Vachellia spp., generalidades, usos y aplicaciones

La familia Fabaceae se distribuye ampliamente en diversas regiones del planeta, cuenta con, aproximadamente, 500 géneros y alrededor de 17 000 especies, se caracteriza por sus frutos en forma de vaina (legumbre), la cual puede liberar o no las semillas (dehiscentes o indehiscentes); presenta una diversidad de formas de vida: árboles, arbustos, hierbas, plantas rastreras o trepadoras; comprende un gran número de plantas útiles, especialmente, en lo que se refiere a la alimentación y a la producción de maderas (1919. Rzedowski GC de, Rzedowski J. Flora fanerogámica del Valle de México. 2a ed. Pátzcuaro, Michoacán: Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad; 2001. 1406 p.).

Dentro de esta familia existe la subfamilia Mimosoideae, compuesta por más de 1300 especies, que se distribuyen en forma natural en todos los continentes, con la excepción de Europa. El género Vachellia L. es el segundo más numeroso en la familia (después de Astragalus), cuenta con, aproximadamente, 1 200 especies de arbustos y árboles, ampliamente distribuidas en los trópicos del mundo. Se trata del único género dentro de la tribu Acacieae y posee unas 890 especies en Australia y, aproximadamente, 200 en América (2020. Rico-Arce ML. El género acacia (Leguminosae, Mimosoideae) en el estado de Oaxaca, México. En: Anales del Jardín Botánico de Madrid [Internet]. Real Jardín Botánico; 2000. p. 251-302. Available from: https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/70671.pdf ).

La mayoría de las plantas provenientes de la familia Fabaceae se les considera especies multipropósito, debido a que de ellas se pueden extraer diversos productos, como hojas para forraje y leña de su tallo. Además, son ampliamente apreciadas por sus semillas y vainas para alimento de ganado y las flores se utilizan para la elaboración de perfumes (2121. Cervantes V, López M, Salas N, Hernández G. Técnicas para propagar especies nativas de selva baja caducifolia y criterios para establecer áreas de reforestación. México DF: Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. 2001;17.21).

El Mezquite y el Huizache son árboles que se pueden encontrar en las zonas cálidas y semidesérticas de México. Ambos árboles pertenecen a la misma familia, por lo que fijan nitrógeno en el suelo y, para realizar esta fijación utilizan unas bacterias llamadas rizobios, que forman pequeños nódulos en las raíces. Las bacterias toman el nitrógeno de la atmósfera y lo transforman para que las plantas puedan utilizarlo. El nitrógeno es uno de los nutrientes principales que necesitan todas las plantas. Estos árboles tienen un papel importante en su ecosistema, tienen uso en la vida diaria y son una fuente rica en proteínas, que antes se consumían en diversas regiones del país (2222. Reynoso V. Mezquite y Huizache, árboles mexicanos que fertilizan nuestro suelo [Internet]. Asociación de Consumidores Orgánicos. 2016 [cited 13/11/2021]. Available from: https://consumidoresorganicos.org/2016/09/20/mezquite-huizache-arboles-mexicanos-fertilizan-nuestro-suelo/ ).

Dentro de las aplicaciones del género se incluyen el uso del follaje de las legumbres, como alimento para ganado y cabras en regiones áridas de México, lo cual constituye una alternativa poco estudiada en la alimentación de rumiantes. En particular, las vainas de huizache se caracterizan por su alto valor nutricional y podrían ser un material idóneo para usarse como fuente de nutrientes para pequeños rumiantes (2323. Velázquez AJ, González Ronquillo M, Bórquez J, Domínguez IA, Perezgrovas R. Composición química y producción de gas in vitro de dietas con vainas de Acacia farnesiana. Archivos de zootecnia. 2011;60(231):637-45.). Otros usos incluyen: especies rompevientos; la reforestación de bosques secos y áreas de pastizales degradados; la estabilización de arenas móviles en regiones semiáridas degradadas (2424. Joshi H. Silviculture of Indian Trees [Internet]. Ed.rev.Delhi: Government of India Press. 2010 [cited 13/11/2021]. 344 p. Available from: https://www.indiawaterportal.org/articles/silviculture-indian-treesa-book-robert-scott-troup ). Además, el perfume obtenido de las flores, conocido como “cassie”, se tiene en alta estima (2525. Lawrence BM, Reynolds RJ. Progress in essential oils. Progress in essential oils. 1984;9(6):61-71.), lo que ha llevado al cultivo de especies del género en el sur de Francia y en otras partes del Mediterráneo (2626. Traveset A. Bruchid egg mortality on Acacia farnesiana caused by ants and abiotic factors. Ecological Entomology. 1990;15(4):463-7. doi:10.1111/j.1365-2311.1990.tb00829.x ).

Las especies del género Vachellia L. endémicas de México y su categoría de riesgo se muestran en la Tabla 1.

De las, aproximadamente, 85 especies de Vachellia presentes en México, 35 de estas se distribuyen en los estados fronterizos del norte, 12 en Coahuila (2727. Carranza MA, Villareal JA. Leguminosas de Coahuila [Internet]. Buenavista,Saltillo, Coah: UAAAN; 1997. 223 p. Available from: https://biblioteca.uaaan.mx/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=27936&shelfbrowse_itemnumber=51029 ), 12 en Nuevo León (2828. Estrada AE, Marroquin JS. Leguminosas en el centro-sur de Nuevo León. Reporte científico número 10. Facultad de Ciencias Forestales, UANL, Linares, NL, México. 1990;258.) y 11 en el centro de Chihuahua (2929. Estrada C. AE, Martínez M. A. Legumes from the Central Part of the State of Chihuahua, Mexico. SIDA, Contributions to Botany. 2000;19(2):351-60.). La mayoría de las especies se localizan en áreas de planicie de climas áridos y son parte importante de los matorrales, en el norte de México.

La explotación del huizache ha provocado la disminución de su población en el ecosistema, lo que causa un desequilibrio significativo, ya que al ser refugio y fuente de alimento para otras especies, estas tendrán que emigrar a hábitats diferentes, debido a los procesos de supervivencia o de extinción (3030. Toledo V. Manejo, conservación y restauración de recursos naturales en México: perspectivas desde la investigación científica. México, DF: Siglo XXI; 2006. 378 p.).

En las regiones áridas y semiáridas de México se utiliza el huizache y el mezquite con fines de reforestación, porque son plantas que nutren el suelo (por la fijación de nitrógeno atmosférico) y proporcionan sombra y refugio a varios animales; además, la madera puede utilizarse para construir o como combustible y atraen insectos para polinizar (2222. Reynoso V. Mezquite y Huizache, árboles mexicanos que fertilizan nuestro suelo [Internet]. Asociación de Consumidores Orgánicos. 2016 [cited 13/11/2021]. Available from: https://consumidoresorganicos.org/2016/09/20/mezquite-huizache-arboles-mexicanos-fertilizan-nuestro-suelo/ ).

Las especies del género Vachellia L., en ecosistemas desérticos, también son fuente de alimento para las cabras y bajo sus ramas se crea un microambiente característico, que influye de forma positiva sobre la cantidad y variedad de aves, mamíferos y otras plantas con las que forma asociaciones, como el Agave sp., Yucca sp. y nopal kakanapo (Opuntia lindheimeri Engelm) (3131. Granados S, Pérez C. Educación ambiental en ecología e impacto ambiental. Colección, Los veinticinco agropecuarios. México: Secretaria de Educación Pública (SEP); 1995.).

Resumiendo lo planteado, diversas especies del género Vachellia L., como por ejemplo, el huizache, se pueden utilizar con fines de reforestación por ser especies valiosas, de las cuales se pueden utilizar todas sus partes con múltiples usos. El follaje y las vainas son útiles para la alimentación del ganado utilizándose como forraje, especialmente en áreas secas y, además, les proporciona sombra; muchas aves se alimentan de las semillas; las flores proporcionan aceites esenciales para perfumes muy apreciados; las vainas verdes producen una sustancia pegajosa que se utiliza como pegamento y el tronco proporciona una goma que se utiliza como sustituto de la goma arábiga y se está comenzando a comercializar; la corteza y las vainas son útiles para teñir y para la obtención de taninos; la madera tiene múltiples aplicaciones, entre las que se destacan postes, muebles, herramientas y para leña; el árbol sirve de cerco vivo y como especie aromática ornamental. Además, al utilizarse como cubierta en los suelos en zonas con escasez de agua y de nutrientes controla la erosión y proporciona una cobertura de anidación para la vida silvestre. Al mismo tiempo, sus especies fijan el nitrógeno atmosférico, lo que favorece la nutrición de los suelos y aumenta la materia orgánica cuando deja caer sus hojas, mejorando así la estructura del suelo y la subsiguiente infiltración de agua.

