Morpho-physiological and phytohormonal changes during the induction of adventitious root development stimulated by exogenous IBA application in Magnolia biondii Pamp / Alterações morfofisiológicas e fito-hormonais durante a indução do desenvolvimento radicular adventício estimulado pela aplicação exógena do AIB em Magnolia biondii Pamp

Magnolia biondii Pamp is an important ornamental tree species widely grown and used as a rootstock in the propagation of different Magnolia varieties. In the current studies, anatomical, physiological and endogenous hormones were studied to check the effect of IBA 750 mg/L on the adventitious rooting and to provide theoretical and technical support for the propagation of Magnolia biondii Pamp through stem cuttings. Two thousand stem cuttings were prepared and divided into two groups i.e., IBA treated cuttings and water control. For the evaluation of antioxidant enzyme activities, and endogenous hormones levels, samples were collected on the day of planting and each 5th day and further steps were carried out in the laboratory according to the protocols and proper precautions. For the anatomical observations, samples were collected on the 13th, 15th, and 17th day for IBA treated cuttings while 21st, 23rd, and 25th day for control. Collected samples were preserved in the FAA solution and further observations were carried out in the laboratory. Anatomical observations showed that it took 13 days for the differentiation of root primordia to the appearance of young adventitious roots in IBA treated cuttings, while it took 21 days to develop primordia in the control. Antioxidant enzyme activities involved in ROS were significantly higher in the IBA treated cuttings compared to control. POD showed a peak on the 13th day before the emergence of roots in IBA treated cuttings while it showed a peak on the 21st day in the control. PPO showed a peak on the 21st day in the IBA treated cuttings while it showed a peak on the 29th day in the control. SOD showed a peak on the 17th day in IBA treated cuttings, while it showed a peak on the 25th day in the control. Exogenous application of IBA enhanced the endogenous IAA and GA3 levels compared to CK, while it reduced the levels of ABA continuously at the time of rooting and then increased gradually. Inclusively, our study suggests that IBA 750 mg/L is efficient for the rooting of Magnolia biondii Pamp cuttings, as it enhanced the process of antioxidant enzyme activities, endogenous hormones levels and reduced the time of root formation which is evident from the anatomical observations.

Magnolia biondii Pamp é uma importante espécie de árvore ornamental muito cultivada e utilizada como porta-enxerto na propagação de diferentes variedades de Magnolia. Nos estudos atuais, hormônios anatômicos, fisiológicos e endógenos foram estudados para verificar o efeito do AIB na dose de 750 mg / L no enraizamento adventício e fornecer suporte teórico e técnico para a propagação de M. biondii Pamp por meio de estacas. Duas mil estacas foram preparadas e divididas em dois grupos, ou seja, tratadas com AIB e controle de água. Para a avaliação das atividades das enzimas antioxidantes e dos níveis de hormônios endógenos, as amostras foram coletadas no dia do plantio e a cada 5 dias, enquanto as demais etapas foram realizadas em laboratório de acordo com os protocolos e os devidos cuidados. Para as observações anatômicas, as amostras foram coletadas no 13º, 15º e 17º dias para estacas tratadas com AIB e no 21º, 23º e 25º dias para o controle. As amostras coletadas foram preservadas em solução FAA, e outras observações foram realizadas em laboratório. Observações anatômicas mostraram a necessidade de 13 dias para a diferenciação dos primórdios radiculares até o aparecimento de raízes adventícias jovens em estacas tratadas com AIB e de 21 dias para o desenvolvimento dos primórdios no controle. As atividades das enzimas antioxidantes envolvidas nas ROS foram significativamente maiores nas estacas tratadas com AIB em comparação com o controle. A POD apresentou pico no 13º dia antes da emergência das raízes nas estacas tratadas com AIB, enquanto no 21º dia apresentou pico no controle. A PPO teve pico no 21º dia nas estacas tratadas com AIB e no 29º dia no controle. A SOD apresentou pico no 17º dia nas estacas tratadas com AIB e no 25º dia no controle. A aplicação exógena de AIB aumentou os níveis endógenos de IAA e GA3 em relação ao controle, enquanto reduziu os níveis de ABA continuamente no momento do enraizamento e, em seguida, aumentou gradativamente. Inclusive, nosso estudo sugere que o AIB na dose de 750 mg / L é eficiente para o enraizamento de estacas de M. biondii Pamp, visto que potencializou o processo de atividades de enzimas antioxidantes e os níveis de hormônios endógenos, além de reduzir o tempo de formação de raízes, o que fica evidente nas observações anatômicas.

