Ilex paraguariensis: the effect of genotypes and growth phase on biomass, secondary metabolism and antioxidant activity of in vitro cultivated calli / Ilex paraguariensis: el efecto de los genotipos y la fase de crecimiento sobre la biomasa, metabolismo secundario y la actividad antioxidante de los callos cultivados in vitro

Yerba mate ( Ilex paraguariensis ) produces several secondary metabolites of interest to the phar maceutical industry, such as chlorogenic acids and methylxanthines. These compounds have been produced in vitro by callus culture from different species. However, for I. paraguariensis , no studies upon the production of these compounds in vitro have been p erformed to date. In this work, we show that the concentration of secondary metabolites from I. paraguariensis callus is possible and highly dependent on the callus growth phase. We observed that the best phase for the production of secondary compounds in calli of yerba mate is the stationary growth phase on both genotypes tested. In this phase, higher levels of phenolic compounds, chlorogenic acid and 3,5 - dicaffeoylquinic acid and greater antioxidant activity were observed. Chlorogenic acid and 3,5 - dicaffe oylquinic acid presented positive correlation with antioxidant activity. For the first time, secondary compounds were reported in yerba mate calli cultivated in vitro .

La yerba mate ( Ilex paraguariensis ) produce varios metabolitos secundarios de interés para la industria farmacéutica, como los ácidos clorogénicos y las metilxantinas. Estos compuestos se han producido in vitro mediante cultivo de ca llos de diferentes especies. Sin embargo, para I. paraguariensis , hasta la fecha no se han realizado estudios sobre la producción de estos compuestos in vitro . En este trabajo, mostramos que la concentración de metabolitos secundarios desde callos de I. pa raguariensis es posible y altamente dependiente de la fase de crecimiento del callo. Observamos que la mejor fase para la producción de compuestos secundarios en callos de yerba mate es la fase de crecimiento estacionario en ambos genotipos probados. En es ta fase se observaron niveles más altos de compuestos fenólicos, ácido clorogénico y ácido 3,5 - dicafeoilquínico y una mayor actividad antioxidante. El ácido clorogénico y el ácido 3,5 - dicafeoilquínico presentaron correlación positiva con la actividad antio xidante. Por primera vez, se reportaron compuestos secundarios en callos de yerba mate cultivados in vitro .

EFECTO DE DIFERENTES EXPLANTES IRRADIADOS EN LA REGENERACIÓN in vitro DE FRIJOL COMÚN (Phaseolus vulgaris L.) CULTIVAR "ICA Pijao" / Effect of Different Irradiated Explants in the in vitro Regeneration of Common Bean (Phaseolus vulgaris L.) Cultivar "ICA Pijao"

RESUMEN El mejoramiento genético convencional en frijol común resulta difícil debido a que presenta una base genética estrecha y muy estable. En este sentido, la combinación de la mutagénesis y el cultivo de tejidos, es una alternativa para inducir variabilidad genética en la búsqueda de tolerancia a factores bióticos y abióticos. Es por ello, que el presente trabajo tuvo como objetivo determinar el efecto de diferentes explantes irradiados en la regeneración in vitro de frijol común (Phaseolus vulgaris L.) cultivar "ICA Pijao". Se aplicaron radiaciones gamma en callos, en el nudo cotiledonal con un cotiledón (NC-1) con dosis de 0, 10, 20, 30, 40, 50 y 60 Gy y semillas con 0, 100, 200, 300 y 400 Gy. Se evaluó el porcentaje de germinación, longitud de las raíces, porcentaje de explantes que formaron callos, masa fresca (g) de los callos, número de brotes por callo y el número de brotes con raíces. La radiación gamma provocó una disminución en la masa fresca del callo y NC-1. Los callos y el NC-1 solamente formaron brotes con las dosis de 10 y 20 Gy, pero estos fueron hiperhíricos. Los resultados demostraron que la semilla irradiada fue el explante con el que se logró la regeneración in vitro de plantas con hojas definidas, por lo que se recomienda como explante inicial para el uso combinado de mutagénesis y regeneración in vitro de plantas para el cultivar P. vulgaris "ICA Pijao" a través de la organogénesis indirecta.