La reforestación de zonas áridas y semiáridas en México

Ya desde el año 2 000, gran parte del territorio mexicano había perdido su cubierta vegetal original y grandes superficies tenían suelos degradados, debido a los procesos de erosión (eólica e hídrica), inundaciones, salinización y contaminación. Además, de la manera acelerada con que se degradan, estos suelos tienen escasa vegetación, baja productividad y no están en vías de recobrar su cubierta vegetal original, por lo que la restauración ecológica es una necesidad para rehabilitarlos e incrementar su productividad (3232. Montaño ANM, Monroy A. Conservación ecológica de suelos en zonas áridas y semiáridas de México. Ciencia y Desarrollo. 2000;26(154):27-37.).

La diversidad de especies vegetales en las zonas áridas es moderada (6 000 especies descritas) (3333. Ramírez MCC. Plantas de importancia económica en zonas áridas y semiáridas de México. Anais do X Encuentro de Geógrafos de América Latina, Universidad de São Paulo. 2005;3388-407.), y éstas tienen un gran potencial de recursos naturales clasificados como forestales, los que pueden ser aprovechados de manera sostenible, no solo para mejorar los niveles de vida del sector rural, debido a las alternativas que ofrecen, sino también para reforestar dichas áreas. Esta medida mejoraría los suelos, la calidad de vida, e incluso, la disponibilidad de agua, garantizando un uso racional de estos recursos vegetales para evitar actividades como la tala indiscriminada de árboles.

El norte del estado de Chihuahua se caracteriza por un ecosistema desértico compuesto por una variedad de asociaciones vegetales, dentro de las que se encuentran especies xerófilas y micrófilas (3434. Granados-Sánchez D, Sánchez-González A, Granados Victorino RL, Borja de la Rosa A. Ecología de la vegetación del Desierto Chihuahuense. Revista Chapingo serie ciencias forestales y del ambiente. 2011;17(SPE):111-30.), las cuales crecen en condiciones de luz solar intensa, precipitación escasa y suelos pobres en nutrientes. De acuerdo a lo descrito anteriormente, existen tres tipos de matorrales en la vegetación desértica: matorral mediano subinerme en rocas calizas, matorral desértico crasicaule ligado a rocas y suelos de naturaleza ígnea y matorral desértico micrófilo de suelos de aluvión (3535. Semarnat. Informe de la Situación del Medio Ambiente en México. Compendio de Estadísticas Ambientales. Indicadores Clave y de Desempeño Ambiental. México, DF: Diario Oficial de la Federación México, DF, México; 2013.).

En México, debido a la elevada inversión que se necesita para la reforestación, los propietarios de los terrenos forestales se niegan a plantar especies que podrían tener tasas de crecimiento muy lento o sufrir altas tasas de mortalidad, razón por la cual se hacen necesarios los estudios sobre el comportamiento de las especies nativas utilizadas en reforestaciones que, además de proporcionar una mayor seguridad contra las adversidades del clima, tienen un alto porcentaje de sobrevivencia, lo cual reduce los insumos para asegurar su mantenimiento y desarrollo (3636. Díaz M. Ecología experimental y ecofisiología: Bases para el uso sostenible de los recursos naturales de las zonas áridas neo-tropicales. Interciencia. 2001;26(10):472-8.,3737. Benítez-Badillo G, Pulido-Salas M, Zamora E. Árboles multiusos nativos de Veracruzpara reforestación, restauración y plantaciones. Xalapa, Veracruz, México: Instituto de Ecología, A.C., SIGOLFO, CONAFOR; 2004. 288 p.). Investigaciones realizadas demostraron que, mediante la utilización de especies nativas en la restauración de zonas perturbadas, se puede alcanzar hasta un 95% de sobrevivencia (3838. Foroughbakhch R, Hernández-Piñero JL, Alvarado-Vázquez MA, Céspedes-Cabriales E, Rocha-Estrada A, Cárdenas-Avila ML. Leaf biomass determination on woody shrub species in semiarid zones. Agroforestry Systems. 2009;77(3):181-92. doi:10.1007/s10457-008-9194-6 ).

Las zonas áridas tienen una riqueza de especies vegetales menor que las zonas húmedas y tropicales, aunque en las regiones áridas y semiáridas del norte de México existe una flora vasta y característica, que posee formas de crecimiento especializadas (3939. Rzedowski J. Vegetación de México. 1ra. Edición digital, Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad. México; 2006. 504 p.). Por esta razón, se debe dar una elevada prioridad al mantenimiento de la biodiversidad en esas zonas, debido a que la pérdida de una especie en una zona árida, significa un porcentaje mayor de pérdida en biodiversidad, al compararse con otras regiones con una riqueza de especies mayor (4040. McNeely JA. Biodiversity in arid regions: values and perceptions. Journal of Arid Environments. 2003;54(1):61-70. doi:10.1006/jare.2001.0890 ).

Algunas investigaciones sobre ecología demuestran que las especies nativas arbustivas ayudan a detener el desgaste del ecosistema en estos ambientes (4141. Gutiérrez JR, Squeo FA. Importancia de los arbustos en los ecosistemas semiáridos de Chile: Ecosistemas. 2004;13(1):36-45.). Por una parte, la hojarasca y el follaje de los arbustos disminuyen la velocidad de las gotas de lluvia que impactan el suelo y, por la otra, las raíces y el tronco reducen la capacidad de los distintos agentes climáticos para transportar materiales (4242. Espinoza GA, Fuentes ER, Molina JD. La erosión: fenómenos naturales y acción del hombre. Ecología del Paisaje en Chile Central. Universidad Católica de Chile. Santiago, Chile. 1988;53-64.).

Hoy entendemos que la desertificación es un fenómeno complejo, condicionado por eventos climáticos y socioeconómicos; y que hay cuatro factores principales, en México, que aceleran este proceso: falta de vegetación de cobertura, tipo de suelo, clima y disruptores antropogénicos. La reforestación es una de las medidas inmediatas para detener la desertificación, así como el daño a suelos sin cubierta vegetal, el poder contar con árboles que protejan los suelos y que, además, sirvan de sombra y alimento a los animales es primordial para preservar la vida en el planeta.

El cultivo de tejidos vegetales en el huizache (Vachellia spp.)

Vachellia spp. son de las especies forestales más plantadas a nivel mundial, y de las más utilizadas en la recuperación de áreas degradadas (4343. Tonini H, Halfeld-Vieira B de A. Desrama, crescimento e predisposição à podridão-do-lenho em Acacia mangium. Pesquisa agropecuária brasileira. 2006;41:1077-82.). Actualmente, está jugando un papel, cada vez más importante, en los esfuerzos por sostener el abastecimiento comercial de los productos forestales y, al mismo tiempo, reducir la presión de los ecosistemas de bosques naturales, por todas las utilidades que tienen descritas en el acápite anterior.

La propagación asexual de especies de Vachellia ha sido estudiada; sin embargo, persisten aún muchas dificultades, lo cual representa una limitante para la implementación de una silvicultura de precisión en el cultivo de esta especie. La brotación de árboles decapitados, incluso en estados juveniles, es difícil y no es frecuente encontrar en la naturaleza estados juveniles como fuente de material para la propagación vegetativa (establecimiento de clones), por lo que la micropropagación ha sido utilizada como un mecanismo para multiplicar masivamente clones de especies forestales de elevado valor económico (4444. Carrizosa M, Serrano C. Sistemas modelo para la micropropagación y conservación de especies forestales. En: Memorias de IV Congreso “La investigación en la Universidad Javeriana”. Bogotá (Colombia): Pontificia Universidad Javeriana. 1996. p. 261-72.).

