Multiplicación in vitro y embriogénesis somática de Perezia pinnatifida (Asteraceae) planta medicinal andina

Se presentan los procedimientos para la propagación in vitro de Perezia pinnatifida (Humb. & Bonpl.) Wedd., conocida como "valeriana". Se utilizaron las metodologías de multiplicación de brotes y embriogénesis somática indirecta. El medio de cultivo basal para todas las etapas fue Murashige y Skoog a mitad de sales, suplementado con sacarosa 2.0%, phytagel 0.3% y pH 5.67; y fue usado con o sin fitohormonas en los diferentes tratamientos. Los suplementos hormonales fueron: para la multiplicación de brotes BAP 1.0 mg.L-1 + ANA 0.01 mg.L-1 ó BAP 1.0 mg.L-1; para la inducción de callos embriogénicos ANA ó 2,4-D (1.0 mg.L-1 y 2.0 mg.L-1); y para la germinación de embriones BAP (0.5 y 1.0 mg.L-1) o BAP 0.5 mg.L-1 + ANA 0.05 mg.L-1. El mayor número de brotes se obtuvo en el medio suplementado con BAP 1.0 mg.L-1. En la embriogénesis somática, ANA a 1.0 mg.L-1 indujo mayor área de callos embriogénicos, y BAP a 0.5 mg.L-1 permitió mayor germinación de los embriones somáticos

This work inform on in vitro propagation of the "valeriana" Perezia pinnatifida (Humb. & Bonpl.) Wedd. Shoot multiplication and indirect somatic embryogenesis methodologies were performed. The basal culture medium for all stages was Murashige and Skoog, middle of salts supplemented with 2.0% sucrose, 0.3% phytagel and pH 5.67; the treatments were prepared with or without phytohormones. The hormonal supplements for the shoot multiplication were: BAP 1.0 mg.L-1 + ANA 0.01 mg.L-1, and BAP 1.0 mg.L-1; for embryogenic callus induction were: ANA or 2,4-D (1.0 mg.L-1 and 2.0 mg.L-1); and for the embryo germination were: BAP (0.5 and 1.0 mg.L-1) or BAP 0.5 mg.L-1 + ANA 0.05 mg.L-1. BAP 1.0 mg.L-1 produced the higher number buds. For somatic embryogenesis, ANA 1.0 mg.L-1 induced a greater area of embryogenic callus, and BAP 0.5 mg.L-1 allowed major germination of the somatic embryos

Infección de callo embriogénico friable de yuca con Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) / Cassava friable embryogenic calli infection with Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam)

Las nuevas tecnologías para la edición de genomas, como los TALEN y el sistema CRISPR/Cas9, representan una gran oportunidad para mejorar características deseables en diferentes organismos. Los TALEN son el resultado del acoplamiento de nucleasas a los TALE (Transcription Activator-Like Effectors), los cuales son efectores naturales de gran importancia en la patogénesis de las especies de Xanthomonas. Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) es el agente causal del añublo bacteriano de la yuca, quien durante el proceso patogénico es capaz de translocar sus efectores a la célula vegetal mediante el sistema de secreción tipo tres (SSTT). Actualmente no hay protocolos estándar para la edición de genomas en yuca. En este estudio se exploró la posibilidad de translocar efectores sobre callo embriogénico friable (CEF) a través de la inoculación con Xam, con el fin de determinar el potencial de este patógeno como sistema de entrega de TALEN. El CEF de dos variedades de yuca susceptibles (COL2215 y cv. 60444) se cocultivaron con la cepa Xam668 a diferentes tiempos. Posteriormente, se evaluó la expresión de marcadores correspondientes a los genes blanco conocidos para los TALE presentes en esta cepa bacteriana. Aunque no se logró demostrar la translocación de los mismos en el tejido embriogénico, sí se lograron establecer condiciones adecuadas de cocultivo con Xam y el efecto que la infección bacteriana tiene sobre la regeneración de embriones a partir de este tejido.

New technologies for genome edition, such as TALENs and CRISPR/Cas9 system, are a great opportunity to improve desirable features in different organisms. TALENs are the result from coupling nucleases and TALEs (Transcription Activator-Like Effectors), which are natural effectors with an important role in pathogenicity for the Xanthomonas species. Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) is the cassava bacterial blight causal agent, and this pathogen is able to translocate its effectors to the plant cell during pathogenesis by using the type-three secretion system (TTSS). Currently, there are no standard protocols for genome edition in cassava. In this study, we explored the possibility to translocate effectors to friable embryogenic calli (FEC) through Xam inoculation, in order to establish the potential of this pathogen as a TALEN delivery system. Friable embryogenic calli derived from two different susceptible varieties (COL2215 and cv. 60444) were co-cultured with the strain Xam668 using different culture times. Subsequently, we evaluated the expression of makers corresponding to reported target genes for TALEs present in this bacterial strain. Although we were not able to demonstrate effector translocation, we established the conditions for co-culturing cassava calli and Xam and determined the effects derived from bacterial infection on embryo regeneration from FECs.

