Somatic embryos from Phalaenopsis classic Spotted Pink (Orchidaceae) protocorms / Embriões somáticos provenientes de protocormos de Phalaenopsis classic Spotted Pink (Orquidaceae)

ABSTRACT: The aim of the present study was to induce the formation of somatic embryos in protocorms from Phalaenopsis Classic Spotted Pink hybrids at two physiological maturation stages, namely: 80 and 120 days after seed inoculation (DASI). Protocorms were inoculated in ½ MS medium supplemented with 0.1 mg L-1 ANA and 3 mg L-1 TDZ. Protocorms were inoculated 120 days after sowing were more developed at the 15th cultivation day due to the formation of pro-embryogenic structures. It was possible seeing the formation of globular- and torpedo-stage somatic embryos at the 30th day of cultivation in somatic embryogenesis (SE) induction medium. The protocorms inoculated at the 80th DASI did not formed somatic embryos; they oxidized 20 days after cultivation in SE-induction medium. The formation of somatic embryos happened directly on the explant, thus characterizing a direct somatic embryogenesis. The embryos converted into plants when the somatic embryos were transferred to the nutrient medium containing no growth regulator. Therefore, it was concluded that the somatic embryos induction from protocorms 120 days after sowing was positive, since the embryos were able to become plants and presented vegetative organs with morphological traits similar to those of the matrix plant.

RESUMO: O presente estudo buscou induzir a formação de embriões somáticos em protocormos do híbrido Phalaenopsis Classic Spotted Pink em dois estádios de maturação fisiológica aos 80 e 120 dias após a inoculação das sementes (DAIS). Os protocormos foram inoculados em meio ½ MS suplementado com 0,1 mg L-1 de ANA e 3 mg L-1 de TDZ. Aos 15 dias de cultivo os protocormos, inoculados aos 120 dias após a semeadura, apresentavam estádio mais desenvolvido, apresentando formação de estruturas pró-embriogênicas. Aos 30 dias de cultivo em meio de indução de ES observou-se a formação de embriões somáticos na fase globular e torpedo. Os protocormos inoculados com 80 DAIS não evoluíram para a formação de embriões somáticos, ocorrendo a oxidação destes aos 20 dias após o cultivo em meio de indução de ES. A formação dos embriões somáticos ocorreu diretamente no explante, caracterizando uma embriogênese somática direta. Quando os embriões somáticos foram transferidos para o meio nutritivo sem regulador de crescimento, houve a conversão em plantas. Diante disso, conclui-se que a indução de embriões somáticos a partir de protocormos com 120 dias após a semeadura, foi positiva, em que os embriões obtidos apresentaram competência em converter-se em plantas, apresentando os órgãos vegetativos com características morfológicas satisfatórias.

RESPONSE TO in vitro SALT STRESS IN SUGARCANE IS CONDITIONED BY CONCENTRATION AND CONDITION OF EXPOSURE TO NaCI / Respuesta in vitro al estrés salino en caña de azúcar esta condicionada por la concentración y condición de exposición al NaCl

ABSTRACT Salinity is one of the major environmental stress factors that affect crop productivity, as well as interfering with plant growth and development, resulting in reduced production quality. Given this, we highlight the importance of research in response to plants subjected to salt stress in order to assess the physiological and biochemical behavior of genotypes, with the objective of selecting the more tolerant. One way to ensure the uniformity of the response of the plants is through in vitro cultivation, which allows control of the cultivation conditions. Therefore, the objective of this work was to evaluate the response of two commercial varieties of sugar cane exposed to saline stress in different conditions (gradual and abrupt). Two varieties of sugarcane (RB931011 and RB872552) were subjected to in vitro salt stress by NaCl (56 mM and 112 mM), either gradually or suddenly. The responses of the enzymatic antioxidant system (catalase, peroxidases and ascorbate peroxidase) and free proline, as well as the Na+ and K+ contents, were assessed 30 days after the beginning of the treatments. Differences were observed in the responses of the varieties as a function of the induction mode of salt stress, graded or by shock, rather than as a function of the NaCl concentrations in the culture medium. The stress response is therefore conditioned not only by salt concentration, but also by the form of exposure to salt.

