ABSTRACT
ABSTRACT This study describes the in vitro seed germination and micropropagation of Plukenetia volubilis (sacha inchi), an oilseed crop rich in omega-3 fatty acids, with health benefits and several industrial applications. Seed germination was evaluated in different culture media (MS and 1/2 MS), seed coat presence/absence and culture temperature (18 °C and 28 °C). Micropropagation was performed using axillary bud development (ABD) on nodal segments from in vitro seedlings. KIN, BAP and 2-ip were evaluated for ABD, and the effect of modified MS in 453 mg L-1 CaCl2 and 351.62 mg L-1 MgSO4 on ABD and shoot survival was assessed to improve the process. Finally, six treatments were evaluated to optimize ABD and shoot leaf formation. Seed germination of 91.6 % was achieved in MS at 28 °C when the seed coat was removed. ABD was obtained in 45 % and 40 % with 0.4 mg L-1 KIN and 0.6 mg L-1 2-ip, respectively, with the least CAL. The modification in 453 mg L-1 CaCl2 then allowed 76 % ABD and 82 % explant survival. ABD response was optimized to 95 % and 2.45 leaves with MS medium + CaCl2 modification + 10 % coconut water + 0.4 mg L-1 KIN. The same results were obtained by replacing the latter with 0.6 mg L-1 2-ip. Rooting was achieved in MS without PGR, and acclimatization was successful. The results indicate that plant production via germination and vegetative propagation is effective for commercial purposes.
RESUMEN Este estudio describe la germinación in vitro y micropropagación de Plukenetia volubilis, un cultivo oleaginoso rico en omega-3 benéfico para la salud y con múltiples aplicaciones industriales. Se evaluó en la germinación diferentes medios de cultivo (MS y 1/2 MS), presencia-ausencia de testa y temperatura de cultivo (18 ° C y 28 ° C). La micropropagación se realizó vía yemas axilares (ABD) de plántulas in vitro. Se evaluó el efecto de KIN, BAP y 2-ip sobre ABD, seguidamente, para mejorar el proceso se evaluó el efecto de MS modificado en 453 mg L-1 CaCl2 y 351.62 mg L-1 MgSO4 sobre ABD y supervivencia del brote. Finalmente, se evaluaron seis tratamientos para optimizar ABD y la formación de hojas. Se logró una germinación 91,6 % en MS a 28 °C cuando se retiró la testa. Se obtuvo 45 % y 40 % de ABD con 0,4 mg L-1 KIN y 0,6 mg L-1 2-ip respectivamente, ambos con la menor CAL. Posteriormente, la modificación de CaCl2 permitió 76 % ABD y 82 % de supervivencia. Se optimizó ABD al 95 % con 2,45 hojas por brote con el medio: MS + modificación de CaCl2 + 10 % de agua de coco + 0.4 mg L-1 KIN, los mismos resultados se obtuvieron cambiando este último con 0,6 mg L-1 2-ip, se logró enraizamiento en MS sin PGR, y la aclimatización fue exitosa. Los resultados indican que la producción de plantas vía germinación y propagación vegetativa es efectiva con fines comerciales.
ABSTRACT
In order to understand the causes of lack of regeneration in cacao somatic embryos, two cacao varieties with different responses to regeneration potential were described based on their capacity to store different compounds. It is well known that seed reserves play a central role in the regenerative capability of somatic embryos; thus, we followed histochemical changes and reserve fluctuations of proteins, polysaccharides and polyphenols during somatic embryogenesis (SE) in the two cacao varieties. The study showed that, in somatic embryos of the regenerating variety, polyphenols were localized mainly in the periphery of the embryo (epidermal cells) and proteins were the main storage substance in the embryo expression medium, while the non-regenerating variety had a high presence of polysaccharides with random distribution of polyphenols at the end of the embryo induction step.
Dos variedades de cacao con diferentes respuestas a la regeneración fueron descritas en función de su capacidad para almacenar diferentes compuestos, con el fin de aproximarse al entendimiento de las causas de la falta de regeneración en embriones somáticos de cacao. Es bien sabido que las reservas de semillas desempeñan un papel central en la capacidad de regeneración de embriones somáticos; por tanto, se realizó un seguimiento de cambios histoquímicos y fluctuaciones de reserva de proteínas, polisacáridos y polifenoles durante la embriogénesis somática (SE) en dos variedades de cacao. El estudio mostró que, en los embriones somáticos de la variedad regenerante, los polifenoles se localizaron principalmente en la periferia del embrión (células de la epidermis) y las proteínas fueron el componente principal de almacenamiento en el medio de expresión de embriones, mientras que la variedad no regenerante tenía una alta presencia de polisacáridos y una distribución aleatoria de los polifenoles en el final de la etapa de inducción de embriones.