ABSTRACT Conventional breeding in common bean is difficult because they have a close and very stable genetic base. In this connection the combination of mutagenesis and tissue culture is an alternative to induce genetic variability in the search for tolerance to biotic and abiotic factors. For this reason, the present study aimed to determine the effect of different irradiated explants in the in vitro regeneration of common bean (Phaseolus vulgaris L.) cultivar "ICA Pijao". To do this, were applied doses gamma radiation in callus, cotiledonary node with one cotyledon (NC-1) with doses of radiation 0, 10, 20, 30, 40, 50 and 60 Gy and seeds with 0, 100, 200, 300 and 400 Gy. The length of roots in the germinated seeds, fresh mass (g) of the callus and the number of shoots per callus were determined. The gamma radiation caused a decrease in the fresh weight of callus and NC-1. The callus and NC-1, irradiated with doses of 10 and 20 Gy they formed buds but these were hyperhydric. Results demonstrated that the irradiated seed was the explant with which it was achieved regeneration of shoots with leaves defined, so it is recommended as initial explant for combined use of mutagenesis and in vitro regeneration of plants for P. vulgaris cultivar "ICA Pijao" via organogenesis indirect.

FORMACIÓN DE EMBRIONES SOMÁTICOS A PARTIR DE SEMILLAS INMADURAS EN Sorghum bicolor VARIEDAD CIAP 132-R / Formation of Somatic Embryos from Immature Seeds of Sorghum bicolor Sorghum Variety CIAP 132-R

Existen varios protocolos de regeneración de plantas vía embriogénesis somática de Sorghum bicolor (L.) Moench, sin embargo los porcentajes de formación de callos con estructuras embriogénicas y regeneración de plantas son bajos. Es por ello que esta investigación tuvo como objetivo generar embriones somáticos en sorgo rojo variedad CIAP 132-R. Se ensayaron diferentes concentraciones de 2,4-D para la formación de callos, así como tres concentraciones de ácido ascórbico para eliminar la exudación de compuestos fenólicos por el explante. También para la formación de los embriones somáticos a partir de los callos se evaluaron diferentes concentraciones de 2,4-D y 6-BAP. El mayor porcentaje de formación de callos (57,5 %) se alcanzó con 18,1 µM de 2,4-D. Con la adición al medio de cultivo de 50,0 mg.l-1 de ácido ascórbico fue posible eliminar los compuestos fenólicos en el explante y en el medio de cultivo, además permitió incrementar el porcentaje de formación de callos con estructuras embriogénicas hasta un 95 %. El número mayor de embriones somáticos por callo se alcanzó en el medio de cultivo con concentraciones de 4,52 µM de 2,4- D, combinada con 2,22 µM de 6-BAP. Por primera vez, se logró la formación eficiente de embriones somáticos a partir de los callos obtenidos de semillas inmaduras germinadas como explante inicial en la variedad CIAP 132-R.

Several protocols of plant regeneration via somatic embryogenesis from Sorghum bicolor (L.) Moench have been development, however the percentage of calluses with embryogenic structures and plant regeneration are low. Therefore this study aimed to generate somatic embryos in red sorghum variety CIAP 132-R. Different concentrations of 2,4-D for callus formation, and three concentrations of ascorbic acid to remove phenolics exudation were assayed by explant. For the formation of embryos different concentrations of 2,4-D and 6-BAP were evaluated. The highest percentage of callus formation (57.5 %) was achieved with 18.1 µM 2,4-D. With the addition to the culture medium of 50.0 mg.l-1 of ascorbic acid was possible to eliminate the phenolic compounds in the explant and in the culture medium; also it allows increasing the percentage of calluses with embryogenic structures up to 95 %. The highest number of somatic embryos per callus was achieved with a reduction in the culture medium of 2,4-D to 4.52 µM in combination with 2.22 µM 6-BAP. For the first time, the efficiency of somatic embryo formation was obtained from the freshly germinated sprouts of immature seeds as initial explant CIAP 132-R.

