Enraizamento adventício de estacas do maracujazeiro silvestre Passiflora mucronata Lam.: forma de veiculação e concentrações do ácido indol-3-butírico

Passiflora mucronata Lam. apresenta como características ser ornamental, medicinal e resistente à bacteriose nas folhas, além de ser altamente resistente à antracnose nos frutos e ramos. Objetivou-se, com este trabalho, avaliar a forma de veiculação, líquida ou sólida, e as concentrações do ácido indol-3-butírico (AIB) no enraizamento adventício de estacas de P. mucronata. O experimento foi conduzido no delineamento de blocos ao acaso, em esquema fatorial 2x5 (formas de veiculação do AIB: líquida e sólida x concentrações de AIB: 0; 250; 500; 750 e 1000 mg L-1, se líquido, ou mg Kg-1, se sólido), com quatro repetições, de 16 estacas cada. As características avaliadas foram enraizamento (%), número de raiz, comprimento da maior raiz (cm), volume de raiz (cm³) e massa de matéria seca de raiz (g). Verificou-se que o enraizamento de estacas de P. mucronata Lam. independe da forma como é veiculado o AIB, se sólida ou líquida, porém a qualidade do sistema radicular, avaliada por meio do número, volume e massa de matéria seca de raízes, foi superior à obtida ao se empregar o AIB sólido. O comportamento do enraizamento, do número e do comprimento de raízes foi linear crescente, até a máxima concentração de AIB (1000 mg L-1 ou mg Kg-1).

Enraizamento de estacas, crescimento e respostas anatômicas de mudas clonais de cacaueiro ao ácido indol-3-butírico

Avaliaram-se os efeitos do ácido indol-3-butírico (AIB) no crescimento e na morfologia interna de quatro clones de Theobroma cacao (CCN-10, CP-53, PS-1319 e CA-1.4). O AIB foi aplicado na base da estaca de caule, em talco inerte, nas concentrações de 2; 4; 6 e 8 g kg-1, juntamente com o controle (sem AIB). A avaliação do crescimento de raízes, caule e folhas dos quatro clones foi realizada aos 160 dias após o estaqueamento (DAE) para todas as concentrações de AIB, período também em que se realizou a coleta de material para os estudos anatômicos dos diversos órgãos, mas somente para a concentração de 4g kg-1 AIB e o controle. O clone CA-1.4 apresentou incremento na biomassa seca de raiz (BSR) com o aumento das concentrações de AIB, ao passo que, nos demais clones, houve diminuições de BSR a partir dos 4 g kg-1 AIB. O mesmo fato foi observado para a biomassa seca de caule (BSC) e de folha (BSF), exceto para a BSC do CCN-10 que não respondeu ao incremento das concentrações de AIB. Houve aumento de área foliar total para os clones CP-53 e PS-1319 com o incremento de AIB até 4 g kg-1, enquanto o aumento do número de folhas ocorreu somente para os clones CA-1.4 e CP-53 até as concentrações 8 e 4 g kg-1 AIB, respectivamente. Houve diminuição do número de estacas mortas para os clones CA-1.4 e CCN-10 até 8 g kg-1 de AIB e para o CP-53 até 4 g kg-1 de AIB. As melhores concentrações de AIB para o enraizamento de estacas de ramos dos clones de cacaueiros CP-53, PS-1319 e CCN-10 foram de 4, 4 e 6 g kg-1 AIB, respectivamente, enquanto para o clone CA-1.4 foi de 8 g kg-1 AIB; o aumento da concentração de AIB promoveu mudanças anatômicas nos órgãos vegetativos de todos os clones, influenciando na atividade do câmbio vascular e induzindo a formação de um maior número de raízes adventícias nas estacas.

Efeito da utilização do ácido indolil-3-butírico e do tratamento térmico na propagação vegetativa do gervão (Stachytarpheta elegans L.)

Estudou-se o efeito da aplicação de diferentes concentrações do ácido indoIiI-3-butírico (0, 20, 40, 60, 80, 100 e 200 ppm), em condições de campo e tratadas à frio (15°C), na indução de raízes em estacas de Gervão (Stachytarpheta elegans L.). Através dos dados obtidos concluiu se que houve melhor enraizamento nas concentrações de 40 e 60 ppm, em condições de campo, e que as estacas tratadas com 40 ppm e que posteriormente sofreram tratamento térmico (15°C) por 45 dias, apresentaram grande número de brotações (gemas) na parte aérea.

Enraizamento de estacas de material juvenil de Pau-rosa (Aniba rosaeodora Ducke - Lauraceae)

RESUMOO presente, trabalho teve como objetivo o enraizamento de estacas de material juvenil ramos laterais e terminais) de pau-rosa, através do uso das concentrações de 2000 ppm, 4000 ppm e 6000 ppm de ácido indol-3-butírico (AIB) na forma líquida. Αs condições do enraizamento αs estacas foram oferecidas mediante o uso de ncbulização intermitente, regulada em 20 segundos para espécies com intervalos de 20 minutos. O substrato utilizado foi terriço + areia, na proporção de 4:1. Semanalmente foram feitas aplicações de fertilizante foliar. Aos 210 dias do plantio, as estacas foram retiradas, do substrato e avaliados os seguintes parâmetros: porcentagem de enraizamento, porcentagem de sobrevivência, tamanho das raízes e Peso da matéria fresca das raízes. Os resultados obtidos mostram que a emissão de raízes das estacas de material juvenil, possivelmente independe do uso do ácido indol-3-butírico (AIB).

