BIOTECNOLOGÍA

Bosques Naturales utiliza planta clonal para uso forestal en sus plantaciones. Para ello ha tenido que desarrollar un proceso de selección de árboles singulares y desarrollar un protocolo de micropropagación con elevados índices de éxito. Bosques Naturales realizó sus primeras plantaciones con material base, principalmente las especies cerezo (Prunus avium) y nogal híbrido (Juglans major -MJ209- x Juglans regia). A partir de ellas comenzó un proceso de selección buscando aquellos ejemplares singulares que destacasen sobre el resto en cuanto a crecimiento, forma, aprovechamiento, calidad de la madera, características fenológicas y resistencia a patógenos. En paralelo ha desarrollado un proceso de reproducción clonal mediante micropropagación.

La selección realizada en el campo es posteriormente validada mediante ensayos clonales en distintas calidades de estación. En la actualidad existe una red de ensayos distribuida por Granada, Toledo y Galicia. El objetivo de estos es comprobar el comportamiento de los clones seleccionados, así como profundizar en su manejo. Este es un paso previo y necesario para el establecimiento de plantaciones (bosques plantados) en distintas calidades de estación y convertirlas en una actividad rentable, comprometida con el medio ambiente y el desarrollo rural.

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PROCESO DE SELECCIÓN

El material que se selecciona proviene de las plantaciones que posee la empresa Bosques naturales en Gerona y Cáceres, la procedencia del material es de semilla de la progenie Mj209xRa adquirido en el sur de Francia.

La progenie Mj209xRA inicialmente se le consideró un J. nigra, posteriormente se le clasificó como J. major, en la actualidad se tiende a pensar que el progenitor femenino es, él mismo, un híbrido, pero con capacidad productiva. Es una de las progenies más plantadas en España y está demostrando una gran capacidad de adaptación a zonas de suelos alcalinos y a áreas cálidas de la Península Ibérica (Aleta 2006).

Desde el año 2006, varias decenas de genotipos, tanto de nogal como de cerezo, han sido establecidos exitosamente in vitro. En la actualidad, la UCT dispone de 16 genotipos de nogal y 4 de cerezo. Como parte del proceso de optimización del protocolo de micropropagación de nogal, se ha producido planta clonal de 14 clones en los últimos 4 años, los que han sido utilizados para el establecimiento de nuevas plantaciones así como para los distintos ensayos de adaptabilidad.

En estos momentos, Bosques Naturales tiene registrados 2 clones de nogal y 3 más se encuentran en proceso. Estos materiales destacan no solo por su crecimiento sino también por poseer una buena forma. Los ensayos clonales, han puesto de manifiesto crecimientos promedios anuales en altura de más de 1 m durante los 3 primeros años de establecidos. Igualmente, su comportamiento en cuanto a arquitectura y rectitud del tronco han demostrado que el proceso de selección está bien encausado.

DASOMETRÍA FORMA DEL FUSTE

Sobre los árboles seleccionados se miden una serie de variables como son:

Altura del árbol: Se utiliza el aparato de medida vertex.
Altura del fuste libre de ramas: Se utiliza el aparato de medida vertex.
Diámetro normal: Medido con cinta pi.
Porcentaje de incremento respecto a la media del rodal: Calculo respecto a la media obtenida de la población dasométrica del sector.
Forma y curvatura del árbol en función de la clasificación aplicada en McDonald 2001.
Ángulo de inserción de ramas: Estimación del ángulo que forma la rama con el fuste.

CALIDAD DE LA MADERA

La madera es un material heterogéneo altamente variable y anisotrópico, originado a partir del cambium. Esta variabilidad, que permite que sea utilizada en múltiples usos, puede ser una desventaja si se tiene en cuenta que la industria requiere materia prima uniforme para la elaboración de productos de calidad homogénea.

