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

ABSTRACT

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.

RESUMEN

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.