Generalmente, las especies del género pueden reproducirse por semilla (4545. Pineda Hernández JG. La Acacia negra (Acacia decurrens) como alternativa forrajera en el trópico alto andino Colombiano. [Internet]. Universidad Nacional Abierta y a Distancia-UNAD, Escuela de Ciencias Agrícolas y Pecuarias y del Medio Ambiente, Especialización en Nutrición Animal Sostenible; 2017. 90 p. Available from: https://repository.unad.edu.co/handle/10596/12275 ) pero como se había explicado, estas presentan problemas de germinación en condiciones naturales, debido a la cubierta demasiado dura e impermeable que impide el paso del agua (77. Rivas-Medina G, González-Cervantes G, Valencia-Castro CM, Sánchez-Cohen I, Villanueva-Díaz J. Morfología y escarificación de la semilla de mezquite, huizache y ahuehuete. Técnica Pecuaria en México. 2005;43(3):441-8.). Las semillas pueden ser sembradas en semilleros y trasplantadas de 6 a 10 días después de la siembra, sin embargo, por este método solo se recupera un 37 % de plántulas (4646. Hegde M, Palanisamy K, Yi JS. Acacia mangium Willd.-A fast growing tree for tropical plantation. Journal of Forest and Environmental Science. 2013;29(1):1-14.). Es por ello que, la micropropagación juega un papel primordial para la obtención de plántulas de estas especies y, de esta manera, poder proveer a los viveros forestales de material vegetal suficiente para reforestar zonas desérticas.

La micropropagación puede ser definida como la técnica en la que cualquier parte de un vegetal (raíces, tallo, hojas, semillas o protoplastos), cultivada en un medio de nutrientes artificial, en condiciones asépticas, da lugar a una planta completa (4747. Touchell D, Smith J, Ranney TG. Novel applications of plant tissue culture. En: Combined Proceedings International Plant Propagators’ Society [Internet]. 2008. p. 196-9. Disponible en: http://admin.ipps.org/uploads/58_038.pdf ,4848. Levitus G, Echenique V, Rubinstein C, Hopp E, Mroginski L. Biotecnología y mejoramiento vegetal II. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, Argentina. 2010;258:650.). La primera idea de cultivar una planta individual, en un medio artificial, fue de Haberlandt en 1902, aunque él nunca se dio cuenta de la relevancia de su enfoque, más de 100 años después, esta tecnología sigue siendo una herramienta esencial para las ciencias vegetales (4747. Touchell D, Smith J, Ranney TG. Novel applications of plant tissue culture. En: Combined Proceedings International Plant Propagators’ Society [Internet]. 2008. p. 196-9. Disponible en: http://admin.ipps.org/uploads/58_038.pdf ). El cultivo de tejidos se utiliza para un número cada vez mayor de propósitos, como programas de mejoramiento de cultivos, rescate de embriones, producción de haploides y dihaploides en poco tiempo, conservación y rescate de especies en peligro de extinción (3939. Rzedowski J. Vegetación de México. 1ra. Edición digital, Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad. México; 2006. 504 p.,4949. Abraham A. Agricultural biotechnology research and development in Ethiopia. African Journal of Biotechnology. 2009;8(25):7196-204. doi:10.4314/ajb.v8i25 ).

Algunas fases para la regeneración de plantas, a partir de explantes aislados, durante el cultivo in vitro son (5050. Sharry S. Plantas de Probeta, Manual para la propagación de plantas por cultivo de tejidos in vitro [Internet]. 1a ed. Adaptada. Editorial de la Universidad Nacional de La Plata (EDULP); 2015 [cited 13/11/2021]. Available from: http://rid.unrn.edu.ar/handle/20.500.12049/2366 ):

Sobre el huizache existen muy pocos trabajos de cultivo de tejidos in vitro. Se ha trabajado con la propagación in vitro de Acacia mangium Willd (5151. Torres LA, Suarez IE, Gatti K. Propagación in vitro de Acacia mangium Willd. Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial. 2013;11(1):81-7.), ya que es una especie forestal utilizada por la calidad de la madera y rápido crecimiento. No obstante, el mismo autor menciona que los estudios de propagación clonal son muy pocos. La desinfección la realizó con diferentes concentraciones de NaOCl (0,5; 1,0 y 1,5 %) y antibióticos (Cefalexina, Amoxicilina y Ambramicina, 2 mg mL^-1); y fueron establecidos en medios de cultivo Murashige & Skoog (MS) (5252. Murashige T, Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia plantarum. 1962;15(3):473-97.), con diferentes concentraciones (0; 0,44; 0,88 y 2,22 μM) de 6 BAP (6 Bencilaminopurina). Los datos mostraron que 1,0 % de NaOCl y cefalexina (2 mg L^-1) permitieron obtener el 67 % de explantes libres de contaminación. El mayor número de brotes promedio lo obtuvieron con el medio MS suplementado con 6 BAP al 2,22 μM.

Para la especie A farnesiana se utilizaron semillas que fueron germinadas en medio 100% MS sin reguladores de crecimiento vegetal (PGR), en algodón saturado con agua destilada estéril y en suelo comercial, y mostraron una germinación del 100 % a los 2 días. Los cotiledones se utilizaron como explantes y se cultivaron en medio MS suplementado con diferentes concentraciones y combinaciones de PGR (6 BAP 0, 4,4 y 6,7 μM, o 6 BAP y ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2, 4-D): 4,4 y 4,5 μM, respectivamente). El mayor número de brotes múltiples fue en medio MS con 4.4 μM de 6 BAP: 5.42 ± 0.98 brotes por explante y el enraizamiento se logró con 17,12 μM de AIA (ácido indolacético) (5353. Morales-Domínguez JF, de León DCS-D, Garcidueñas-Piña C, Pérez-Molphe-Balch E. Germination, in vitro propagation and soil acclimatization of Acacia farnesiana and Prosopis laevigata. South African Journal of Botany. 2019;124:345-9. doi:10.1016/j.sajb.2019.05.034 ).

El mayor número de brotes se obtuvo al utilizar BA (benciladenina) 4,0 CM, concentración muy superior a la kinetina (Kin) para provocar la multiplicación de la especie A. mangium (5454. Shahinozzaman M, Faruq MO, Ferdous MM, Azad MAK, Amin MN. Direct organogenesis and plant regeneration from cotyledons of a multipurpose tree, Acacia mangium Willd. Current Trends in Biotechnology and Pharmacy. 2013;7(1):511-7.). El efecto superior de BA sobre la Kin en la organogénesis in vitro se ha contabilizado en muchas especies de Acacia (1515. Rout GR, Senapati SK, Aparajeta S. Micropropagation of Acacia chundra (Roxb.) DC. Hort Sci. 2008;35(1):22-6.,5555. Khalafalla MM, Daffalla HM. In vitro micropropagation and micrografting of gum arabic tree [Acacia senegal (L.) Wild]. Int J Sustain Crop Prod. 2008;3(1):19-27.,5656. Khalisi AA, Al-Joboury KR. In vitro propagation of Acacia farnesiana. Al-Mustansiriya J Sci. 2012;23(3):29-34.). Curiosamente, al suplementar el medio MS con Kin (1 mg L^-1) no se logró la regeneración directa de la especie A. nilotica, la proliferación permaneció indiferenciada durante un mes, hasta que se utilizó ANA (ácido naftalenacético) (0,6 mg L^-1) que, a su vez, indujo la multiplicación de brotes, casi de forma instantánea (5757. Dhabhai K, Batra A. Hormonal regulation impact on regeneration of Acacia nilotica L. a nitrogen fixing tree. World Appl Sci J. 2010;11(9):1148-53.).

Diversas investigaciones informan que la incorporación de auxinas junto con BA al medio de cultivo mejora la frecuencia de diferenciación de las yemas y los brotes, en lugar de utilizar solamente BA, específicamente 2,0 μM BA más 1,0 μM ANA fue una combinación favorable para la organogénesis directa de los brotes de la especie A. mangium (5454. Shahinozzaman M, Faruq MO, Ferdous MM, Azad MAK, Amin MN. Direct organogenesis and plant regeneration from cotyledons of a multipurpose tree, Acacia mangium Willd. Current Trends in Biotechnology and Pharmacy. 2013;7(1):511-7.). En estudio similar con la especie A. auriculiformis, al medio MS se le adicionó 2 mg L^-1 de Kin y 0,5 mg L^-1 de AIA, exhibiéndose una frecuencia máxima de regeneración de brotes (5858. Yadav R, Yadav N, Kumar S. An Improved Micropropagation and Assessment of Genetic Fidelity in Multipurpose Medicinal Tree, Acacia auriculiformis. Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B: Biological Sciences. 2016;86(4):921-9. doi:10.1007/s40011-015-0550-9). Para la especie A. ehrenbergiana (5959. Javed SB, Anis M, Khan PR, Aref IM. In vitro regeneration and multiplication for mass propagation of Acacia ehrenbergiana Hayne: a potential reclaiment of denude arid lands. Agroforestry Systems. 2013;87(3):621-9. doi:10.1007/s10457-012-9583-8 ) utilizaron cotiledones cultivados en medio de cultivo MS y el 90,3 % de los explantes mostraron regeneración con un suplemento de BA (10 μM) y el número máximo de brotes (7,3) se obtuvieron en el medio de cultivo suplementado con BA y ANA (0,1 μM). Por lo tanto, en estas especies es relevante la combinación de citoquininas y auxinas para la regeneración eficiente de brotes.

