Efeito da citocinina 6-benzilaminopurina e da ventilação natural no cultivo in vitro de Maxillaria picta (Orchidaceae)

Abstract

Resumo: Maxillaria picta é uma orquídea nativa da América do Sul, encontrada principalmente na Mata Atlântica, com flores perfumadas de alto potencial ornamental. Em razão do intenso extrativismo e fragmentação dos ecossistemas, as orquídeas apresentam tendência de redução da biodiversidade e ameaça à extinção de espécies. O cultivo in vitro é uma ferramenta biotecnológica amplamente utilizada para a conservação ex situ de espécies, com numerosos trabalhos disponíveis na literatura. No entanto, os aspectos anatômicos e bioquímicos das plântulas expostas a fitorreguladores e seus efeitos residuais, além de estudos fisiológicos comparativos das plantas cultivadas in vitro convencionalmente e sob ventilação natural em M. picta ainda não foram estabelecidos. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar como a suplementação de 6-benzilaminopurina (BAP) e o cultivo sob a ventilação natural afetam o desenvolvimento in vitro e aclimatização de M. picta. Plantas obtidas a partir da germinação in vitro em meio de alongamento e desenvolvimento foram submetidas a diferentes concentrações de BAP (0, 3, 6, 9, 12 e 15 µM) em meio de cultura WPM por 60 dias. Ápice radicular e porção mediana da terceira folha foram coletadas em diferentes tempos de exposição ao fitorregulador (0, 15, 30 e 45 dias) e analisadas em microscopia de luz. Após 60 dias de cultivo foram avaliados: sobrevivência (%), escurecimento (%), número e comprimento de brotos, folhas e raízes. Em seguida, as plantas foram enraizadas in vitro em meio de cultura com 1 µM AIB por 30 dias e aclimatizadas em substrato vermiculita em casa de vegetação. Após 90 dias, foi avaliado a concentração de pigmentos fotossintéticos. Para aprimorar o protocolos de cultivo in vitro, plantas foram submetidas a dois tipos de sistemas de cultivo: convencional e ventilação natural em meio de cultura WPM suplementado com 9 µM de BAP. Após 30 e 50 dias in vitro foram avaliados número e comprimento dos brotos e análises de trocas gasosas. Todas as plantas foram aclimatizadas, após 30 dias ex vitro foi avaliado a concentração de pigmentos fotossintéticos e após 50 dias foram realizadas análises de fluorescência da clorofila a, quantificação da massa fresca e seca e sobrevivência. O tratamento suplementado com 9 µM de BAP é recomendado para a fase de multiplicação in vitro, uma vez que apresenta maior tendência de formação de brotos (1.9) e folhas (11). Entretanto, concentrações acima de 9 µM de BAP causam escurecimento do tecido e diminuem a concentração de todos os pigmentos fotossintéticos em plantas aclimatizadas, acarretando possivelmente em diminuição da eficiência do aparelho fotossintético dessas plantas. Anatomicamente, a suplementação de 9 e 12 µM de BAP proporcionou maior desenvolvimento do cilindro vascular das raízes. A ventilação natural promoveu aumento de 58% no número de brotações e maior concentração de todos os pigmentos fotossintéticos. Esses resultados sugerem aumento na produtividade e na capacidade fotossintética dessas plantas. As análises de trocas gasosas revelaram que a ventilação natural promoveu médias com distribuição mais homogênea dos dados para plantas cultivadas nessa condição e também maiores médias de taxa de transporte de elétrons e quenching fotoquímico, indicando padronização das mudas e incremento da atividade de fotossistema II. Este estudo contribui para o conhecimento acerca do cultivo in vitro de M. picta, mostrando o impacto da suplementação de BAP e seu efeito residual nas plantas aclimatizadas. Além disso, também permite compreender a fisiologia das plantas sob ventilação natural a fim de otimizar a propagação da espécie

Abstract: Maxillaria picta is an orchid native to South America, primarily found in the Atlantic Forest, with fragrant flowers and high ornamental potential. Due to intense extractivism and ecosystem fragmentation, orchids face a trend of biodiversity reduction and the threat of species extinction. In vitro culture is a widely used biotechnological tool for the ex-situ conservation of species, with numerous published studies. However, the anatomical and biochemical aspects of seedlings exposed to phytohormones and their residual effects, as well as comparative physiological studies of plants conventionally cultivated in vitro and under natural ventilation in M. picta, have not yet been established. In this context, the objective of this study was to evaluate how the supplementation of 6-benzylaminopurine (BAP) and culture under natural ventilation affect the in vitro development and acclimatization of M. picta. Plants obtained from in vitro germination in elongation and development medium were subjected to different concentrations of BAP (0, 3, 6, 9, 12 and 15 µM) in WPM culture medium for 60 days. Roots and leaves were collected for anatomical analysis. Root apex and median portion of the third leaf were collected at different times of exposure to the phytoregulator (0, 15, 30 and 45 days) and analyzed under light microscopy. Then, the plants were in vitro rooted in culture medium supplemented with 1 µM IBA for 30 days and acclimatized in a vermiculite substrate in a greenhouse. After 90 days, the concentration of photosynthetic pigments was evaluated. To improve the in vitro culture protocols, plants were subjected to two types of cultivation systems: conventional and natural ventilation, in WPM culture medium supplemented with 9 µM of BAP. After 30 and 50 days in vitro, the number and length of shoots and gas exchange analyses were evaluated. All plants were acclimatized, after 30 days ex vitro, the concentration of photosynthetic pigments was evaluated. After 50 days ex vitro, chlorophyll a fluorescence analyses, quantification of fresh and dry mass, and survival (%) were performed. The treatment supplemented with 9 µM of BAP is recommended for the in vitro multiplication phase as it shows a higher tendency for shoot (1.9) and leaves (11) formation. However, concentrations above 9 µM of BAP cause tissue darkening and reduce the concentration of all photosynthetic pigments in acclimatized plants, possibly leading to a decrease in the efficiency of their photosynthetic apparatus. Anatomically, supplementation with 9 and 12 µM of BAP promoted greater development of the vascular cylinder in the roots. Natural ventilation promoted a 58% increase number of shoots and a higher concentration of all photosynthetic pigments. These results suggest an increased productivity and photosynthetic capacity in these plants. Gas exchange analyses revealed that natural ventilation promoted means with a more homogeneous distribution of data for plants grown under this condition and also higher means of electron transport rate and photochemical quenching, indicating standardization of seedlings and increased activity of photosystem II. This study contributes to the knowledge of M. picta in vitro culture, demonstrating the impact of BAP supplementation and its residual effect on acclimatized plants. Additionally, it provides insights into the physiology of plants under natural ventilation to optimize the propagation of the species