Bioprospección química y propagación de plantas nativas del monte patagónico como estrategias de conservación y uso sustentable

Abstract

Esta tesis tuvo como objetivo general aplicar estrategias de propagación y bioprospección química a dos especies nativas del monte patagónico (Prosopis alpataco Phil., “alpataco” y Condalia microphylla Cav., “piquillín”) para su conservación y uso sostenible. La hipótesis que sustenta el trabajo supone que la puesta a punto de estrategias de propagación de estas especies facilitaría la introducción de plantas en ecosistemas degradados, rescatando su valorización y uso sostenible. Por otro lado, las estrategias de bioprospección permitirían conocer los principales usos potenciales de estas especies. En el Capítulo 1 se analiza el problema regional y se contextualiza la investigación. El avance de la desertificación en la región Patagónica es el principal problema socio-ecológico y ambiental. El monte rionegrino ha sido sometido a sobrepastoreo y tala excesiva dejando un suelo poco estructurado y expuesto a procesos de erosión y pérdida de biodiversidad. La demanda de tierra productiva asociada al corrimiento de la frontera agrícola, se traduce en el desmonte de vegetación nativa provocando diferentes impactos. P. alpataco y C. microphylla constituyen dos especies nativas del monte rionegrino frecuentemente utilizadas por los pobladores locales con fines medicinales, alimenticios y como especies madereras, para la producción de leña y postes. La restauración de la cubierta vegetal de estos ecosistemas degradados surge como una necesidad para la región y debe sustentarse en un conocimiento adecuado de la flora y de la biología reproductiva de las especies nativas. El Capítulo 2 tuvo como objetivos específicos optimizar protocolos de germinación de P. alpataco y C. microphylla y ajustar las condiciones del cultivo de tejidos in vitro de P. alpataco. Se generó nueva información sobre la reproducción y propagación y se determinó el patrón fenológico de cada especie en la región. Se analizó el efecto de la temperatura sobre la germinación en P. alpataco y se evaluó la germinación mediante la aplicación de tres métodos de escarificación: biológico (semillas aisladas de heces de ñandú), mecánico (corte total o parcial del tegumento seminal) y químico (inmersión en H2SO4 concentrado). La temperatura óptima para la germinación P. alpataco fue de 30 ºC. La escarificación química y mecánica incrementó significativamente la germinación respecto al control, pero el mayor porcentaje de germinación (100%) en el menor tiempo, fue obtenido cuando las semillas fueron tratadas 30 min con H2SO4 (13 hs). Con la remoción total del tegumento seminal, el 100% de germinación se obtuvo a las 22 horas. Esta dinámica de germinación es consistente con el incremento de masa observado durante la imbibición en las semillas sometidas a estos dos tratamientos. Además, las semillas tratadas 30 min con H2SO4 y sometidas al corte completo del borde seminal presentaron mayor desarrollo radicular durante los primeros dos días de germinación. Las semillas provenientes de escarificación biológica no superaron el porcentaje del tratamiento control. Los resultados de viabilidad y vigor de las semillas de P. alpataco indican que éstas germinan y desarrollan una plántula normal tanto en situaciones de siembra desfavorables como óptimas. Estos resultados sugieren que es posible la propagación exitosa de esta especie por semillas en condiciones de vivero, como primer paso hacia su domesticación, lo que facilitaría su producción masiva para la reintroducción en ecosistemas nativos. Respecto a C. microphylla, se intentó superar la dormición física impuesta por el endocarpo a fin de optimizar un protocolo eficiente de germinación. Se evaluaron diferentes métodos de escarificación y el mayor porcentaje de germinación (36%) se alcanzó con el desgaste manual de la zona basal del endocarpo. Los endocarpos no escarificados, no registraron eventos de germinación. La evaluación de la imbibición de los endocarpos indicó que en la zona basal se localizaría la barrera física que impide la entrada de agua y gases necesarios para iniciar el proceso germinativo y produce la dormición. Esta barrera estaría formada por el tejido de la zona basal externa y el que tapona los poros germinativos. Así, los resultados obtenidos indican que cualquier método capaz de eliminar estos tejidos permitiría la germinación de las semillas. La escarificación mecánica resultó adecuada ya que permitió direccionar la remoción de dicho tejido. En esta sección se describen además, los resultados obtenidos en la micropropagación de P. alpataco vía organogénesis y embriogénesis somática. Se ajustó un protocolo simple para la propagación vegetativa in vitro de la especie a partir de explantes juveniles. La obtención de brotes