ABSTRACT
Stevia rebaudiana (Asteraceae) is a plant of economic importance because of its medicinal properties and the presence of sweetener compounds on its leaves. These compounds can be a substitute for sucrose in a wide variety of products used by persons with diabetes and obesity problems. To standardize an efficient and effective propagation method for the different Stevia genotypes grown in Colombia, this study evaluated the effect of different combinations of the plant growth regulators 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), indole-3-acetic acid (IAA), indole-3-butyric acid (IBA), 6-(gamma, gamma-dimethylallylamino) purine (2iP) and Zeatin on the induction and development of somatic embryos. Adenine and coconut water were also evaluated as supplements in the basal culture medium Murashige and Skoog Basal Salt Mixture (MS) with glutamine. The combination of 2,4-D (18.09 µM) and 2iP (7.38 µM) produced the highest number of somatic embryos per explant, which had well-defined characteristics. The genotype showed a significant effect on the embryogenic response. In the "SRQ-93" genotype, the formation and development of somatic embryos was achieved, whereas the genotypes "Bertoni" and "Morita II" only yielded embryogenic and non-embryogenic calli, respectively. The conversion to seedlings was achieved on the regeneration medium containing gibberellic acid (GA3) (0.29 µM) and activated charcoal.
Stevia rebaudiana (Asteraceae), es una planta de gran importancia económica debido a sus propiedades medicinales y a la presencia de compuestos endulzantes en sus hojas, los cuales pueden sustituir la sacarosa en gran variedad de productos utilizados por personas con problemas de diabetes y obesidad. Con el propósito de estandarizar un método de propagación eficiente y efectivo para diferentes genotipos de Stevia cultivados en Colombia, en la presente investigación se evaluó el efecto sobre la inducción y desarrollo de embriones somáticos de diferentes combinaciones de los reguladores de crecimiento vegetal 2,4-D, IAA, IBA, 2iP y Zeatina, además de los suplementos adenina y agua de coco en el medio de cultivo basal Murashige y Skoog (1962), adicionado con glutamina. Con la combinación 2,4-D (18.09 µM) y 2iP (7.38 µM) se obtuvo el mayor número embriones somáticos por explante con características bien definidas. El genotipo tuvo un efecto significativo en la repuesta embriogénica, en el genotipo "SRQ-93" se logró la formación y el desarrollo de embriones somáticos, mientras que en los genotipos "Bertoni" y "Morita II", solo se obtuvo callo embriogénico y no embriogénico respectivamente. La conversión a plántulas se alcanzó en el medio de regeneración conteniendo GA3 (0.29 µM) y carbón activado.
ABSTRACT
Conociendo las propiedades medicinales de la especie vegetal Psychotria ipecacuanha (Brot.) Stokes, su crítico estado de conservación, así como las dificultades que presenta para la propagación efectiva, el presente estudio tuvo como objetivo evaluar su potencial de propagación por los sistemas de regeneración in vitro, organogénesis y embriogénesis somática. Para este propósito, capas delgadas de células (CDCs) de tallos y de hojas, así como segmentos foliares fueron sometidos a diferentes tratamientos con reguladores de crecimiento y condiciones de luz. Además se estableció el efecto de diferentes longitudes de onda vía diodos emisores de luz (LEDs), sobre la regeneración en estos explantes y nudos provenientes de plantas in vitro. Los resultados obtenidos mostraron que los segmentos de hoja y las CDCs de tallo sembrados en el medio de cultivo MS suplementado con las combinaciones de los reguladores de crecimiento IBA + BAP e IBA + TDZ formaron embriones somáticos y brotes. Los cortes histológicos realizados corroboraron estos dos tipos de origen. Se encontró que bajo la condición lumínica 16/8, se alcanzaron los mejores resultados de inducción de brotes y embriones. En cuanto al efecto de las diferentes longitudes de onda de luz, se encontró que las correspondientes al rojo, verde y blanca, favorecieron el crecimiento y desarrollo de brotes y la inducción de embriones somáticos. El desarrollo de los brotes a partir de los nudos no presentó diferencias estadísticas entre los tratamientos con LEDs, por lo que se recomienda el uso de la luz blanca continua y con fotoperiodo durante el proceso de multiplicación y desarrollo de éstos.
