Plant regeneration from protoplasts of Capsicum annuum L cv. California Wonder

Plant regeneration from mesophyll protoplasts of pepper, Capsicum annuum L. cv. California Wonder has been demonstrated via shoot organogenesis, Protoplasts isolated from fully expanded leaves of 3-week-old axenic shoots when cultured in TM medium supplemented with 1 mgl(-1) NAA, 1 mgl(-1) 2, 4-D, 0.5 mgl(-1) BAP (CM 1) resulted in divisions with a frequency ranging from 20-25%. Antioxidant ascorbic acid and polyvinylpyrrolidone (PVP) in the medium and incubation in the dark helped overcome browning of protoplasts. Microcalli and macrocalli were formed in TM medium containing 2 mgl(-1) NAA and 0.5 mgl(-1) BAP (CM II) and MS gelled medium containing 2 mgl(-1) NAA and 0.5 mgl(-1) BAP (CM III), respectively, Regeneration of plantlets was possible via caulogenesis, Microshoots, 2-5 per callus appeared on MS gelled medium enriched with 0.5 mgl(-1) IAA, 2 mgl(-1) GA and 10 mgl(-1) BAP (CM IVc). Rooting of microshoots was obtained on half strength gelled medium containing 1 mgl(-1) NAA and 0.5 mgl(-1) BAP, Protoplasts isolated from cotyledons failed to divide and degenerated eventually.

Direct somatic embroygenesis from immature embryos of rosewood (Dalbergia latifolia Roxb.)

Direct regeneration of somatic embryos was obtained from immature zygotic embryos of Dalbergia latifolia. Immature embryos dissected from green pods 90 d after flowering gave the highest frequency of somatic embryo formation. Preculture on high 2,4-D medium for 4 weeks induced direct somatic embryogenesis, which was expressed during the second culture phase in the presence of low 2,4-D along with a high sucrose concentration. Embryos were separated and transferred to the maturation medium containing MS + 0.5-1.0 mg/L BAP, where embryos developed into plantlets. Somatic embryos failed to convert into complete plants without BAP treatment. This method of direct regeneration of somatic embryos without a callus phase has direct application for genetic manipulation studies.

Direct somatic embryogenesis in zygotic embryos of nutmeg (Myristica fragrans Houtt.)

Direct somatic embryogenesis from isolated intact as well as broken zygotic embryos and in vitro plantlets of nutmeg (Myristica fragrans Houtt.) was obtained. Enhanced embryogenic response was associated with broken zygotic embryos. Activated charcoal and light were the critical factors for induction of somatic embryogenesis in nutmeg. Histological evaluation revealed the presence of globular and cotyledonary stages. The somatic embryos underwent partial germination after a six-month lag period. A wide range of abnormal embryos were observed. The somatic embryos synthesised chlorophyll, exhibited phenylalanine ammonia lyase activity, synthesised phenolics, and could serve as a stable source of secondary metabolites of nutmeg which are commercially important.

Plantlet production from shoot tip cultures of red sandalwood ( Pterocarpus santalinus L.)

Red sandalwood (Pterocarpus santalinus L.), belonging to the family Fabaceae, is one of the most valuable trees, and has limited distribution in India. In view of its high price, restricted distribution and usefulness as a timber tree, there is urgent need to obtain improved lines, in both quality and quantity. We have established a method for production of complete plantlets by tissue culture. We report here the successful development of red sandalwood plantlets by induction of multiple shoots from shoot tips, and successful transfer of micropropagated plants to soil.

In vitro micropropagation of scented geranium (Pelargonium graveolens L. Her. ex Ait: syn P. roseum willd)

The objective of this study was to develop a rapid and efficient system for regenerating shoots from nodal explants of scented geranium (Pelargonium graveolens L. Her. ex Ait: syn. P. roseum willd). Single node stem explants were inoculated in MS media containing different combinations of 6-benzylaminopurine (BAP) with indole-3-acetic acid (IAA) or naphthalene acetic acid (NAA) (0, 0.5, 1.0, 2.0 mg/l) in a 4x4 factorial experiment. Multiple shoots were induced in media supplemented with BAP and IAA, Maximum number of shoots (56 per explant) were observed in the medium containing BAP and IAA at 1 mg/l each, 30 days after inoculation. Micro shoots were subcultured once in every four weeks. Adventitious shoots were induced from in vitro grown leaves and petioles. Several regenerated shoots were rooted on MS half-strength medium supplemented with 0.5 mg/l indole-3-butyric acid (IBA) and the plantlets were hardened in the growth chamber. This micropropagation system could be used for rapid and large-scale production of scented geranium.