Morpho-physiological and phytohormonal changes during the induction of adventitious root development stimulated by exogenous IBA application in Magnolia biondii Pamp

Abstract Magnolia biondii Pamp is an important ornamental tree species widely grown and used as a rootstock in the propagation of different Magnolia varieties. In the current studies, anatomical, physiological and endogenous hormones were studied to check the effect of IBA 750 mg/L on the adventitious rooting and to provide theoretical and technical support for the propagation of Magnolia biondii Pamp through stem cuttings. Two thousand stem cuttings were prepared and divided into two groups i.e., IBA treated cuttings and water control. For the evaluation of antioxidant enzyme activities, and endogenous hormones levels, samples were collected on the day of planting and each 5th day and further steps were carried out in the laboratory according to the protocols and proper precautions. For the anatomical observations, samples were collected on the 13th, 15th, and 17th day for IBA treated cuttings while 21st, 23rd, and 25th day for control. Collected samples were preserved in the FAA solution and further observations were carried out in the laboratory. Anatomical observations showed that it took 13 days for the differentiation of root primordia to the appearance of young adventitious roots in IBA treated cuttings, while it took 21 days to develop primordia in the control. Antioxidant enzyme activities involved in ROS were significantly higher in the IBA treated cuttings compared to control. POD showed a peak on the 13th day before the emergence of roots in IBA treated cuttings while it showed a peak on the 21st day in the control. PPO showed a peak on the 21st day in the IBA treated cuttings while it showed a peak on the 29th day in the control. SOD showed a peak on the 17th day in IBA treated cuttings, while it showed a peak on the 25th day in the control. Exogenous application of IBA enhanced the endogenous IAA and GA3 levels compared to CK, while it reduced the levels of ABA continuously at the time of rooting and then increased gradually. Inclusively, our study suggests that IBA 750 mg/L is efficient for the rooting of Magnolia biondii Pamp cuttings, as it enhanced the process of antioxidant enzyme activities, endogenous hormones levels and reduced the time of root formation which is evident from the anatomical observations.

Resumo Magnolia biondii Pamp é uma importante espécie de árvore ornamental muito cultivada e utilizada como porta-enxerto na propagação de diferentes variedades de Magnolia. Nos estudos atuais, hormônios anatômicos, fisiológicos e endógenos foram estudados para verificar o efeito do AIB na dose de 750 mg / L no enraizamento adventício e fornecer suporte teórico e técnico para a propagação de M. biondii Pamp por meio de estacas. Duas mil estacas foram preparadas e divididas em dois grupos, ou seja, tratadas com AIB e controle de água. Para a avaliação das atividades das enzimas antioxidantes e dos níveis de hormônios endógenos, as amostras foram coletadas no dia do plantio e a cada 5 dias, enquanto as demais etapas foram realizadas em laboratório de acordo com os protocolos e os devidos cuidados. Para as observações anatômicas, as amostras foram coletadas no 13º, 15º e 17º dias para estacas tratadas com AIB e no 21º, 23º e 25º dias para o controle. As amostras coletadas foram preservadas em solução FAA, e outras observações foram realizadas em laboratório. Observações anatômicas mostraram a necessidade de 13 dias para a diferenciação dos primórdios radiculares até o aparecimento de raízes adventícias jovens em estacas tratadas com AIB e de 21 dias para o desenvolvimento dos primórdios no controle. As atividades das enzimas antioxidantes envolvidas nas ROS foram significativamente maiores nas estacas tratadas com AIB em comparação com o controle. A POD apresentou pico no 13º dia antes da emergência das raízes nas estacas tratadas com AIB, enquanto no 21º dia apresentou pico no controle. A PPO teve pico no 21º dia nas estacas tratadas com AIB e no 29º dia no controle. A SOD apresentou pico no 17º dia nas estacas tratadas com AIB e no 25º dia no controle. A aplicação exógena de AIB aumentou os níveis endógenos de IAA e GA3 em relação ao controle, enquanto reduziu os níveis de ABA continuamente no momento do enraizamento e, em seguida, aumentou gradativamente. Inclusive, nosso estudo sugere que o AIB na dose de 750 mg / L é eficiente para o enraizamento de estacas de M. biondii Pamp, visto que potencializou o processo de atividades de enzimas antioxidantes e os níveis de hormônios endógenos, além de reduzir o tempo de formação de raízes, o que fica evidente nas observações anatômicas.