Entre los principales atributos de calidad de la madera para chapa está la ausencia de nudos, la uniformidad del color, homogeneidad del ancho de los anillos, médula centrada y que no exista acumulación de metales en las traqueidas (Cassens, 1992). La presencia de curvatura suele estar relacionada con tensiones de crecimiento en la troza lo que ocasionará ondulaciones sobre la chapa, pudiendio además aparecer madera de tensión que según algunos autores puede estar ligada a la aparición de variaciones de color en la madera (Polge, 1986).

Los criterios de calidad sólo se pueden aplicar para especificar el propósito para el cual se utiliza la madera. El principal objetivo de esta acción es aumentar el conocimiento del crecimiento de los árboles de especies de frondosas, con un énfasis en la producción de madera valiosa y con la intención de promover otros productos madereros que pueden producirse en conjunción con el principal producto (chapa de calidad).

El crecimiento es el primer parámetro que determinará la rentabilidad de la masa, así como variables de forma como la conicidad, pero también las características de ramificación. El crecimiento y las variables de ramificación están directamente influenciados por la selvicultura realizada y podrá optimizarse con una correcta gestión de la calidad de estación (buena elección del sitio y aporte de nutrientes y riego) y gestionando correctamente la densidad de plantación y las podas para optimizar la emisión y cicatrización de ramas.

La conicidad del fuste, la ovalidad o elipticidad condicionan el rendimiento en chapa y por lo tanto se prefiere un fuste cilíndrico.

Las variables intrínsecas de la madera, van a determinar las características físico-mecánicas y estéticas y la homogeneidad de ésta dentro del fuste. Es aceptado que, entre las propiedades físicas, la densidad es el atributo universalmente utilizado como índice de calidad de madera en relación a sus usos. Además, está correlacionada con la mayoría de las propiedades físico-mecánicas.

En los trabajo realizados se han utilizado entre otros métodos de ensayo no destructivos, TND, que se pueden definir como técnicas que permiten examinar los materiales sin que se vean afectadas sus propiedades, su integridad y su utilidad final. Los retardos de la velocidad de una onda de sonido dentro del fuste depende esencialmente de las características de la pared celular: microestructura, inclinación de las fibras respecto a la dirección de medida, humedad y singularidades o defectos en la madera.

FENOLOGIA

Se han utilizado un gran número de caracteres para la descripción de las características fenológicas de los individuos. Las características fenológicas nos permiten optimizar la selección del ejemplar para distintas calidades de estación buscando brotaciones tardías que eviten perdidas de guías por congelación u otras características buscando resistencias a distintos tipos de estrés medioambiental.

Los marcadores son señales que se utilizan para caracterizar y diferenciar a los organismos. Son de gran utilidad en los procesos de selección y protección de nuevas variedades. Existen dos tipos básicos de marcadores, los fenotípicos y los genéticos. Los primeros están sujetos a las variaciones ambientales, mientras que los genéticos utilizan patrones de ADN y por tanto resultan invariables, ofreciendo una mayor seguridad en la caracterización.

Para Bosques Naturales, involucrada en un proceso de selección de variedades específicas para madera, era imprescindible disponer una batería de marcadores de ADN que de una forma unívoca permitiera conocer los perfiles genéticos de los árboles seleccionados. A pesar de que existen muchas pruebas basadas en el ADN decidimos utilizar marcadores del tipo microsatélites, que por su sencillez, su reproducibilidad y sus costes asequibles ofrecían el máximo de garantías en el trazado de los perfiles genéticos de los árboles plus. Esta fue una tarea que desarrolló en colaboración con la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Montes (UPM).

El desarrollo de esta tarea se hizo para ambas especies, sin embargo su ejecución fue mucho más compleja en el caso del nogal. Para el cerezo bastó con hacer una revisión en la literatura científica y con los marcadores seleccionados fuimos capaces de genotipar los árboles seleccionados. En nogal, a diferencia del cerezo, solo existía una batería de marcadores microsatélites disponibles, sin embargo su capacidad de diferenciar en nuestra población fue escasa, por lo que fue necesario crear marcadores específicos para el híbrido maderero.