Identificación, establecimiento in vitro y análisis fitoquímico preliminar de especies silvestres de ñame (Dioscorea spp.) empleadas con fines medicinales / Identification, in vitro establishment and preliminary phytochemical analysis of wild yam (Dioscorea spp.) used for medicinal purposes

Tubérculos del género Dioscorea comercializados con fines medicinales, fueron recolectados con el propósito de lograr su establecimiento a condiciones in vitro. Previamente se lograron identificar taxonómicamente las especies y por medio de análisis fitoquímicos demostrar su potencial farmacéutico. El material recolectado fue identificado como Dioscorea coriacea, D. lehmannii, D. meridensis, D. polygonoides y una especie comestible D. trifida. Tubérculos recolectados de centros de acopio y traídos de campo fueron lavados, desinfectados, asperjados con Ácido Giberélico (AG3) y sembrados en sustrato BM-2®, en invernadero a 18°C día y 10°C noche. Los tubérculos completos o por secciones fueron almacenados en bolsas herméticas a temperatura ambiente. Posteriormente se desinfectó material vegetal de las especies D. coriacea, D. lehmannii, D. meridensis y D polygonoides, seleccionando explantes de brotes sanos (D. coriacea / laboratorio) para su establecimiento. Se evaluaron tres medios de cultivo para establecimiento, el que presentó los mejores resultados fue Medio Murashige & Skoog (1962) suplementado con BAP 1 mL/L, AG3 1 mL/L y Putrescina 2 mL/L. Para la extracción y análisis de metabolitos secundarios se utilizaron tubérculos de D. coriacea, D. lehmannii y D. polygonoides, empleando como solvente de extracción metanol. Se encontró mayor concentración de extracto vegetal en D. coriacea (54%), y mediante cromatografía en capa delgada (CCD), se confirmó la presencia de saponinas, que resultó mayor en comparación con D. polygonoides especie reconocida por su alto contenido de saponinas. Estos resultados permitirán realizar análisis más avanzados de los compuestos presentes y plantear su propagación masiva en condiciones in vitro.

Wild tubers of the genus Dioscorea sold for medicinal use were collected for the purpose of achieving its establishment under in vitro conditions. First we taxonomically identified the species and through phytochemical analysis demonstrated pharmaceutical potential. The material collected was identified as Dioscorea coriacea, D. lehmannii, D. meridensis, D. polygonoides and the edible species D. trifida. Tubers collected from wholesale distributors and from the field were washed, disinfected, sprayed with Gibberellic Acid (GA3) and planted in substrate BM-2®, in a greenhouse at 18 ° C during the day and 10 ° C overnight. Whole tubers or sections thereof were stored in sealed bags at room temperature. Subsequently plant material of the species D. coriacea, D. lehmannii, D. meridensis and D. polygonoides was disinfected and healthy buds (D. coriacea / laboratory) were selected for in vitro establishment. Three different culture media were evaluated for establishment; that which presented the best results was the Murashige & Skoog (1962) medium, supplemented with BAP 1 mL / L, GA3 1 mL / L and Putrescin 2 mL / L. For the collection and analysis of secondary metabolites, tubers of D. coriacea, D. lehmannii and D. polygonoides were used, using methanol as the extraction solvent. The highest concentration of plant extract, 54%, was found in D. coriacea, a higher value than that of D. polygonoides, which had been reported previously; the presence of saponins was confirmed by thin layer chromatography (TLC). These results will enable more advanced analysis of the present compounds and enhance their mass propagation under in vitro conditions.

A method for seedling recovery in Jatropha curcas after cryogenic exposure of the seeds

Actually, the germplasm of Jatropha spp. is conserved as whole plants in field collections. Under this storage method, the genetic resources are exposed to disease, pest and natural hazards such as human error, drought and weather damage. Besides, field genebanks are costly to maintain and with important requirements of trained personnel. Thus, the development of efficient techniques to ensure its safe conservation and regeneration is therefore of paramount importance. In this work we describe a method for Jatropha curcas seeds cryoexposure and seedling recovery after thawed. In a first experiment, an efficient protocol for in vitro plant recovery was carried out using zygotic embryo or seeds with or without coat. In a second experiment, desiccated seeds with or without coat were exposed to liquid nitrogen and evaluated after cryoexposure. Germination percentages were variable among treatments, and seeds demonstrated tolerance to liquid nitrogen exposure under certain conditions. Seeds of J. curcas presented up to 99.6% germination after seed coat removal. Seeds with coat cultured in vitro did not germinate, and were 60% contaminated. The germination of the zygotic embryos was significantly higher in the ½ MS medium (93.1%) than in WPM medium (76.2%), but from zygotic embryo, abnormal seedlings reached up to 99%. Seeds with coat exposed to liquid nitrogen showed 60% germination in culture after coat removal with good plant growth, and seeds cryopreserved without coat presented 82% germination, but seedlings showed a reduced vigor and a significant increase in abnormal plants. Seeds cultured in vitro with coat did not germinate, independently of cryoexposure or not. This study reports the first successful in vitro seedling recovery methodology for Jatropha curcas seeds, after a cryopreservation treatment, and is recommended as an efficient procedure for in vitro plant recovery, when seeds are conserved in germplasm banks by low or cryotemperatures.

