Generación y cultivo de raíces transformadas de cactáceas

Abstract

RESUMEN Las cactáceas producen una gran cantidad de compuestos químicos que podrían ser de interés farmacológico, un ejemplo de ello son los alcaloides, que se encuentran en grandes cantidades en los tejidos de estas plantas. Sin embargo, la poca disponibilidad de material vegetal de muchas especies de Cactáceas imposibilita el estudio y aprovechamiento de estos compuestos. Una solución a este problema puede tenerse con la generación y cultivo de raíces de Cactáceas transformadas con A. rhizogenes, las cuales en otros grupos de plantas se ha visto que son capaces de crecer in vitro con una tasa alta de generación de biomasa y compuestos químicos de interés. En este trabajo se realizó la transformación genética de 52 especies de cactáceas mexicanas con A. rhizogenes A4/pCSE4 de acuerdo a González et. al. (2006). La actividad GUS fue detectada histoquimicamente en las raíces presuntamente transformadas como lo describe Stromp (1992). Se realizo posteriormente una (PCR) para la amplificación de los genes de interés (rol B, virD, nptII y gus) de las raíces transformadas. Finalmente se realizo la extracción de metabolitos secundarios de raíces transformadas y tejido vegetal (in vitro, in vivo) no trasformado, así como una cromatografía en capa fina (TLC) de los mismos por tres sistemas de detección; UV-254nm, reactivo de Dragendorff, y reactivo de Marquis. De las 52 especies de cactáceas Mexicanas analizadas, pertenecientes a 17 géneros diferentes, se encontró que el 81% generaron raíces presuntamente transformadas. Se observó que el máximo crecimiento de la raíz se da en los primeros 30 días. La coloración azul en la prueba de la β-glucoronidasa (GUS) indicó la presencia del gen gus en la raíces. De las 42 especies de cactácea que generaron raíz, solo 30 fueron positivas a la prueba GUS. De 27 especies de cactáceas que se les realizo PCR, 9 fueron positivas a los genes (rol B, nptII y Gus). Se comprobó que las raíces conservan su capacidad biosintética para la producción de metabolitos secundarios como los alcaloides. Se demostró la posibilidad de generar y cultivar raíces transformadas de 42 especies de cactáceas mexicanas. Estas raíces podrían ser la base de un sistema biotecnológico que permita la producción de metabolitos secundarios de cactáceas sin la necesidad de colectar plantas de su hábitat natural.

ABSTRACT Cacti produce a large amount of chemicals that might be of pharmacological interest, an example of this are alkaloids, which are found in large quantities in these plants’ tissues.Nevertheless, the limited availability of plant material of many species of cacti has prevented the research and use of these compounds. One solution to this problem may be the generation and cultivation of Cactáceas transformed with A. rhizogenes, which are able to grow in vitro with a high rate of biomass generation and production of chemical compounds of interest. In the present study, 52 species of Mexican cacti were transformed with A. rhizogenes A4/pCSE4 according to González et. al. (2006). The GUS activity was detected histochemically in putatively transformed roots as described by Stromp (1992). The genes rolB, virD, gus and nptII were amplified by PCR of the transformed roots. Finally, secondary metabolites were extracted from transformed roots (in vitro, in vivo) and non transformed plant tissue. These extracts were analyzed by thin layer chromatography (TLC) using three different detection systems, UV-254nm, Dragendorff reagent and Marquis reagent. Of the 52 species of Mexican cacti belonging to 17 different genera used for this study, 81% generated allegedly transformed roots. It was observed that the maximum root growth occurs during the first 30 days. The blue coloration on the β-glucuronidase test (GUS) indicated the presence of the gus gene in the roots. Of the 42 species of cactus that generated roots, only 30 were positive for GUS test. Of the 27 species of cacti that underwent PCR, nine were positive for the genes rol B, nptII and Gus. We found that transformed roots retain their biosynthetic capacity to produce secondary metabolites such as alkaloids. We were able to demonstrate the ability to generate and cultivate transformed roots of 42 species of Mexican cacti. These roots could be the basis of a biotechnological system that allows the production of secondary metabolites of cacti without the need to collect plants from the wild.