In vitro plant regeneration from different seedling explants of blackgram [Vigna mungo (L.) Hepper] via organogenesis

Callus induction and morphogenesis from different blackgram explants were tested on MS basal medium supplemented with B5 vitamins, IAA, NAA, IBA, KIN and BAP individually and in combinations. The explants were hypocotyl, epicotyl, axillary bud, cotyledonary node and immature leaf. The optimal levels of the frequency of callus induction was 22.8 mu M of IAA or 16.1 mu M NAA and in combination with 2.2 mu M of BAP. Among the seedling explants, hypocotyl was found to be more efficient in producing callus. Shoots mere induced from callus cultures of hypocotyls, epicotyls, axillary bud, cotyledonary node and immature leaf with varying frequencies in the medium containing KIN (2.3-9.3 mu M) or BAP (2.2-8.8 mu M) and in combination with IAA (2.8 mu M) or NAA (2.6 mu M). Multiple shoots were obtained using cotyledonary node segments. The regenerated shoots rooted best on MS basal medium containing 9.8 mu M IBA. Seventy three per cent of the shoots produced roots, and 80-85% of the plantlets survived under greenhouse condition.

In vitro regeneration from immature cotyledon explant and protein profile changes during organogenesis in groundnut (Arachis hypogaea L.)

Complete plants were regenerated from in vitro cultured immature cotyledon segments of groundnut (Arachis hypogaea L. cv. TMV-7) by organogenesis. Callus cultures were best Initiated from immature cotyledon segments on MS (Murashige and Skoog) salts containing B5 vitamins supplemented with indole-3-acetic acid (IAA) and alpha -naphthalene acetic acid (NAA; 4.0 mg L-1) and kinetin (KIN; 0.5 L-1). Calluses were transferred to a medium containing KIN (2.0 mg L-1) and IAA and NAA (0.5 mg L-1) for shoot Initiation. The regenerated shoots were transferred to a medium containing Indole-3-butyric acid (IBA; 2.0 mg L-1) and KIN (0.2 mg L-1) for developing roots. In vitro produced plantlets developed sucessfully, matured, and set seed. The protein profiles [sodium dodecyl sulphate - polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE)] of callus, callus with shoot, and callus with shoot and root showed differences.

Cultura de tecidos e análise do potencial antioxidante de Passiflora alata Curtis

Passiflora alata Curtis, comumente conhecida como maracujá-doce, é uma das espécies do gênero Passiflora cultivadas comercialmente, sendo consumida in natura devido ao seu gosto adocicado. Ela também é utilizada em todo o mundo como ornamental e na medicina popular. O objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de diferentes estratégias para a cultura in vitro de P. alata e a análise da produção de substâncias antioxidantes nos materiais obtidos in vitro, em comparação com as plantas in vivo. Diferentes tratamentos visando à quebra da dormência das sementes foram avaliados para a germinação in vitro ou in vivo, além da incubação das sementes sob tipos distintos de luz. Para o estabelecimento das culturas primárias, apices caulinares e segmentos nodais das plântulas derivadas da germinação in vitro foram cultivados em meio MSM . A taxa de alongamento dos brotos e o número de nós por brotos das culturas primárias foram aumentados pela adição de água de coco ao meio. Plantas derivadas dessas culturas foram utilizadas como fontes de explantes nodais, internodais e foliares. O potencial morfogênico de sementes sem tegumento foi também avaliado. Calos friáveis foram induzidos a partir de segmentos nodais e foliares na presença de PIC, e aqueles obtidos a partir de folhas em meio suplementado com PIC a 28,9 μM foram selecionados para o estabelecimento de culturas de células em suspensão. Após o desenvolvimento de diferentes estratégias in vitro para P. alata, folhas de plantas in vivo foram utilizadas para a avaliação de parâmetros que afetam a extração de substâncias antioxidante. O potencial antioxidante foi determinado pelo ensaio DPPH e o conteúdo de fenóis totais foi determinado utilizando o método Folin-Ciocalteau. Após o desenvolvimento do protocolo de extração, a atividade antioxidante dos diferentes materiais in vitro foi também avaliada. A eficiência antirradicalar variou entre os sistemas de cultura estudados, sendo diretamente proporcional ao conteúdo de fenóis totais dos extratos. Esses resultados indicam que as estratégias para cultura in vitro de P. alata desenvolvidas neste trabalho representam alternativas para a multiplicação de plantas e produção de substâncias fenólicas com ação antioxidante.

