Efeito de giberelina, óxido nítrico e etileno no estiolamento de Dendrobium \'Second Love\' (Orchidaceae)

Autor: Felix, Lucas Macedo
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2013
Předmět:
Druh dokumentu: Dissertação de Mestrado
Popis: A multiplicação de orquídeas in vitro vem sendo utilizada há algum tempo com objetivo de elevar a taxa de multiplicação, além de eliminar patógenos e reduzir gastos na produção. Esta ferramenta de trabalho vem sendo rotineiramente utilizada no nosso laboratório, ao longo de mais de duas décadas em nosso laboratório, em pesquisas básicas de fisiologia e de aprimoramento da técnica de clonagem, principalmente de orquídeas. Neste caso,o uso da técnica visa a obtenção de maior estabilidade genética dos regenerantes em cultivos de longa duração. Plantas do gênero Catasetum apresentam atividade indeterminada do meristema apical caulinar quando incubadas no escuro, originando em pouco tempo longos estolões com crescimento indeterminado, comportamento raro no reino vegetal. Cada nó do caule estiolado possui uma gema lateral que, quando isolada e incubada no claro, forma rapidamente uma planta completa, facilitando a micropropagação. Outras espécies de orquídeas valorizadas na floricultura não apresentam tal facilidade na multiplicação, mostrando-se recalcitrantes à micropropagação, como é o caso do gênero Dendrobium (Orchidaceae). O objetivo deste estudo foi obter uma melhor compreensão dos mecanismos fisiológicos envolvidos no estiolamento de plantas Dendrobium \"Second Love\", que apresenta crescimento caulinar limitado quando sob ausência de luz, buscando compreender os efeitos do escuro e dos hormônios etileno e giberelina, bem como do radical livre óxido nítrico e gás carbônico na atividade dos meristemas apicais e laterais dessa orquídea. Como objetivo complementar, buscou-se estimular um estiolamento mais pronunciado, visando com isto um aumento potencial na formação de gemas laterais, paralelamente à quebra da dominância apical e o crescimento subsequente dos estolões. As plantas de Dendrobium utilizadas faziam parte do nosso estoque de germoplasma in vitro. Após 120 dias de incubação no claro, as plantas foram transferidas para o escuro e tratadas com diferentes concentrações de ácido giberélico (GA), paclobutrazol (PA - inibidor de biossíntese de giberelina), etileno, 1-metilciclopropeno (1-MCP - inibidor da ação do etileno) e óxido nítrico (NO). Análises mensais dos teores de etileno e CO2 acumulados nos frascos foram realizadas por meio de cromatografia gasosa durante três meses. Após 30, 60 e 90 dias de tratamento no escuro, quantificou-se o número de gemas laterais presentes nos estolões, o número de gemas laterais e apicais que se desenvolviam, o tamanho dos estolões formados, bem como os respectivos valores de massas fresca e seca destes. Por fim, buscou-se avaliar ainda a importância da incubação na penumbra e no escuro sobre o crescimento caulinar, o número de gemas laterais e o desenvolvimento destas após três meses de cultivo. O crescimento no escuro dos caules das plantas de Dendrobium \"Second Love\" mostrou-se extremamente lento e limitado quando comparado ao das plantas de Catasetum fimbriatum. No entanto, quando tratadas com 1.000 μM de óxido nítrico, verificou-se ao final do terceiro mês que o número de gemas laterais era cinco vezes maior do que nas respectivas plantas controle. O tratamento com 10 ppm de etileno apresentou um aumento significativo no número de gemas e de estolões laterais, quando comparados ao controle a partir do segundo mês de incubação. Quanto ao tamanho do estolão apical, os tratamentos com 5 e 50 μM de GA não apresentaram nenhum efeito promotor sobre alongamento caulinar. Mesmo não apresentando a retomada da atividade meristemática apical, o tratamento com 5 μM de PA liberou um número maior de estolões laterais que o controle. Plantas tratadas com 1.000 ppm de NO, a partir do segundo mês de incubação, apresentaram um número elevado de estolões laterais, além dos mesmos apresentarem-se significativamente maiores. O tratamento com 100 ppm de 1-MCP apresentou o mesmo fenótipo das plantas tratadas no claro, ou seja, não estiolaram mesmo sob a ausência de luz. Quanto à emissão de etileno, observou-se que o tratamento com 1-MCP acarretou um aumento significativo na emissão deste gás pela planta, alcançando valores vinte vezes maiores do que no tratamento controle. Já a emissão de CO2 foi menor no tratamento claro quando comparada a maioria dos outros tratamentos no escuro. Os tratamentos em maiores concentrações de GA e NO pareceram promover algum tipo de estresse na planta (evidenciado pela necrose dos tecidos), demonstrando que a espécie em questão pode ser sensível à níveis elevados destas substâncias
