CONSERVANDO ESPORAS DE HELECHOS

Los ecosistemas donde viven los helechos son muy sensibles a la actividad humana y las variaciones en el clima. Su conservación está en manos del trabajo de campo y los bancos de germoplasma.

Los helechos forman parte del segundo grupo más importante de plantas vasculares, los pteridófitos, con aproximadamente 12.000 especies y una característica principal, poseer un ciclo de vida que presenta alternancia de generaciones independientes, una asexual o esporofítica y una sexual o gametofítica.

 

HELECHOS3

Generación asexual, esporofito

 

La diversidad y la conservación de los helechos dependen del estado de los ecosistemas donde se encuentran, pero lamentablemente estos ecosistemas son particularmente sensibles en la degradación principalmente causada por la actividad humana. Los afectan las actividades agrícola-ganaderas, la deforestación, los incendios, el desarrollo de infraestructuras, además de la extracción de flora para su comercialización y las fluctuaciones climáticas, principalmente la sequía. Todo esto trae con él la drástica disminución de las poblaciones de helechos.

 

HELECHOS4

Generación sexual, gametofito


Por esta razón, biólogos, botánicos y ecólogos canalizan sus esfuerzos para mantener reservas ecológicas y áreas protegidas, y poner en práctica métodos de conservación in situ, es decir, dentro de su hábitat natural. Una medida complementaria es la conservación ex situ, que preserva germoplasma en el laboratorio y proporciona plantas para su reintroducción en el medio silvestre o para colecciones vivas que se utilizan en investigación y educación.

Debido a esta necesidad, algunas instituciones y jardines botánicos alrededor del mundo han creado bancos de esporas de helechos, entre los cuales destaca el del Jardín Botánico de la Universitat de València.


Conservación ex situ

Los helechos se cultivan y propagan principalmente a través de la germinación de las esporas, que son estructuras de reproducción asexual, microscópicas y unicelulares, y de las cuales en los helechos existen dos tipos en función de su color: clorofílicas, verdes, y no clorofílicas, las de otro color.

HELECHOS1

Los vistosos soros son agrupaciones de esporangios, las estructuras en forma de sacos que contienen las esporas  

 

La viabilidad de las esporas, su capacidad para llevar a cabo una germinación con éxito, es un factor básico para el establecimiento de los helechos en su hábitat natural, y está controlada por factores intrínsecos como genotipo, edad y tipo de reservas, y extrínsecos como pH, temperatura, humedad, luz, o competidores.

 

Así, las esporas viables pueden ser germinadas y los gametofitos cultivados a través de una variedad de métodos establecidos; sin embargo, métodos que mantienen la viabilidad de las esporas recientemente cosechadas durante el almacenamiento son menos conocidos. Los bancos de esporas de helechos, análogos a los bancos de entonces de angiospermas, son una herramienta promisoria de la conservación ex situ, porque grandes cantidades de germoplasma con alta variación genética puede ser conservado en un espacio reducido con bajo coste económico y técnico.

 

HELECHOS7

Cultivo de gametofitos

 
Lo más importante porque el almacenamiento de las esporas tenga éxito es la elección de las condiciones en las cuales serán mantenidas. Para lo cual es fundamental tomar en consideración los requerimientos ecológicos de la especie, puesto que, por ejemplo, es improbable que especies que viven en zonas tropicales requieran las mismas condiciones que las especies que viven en el desierto, o que especies epífitas y terrestres puedan mantenerse en condiciones similares. Por lo tanto, los requerimientos ecológicos de la especie determinarán en grande medida la viabilidad de las esporas frente a la desecación y el almacenamiento.

 

También hay que saber que la mayoría de los helechos posee esporas no verdes o no clorofílicas, con una germinación que oscila entre 5 y 15 días, y pueden mantenerse viables unos tres años, dependiendo de la especie. Por otro lado las esporas verdes, que contienen cloroplastos, exhiben cierta tendencia hacia una germinación más rápida y una viabilidad mas corta.



Conservación a largo plazo. ¿Por qué mueren las esporas?

Para la mayoría de las especies de helechos se desconoce cuáles son las condiciones óptimas de almacenamiento y la longevidad potencial de esporas. Los primeros estudios que se realizaron en relación al almacenamiento las clasificaron del mismo modo que las entonces, es decir, en ortodoxas y recalcitrantes.