Por su envergadura fue un trabajo extremadamente laborioso y complicado, solo al alcance de pocas empresas en el mundo. Finalmente, se diseñó una batería de marcadores capaces de diferenciar entre la población del hibrido maderero, formada por medios hermanos, con una probabilidad de error muy baja.

La culminación de este proyecto nos posiciona a la vanguardia mundial en este campo, téngase en cuenta que sólo existen publicadas hasta la fecha dos bibliotecas genómicas enriquecidas en microsatélites, una, resultado de la colaboración entre la Universidad de Purdue y la Universidad de California (EEUU) y la otra liderada por la Universidad Forestal de Beijing (China) y con participación de la Academia Forestal de China.

Los árboles seleccionados en base a las características anteriores fueron introducidos in vitro disponiendo de una reserva actual de germoplasma in vitro está formada por 16 genotipos diferentes de nogal y 4 de cerezo.

Como material de partida se utilizaron brotes epicórmicos del año. Se siguió como criterios básicos que éstos no poseyeran daños mecánicos ni ningún otro tipo de afección visible y que portaran yemas vegetativas. Una vez en el laboratorio se eliminaron los restos visibles de materiales extraños y se lavaron profusamente con agua corriente y detergente para remover las partículas más pequeñas. A continuación los segmentos de ramas se trataron durante 15 minutos con una solución antifúngica de Previcur (Propamocarb clorhidrato 60,5% p/v, Bayer CropScience) al (0.5 %). Después del tratamiento con fungicida, las varetas fueron sumergidas en agua.

El material fue incubado en una cámara de cultivo utilizando un fotoperíodo de 16 h de luz con intensidades variables y 8 h de oscuridad. Para facilitar la brotación, junto con el fotoperíodo, se utilizó también un gradiente de temperatura. Luego del comienzo de la brotación se colectaron aquellos brotes que poseían más de 20 mm de longitud. Luego de ser removidas las hojas éstos se sumergieron 20 minutos en una solución de NaOCl al 1 %.

Por último fueron enjuagados y se dejaron reposar en agua hasta el momento de la inoculación. Para ambos métodos se utilizó el medio de cultivo DKW-C. Los explantes fueron inoculados en tubos de ensayo que contenían 10 ml de medio de cultivo.

Aquellos explantes que mostraron un crecimiento activo fueron testados para la presencia de endófitos (microorganismos) activos. El éxito del establecimiento es genotipo- dependiente, siendo así la duración de éste es muy variable, pudiendo demorar hasta 26 meses para los árboles más recalcitrantes.

FASES DE MICROPROPAGACIÓN

fases
Fase 0

Preparación y recolección

FASE 0

Recolección de muestras y preparación para la iniciación del cultivo in vitro. Aunque pudiera parecer una labor rutinaria, gran parte del resultado de las etapas siguientes depende de la elección adecuada del material inicial. Es nuestro caso, evidentemente, el genotipo viene determinado por los resultados del programa de selección. Elegir material rejuvenecido, vigoroso y sin daños aparentes suelen ser considerados criterios de éxito durante la fase 0.

Fase 1 1

Establecimiento In Vitro

FASE 1

Al ser inoculados los segmentos de plantas en medios de cultivo nutritivos y esterilizados, tienen que someterse a un proceso previo en el cual tienen que ser eliminados los microorganismos acompañantes. Este es un momento crítico, sobre todo para los nogales. Aquí se trata de encontrar un equilibrio entre el proceso de desinfección y causar el menor daño posible al material vegetal. En el caso del nogal, esta es una fase, al igual que el resto, que posee un determinismo genético muy elevado, razón principal por la que muy pocos individuos son establecidos exitosamente con un mismo protocolo.

