IN VITRO GERMINATION AND VEGETATIVE PROPAGATION THROUGH BUD DEVELOPMENT OF SACHA INCHI (Plukenetia volubilis) / Germinación y propagación vegetativa in vitro a través del desarrollo de yemas de Sacha Inchi (Plukenetia volubilis)

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.

Quantitative standardization of pharmacologically active components from antiplasmodial plant Solanum nudum Dunal (wild and in vitro) / Estandarización cuantitativa de componentes farmacológicamente activos de la planta antiplasmodial Solanum nudum Dunal (silvestre e in vitro)

Solanum nudum Dunal (Solanaceae) is most commonly known andused by the population of the colombian Pacific coast as an antimalarial treatment. This article study into optimization and quantitative analysis of compounds steroidal over time of development of this species when grown in vitro and wild. A new steroidal compound named SN6 was elucidated by NMR and a new method of quantification of seven steroidal compounds (Diosgenone DONA and six steroids SNs) using HPLC-DAD-MS in extracts of cultures in vitroand wild was investigated. Biology activity of extracts was found to a range of antiplasmodial activity in FCB2 and NF-54 with inhibitory concentration (IC50) between (17.04 -100µg/mL) and cytotoxicity in U-937 of CC50 (7.18 -104.7µg/mL). This method creates the basis for the detection of seven sterols antiplasmodial present in extracts from S. nudum plant as a quality parameter in the control and expression of phytochemicals.

Solanum nudum Dunal (Solanaceae) es el más conocido y utilizado por la población de la costa del Pacífico colombiano como tratamiento antipalúdico. Este artículo estudia la optimización y el análisis cuantitativo de compuestos esteroides a lo largo del tiempo de desarrollo de esta especie cuando se cultiva in vitro y en forma silvestre. Un nuevo compuesto esteroideo llamado SN6 fue dilucidado por RMN y se investigó un nuevo método de cuantificación de siete compuestos esteroides (Diosgenone DONA y seis esteroides SN) usando HPLC-DAD-MS en extractos de cultivos in vitro y silvestres. La actividad biológica de los extractos se encontró en un rango de actividad antiplasmodial en FCB2 y NF-54 con concentración inhibitoria (IC50) entre (17.04 -100 µg/mL) y citotoxicidad en U-937 de CC50 (7.18 -104.7 µg/mL). Este método crea la base para la detección de siete esteroles antiplasmodiales presentes en extractos de planta de S. nudum como parámetro de calidad en el control y expresión de fitoquímicos.

POLYPHENOLS DISTRIBUTION AND RESERVE SUBSTANCES ANALYSIS IN CACAO SOMATIC EMBRYOGENESIS / Análisis de distribución de polifenoles y sustancias de reserva en embriogénesis somática de cacao

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.

EFFECT OF GENOTYPE ON THE in vitro REGENERATION OF Stevia rebaudiana VIA SOMATIC EMBRYOGENESIS / Efecto del genotipo sobre la regeneración in vitro de Stevia rebaudiana a través de embriogénesis somática

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.

Producción de etanol a partir de yuca en condiciones de alta concentración de sólidos (VHG) / Ethanol production from cassava using very high gravity conditions (VHG)

La investigación realizada evalúa el efecto del medio fermentativo y la concentración de azúcares iniciales sobre la producción de etanol en sistemas batch, cuando se emplean sacarificados de harina de yuca (Manihot esculenta), como fuente de carbono. El diseño experimental ejecutado fue de tipo bifactorial de efectos fijos y analiza la productividad de bioetanol en cuatro medios fermentativos diferentes, dos de los cuales se suplementaron con sacarificados de harina de yuca variedad Copiblanca. Las concentraciones de azúcares iniciales evaluadas en estos sustratos fueron de 250, 300 y 350 g/L. Estos tratamientos fermentativos fueron inoculados con una variedad etanologénica comercial de S. cerevisiae a una concentración de 0.05% (p/v). Las condiciones de proceso incluyeron un volumen final de 150 mL, una incubación a 35°C por 48 horas, agitación constante de 150 rpm y pH entre 4.0 y 4.5. Los sacarificados provenientes de esta variedad de yuca usados como fuente de carbono, mostraron ser excelentes sustratos para la obtención de etanol. Se evidenciaron aumentos de más del 500% en términos de productividad volumétrica con respecto al control experimental y se alcanzaron concentraciones finales de etanol del 14.7%v/v, asociadas a rendimientos producto/sustrato de 0,48 g/g y productividades de 2,4 g/L/h. Estos parámetros cinéticos fueron logrados con el medio fermentativo más simple evaluado, medio compuesto por los sacarificados como fuente de carbono y como única fuente nutricional, bajo concentraciones de azúcares iniciales de 250g/L; lo que demuestra la aptitud de estos sustratos para efectos de producción etanólica.

This research exposes the fermentative medium and initial sugar concentration effect on ethanol production in batch systems, when used glucose syrups derivatives of cassava (Manihot esculenta), as a carbon source. The experimental design was factorial and analyzes the productivity of bioethanol in four different fermentation media, two of which were supplemented with cassava flour sugared. The initial sugar concentrations tested on these substrates were 250, 300 and 350 g / L. These fermentative treatments were inoculated with a commercial ethanolic variety of S. cerevisiae at a concentration of 0.05% (w / v). The process conditions included a final volume of 150 mL, incubation at 35 ° C for 48 hours , constant stirring at 150 rpm and pH between 4.0 and 4.5. The saccharified from this cassava variety showed be excellent substrate for the bioethanol production, achieving increases of 550% in terms of volumetric productivity over the control experiment, the above, allowed us to achieve final concentrations of ethanol of 14.7% v / v, yields product / substrate of 0.5 g / g, and productivities of 2.4 g / L / h. Most interesting is that these kinetic parameters were achieved with the simplest fermentation medium evaluated, the mean was compound of saccharified as a carbon source and as a sole source of nutrition, and its initial concentration of sugars was 250g / L; the above shows the ability of these substrates for ethanol production purposes.