Establishment of cell suspension cultures of two Costa Rican Jatropha species (Euphorbiaceae) / Establecimiento de suspensiones celulares de dos especies Jatropha (Euphorbiaceae) de Costa Rica

J. curcas has been studied in different countries and some interesting agronomic, pharmacological and industrial properties have been reported. More recently, it has been considered an important alternative source for biofuel production. The objective of this study was to establish a long-term method for the maintenance of calli and cell suspension cultures of the local species J. curcas and J. gossypifolia, in order to allow future studies for novel compounds with pharmaceutical or industrial applications. For this, friable calli were successfully induced from hypocotyl segments of J. curcas and J. gossypifolia that were cultured in semisolid MS media supplemented with 1.5mg/L, and 0.5mg/L of 2,4-D, respectively. Cell suspension cultures of J. curcas were established using 1g of 35 and 60-day calli, in 50mL of liquid MS media supplied with 1.5mg/L of 2,4-D; sucrose and maltose were additionally evaluated as carbon sources. After 35 days, cell suspension cultures initiated with 35-day calli, showed greater cell growth with a maximum biomass of 194.9g/L fresh weight, 6.59g/L dry weight and 17.3% packed volume. The exponential phase ended at day 35 for cultures initiated with 35-day calli, and at day 21 for cultures initiated with 60-day calli. Higher biomass production was obtained with sucrose. Cell cultures were established with 35-day calli in MS media with the same 2,4-D concentration used for calli induction and 30g/L sucrose. This medium was considered optimum for the maintenance and growth of cell suspensions for both species, with sub-cultures every 20 days. The biotechnological potential for the production of bioactive compounds in these species for pharmacological, agricultural and industrial applications is being evaluated.

J. curcas es un importante recurso alternativo de biocombustible. Por otro lado, propiedades de interés agronómico, farmacológico e industrial han sido reportadas para esta especie. El objetivo de este estudio fue el establecimiento y mantenimiento a largo plazo de callos y cultivos celulares en suspensión de J. curcas y J. gossypifolia, con el objetivo de permitir futuros estudios para nuevos compuestos con aplicaciones farmaceúticas e industriales. Los callos friables fueron exitosamente inducidos a partir de segmentos de hipocótilos J. curcas and J. gossypifolia cultivados en medio MS semisólido suplementado con 1.5mg/L y 0.5mg/L of 2,4-D, respectivamente. Los cultivos celulares en suspensión de J. curcas fueron establecidos utilizando 1g de callos de 35 y 60 días de edad en 50mL de medio MS líquido adicionado con 1.5mg/L de 2,4-D. Después de 35 días, los cultivos en suspensión celular iniciados con callos de 35 días, mostraron mayor crecimiento celular con una biomasa máxima de 194.9g/L de peso fresco y 6.59g/L de peso seco y 17.3% de volumen empacado. La fase exponencial finalizó al día 35 en los cultivos iniciados con callos de 35 días, y al día 21 en los cultivos iniciados con callos de 60 días. Dos fuentes de carbono fueron evaluadas: sacarosa y maltosa. La producción de mayor biomasa fue obtenida con sacarosa. Los cultivos celulares se establecieron con callos de 35 días cultivados en medio MS con la misma concentración de 2,4-D utilizada para la inducción de callos y 30g/L de sacarosa. Este medio fue considerado el óptimo para el mantenimiento y crecimiento de suspensiones celulares en ambas especies con subcultivos cada 20 días. El potencial biotecnológico para la producción de compuestos bioactivos en estas especies, para aplicaciones farmacológicas, agrícolas e industriales está siendo evaluado.