Cultura de tecidos e conservação in vitro de Passiflora foetida L.

O gênero Passiflora ocorre principalmente em regiões de clima tropical, sendo o Brasil um importante centro de diversidade. Passiflora foetida L. é uma espécie silvestre que apresenta características de interesse ornamental e medicinal. O objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de sistemas de cultura de tecidos e criopreservação para P. foetida. Explantes caulinares foram excisados de culturas primárias obtidas a partir de plântulas derivadas da germinação in vitro. Para isso foram inoculados em meio MSM, suplementado com diferentes concentrações de ANA, PIC, TDZ e BAP utilizado isoladamente ou em combinação com ANA, e mantidos na presença ou ausência de luz. Foi observada a produção de brotos, calos e raízes adventícias, de acordo com o tipo e a concentração do regulador de crescimento testado e da condição de cultura utilizada. A produção de plantas ocorreu via organogênese direta e indireta em resposta a BAP, enquanto que a formação de calos não morfogênicos foi observada a partir de ambos explantes em resposta a PIC. A produção de raízes adventícias ocorreu em resposta a ANA. Tendo em vista a produção de raízes observada em meio sólido, segmentos internodais foram inoculados em meio líquido suplementado com diferentes auxinas e mantidos em imersão contínua ou sobre pontes de papel de filtro. A maior taxa de multiplicação de raízes foi observada a partir de entrenós mantidos no sistema de ponte de papel de filtro, em resposta a ANA. Segmentos radiculares excisados das culturas primárias também foram utilizados visando à produção de brotos e a multiplicação de raízes. Contudo, apenas foi observada a formação de gemas, sem posterior desenvolvimento de brotos. Além disso, a capacidade proliferativa dos segmentos radiculares inoculados em meio suplementado com ANA foi menor que a obtida a partir dos entrenós cultivados nas mesmas condições. Neste trabalho, foram também testados diferentes protocolos de criopreservação para ápices caulinares de P. foetida por meio de vitrificação e encapsulamento-vitrificação. A recuperação de plantas pós-congelamento foi observada unicamente a partir de ápices encapsulados e expostos à solução de vitrificação PVS2 por 120 minutos. Tendo em vista o potencial medicinal já descrito para P. foetida, através dos diferentes sistemas de cultura desenvolvidos neste trabalho serão obtidos materiais para a avaliação de diferentes atividades biológicas.

Produção de plantas e metabólitos de Cleome dendroides Schult. & Schult. f. (Cleomaceae) utilizando diferentes sistemas de cultivo in vitro

