Efecto de la 6-bencilaminopurina en la morfoanatomía y la fisiología de brotes de Tectona grandis L. cultivados en sistemas de inmersión temporal

Abstract

La teca (Tectona grandis L.) se ubica entre las cinco especies maderables de mayor importancia a nivel mundial y el cultivo in vitro se ha convertido en el método más efectivo para la propagación clonal de individuos adultos de teca. Sin embargo durante la propagación comercial se presentan problemas con la hiperhidricidad de los brotes, lo que ha limitado la aplicación de métodos más ventajosos como los sistemas de inmersión temporal. El presente trabajo tuvo como objetivo determinar el efecto del 6-BAP en la multiplicación in vitro, la morfo-anatomía, la fisiología y la supervivencia ex vitro de brotes de teca cultivados en los sistemas de inmersión temporal, así como el efecto inductor del 6-BAP en la respuesta hiperhídrica. Se estudió el efecto de tres concentraciones de 6-BAP (2,22; 4,44 y 6,66 μM) y un tratamiento control sin 6-BAP en la multiplicación de los brotes de teca y mediante la evaluación de indicadores morfológicos, anatómicos y fisiológicos se definió la concentración más adecuada. Se realizaron estudios de expresión diferencial de proteínas mediante la comparación del perfil proteómico de brotes cultivados sin 6-BAP y con 4,44 μM de 6-BAP, los cuales presentaban cambios morfológicos. Los mejores resultados en los SIT se alcanzaron con una concentración de 2,22 μM de 6-BAP, con la cual se incrementó el número de brotes (4,1 brotes/explante) sin la presencia de brotes hiperhídricos. Estas plantas presentaron una morfo-fisiología normal, con una elevada capacidad antioxidante y con mecanismos de respuesta a estrés biótico y abiótico activados desde la fase in vitro, que les permitió sobrevivir en un alto porcentaje (91,7%) durante la aclimatización. Se determinó que el 6-BAP en concentraciones de 4,44 y 6,66 μM induce un incremento del contenido de agua en los brotes, y desórdenes en el aparato estomático, la acumulación de sustancias antioxidantes, el desarrollo de un sistema vascular hipolignificado y una sobreacumulación de citoquininas en formas activas. Esto se correspondió con un incremento del contenido de agua en los brotes y con cambios morfológicos en la forma y color de las hojas y apariencia hiperhídrica. Se obtuvo el perfil proteómico de la hoja de teca a partir de plantas del banco de donantes y se establecieron las bases para futuros estudios de proteómica en esta especie. Mediante la identificación de proteínas expresadas diferencialmente, se pudo determinar que la respuesta hiperhídrica inducida por el 6-BAP en los brotes, estuvo asociada una sobreacumulación de citoquininas endógenas en formas activas, que disminuyó la expresión de varias enzimas implicadas en diferentes rutas metabólicas principalmente de tipo Peroxidasa. Esto disminuyó la capacidad antioxidante de los brotes, afectó la xilogénesis, la biosíntesis de la pared celular y la lignificación; lo que constituyó la causa principal de la hiperhidricidad y de la baja capacidad adaptativa de estos brotes. Teak (Tectona grandis L.) is among the five most important timber species in the world and in vitro cultivation has become the most effective method for the clonal propagation of adult teak individuals. However, during the commercial propagation, there are problems with the hyperhydricity of the outbreaks, which has limited the application of more advantageous methods such as temporary immersion systems. The objective of this work was to determine the effect of 6-BAP on in vitro multiplication, morpho-anatomy, physiology and ex vitro survival of teak shoots grown in temporary immersion systems, as well as the elicitor effect of -BAP in the hyperhydric response. The effect of three concentrations of 6-BAP (2.22, 4.44 and 6.66 μM) and a control treatment without 6-BAP in the multiplication of teak shoots and by the evaluation of morphological, anatomical indicators was studied and physiological, the most appropriate concentration was defined. Protein differential expression studies were performed by comparing the proteomic profile of shoots grown without 6-BAP and with 4.44 μM of 6-BAP, which showed morphological changes. The best results in the SIT were reached with a concentration of 2.22 μM of 6-BAP, with which the number of outbreaks (4.1 shoots / explant) was increased without the presence of hyperhydric sprouts. These plants presented a normal morpho-physiology, with a high antioxidant capacity and with mechanisms of response to biotic and abiotic stress activated from the in vitro phase, which allowed them to survive in a high percentage (91.7%) during the acclimatization. It was determined that 6-BAP in concentrations of 4.44 and 6.66 μM induces an increase in the water content in the outbreaks, and disorders in the stomatal apparatus, the accumulation of antioxidant substances, the development of a hypolignified vascular system and an overaccumulation of cytokinins in active forms. This corresponded to an increase in the water content in the shoots and with morphological changes in the shape and color of the leaves and hyperhidric appearance. The proteomic profile of the teak leaf was obtained from plants of the donor bank and the bases were established for future studies of proteomics in this species. Through the identification of differentially expressed proteins, it was possible to determine that the hyperhydric response induced by 6-BAP in the outbreaks was associated with an overaccumulation of endogenous cytokinins in active forms, which decreased the expression of several enzymes involved in different metabolic pathways, mainly Peroxidase type. This decreased the antioxidant capacity of the shoots, affected xylogenesis, biosynthesis of the cell wall and lignification; which was the main cause of hyperhydricity and the low adaptive capacity of these outbreaks.(traducción automática)