Enxertia e propagação in vitro de fáfia [Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen]

Pfaffia glomerata, popularly known as Brazilian Ginseng, is an important medicinal species whose market demand and extractivism form led to its inclusion in the priority conservation species list. It presents great genetic diversity among its natural populations, being this variability expressed bot...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2008
Main Author: Iarema, Lourdes lattes
Orientador/a: Otoni, Wagner Campos lattes
Co-advisor: Silva, Luzimar Campos da lattes, Carvalho, Carlos Roberto de lattes
Banca: Ribas, Rogério Ferreira lattes, Paiva Neto, Vespasiano Borges de lattes
Format: Tese
Language:por
Published: Universidade Federal de Viçosa
Programa: Doutorado em Botânica
Department: Botânica estrutural; Ecologia e Sistemática
Assuntos em Portugês:
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://locus.ufv.br/handle/123456789/352
Citação:IAREMA, Lourdes. Grafting and propagation in vitro of fafia [Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen]. 2008. 189 f. Tese (Doutorado em Botânica estrutural; Ecologia e Sistemática) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2008.
Resumo Português:Pfaffia glomerata, popularmente conhecida como Ginseng brasileiro, é uma importante espécie medicinal cuja demanda no mercado e a forma de extrativismo levaram a sua inclusão na lista de espécies prioritárias para a conservação. Apresenta grande diversidade genética entre suas populações naturais, sendo essa variabilidade tanto na produção de biomassa das raízes, órgão de interesse na espécie, quanto na concentração de princípio ativo (β-ecdisona). Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivos: (a) avaliar a eficiência da enxertia in vitro na propagação de dois acessos de Pfaffia glomerata, visando a estabelecer combinação compatível entre um acesso de elevada (2202) e um de baixa produção do princípio ativo (2209), para aumentar a produção do composto de interesse comercial; e (b) analisar o potencial fotoautotrófico de P. glomerata propagadas in vitro, comparando-se parâmetros fisiológicos e estruturais das plantas propagadas sob condições heterotróficas, fotomixotrófica e fotoautrófica. Na enxertia in vitro foram utilizados segmentos internodais como hipobioto e ápice caulinar como epibioto, de plantas cultivadas in vitro, para estabelecer as combinações recíprocas entre os acessos utilizados, autoenxertia (controle) e testemunhas (plantas sem enxerto). As avaliações foram realizadas quanto ao percentual de pegamento e características de crescimento dos enxertos durante a etapa in vitro (aos 30 dias) e quanto à sobrevivência e desenvolvimento das plantas enxertadas, tanto na condição in vitro quanto ex vitro, sendo monitoradas por 360 dias após a enxertia. Em toda a etapa de aclimatização foram analisados parâmetros fisiológicos como teor de pigmentos cloroplastídicos, fluorescência da clorofila a e taxa fotossintética. As regiões de conexões de todos os tratamentos que envolveram enxertia foram analisadas histologicamente, nos períodos de 7, 14, 21, 28, 35, 70 e 100 dias de cultivo após a enxertia in vitro. O índice de pegamento da enxertia variou de regular à excelente em 80% das plantas em todas as combinações. As plantas enxertadas apresentaram menor média de crescimento in vitro em relação às testemunhas, porém o estabelecimento e o desenvolvimento dos enxertos in vitro e ex vitro não ficaram comprometidos. Foram observadas mortalidade e diferenças no crescimento entre os tratamentos somente na fase de estabelecimento in vitro. Analisando os padrões fisiológicos não foram detectadas diferenças estatísticas entre os tratamentos, no entanto, considerando as condições de cultivo a que foram submetidas, a casa de vegetação foi o melhor ambiente. Em condição de campo foi notável a diferença na fenologia dos dois acessos utilizados, principalmente em relação à produção de raízes e inflorescências, bem como na susceptibilidade ao ataque de insetos. As plantas que apresentaram maior concentração do princípio ativo nas folhas foram constituídas pelo acesso 2202; estas também apresentaram maior número de danos ocasionados pelo ataque de insetos na parte aérea. O acesso considerado o maior produtor de princípio ativo foi susceptível ao ataque de nematóides e apresentou sintomas de galhas, enquanto o outro acesso mostrou-se resistente. Os nematóides influenciaram a produção do princípio ativo nas raízes, mas não comprometeram o desenvolvimento das plantas. A enxertia proporcionou maior concentração do princípio ativo quando a planta foi constituída pelo acesso 2202 como epibioto e pelo acesso 2209 como hipobioto, comprovando as interações fisiológicas existentes entre os componentes da enxertia. As análises anatômicas indicaram que a formação do calo na região de união foi resposta imediata à injúria, e a reconexão vascular das plantas enxertadas ocorreu aos 21 dias após a realização da enxertia. Não houve diferença estrutural no processo de cicatrização entre os tratamentos. Os resultados indicaram a eficiência da aplicação da enxertia in vitro para estabelecer diferentes combinações de acessos de P. glomerata e obter maior concentração de β-ecdisona nas raízes. (b) Foram utilizados segmentos nodais para propagação em meio contendo 0 e 30 g L-1 de sacarose, combinado com tipos de vedação: 1. uma camada de filme plástico de PVC transparente (PVC); 2. tampa rígida de polipropileno autoclavável (TSO); 3. tampa rígida de polipropileno autoclavável com um orifício (T1O); e 4. TR com dois furos (T2O), cobertos por membranas permeáveis a trocas gasosas. O experimento foi mantido em sala de crescimento, à temperatura de 25 ± 2 ºC, sob fotoperíodo de 16 horas com irradiância de 50 µmol m-2 s-1. Foram observadas diferenças morfológicas significativas entre os tratamentos; as plantas cultivadas na presença de sacarose e de membrana apresentaram-se mais vigorosas. No entanto, analisando os padrões de crescimento, as plantas cultivadas na ausência de sacarose e na presença de membranas não diferiram estatisticamente dos demais tratamentos cultivados heterotroficamente. A sacarose influenciou as respostas fisiológicas, sendo encontrados maiores teores de pigmentos cloroplastídicos e maior quantidade de massa seca na presença desse carboidrato, enquanto que a taxa fotossintética foi maior na ausência de sacarose. A análise estrutural da folha demonstrou a influência da fonte de carboidrato na formação das paredes celulares, na presença de tecido de sustentação e na diferenciação de feixes vasculares. As plantas cultivadas na ausência de sacarose e sem a membrana apresentaram estômatos mal formados e células hipertrofiadas, enquanto que, na presença da fonte de carboidrato, independente do tipo de tampa utilizada, as folhas apresentaram organização bem definida. As plantas cultivadas sem sacarose e com duas membranas apresentaram organização típica das plantas cultivadas in vitro. No entanto, esse tratamento apresentou maior área foliar entre os tratamentos, e seu crescimento não ficou comprometido. Portanto, P. glomerata apresenta potencial para propagação fotoautotrófica.