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Proliferación

FASE 2

El objetivo fundamental de esta fase es producir un volumen suficiente de propágulo. Dentro de todo el esquema de micropropagación, la proliferación es la menos exigente de las etapas. Además de lograr el incremento del volumen de material a reproducir, el mayor reto consistirá en producir microbrotes de calidad, potencialmente enraizables y con posibilidades de sobrevivir. Para el nogal, el subcultivo antes al inicio del enraizamiento es determinante, exigiendo un manejo muy preciso.

Fase 3

Enraizamiento

FASE 3

Como lo indica su nombre, el propósito de esta etapa es estimular y favorecer la formación de las raíces. En el cerezo esta etapa puede ser conducida en el invernadero. Para el nogal esta es uno de los momentos más complicados pues debido a su elevada recalcitrancia, todo el proceso tiene que ser realizado in vitro. Otro elemento que contribuye a aumentar la complejidad de esta fase es el factor genotípico. Aplicando el mismo procedimiento el éxito del enraizamiento puede oscilar entre el 0 y casi el 100%, dependiendo de clon con que se trabaje.

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Aclimatación

FASE 4

Esta fase se conduce fuera del laboratorio. Su éxito depende básicamente de los resultados alcanzados con el enraizamiento. Aunque también posee una componente genética elevada, haciendo un manejo adecuado de las condiciones climáticas, especialmente durante las primeras 5 semanas, se pueden alcanzar buenos resultados.

plantacion-clonal

Plantación clonal

FASE 5

Una vez que hemos desarrollado la capacidad de reproducción nuestras selecciones, las vitroplantas producidas estarían en condiciones de ser plantadas. Producimos varios formatos de plantación y el manejo dependerá del estado de endurecimiento de la planta.

Bosques Naturales ha invertido 10 años de investigación para el desarrollo de una tecnología de reproducción masiva in vitro.

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

Micropropagación

Contar con protocolos eficientes de micropropagación permite a Bosques Naturales reproducir con rapidez el material vegetal élite procedente de su programa de selección y mejora. Las elevadas tasas de multiplicación permiten disponer en un período relativamente corto de tiempo del material necesario para la plantación extensiva de nuevos clones, ya sea para la experimentación o para la explotación comercial. Prioridades: o Mejorar la efectividad y la eficiencia de la introducción in vitro o Mejorar la calidad de los microbrotes o Incrementar los porcentajes de enraizamiento o Reducir la mortalidad durante la aclimatación

Portainjertos

Un portainjerto debe poseer 3 características básicas.
(1) Ser compatibles con la variedad que se desea injertar
(2) Ser rústicos, es decir resistentes a plagas (fundamentalmente hongos y bacterias del suelo, virus y nemátodos, entre otros) y a factores abióticos (salinidad y/o sequía entre los más importantes)
(3) Ser vigorosos
Este constituye un mercado potencial bastante promisorio, pues son pocos los genotipos conocidos como patrones de injertos para nogal. Desarrollar una línea alternativa podría constituir una excelente oportunidad para BN. A diferencia de las selecciones para madera, dónde la forma y la calidad de la madera suponen barreras que limitan la utilidad de la población de semilla, en el caso de desarrollar patrones para frutales tendríamos una gran población que muestrear, formada por más de 60000 árboles genéticamente diferentes, donde cada uno podría convertirse en un patrón comercial. El hecho de poseer una progenie que expresa un alto vigor híbrido y de disponer de una tecnología funcional de micropropagación facilitaría sobremanera la evaluación y reproducción acelerada de los árboles candidatos. Este mismo principio podría ser aplicado al cerezo, con lo que se revalorizaría su importancia para la empresa

Ensayo de clones

Estos tienen como objetivo concluir el proceso de mejoramiento que comenzó con la selección de los árboles plus. Los ensayos deben ser establecidos en localidades con condiciones de suelo y clima contrastantes, lo que nos permitirá conocer la adaptabilidad de cada clon y poder hacer recomendaciones sobre las mejores zonas de cultivo para cada uno.