Regeneración vía embriogénesis somática de una variedad colombiana élite de Theobroma cacao L / Regeneration through somatic embryogenesis of an elite colombian Theobroma cacao L variety

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.

Organogénesis directa in vitro a partir de hojas de la planta antiplasmodial solanum nudum dunal / Direct organogenesis in vitro from leaves of solanum nudum dunal – antiplasmodial plant

Solanum nudum Dunal (Solanaceae), es una especie vegetal con potencial para desarrollar un tratamiento quimioterapéutico contra la malaria. Este es el primer reporte de un protocolo rápido, eficiente y reproducible de organogénesis directa a partir de segmentos de hoja de plántulas in vitro de esta especie.Los segmentos de hojas de plántulas de 5 meses de germinadas fueron cultivados sobre medio Murashige y Skoog (MS) a mitad de sales y vitaminas, con diferentes concentraciones de Bencilaminopurina (BAP), en combinación con Acido Indolacético (AIA). Se evaluó también el efecto de la iluminación en periodos 0/45, 15/30 y 30/15 días oscuridad/ luz, sobre la inducción de brotes. Se registró un promedio alto de formación de brotes (4,83) en explantes cultivados en medio suplementado con 2,0 mg/L de BAP y 0,1 mg/L de AIA, bajo condición de iluminación por un periodo de 30/15 días oscuridad/luz. Luego de la inducción, los brotes obtenidos fueron transferidos a medio MS suplementado con 0,3 mg/L de Giberelina (GA3), y mantenidos en condiciones de luz donde también enraizaron. Las plántulas regeneradas se llevaron a condiciones de invernadero y fueron morfológicamente similares a las plantas madres.

Solanum nudum Dunal (Solanaceae) is a plant with a potential for developing chemotherapeutic treatments against malaria. This is the first report of a fast, efficient, and reproducible direct organogenesis protocol from leave segments from in vitro seed-grown plantlets.Leaves segments from 5 months old germinated plantlets were placed on half concentration Murashige and Skoog medium (MS), supplemented with several concentrations of Bencilaminopurin (BAP) combinated with Indolacetic Acid (IAA). Dark/ light incubation effect in periods 0/45, 15/30 and 30/15 dark/light days were evaluated on the buds induction. High frequency buds formation was shown (4,83) in explants cultured on MS supplemented with BAP 2,0 mg/L and AIA 0,1 mg/L under a period of 30 days of dark condition incubation. After induction, buds obtained were transferred to MS medium supplemented with gibberellic acid (GA3) 0,3 mg/L and maintained under artificial cool light, there the plantlets rooted. Regenerated plantlets were placed under greenhouse conditions and these were morphologically similar to donor plants.

Efecto de nutrientes sobre la producción de biomasa del hongo medicinal Ganoderma lucidum / Effect of nutrients in the biomass production of the medicinal mushroom Ganoderma lucidum

El hongo Ganoderma lucidum, en los constituyentes de su biomasa, tiene compuestos con propiedades benéficas para la salud; es por esto que el conocimiento de las condiciones nutricionales adecuadas para su crecimiento permitirá su producción industrial y a bajo costo. En este trabajo se evaluó a nivel de matraz el efecto de la relación C/N, y la presencia de diferentes fuentes de carbono, nitrógeno y micronutrientes sobre la producción de biomasa. Empleando glucosa y peptona como fuentes de carbono y nitrógeno, respectivamente, se encontró una relación C/N óptima de 16,7:1 para la cual la máxima producción de biomasa fue de 25 g/L. Manteniendo esta relación C/N, y sustituyendo la glucosa por lactosa o harina de cebada y la peptona por extracto de levadura, la producción de biomasa se incrementó a 35 g/L. En presencia de harina de cebada la adición al medio de cultivo de sales de Mg y K, y de tiamina, no generó un mayor incremento en la producción de biomasa. La producción de biomasa de G. lucidum se ve favorecida por la presencia en el medio de cultivo de relaciones C/N cercanas a las reportadas conforme a la composición típica de los hongos, así como por la presencia de sustratos complejos como la harina de cebada que le aportan además de la fuente de carbono micronutrientes necesarios para su desarrollo.

Ganoderma lucidum fungus has some biomass components with beneficial health properties. The knowledge about its nutritionals requirements for growing will favor its industrial production at lower cost. In this work, the effect of C/N ratio, the presence of different carbon, nitrogen and micronutrients sources, on fungal biomass production, were evaluated. Using glucose and peptone as carbon and nitrogen sources, respectively, an optimal C/N ratio of 16,7:1 was found, for which the maximal biomass production was 25 g/L. Replacing glucose by lactose or barley flour and peptone by yeast extract at the same C/N ratio, the biomass production was enhanced to 35 g/L. With barley flour in the culture medium, the presence of Mg and K salts and thiamine did not turn out into a major increase of biomass. The G. lucidum biomass production is promoted by C/N ratios in the culture medium nearly equivalent to that found in the fungus, as well as the presence of complex substrates as barley flour which, additionally, contributes with important micronutrients along with the carbon source.