A célula vegetal apresenta uma parede celular, que pode ser muito rígida, e um protoplasto. O protoplasto define o conteúdo celular, sendo formado pela membrana plasmática, citoplasma e núcleo. No citoplasma encontram-se as organelas. O restante do citoplasma, no qual várias estruturas e os sistemas de membrana estão imersos, é chamado de citosol. Dentro do protoplasto o núcleo é geralmente a estrutura mais importante, pois é ele que controla as atividades da célula e armazena sua informação genética.
O termo protoplasto é usado para se referir às células desprovidas de parede celular, envoltas somente pela membrana plasmática. A remoção dessa parede ocorre mediante processos mecânicos ou processos enzimáticos realizados em laboratório. Sem a parede celular, os protoplastos se tornam um sistema útil para uma variedade de manipulações experimentais, como a extração de organelas celulares, transferência gênica, produção de novos genótipos por hibridação somática e regeneração de plantas completas. Em células intactas (com parede celular) a realização dessas manipulações experimentais não seria possível. Por isso, as pesquisas sobre protoplastos abriram várias possibilidades para o melhoramento genético de espécies de interesse agronômico.
Inicialmente as tentativas para isolar protoplastos viáveis baseavam-se na retirada mecânica da parede celular de células parcialmente plasmolisadas. Nesse caso ocorre a perda de água da célula para o meio externo, fazendo com que a membrana plasmática e o citoplasma se contraiam e se separem da parede celular. Mas essa técnica restringia a aplicação de algumas metodologias. Algum tempo depois se iniciou o isolamento de protoplastos a partir da técnica de digestão enzimática da parede celular, esse método é o mais utilizado e tornou possível o isolamento de protoplastos de qualquer tecido vegetal. A composição da parede celular pode variar bastante de uma planta para outra, o que requer a utilização de enzimas específicas para a digestão.
A fusão de protoplastos ou fusão somática é uma das técnicas utilizadas nessa célula. Nesse caso, protoplastos de duas ou mais espécies são colocados em contato e aderem um ao outro. Após a adesão, as membranas dos protoplastos se fundem e ocorre mistura entre os materiais nucleares ou citoplasmáticos. Essa fusão gera hibridização das espécies e tem se tornado um instrumento importante em esquemas de melhoramento vegetal, permitindo que células de diferentes cultivares ou espécies sejam combinadas. Essa técnica contribuiu para o melhoramento genético de diversas culturas importantes como batata, cereais, citrus e plantas ornamentais.
A transformação genética de plantas é realizada utilizando protoplastos por que a ausência da parede celular facilita a introdução de DNA exógeno. Geralmente os protoplastos são submetidos a um tratamento que induz uma alteração reversível de suas membranas plasmáticas, formando poros que permitem a entrada do DNA. É uma técnica rápida e simples que origina plantas transgênicas. A dificuldade de regeneração de plantas a partir de protoplastos transformados é o principal obstáculo desse método. Algumas espécies como fumo, arroz e citrus foram transformadas através dessa técnica.
A regeneração de plantas a partir dos plotoplastos também é uma técnica que tem sido muito utilizada nos últimos anos. Basicamente, é necessário o isolamento de uma grande quantidade de protoplastos, que quando são submetidos a estímulos físicos e químicos apropriados, são capazes de regenerar uma nova parede celular e passarem por sucessivas divisões mitóticas, produzindo células filhas através das quais as plantas inteiras serão regeneradas. O sucesso das técnicas de transformação genética depende de um sistema eficiente de regeneração a partir de protoplastos, que ainda apresenta algumas limitações. Atualmente novas técnicas eficazes de regeneração têm sido desenvolvidas, possibilitando acelerar o melhoramento vegetal.
Referências:
Santarém, E. R. Métodos eficientes para a transformação genética de plantas. Revista de. Ciência & Tecnologia, n.15, p.81-90, 2000.
Carvalho, J. M. F. C., Sena, D. V. dos A. Hibridação Somática. Embrapa. Campina Grande, 2007. 27 p.