Seleção de matrizes e clones de mangabeira para o cultivo in vitro

Altas taxas de mortalidade em viveiro de mudas de mangabeira (Hancornia speciosa) impedem seu uso na reversão do processo de degradação das terras e na manutenção da produtividade e integridade ambiental do Cerrado. O objetivo deste trabalho foi selecionar matrizes e clones, provenientes de propagação sexuada e assexuada, com potencial de propagação in vitro, para produção de mudas de mangabeira. Foram coletados frutos de 11 matrizes e de cada matriz selecionaram-se 24 sementes em bom estado fitossanitário. Após a desinfecção, as sementes foram inoculadas em meio MS, sem reguladores de crescimento, obtendo-se uma média de germinação de 92,4%, e as matrizes não apresentaram diferença significativa entre si. Na fase de multiplicação, em meio MS, com os reguladores de crescimento BAP (6-benzilaminopurina) e AIB (ácido indol-3-butírico), ambos na concentração de 1,28 mg L-1, a melhor matriz foi a C1 e o melhor clone foi o C1 15. Em todas as fases foi observada alta variabilidade, em menor porcentagem na matriz e maior porcentagem no clone dentro da matriz. A seleção deve ser realizada principalmente nos clones dentro da matriz.

Clonagem do abacateiro variedade "Duke 7" (Persea americana Mill.) por alporquia

Foram conduzidos dois experimentos com a finalidade de determinar a possibilidade de clonagem da variedade de abacateiro "Duke 7", por alporquia e a influência do AIB (ácido indol-3-butírico) no processo. Experimento 1 - Alporque em plantas - O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2L x 4N x 2E, correspondendo à manutenção ou não das plantas à ausência de luz (L), níveis de AIB (N) e tipo de estrutura (E). Nos quatro dias antecedentes à realização da alporquia, 50% das plantas permaneceram na ausência total de luz (L1), e as demais, em condições normais de ripado, 50% de luminosidade (L2). No local anelado, foram aplicadas as concentrações (N) de AIB (ácido indolbutírico): 0; 1.000, 3.000 e 5.000 mg kg-1. O experimento foi realizado em duas estruturas diferenciadas pelo tipo de cobertura: a estrutura um (E1) e a estrutura dois (E2), diferenciadas pela temperatura e intensidade luminosa. Experimento 2- Alporque em plantas adultas após poda drástica - Os alporques foram realizados cinco meses após a poda drástica, quando os ramos possuíam entre 1,5 e 2,0 cm de diâmetro. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado em esquema fatorial, com 4 tratamentos, caracterizados pelas concentrações de AIB (0; 1.000; 3.000 e 5.000 mg kg-1), com quatro repetições, e cada parcela composta por 10 alporques. Em nenhum dos experimentos, houve enraizamento dos alporques, consequentemente há necessidade de maiores estudos, quanto à clonagem da variedade "Duke 7" para viabilizá-la como porta-enxerto.

Enraizamento de estacas de brotações oriundas de estacas radiculares de amoreira-preta¹

Este trabalho objetivou verificar o efeito do ácido indol-3-butírico (IBA) na promoção do enraizamento de brotações oriundas de estacas radiculares de amoreira-preta. O experimento foi conduzido de junho a agosto de 2010, na UNESP de Botucatu - SP, sendo o delineamento em blocos casualizados, com seis concentrações de IBA e seis repetições, com a parcela constituída por 12 brotações. Os tratamentos constaram de seis concentrações de IBA, na forma de solução: T1= 0 mg L-1; T2= 250 mg L-1; T3 = 500 mg L-1; T4= 1.000 mg L-1; T5= 2.000 mg L-1 e T6= 4.000 mg L-1 aplicados na base das brotações, durante dez segundos. Após 60 dias, foram avaliados a: porcentagem de enraizamento, massa fresca de raiz, massa seca de raiz, comprimento da maior raiz e porcentagem de sobrevivência das brotações. A concentração de 250 mg L-1 de IBA favoreceu a massa fresca e seca de raízes oriundas de estacas radiculares de amoreira-preta. As maiores concentrações de IBA inibiram o enraizamento das estacas de brotações.

IBA e carboidratos no enraizamento de brotações procedentes de estacas radiciais de Rubus Spp.

Este trabalho objetivou verificar o efeito do ácido indol-3-butírico (IBA) e o teor de carboidratos na promoção do enraizamento em estacas de brotações de amoreira-preta. O experimento foi conduzido de junho a agosto de 2010, na UNESP de Botucatu - SP, sendo o delineamento em blocos casualizados, com seis concentrações de IBA e seis repetições, com a parcela constituída por 12 brotações. Os tratamentos constaram de seis concentrações de IBA, na forma de solução: T1= 0 mg L-1; T2= 250 mg L-1; T3= 500 mg L-1; T4= 1.000 mg L-1; T5= 2.000 mg L-1, e T6= 4.000 mg L-1 aplicados na base das brotações, durante dez segundos. Após 60 dias, foram avaliados: a porcentagem de enraizamento e o teor de carboidratos solúveis. As maiores concentrações de IBA inibiram o enraizamento das estacas de brotações. O aumento nos teores de açúcares da parte aérea com relação às raízes pode indicar que a parte aérea atuou como fonte de fotoassimilados e, dentre eles, açúcares solúveis, para promover o enraizamento das brotações.

