In vitro propagation of annatto (Bixa orellana L.) from juvenile and adult explants

O comportamento morfológico in vitro de explantes diversos (hipocótilos, epicótilos, raízes e segmentos internodais e nodais) de B. orellana L. foi estudado mediante a avaliação da resposta morfogênica em relação ao regime de exposição à luz das sementes durante o período de germinação; da resposta à hipoxia em meio semi- sólido; e dos gradientes de resposta dos explantes e hipocótilos invertidos comparados aos hipocótilos cultivados com polaridade fisiológica normal. A manutenção das culturas na ausência de luz por 30 dias durante o período de germinação, possibilitou maiores rendimentos na quantidade de explantes superiores. Hipocótilos dispostos na porção superficial do meio de cultura apresentaram organogênese direta, ao contrário dos demais que apresentaram respostas diferenciadas relacionadas à profundidade do explante depositado no meio de cultura. Quanto às diferenças no potencial morfogênico dos explantes hipocotiledonares, relacionado ao gradiente de responsividade, e em relação à ocorrência de genótipo-especificidade de respostas in vitro, foi observado que, no tratamento em que a cultura foi exposta à luz houve melhor resposta dos explantes. No entanto, houve diferenças nas regiões em que as respostas apareceram e estas foram específicas para cada genótipo. Para todos os híbridos estudados, a utilização de hipocótilos invertidos, quando comparados aos não invertidos, foi mais eficiente na indução de organogênese adventícia. Na cultura de raízes, a utilização do meio líquido sob agitação foi superior quando comparado à utilização de meio semi-sólido, no entanto houve necessidade do uso de fitorreguladores para indução de brotações nestes explantes. Após 45 dias de cultura brotações se diferenciaram das raízes; no geral em meio semi-sólido, na ausência de luz, as brotações apresentaram-se escassas e com certa anormalidade, porém sem hiperidricidade. A utilização de meio líquido, tanto na ausência quanto na presença de luz, promoveu a regeneração de brotações com características de hiperidricidade. Quanto à utilização de explantes adultos, a formação de gemas ocorreu com maior freqüência nas superfícies onde houve o seccionamento do explante e com menor freqüência nas regiões centrais dos explantes. As brotações induzidas pelo efeito de BAP, apesar de em menor quantidade, apresentaram qualidade superior. As análises histológicas revelaram que o inicio da regeneração ocorreu a partir da intensa proliferação celular na região do periciclo e tecidos vasculares associados como o floema secundário do explante. Na utilização de segmentos internodais (SIN) como fonte de explantes, observou-se, aos 30 dias de cultura, nos tratamentos com fitorreguladores, a regeneração de brotações, no entanto para o controle (MS0) ocorreu apenas a calogênese. As brotações apresentaram, em média, de 0,1 cm de comprimento e, na maioria dos tratamentos, formaram-se em toda a superfície do explante. A maioria dos tratamentos apresentou resposta quanto à organogênese. A maior média dos explantes responsivos à organogênese foi com o tratamento BAP, entretanto com o 2iP ocorreu o inverso, caracterizando-se como o tratamento menos responsivo. A resposta morfogênica dos explantes ocorreu na maioria das vezes por via direta, havendo apenas uma exceção no tratamento com BAP. O início do processo da divisão celular, a qual culminou na morfogênese, foi observado a partir da intensa proliferação celular na região do câmbio, se estendendo até o floema secundário do explante. Observações efetuadas para utilização de segmentos nodais como fonte de explante evidenciaram o comprimento das brotações apresentando diferença em função do tratamento. Similarmente às brotações oriundas de SIN, aquelas regeneradas de SN apresentaram senescência foliar, no isolamento do explante original, necessitando da adição de STS no meio para alongamento e manutenção.The morphological behavior of explants (hypocotyls, epicotyls, roots and node and internode segments) of annatto (B. orellana L.) was evaluated by means of in vitro morphogenic responses regarding the duration of exposition to light throughout germination period; the responses to hypoxia in semi-solid medium, and the response gradients of hypocotyls and inverted hypocotyls explants as compared to the normal physiological polarity cultured ones. The maintenance of the cultures for 30 days in the absence of light, throughout the germination period, enabled higher rates of morphogenic responses. Hypocotyls placed on the surface of the culture medium displayed direct organogenesis; unlike the others that presented varied responses dependent on the depth of culture in semi-solid medium. Regarding the morphogenic potential of hypocotyledonary explants, either related to the in vitro responsiveness or genotype-specificity, it was observed that treatments kept under light regime displayed satisfactory responses. However, different responses were observed along the explants, and these were specific for each genotype. For all hybrids, the use of inverted hypocotyl segments was more efficient in inducing adventitious organogenesis as compared to the normal oriented explants. For root cultures, the utilization of liquid medium under agitation was superior as compared to the semi-solid counterpart; however, the induction of adventitious organogenesis demanded the incorporation of growth regulators (GR). After 45 days, in cultured root explants in the semi-solid medium; in the absence of light, differentiation of shoot buds and elongated shoots were scarce and with certain abnormality, but non-hyperhydric. The use of liquid medium, regardless the light regime, led to differentiation of hyperhydric shoots. As for the use of adult explants, the formation of shoot-buds occurred more frequently in the cut surfaces. BAP-induced shoot-buds, despite the lower number, were more vigorous. The histological analyses revealed that the initial regeneration responses started from an intense cellular proliferation in the pericycle and vascular tissues areas, mainly associated with the secondary phloem. At 30 days of culture in MS medium supplemented with GR, a regeneration of shoots was observed, when internode segments (INS) were used as explant source, whereas only callusing was obtained in the control treatment (MS0). The shoots presented, in average, 0,1 cm in length and, in most of the treatments, they were formed in the whole surface of the explant. The majority of treatments benefited organogenic responses, but greater averages of responsive explants were obtained in BAP-added media, whilst those with 2iP were less responsive. The morphogenic responses occurred generally by means of direct pathway, except for BAP-supplemented media. The initial cellular division processes that culminated with morphogenesis were coincident with an intense proliferation from cambium, extending to secondary phloem region. When NS were used as source of explants average shoot length varied among treatments. Similarly, to those shoots derived from SIN cultures, those from SN had leaf senescence, requiring the addition of STS to the elongation and maintenance media.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio