In vitro propagation of Eucalyptus dunnii Maiden: development of a new basal medium and estimation of genetic parameters for morphophysiological traits

O Eucalyptus dunnii é reconhecido pela sua tolerância às geadas, por apresentar bom crescimento, assim como pela sua madeira de qualidade apta para o uso na indústria celulósica e em determinados produtos sólidos. Contudo, a baixa disponibilidade de material de propagação, devido à escassa floração e à recalcitrância ao enraizamento, representa um fator limitante tanto para o melhoramento genético como para a sua maior difusão no cultivo florestal. A aplicação de técnicas de propagação in vitro e a incorporação de critérios de seleção relacionados à capacidade de enraizamento poderiam contribuir para minimizar esses problemas. Até hoje, as pesquisas realizadas na cultura de tecidos de E. dunnii utilizaram meios basais desenvolvidos para atender os requerimentos nutricionais de outras espécies. Este fato, geralmente, demanda ajustes nutricionais para a adequação do meio, cujos resultados são limitados pelas interações entre seus diversos componentes. Portanto, foi desenvolvido um meio basal inédito, com base nos teores de nutrientes minerais essenciais em brotações juvenis de cepas de E. dunnii e, posteriormente, ajustado à disponibilidade dos nutrientes em solução. Para otimizar as condições de crescimento, foram avaliados o tipo de meio de suporte e a fonte de Fe empregada na formulação deste meio basal, o que permitiu demonstrar a importância destes fatores na quantidade e qualidade das respostas morfogênicas in vitro de brotações de E. dunnii. Posteriormente, o meio basal desenvolvido foi utilizado com sucesso na organogênese em hipocótilos quando empregado com 0,032 mmol L-1 de EDTA/Fe como fonte de Fe (EDM), assim como na multiplicação de gemas axilares de material juvenil e adulto de E. dunnii quando adicionado com 0,256 mmol L-1 de EDDHA/Fe (EDMm), apresentando melhor desempenho do que os meios basais JADS, MS e WPM na obtenção de microplantas. Além disso, foi possível determinar que a clorose das brotações é atribuível à deficiência de Fe e que a queda de folhas e a oxidação estão relacionadas aos baixos teores de N. Por outro lado, a restrição de K, Mg, Mn, Zn, Mo, Ni, Co ou NaCl do meio basal EDMm, afetou negativamente o desenvolvimento das brotações, evidenciando a maior importância relativa destes nutrientes na composição do meio basal. Finalmente, foram estimados parâmetros genéticos para características morfofisiológicas in vitro em vinte progênies de polinização aberta de E. dunnii. As herdabilidades das características de regeneração de gemas, número de gemas e regeneração de calos foram elevadas, entretanto, as associadas ao enraizamento foram baixas a moderadas. Foram determinadas correlações genéticas favoráveis e de elevada magnitude para o comprimento das brotações e do número de raízes com o enraizamento. A possibilidade de aplicar maiores intensidades de seleção nos caracteres quantitativos, sugere que maiores ganhos preditos poderiam ser obtidos quando implementada a seleção indireta do enraizamento. Estes resultados constituem um caso exitoso de regeneração de plantas a partir de tecidos juvenis e de micropropagação de árvores adultas de E. dunnii que, por fim, poderão contribuir com a disponibilidade de material de qualidade genética superior e com o planejamento e execução de uma estratégia de melhoramento mais adequada para esta espécie.Eucalyptus dunnii is a well-known species for its tolerance to the deleterious effects of frost; moreover, it has good growth, as well as wood production suitable for pulp, paper and certain uses as a solid wood. However, low availability of propagation material, due to poor flowering and rooting recalcitrance, represents a limiting factor for both breeding and deployment in plantation forests. Combined application of in vitro propagation techniques and selection criteria for traits related to rooting ability could help to reduce these problems, allowing the selection, rescue, rejuvenation and multiplication of elite genotypes. Previous research on tissue culture of E. dunnii was based on culture media originally developed to meet the nutritional requirements of other species, which often involves further nutritional adjustments in order to adequate the media to the new species requirement. Nevertheless, results of this approach are hindered by interactions between the diverse media components. Therefore, it was developed a new culture medium based on essential mineral nutrients concentrations in E. dunnii shoots collected from coppice stumps and subsequently adjusted to the mineral nutrient availability in the solution. The support media and Fe sources effects on the quantity and quality of the organogenic responses were studied. The results showed the potential and constrains of each Fe source and agar based or liquid culture with phenolic foam support. The developed basal medium was successfully used on shoot organogenesis of hypocotyls when used 0.032 mmol L-1 of EDTA/Fe as Fe source, and on micropropagation of juvenile and adult materials of E. dunnii when added with 0.256 mmol L-1 of EDDHA/Fe as Fe source (EDMm), showing better performance than the baseline basal media JADS, MS and WPM for microplants production. Additionally, relationships between leaves chlorosis and low Fe concentrations and leaves drop and oxidation with low N concentration in EDMm basal media were recognized. Moreover, nutritional restrictions of K, Mg, Mn, Zn, Mo, Ni,Co or NaCl in EDMm basal media for 30 days reduced the growth and development of axillary shoots, showing the higher relative relevance of these nutrients in basal media composition. In addition, genetic parameters for in vitro morphophysiological traits were estimated on twenty open-pollinated families of E. dunnii. High heritability for bud number, bud regeneration and callus regeneration were defined, although rooting related traits showed low to moderate heritability. Nevertheless, moderate heritability for shoot length and number of roots coupled to high positive genetic correlations with rooting and the possibility to increase the selection intensity in quantitative traits, implies higher predicted gains for rooting under indirect selection. As a whole, these results validate the proposed approach for basal media development and report successfull plant regeneration from juvenile material and micropropagation of adult elite trees of E. dunnii, which may contribute with both improved plant propagation material availability and the planning and implementation of a more suitable breeding strategy for this species