Rescue and vegetative propagation of Eremanthus erythropappus (DC. ) Ma ish in natural stand / Resgate e propagação vegetativa de Eremanthus erythropappus (DC. ) MacLeish em povoamentos naturais

Abstract The native stands of 'candeia' (Eremanthus erythropappus) have been explored through management plans due to the economic potential of essential oil. The rescue of adult trees, as well as the application of silvicultural techniques that favor the restoration of the stand, can contribute to the genetic conservation of this species. This study's objective was to assess the efficiency of propagation techniques for the rescue of 26 matrices of 'candeia' in a natural managed stand and discussion about the rhizogenesis. In August 2017, trees were induced to regrowth by coppice, followed by exposure and scarification of roots. The emergence of shoots and morphology were evaluated according to the origin (i.e., stump or root). After that period, 19 matrices had their sprouts collected for the preparation of apical cuttings. Indole-3-butyric acid (IBA) was applied at the base of the cuttings. Cutting survival at greenhouse exit (GE), rooting at shade house exit (SHE), morphology and root anatomy were evaluated. In 189 days, the scarification of roots promoted 76.92% of budding. The percentage of sprouted matrices, number of shoots per matrice, length, diameter, and shoot length/diameter ratio increased over time. Only 12.2% of the cuttings survived in GE, and of these, 7.9% rooted in SHE. The cutting resulted in the formation of a clonal mini-garden of 'candeia', with seven of the 19 matrices submitted to propagation. The anatomical analyses showed that bud formation occurs from cell redifferentiation in the phloem parenchyma, and presence of crystals on the walls of the vessel elements of the secondary xylem. The shoots induction from scarification of roots could be used as a silvicultural practice for the reestablishment of the native fragments handle.

Resumo Os povoamentos nativos de candeia (Eremanthus erythropappus) vêm sendo explorados por planos de manejo devido ao potencial econômico do óleo essencial. O resgate de árvores adultas, bem como a aplicação de técnicas silviculturais que favoreçam o restabelecimento do povoamento podem contribuir para a conservação genética dessa espécie. O objetivo desse trabalho foi avaliar a eficiência de técnicas de propagação para o resgate de 26 matrizes de candeia em um povoamento natural manejado e discutir sobre a rizogênese. Em agosto de 2017, as árvores foram induzidas à rebrota por meio da decepa, seguida da exposição e escarificação das raízes. A emissão brotações e morfologia foram avaliadas de acordo com a origem (toco ou raiz). Após esse período, 19 matrizes tiveram as brotações recolhidas para o preparo de estacas apicais, que foram tratadas com ácido indolbutírico (AIB). A sobrevivência das estacas na saída da casa de vegetação (SCV), o enraizamento na saída da casa de sombra (SCS), a morfologia e a anatomia da raiz foram avaliados. Aos 189 dias, a escarificação das raízes resultou em 76,92% de emissão de brotos. O percentual de matrizes brotadas, número de brotos por matriz, comprimento, diâmetro e relação comprimento/diâmetro dos brotos aumentaram ao longo do período avaliado. Somente 12,2% das estacas sobreviveram na SCV e 7,9% enraizaram na SCS. A estaquia resultou na formação de um minijardim clonal de candeia com sete das dezenove matrizes submetidas à propagação. As análises anatômicas mostraram a diferenciação das células na região do parênquima floemático e a presença de cristais de inulina nas paredes dos elementos de vaso do xilema secundário. A indução de brotos radiculares pode ser usada como prática silvicultural visando o restabelecimento de fragmentos nativos manejados.