Knowing the medicinal properties of the plant specie Psychotria ipecacuanha (Brot.) Stokes, its critical condition and the difficulties for its effective propagation, the present study aimed to assess the potential of propagation of P. ipecacuanha by in vitro systems of regeneration, organogenesis and somatic embryogenesis. For this purpose, thin cell layers (TCL) of stems and leaves, as well as leaf segments were subjected to different treatments of plant growth regulators and light conditions. Furthermore, the effect of different wavelengths via light emitting diodes (LED's), was established for the regeneration in these explants and nodal explants from in vitro plants. The results showed that leaf segments and stem TCL, cultured in MS medium supplemented with the combinations of growth regulators IBA + BAP and IBA + TDZ, formed somatic embryos and shoots. The histological sections supported the two types of source. It was found that the best results in shoot induction and embryos were achieved under the light condition 16/8-h light/ dark. Regarding the effect of different wavelengths, it was found that those corresponding to red, green, and white supported the growth and shoot development as well as somatic embryos induction. The shoots development from the nodal explants did not show statistical differences between LEDs treatments, so the use of a continuous white light and photoperiod is recommended during their multiplication and development.
ABSTRACT
A pesar de sus propiedades farmacológicas, alimenticias e industriales y su gran potencial de mercado, Curcuma longa L. no ha sido comercializada en la medida en que se esperaría. La dificultad de propagación de la especie, que se da exclusivamente por vía vegetativa al ser un triploide estéril, aunada a las exigencias ambientales de su cultivo y su alta susceptibilidad al ataque de distintos patógenos han sido las causas por las cuales no se ha dado un aprovechamiento acorde a las propiedades y potenciales de la planta. Como estrategia para la obtención de gran cantidad de germoplasma con características fitosanitarias óptimas, se han implementado diferentes técnicas de cultivo in vitro, incluyendo la formación de microrrizomas y la micropropagación de plantas. Sin embargo, aún no se dispone de métodos eficientes para la inducción de procesos de organogénesis y embriogénesis somática. En el presente estudio se reporta el efecto de diferentes reguladores de crecimiento vegetal y sus combinaciones sobre segmentos de hojas, bases de hoja y capas delgadas de células (thin cell layers - TCL) de Curcuma longa L. para la inducción de callos y embriones. Los tejidos evaluados mostraron una respuesta diferencial de acuerdo con sus características y los reguladores de crecimiento vegetal adicionados. En las bases de hoja y TCLs se obtuvo particularmente una respuesta embriogénica. De otro lado, fue posible inducir morfogénesis caulinar y radicular simultáneamente en todos los tejidos evaluados. Las plantas regeneradas a partir de las bases de hoja fueron mucho mas vigorosas que las de los otros tejidos.
In spite of its pharmacological, nutritional and industrial properties and its great potential market, Curcuma longa L. has not been commercialized to the extent that would be expected. The difficulty of propagation of the species, which is provided exclusively by vegetative to be a sterile triploid, coupled with the environmental requirements of the crop and its high susceptibility to attack by different pathogens, have been the causes for which has not been given a use according to the properties and potential of the plant. As a strategy for obtaining large numbers of germplasm with optimal phytosanitary characteristics, different techniques have been implemented in vitro culture, including the formation of microrrizomas and micropropagation of plants. However, not yet available efficient methods for somatic embryogenesis and organogenesis induction processes. In this study, we report the effect of different plant growth regulators and their combinations on the leaf segments, leaf bases and thin cells layers (TCL) of Curcuma longa L. for the callus and embryos induction. The evaluated tissues showed a differential response, according to its characteristics and the plant growth regulators added. Embryogenic response was particularly obtained in leaf bases and TCL. On the other hand, it was possible to induce cauline and root morphogenesis simultaneously in all evaluated tissue. Regenerated plants from leaf bases were more vigorous than the others tissues.