Algunos investigadores trabajaron la micropropagación de la especie A. mangium, a partir de semillas o de explantes recolectados del exterior y el proceso se inició en medio de cultivo basal MS suplementado con 4,4 μM BA (6060. Monteuuis O, Galiana A, Goh D. In Vitro Propagation of Acacia mangium and A. mangium × A. auriculiformis. En: Lambardi M, Ozudogru EA, Jain SM, editores. Protocols for Micropropagation of Selected Economically-Important Horticultural Plants [Internet]. Totowa, NJ: Humana Press; 2013 [cited 13/11/2021]. p. 199-211. (Methods in Molecular Biology). doi:10.1007/978-1-62703-074-8_15 ). Los cultivos de los microbrotes producidos por gemación axilar se desarrollaron y mantuvieron mediante subcultivos regulares cada 60 días en medio de cultivo MS fresco, al que se le añadió 2,2 μM BA + 0,1 μM ANA. Este procedimiento mejoró la capacidad organogénica para la multiplicación de brotes por brotación axilar, con tasas de multiplicación promedio de 3-5 cada 2 meses.

Para la propagación de la especie A. farnesiana, a partir de la multiplicación de explantes nodales derivados de plantas cultivadas in vitro, se utilizó el medio MS suplementado con BA y Kin en diferentes concentraciones (5656. Khalisi AA, Al-Joboury KR. In vitro propagation of Acacia farnesiana. Al-Mustansiriya J Sci. 2012;23(3):29-34.). Las concentraciones utilizadas para la iniciación de brotes fueron: de BA (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 mg L^-1) y de Kin (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 mg L^-1). El mayor número de brotes fue del 75 % en el medio con BA, con un tamaño promedio de 8,5 cm, mientras que cuando los explantes fueron cultivados en Kin, solo el 55 % de ellos proliferaron. Pasadas cuatro semanas, los brotes extirpados (1-2 cm) se enraizaron en medio MS de concentración media suplementado con 0,5 mg L^-1 de AIB (ácido indolbutírico) y 0,05 mg L^-1 de ANA, obteniéndose como resultado el 90 % de las plántulas enraizadas.

En la especie A. nilótica (6161. Abbas H, Qaiser M, Naqvi B. Rapid in vitro multiplication of Acacia nilotica subsp. hemispherica, a critically endangered endemic taxon. Pak J Bot. 2010;42(6):4087-93.) se realizó la micropropagación desde segmentos nodales en un medio de cultivo MS, suplementado con 2,5 mg L^-1 de BA, obteniéndose el mayor promedio de brotes por explante (3,58). En la especie A. senegal (6262. Badji S, Mairone Y, Ndiaye I, Merlin G, Danthu P, Neville P, et al. In vitro propagation of the gum arabic tree (Acacia Senegal (L.) Willd.) 1. Developing a rapid method for producing plants. Plant Cell Reports. 1993;12(11):629-33. doi:10.1007/BF00232813 ) se informó que la zeatina, que es una citoquinina natural, produce una mejor inducción de brotes múltiples.

Se publicó una investigación que aborda la embriogénesis somática para la obtención de plántulas de Vachellia spp. in vitro, donde se cultivaron embriones cigóticos inmaduros de las especies A. farnesiana y A. schaffneri en un medio de cultivo basal semisólido MS suplementado con 2,4-D 9,05 μM y Kin 4,65 μM para inducir callos y los embriones somáticos se produjeron en medios de diferenciación semisólidos sin reguladores de crecimiento o con ácido abscísico (ABA), informándose que la adición de ABA aumentó el porcentaje de embriones que alcanzaron estadios de diferenciación más avanzados (6363. Cañedo-Ortiz BO, Pérez-Reyes ME, Balch EP. Somatic embryogenesis and plant regeneration in Acacia farnesiana and A. schaffneri. In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant. 2000;36(4):268-72. doi:10.1007/s11627-000-0049-8 ).

En cuanto a la fase de aclimatización, algunos investigadores han logrado de manera exitosa adaptar las plántulas in vitro de especies de Vachellia spp. a condiciones ex vitro, utilizando diferentes sustratos y condiciones de adaptación y alcanzando porcentajes de supervivencia superiores a 60 %. Las plántulas de la especie A. chundra fueron transferidas a suelo arenoso estéril en una proporción 1:1 (suelo de jardín: arena) en macetas de barro y se mantuvieron bajo alta humedad (70 %), en un invernadero con una temperatura de 30 ± 2 °C, obteniendo un 65 % de supervivencia (1515. Rout GR, Senapati SK, Aparajeta S. Micropropagation of Acacia chundra (Roxb.) DC. Hort Sci. 2008;35(1):22-6.). Para la especie A. ehrenbergiana (5959. Javed SB, Anis M, Khan PR, Aref IM. In vitro regeneration and multiplication for mass propagation of Acacia ehrenbergiana Hayne: a potential reclaiment of denude arid lands. Agroforestry Systems. 2013;87(3):621-9. doi:10.1007/s10457-012-9583-8 ), utilizaron suelo estéril (Keltech Pvt Ltd.,Bangalore) en macetas de plástico para aclimatar las plántulas in vitro enraizadas y las mantuvieron a 24 ± 2 ℃, con un fotoperiodo de 16 h de luz, regándolas cada tercer día con media concentración de solución salina MS durante 2 semanas, después de 4 semanas, las plantas aclimatadas (80 %) se transfirieron a macetas que contenían suelo de jardín y se mantuvieron en invernadero con luz natural hasta ser transferidas al campo. En un sustrato de cáscara de coco rallada, se obtuvo un porcentaje de supervivencia de las plántulas de A. auriculiformis del 90 %, durante la aclimatización en el invernadero, con una temperatura de 25 a 30 °C y humedad relativa de, aproximadamente 80 %, con 50 % de sombra (1616. Ismail H, Kumar SM, Aziah MY, Hasnida NH, Nor Aini AS. In vitro micropropagation of Acacia auriculiformis from selected juvenile sources. Dendrobiology. 2016;(75):157-65.). Después del enraizamiento, (1212. M S-AR, Delgado-Paredes GE, Vásquez-Díaz C, Felipe Z-DS, Rojas-Idrogo C. In vitro propagation of Vachellia macracantha, an important species of the seasonally dry tropical forest in northern Peru. International Journal of Research -GRANTHAALAYAH. 2020;8(11):371-80. doi:10.29121/granthaalayah.v8.i11.2020.250212.) extrajeron cuidadosamente los explantes de los tubos de cultivo y los trasplantaron directamente en macetas, sobre sustrato de vermiculita mezclada igualmente con arena de río (1:1) y sobrevivió el 80 % de las plántulas. Porcentajes de sobrevivencia similares fueron obtenidos por (5353. Morales-Domínguez JF, de León DCS-D, Garcidueñas-Piña C, Pérez-Molphe-Balch E. Germination, in vitro propagation and soil acclimatization of Acacia farnesiana and Prosopis laevigata. South African Journal of Botany. 2019;124:345-9. doi:10.1016/j.sajb.2019.05.034 ) al utilizar suelo comercial (Nutrigarden^®) en plántulas de las especies A. farnesiana y Prosopis laevigata.