adventicios se obtuvo en un medio de cultivo de Murashige-Skoog (MS) sin reguladores de crecimiento. El mayor porcentaje de enraizamiento de secciones nodales (37%) se obtuvo cuando el mismo medio de cultivo fue adicionado con ANA (3 mg/l). Las plantas obtenidas in vitro a través del cultivo de segmentos nodales fueron exitosamente repicadas ex vitro y transferidas a campo. Las mismas fueron utilizadas para repoblar el ecosistema regional a través de un acuerdo con Dirección de Bosques y Desarrollo Forestal de Rio Negro. La embriogénesis somática de P. alpataco se obtuvo a partir de explantes cotiledonares cultivados con 2,4D y BA. Los embriones obtenidos se mantuvieron en el mismo medio basal, diluido a la mitad de su concentración, en ausencia de reguladores de crecimiento. Así, los embriones somáticos generaron embriogénesis somática secundaria o completaron su desarrollo hasta la formación de un par de hojas verdaderas. La tasa de conversión a plántula fue de 10%. El proceso completo de embriogénesis somática se produjo en un periodo de 5 meses y fue corroborado a través del análisis histológico de los callos. Si bien P. alpataco respondió satisfactoriamente al cultivo de tejidos in vitro, deberán contemplarse otras variables a fin de obtener mayor eficiencia de los procesos de organogénesis y de embriogénesis somática. En el Capítulo 3 se evaluaron las propiedades medicinales y nutritivas de las especies seleccionadas (bioprospección química y alimentaria). Esta investigación permitió identificar productos con usos actuales o potenciales y cumple un papel fundamental para el uso y protección racional de la biodiversidad. Esto permitiría atender las actuales demandas de nuevos productos naturales con propiedades nutricionales y que cumplan un rol muy importante como agentes protectores de la salud. Se evaluó la composición química y nutricional de la harina integral del fruto de alpataco a fin de relevar su potencial uso alimentario humano y animal, en el marco del aprovechamiento múltiple de la especie. Los frutos enteros resultaron una fuente importante de hidratos de carbono (62%), fibras (25%) y proteínas (10%), poseen un alto valor nutricional (317,15 Kcal/100 g) y un predominio de ácidos grasos insaturados (81,6%). Los bajos niveles de hemoaglutinina y polifenoles obtenidos, no representan un riesgo para la salud ya que además estas sustancias tienden a disminuir durante el procesamiento de los alimentos. Otros parámetros deben ser estudiados para determinar el potencial nutricional y tecnológico del fruto de alpataco como substituto de alimentos tradicionales destinados a poblaciones específicas. Se evaluaron las propiedades funcionales de los frutos frescos de C. microphylla y de diferentes extractos, así como también la toxicidad de la corteza, reportada para este arbusto sobre vertebrados. Los frutos de C. microphylla presentaron un bajo aporte de proteínas (4,85%) y de lípidos (1,5%) y un alto contenido de hidratos de carbono (74%). La mayor cantidad de polifenoles extraídos fue de 343,45 mg GAE/100g peso fresco. La mayor actividad antioxidante in vitro se obtuvo en el extracto acetónico. La concentración de proteína soluble que produjo efectos tóxicos en el modelo de pez cebra (< 100 µg/ml), permite considerarlo como un compuesto con potencial actividad biológica. Para la evaluación de la toxicidad in vivo de la corteza de esta especie se utilizó por primera vez el modelo biológico del pez cebra (Danio rerio). Este modelo permitió hacer una valoración efectiva del “mal del piquillín” ya que las sintomatologías de toxicidad observadas fueron compatibles con las reportadas en ganado vacuno y porcino para esta enfermedad. Se deberán diseñar nuevos ensayos, tendientes a identificar los compuestos tóxicos. En conclusión, se ajustaron protocolos de propagación para ambas especies; se avanzó en el conocimiento de la germinación, de los tratamientos para optimizarla y de la respuesta in vitro de P. alpataco, reportándose por primera vez la embriogénesis somática en esta especie. El ajuste de estas metodologías y el conocimiento generado sobre bioprospección de P. alpataco y de C. microphylla permite considerar nuevas alternativas de uso sustentable de estas especies, en el área medicinal y alimentaria. En base al conocimiento generado, la hipótesis planteada puede ser aceptada cuyo propósito fue contribuir al conocimiento más profundo de dos especies nativas del Monte Patagónico. Esto fue posible a través de la búsqueda de principios activos que sustenten las propiedades medicinales y nutritivas populares y del conocimiento de su propagación, paso obligado para su producción bajo cultivo, su reintroducción en el ecosistema, domesticación, manejo sustentable y puesta en valor, aspectos fundamentales para el futuro abordaje de la problemática ambiental y social de la región.