Resultados:
En 2013 montamos la primera serie de 3 ensayos clonales, en La Mota (Galicia). Al siguiente año se establecieron 2 nuevos ensayos en Granada y El Soto (Toledo). Los experimentos han sido montados bajo un diseño genético-estadístico que dará soporte científico a las conclusiones que se deriven de ellos.

Conservación

Las biotecnologías permiten almacenar germoplasma con mucha más eficiencia que ninguna otra técnica. El cultivo de tejidos vegetales es una forma de conservar ex situ la diversidad genética a corto y a mediano plazo. Sin embargo, siempre es deseable el empleo de la crioconservación, con la que se reducen los riesgos de pérdidas. Hemos logrado mantener microbrotes de nogal a bajas temperaturas durante tres meses. Seguimos profundizando en el acondicionamiento del material antes y después del tratamiento con bajas temperaturas

Regeneración de brotes

Disponer de un protocolo de regeneración de brotes a partir de material asexual (hojas) resulta de vital importancia pues permitiría mejorar la eficiencia de la reproducción y disminuir el coste por vitroplantas. Además abre un sinnúmero de aplicaciones en el campo del mejoramiento genético y de la producción de metabolitos secundarios. En el caso del cerezo hemos logrado por organogénesis directa regenerar brotes y producir plantas a partir de hojas. En nogal, aunque se ha hecho un gran avance al lograr inducir callos y regenerar raíces también de hojas, los resultados todavía no son los esperados, necesitando profundizar más en mejorar la conversión del proceso hacia la producción de brotes.

Nuevas especies

Existen otras especies, como el roble, que por su potencial maderero también son objetivo de la empresa. Las evaluaciones en parcelas experimentales han permitido determinar la existencia de árboles plus con potencial para su explotación.

Adrenomedulina

Dentro de la línea de mejorar la eficiencia de la micropropagación se encuentra el empleo de nuevas sustancias reguladoras del crecimiento. El interés en esta sustancia es que podía actuar como modulador de la morfogénesis.

Inmersión temporal

Estos son sistemas de cultivo semiautomatizados que además de mejorar la productividad son apreciados especialmente por mejorar el comportamiento in vitro de los cultivos, lo que redunda en un incremento de la calidad de las vitroplantas producidas y en la disminución de la mortalidad durante la aclimatación. Hemos logrado obtener cultivos viables de nogal con los TISs, lo que probablemente constituya el primer reporte a nivel internacional en esta especie. También se han alcanzado excelentes resultados con el cerezo. Sin embargo para su utilización a gran escala todavía exige de profundizar en algunos aspectos importantes. Hemos probado desde sistemas diseñados en nuestra UCT, como bioreactores industriales .

Micorrización

El objetivo de este ensayo era conocer la influencia del uso de hongos micorrícicos sobre la supervivencia del nogal en la fase de aclimatación. Con tal fin, vitroplantas de 2 genotipos fueron inoculadas con una solución conteniendo esporas de la micorriza. Al término de la 4ta semana de iniciada la aclimatación se evaluó la mortalidad, comprobándose que ésta era mucho menor entre las plantas tratadas, independientemente del clon. Estos resultados suponen un avance importante hacia el escalado comercial de la micropropagación del nogal.

TRABAJOS REALIZADOS

PYME INNOVADORA

En Resolución de la Secretaria General de Ciencia e Innovación de fecha 15 de noviembre de 2016 se procede a la inscripción de la empresa...
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Proyecto WOODnat

Bosques Naturales S.A. participará en el proyecto WOODnat Financiado por la Comisión Europea dentro del programa Horizonte 2020. ¿Qué es H2020? Es el programa marco...
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Tesis Doctoral “Biotecnología forestal aplicada a la producción de nogal”

Este trabajo aborda 2 objetivos básicos: (1) desarrollo de un protocolo pre-comercial de micropropagación de las selecciones de nogal híbrido para madera y (2) diseño...
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Micorrización

