eficiente.

Hecho en forma responsable, el mejoramiento genético de los bosques puede tener enormes beneficios para el medio ambiente y la sociedad, pues permite ser más eficientes con menos recursos. Además, puede desarrollarse sin necesidad de manipular directamente el código genético de un individuo u otras formas de transgenia, sino solo escogiendo los miembros más prometedores para que la próxima generación sea más efectiva. Es un proceso que se ha seguido durante miles de años en especies animales, como perros y caballos, además de vegetales, como el maíz y el café.