Crioconservación

La crioconservación es un recurso biotecnológico desarrollado durante los últimos 30 años que se ha convertido en el más importante método para la conservación de material biológico a largo plazo, ya que previene la alteración genética producida por el paso del tiempo.

La crioconservación es un recurso biotecnológico desarrollado durante los últimos 30 años que se ha convertido en el más importante método para la conservación de material biológico a largo plazo, ya que previene la alteración genética producida por el paso del tiempo.

Los cultivos tradicionales llevan tiempo siendo desplazados por variedades comerciales más tempranas y productivas, lo que conlleva una reducción de la diversidad genética con la consiguiente pérdida de características, olores, sabores y efectos únicos.

Para evitar esta pérdida, existen dos recursos básicos de conservación genética que son la conservación in situ y la conservación ex situ.

En la primera, se conservan algunos genotipos dentro de su hábitat natural, manteniéndolos en las zonas donde crecen de forma salvaje o manteniendo su cultivo en las zonas donde se hacía tradicionalmente. En la segunda, se conservan fuera de su hábitat, como sería el caso de los bancos de semillas,  cámaras madre, jardines botánicos, el cultivo in vitro y la crioconservación. 

Las principales ventajas de la crioconservación son la simplicidad y que teóricamente, el germoplasma puede ser conservado por tiempo infinito con poco coste y espacio.

Metodología

La crioconservación implica el almacenamiento de material vegetal  a una temperatura ultra-baja. A esta temperatura, la división celular y  la actividad metabólica permanecen suspendidas, por lo que el material puede ser almacenado sin cambios ni deterioros por mucho tiempo.

El principal inconveniente de la crioconservación es la presencia de agua en los tejidos debido a la formación de cristales de hielo cuando éstos son congelados. La formación de cristales se inicia en el exterior de los tejidos y en la zona intracelular, lo que implica un aumento de la presión osmótica por pérdida de agua, por lo que el agua intracelular se verá forzada a salir para equilibrar la presión. Las células acabarían implosionando, esto sin tener en cuenta el daño mecánico provocado por el crecimiento de los cristales.

Por ello, se desecan previamente con la ayuda de diferentes técnicas y sustancias crioprotectoras que disminuyen el punto de congelación de la célula. Estas sustancias pueden ser penetrantes (oligosacáridos, manitol, prolina…), que sustituyen al agua dentro de la célula, manteniendo la presión osmótica y el tamaño; o no penetrantes (polisacáridos, proteínas, PEG, PVP…), que recubren el espacio intercelular evitando que se congele.

Para la congelación se utiliza generalmente nitrógeno líquido, cuya temperatura es de -196 °C. 

La deshidratación puede ser llevada a cabo siguiendo diferentes procedimientos:

• Secado con aire: Es el método utilizado para desecar semillas y polen.
• Protocolo de enfriamiento lento: Fue el primer protocolo desarrollado para tejidos vegetales. Consiste en enfriar las muestras lentamente en presencia de una sustancia crioprotectora hasta alcanzar los -40 °C, esto provoca que el agua salga de las células progresivamente. Luego se acaban de congelar introduciéndose en nitrógeno líquido. Actualmente es utilizado para la desecación de tejidos no estructurados como los de los callos o las suspensiones celulares.
• Encapsulación-deshidratación: En este método, los explantos son encapsulados en perlas de alginato, un polisacárido extraído de algas. Posteriormente se secan utilizando aire o gel de sílice. Es un proceso más laborioso, pero los nutrientes introducidos en la cápsula facilitan el posterior establecimiento del cultivo.
• Vitrificación: Consiste en tratar los explantos con una solución de sustancias crioprotectoras, penetrantes y no penetrantes, para luego introducirse directamente en nitrógeno líquido.

Aplicaciones de la crioconservación en plantas herbáceas

• Suspensiones celulares y cultivos de callo: Suelen preservarse utilizando el protocolo de enfriamiento lento. Normalmente el objetivo es la conservación de ciertas características de los tejidos que pueden perderse en un mantenimiento in vitro normal, como podría ser el potencial de formar nuevos órganos (potencial morfogénico).
• Polen: El polen se almacena para facilitar cruces en los programas de crianza, para su distribución e intercambio y para la preservación de genes. Es muy útil para realizar cruces entre variedades con tiempos de floración muy distintos.
• Tejidos meristemáticos: Es el tipo de explanto más utilizado en crioconservación. Aunque la alteración genética del material se reduzca respecto al cultivo in vitro tradicional, sigue siendo un riesgo de este tipo de cultivo, por lo que se prefiere el uso de tejidos estructurados como el de los meristemos, frente a los no estructurados. Suele utilizarse el método de encapsulación-deshidratación o el de vitrificación.
• Semillas: Las semillas son viables por un periodo de tiempo limitado. Esta viabilidad puede aumentarse enormemente si son desecadas hasta alcanzar el 5-10% de humedad y almacenadas en condiciones de temperatura ultra-baja.

Integridad genética de las plantas crioconservadas

Debido a que las células vegetales cultivadas in vitro crecen en unas condiciones forzadas distintas de las naturales, existe un riesgo de alteración genética permanente (variación somaclonal). Estas alteraciones son transmisibles a la descendencia por lo que pueden ser utilizadas en mejora vegetal para la obtención de nuevos genotipos, pero en la gran mayoría de los casos, estas modificaciones repercuten negativamente en el desarrollo de la planta, por lo que en el caso de que se quiera conservar germoplasma no son nada deseables.

En la crioconservación el metabolismo está detenido y los subcultivos no son necesarios, por lo que se reduce la posibilidad de alteraciones genéticas. Aún así, es recomendable mantener varias copias del mismo genotipo para reducir los riesgos al mínimo posible.