Cultura in vitro da especie do cerrado Sinningia allagophylla (Martius) Wiehler (Gesneriaceae) : enraizamento, tuberização e nutrição com enfase em aluminio
Marcia Aparecida Novaes Gomes
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP G585c
[In vitro cultivation of cerrado species Sinningia allagophylla (Martius) Wiehler (Gesneriaceae)]
Campinas, SP : [s.n.], 2006.
Orientador: Simone L. Kirszenzaft Shepherd
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia
Resumo: Sinningia allagophylla (Gesneriaceae) é uma herbácea perene amplamente distribuída no Brasil, encontrada principalmente em formações campestres do Cerrado, bem como em alguns afloramentos rochosos da Mata Atlântica, crescendo, assim, em ambiente inóspito (sujeito à seca e ao fogo, em solos...
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Resumo: Sinningia allagophylla (Gesneriaceae) é uma herbácea perene amplamente distribuída no Brasil, encontrada principalmente em formações campestres do Cerrado, bem como em alguns afloramentos rochosos da Mata Atlântica, crescendo, assim, em ambiente inóspito (sujeito à seca e ao fogo, em solos ácidos, deficientes em nutrientes e com teores elevados de alumínio e de manganês). Como outras espécies do Cerrado, apresenta fases fenológicas bem definidas: no outono as partes aéreas das plantas morrem e o órgão subterrâneo passa por um período de dormência no inverno, seguido por um período de rápida brotação na primavera. É uma espécie com potencial ornamental e o tubérculo que produz possui potencial exploração econômica pelo conteúdo de carboidratos que apresenta. Também é ecologicamente importante como fonte de néctar para beija-flores. Estudos anteriores mostraram que S. allagophylla responde de forma satisfatória ao cultivo in vitro, podendo ser obtido em um curto período um número grande de plantas. Entretanto, em tais estudos as microplantas não produziram o microtubérculo que apresentam in natura e um sistema radicular desenvolvido, estes necessários para a produção de mudas da espécie, disponíveis o ano todo, para a sua comercialização, preservação e para a realização de estudos fisiológicos. Para tanto, foram realizados estudos utilizando-se como explantes segmentos nodais da região mediana do caule de plântulas, estas resultantes da germinação in vitro de sementes da espécie. As sementes foram obtidas a partir de plantas crescidas em área de Campo Cerrado (solos com valor de pH 3,9, com baixos teores de nutrientes e altos para alumínio trocável), da Reserva Biológica e Estação Experimental de Moji-Guaçu (22° 15-16¿S e 47° 8-12¿ W, 585 ¿635 m de altitude), SP. Investigações in vitro de vários aspectos da presença de alumínio no cultivo de S.allagophylla, bem como do enraizamento e da tuberização, resultaram três experimentos, estes realizados com explantes cultivados em meio líquido ½ B5, com valor de pH 4,6 e fotoperíodo de 16 h. No primeiro experimento verificou-se o efeito da concentração de sacarose e de diferentes temperaturas na produção de raízes adventícias e de microtubérculos. No segundo experimento procurou-se obter uma melhor produção de microtubérculos pelas microplantas, tendo sido testados os efeitos do regulador de crescimento ANA e da intensidade luminosa. Já no terceiro experimento foram avaliadas as respostas da espécie ao estresse do alumínio, bem como para a deficiência de nutrientes e baixo valor do pH. Os resultados obtidos foram: (a) maior concentração de sacarose (40 g/kg) que a usada no meio padrão MS (30 g/kg) promoveu a produção de raízes adventícias em S. allagophylla; (b) a temperatura de 25 ± 2°C no período de luz e 20 ± 2°C no período de escuro apresentou um efeito indutor no crescimento radicular e na produção de microtubérculos pela microplanta; (c) a aclimatação bem sucedida ocorreu apenas nas microplantas apresentando microtubérculos com diâmetro aproximado de 8,0 mm, num período de cultivo de pelo menos 120 dias; (d) A presença do regulador de crescimento ANA, suplementado ao meio de cultivo, foi tóxico, induzindo a formação de calo na base da microplanta e de clorose nas folhas; (e) a mistura de luz fluorescente com incandescente (F+I) induziu a produção de microtubérculos e estes com diâmetro maior; (f) o efeito do alumínio sobre o crescimento da microplanta dependeu da concentração testada: em 200 µM ocorreu clorose nas folhas e necrose nas extremidades das raízes, cessando o crescimento das microplantas; em 100 µM não ocorreram sintomas de toxicidade, o crescimento das microplantas não foi prejudicado e, ao contrário, ocorreu um crescimento significativamente maior do diâmetro do microtubérculo e uma tendência, em nível não significativo, de maior crescimento do sistema radicular; (g) as análises químicas da parte aérea das microplantas revelaram um acúmulo de alumínio e de manganês, em mais de 1000 mg/kg e de 300 mg/kg, respectivamente, não apresentando deficiência dos demais nutrientes e (h) com o aumento da concentração de alumínio no meio, de 50 µM para 100 µM, ocorreu um maior acúmulo, tanto de alumínio como de manganês, na parte aérea das microplantas. Os resultados obtidos permitiram a elaboração de um protocolo de micropropagação para S. allagophylla, o qual torna possível a produção de mudas homogêneas da espécie. Também, demonstrou que S. allagophylla é uma espécie acumuladora de alumínio e de manganês e é eficiente na absorção dos nutrientes presentes em substratos com deficiências minerais, com baixo valor do pH e com alumínio disponível. A espécie apresenta, assim, estratégias que permitem a sua sobrevivência nas condições a que está sujeita no bioma Cerrado
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Abstract: Sinningia allagophylla (Gesneriaceae) is a perennial herb found throughout Brazil, found mainly in the Cerrado, and also in rocky outcrops within the Atlantic forest, growing in environments subject to drought, fire and soils with low pH, deficient in nutrients and with high aluminium and...