ESTAQUIA LENHOSA DE PORTA-ENXERTOS DE VIDEIRA PROMISSORES PARA REGIÕES COM HISTÓRICO DE MORTE DE PLANTAS

O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de concentrações de ácido indol-3-butírico (AIB) na estaquia lenhosa de cultivares de porta-enxertos de videira promissores para o Sul do Brasil. Material vegetal de porta-enxertos de videira foi coletado de plantas- matrizes pertencentes à coleção da Estação Experimental da EPAGRI, no município de Videira - SC. O experimento foi conduzido em casa de vegetação no período de julho a outubro de 2013. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com 20 tratamentos, dispostos em esquema fatorial 4x5, formado por quatro porta-enxertos (VR043-43, Dogridge, Richter 99 e EEV793-5) e cinco concentrações de AIB (0; 1.000; 2.000; 3.000 e 4.000 mg L-1). Após 60 dias, foram avaliados a porcentagem de enraizamento, o número, o comprimento e a matéria fresca de raízes das estacas. A aplicação de AIB aumentou a porcentagem de enraizamento, o número, o comprimento e a massa fresca de raízes para todos os porta-enxertos utilizados. O porta-enxerto VR043-43 apresentou melhor desenvolvimento radicular que os demais porta-enxertos estudados. Para a propagação das quatro cultivares de porta-enxertos de videira avaliados via estaquia lenhosa, recomenda-se a aplicação de AIB na concentração de 1.000 mg L-1.

Micropropagação de Cabralea canjerana

A Cabralea canjerana (Vell.) Mart. (Meliaceae) (canjarana) é uma espécie arbórea nativa brasileira importante para fornecimento de madeira de boa qualidade. As sementes desta espécie não podem ser armazenadas por muito tempo e, por tanto, existe a necessidade do desenvolvimento de técnicas alternativas de propagação como a micropropagação. Neste trabalho, foram realizados experimentos de multiplicação utilizando segmentos nodais, retirados de plantas germinadas in vitro. Os segmentos foram inoculados em meio de cultura MS ou WPM, adicionado de 6-benzilaminopurina (BAP) e, ou, 2-isopenteniladenina (2-iP) nas concentrações de 2,5 ou 5 µM. Microestacas de rebrotas foram colocadas em meio de cultura MS/2, com a metade da concentração dos sais do meio MS, adicionado de ácido indol 3-butírico (AIB) (0, 2,5 e 5 µM). Após sete dias, foram transferidas para meio MS/2 sem auxina e na luz. Na fase de multiplicação, o meio de cultura MS foi mais adequado que o meio WPM. O segmento nodal, em presença de 2,5 µM de BAP, propiciou um dos melhores resultados, com uma taxa de multiplicação de 1,77 por mês, em meio de cultura MS. O enraizamento das microestacas oriundas de rebrotas foi de 87,5% em presença de 5 µM de AIB durante sete dias. A aclimatização foi realizada em casa de vegetação e proporcionou 90% de sobrevivência das mudas após 30 dias. A micropropagação da canjarana a partir de segmentos nodais de mudas cultivadas in vitro é viável para a multiplicação dessa espécie.

IBA e carboidratos no enraizamento de brotações procedentes de estacas radiciais de Rubus Spp.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Micropropagación de Cissus tiliacea, planta del sur del estado de México

Se micropropagó Cissus tiliacea, recurso fitogenético con potencial agronómico y farmacológico, en los medios de cultivo Murashige-Skoog (MS) y Lloyd y McCown (WPM). En ambos medios se generaron resultados similares para número de brotes, nudos, hojas y raíces adventicias, sólo existió diferencia significativa (p ≤ 0,05) en la formación de callo. Para la multiplicación in vitro se utilizó WPM adicionado con 0; 0,5; 1,0; 1,5 ó 2,0 mg L-1 de benciladenina (BA) y se emplearon tres tipos de segmentos nodales (basal, medio y apical). Las concentraciones de 0 y 0,5 mg L-1 de BA resultaron en un mayor tamaño y desarrollo del explante, además permitieron la formación de 1,2 a 1,6 raíces por explante. Las concentraciones de 1,5 y 2,0 mg L-1 de BA indujeron la formación de callo. No existió diferencia significativa en las variables evaluadas por efecto del tipo de segmento nodal establecido in vitro. En el enraizamiento, en el medio MS, se evaluaron tres tipos de auxinas: ácido naftalen-1-acético (ANA), ácido indol-3-butírico (AIB) y ácido indol- 3-acético (AIA) a 0,5 mg L-1; el mayor número de raíces secundarias y diámetro de la raíz principal fue inducido por ANA, sin embargo AIB indujo una mayor elongación de la raíz principal. Los resultados del presente trabajo sugieren que el cultivo in vitro de C. tiliacea es una alternativa para su conservación y multiplicación.