A propagation procedure for Cuphea aequipetala Cav. (Lythraceae) and antioxidant properties of wild and greenhouse-grown plants / Procedimiento para la propagación de Cuphea aequipetala Cav. (Lythraceae) y propiedades antioxidantes de plantas silvestres y crecidas en invernadero

Cuphea aequipetala Cav. (Lythraceae) is native to Mexico and is used in folk medicine to treat tumors. An efficient protocol for in vitro shoot proliferation and plant acclimatization of C. aequipetala was developed. Total phenolic compounds and flavonoids contents were determined in methanolic extracts of roots, stems, and leaves from wild and greenhouse-grown plants. Their antioxidant properties were compared using in vitro assays (scavenging of 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) and 2,2'-Azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) (ABTS) radicals, and reducing power in the phosphomolybdenum assay). This is the first report of a successful propagation procedure for C. aequipetala. These methods offer a viable approach for long-term in vitro conservation and proliferation of this species. C. aequipetala shoots maintained their proliferation capacity during long-term subculture (3 years). The propagated shoots can successfully acclimatize and grow to maturity, and they retain the ability to accumulate antioxidants.

Cuphea aequipetala Cav. (Lythraceae) es una planta nativa de México que se utiliza en la medicina tradicional para tratar tumores. En este trabajo se desarrolló un procedimiento para la proliferación de brotes y la aclimatización de plantas de C. aequipetala. Se determinó la concentración de compuestos fenólicos totales y de flavonoides en extractos metanólicos de raíces, tallos y hojas de plantas silvestres y crecidas en invernadero. Sus propiedades antioxidantes fueron comparadas utilizando ensayos in vitro (captura de radicales DPPH y ABTS y poder reductor por el ensayo de fosfomolibdeno). Este es el primer reporte exitoso sobre un procedimiento para la propagación de C. aequipetala. Este método ofrece una alternativa viable para la conservación a largo plazo y la proliferación de esta especie. Los brotes de C. aequipetala han mantenido su capacidad de multiplicación a largo plazo (tres años). Los brotes se convirtieron en plantas adultas aclimatadas, manteniendo su habilidad para acumular compuestos antioxidantes.

Efecto de dos citoquininas, ácido ascórbico y sacarosa en la obtención de plantas in vitro de Sorghum bicolor para la formación de callos / Effect of two cytokinin, ascorbic acid and sucrose to obtain in vitro shoots of sorghum for calli formation

El trabajo se realizó con el objetivo de obtener brotes in vitro vía organogénesis directa en sorgo variedad CIAP 2E-95, para la formación de callos con estructuras embriogénicas. Se tomaron semillas maduras de plantas que crecían en condiciones controladas, las que se desinfectaron y fueron colocadas a germinación en un medio de cultivo con las sales MS, mioinositol 100 mg L-1, sacarosa 3%, pH 5,7, Fitagel 2,5 g L-1. Para la multiplicación de los brotes, se estudiaron diferentes concentraciones de 6 Bencilaminopurina (6-BAP) y kinetina. El empleo en el medio de cultivo de multiplicación con las sales MS y 6- BAP 0,22 mg L-1, incrementó el número de brotes por explante y se observó la presencia de oxidación fenólica. La oxidación fenólica se contrarrestó con la adición al medio de cultivo de 50 mg L-1 de ácido ascórbico y se incrementó significativamente el número de brotes, altura y número de hojas. En la obtención de brotes in vitro de calidad para la formación de callos, estos fueron engrosados con las sales MS, sin reguladores de crecimiento, ácido ascórbico 50 mg L-1, Fitagel 2,5 g L-1, pH 5,7 y 40 g L-1 de sacarosa. La formación de callos con estructuras embriogénicas a partir del cilindro central de las hojas enrolladas del segmento más próximo a la base de los brotes engrosados se alcanzó a los 45 días de cultivo. Los segmentos del cilindro central de las hojas enrolladas constituyen una fuente segura y promisoria de explantes para la formación de callos embriogénicos.