RESUMEN La salinidad es uno de los principales factores de estrés ambiental, además de interferir en el crecimiento de las plantas perjudica directamente la producción agrícola. En ese contexto, se destaca la importancia de investigaciones direccionadas a la respuesta de las plantas sometidas al estrés salino, con el fin de evaluar el comportamiento fisiológico y bioquímico con el objetivo de seleccionar genotipos tolerantes a dicha condición. Una de las técnicas más utilizadas para uniformizar la respuesta de las plantas a una condición en particular es el cultivo de tejidos in vitro. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue evaluar la respuesta de dos variedades comerciales de caña de azúcar (RB931011 e RB872552) expuestas a estrés salino con NaCl (56 mM e 112 mM) en diferentes condiciones, gradual y abrupta. Las respuestas del sistema antioxidante enzimático (catalasa, peroxidasa y ascorbato peroxidasa) y prolina libre, asi como las concentraciones de Na+ e K+ fueron evaluadas 30 días después del inicio de los tratamientos. Fueron observadas diferencias en la respuesta de las variedades en función del modo de inducción del estrés salino, graduado o abrupto, y no solo en función de las concentraciones de NaCl en el medio de cultivo. La respuesta al estrés es condicionada no solo por la concentración de sal sino también por la forma de exposición al medio salino.

Multiple stresses on the oxidative metabolism of sugarcane varieties / Estresse múltiplo no metabolismo oxidativo de variedades de cana-de-açúcar

ABSTRACT: The exposure of plants to multiple stress conditions can cause over production of reactive oxygen species promoting an imbalance in the redox system. The aim of this study was to examine the antioxidant response from varieties of sugarcane under adverse conditions, to understand the defense mechanisms of tolerant and sensitive genotypes. Micropropagated sugarcane of six genotypes, RB966928, RB98710, RB855453, RB99395, RB867515, and RB855156, were subjected to isolated action of high-temperature stress and a combination of water and saline stress, and effects were evaluated. Activities of enzymes such as superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and ascorbate peroxidase (APX), as well as stress indicators such as lipid peroxidation (MDA content) and hydrogen peroxide (H2O2) content were evaluated. The RB867515 variety showed synchrony between the enzymatic activity and ROS regulation and detoxification, in the plant cell under environmental stress situations, thereby ensuring the maintenance of the relative water content without increment of lipid peroxidation; and consequently, the maintenance of physiological processes and plant growth. These results indicated that lipid peroxidation associated with relative water content can be good biochemical markers of sensitivity to multiple stresses in sugarcane.

RESUMO: A exposição de plantas a condições de estresse múltiplo pode causar uma superprodução de espécies reativas de oxigênio promovendo desequilíbrio no sistema redox. O objetivo deste trabalho foi estudar a resposta antioxidante de variedades de cana-de-açúcar sob condições adversas visando a compreensão de mecanismos de defesa de genótipos tolerantes e sensíveis. Mudas micropropagadas de cana-de-açúcar de seis genótipos, RB966928, RB98710, RB855453, RB99395, RB867515 e RB855156 foram submetidas à avaliação da ação isolada do estresse por alta temperatura e da sua combinação com o estresse hídrico e salino. Avaliou-se a atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e ascorbato peroxidase (APX), bem como a peroxidação lipídica (teor de MDA) e teor de peróxido de hidrogênio (H2O2), indicadores de estresse. A variedade RB867515 destacou-se por apresentar sincronia entre a atividade enzimática na regulação e desintoxicação das ROS, produzidas na célula vegetal durante situações de estresse ambiental, garantindo a manutenção do teor relativo de água sem incremento da peroxidação lipídica e, consequentemente, a manutenção dos processos fisiológicos e o crescimento da planta. Os resultados indicam que a peroxidação lipídica associada ao baixo teor relativo de água podem ser bons marcadores bioquímicos de sensibilidade da cana-de-açúcar à estresses múltiplos.