Development of somatic embryogenesis for cloning and conservation of mature holm oak trees (Quercus ilex L.)

La encina (Quercus ilex L.) es una de las especies forestales mediterráneas más importantes. Constituye gran parte del estrato arbóreo de dehesas o montados, produce bellota como alimento del ganado y establece simbiosis con hongos micorrizógenos de gran valor económico. La encina está considerada como una especie recalcitrante en términos de conservación de semillas y capacidad morfogénica, lo que dificulta los programas de conservación de recursos genéticos y la mejora de la especie. La propagación vegetativa es una potente herramienta de los programas de mejora, por lo que es preciso desarrollar protocolos de regeneración somática en encina. La embriogénesis somática está considerada como la modalidad más adecuada de regeneración basada en técnicas de cultivo de tejidos vegetales utilizada en biotecnología forestal. Este trabajo se centra en el estudio de determinados aspectos de la embriogénesis somática para la regeneración clonal de encinas adultas. La memoria de esta tesis se ha dividido en capítulos que se corresponden con diferentes aspectos del sistema embriogénico. La embriogénesis somática se indujo en tegumentos maternos de óvulos en desarrollo procedentes de bellotas inmaduras de encinas adultas. A pesar de las bajas frecuencias de inducción, las líneas embriogénicas generadas se amplificaron mediante embriogénesis secundaria observándose cierta pérdida de la capacidad de diferenciación con el tiempo. Tanto el genotipo como la formulación del medio de cultivo influyeron en la respuesta embriogénica, concluyendo que la formulación de macronutrientes de Schenk y Hildebrant del medio sin reguladores de crecimiento fue la combinación más efectiva en la inducción. Los resultados sugirieron la existencia de una ventana en el desarrollo del óvulo más sensible a la inducción. El genotipo in[luyó en la capacidad proliferativa de los cultivos y en la conversión de los embriones somáticos, que se incrementó suplementando el medio con ácido indol-3-butírico y 6-benciladenina. El cultivo en medio líquido de líneas embriogénicas en condiciones de inmersión transitoria incrementó el crecimiento, dependiendo del genotipo, con respecto al cultivo en medio semisólido. Sin embargo, no mejoró la capacidad de diferenciar embriones cotiledonares aislados. Se estableció un protocolo de inicio y mantenimiento de cultivos en suspensión para varias líneas embriogénicas mediante inoculación en alta densidad de agregados embrionarios procedentes del medio semisólido. Para evitar la pérdida de vigor y la capacidad morfogénica debida al cultivo prolongado se desarrolló un protocolo de crioconservación de líneas embriogénicas mediante vitrificación. Al determinar la influencia de los agentes crioprotectores antes y después de su inmersión en nitrógeno líquido se concluyó que las respuestas de capacidad de crecimiento y de diferenciación del material embriogénico son independientes, además de estar bajo influencia del genotipo y el tipo de material crioconservado. La combinación de sacarosa y PVS2 previa a la inmersión en nitrógeno líquido proporcionó la mayor tasa de recuperación. Cuando las líneas fueron crioconservadas 30 días la capacidad de diferenciación se perdió en todas ellas. El análisis de SSR detectó variación somaclonal en el material crioconservado a corto plazo. SSR y RAPD mostraron importantes diferencias genéticas entre los árboles donantes y el material embriogénico que dependieron del genotipo. El grado de detección dependió del marcador empleado. Ambos marcadores revelaron baja inestabilidad intraclonal. Los RAPD revelaron variación genética intra-individuo en las encinas donantes. Se discuten la variación genética pre-existente en encina, su aparición durante las primeras fases de la inducción de embriogénesis, y la presencia de tejidos provenientes de la fertilización en el explanto materno. Esto hace preciso definir la identidad genética del material donante y acometer ensayos de detección precoz de variación somaclonal. ABSTRACT Holm oak (Quercus ilex L.) is one of the most important Mediterranean forest species. It conforms the tree layer of dehesas or montados, it produces acorns to feed the livestock and it establishes symbiosis with profitable mycorrhizal fungi. Holm oak is considered as recalcitrant species in terms of seed conservation and morphogenic capacities, which complicates the development of genetic conservation and improvement programs. Vegetative propagation is one of the mightiest tools for breeding programs therefore; developing protocols for clonal regeneration of holm oak is essential. Somatic embryogenesis is considered the best tissue culture-based way of plant regeneration in forest biotechnology. The present study is focused on the study of certain aspects of somatic embryogenesis for clonal regeneration of mature holm oak. This thesis manuscript is divided into several chapters that match with different aspects of the embryogenic system. Somatic embryogenesis induction was achieved on maternal teguments of developing ovules from immature acorns of adult holm oak trees. Despite the low induction frequencies, the generated embryogenic lines were amplified by secondary embryogenesis. A decline in the differentiation capacity over time was also observed. It was concluded that both genotype and culture media formulation influenced the embryogenic response, being the Schenk and Hildebrandt´s macronutrients formulation from culture medium and the lack of plant growth regulators the most effective combination for the induction of the embryogenic response. It has been suggested the existence of a developmental window in which ovules are prone to induction. Genotype influenced the proliferation capacity and the plant conversion of somatic embryos, which was also favoured by the presence of indol-3-butyric acid and 6-bencyladenine. The use of temporary immersion systems as proliferation in liquid culture of the embryogenic lines increased the growth depending on genotype, when compared to semisolid cultures. However, it did not improve the differentiation of single cotyledonary embryos. A protocol for the initiation and maintenance of embryogenic suspension cultures was established for several embryogenic lines with highly dense inoculi of embryogenic clusters from proliferating semisolid cultures. In order to avoid the loss of vigour and morphogenic ability of embryogenic lines due to prolonged cultures, a cryopreservation protocol for embryogenic lines of holm oak has been developed. During the determination of the influence of cryoprotective agents on the growth and differentiation capacities before and after liquid nitrogen immersion, it was concluded that both responses were independent from each other and also under the influence of genotype and the type of cryopreserved material. The combination of sucrose and PVS2 prior liquid nitrogen immersion provided higher recovery rates. When the same embryogenic lines were cryopreserved for 30 days, none was able to differentiate. The SSRs analysis of the short-term cryopreserved material detected somaclonal variation. Both SSR and RAPD markers showed high sensitivity to detect genetic differences between the donor trees and the generated embryogenic material. Nevertheless, the degree of instability detection depended on the marker. The SSR analysis indicated a relationship between genotype, the studied loci and the located polymorphisms. Also, both markers revealed low intraclonal genetic variation. The RAPD detected genetic variation within the donor trees. The presence of pre-existent genetic variation within mature trees, in addition to its occurrence during the early stages of the embryogenic induction, and the presence of tissues of fertilisation origin within the maternal explants are all discussed. Nonetheless, the determination of the genetic identity of donor material is required, in addition to early detection methods of somaclonal variation.