En esta temática, algunos de los autores de esta revisión (6464. Pérez-Álvarez S, Urías-García C, Licón-Trillo C, Licón-Trillo L, Villareal-Ramírez V, Carrasco-Rivera E. Escarificación y multiplicación in vitro del huizache. Ambiente, Bienestar y Desarrollo en los Desiertos. En 2020 [cited 13/11/2021]. p. 383-9. Available from: http://econferencias.uacj.mx/ocs/index.php/coloquiodeldesierto/2020 ) trabajaron con semillas de Vachellia sp. colectadas en la Zona Norte Urbana de la Ciudad de Chihuahua, en el año 2019 y utilizaron tres tratamientos de escarificación; T1: inmersión en agua caliente (H₂O) durante 5 minutos (escarificación física); T2: inmersión en ácido sulfúrico concentrado (H₂SO₄) durante 20 minutos (escarificación química); T3: inmersión en ácido clorhídrico concentrado (HCL) por 20 minutos (escarificación química); después de la desinfección (hipoclorito de sodio al 2% durante 20 min), las sembraron en un medio Agar-Agua (6.5 g L^-1) para su germinación. Para la multiplicación de las plántulas in vitro utilizaron el medio de cultivo MS (1962), suplementado con sacarosa 30 g L^-1, phytagel 2,5 g L^-1, carbón activado 2,5 g L^-1 y diferentes reguladores del crecimiento (T1: 6 BAP 0,5 mg L^-1, Kin 0,5 mg L^-1, Quitosano 60 mg L^-1; T2: 6 BAP 1 mg L^-1, Kin 0,5 mg L^-1, Quitosano 60 mg L^-1; T3: 6 BAP 0,5 mg L^-1, Kin 0,5 mg L^-1; T4: 6 BAP 1 mg L^-1, Kin 0,5 mg L^-1). Como resultado de la escarificación utilizada se obtuvo, aproximadamente, el 35 % de germinación de las semillas con el tratamiento T2 (H₂SO₄) durante 20 min (Figura 1) y, en la fase de multiplicación los explantes, tuvieron mejor crecimiento y porcentaje de multiplicación en el tratamiento T2 (Figura 2). En este caso, la combinación de dos citoquininas fue esencial para obtener los resultados deseados, con un coeficiente de multiplicación de 3, mientras que, en algunas de las investigaciones presentadas los autores combinan auxinas y citoquinas. Estas combinaciones dependen, en gran medida, del objetivo de la investigación y de la especie.

Varias especies de Vachellia spp. han recibido la debida importancia en el cultivo de tejidos de árboles, debido a su probada capacidad de recuperación de tierras baldías y su importancia ecológica y económica. Así, se han empleado técnicas basadas en cultivo de células, tejidos y órganos vegetales en la investigación de árboles forestales para programas exitosos de reforestación y manejo forestal. La relevancia de los métodos de cultivo de tejidos ha ganado impulso para satisfacer las crecientes demandas de biomasa y productos forestales.

Hasta el momento, se han logrado diversas metodologías de micropropagación de especies del género Vachellia L., incluyendo la adaptación de las plántulas a condiciones ex vitro, pero existe muy poca información en lo referente a la especie Vachellia farnesiana y, en general, en todos los casos (todas las especies del género), las investigaciones no son recientes. En el género en estudio, no se ha encontrado información sobre la producción de haploides y solo una investigación abordó la temática de embriones somáticos. Los temas más investigados son la organogénesis directa de diferentes especies, como se ha mostrado en este acápite.

Vachellia spp., general information, uses and applications

The Fabaceae family is widely distributed in various regions of the planet, has approximately 500 genera and about 17 000 species, is characterized by its pod-shaped fruits (legume), which may or may not release seeds (dehiscent or indehiscent), presents a diversity of life forms: trees, shrubs, herbs, creeping or climbing plants; it includes a large number of useful plants, especially in terms of food and wood (1919. Rzedowski GC de, Rzedowski J. Flora fanerogámica del Valle de México. 2a ed. Pátzcuaro, Michoacán: Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad; 2001. 1406 p.).

Within this family there is the subfamily Mimosoideae, composed of more than 1300 species, which are naturally distributed in all continents, with the exception of Europe. The genus Vachellia L. is the second most numerous in the family (after Astragalus), with approximately 1200 species of shrubs and trees, widely distributed in the tropics of the world. It is the only genus within the tribe Acacieae and has about 890 species in Australia and approximately 200 in the Americas (2020. Rico-Arce ML. El género acacia (Leguminosae, Mimosoideae) en el estado de Oaxaca, México. En: Anales del Jardín Botánico de Madrid [Internet]. Real Jardín Botánico; 2000. p. 251-302. Available from: https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/70671.pdf ).

Most of the plants from the Fabaceae family are considered multipurpose species, since they can be used to extract various products such as leaves for fodder and firewood from their stems. In addition, they are widely appreciated for their seeds and pods for livestock feed, and the flowers are used to make perfumes (2121. Cervantes V, López M, Salas N, Hernández G. Técnicas para propagar especies nativas de selva baja caducifolia y criterios para establecer áreas de reforestación. México DF: Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. 2001;17.21).

Mezquite and Huizache are trees that can be found in the hot and semi-desert areas of Mexico. Both trees belong to the same family, so they fix nitrogen in the soil and to do so they use bacteria called rhizobia, which form small nodules on roots. The bacteria take nitrogen from the atmosphere and transform it so that the plants can use it. Nitrogen is one of the main nutrients needed by all plants. These trees play an important role in their ecosystem, have a use in daily life and are a rich source of protein, which was previously consumed in various regions of the country (2222. Reynoso V. Mezquite y Huizache, árboles mexicanos que fertilizan nuestro suelo [Internet]. Asociación de Consumidores Orgánicos. 2016 [cited 13/11/2021]. Available from: https://consumidoresorganicos.org/2016/09/20/mezquite-huizache-arboles-mexicanos-fertilizan-nuestro-suelo/ ).

Among the applications of the genus is the use of the foliage of legumes as feed for cattle and goats in arid regions of Mexico, which constitutes a little studied alternative in ruminant feeding. In particular, huizache pods are characterized by their high nutritional value and could be an ideal material to be used as a source of nutrients for small ruminants (2323. Velázquez AJ, González Ronquillo M, Bórquez J, Domínguez IA, Perezgrovas R. Composición química y producción de gas in vitro de dietas con vainas de Acacia farnesiana. Archivos de zootecnia. 2011;60(231):637-45.). Other uses include windbreak species; reforestation of dry forests and degraded grassland areas; for the stabilization of mobile sands in degraded semi-arid regions (2424. Joshi H. Silviculture of Indian Trees [Internet]. Ed.rev.Delhi: Government of India Press. 2010 [cited 13/11/2021]. 344 p. Available from: https://www.indiawaterportal.org/articles/silviculture-indian-treesa-book-robert-scott-troup ). In addition, the scent obtained from the flowers, known as "cassie", is held in high esteem (2525. Lawrence BM, Reynolds RJ. Progress in essential oils. Progress in essential oils. 1984;9(6):61-71.), which has led to the cultivation of species of the genus in southern France and other parts of the Mediterranean (2626. Traveset A. Bruchid egg mortality on Acacia farnesiana caused by ants and abiotic factors. Ecological Entomology. 1990;15(4):463-7. doi:10.1111/j.1365-2311.1990.tb00829.x ).

The species of the genus Vachellia L. endemic to Mexico and their risk category are shown in Table 1.

From approximately 85 species of Vachellia present in Mexico, 35 of them are distributed in the northern Border States, 12 in Coahuila (2727. Carranza MA, Villareal JA. Leguminosas de Coahuila [Internet]. Buenavista,Saltillo, Coah: UAAAN; 1997. 223 p. Available from: https://biblioteca.uaaan.mx/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=27936&shelfbrowse_itemnumber=51029 ), 12 in Nuevo León (2828. Estrada AE, Marroquin JS. Leguminosas en el centro-sur de Nuevo León. Reporte científico número 10. Facultad de Ciencias Forestales, UANL, Linares, NL, México. 1990;258.) and 11 in central Chihuahua (2929. Estrada C. AE, Martínez M. A. Legumes from the Central Part of the State of Chihuahua, Mexico. SIDA, Contributions to Botany. 2000;19(2):351-60.). Most of the species are located in plain areas of arid climates and are an important part of the scrublands in northern Mexico.

The exploitation of huizache has caused a decrease in its population in the ecosystem, which causes a significant imbalance, since it is a refuge and food source for other species, which will have to migrate to different habitats due to the processes of survival or extinction (3030. Toledo V. Manejo, conservación y restauración de recursos naturales en México: perspectivas desde la investigación científica. México, DF: Siglo XXI; 2006. 378 p.).