Actualmente, el germoplasma de las especies de Jatropha ssp. se conserva como plantas enteras en las colecciones de campo. Bajo este método de almacenamiento, los recursos genéticos están expuestos a enfermedades, plagas y desastres naturales tales como el error humano, la sequía y las inclemencias del tiempo. Además, los bancos de germoplasma de campo son costosos de mantener y requieren bastante personal capacitado. Por lo tanto, el desarrollo de técnicas eficientes para asegurar su conservación segura así como su regeneración, es de suma importancia. En este trabajo se describe un método de recuperación para semillas y plántulas crioexpuestas de Jatropha curcas después de descongeladas. En un primer experimento, se llevó a cabo un protocolo eficiente para la recuperación de plantas in vitro mediante el uso de embriones cigóticos o semillas con o sin testa. En un segundo experimento, las semillas disecadas, con o sin testa fueron expuestas a nitrógeno líquido y se evaluaron después de la crioexposición. Los porcentajes de germinación fueron variables entre los tratamientos, y las semillas demostraron tolerancia a la exposición del nitrógeno líquido bajo ciertas condiciones. Las semillas de J. curcas presentaron hasta un 99.6% de germinación después de la eliminación de la testa. Las semillas con la testa cultivadas in vitro no germinaron, y el 60% se contaminaron. La germinación de los embriones cigóticos fue significativamente alta en el medio ½ MS (93.1%) en comparación con el medio WPM (76.2%), pero desde los embriones zigóticos, las plántulas anormales alcanzaron más del 99%. Semillas con la testa inmersa en nitrógeno líquido mostraron un 60% de germinacion en cultivos despúes de la remoción de la testa con un buen crecimiento de la planta, y las semillas criopreservadas sin testa presentaron un 82% de germinación, pero las plántulas mostraron un reducido vigor y un incremento significativo de plantas anormales. Semillas con testa cultivadas in vitro no germinaron, independientemente de la criopreservación o no. Este estudio reporta el primer éxito in vitro de una metodología de recuperación de plántulas para semillas de Jatropha curcas, después de un tratamiento de criopreservación, que se recomienda como un procedimiento eficaz para la recuperación de plantas in vitro, cuando las semillas se conservan en bancos de germoplasma a bajas o crio-temperaturas.

Uso de distintos tratamientos de desinfección en el cultivo in vitro de Dioscorea alata L clon caraqueño / Use of distinct disinfection treatments in the in vitro culture of Dioscorea alata L clone caraqueño

El cultivo in vitro, como técnica, consiste en cultivar asépticamente una porción aislada de la planta bajo condiciones de ambiente controlado, para que las células expresen su potencial intrínseco e inducido. El presente trabajo tuvo como objetivo determinar el efecto de diferentes concentraciones y tiempos de inmersión en hipoclorito de sodio en el establecimiento in vitro de explantes primarios de ñame (Dioscorea alata L) clon caraqueño. Las variantes de desinfección consistieron en la utilización de diferentes concentraciones de hipoclorito de sodio (1,5; 2 y 2,5%) durante distintos tiempos de inmersión (10; 20 y 30 min). A los 7 días se evaluó el porcentaje de contaminación de bacterias y hongos respectivamente, y a los 40 días el número de nudos de novo, la longitud del vástago, el número de hojas, y el porcentaje de explantes establecidos y necrosados. Se aplicó un diseño experimental completamente aleatorizado con análisis de varianza bifactorial y clasificación simple. Se realizó la prueba de comparación de medias de Tukey para un nivel de significación del 5%. Los resultados obtenidos arrojaron que el tratamiento de desinfección de segmentos uninodales de ñame con hipoclorito de sodio al 1,5% durante un tiempo de inmersión 30 min es el de mayor efectividad para el establecimiento in vitro de explantes primarios del ñame (D alata L. clon caraqueño con altos porcentajes de supervivencia en condiciones ex vitro.

The in vitro culture technique consists of aseptically culturing an isolated plant portion in controlled environmental conditions for the cells to express their intrinsic and induced potential. This work was aimed at determining the effect of different sodium hypochlorite concentrations and immersion times on in vitro establishment of yam (Dioscorea alata L) “caraqueño” clone primary explants. Disinfection varied by using different sodium hypochlorite concentrations (1.5%, 2% and 2.5%) during different immersion times (10, 20 and 30 min). Bacterial and fungal contamination percentages were evaluated after 7 days and de novo bud number, shoot length, leaf number, explant establishment and necrosis percentages were determined after 40 days. A totally randomised experimental design was applied, having one- and two-factor variance analysis; the Tukey test was used for comparing means at 5% significance level. The results showed that the most appropriate disinfection treatment for uninodal yam (D alata L) segments used 1.5% sodium hypochlorite during 30 min immersion; this was most effective for the in vitro establishment of yam (D alata L) clone “caraqueño” primary explants, having high survival percentage in ex vitro conditions.