Development of somatic embryogenesis for cloning and conservation of mature holm oak trees (Quercus ilex L.)

La encina (Quercus ilex L.) es una de las especies forestales mediterráneas más importantes. Constituye gran parte del estrato arbóreo de dehesas o montados, produce bellota como alimento del ganado y establece simbiosis con hongos micorrizógenos de gran valor económico. La encina está considerada como una especie recalcitrante en términos de conservación de semillas y capacidad morfogénica, lo que dificulta los programas de conservación de recursos genéticos y la mejora de la especie. La propagación vegetativa es una potente herramienta de los programas de mejora, por lo que es preciso desarrollar protocolos de regeneración somática en encina. La embriogénesis somática está considerada como la modalidad más adecuada de regeneración basada en técnicas de cultivo de tejidos vegetales utilizada en biotecnología forestal. Este trabajo se centra en el estudio de determinados aspectos de la embriogénesis somática para la regeneración clonal de encinas adultas. La memoria de esta tesis se ha dividido en capítulos que se corresponden con diferentes aspectos del sistema embriogénico. La embriogénesis somática se indujo en tegumentos maternos de óvulos en desarrollo procedentes de bellotas inmaduras de encinas adultas. A pesar de las bajas frecuencias de inducción, las líneas embriogénicas generadas se amplificaron mediante embriogénesis secundaria observándose cierta pérdida de la capacidad de diferenciación con el tiempo. Tanto el genotipo como la formulación del medio de cultivo influyeron en la respuesta embriogénica, concluyendo que la formulación de macronutrientes de Schenk y Hildebrant del medio sin reguladores de crecimiento fue la combinación más efectiva en la inducción. Los resultados sugirieron la existencia de una ventana en el desarrollo del óvulo más sensible a la inducción. El genotipo in[luyó en la capacidad proliferativa de los cultivos y en la conversión de los embriones somáticos, que se incrementó suplementando el medio con ácido indol-3-butírico y 6-benciladenina. El cultivo en medio líquido de líneas embriogénicas en condiciones de inmersión transitoria incrementó el crecimiento, dependiendo del genotipo, con respecto al cultivo en medio semisólido. Sin embargo, no mejoró la capacidad de diferenciar embriones cotiledonares aislados. Se estableció un protocolo de inicio y mantenimiento de cultivos en suspensión para varias líneas embriogénicas mediante inoculación en alta densidad de agregados embrionarios procedentes del medio semisólido. Para evitar la pérdida de vigor y la capacidad morfogénica debida al cultivo prolongado se desarrolló un protocolo de crioconservación de líneas embriogénicas mediante vitrificación. Al determinar la influencia de los agentes crioprotectores antes y después de su inmersión en nitrógeno líquido se concluyó que las respuestas de capacidad de crecimiento y de diferenciación del material embriogénico son independientes, además de estar bajo influencia del genotipo y el tipo de material crioconservado. La combinación de sacarosa y PVS2 previa a la inmersión en nitrógeno líquido proporcionó la mayor tasa de recuperación. Cuando las líneas fueron crioconservadas 30 días la capacidad de diferenciación se perdió en todas ellas. El análisis de SSR detectó variación somaclonal en el material crioconservado a corto plazo. SSR y RAPD mostraron importantes diferencias genéticas entre los árboles donantes y el material embriogénico que dependieron del genotipo. El grado de detección dependió del marcador empleado. Ambos marcadores revelaron baja inestabilidad intraclonal. Los RAPD revelaron variación genética intra-individuo en las encinas donantes. Se discuten la variación genética pre-existente en encina, su aparición durante las primeras fases de la inducción de embriogénesis, y la presencia de tejidos provenientes de la fertilización en el explanto materno. Esto hace preciso definir la identidad genética del material donante y acometer ensayos de detección precoz de variación