INDUÇÃO E HISTOLOGIA DE EMBRIÕES SOMÁTICOS PRIMÁRIOS E SECUNDÁRIOS DO HÍBRIDO Phalaenopsis CLASSIC SPOTTED PINK (ORQUIDACEAE) / Induction and Histology of Primary and Secondary Somatic Embryos of Phalaenopsis Hybrid Classic Spotted Pink (Orquidaceae) / Inducción e histología de embriones somáticos primarios y secundarios del híbrido Classic Spotted Pink (Orquidaceae)

O presente trabalho teve como objetivos induzir a formação de embriões somáticos in vitro no híbrido Phalaenopsis Classic Spotted Pink, utilizando diferentes meios nutritivos e avaliar a morfologia interna desses embriões por meio de análises histológicas e histoquímicas. Folhas jovens de plantas cultivadas in vitro foram utilizadas como explantes para indução de embriões somáticos em diferentes meios nutritivos: New Dogashima Medium, contendo ANA (0,537μM) e BAP (4,440μM), acrescido de phytagel e com pH 5,8 (NDM) e o Murashige & Skoog com a metade da concentração dos sais, acrescido de ANA (0,537μM) e TDZ (13,621μM), gelificado com gelrite e o pH 5,2 (½ MS). Embriões somáticos primários foram obtidos aos 90 dias de cultivo no meio ½MS e foram transferidos para o mesmo meio para obtenção de embriões secundários. Os embriões somáticos primários e secundários foram subcultivados para meio MS com metade da concentração de sais, sem fitoregulador submetidos a fotoperíodo de 16 horas, o qual estimulou a produção de clorofila tanto nos embriões primários como secundários, promovendo o desenvolvimento desses em protocormos e posteriormente em plantas. As análises histológicas demonstraram que os embriões somáticos foram formados diretamente das camadas epidérmicas dos explantes, sem passar pela fase de calo, caracterizando embriogênese somática direta. Os métodos histoquímicos utilizados possibilitaram evidenciar a deposição de amido e lipídeos nas células embriogênicas em decorrência de mecanismos fisiológicos, permitindo o desenvolvimento dos embriões primários e secundários em plantas. Portanto, o meio ½ MS acrescido de ANA (0,537μM) e TDZ (13,621μM), gelificado com gelrite e o pH 5,2 promoveu a obtenção de embriões primários e secundários com capacidade para regenerar plantas apresentando características morfológicas semelhantes a planta matriz.

The present work had as objectives to induce the formation of somatic embryos in vitro on Phalaenopsis hybrid Classic Spotted Pink, using different nutrient medium and assess the internal morphology of these embryos by means of histological and histochemical analysis. Young leaves of plants grown in vitro were used as explants for induction of somatic embryos in different nutrient medium: New Dogashima Medium, containing ANA (0.537 μM) and BAP (4.440 μM) plus phytagel and with pH 5.8 (NDM) and the Murashige & Skoog with half the concentration of salts, plus NNA (0.537 μM) and TDZ (13.621 μM), jellied with gelrite and pH 5.2 (0.5 MS). Primary somatic embryos were obtained to 90 days of cultivation in half MS and have been transferred to the same means for obtaining of secondary embryos. The primary and secondary somatic embryos were subcultived for MS with half the concentration of salts, without fitoregulator subjected to photoperiod of 16 hours, which stimulated the production of chlorophyll in primary embryos as secondary, promoting the development of those in protocorms and later in plants. The histological analysis showed that the somatic embryos were formed directly from the epidermal layers of the explants, without going through the phase of callus, featuring direct somatic embryogenesis. The histochemical methods used made it possible to highlight the deposition of starch and lipids in cells embriogenics as a result of physiological mechanisms, enabling the development of primary and secondary embryos in plants. Therefore, the medium 0.5 MS Plus ANA (0.537 μM) and TDZ (13.621 μM), jellied with gelrite and pH 5.2 promoted to obtain primary and secondary embryos with ability to regenerate plants showing morphological similar the mother plant.

