Desenvolvimento de biorreatores para a propagação de Solanum betaceum Cav.

Abstract

O tamarilho (Solanum betaceum Cav.) é uma espécie arbórea subtropical de pequeno porte, pertencente à família Solanaceae, com interesse agronómico crescente devido aos seus frutos comestíveis e nutritivos. Diversos protocolos de propagação in vitro de tamarilho foram desenvolvidos no Laboratório de Biotecnologia Vegetal do Centro de Ecologia Funcional da Universidade de Coimbra, e a micropropagação através da proliferação de meristemas axilares, organogénese e embriogénese somática teêm sido eficientemente utilizada no estabelecimento e multiplicação de vários genótipos. No entanto, uma procura crescente de plantas de tamarilho requer uma otimização dos métodos de propagação existentes e de sistemas mais eficazes que permitam a clonagem em larga escala. Os biorreatores são utilizados para a produção clonal de plantas a partir de culturas de células ou tecidos, assegurando ótimas condições de crescimento e grandes rendimentos de produção.Um dos objetivos do presente trabalho foi otimizar a proliferação de meristemas axilares de tamarilho, utilizando biorreatores de imersão temporária (SETISTM). Essa proliferação foi testada em meio MS suplementado com duas concentrações de BA (0,5 e 1,0 mg/L). A fase de imersão ocorreu por períodos de 3 minutos a cada 3 horas, e o alongamento (≈ 5 cm) foi observado nas duas condições testadas. As plantas foram transferidas do biorreator diretamente para o substrato, uma mistura de terra:perlite (2:1,v/v). O enraizamento ex vitro foi mais rápido e mais efetivo nas plantas obtidas com 1,0 mg/L de BA, com 92% de sobrevivência na fase de aclimatização. Embora seja necessário testar mais condições (por exemplo, períodos de aeração, diferentes PGRs), os resultados obtidos até agora confirmam a eficácia desta tecnologia para uma produção em escala de tamarilho. Avaliou-se ainda a morfologia e fisiologia das plantas aclimatizadas e na análise dos parâmetros fotossintéticos, as plantas obtidas em biorreator (com 0,5 mg/L de BA) destacaram-se com valores superiores de taxas de transpiração, conteúdo intracelular de CO2, condutância estomática e eficiência intrínseca do uso de água.Foram testados também meios de indução organogénese. O limbo foliar mostrou ser o melhor explante para a formação de rebentos axilares comparativamente com os pecíolos, num meio de cultura suplementado com 2,0 mg/L de BA. Na proliferação de calo embriogénico em meio sólido e líquido, verificaram-se diferenças significativas nos dois meios, sendo que no meio líquido observou-se maior proliferação de calo, bem como o número de embriões e plântulas formados.

Tamarillo (Solanum betaceum Cav.) is a small subtropical arboreal species belonging to the Solanaceae family, with increasing agronomic interest due to its nutritious edible fruits. Several protocols of in vitro propagation of tamarillo were developed in the laboratory of Plant Biotechnology of the University of Coimbra, and the micropropagation through the proliferation of axillary meristems, organogenesis and somatic embryogenesis have been efficiently used in the establishment and multiplication of several genotypes. However, growing demand for tamarilho plants requires an optimization of existing propagation methods and scale systems that allow large-scale cloning. Bioreactors are used for the clonal production of plants from cell cultures or tissue, ensuring optimum growth conditions and allowing large production yields.One of the objectives of this work was to optimize the proliferation of axillary tamarilho meristems using temporary immersion bioreactors (SETISTM). This proliferation was tested in MS medium supplemented with 2 different BA concentrations (0.5 and 1.0 mg/L). The immersion phase occurred for periods of 3 minutes every 3 hours, and shoot elongation (≈ 5 cm) was observed in the 2 conditions tested. The plants were transferred from the bioreactor directly to the substrate (a mixture of soil: perlite 2:1). The ex vitro rooting was faster and more effective in the plants obtained with 1.0 mg/L of BA, with 92% of survival in the acclimatization phase. Although more conditions need to be tested (e.g. aeration periods, different PGRs), the results obtained so far confirm the effectiveness of this technology for a tamarilho scale production. The morphology and physiology of acclimatized plants was also evaluated and in the analysis of photosynthetic parameters, the plants from the bioreactor (with 0.5 mg/L of BA) stood out with higher values of transpiration rate, intracellular content of CO2, stomatal conductance and Intrinsic water use efficiency.Organogenesis induction means were also tested. The leaves showed to be the best explant for the formation of axillary shoots compared to the petioles, in a culture medium supplemented with 2 mg/L of BA. In the proliferation of embryogenic callus in solid and liquid medium, significant differences were observed in the two systems, with the liquid medium showing a greater proliferation of callus, as well as a higher number of embryos and seedlings.