Cleome dendroides é uma espécie endêmica da Mata Atlântica dos estados do Rio de Janeiro e Espírito Santo, bioma alterado por intensa atividade antrópica, o que constitui uma ameaça à preservação de suas populações. Não existem estudos dos pontos de vista fisiológico, biotecnológico, fitoquímico ou farmacológico sobre a espécie. Considerando-se o perfil fitoquímico e o potencial medicinal do gênero, torna-se relevante definirem-se protocolos para a produção de plantas e metabólitos de C. dendroides utilizando diferentes sistemas de cultivo in vitro. No presente trabalho, foram realizados estudos sobre a germinação in vivo da espécie, avaliando-se a influência do substrato, temperatura e luz. Não se observou qualquer tipo de dormência, sendo as temperaturas de 20, 25 e 20-30C, em areia ou vermiculita, apropriadas para a germinação in vivo. Definiu-se também uma metodologia eficiente de germinação sob condições in vitro, e as plântulas obtidas foram utilizadas como fonte de explantes para os estudos de propagação in vitro. A resposta morfogênica foi avaliada considerando-se a origem e tipo do explante, tipos e concentrações de reguladores de crescimento e número de subculturas. A metodologia empregada mostrou-se eficiente para a produção de brotos e manutenção de estoques de plantas in vitro que serviram como fonte de explantes. A melhor condição para a propagação in vitro foi definida em meio solidificado contendo BA, independentemente do tipo de explante e da origem. Os brotos obtidos foram alongados, enraizados e aclimatizados. Também foi estabelecida a cultura de raízes e a regeneração de brotos a partir destas culturas. Avaliou-se o efeito da origem do explante, assim como dos tipos e concentrações de fitorreguladores sobre a proliferação de raízes e a regeneração de brotos. O fitorregulador AIB propiciou maior multiplicação das raízes, enquanto BA mostrou-se eficiente na regeneração de brotos a partir das raízes recém-formadas. Foi estabelecido ainda um protocolo de cultura de calos e de suspensões celulares. Avaliou-se o efeito da origem e do tipo de explante, dos tipos e das concentrações de fitorreguladores sobre a calogênese. A combinação de PIC com KIN foi a mais eficiente para a indução de calos em explantes de plântulas obtidas a partir de germinação in vitro, produzindo calos que foram mantidos por pelo menos dois anos. As suspensões celulares também foram estabelecidas em meio contendo PIC + KIN, mantendo uma produção de biomassa de cerca de cinco vezes o peso fresco inicial por três sucessivas subculturas. Análises histoquímicas e fitoquímicas revelaram a presença de alcaloides nos calos e nas suspensões celulares. Foram realizadas análises fitoquímicas de plantas de campo, plantas aclimatizadas, plantas mantidas em estoque in vitro e culturas de raízes, as quais indicaram a presença de derivados de glicosinolatos. Os resultados demonstraram a viabilidade de produção de material vegetal de C. dendroides por meio de métodos biotecnológicos e a produção in vitro de metabólitos de importância medicinal

农杆菌对毛白杨的转化及完整转化植株的获得

本文报道农杆菌转化毛白杨的高效遗传转化系统的建立。所用农杆菌菌株为：1.发根农杆菌R1000，含有Ri质粒pRiA4b。2.发根农杆菌R1000(pTVK85)，是菌株R1000中除含有pRiA4b外，并兼容一个带有超致病区(Supervirulent region)的质粒pTVK85。3.根癌农杆菌C58C1(pBZ693)，其质粒pBZ693是改建过的Ti质粒，载有T-DNA的基因1和基因2。将毛白杨外植体分别与上述菌株在MS+0.5ppm激动素培养基上先培养2天后，转移至MS+500ppm氨噻肟头胞霉素的培养基上。一个星期后即有根从外植体上产生。根癌农杆菌诱导的根形态明显与发根农杆菌诱导的根不同。R1000(pTVK85)诱导生根的外植体可占供试外植体总数的59%。转化的根有的可自发地形成不定芽或愈伤组织。通过培养基中激素的调整，可使转化的根系统100%再生出不定芽，并可由这些不定芽得到完整植株。转化植株的各克隆之间表型差异很大。有的地上部形态正常，仅根系与未转化植株有所不同。有的节间短、叶片多、顶端优势弱、根系发达而多发枝、多根毛。但所有转化植株皆无皱叶现象，其叶片形态与正常植株无异。普遍地有根生于植株的培养基平面以上部分的现象。取三个克隆的植株进行Southern杂交，其中两个为杂交阳性，表明确已被转化;另一个克隆为杂交阴性。

Linear energy transfer dependence of the effects of carbon ion beams on adventitious shoot regeneration from in vitro leaf explants of Saintpaulia ionahta

