Aplicação de galactomananas como substitutas parciais do ágar no cultivo de tecidos vegetais

Orientadora: Maria Rita SierakowskiCo-orientadora: Marguerite QuoirinTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Processos Biotecnológicos. Defesa: Curitiba, 2004Inclui bibliografia e anexosÁrea de concentraçao: AgroindústriaResumo: Sistemas formulados a partir de polissacarídeos podem originar géis de grande interesse por beneficiar e melhorar processos biotecnológicos. Os meios nutritivos semi-sólidos são, geralmente, geleificados com ágar, cujas principais marcas são importadas e apresentam alto custo. Galactomananas obtidas a partir de 3 espécies de leguminosas (Leucaena leucocephala, Cyamopsis tetragonolobus e Cassia fastuosa) com relação Manose:Galactose de 1,7:1; 1,9:1 e 3,0:1, respectivamente, foram utilizadas como substitutas parciais do ágar em meios de cultivo de micropropagação. Por meio de análises reológicas e teste de difusão caracterizou-se as propriedades físico-químicas do meio controle (ágar, 6 g.L-1) e das misturas com 50% de substituição (m/m) de ágar por galactomanana de guar, cássia ou leucena. O meio de cultura de Murashige e Skoog (1962) geleificado com as misturas ágar:galactomanana de guar ou cássia foi testado na organogênese indireta de tabaco (Nicotiana tabacum) cv. Amarelinho Maus, onde a indução de brotos a partir de explantes de folhas, o comprimento das raízes e o crescimento das plantas foram maiores que no meio controle, onde foi observado a presença de brotos com fenótipo anormal. As misturas de ágar:galactomanana de guar ou cássia foram usadas na micropropagação do porta-enxerto de macieira Marubakaido (Malus prunifolia Borkh), onde foi observada uma redução na porcentagem de brotos hiperhídricos, e na mistura de ágar:galactomanana de cássia suplementado com 4,44 ?M de BA, não ocorreu a presença de brotos hiperhídricos. A porcentagem máxima de enraizamento (100%) foi obtida no meio ½MS suplementado com 0,49 ?M de AIB e geleificado com as misturas de ágar:galactomanana de guar ou cássia. O número médio de raízes por broto e o tamanho médio das raízes, de uma maneira geral, foi maior nos meios modificados. Os meios Quoirin e Lepoivre (1977) e Murashige e Skoog (1962) foram utilizados na micropropagação de pereira (Pyrus communis L.) cv. Durondeau, onde observou-se que para o número e tamanho de brotos houve um aumento de 46 e 22%, respectivamente, em relação ao meio controle, quando foi utilizada a mistura de ágar:galactomanana de guar. O meio Quoirin e Lepoivre (1977) com macronutrientes reduzidos à metade e geleificado com a mistura de ágar:galactomanana de cássia apresentou a maior porcentagem de brotos enraizados (91,2%), número de raízes por broto (4,27) e comprimento de raízes (2,09 cm), além de menores calos na base dos explantes. Os géis de ágar:galactomanana de guar, cássia ou leucena foram testados em meios de cultivo de morangueiro (Fragaria x ananassa Duchesne) cv. Pelican, onde a mistura de ágar:galactomanana de guar mostrou número mais elevado de brotos para todos os subcultivos, com um aumento de cerca de 120%, no primeiro subcultivo, em relação ao meio controle, que mostrou brotos cloróticos e senescentes. O comprimento das raízes para todos os subcultivos foi maior com as misturas de ágar:galactomanana de guar ou cássia. Somada às vantagens acima, a substituição parcial do ágar por galactomananas em sistemas geleificantes pode significar uma redução dos custos. O preço do ágar varia consideravelmente, dependendo do tipo e marca. No Brasil, por exemplo, varia entre U$ 100-200/kg, enquanto a goma guar pode ser encontrada por U$ 3/kg. Já que 50% de ágar é substituído no meio de cultivo, pode ocorrer uma redução de custo de 17-34 vezes no preparo do meio, mostrando o potencial uso das galactomananas em aplicações comerciais de cultura de tecidos.Abstract: Systems formulated with polysaccharides can originate gels of great interest for to benefit and to improve many biotechnological processes. The semi-solids nutritive media are, usually, gellified with agar, whose principal marks are imported difficulting the access. In this study, galactomannans obtained from 3 leguminous species (Leucaena leucocephala, Cyamopsis tetragonolobus and Cassia fastuosa) with Mannose: Galactose ratio of 1.7:1; 1.9:1 and 3.0:1, respectively, were used as partial agar substitutes in culture medium. Through rheological analyses and diffusion test was characterised and compared the physical-chemical properties of the control (agar, 6 g.L-1) and the mixtures with 50% substitution (w/w) of agar by guar, cassia or leucena galactomannan. Murashige and Skoog (1962) medium gellified with the mixtures of agar:guar or cassia galactomannan were tested in the indirect tobacco organogenesis (Nicotiana tabacum) cv. Amarelinho Maus, where the induction of shoots starting from explants of leaves, the length of the roots and the growth of the plants were higher than in the control medium, where was observed the presence of shoots with abnormal phenotype. The mixtures of agar:guar or cassia galactomannan were used in the multiplication and rooting of the apple tree rootstock Marubakaido (Malus prunifolia Borkh) where was observed reduction in the percentage of hyperhydric shoots; in the medium gellified with the mixture of agar:cassia galactomannan supplemented with 4.44 ?M of BA, the presence of hyperhydric shoots was not observed. The maximum percentage of rooting (100%) it was obtained in the ½MS medium supplemented with 0.49 ?M of AIB and gellified with mixtures agar:guar or cassia galactomannan. The number of roots for shoots and the size of the roots, in general, were higher in the modified media. The media Quoirin and Lepoivre (1977) and Murashige and Skoog (1962) were used in the pear tree micropropagation (Pyrus communis L.) cv. Durondeau, where it was observed that for the number of shoots and size of shoots had an increase of 46 and 22%, respectively, when mixture agar:guar galactomannan was used. Quoirin and Lepoivre (1977) medium with macronutrients reduced to ½ of the original concentration gellified with mixture agar:cassia galactomannan presented the higher percentage of rooted shoots (91.2%), number of roots for shoots (4.27), length of roots (2.09 cm) and smaller calluses in the explants. Gels of mixtures agar:guar or cassia or leucena galactomannan were tested in strawberry (Fragaria x ananassa Duchesne) cv. Pelican plant cultivation medium. The mixture agar:guar galactomannan showed higher number of shoots for all subcultures, with an increase about 120% in the first subculture, in relation to the controls medium that showed shoots chlorotics and senescent. The length of the roots for all the subcultures was larger in the means of mixtures agar:guar or cassia galactomannan. Added to the advantages of the partial substitution of the agar observed in the results above, it also contributes to a cost reduction. Since that agar prices vary considerably depending on brand and type, for example, in Brazil, guar GM has a cost around U$ 3/kg, while for agar it varies between U$ 100-200/kg. Then, 50% of agar substitution in the medium, it allows a cost 17 to 34 times lower, showing the potential use of the galactomannans for commercial application in plant tissue culture, justified by both biotechnological aspects and price