 

HELECHOS13

Esporas clorofílicas (Osmunda regalis) a la izquierda, esporas no clorofílicas (Phyllitis scolopendrium) a la derecha

 

En la categoría de ortodoxas se incluyeron las esporas no clorofílicas que, en general, mantienen mejor su viabilidad al ser conservadas con bajos contenidos de agua y bajas temperaturas. Las verdes o clorofílicas se clasificaron como recalcitrantes, es decir, que no sobreviven cuando su contenido de agua desciende de un determinado valor. Sin embargo, estudios recientes indican que las esporas de algunas especies tienen que clasificarse como intermedias, puesto que a pesar de que son tolerantes con cierto grado de desecación, no lo son tanto con temperaturas de congelación si están desecadas.

 

Para conservar esporas ex situ, podemos valernos de su capacidad para permanecer latentes, manteniéndolas en ambientes que impidan su germinación, por ejemplo, en inbibición pero en ausencia de luz y a baja temperatura, imitando en el banco de esporas del suelo. Varios autores han concluido que este tipo de almacenamiento húmedo es lo más adecuado para conservar esporas a corto plazo, ya sea para la obtención de gametofitos para experimentación o de plantas, puesto que es simple, barato y efectivo. Sin embargo se cree que el mantenimiento de la viabilidad se produce por reparación celular continua, lo cual presumiblemente acaba para agotar las reservas de la espora perjudicando su viabilidad a medio y largo plazo.

 

HELECHOS8

Espora germinada. Fase inicial del gametofito

 

Otra técnica a corto y medio plazo es la conservación seca entre -25°C y 4°C. A pesar de ser la técnica más tradicional para almacenar esporas, varios estudios indican que no es la ideal para la conservación a largo plazo, e incluso se ha considerado la congelación a -25ºC como un método nocivo para algunas especies de helechos. Por otro lado, la refrigeración de las esporas a 4°C o 5ºC parece un buen método de conservación sin que los afecto significativamente a su viabilidad hasta, al menos, 12 meses. A partir de este tiempo la viabilidad de las esporas disminuye y se acentúan los efectos negativos sobre el desarrollo del gametofito.

 

En cuanto a la conservación a largo plazo, tenemos que estudiar en qué condiciones mueren las esporas y que factores los afectan. Durante su almacenamiento sufren un proceso de deterioro que disminuye su longevidad o el tiempo que pueden mantenerse viables bajo determinadas condiciones ambientales. Este envejecimiento produce degradación de las membranas celulares y la pérdida de solutos; posteriormente disminuye la producción de energía y se reducen los procesos de respiración y biosíntesis. Efectos que influyen en la reducción del crecimiento y desarrollo de las plántulas, aumentando la susceptibilidad a infecciones, el porcentaje de plántulas anormales y la pérdida de viabilidad.

 

HELECHOS10

El anteridio, órgano sexual masculíno, liberando los espermatozoides o gametos masculinos. Estudiando la capacidad reproductora

HELECHOS11

Arquegonios, órgano sexual femenino. Estudiando la capacidad reproductora

 

Para evitar que el envejecimiento afecte la viabilidad de las esporas de helechos almacenados en el banco de germoplasma, es fundamental investigar la fisiología de su envejecimiento y así comprender mejor los procesos intracelulares, puesto que estos determinan la longevidad y las respuestas a las condiciones externas. Así en el laboratorio las esporas se someten a condiciones de envejecimiento acelerado, es decir, a condiciones de alta humedad relativa y alta temperatura, para saber como se ven afectadas por las condiciones adversas y conocer las condiciones de temperatura y contenido de agua ideales para su óptimo mantenimiento.

 

Frente a los prometedores resultados obtenidos al almacenar esporas de helechos a temperaturas de ultracongelación mediante nitrógeno líquido (-196ºC) o la criocongelación (-80°C), en la actualidad se considera que la criopreservación es la técnica más apropiada para conservar la viabilidad de las esporas a largo plazo, puesto que es un método sencillo, eficaz y apto para un rango más amplio de especies.

 

HELECHOS5

Crioviales para la conservación de esporas

 

Pero la determinación de la vida útil de las esporas en el almacenamiento es todo un reto para los investigadores, todavía tiene que ser probada en muchas especies una amplia gama de técnicas de almacenamiento, incluyendo almacenamiento seco, húmedo, en oscuridad, en un rango de temperaturas diferentes que van desde temperatura ambiente hasta criocongelación, y con diferentes contenidos de agua dentro de las esporas, que va desde la ultradesecación hasta la hidratación total. También es importante destacar que la viabilidad de las colecciones almacenadas tiene que ser continuamente supervisada puesto que las esporas no muestran signos externos visibles de reducción de esta, lo cual sólo puede determinarse a través de pruebas periódicas en el laboratorio.

Marcia Martínez

Ingeniero Agrónomo y Licenciado en Ciencias Agropecuarias por la Universidad del Mar (Chile), con un master en Conservación y Evolución, especialidad Biodiversidad y Conservación Vegetal, de la Universidad de Valencia.

Medios