Purpose: To determine the effects of carbon ion beams with five different linear energy transfer (LET) values on adventitious shoots from in vitro leaf explants of Saintpaulia ionahta Mauve cultivar with regard to tissue increase, shoots differentiation and morphology changes in the shoots. Materials and methods: In vitro leaf explant samples were irradiated with carbon ion beams with LET values in the range of 31 similar to 151 keV/mu m or 8 MeV of X-rays (LET 0.2 keV/mu m) at different doses. Fresh weight increase, surviving fraction and percentage of the explants with regenerated malformed shoots in all the irradiated leaf explants were statistically analysed. Results: The fresh weight increase (FWI) and surviving fraction (SF) decreased dramatically with increasing LET at the same doses. In addition, malformed shoots, including curliness, carnification, nicks and chlorophyll deficiency, occurred in both carbon ion beam and X-ray irradiations. The induction frequency with the former, however, was far more than that with the X-rays. Conclusions: This work demonstrated the LET dependence of the relative biological effectiveness (RBE) of tissue culture of Saintpaulia ionahta according to 50% FWI and 50% SF. After irradiating leaf explants with 5 Gy of a 221 MeV carbon ion beam having a LET value of 96 keV/mu m throughout the sample, a chlorophyll-deficient (CD) mutant, which could transmit the character of chlorophyll deficiency to its progeny through three continuous tissue culture cycles, and plantlets with other malformations were obtained.

Production and application of filaments of Grateloupia turuturu (Halymeniaceae, Rhodophyta)

Filaments from Grateloupia turuturu were obtained through germination of spores, regeneration from fragments of discoid crusts and erect thalli. The rates of filament formation through the three ways were 5.3 +/- 1.2%, 100%, and 62.3 +/- 5.6%, respectively. Discoid crusts were the best materials for the production of filaments. The obtained filaments were cloned in stationary and aerated culture. The differentiations of filaments were observed. When attached to the substrata, filaments differentiated into discoid crusts from which erect thalli grew, whereas for filaments in suspension culture, some cells in the filaments differentiated into spherical structures that also formed new erect thalli. Moreover, fragments of filaments (< 100 mu m) were seeded onto nori-nets. The regenerated plantlets grew into adult thalli in field cultivation.

Possible suppression of exogenous beta-1,3-glucanase gene gluc78 on rice transformation and growth

Three genes encoding for fungal cell wall degrading enzymes (CWDE), ech42, nag7O and gluc78 from the biocontrol fungus Trichoderma atroviride were transformed into rice mediated by Agrobacterium tumefaciens singly and in all possible combinations. A total of more than 1800 independently regenerated plantlets in seven different populations (for each of the three genes and each of the four gene combinations) were obtained. Our data indicated that gluc78 gene had negative effects on transformation frequency and plant growth. Some regenerated plants with gluc78 gene were stunted; spontaneously produced brown specks; could not tassel. The combination with either one of the two other genes (ech42, nag70) present in the same T-DNA region reduced the negative effect of gluc78 on plant growth. These results indicated that expression of several genes in one T-DNA region interfered with each other and expression of exogenous gene in recipient plant was a complex behavior. (c) 2007 Published by Elsevier Ireland Ltd.

Micropropagation of Begonia and a study of genome stability in Begonia rex

The development of procedures and media for the micropropagation of B. rex are described. Media for the production of plantlets from a number of other Begonia hybrids are also provided. Growth analysis data is given for plants produced in vivo from leaf cuttings and in vitro from mature leaf petioles and immature leaves derived from singly and multiply recycled axenic plantlets. No significant difference was found in phenotype or quantitative vegetative characters for any of the populations assessed. The results presented from studies on the development of broad spectrum media for the propagation of a number of B. rex cultivars using axenic leaf explants on factorial combinations of hormones illustrate the major influence played by the genotype on explant response in vitro and suggest media on which a range of B. rex cultivars may be propagated. Procedures for in vitro irradiation and colchicine treatments to destabilize the B. rex genome have also been described. Variants produced from these treatments indicate the utility of in vitro procedures for the expression of induced somatic variation. Colour variants produced from irradiation treatment have been cultured and prove stable. Polyploids produced as variants from irradiation treatment have been subcultured but prove unstable. Media for the induction and proliferation of callus are outlined. The influence of callus subculture and aging on the stability of the B. rex genome is assessed by chromosomal analysis of cells, in vitro and in regenerants. The B. rex genome is destabilized in callus culture but attenuation of variation occurs on regeneration. Diploid cell lines are maintained in callus subcultures and supplementation of regenerative media with high cytokinin concentrations, casein hydrolysate or adenine failed to produce variants. Callus aging however resulted in the production of polyploids. The presence and expression of pre-existing somatic variation in B. rex pith and root tissue is assessed and polyploids have been produced from pith tissues cultured in vitro. The stability of the B. rex genome and the application of tissue culture to micropropagation and breeding of B. rex are discussed.