Clonal bamboo production based on in vitro culture / Produção de plantas clonais de bambu a partir do cultivo in vitro

Bamboo species are an alternative for the composition of forest plantations. However, their potential has not been explored due to the hard time in producing large-scale clonal plants. Thus, the aim this work was to evaluate the in vitro establishment, bud multiplication and ex vitro rooting of Bambusa vulgaris. The first experiment tested different systemic and contact fungicide solutions, based on exposure time, during the establishment phase. Established explants were subjected to evaluation of residual fungicide effect on subcultures during the multiplication and elongation phases. The second experiment evaluated the influence of activated carbon on ex vitro survival and on adventitious rooting. Explant immersion in liquid culture medium added with 1.0 mL of fungicide for 120 hours has favored the in vitro establishment and reduced fungal contamination. On the other hand, it favored the shoot emission of shoots per explant during the multiplication phase. Both rooting induction culture medium and mini-incubator system use were effective in enabling adventitious root formation. The presence of activated carbon in the rooting induction culture medium resulted in a higher clonal plant survival rate.

As espécies de bambus são uma alternativa para a composição de plantios florestais. Entretanto, esse potencial não tem sido explorado devido à dificuldade de produção de mudas clonais em larga escala. Assim, objetivo deste trabalho foi avaliar o estabelecimento in vitro, a multiplicação e o enraizamento ex vitro de Bambusa vulgaris. No primeiro experimento foram testadas diferentes soluções de fungicida sistêmico e de contato em relação ao tempo de exposição durante a fase de estabelecimento. Os explantes estabelecidos foram avaliados quanto ao efeito residual do fungicida durante subcultivos nas fases de multiplicação e alongamento. No segundo experimento, foi avaliada a influência do carvão ativado sobre a sobrevivência e enraizamento ex vitro. Durante o estabelecimento in vitro, a imersão de explantes em meio de cultura líquido contendo alíquota de 1,0 mL de fungicida durante 120 horas favoreceu o estabelecimento e reduziu a contaminação fúngica, enquanto na fase de multiplicação, houve o favorecimento da emissão de brotos por explante. O meio de cultura de indução ao enraizamento e uso de sistema de mini-estufim foram efetivos para a formação de raízes adventícias e a presença de carvão ativado resultou em uma maior sobrevivência das mudas clonais.

Rapid in vitro adventitious rooting and proliferation by leaf and nodal cultures of Momordica cymbalaria Fenzl.

An effective approach for rapid in vitro rooting and proliferation of leaf and nodal cultures of Momordicacymbalaria has been developed. To the ability of induction of rhizogenesis, both leaf and nodal explants wereused in culture on Murashige and Skoog (MS) medium. The effects of auxins such as α-naphthaleneaceticacid (NAA), indole-3-butyric acid (IBA), and indole-3-acetic acid (IAA) at different concentrations have beenstudied. The maximum number of roots was produced from nodal explants containing 1.5 mg/L of NAA (9.3 ±0.61), 1.0 mg/L of IBA (6.5 ± 0.41), and 1.0 mg/L of IAA (3.5 ± 0.66), and in leaf explants containing 1.0 mg/Lof NAA (5.7 ± 0.56), 1.0 mg/L of IBA (6.9 ± 0.61), and 1.5 mg/L of IAA (5.0 ± 0.73) on the half-strength MSmedium. For the root induction, NAA is the very effective auxin in node explants of M. cymbalaria. Moreover,a large amount of quercetin bioactive compound is presented in the roots, which is used in anticancer drugs, andwe have described an effective method for the in vitro rhizogenesis of the M. cymbalaria.