In the arid and semi-arid regions of Mexico, huizache and mesquite are used for reforestation purposes, because they are plants that nourish the soil (by fixing atmospheric nitrogen) and provide shade and shelter for various animals, the wood can be used for construction or as fuel, and they attract insects for pollination (2222. Reynoso V. Mezquite y Huizache, árboles mexicanos que fertilizan nuestro suelo [Internet]. Asociación de Consumidores Orgánicos. 2016 [cited 13/11/2021]. Available from: https://consumidoresorganicos.org/2016/09/20/mezquite-huizache-arboles-mexicanos-fertilizan-nuestro-suelo/ ).

The species of the genus Vachellia L. in desert ecosystems are also a source of food for goats and under their branches a characteristic microenvironment is created, which positively influences the quantity and variety of birds, mammals and other plants with which it forms associations such as Agave sp., Yucca sp. and kakanapo cactus (Opuntia lindheimeri Engelm) (3131. Granados S, Pérez C. Educación ambiental en ecología e impacto ambiental. Colección, Los veinticinco agropecuarios. México: Secretaria de Educación Pública (SEP); 1995.).

Summarizing the above, several species of the genus Vachellia L. as for example huizache can be used for reforestation purposes because they are valuable species of which all their parts can be used for multiple purposes: The foliage and pods are useful for livestock feed being used as fodder, especially in dry areas, and also provides them with shade; many birds feed on seeds; the flowers provide essential oils for highly appreciated perfumes; the green pods produce a sticky substance that is used as glue and the trunk provides a gum that is used as a substitute for gum Arabic and is beginning to be commercialized; the bark and pods are useful for dyeing and for obtaining tannins; the wood has multiple applications including poles, furniture, tools and firewood; the tree serves as a living fence and as an ornamental aromatic species. In addition, when used as ground cover in areas with water and nutrient shortages, it controls erosion and provides nesting cover for wildlife. At the same time, its species fix atmospheric nitrogen which favors soil nutrition and increases organic matter when it drops its leaves, thus improving soil structure and subsequent water infiltration.

Reforestation of arid and semi-arid zones in Mexico

Since 2000, a large part of the Mexican territory had already lost its original vegetation cover and large areas had degraded soils due to erosion processes (wind and water), flooding, salinization and contamination. In addition, because of the accelerated degradation, these soils have scarce vegetation, low productivity and are not in the process of recovering their original vegetation cover, making ecological restoration a necessity to rehabilitate them and increase their productivity (3232. Montaño ANM, Monroy A. Conservación ecológica de suelos en zonas áridas y semiáridas de México. Ciencia y Desarrollo. 2000;26(154):27-37.).

The diversity of plant species in arid zones is moderate (6,000 described species) (3333. Ramírez MCC. Plantas de importancia económica en zonas áridas y semiáridas de México. Anais do X Encuentro de Geógrafos de América Latina, Universidad de São Paulo. 2005;3388-407.) and these have a great potential for natural resources classified as forests, which can be used in a sustainable manner, not only to improve the living standards of the rural sector, due to the alternatives they offer, but also to reforest these areas. This measure would improve soils, quality of life and even water availability, guaranteeing a rational use of these plant resources to avoid activities such as indiscriminate logging.

The northern part of Chihuahua state is characterized by a desert ecosystem composed of a variety of plant associations, including xerophytic and microphilous species (3434. Granados-Sánchez D, Sánchez-González A, Granados Victorino RL, Borja de la Rosa A. Ecología de la vegetación del Desierto Chihuahuense. Revista Chapingo serie ciencias forestales y del ambiente. 2011;17(SPE):111-30.), which grow in conditions of intense sunlight, scarce precipitation, and nutrient-poor soils. As described above, there are three types of scrubland in desert vegetation: medium subinermeous scrubland on limestone rocks, crassicaule desert scrubland linked to rocks and soils of igneous nature, and microphilous desert scrubland on alluvial soils (3535. Semarnat. Informe de la Situación del Medio Ambiente en México. Compendio de Estadísticas Ambientales. Indicadores Clave y de Desempeño Ambiental. México, DF: Diario Oficial de la Federación México, DF, México; 2013.).

In Mexico, due to the high investment needed for reforestation, forest land owners refuse to plant species that could have very slow growth rates or suffer high mortality rates, which is why studies on the behavior of native species used in reforestations are necessary, which, in addition to providing greater security against climate adversities, have a high survival rate, which reduces the inputs to ensure their maintenance and development (3636. Díaz M. Ecología experimental y ecofisiología: Bases para el uso sostenible de los recursos naturales de las zonas áridas neo-tropicales. Interciencia. 2001;26(10):472-8.,3737. Benítez-Badillo G, Pulido-Salas M, Zamora E. Árboles multiusos nativos de Veracruzpara reforestación, restauración y plantaciones. Xalapa, Veracruz, México: Instituto de Ecología, A.C., SIGOLFO, CONAFOR; 2004. 288 p.). Research has shown that the use of native species in the restoration of disturbed areas can achieve up to 95 % survival (3838. Foroughbakhch R, Hernández-Piñero JL, Alvarado-Vázquez MA, Céspedes-Cabriales E, Rocha-Estrada A, Cárdenas-Avila ML. Leaf biomass determination on woody shrub species in semiarid zones. Agroforestry Systems. 2009;77(3):181-92. doi:10.1007/s10457-008-9194-6 ).

Arid zones have a lower richness of plant species than humid and tropical zones, although in the arid and semi-arid regions of northern Mexico there is a vast and characteristic flora with specialized growth forms (3939. Rzedowski J. Vegetación de México. 1ra. Edición digital, Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad. México; 2006. 504 p.). For this reason, high priority should be given to maintaining biodiversity in these areas, because the loss of a species in an arid zone means a higher percentage of biodiversity loss compared to other regions with greater species richness (4040. McNeely JA. Biodiversity in arid regions: values and perceptions. Journal of Arid Environments. 2003;54(1):61-70. doi:10.1006/jare.2001.0890 ).

Some research on ecology shows that native shrub species help to halt ecosystem depletion in these environments (4141. Gutiérrez JR, Squeo FA. Importancia de los arbustos en los ecosistemas semiáridos de Chile: Ecosistemas. 2004;13(1):36-45.). On the one hand, leaf litter and shrub foliage decrease the speed of raindrops impacting the soil, and on the other hand, roots and trunks reduce the capacity of different climatic agents to transport materials (4242. Espinoza GA, Fuentes ER, Molina JD. La erosión: fenómenos naturales y acción del hombre. Ecología del Paisaje en Chile Central. Universidad Católica de Chile. Santiago, Chile. 1988;53-64.).

At present, desertification is a complex phenomenon, conditioned by climatic and socioeconomic events and that there are four main factors in Mexico that accelerate this process: lack of cover vegetation, soil type, climate and anthropogenic disruptors. Reforestation is one of the immediate measures to stop desertification, as well as the damage to soils without vegetation cover; having trees that protect soils and also provide shade and food for animals is essential to preserve life on the planet.

Vegetable tissue culture in huizache (Vachellia spp.)

Vachellia spp. are among the most widely planted forest species worldwide, and the most widely used in the recovery of degraded areas (4343. Tonini H, Halfeld-Vieira B de A. Desrama, crescimento e predisposição à podridão-do-lenho em Acacia mangium. Pesquisa agropecuária brasileira. 2006;41:1077-82.). Currently, it is playing an increasingly important role in efforts to sustain the commercial supply of forest products and, at the same time, reduce the pressure on natural forest ecosystems, for all the utilities described in the previous section.

The asexual propagation of Vachellia has been studied; however, many difficulties persist, which represents a limitation for the implementation of precision silviculture in the cultivation of this species. The sprouting of decapitated trees, even in juvenile stages, is difficult and it is not frequent to find in nature juvenile stages as a source of material for vegetative propagation (establishment of clones), so micropropagation has been used as a mechanism to massively multiply clones of forest species of high economic value (4444. Carrizosa M, Serrano C. Sistemas modelo para la micropropagación y conservación de especies forestales. En: Memorias de IV Congreso “La investigación en la Universidad Javeriana”. Bogotá (Colombia): Pontificia Universidad Javeriana. 1996. p. 261-72.).