El objetivo de este ensayo era conocer la influencia del uso de hongos micorrícicos sobre la supervivencia del nogal en la fase de aclimatación.
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Pericial identificación de nigras

Esta fue una excelente oportunidad en la que se puso de manifiesto la utilidad y la potencialidad de los recién diseñados marcadores microsatélites.
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Informe para la “Selección , Caracterización y Evaluación de materiales forestales de reproducción”

En este trabajo realizado en colaboración con la escuela de Ingeniería Técnica Agrícola de la UPM, se estudiaban las diferentes variables de distintos individuos para...
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ARTÍCULOS, PUBLICACIONES Y CONFERENCIAS

  • “Towards scaling-up the micropropagation of Juglans major (Torrey) Heller var. 209 x J. regia L., a hybrid walnut of commercial interest”. Proceedings of the IUFRO Working Party 2.09.02 conference “Integrating vegetative propagation, biotechnologies and genetic improvement for tree production and sustainable forest management”. June 25-28, 2012. Brno, Czech Republic

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  • “Improvement and assessment of a micropropagation protocol for walnut hybrid (Juglans major var. 209 (Torrey) Heller x J. regia L.)”. VIII International Symposium on In Vitro Culture and Horticultural Breeding. 2-7, June 2013. Coimbra, Portugal.

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  • Biotechnological Approaches for Walnut Wood Production”. Woody Plant Production Integrating Genetic and Vegetative Propagation Technologies. 8 – 12, September, 2014 Vitoria-Gasteiz, Spain

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  • “Influence of some factors on shoot regeneration from genotypes of Prunus avium L. for wood production belonging to Bosques Naturales S. A.” Workshop “SUSTAINABLE FOREST MANAGEMENT: GENOMIC AND BIOTECHNOLOGICAL RESOURCES” 28th to 30th September 2009. Baeza, Spain

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  • “Characterization of walnut hybris plus trees for good quality wood plantations” International Scientific Conference on Hardwood Processing ISCHP13

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  • “Crecimiento, forma y calidad de madera en clones de cerezo y nogal. Estudio clonal y ambiental y uso de métodos nos destructivos para su evaluación”6º Congreso Forestal Español

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UNIDAD DE CULTIVO DE TEJIDOS VEGETALES

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En la actualidad, el banco de germoplasma in vitro de Bosques Naturales está compuesto por 16 genotipos de nogal híbrido y 4 de cerezo, correspondientes a las selecciones realizadas en campo.

Las tareas de investigación en esta etapa se asocian al aumento de la eficiencia en las siguientes áreas:

  1. Introducción y conservación de los genotipos de las especies forestales de interés para la empresa.
  2. Optimización y mejoramiento de la eficiencia del protocolo de micropropagación de nogal.
  3. Empleo de técnicas avanzadas de micropropagación (empleo de sistemas de inmersión temporal, SIT).
  4. Escalado comercial de micropropagación del nogal.

La UCT posee el equipamiento necesario para desarrollar actividades investigativas en el cultivo in vitro, estando integrado, entre los más importante, por balanzas Sartorius de hasta 0.1 mg de precisión; pH metro; desionizador Millipore de agua ultrapura; autoclave automático; cabina de flujo laminar Tesltar biplaza; estereomicroscopio Leica con cámara fotográfica integrada; estufa; cámara de cultivo visitable de 12 m² y capacidad de almacenamiento de más de 20.000 plantas; dos cámaras de cultivo Sanyo herméticas con control de iluminación y temperatura con capacidad para 1600 plantas; micropipetas Eppendorf de precisión; dispensadores de medio de cultivo; instalaciones para el funcionamiento de SIT; termodesinfestadora Miele con capacidad de esterilización de hasta 70 frascos por turno de lavado.

Ventas de madera

Ventas de productos de madera

Regale árboles