Embriogênese somática em cana-de-açúcar e aspectos morfoanatômicos

Abstract

O presente estudo teve como objetivos avaliar os efeitos de diferentes tipos de explantes e reguladores de crescimento nas diferentes fases da embriogênese somática de cana-de-açúcar, cultivar RB867515 e caracterizar anatomicamente as fases deste processo nesta cultivar. Além disso, foi avaliada a regeneração in vitro, via embriogênese somática, nas cultivares RB855536 e RB92579. Na primeira etapa do trabalho foram avaliados o uso de dois tipos de explantes iniciais: folhas imaturas e ápices caulinares na indução da embriogênese somática da cultivar RB867515, através da utilização das auxinas (2,4-D, picloram ou dicamba) nas concentrações (2, 4, 6, e 8 mg.L-1). Os calos embriogênicos primários formados no meio de indução foram transferidos para diferentes meio de multiplicação com a mesma composição do meio de indução (tipo de regulador e concentração), que foi definida de acordo com o regulador que apresentou a maior porcentagem de formação de calos embriogênicos. Acrescido de 4 mg.L-1 do ácido indol-3-acético (AIA), 100 mg.L-1 de L-asparagina e a combinação destes dois. Para a etapa de maturação dos embriões somáticos foram testados os efeitos da concentração de sacarose (30 e 60 g.L-1) e do agente solidificante fitagel (2,5 e 5,0 g.L-1), acrescidos ao meio MS. Para a conversão dos embriões somáticos em plantas foram testados dois tipos de meio de regeneração: meio MS basal e também o meio MS suplementado com 1 mg.L-1 de BAP e 1 mg.L-1 de GA3. A porcentagem de conversão de embriões somáticos em plantas foi quantificada, de acordo com o meio de maturação utilizado, após 30 dias de cultivo. Para a caracterização anatômica do processo de embriogênese somática a partir de tecidos foliares e ápices caulinares foi empregada a microscopia de luz e a microscopia eletrônica de varredura. O processo de regeneração in vitro via embriogênese somática nas cultivares RB855536 e RB92579, foi realizado a partir do tipo de explante que melhor respondeu ao processo embriogênico na cultivar RB867515. Foram também utilizados os melhores tratamentos observados nessa cultivar, para todas as etapas do processo embriogênico. O 2,4-D na concentração de 2 mg.L-1 foi a auxina mais eficiente na indução de calos embriogênicos em cana-de-açúcar, para os dois tipos de explantes utilizados. O uso de ápices caulinares como explantes iniciais permitiu uma maior produção de calos embriogênicos (72%), se comparado ao uso de folhas imaturas (59%), na concentração de 2 mg.L-1. Embriões somáticos de cana-de-açúcar, com uma alta taxa de regeneração em plantas, foram obtidos com a adição de 60 g.L-1 de sacarose e 5,0 g.L-1 de fitagel. Os diferentes explantes não diferiram entre si, quanto a sua capacidade de conversão de embriões somáticos em plantas. Os estudos anatômicos na cultivar RB867515, permitiram a caracterização do processo de embriogênese somática e a confirmação desta via de regeneração. A cultivar RB867515 apresentou maior porcentagem de formação de calos embriogênicos e conversão de embriões somáticos em plantas, do que as cultivares RB855536 e RB92579. Sendo que, essas duas últimas cultivares não diferiram entre si quanto a sua capacidade de formação de calos embriogênicos, multiplicação e conversão de embriões somáticos em plantas. Foi possível a regeneração de plantas de cana-de-açúcar via embriogênese somática para as cultivares de RB867515, RB855536 e RB92579, num período de 150 dias após a inoculação dos explantes.

This study was carried out to evaluate the effects of the different explants types and growth regulators at different phases of the somatic embryogenesis in sugarcane, RB867515 cv., as well as to anatomically characterize the phases of this process in this cultivar. In addition, the in vitro regeneration was evaluated via somatic embryogenesis in cultivars RB855536 and RB92579. In the first stage of the work, the use of two types of the initial explants were evaluated: immature leaves and shoot tips in the induction of the somatic embryogenesis of the cultivar RB867515, by using the auxins (2,4-D, picloram or dicamba) at concentrations (2, 4, 6, and 8 mg.L-1). The primary embryonic calluses formed during induction were transferred to different multiplication media, as maintaining the same composition of the induction medium (regulator type and concentration), that was defined according to the regulator presenting the highest percent formation of embryonic calluses, as being added 4 mg.L-1 of the indol-3-acetic acid (AIA), 100mg.L-1 of L-asparagine and the combination of those two. For the maturation stage of the somatic embryos, the effects of either sucrose concentration (30 and 60 g.L-1) and solidifying agent so-called phytagel (2.5 and 5.0 g.L-1) added to MS medium were tested. For conversion of the somatic embryos in plants, two types of the regeneration medium were tested: basal MS medium and also the MS medium supplemented with 1mg.L-1 of BAP and 1mg.L-1 of GA3. After 30-days culture, the percent conversion of the somatic embryos in plants were quantified according to the used maturation medium. For the anatomical characterization of the somatic embryogenesis process from the leaf tissues and shoot tips, the light microscopy and scanning electron microscopy were used. The in vitro regeneration process through somatic embryogenesis in the cultivars RB855536 and RB92579 were accomplished from the explant type showing the best response to embryogenic process in the cultivar RB867515. The best treatments observed in this cultivar were also used in all stages of the embryogenic process. The 2.4-D at concentration of 2 mg.L-1 was the most efficient auxin in inducing the embryogenic calluses in sugarcane, for both types of the explants used. The use of shoot tips as initial explants made possible a higher production of the embryogenic calluses (72%), when compared to the use of immature leaves (59%) at the concentration of 2 mg.L-1. Somatic sugarcane embryos, with high regeneration rate in plants, were obtained with the addition of 60 g.L-1 of sucrose and 5.0 g.L-1 of phytagel. The different explants did not differ among themselves, as for their ability to convert the somatic embryos into plants. In the cultivar RB867515, the anatomical studies turned possible the characterization of the somatic embryogenesis and the confirmation of this regeneration way. The cultivar RB867515 showed higher percent formation of embryogenic calluses and the conversion of somatic embryos into plants than the cultivars RB855536 and RB92579. Those two cultivars did not differ in relation to the ability to form embryogenic calluses, multiplication and conversion of somatic embryos into plants. For the cultivars RB867515, RB855536 and RB92579, the regeneration of sugarcane plants were possible through somatic embryogenesis during 150-days period after inoculation of the explants.