Generally, the species of the genus can be reproduced by seed (4545. Pineda Hernández JG. La Acacia negra (Acacia decurrens) como alternativa forrajera en el trópico alto andino Colombiano. [Internet]. Universidad Nacional Abierta y a Distancia-UNAD, Escuela de Ciencias Agrícolas y Pecuarias y del Medio Ambiente, Especialización en Nutrición Animal Sostenible; 2017. 90 p. Available from: https://repository.unad.edu.co/handle/10596/12275 ), but as explained above, they present germination problems under natural conditions, due to the too hard and impermeable cover that prevents the passage of water (77. Rivas-Medina G, González-Cervantes G, Valencia-Castro CM, Sánchez-Cohen I, Villanueva-Díaz J. Morfología y escarificación de la semilla de mezquite, huizache y ahuehuete. Técnica Pecuaria en México. 2005;43(3):441-8.). Seeds can be sown in seedbeds and transplanted 6 to 10 days after sowing, however, by this method only 37 % seedlings are recovered (4646. Hegde M, Palanisamy K, Yi JS. Acacia mangium Willd.-A fast growing tree for tropical plantation. Journal of Forest and Environmental Science. 2013;29(1):1-14.). For this reason, micropropagation plays an essential role in obtaining seedlings of these species, and thus being able to provide forest nurseries with sufficient plant material to reforest desert areas.

Micropropagation can be defined as the technique in which any part of a plant (roots, stem, leaves, seeds or protoplasts), cultivated in an artificial nutrient medium, under aseptic conditions, gives rise to a complete plant (4747. Touchell D, Smith J, Ranney TG. Novel applications of plant tissue culture. En: Combined Proceedings International Plant Propagators’ Society [Internet]. 2008. p. 196-9. Disponible en: http://admin.ipps.org/uploads/58_038.pdf ,4848. Levitus G, Echenique V, Rubinstein C, Hopp E, Mroginski L. Biotecnología y mejoramiento vegetal II. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, Argentina. 2010;258:650.). The first idea of growing an individual plant in an artificial medium came from Haberlandt in 1902, although he never realized the relevance of his approach, but more than 100 years later, this technology remains an essential tool for plant sciences (4747. Touchell D, Smith J, Ranney TG. Novel applications of plant tissue culture. En: Combined Proceedings International Plant Propagators’ Society [Internet]. 2008. p. 196-9. Disponible en: http://admin.ipps.org/uploads/58_038.pdf ). Tissue culture is used for an increasing number of purposes, such as crop improvement programs, embryo rescue, production of haploids and dihaploids in a short time, conservation and rescue of endangered species (3939. Rzedowski J. Vegetación de México. 1ra. Edición digital, Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad. México; 2006. 504 p.,4949. Abraham A. Agricultural biotechnology research and development in Ethiopia. African Journal of Biotechnology. 2009;8(25):7196-204. doi:10.4314/ajb.v8i25 ).

Some phases for plant regeneration from isolated explants during in vitro culture are (5050. Sharry S. Plantas de Probeta, Manual para la propagación de plantas por cultivo de tejidos in vitro [Internet]. 1a ed. Adaptada. Editorial de la Universidad Nacional de La Plata (EDULP); 2015 [cited 13/11/2021]. Available from: http://rid.unrn.edu.ar/handle/20.500.12049/2366 ):

Algunas fases para la regeneración de plantas, a partir de explantes aislados, durante el cultivo in vitro son (5050. Sharry S. Plantas de Probeta, Manual para la propagación de plantas por cultivo de tejidos in vitro [Internet]. 1a ed. Adaptada. Editorial de la Universidad Nacional de La Plata (EDULP); 2015 [cited 13/11/2021]. Available from: http://rid.unrn.edu.ar/handle/20.500.12049/2366 ):

There is very little in vitro work on huizache. Work has been done on the in vitro propagation of Acacia mangium Willd (5151. Torres LA, Suarez IE, Gatti K. Propagación in vitro de Acacia mangium Willd. Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial. 2013;11(1):81-7.), since it is a forest species used for its wood quality and rapid growth. However, the same author mentions that clonal propagation studies are very few. Disinfection was performed with different concentrations of NaOCl (0.5; 1.0 and 1.5 %) and antibiotics (Cephalexin, Amoxicillin and Ambramycin, 2 mg mL^-1) and they were established in MS culture media (5252. Murashige T, Skoog F. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiologia plantarum. 1962;15(3):473-97.), with different concentrations (0; 0.44; 0.88 and 2.22 μM) of 6 BAP (6 Benzylaminopurine). The data showed that 1.0 % NaOCl and cephalexin (2 mg L^-1) allowed obtaining 67 % of explants free of contamination. The highest average number of shoots was obtained with MS medium supplemented with 6 BAP at 2.22 μM.

For A farnesiana, seeds were used that were germinated on 100 % MS medium without plant growth regulators (PGR), on cotton saturated with sterile distilled water and in commercial soil, and showed 100 % germination after 2 days. Cotyledons were used as explants and grown on MS medium supplemented with different concentrations and combinations of PGR (6 BAP 0, 4.4 and 6.7 μM, or 6 BAP and 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2, 4-D): 4.4 and 4.5 μM, respectively). The highest number of multiple sprouts was on MS medium with 4.4 μM of 6 BAP with 5.42 ± 0.98 shoots per explant and rooting was achieved with 17.12 μM of AIA (indolacetic acid) (5353. Morales-Domínguez JF, de León DCS-D, Garcidueñas-Piña C, Pérez-Molphe-Balch E. Germination, in vitro propagation and soil acclimatization of Acacia farnesiana and Prosopis laevigata. South African Journal of Botany. 2019;124:345-9. doi:10.1016/j.sajb.2019.05.034 ).

The highest number of sprouts was obtained when using BA (benzyladenine) 4.0 µM, a concentration much higher than kinetin (Kin) to cause multiplication of A. mangium (5454. Shahinozzaman M, Faruq MO, Ferdous MM, Azad MAK, Amin MN. Direct organogenesis and plant regeneration from cotyledons of a multipurpose tree, Acacia mangium Willd. Current Trends in Biotechnology and Pharmacy. 2013;7(1):511-7.). The superior effect of BA on Kin in organogenesis in vitro has been reported in many Acacia species (15,55,56). Interestingly, supplementing MS medium with Kin (1 mg L^-1) did not result in direct regeneration of A. nilotica, proliferation remained undifferentiated for a month, until ANA (naphthaleneacetic acid) (0.6 mg L^-1) was used, which in turn induced sprouts multiplication almost instantaneously (5757. Dhabhai K, Batra A. Hormonal regulation impact on regeneration of Acacia nilotica L. a nitrogen fixing tree. World Appl Sci J. 2010;11(9):1148-53.).

Several investigations report that the incorporation of auxin together with BA to the culture medium improves the frequency of differentiation of buds and shoots instead of using only BA, specifically 2.0 lM BA plus 1.0 lM NAA was a favorable combination for direct organogenesis of A. mangium sprouts (5454. Shahinozzaman M, Faruq MO, Ferdous MM, Azad MAK, Amin MN. Direct organogenesis and plant regeneration from cotyledons of a multipurpose tree, Acacia mangium Willd. Current Trends in Biotechnology and Pharmacy. 2013;7(1):511-7.). In a similar study in A. auriculiformis, the MS medium was supplemented with 2 mg L^-1 Kin and 0.5 mg L^-1 NAA and exhibited a maximum frequency of shoot regeneration (5858. Yadav R, Yadav N, Kumar S. An Improved Micropropagation and Assessment of Genetic Fidelity in Multipurpose Medicinal Tree, Acacia auriculiformis. Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B: Biological Sciences. 2016;86(4):921-9. doi:10.1007/s40011-015-0550-9). For the species A. ehrenbergiana (5959. Javed SB, Anis M, Khan PR, Aref IM. In vitro regeneration and multiplication for mass propagation of Acacia ehrenbergiana Hayne: a potential reclaiment of denude arid lands. Agroforestry Systems. 2013;87(3):621-9. doi:10.1007/s10457-012-9583-8 ) they used cotyledons grown on MS culture medium and 90.3 % of explants showed regeneration with a BA supplement (10 lM) and the maximum number of sprouts (7.3) were obtained on culture medium supplemented with BA and NAA (0.1 lM). Therefore, in these species, the combination of cytokinins and auxins is relevant for efficient sprout regeneration.