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Abstract: Sinningia allagophylla (Gesneriaceae) is a perennial herb found throughout Brazil, found mainly in the Cerrado, and also in rocky outcrops within the Atlantic forest, growing in environments subject to drought, fire and soils with low pH, deficient in nutrients and with high aluminium and manganese saturation. As other plants of the Cerrado, it is characterized by well defined phenological phases: in autumn, the aerial parts of the plants die and the underground organs remain dormant throughout winter, followed by a rapid sprouting period at the beginning of spring. The species presents ornamental potential and possesses a tuber with potential use for economic exploitation due to the carbohydrates content present and it is ecologically important as nectar source for hummingbirds. Earlier studies showed that in vitro propagation of S. allagophylla is successful, with rapid propagation of plants. However, the formation of adventitious roots and microtuber is difficult but necessary for seedling production, including commercial production, preservation and for ecophysiological studies. Therefore, studies were developed using nodal segment explants, obtained the germination of in vitro seedlings. The seeds were collected from plants growing in ¿campo cerrado¿ (soil with pH 3,9, low nutrient availability and high aluminium content), of the Reserva Biológica e Estação Experimental de Moji-Guaçu (22° 15-16¿ S e 47° 8-2¿ W, 585 ¿ 635 m of altitude), SP, Brazil. Research of various aspects of rooting, microtuber induction and interface of aluminium presence in vitro cultivation was wade in S. allagophylla. From those results, three experiments were performed with explants cultivated in liquid ½ B5 medium with pH 4,6 and under 16 h photoperiod. The first experiment examined the effect of sucrose concentration and different temperatures on adventitious roots and microtubers production. The second experiment aimed to improve microtubers production, by testing the effects of the growth regulator ANA and light intensity. In the third experiment responses of the species to aluminum stress, as well as nutrient deficiency and low pH condition were tested. The results show that: (a) higher sucrose concentration (40 g/kg) than the standard MS medium (30 g/kg) optimized in vitro adventitious roots production; (b) temperature of 25 ± 2°C in the light period and 20 ± 2°C in the dark period induced rooting and microtubers formation in vitro; (c) successful acclimatization occurred in microplants that produced microtubers with diameters around 8.0 mm, for a cultivation period of at least 120 days; (d) the growth regulator ANA, when inoculated to the medium was toxic, inducing callus formation in the base of the microplant and chlorosis in the leaves; (e) mixture of fluorescent with incandescent light (F+I) induced microtuber production, and stimulated larger diameters of these; (f) aluminium effect depended on the concentration: 200 µM was toxic, causing foliar chlorosis and root necrosis, ceasing the growth of microplants; while 100 µM did not produce toxic symptoms; in fact, there was a significant positive effect on the growth of microtubers (larger diameter) and in larger rooting, but not to a significant statistical level (g) chemical analysis of the aerial part of the microplants revealed aluminium and manganese accumulation, in more than 1000 mg/kg and 300 mg/kg, respectively, without any deficiency in concentrations of other nutrients and (h) the increase of concentration of aluminium in the medium, from 50 mM to 100mM, resulted in a higher aluminium and manganese accumulation in aerial part of microplants. These in vitro studies allowed the elaboration of a protocol for in vitro propagation of S. allagophylla that makes possible the production of homogeneous seedlings of the species. Besides demonstrated that S. allagophylla is an aluminium and manganese accumulator and efficient in absorbing of the nutrients present in a substratum poor in these, with low pH values and considerable aluminium concentration. Therefore it is a species with strategies that allow its survival in Cerrado conditions
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Shepherd, Simone Liliane Kirszenzaft, 1947-
Orientador
França, Suzelei de Castro
Avaliador
Almeida, Vilma Palazetti de
Avaliador
Zaidan, Lilian Beatriz Penteado
Avaliador
Furlani, Pedro Roberto
Avaliador
Cultura in vitro da especie do cerrado Sinningia allagophylla (Martius) Wiehler (Gesneriaceae) : enraizamento, tuberização e nutrição com enfase em aluminio
Marcia Aparecida Novaes Gomes
Cultura in vitro da especie do cerrado Sinningia allagophylla (Martius) Wiehler (Gesneriaceae) : enraizamento, tuberização e nutrição com enfase em aluminio
Marcia Aparecida Novaes Gomes
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