Otimização do protocolo de organogênese in vitro em explantes hipocotiledonares de urucum (Bixa orellana L.)

Abstract

Com a substituição dos corantes sintéticos pelos naturais, o urucum (Bixa orellana L.) tem alcançado crescente importância no mercado internacional, por ser a principal fonte do apocarotenoide bixina, utilizada para vários fins na indústria, sendo o único responsável por suprir a demanda do comércio mundial. Neste cenário busca-se a compreensão da via e a clonagem dos genes envolvidos na via de biossíntese da bixina, visando principalmente à obtenção de plantas melhoradas, bem como para inserção de genes da própria via em outras espécies comerciais de cultivo amplo e mecanizado. Atualmente trabalhos relacionados à transformação genética em B. orellana são escassos e há a necessidade de otimizar métodos de regeneração in vitro que viabilizem a obtenção de plantas transgênicas com desempenho superior em nível de produção de bixina. Dessa forma o objetivo desse trabalho foi testar diferentes explantes hipocotiledonares de urucum, citocininas e diferentes meios de cultura na organogênese, desenvolvimento e enraizamento de brotos de B. orellana. Foi observado que explantes hipocotiledonares contendo tamanho de 6,0; 8,0; e 10,0 mm de comprimento apresentaram eficientes respostas organogênicas, sendo observada a formação de até 10 brotos por explante quando cultivados no meio JADS suplementado com zeatina. Em explantes hipocotiledonares de urucum seccionado longitudinalmente e posicionados com a secção em contato com o meio de cultura JADS acrescido de zeatina foi observado a formação de 17,11 brotos por explante. Explantes hipocotiledonares pré-tratafdoscom Zeatina, BAP e TDZ (0,1 e 0,5 mg L-1) não diferiram significativamente na indução de brotos em comparação com explantes não tratados com citocininas. O meio de cultura JADS se mostrou mais eficiente em comparação ao MS, induzindo maior número de brotos. Os brotos apresentaram-se mais alongados, vigorosos e totalmente não hiperhídricos. Os brotos induzidos em meio JADS apresentaram também maior número e maior desenvolvimento de raízes em comparação com brotos induzidos em meio MS de urucum, consequentemente, devido ao desenvolvimento superior, brotos induzidos no meio JADS, apresentaram 100% de sobrevivência durante a fase de aclimatização ex vitro. O presente trabalho possibilitou otimizar as respostas organogênicas em diferentes explantes hipocotiledonares de urucum, concentrações de fitorreguladores e meios de cultura, os quais podem ser utilizados para estudos futuros de transformação genética de urucum.

With the substitution of synthetic dyes to natural, annatto seeds (Bixa orellana L.) industry is increasing the international market importance, given that this species is the main natural and commercial source of the apocarotenoid bixin. This plant pigment is used for various industrial purposes, and it is the main pigment that has been comerciallized worldwide. In this scenario, it is necessary to understand the metabolic pathway and the cloning of the genes involved in the bixin biosynthesis, aiming to obtain improve plants or even to add genes of interest related to bixin biosynthesis to other commercial crop species of broad and mechanized cultivation. Currently, there are few publications related to genetic transformation in B. orellana, being necessary to optimize in vitro protocols that will allow the obtainining of transgenic plants with higher level of bixin production. Thus, the aim of this work was to test different hypocotyl explants of annatto, the cytokinin effect and different media on in vitro organogenesis and rooting of B. orellana adventitious shoots. It was observed that hypocotyl explants with 6.0, 8.0 and 10 mm longer showed the best organogenic responses inducing up to 10 shoots per explant when cultured in JADS medium supplemented with zeatin. Hypocotyl explants of annatto induced more shoots when they were sectioned longitudinally and positioned with the section in contact with the JADS medium in presence of zeatin, which stimulated the induction of 17.11 shoots per explant. The hypocotyl explants pre-treated with zeatin, BAP and TDZ (0.1 and 0.5 mg L- ) did not differ significantly on shoot induction from control explants which were not treated with cytokinins. The JADS medium was more appropriate for shoot induction in comparison with MS medium. The shoots induced on JADS medium were more vigourous, longer and non-hiperhidric. The JADS medium affect positively the rooting, given that the shoots displayed more roots and well developed roots in comparison with shoots induced on MS medium. Consequently, due to the best development on JADS medium, the shoots supported the ex vitro acclimatization phase with 100% of survival. This work possibilited the optimization of organogenesis from different hypocotyl explants, plant growth regulator concentrations and culture media, which can be used in further studies of annatto genetic transformation.