Some researchers worked on micropropagation of A. mangium from seeds or from explants collected from outside and the process was initiated in MS basal culture medium supplemented with 4.4 μM BA (6060. Monteuuis O, Galiana A, Goh D. In Vitro Propagation of Acacia mangium and A. mangium × A. auriculiformis. En: Lambardi M, Ozudogru EA, Jain SM, editores. Protocols for Micropropagation of Selected Economically-Important Horticultural Plants [Internet]. Totowa, NJ: Humana Press; 2013 [cited 13/11/2021]. p. 199-211. (Methods in Molecular Biology). doi:10.1007/978-1-62703-074-8_15 ). Cultures of microsprouts produced by axillary budding were grown and maintained by regular subcultures every 60 days in fresh MS culture medium to which 2.2 μM BA + 0.1 μM ANA was added. This procedure improved organogenic capacity for shoot multiplication by axillary budding, with average multiplication rates of 3-5 every 2 months.

For propagation of A. farnesiana from multiplication of nodal explants derived from in vitro grown plants, MS medium supplemented with BA and Kin at different concentrations was used (5656. Khalisi AA, Al-Joboury KR. In vitro propagation of Acacia farnesiana. Al-Mustansiriya J Sci. 2012;23(3):29-34.). The concentrations used for shoot initiation were: of BA (0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5 mg L^-1) and Kin (0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5 mg L^-1). The highest number of sprouts was 75 % in the medium with BA, with an average size of 8.5 cm, while when explants were grown in Kin, only 55 % of them proliferated. After four weeks the excised sprouts (1-2 cm) were rooted in medium concentration MS supplemented with 0.5 mg L^-1 of IBA (indolbutyric acid) and 0.05 mg L^-1 of NAA, resulting in 90 % of rooted seedlings.

In A. nilotica, an author performed micropropagation from nodal segments in MS culture medium supplemented with 2.5 mg L^-1 of BA, obtaining the highest average number of sprouts per explant (3.58). In A. Senegal (6262. Badji S, Mairone Y, Ndiaye I, Merlin G, Danthu P, Neville P, et al. In vitro propagation of the gum arabic tree (Acacia Senegal (L.) Willd.) 1. Developing a rapid method for producing plants. Plant Cell Reports. 1993;12(11):629-33. doi:10.1007/BF00232813 ) an author reported that zeatin, which is a natural cytokinin, produces better induction of multiple sprouts.

Research was published addressing somatic embryogenesis for the procurement of Vachellia spp. seedlings in vitro where immature zygotic embryos of A. farnesiana and in a semisolid MS basal culture medium supplemented with 2,4-D 9.05 μM and Kin 4.65 μM to induce callus and somatic embryos were produced in semisolid differentiation media without growth regulators or with abscisic acid (ABA) reporting that the addition of ABA increased the percentage of embryos that reached more advanced differentiation stages (6363. Cañedo-Ortiz BO, Pérez-Reyes ME, Balch EP. Somatic embryogenesis and plant regeneration in Acacia farnesiana and A. schaffneri. In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant. 2000;36(4):268-72. doi:10.1007/s11627-000-0049-8 ).

Regarding the acclimatization phase, some researchers have successfully adapted in vitro seedlings of Vachellia spp. to ex vitro conditions using different substrates and adaptation conditions, achieving survival rates of more than 60 %. A. chundra seedlings were transferred to sterile sandy soil in a 1:1 ratio (garden soil: sand) in clay pots and maintained under high humidity (70 %) in a greenhouse with a temperature of 30 ± 2 °C obtaining 65 % survival (1515. Rout GR, Senapati SK, Aparajeta S. Micropropagation of Acacia chundra (Roxb.) DC. Hort Sci. 2008;35(1):22-6.). For the species A. ehrenbergiana (5959. Javed SB, Anis M, Khan PR, Aref IM. In vitro regeneration and multiplication for mass propagation of Acacia ehrenbergiana Hayne: a potential reclaiment of denude arid lands. Agroforestry Systems. 2013;87(3):621-9. doi:10.1007/s10457-012-9583-8 ) they used sterile soil (Keltech Pvt Ltd., Bangalore) in plastic pots to acclimatize in vitro rooted seedlings and maintained them at 24 ± 2 ℃ and with a photoperiod of 16 h of light by watering every third day with half concentration of MS saline solution for 2 weeks, after 4 weeks, acclimatized plants (80 %) were transferred to pots containing normal garden soil and kept in greenhouse with natural light until transferred to the field. On grated coconut husk substrate, a 90 % survival rate of A. auriculiformis seedlings was obtained during acclimatization in the greenhouse with a temperature of 25 to 30 °C and relative humidity of approximately 80 % with 50 % shade (1616. Ismail H, Kumar SM, Aziah MY, Hasnida NH, Nor Aini AS. In vitro micropropagation of Acacia auriculiformis from selected juvenile sources. Dendrobiology. 2016;(75):157-65.). After rooting, (1212. M S-AR, Delgado-Paredes GE, Vásquez-Díaz C, Felipe Z-DS, Rojas-Idrogo C. In vitro propagation of Vachellia macracantha, an important species of the seasonally dry tropical forest in northern Peru. International Journal of Research -GRANTHAALAYAH. 2020;8(11):371-80. doi:10.29121/granthaalayah.v8.i11.2020.250212.) carefully removed the explants from culture tubes and transplanted them directly into pots on vermiculite substrate mixed with river sand (1:1) and 80 % of the seedlings survived. Similar survival rates were obtained by (5353. Morales-Domínguez JF, de León DCS-D, Garcidueñas-Piña C, Pérez-Molphe-Balch E. Germination, in vitro propagation and soil acclimatization of Acacia farnesiana and Prosopis laevigata. South African Journal of Botany. 2019;124:345-9. doi:10.1016/j.sajb.2019.05.034 ) using a commercial soil (Nutrigarden^®) on A. farnesiana and Prosopis laevigata seedlings.

In this subject, some of the authors of this review (6464. Pérez-Álvarez S, Urías-García C, Licón-Trillo C, Licón-Trillo L, Villareal-Ramírez V, Carrasco-Rivera E. Escarificación y multiplicación in vitro del huizache. Ambiente, Bienestar y Desarrollo en los Desiertos. En 2020 [cited 13/11/2021]. p. 383-9. Available from: http://econferencias.uacj.mx/ocs/index.php/coloquiodeldesierto/2020 ) worked with seeds of Vachellia sp. collected in the Northern Urban Zone of Chihuahua City in 2019 and used three scarification treatments; T1: Immersion in hot water (H₂O) for 5 minutes (physical scarification); T2: immersion in concentrated sulfuric acid (H₂SO₄) for 20 min (chemical scarification); T3: immersion in concentrated hydrochloric acid (HCL) for 20 min (chemical scarification) and after disinfection (2 % sodium hypochlorite for 20 min) they seeded them on Agar-Water medium (6. 5 g L^-1) for germination. For multiplication of seedlings in vitro they used MS culture medium (1962) supplemented with sucrose 30 g L^-1, phytagel 2.5 g L^-1, activated charcoal 2.5 g L^-1 and different growth regulators (T1: 6 BAP 0.5 mg L^-1, Kin 0.5 mg L^-1, Chitosan 60 mg L^-1; T2: 6 BAP 1 mg L-1, Kin 0.5 mg L-1, Chitosan 60 mg L-1; T3: 6 BAP 0.5 mg L-1, Kin 0.5 mg L^-1; T4: 6 BAP 1 mg L^-1, Kin 0.5 mg L^-1). As a result of the scarification used, approximately 35 % seed germination was obtained with T2 (H₂SO₄) for 20 min (Figure 1) and in the multiplication phase the explants had better growth and multiplication percentage in T2 (Figure 2). In this case the combination of two cytokinins was essential to obtain the desired results with a multiplication coefficient of 3 while in some of the research presented the authors combine auxins and cytokinins. These combinations depend largely on the objective of the research and the species.

Several species of Vachellia spp. have received due importance in tree tissue culture because of their proven ability to reclaim wastelands and their ecological and economic importance. Techniques based on cell, tissue and plant organ cultures have been employed in forest tree research for successful reforestation and forest management programs. The relevance of tissue culture methods has gained momentum to meet the growing demands for biomass and forest products.

Several methodologies for micropropagation of species of Vachellia L genus have been achieved, including the adaptation of seedlings to ex vitro conditions, but there is very little information regarding the species Vachellia farnesiana and in general in all cases (all species of the genus) research is not recent. In the genus under study, there is no information on haploid production and only one study has dealt with somatic embryos. The most researched topics are direct organogenesis as shown in this section.