Desenvolvimento e validação de um biorreator do tipo imersão por bolhas para micropropagação de plantas

Abstract

Resumo: O presente trabalho teve como objetivo principal o desenvolvimento de um biorreator do tipo imersão por bolhas (B.I.B.®) para micropropagação e cultura de células vegetais, bem como facilitar o trabalho rotineiro e melhorar as condições ambientais e assépticas para as culturas que desempenham interesse agronômico. Contudo, a biotecnologia vegetal tem sido empregada como ferramenta auxiliar no desenvolvimento de equipamentos eficazes na propagação clonal de diversas espécies. O desenvolvimento de novos protótipos de imersão temporária e/ou permanente, bem como o estudo de seu funcionamento em diferentes culturas é fundamental para tentar reduzir custos, aumentar a produtividade e manter a qualidade genética do material vegetal submetido a essa técnica. Neste sentido, a propagação vegetativa em biorreatores de imersão por bolhas temporária e/ou permanente, consiste no cultivo de órgãos, tecidos ou células vegetais em uma solução nutritiva apropriada e asséptica. A vantagem deste método é que se trabalha somente com células vegetais desejáveis, desenvolvem-se com rapidez e com alto coeficiente de multiplicação e como técnica de multiplicação e conservação de patrimônio genético, formando milhões de outras células ou milhões de outras plantas. Para tanto, o crescimento e/ou desenvolvimento in vitro das plântulas de abacaxi, orquídeas, melaleuca e eucalyptus foram desenvolvidos em sistemas de biorreatores (B.I.B.® e R.I.T.A.®) com ciclo de imersão contínua e/ou permanente e o sistema tradicional em frascos de 200 mL. Todos os sistemas de cultivo, utilizou solução nutritiva líquida (MS), suplementado com 0,3 a 0,5 µL de Tween® 20, pH ajustado para 5,8 e autoclavagem a 120°C por 15 minutos. As culturas foram mantidas em sala de crescimento, temperatura controlada de 25±2°C, sob luz branca fria (35 µmol.m-2.s-1), com 16 horas de fotoperíodo, o delineamento estatístico foi inteiramente casualizado, com três tratamentos e três repetições. O futuro é promissor com as atuais contribuições da biotecnologia vegetal, no tocante a micropropagação em biorreatores. Acredita-se que ela dará importante contribuição aos pesquisadores, no seu propósito de suprir a demanda de alimentos, fármacos, fibras, energia e na produção de mudas melhoradas. Portanto, o biorreator de imersão por bolhas torna-se uma alternativa viável e eficaz na produção de mudas e metabólitos secundários em larga escala.

Abstract: This work had as its main objective the development of a bioreactor-type immersion by bubbles (B.I.B.®) for the techniques of micropropagation and culture of plant cells, and to facilitate the work routine and to improve environmental and aseptic conditions and techniques for crops which have agronomic interest. However, the plant biotechnology has been used as an assisting tool in the development of effective equipment in clonal propagation of various species. The development of new prototypes of temporary and/or permanent immersion and the study of their operation in different cultures is essential to reduce costs, increase productivity and to maintain the genetic quality of the plant material subjected to this technique. Hence, the vegetative propagation in bioreactors of immersion by bubbles continuous and/or permanent submersion is the growing of organs, tissues or plant cells in a nutrient and appropriately aseptic solution. The advantage of this method is that it works only with desirable plant cells, they grow quickly and with a high coefficient of ultiplication. It is also advantageous as a technique of multiplication and conservation of genetic heritage, allowing to forme millions of other cells or millions of other plants. For this purpose, growth and/or development in vitro of pineapple, orchids, eucalyptus and melaleuca seedlings have been carried on in bioreactor systems (B.I.B.® and R.I.TA.®) with continuous and/or permanent cycle of immersion and by the traditional system in flasks of 200 mL. All the systems used liquid nutrient solution (MS) supplemented with 0.3 to 0.5 µL of Tween® 20, with pH adjusted to 5.8 and it was autoclaved at 120° C for 15 minutes. The cultures were kept in a growth room, with controlled temperature of 25±2 °C, under cool white light (35 µmol.m-2.s-1), with 16 hours of photoperiod. The statistic design was completely randomized, consisting of three treatments and three repetitions. The future is promising with the current contributions of plant biotechnology, concerning micropropagation in bioreactors. It is believed that it will provide important contribution to the researchers to respond to the demand for food, medicines, fibers and energy in the production of improved seedlings. Therefore, the bioreactor of immersion in bubbles is a viable and efficient alternative in the production of seedlings and secondary metabolics on large scale.