somaclonal. ABSTRACT Holm oak (Quercus ilex L.) is one of the most important Mediterranean forest species. It conforms the tree layer of dehesas or montados, it produces acorns to feed the livestock and it establishes symbiosis with profitable mycorrhizal fungi. Holm oak is considered as recalcitrant species in terms of seed conservation and morphogenic capacities, which complicates the development of genetic conservation and improvement programs. Vegetative propagation is one of the mightiest tools for breeding programs therefore; developing protocols for clonal regeneration of holm oak is essential. Somatic embryogenesis is considered the best tissue culture-based way of plant regeneration in forest biotechnology. The present study is focused on the study of certain aspects of somatic embryogenesis for clonal regeneration of mature holm oak. This thesis manuscript is divided into several chapters that match with different aspects of the embryogenic system. Somatic embryogenesis induction was achieved on maternal teguments of developing ovules from immature acorns of adult holm oak trees. Despite the low induction frequencies, the generated embryogenic lines were amplified by secondary embryogenesis. A decline in the differentiation capacity over time was also observed. It was concluded that both genotype and culture media formulation influenced the embryogenic response, being the Schenk and Hildebrandt´s macronutrients formulation from culture medium and the lack of plant growth regulators the most effective combination for the induction of the embryogenic response. It has been suggested the existence of a developmental window in which ovules are prone to induction. Genotype influenced the proliferation capacity and the plant conversion of somatic embryos, which was also favoured by the presence of indol-3-butyric acid and 6-bencyladenine. The use of temporary immersion systems as proliferation in liquid culture of the embryogenic lines increased the growth depending on genotype, when compared to semisolid cultures. However, it did not improve the differentiation of single cotyledonary embryos. A protocol for the initiation and maintenance of embryogenic suspension cultures was established for several embryogenic lines with highly dense inoculi of embryogenic clusters from proliferating semisolid cultures. In order to avoid the loss of vigour and morphogenic ability of embryogenic lines due to prolonged cultures, a cryopreservation protocol for embryogenic lines of holm oak has been developed. During the determination of the influence of cryoprotective agents on the growth and differentiation capacities before and after liquid nitrogen immersion, it was concluded that both responses were independent from each other and also under the influence of genotype and the type of cryopreserved material. The combination of sucrose and PVS2 prior liquid nitrogen immersion provided higher recovery rates. When the same embryogenic lines were cryopreserved for 30 days, none was able to differentiate. The SSRs analysis of the short-term cryopreserved material detected somaclonal variation. Both SSR and RAPD markers showed high sensitivity to detect genetic differences between the donor trees and the generated embryogenic material. Nevertheless, the degree of instability detection depended on the marker. The SSR analysis indicated a relationship between genotype, the studied loci and the located polymorphisms. Also, both markers revealed low intraclonal genetic variation. The RAPD detected genetic variation within the donor trees. The presence of pre-existent genetic variation within mature trees, in addition to its occurrence during the early stages of the embryogenic induction, and the presence of tissues of fertilisation origin within the maternal explants are all discussed. Nonetheless, the determination of the genetic identity of donor material is required, in addition to early detection methods of somaclonal variation.

Conservación de plantas regeneradas in vitro y análisis de la variación somaclonal de Cinchona officinalis, Linneo