Rescue and vegetative propagation of Eremanthus erythropappus (DC.) MacLeish in natural stand

Abstract The native stands of candeia (Eremanthus erythropappus) have been explored through management plans due to the economic potential of essential oil. The rescue of adult trees, as well as the application of silvicultural techniques that favor the restoration of the stand, can contribute to the genetic conservation of this species. This studys objective was to assess the efficiency of propagation techniques for the rescue of 26 matrices of candeia in a natural managed stand and discussion about the rhizogenesis. In August 2017, trees were induced to regrowth by coppice, followed by exposure and scarification of roots. The emergence of shoots and morphology were evaluated according to the origin (i.e., stump or root). After that period, 19 matrices had their sprouts collected for the preparation of apical cuttings. Indole-3-butyric acid (IBA) was applied at the base of the cuttings. Cutting survival at greenhouse exit (GE), rooting at shade house exit (SHE), morphology and root anatomy were evaluated. In 189 days, the scarification of roots promoted 76.92% of budding. The percentage of sprouted matrices, number of shoots per matrice, length, diameter, and shoot length/diameter ratio increased over time. Only 12.2% of the cuttings survived in GE, and of these, 7.9% rooted in SHE. The cutting resulted in the formation of a clonal mini-garden of candeia, with seven of the 19 matrices submitted to propagation. The anatomical analyses showed that bud formation occurs from cell redifferentiation in the phloem parenchyma, and presence of crystals on the walls of the vessel elements of the secondary xylem. The shoots induction from scarification of roots could be used as a silvicultural practice for the reestablishment of the native fragments handle.

Resumo Os povoamentos nativos de candeia (Eremanthus erythropappus) vêm sendo explorados por planos de manejo devido ao potencial econômico do óleo essencial. O resgate de árvores adultas, bem como a aplicação de técnicas silviculturais que favoreçam o restabelecimento do povoamento podem contribuir para a conservação genética dessa espécie. O objetivo desse trabalho foi avaliar a eficiência de técnicas de propagação para o resgate de 26 matrizes de candeia em um povoamento natural manejado e discutir sobre a rizogênese. Em agosto de 2017, as árvores foram induzidas à rebrota por meio da decepa, seguida da exposição e escarificação das raízes. A emissão brotações e morfologia foram avaliadas de acordo com a origem (toco ou raiz). Após esse período, 19 matrizes tiveram as brotações recolhidas para o preparo de estacas apicais, que foram tratadas com ácido indolbutírico (AIB). A sobrevivência das estacas na saída da casa de vegetação (SCV), o enraizamento na saída da casa de sombra (SCS), a morfologia e a anatomia da raiz foram avaliados. Aos 189 dias, a escarificação das raízes resultou em 76,92% de emissão de brotos. O percentual de matrizes brotadas, número de brotos por matriz, comprimento, diâmetro e relação comprimento/diâmetro dos brotos aumentaram ao longo do período avaliado. Somente 12,2% das estacas sobreviveram na SCV e 7,9% enraizaram na SCS. A estaquia resultou na formação de um minijardim clonal de candeia com sete das dezenove matrizes submetidas à propagação. As análises anatômicas mostraram a diferenciação das células na região do parênquima floemático e a presença de cristais de inulina nas paredes dos elementos de vaso do xilema secundário. A indução de brotos radiculares pode ser usada como prática silvicultural visando o restabelecimento de fragmentos nativos manejados.

In vitro rhizogenesis: histoanatomy of Cedrela odorata (Meliaceae) microcuttings

Cedrela odorata (Meliaceae) is considered as one of the most valuable forest tree in the tropics. Clonal propagation of this species provide an alternative method to propagate superior genotypes, being the production of good quality adventitious roots one of the most important steps in micropropagation techniques. The sequence of anatomical changes that takes place during the formation of adventitious roots in shoots of Cedrela odorata cultured in vitro is described in this study. Eigth-week-old shoots, from multiplication cultures, were rooted in Murashige and Skoog´s medium (1962) with half- strength macronutrients and with 0 or 1mg/l indole-3-butyric acid (IBA). Between 12 and 24h after the start of rooting, some cambium, phloem and interfascicular parenchyma cells became dense cytoplasm, nuclei with prominent nucleoli and the first cell divisions were observed, especially in shoots treated with auxin (dedifferentiation phase). After 3-4 days, the number of dedifferentiated cells and mitotic divisions increased considerably, and the formation of groups of some 30-40 meristematic cells (meristemoids) was observed (induction phase). The first primordial roots developed from the 4th-5th day. The vascular tissues of these primordia connected to those of the explant, and roots began to emerge from the base by day 6. Development of the primordial roots was similar in the control shoots and shoots treated with 1mg/l IBA, although there were more roots per explant in the latter. Rev. Biol. Trop. 59 (1): 447-453. Epub 2011 March 01.