Resumo inglês:Pfaffia glomerata, popularly known as Brazilian Ginseng, is an important medicinal species whose market demand and extractivism form led to its inclusion in the priority conservation species list. It presents great genetic diversity among its natural populations, being this variability expressed both in root biomass production, organ of interest of the species, as in the active principle content (β-ecdysone). Thereby, the present work aimed: (a) to evaluate in vitro micrografting efficiency in two P. glomerata accessions to establish a compatible combination between a low- (2202) and a high-producing (2209) β-ecdysone accessions, in order to increase the production of the commercial interest compound; and (b) to evaluate the photoautotrophic capacity of P. glomerata propagated in vitro by comparison of physiological and structural parameters under heterotrophic, photomixotrophic and photoautotrophic conditions. In in vitro micrografting, internodal segments and stem apexes, obtained from in vitro propagated plants, were used as rootstock and as scion, respectively, in order to establish reciprocal combinations between the accessions, self-micrografting, and comparisons with non-micrografted counterparts. Evaluations were made concerning the connection percentage and growing features of graftings during in vitro stage (at 30 days) and survival and growing of micrografted plants both in vitro as in ex vitro conditions, being monitored throughout 360 days after micrografting. The acclimatization process was monitored by physiological parameters, such as chloroplastidic pigments tenors, chlorophyll fluorescence, and photossynthetic rates. The time course of grafting connections was monitored by histological analyses in the periods of 7, 14, 21, 28, 35, 70 and 100 days after the in vitro grafting. Well-formed micrografting connections achieved indexes varying from regular to excellent in 80% of plants in all combinations. The micrografted plants had lower in vitro growth rates as compared to the non-grafted ones. Mortality rates (2.5-17.5%) were only observed during the phase of in vitro establishment. Analyzing the physiological patterns statistical differences were not detected among the treatments, however considering the cultivation conditions which plants were submitted, the greenhouse was the best environment tested. Under field conditions, the phenology difference between both accessions tested was very expressive, especially concerning root and inflorescence production, as well as susceptibility to insects attack. Accession 2202 plants presented higher active principle concentration in leaves, and higher number of injuries resulting from insect attack to the shoots. The accessions considered the greatest active principle producer was susceptible to nematode attack and exhibited gall symptoms, while the other access was resistant. Interestingly, the nematodes positively influenced β-ecdysone production in roots, but did not commit plants development. Micrografting promoted higher active principle concentration when constituted by accession 2202 as scion and accession 2209 as rootstock, proving the existence of physiological interactions between grafting components. Anatomical evaluations indicated that formation of calli in graft union region occurred as an immediate response to injury, and vascular reconnection of graftings occurred 21 days after micrografting performance. There was no structural difference in healing process among treatments. Results indicated efficiency of in vitro micrografting application in establishing different accession combinations of P. glomerata and obtainment of higher concentrations of β- ecdysone on roots. Nodal segments were used for propagation in sucrose-containing (0 to 30 g L-1) medium combined with closure types: 1. one polyvinyl chloride transparent film layer (PVC); 2. polypropylene rigid lid (LWH); 3. LWH with one orifice (L1H); and 4. LWH with 2 orifices (L2H) covered by gas exchanging permeable membranes. The experiment was maintained in growth room at 25 ± 2 °C under 16 hours of photoperiod with 50 µmol m-2 s-1 irradiance. Significant morphological differences were observed among treatments; plants cultivated with sucrose and membrane closure were the most vigorous. However, analyzing growing patterns plants cultivated without sucrose and with membranes closure did not differ statistically from other heterotrophic cultivation treatments. Sucrose influenced physiological responses, with highest content of chloroplastidic pigments and higher amount of fresh mass with this carbohydrate, while photosynthetic rates were higher in sucrose-lacking medium. Leaf structural analysis demonstrated influence of carbohydrate source on cell wall formation, supporting tissues and vascular bundles differentiation. Plants cultivated without both sucrose and membrane closure presented poorly formed stomata and hypertrophic cells, while with this carbohydrate source, despite closure types used, leaves presented well defined organization. Plants cultivated without sucrose and with two membranes closure presented typical in vitro organization. However, this treatment presented the highest leaf area between treatments, without growth compromising. Therefore, P. glomerata has potential for photoautotrophic propagation.