Cinchona officinalis (Rubiaceae), especie endémica del Valle de Loja, ubicado en la región sur del Ecuador, es un recurso forestal de importancia medicinal y ecológica, además la especie ha sido catalogada como planta nacional y es un ícono de la región sur por su aporte a la farmacopea mundial. Esta especie, entre los siglos XVII-XIX sufrió una gran presión en sus poblaciones debido a la extracción masiva de la corteza para la cura del paludismo. Aunque la actividad extractiva generó grandes ingresos a la Corona Española y a la región Sur del Ecuador, ésta fue poco o nada sustentable ecológicamente, provocando la desaparición de la especie en muchos sitios de la provincia, pues, en su momento, no se consideraron alternativas de recuperación de las poblaciones naturales. Actualmente la extracción y consumo de la corteza en la zona de origen es baja o nula, sin embargo esta zona enfrenta nuevas amenazas. La deforestación a causa de proyectos de desarrollo en infraestructuras, la práctica de actividades agrícolas y de ganadería, y los efectos del cambio climático han ocasionado, en estos últimos años, la fragmentación de los ecosistemas. La mayoría de los bosques del sur del Ecuador se han convertido en parches aislados (los bosques en los que se distribuye C. officinalis no son la excepción) siendo esta la principal causa para que la especie se encuentre en estado de amenaza. Los individuos de la especie tienen una alta capacidad de rebrote y producen semillas durante todo el año; sin embargo la capacidad germinativa y la tasa de sobrevivencia son bajas, además de estas dificultades la especie requiere de la asociación con otras especies vegetales para su desarrollo, lo cual ha limitado su distribución en pequeños parches aislados. Con esta problemática, la recuperación natural de las poblaciones es una necesidad evidente. Varios trabajos y esfuerzos previos se han realizado a nivel local: i. Identificación de la distribución actual y potencial; ii. Determinación de la fenología y fructificación iii. Programas de educación ambiental, iv. Análisis moleculares para determinar la diversidad genética. v. Ensayos de propagación vegetativa; y otras acciones de tipo cultural. No obstante, el estado de conservación y manejo de las poblaciones naturales no ha mejorado significativamente, siendo necesaria la aplicación de estrategias integradas de conservación in situ y ex situ, que permitan la recuperación y permanencia de las poblaciones naturales a largo plazo. El presente trabajo tiene como fin dar alternativas para el cultivo de tejidos in vitro de Cinchona officinalis centrados en la propagación masiva a partir de semillas, análisis de la fidelidad genética y alternativas de conservación de tejidos. Los objetivos específicos que se plantean son: i. Analizar el proceso de germinación y proliferación in vitro. ii. Evaluar la estabilidad genética en explantes cultivados in vitro, mediante marcadores ISSR. iii. Establecer protocolos de conservación in vitro mediante limitación del crecimiento y criopreservación de segmentos nodales y yemas. Los resultados más significativos de esta investigación fueron: i. El desarrollo de protocolos eficientes para mejorar los porcentajes de germinación y la proliferación de brotes en explantos cultivados in vitro. Para evaluar el efecto de los fenoles sobre la germinación, se determinó el contenido total de fenoles y el porcentaje de germinación en semillas de C. officinalis comparados con una especie de control, C. pubescens. Para inducir a proliferación, se utilizaron segmentos nodales de plántulas germinadas in vitro en medio Gamborg (1968) suplementado con diferentes combinaciones de reguladores de crecimiento (auxinas y citoquininas). Los resultados obtenidos sugieren que el contenido de compuestos fenólicos es alto en las semillas de C. officinalis en comparación con las semillas de C. pubescens. Estos fenoles pueden eliminarse con peróxido de hidrógeno o con lavados de agua para estimular la germinación. La formación de nuevos brotes y callos en la mayoría de las combinaciones de reguladores de crecimiento se observó en un período de 45 días. El mayor porcentaje de proliferación de brotes, formación de callos y presencia de brotes adventicios se obtuvo en medio Gamborg (B5) suplementado con 5.0 mg/l 6-bencil-aminopurina y 3.0 mg/l de ácido indol-3-butírico. ii. La evaluación de la fidelidad genética de los explantes obtenidos con distintas combinaciones de reguladores de crecimiento vegetal y diversos subcultivos. Se realizó el seguimiento a los explantes obtenidos de la fase anterior, determinando el índice de multiplicación y analizando la fidelidad genética de los tejidos obtenidos por las dos vías regenerativas: brotación directa y regeneración de brotes a partir de callos. Este análisis se realizó por amplificación mediante PCR de las secuencias ubicadas entre microsatélites-ISSR (Inter simple sequence repeat). El medio Gamborg (B5) con 3.0 mg/l de AIB y 5.0 mg/l de BAP usado como medio de inducción en la primera etapa de cultivo generó el mayor índice de proliferación (11.5). Un total de 13 marcadores ISSR fueron analizados, 6 de éstos fueron polimórficos. El mayor porcentaje de variación somaclonal fue inducido en presencia de 1.0 mg/l 2,4-D combinado con 0.2 mg/l Kin con un 1.8% en el segundo sub-cultivo de regeneración, la cual incrementó a 3.6% en el tercer sub-cultivo. Todas las combinaciones con presencia de 2,4-D produjeron la formación de callos y presentaron variación genética. Por su parte la fidelidad genética se mantuvo en los sistemas de propagación directa a través de la formación de brotes a partir de meristemos preformados. iii. El establecimiento de protocolos de conservación in vitro y crioconservación de segmentos nodales y yemas. Para la conservación limitando el crecimiento, se cultivaron segmentos nodales en los medios MS y B5 en tres concentraciones de sus componentes (25, 50 y 100%); y en medio B5 más agentes osmóticos como el manitol, sorbitol y sacarosa en diferentes concentraciones (2, 4 y 8%); los cultivos se mantuvieron por 12 meses sin subcultivos. Para el establecimiento de protocolos para la crioconservación (paralización del metabolismo) se usaron yemas axilares y apicales a las cuales se les aplicaron los métodos de encapsulación-deshidratación y vitrificación. La efectividad de los protocolos usados se determinó en función de la sobrevivencia, reducción del crecimiento y regeneración. Los resultados obtenidos en este apartado reflejan que un crecimiento limitado puede mantener tejidos durante 12 meses de almacenamiento, usando medio B5 más manitol entre 2 y 8%. En los protocolos de crioconservación, se obtuvo el mayor porcentaje