Cedrela odorata (Meliaceae) es una especie tropical de gran valor económico. La propagación in vitro de esta especie ofrece una vía alternativa para la clonación de genotipos superiores, siendo la formación de un buen sistema radical uno de los pasos claves en la micropropagación. En este trabajo analizamos la secuencia de cambios anatómicos que tienen lugar durante la formación de raíces adventicias en microestaquillas de Cedrela odorata. Para el enraizamiento se utilizó el medio MS con los macronutrientes reducidos a la mitad, suplementado con AIB 0 ó 1mg/l. A partir de las 12-24 horas del comienzo del enraizamiento, se observaron los primeros cambios en las células del cambium, del floema y del parénquima interfascicular (fase de diferenciación). Después de 3-4 días, aparecen grupos de células meristemáticas (fase de inducción). Los primordios se desarrollan después de 4-5 días, siendo visibles al exterior a partir del sexto día (fase de emergencia). El desarrollo de las raíces fue similar en ambos tratamientos, pero la presencia de AIB aumenta el número de raíces.

Estaquia de Cuphea calophylla subsp. mesostemon (Koehne) Lourteig (Lythraceae) / Cutting of Cuphea calophylla subsp. mesostemon (Koehne) Lourteig (Lythraceae)

As informações a respeito da propagação de Cuphea calophylla subsp. mesostemon (Koehne) Lourteig (Lythraceae) são escassas. As técnicas de propagação podem subsidiar o manejo, fornecendo alternativa para produtores de plantas medicinais e evitando a coleta indiscriminada. O presente trabalho teve como objetivo verificar o efeito de diferentes tipos de estaca, tamanhos e área foliar no enraizamento de estacas semilenhosas. As estacas foram obtidas a partir de plantas espontâneas coletadas na Estação Experimental do Canguiri da Universidade Federal do Paraná (UFPR), localizada em Pinhais - PR. Os experimentos com estaquia foram conduzidos em casa-de-vegetação. O delineamento foi inteiramente casualizado com cinco repetições e 24 estacas por parcela, para todos os experimentos. As estacas obtidas de ramos vegetativos apresentaram maior porcentagem de brotação e massa seca de raízes por estaca em relação àquelas obtidas de ramos reprodutivos, especialmente, as estacas obtidas da parte basal dos ramos vegetativos. As estacas preparadas com 10 e 15 cm de comprimento apresentaram maior número de brotos e maior massa seca de raízes por estaca, em relação às preparadas com 5 cm. As estacas com 3 e 4 pares de folhas apresentaram maior altura, incremento de altura, massa seca de raízes e de brotos por estaca, em relação aos tratamentos com 1 e 2 pares de folhas. Os resultados de propagação vegetativa apontam a estaquia como uma técnica viável para a multiplicação da espécie.

Information about the propagation of Cuphea calophylla subsp. mesostemon (Koehne) Lourteig (Lythraceae) is scarce. Propagation techniques may support its management, providing an alternative for medicinal plant producers and avoiding indiscriminate harvests. This study aimed to investigate the effect of different types, sizes and leaf areas of semi-woody cuttings on their rooting. Cuttings were obtained from weeds harvested at the Canguiri Experimental Station of the Paraná Federal University (UFPR), Pinhais Municipality, Paraná State, Brazil. Experiments were carried out in a greenhouse. Experimental design was completely randomized, with five replicates and 24 cuttings per plot. Cuttings obtained from vegetative branches had higher sprouting percentage and root dry matter per cutting relative to those obtained from reproductive branches, especially cuttings obtained from the basal region of vegetative branches. Cuttings prepared with 10 and 15 cm length had larger number of sprouts and higher root dry matter per cutting relative to those prepared with 5 cm. Cuttings presenting 3 and 4 leaf pairs had greater height, increase in height, and root and sprout dry matter per cutting relative to those presenting 1 and 2 leaf pairs. The results regarding vegetative propagation indicate cutting as a viable technique for the multiplication of this species.