The current work aimed to obtain in vitro shoots by direct organogenesis from sorghum variety CIAP 2E-95, for the formation of calluses with embryogenic structures. Mature seeds were collected from plants grown under controlled conditions, which were disinfected and were placed in a germination medium with MS salts, myo-inositol 100 mg L-1, 3% sucrose, pH 5.7, phytagel 2.5 g L-1. Different concentrations of 6-benzylaminopurine (6-BAP) and kinetin were studied for shoot multiplication. Using 6 - BAP 0.22 mg L-1 in the multiplication culture medium increased the number of shoots per explant, showing phenolic oxidation. Adding 50 mg L-1 of ascorbic acid to the culture medium resisted phenolic oxidation and the number of sprouts (5.0), height and number of leaves increased significantly. Quality in vitro buds for callus formation were obtained stimulating the thickening by using MS salts, without growth regulators, ascorbic acid 50 mg L-1, phytagel 2.5 g L-1 and pH 5.7 and 40 g L-1 of sucrose. The largest diameter of shoots, height, number of leaves and roots of in vitro plants, was achieved after 21 days of cultured in MS salts with 40 g L-1 sucrose. Calluses formation with embryogenic structures from the central cylinder of curled leaves of the nearest segment to the base of thickened shoots was achieved after 45 days of culture. Segments from the central cylinder of the curled leaves are a safe source for the formation of embryogenic calli.

Influencia de la época del año en la respuesta in vitro del cafeto Coffea canephora P Var Robusta / Influence of the time of year on the in vitro response of Coffea canephora P Var Robusta coffee trees

Generalmente, las plantas responden de manera diferenciada a las técnicas de cultivo in vitro, dependiendode la respuesta inicial del cultivo y su capacidad embriogénica del genotipo, el estado fisiológico de la planta yel explante, la edad de la planta donante, los factores físicos, los reguladores del crecimiento y las condiciones nutricionales, así como el cambio estacional. De aquí que el presente estudio se realizó con el objetivo de evaluar la influencia de la época del año en que fue tomada la fuente de los explantes en la respuesta in vitro de genotipos de Robusta. Se realizaron muestreos durante todos los meses del año, los explantes foliares fueron cultivados en un medio contentivo de las sales minerales de Murashige y Skoog (1962) y 0,5 y 2,0 mg.L-1 de 2,4-D y kinetina, respectivamente. Se observó que la época del año en que se tomó la muestra ejerció un marcado efecto en la respuesta de los explantes de los genotipos evaluados. Para las condiciones estudiadas resultó favorable la toma de las muestras foliares en los períodos mayo-junio, enero-febrero y noviembre-diciembre, dados los bajos índices de actividad enzimática peroxidasa, oxidación fenólica y contaminación fúngica, así como un elevado porcentaje de formación de callos y mayor contenido de proteínas totales presentes en los mismos. Se determinó que la actividad enzimática peroxidasa pudiera constituir un importante marcador en la etapa inicial de selección de las muestras.

Plants generally respond in different ways to in vitro cultivation techniques, depending on the crop’s initial response and the embryogenic capacity of its genotype, the physiological state of the plant and the explant, the age of the donor plant, physical factors, growth regulators, nutritional conditions and seasonal change. The present study was thus aimed at evaluating the influence of the time of year during which the source of explants was taken on the in vitro response of Robusta genotypes. Samples were taken during each month ofthe year, foliar explants were cultured in a medium containing Murashige and Skoog mineral salts (1962) and 0,5 and 2,0 mg.L-1 2,4-D and kinetine, respectively. It was observed that the time of the year when a sample was taken exercised as marked effect on the response of the explants from the genotypes evaluated. Taking foliar samples during May-June, January-February and November-December proved favourable in the conditions studied here given the low indices of peroxidase enzymatic activity, phenol oxidation and fungal contamination, as well as the high percentage of callus formation and their greater total protein content. It was determined that peroxidase enzymatic activity could constitute an important marker during the initial stage of selecting samples.