El presente trabajo tuvo como objetivos inducir la formación de embriones somáticos in vitro en el híbrido Phalaenopsis Classic Spotted Pink, utilizando diferentes medios nutritivos, y evaluar la morfología interna de estos embriones mediante análisis histológico e histoquímico. Hojas jóvenes de plantas cultivadas in vitro se utilizaron como explantes para la inducción de embriones somáticos en diferentes medios nutritivos: New Dogashima Medium, contenido de ANA (0.537 mM) y BAP (4.440 μM) además de phytagel y con pH 5.8 (NDM) y el Murashige Skoog con la mitad de la concentración de sales, además de ANA (0.537 μM) y TDZ (13.621 μM), gelificado gelrite y pH 5.2 (½ MS). Se obtuvieron embriones somáticos primarios a los 90 días de cultivo en el medio ½ MS y a estos se les transfirió al mismo medio (½ MS) para la obtención de embriones secundarios. Los embriones somáticos primarios y secundarios fueron subcultivados para MS con la mitad de la concentración de sales, sin reguladores de crecimiento y sometidos a fotoperiodo de 16 horas, lo que estimuló la producción de clorofila tanto en los embriones primarios como en los secundarios, promoviendo el desarrollo de los protocormos y más tarde en las plantas. Los análisis histológicos demostraron que los embriones somáticos fueron formados directamente en las capas epidérmicas de los explantes, sin pasar por la fase de callo, vía embriogénesis somática directa. Los métodos histoquímicos hicieron posible destacar la deposición de almidón y lípidos en las células embriogénicas como resultado de mecanismos fisiológicos, que permiten el desarrollo de los embriones primarios y secundarios en las plantas. Por lo tanto, el medio ½ MS contenido de ANA (0.537 μM) y TDZ (13.621 μM), con gelrite y pH 5.2 permitió obtener embriones primarios y secundarios con capacidad para regenerar plantas con caracteres morfológicos similares a los dela planta matriz.

Geração e desintoxicação enzimática de espécies reativas de oxigênio em plantas / Plant generation and enzymatic detoxification of reactive oxygen species

As condições de estresse biótico e abiótico impostas às plantas induzem a superprodução de espécies reativas de oxigênio (ROS), podendo causar danos às estruturas celulares e mesmo acarretar a morte da planta. As respostas bioquímicas e fisiológicas de plantas superiores ao estresse oxidativo incluem um eficiente sistema de defesa antioxidante, que envolve a atividade das enzimas superóxido dismutase, catalase, ascorbato peroxidase, peroxirredoxinas, dentre outras, além de metabólitos não enzimáticos, que, de forma conjunta, atuam na eliminação das ROS e na redução do dano oxidativo. Nesta revisão, serão abordados os principais sítios de produção de ROS e a ação de algumas enzimas do sistema de defesa antioxidante em plantas.

The biotic and abiotic stress conditions imposed on plants induces overproduction of reactive oxygen species (ROS), which can cause damage to cellular structures and even lead to the death of the plant. The biochemical and physiological responses of higher plants to oxidative stress includes an efficient antioxidant defense system, which involves the activity of the enzymes superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase, peroxiredoxines, among others, in addition to non-enzymatic metabolites, which, together, work on eliminating the ROS and in reducing oxidative damage. This review will address the main production sites of ROS and the action of some enzymes of antioxidative defense system in plants.

Early somatic embryogenesis in Heliconia chartacea Lane ex Barreiros cv. Sexy Pink ovary section explants

The present work evaluated the development of embryogenic callus from transversal ovary sections. The experiments were carried out under two experimental regimes using combinations of IAA (0; 5.71; 8.56; 11.42; 14.27μM) and 2,4-D (0; 13.57; 18.10; 22.62μM) or combinations of 2,4-D with BA (0; 4.43; 6.65; 8.87; 11.09μM). Assessments were made of anatomical aspects of the callus and for the presence of embryogenic structures using cytochemical and histological analyses and stereomicroscopic and scanning electronic microscopic observations. Treatments with 2,4-D and IAA produced friable calluses demonstrating cellular acquisition of morphogenetic competence as well as the formation of pro-embryogenic sectors. The expression of embryogenic program could be observed, with proembryogenic cell clusters developing into globular embryos. These results offer the possibility of using new types of explants for culturing helicons that avoid the growth of endophytic bacteria.