ABSTRACT
La papa (Solanum tuberosum L.) es el cuarto cultivo más importante a nivel mundial y es el producto agrícola con mayor demanda de fungicidas, insecticidas y fertilizantes químicos. Las pérdidas mundiales ocasionadas por Phytophthora infestans (Mont.) de Bary en este cultivo, ascienden a 6,7 billones de dólares al año y su control químico genera un aumento en los costos, perjudica la salud humana y el ambiente. Todo esto justifica la búsqueda constante de mecanismos alternativos para el control de la enfermedad, entre ellos la obtención de variedades resistentes mediante cisgenesis usando genotipos silvestres. Como un aporte en este sentido, y dada la falta de conocimiento de lo que controla y constituye la diferencia entre una respuesta compatible e incompatible, en el presente estudio se compararon los perfiles de expresión génica obtenidos mediante Despliegue Diferencial de variedades resistentes y susceptibles durante su interacción con P. infestans. Los resultados evidenciaron diferencias en la expresión génica, tanto a distintos tiempos post-inoculación como en el tipo de cambio de expresión, incluyendo la presencia y ausencia de bandas diferenciales y el aumento o disminución en su intensidad. Al analizar las secuencias de fragmentos diferencialmente expresados, se encontró que algunos fragmentos sobre-expresados en las variedades susceptibles, tenían homología con secuencias que codifican para una serina-acetiltranferasa y para la subunidad Î de la RNA polimerasa. Por su parte, fragmentos sobre-expresados en la variedad resistente, tenían homología con una secuencia codificante para un dominio transmembranal.
Potato (Solanum tuberosum L.) is the fourth most important crop worldwide; also, is the agriculture product with most fungicides, insecticides and chemical fertilizers requirement. Worldwide losses caused by Phytophthora infestans (Mont.) de Bary in this crop, amount to 6,7 billion dollars per year and its chemical control increase production costs, harming human health and environment. For these reasons, is necessary constant research for alternative mechanisms to control disease, including development of resistant varieties using cis-genesis from wild genotypes. As a contribution in this way, and the lack of knowledge of what controls and is the difference between compatible and incompatible interaction, in this study we compared gene expression profiles obtained by Differential Display from resistant and susceptible varieties, during their interaction with P. infestans. The results showed differences in gene expression between resistant and susceptible varieties, at different times post-inoculation as well as exchange expression rate, including the presence and absence of differential bands and increase or decrease in their intensity. After analyzing the sequences of differential expressed fragments, we found that some overexpressed fragments from susceptible varieties had homology with an encoded sequence for a serine-acetyltransferase and for a RNA Polymerase Î subunit. On the other hand, overexpressed fragments from resistant variety, had homology with an encoded sequence for a transmembrane domain.
Subject(s)
Phytophthora infestans , Solanum tuberosum , Agriculture , Fungicides, Industrial , GenotypeABSTRACT
El objetivo de esta investigación fue evaluar dos protocolos de propagación vía embriogénesis somática a partir de explantes florales en dos clones élite BIOB e ICS95 de Theobroma cacao L. Se obtuvo un 50 y 32% de callo embriogénico en ICS95 y BIOB respectivamente con el protocolo de Fontanel et al. (2002), modificado después de un periodo de cultivo de tres meses. Los embriones pasaron por fases que se correspondieron con medios de cultivo diferenciales: Inducción, Formación, Maduración y Mantenimiento. Para la embriogénesis somática secundaria se obtuvo un 23% de embriones a partir de embriones somáticos primarios en un medio, conteniendo 1mg/L de 2,4,5 T (2,4,5 Triclorofenoxiacético). Se logró, además, desarrollar enraizamiento adventicio aplicando pulsos de IBA (Ácido Indol Butírico) a 0.5mg/L y 0.5g/L durante un minuto. Las plantas enraizadas se llevaron a una mezcla de tierra: arena (1:1) para su adaptación ex vitro, obteniéndose un 66% de plantas aclimatadas. Los estudios histológicos mostraron diferentes características típicas del desarrollo embriogénico. Este es el primer reporte en el que se logra de manera exitosa la conversión hasta plántula (68%) y la adaptación ex vitro de una variedad colombiana de cacao vía embriogénesis somática primaria y secundaria.
In this research we evaluate two protocols of propagation via somatic embryogenesis from floral explants using two elite clones BIOB and ICS95 of Theobroma cacao L. We obtained 50 and 32% of embryogenic callus on ICS95 and BIOB respectively with Fontanel et al., (2002) protocol modified after three months of culture. The embryos went through four phases; Induction, Formation, Maduration and Mantenimiento which corresponded each one with different media culture. For secondary somatic embryogenesis we obtained 23% of embryos from primary somatic embryos in a medium with 1mg/L of 2,4,5 T (2,4,5 Triclorofenoxiacetic). Also we obtained plants that developed new roots applying pulses with IBA (Indol Butiric Acid) 0.5mg/L and 0.5g/L for a minute. The developed plants were moved to a mix of potting soil and sand (1:1) for their ex vitro adaptation, getting 66% of acclimatized plants. The histological analysis showed the typical characteristics of the embryogenic development. This is the first report where it is achieved the successful conversion to plantlets (68%) and ex vitro adaptation of a colombian cocoa variety via primary and secondary embryogenesis.