de recuperación tras la congelación en NL en el tratamiento control seguido por el método crioprotector de encapsulación-deshidratación. Este trabajo brinda alternativas para la propagación de C. officinalis bajo condiciones in vitro, partiendo de material vegetal con alta diversidad genética. El material propagado puede ser fuente de germoplasma para la recuperación y reforzamiento de las poblaciones naturales así como una alternativa de producción para las comunidades locales debido a la demanda actual de corteza de la zona de origen para la elaboración de agua tónica. ABSTRACT Cinchona officinalis (Rubiaceae) is endemic to the Loja Valley, located in the southern area of Ecuador. The importance of this plant as medical and ecological resource is so great that it has been designated as the national flower and is an icon of the southern region for its contribution to the world pharmacopoeia. Between XVII-XIX centuries its population suffered great reduction due to massive harvesting of the bark to cure malaria. Although extraction activity generated large revenues to the Spanish Crown and the southern region of Ecuador, this was not ecologically sustainable, causing the disappearance of the species in many areas of the province, because during that time alternatives to prevent extinction and recover natural populations were not taken in account. Currently the extraction and consumption of bark in the area of origin is almost absent, but this species faces new threats. Deforestation due to infrastructure development, the practice of farming and ranching, and the effects of climate change had led to the fragmentation of ecosystems during the recent years. Most of the forests of southern Ecuador have become isolated patches, including those where C. officinalis is diffused. The lack of suitable habitat is today the main threat for the species. The species has a high capacity for regeneration and produces seeds throughout the year, but the germination rate is low and the growth is slow. In addition, the species requires the association with other plant species to develop. All these factors had limited its distribution to small isolated patches. The natural recovery of populations is essential to face this problem. Several studies and previous efforts had been made at local level: i. Identification of current and potential distribution; ii. Phenology determination. iii. Environmental education programs, iv. Molecular analisis to determine the genetic diversity. v. Testing of vegetative propagation; and other actions of cultural nature. Despite these efforts, the state of conservation and management of natural populations has not improved significantly. Implementation of integrated in situ and ex situ conservation strategies for the recovery and permanence of long-term natural populations is still needed. This work aims to provide alternatives for in vitro culture of tissue of Cinchona officinalis focused on mass propagation from seeds, genetic fidelity analysis and tissue conservation alternatives. The specific aims are: i. Analyze the process of germination and proliferation in vitro. ii. To evaluate the genetic stability of the explants cultured in vitro by ISSR markers. iii. Establish protocols for in vitro conservation by limiting growth and cryopreservation of nodal segments and buds. The most significant results of this research were: i. The development of efficient protocols to improve germination rates and proliferation of buds in explants cultured in vitro. To study the effect of phenols on germination, the total phenolic content and percentage germination was measured in C. officinalis and in a control species, C. pubescens, for comparison. The content of phenolic compounds in C. officinalis seeds is higher than in C. pubescens. These phenols can be removed with hydrogen peroxide or water washes to stimulate germination. To analyze the regeneration, we used nodal explants from seedlings germinated in vitro on Gamborg medium (1968) supplemented with different combinations of growth regulators (auxins and cytokinins) to induce proliferation. The formation of new shoots and calluses was observed within a period of 45 days in most combinations of growth regulators. The highest percentage of shoot proliferation, callus formation and adventitious buds were obtained in B5 medium supplemented with 5.0 mg/l 6-benzyl-aminopurine and 3.0 mg/l indole-3-butyric acid. ii. Evaluating genetic fidelity explants obtained with various combinations of plant growth regulators and different subcultures. The genetic fidelity was analyzed in tissues obtained by the two regenerative pathways: direct sprouting and shoot regeneration from callus. This analysis was performed by PCR amplification of the sequences located between microsatellite-ISSR (Inter Simple Sequence Repeat). Among a total of 13 ISSR markers analyzed, 6 were polymorphic. The highest percentage of somaclonal variation was induced in the presence of 1.0 mg/l 2,4-D combined with 0.2 mg/l Kin with 1.8% in the second round of regeneration, and increased to 3.6% in the third round. The presence of 2,4-D induced genetic variation in all the combinations of growth regulators. Meanwhile genetic fidelity remained systems propagation through direct shoot formation from meristems preformed. iii. Establishing conservation protocols in vitro and cryoconservation of nodal segments and buds. For medium-term conservation (limited growth) nodal segments were cultured in MS and B5 media at three concentrations (25, 50 and 100%); we tested B5 medium with different concentrations of osmotic agents such as mannitol, sorbitol and sucrose (2, 4 and 8%); cultures were maintained for 12 months with regular subculturing. To establish protocols for cryoconservation (cessation of metabolism) different methods of encapsulation-dehydration and vitrification were applied to axillary and apical buds. The effectiveness of the used protocols is determined based on the survival, growth and regeneration success. The results show that these tissues can be maintained in storage for 12 months, using B5 medium plus mannitol between 2 and 8%. The cryoconservation protocol with highest percentage of recovery was obtained by contral treatment, followed by freezing in NL with encapsulation-dehydration method. This work provides alternatives for the propagation in vitro of C. officinalis, starting from plant material with high genetic diversity. The obtained material represents a source of germplasm to support the recovery and strengthening of natural populations as well as a creation of alternative sources for local communities due to the current demand of bark for the preparation of tonic water.