Este trabalho teve como objetivo avaliar a resposta de secções transversais de ovários e o desenvolvimento de calos embriogênicos. O experimento constou de dois ensaios. No primeiro avaliou-se combinações entre AIA (0; 5.71; 8.56; 11.42; 14.27μM) e 2,4-D (0; 13.57; 18.10; 22.62μM) e no segundo avaliou-se as concentrações de 2,4-D supracitadas, combinadas com concentrações de BA (0; 4.43; 6.65; 8.87; 11.09μM). Os calos formados foram avaliados quanto à presença de estruturas embriogênicas utilizando-se estereomicroscópio, microscópio eletrônico de varredura, além de análises citoquímicas e histológicas. Combinações entre 2,4-D e AIA induziram a formação de calos friáveis com setores pró-embriogênicos, refletindo a aquisição de competência morfogenética. Posteriormente foi observada a expressão do programa embriogênico quando massas pró-embriogências desenvolveram-se formando embriões somáticos. Esses resultados apresentam uma alternativa para a utilização de um tipo de explante que possibilita o cultivo in vitro de helicônia sem o desenvolvimento de bactérias endofíticas.

Antimicrobial action of the essential oil of Lippia gracilis Schauer

Antimicrobial activity of the essential oil (EO) of Lippia gracilis Schauer over fungi and heliconia endophytic bacteria was evaluated. For the fungi Geotrichum candidum; Trichoderma viride; Torula herbarum; Paecillomyces sp.; Fusicoccum sp.; P. aeruginens; Curvularia lunata; Aspergillus nidulans; A. flavus; and A. niger mycelial discs were inoculated in PDA medium with oil (0; 420; 440; 460; 480 e 500 µL L-1). The inhibition percentage in 420 µL L-1 was 100 percent for all fungi, except for C. lunata and A. niger, which was 95.58 percent and 89.40 percent , respectively. In other experiment, a suspension of the Salmonella choleraceuis-diarizonae, Enterobacter asburiae, Bacillus thuringiensis, B. pumilus, B. cereus, Klebsiella pneumoniae, and E. hormaechei was individually added to the solid NYDA medium dishes. In each dish, wells were drilled in medium and filled with water or EO (420 µL L-1). The diameter of the inhibition halo was assessed. K. pneumoniae was the bacterial species less sensitive and E. hormaechei was the most sensitive.

Avaliou-se a atividade antimicrobiana do óleo essencial (OE) de Lippia gracilis Schauer sobre fungos contaminantes de laboratórios de cultura de tecidos vegetais e bactérias endofíticas de helicônias. Discos de micélio dos fungos Geotrichum candidum; Trichoderma viride; Torula herbarum; Paecillomyces sp.; Aspergillus nidulans; Fusicoccum sp.; A. flavus; P. aeruginens; Curvularia lunata e A. niger, foram inoculados em meio BDA com óleo (0; 420; 440; 460; 480 e 500 µL L-1). O percentual de inibição em 420 µL L-1 foi de 100 por cento para todos os fungos exceto paraC. lunata and A. niger, o qual foi de 95.58 por cento and 89.40 por cento respectivamente. Em outro experimento, suspensão das espécies Salmonela choleraceuis-diarizonae, Enterobacter asburiae, Bacillus thuringiensis, B. pumilus, Klebsiella pneumoniae, E. hormaechei, Bacillus pumilus, B. cereus, B. pumilus foi individualmente adicionada ao meio NYDA, que foi vertido em placas de Petri e, após solidificado, perfurado e preenchido com água ou óleo (420 µL L-1). Avaliou-se o diâmetro do halo de inibição. Avaliou-se também, a inibição em meio líquido. K. pneumoniae foi a espécie bacteriana menos sensível e E. hormaechei foi a mais sensível.