In vitro multiplication has been used for some time in order to improve multiplication rate, eliminate pathogens and reduce the production costs. This working tool has been routinely used in our laboratory for over than two decades of basic research in plant physiology and enhancement of cloning technique, especially orchids, aiming to obtain greater genetic stability of regenerants in long term crops. Genus Catasetum present indeterminate shoot apical meristem activity when incubated in the dark, resulting, in a short period of time, long stolons with indeterminate growth: rare behavior in the plant kingdom. Each etiolated steam node has a lateral bud that, when isolated and incubated in light, quickly forms a complete plant, facilitating micropropagation. Other species of valued orchids in floriculture, such as genus Dendrobium (Orchidaceae), have no such facility in multiplication, being recalcitrant to micropropagation. The goals of this study were to gain a better understanding of the physiological mechanisms involved in plant etiolation in Dendrobium \"Second Love\", which has limited stem growth when in dark: and to understand the effects of dark, gibberellin and ethylene (plant hormones), as well as the free radical nitric oxide and carbon dioxide in the activity of apical and lateral meristems of the orchid. As a complementary objective, we tried to stimulate etiolation, aiming to potentially increase lateral buds formation and to break apical dominance with a subsequent stolons growth. Dendrobium plants used in this work were part of our in vitro germplasm stock. After 120 days of incubation in light, the plants were transferred to dark and treated with different concentrations of gibberellic acid (GA), paclobutrazol (PA - gibberellin biosynthesis inhibitor), ethylene, 1-methylcyclopropene (1-MCP - ethylene action inhibitor) and nitric oxide (NO). During a three months period, monthly analyzes of the accumulated levels of ethylene and CO2 in the flasks were performed using gas chromatography. After 30, 60 and 90 days of dark treatment the number of lateral buds presented in stolons, the number of developed lateral and apical buds, the size of formed stolons, and the respective amounts of fresh and dry mass were quantified. Finally, we evaluated the importance of incubation to steam growth in low light and in the dark, and the number of lateral buds and their development after three months of incubation. The Dendrobium \"Second Love\" steam growth in dark is extremely slow and limited when compared to Catasetum fimbriatum plants. However, after three months of treatment with 1.000 μM nitric oxide it was found to have five times more lateral buds than the respective control treatment plants. The treatment with 10 ppm ethylene showed a significant increase in the number of buds and lateral stolons compared to the control treatment from the second month of incubation. Treatments with 5 and 50 μM of GA had no promoting effect on the apical stolon stem elongation. Although not presenting the resumption of apical meristem activity, 5 μM of PA treatment has released a greater number of lateral stolons than the control treatment. Plants treated with 1000 ppm of NO, from the second month of incubation, showed a higher number of lateral stolons, moreover they were significantly larger. Treatment with 100 ppm 1-MCP had the same phenotype as plants treated in light: in other words, they did not etiolate even in light absence. Regarding the ethylene emission, we observed that the treatment with 1-MCP caused a significant increase in the emission of this gas by the plant, reaching values twenty times higher than the control treatment. CO2 emission was lower in light treatment when compared to most of the other treatments in dark. Treatments at higher concentrations of NO and GA seemed to foster some sort of plant stress (evidenced by tissue necrosis), demonstrating that the specie in question may be sensitive to high levels of these substances
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