Influência do pH e do ágar sobre o cultivo in vitro de embriões de laranjeira pÊra1



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Influência do pH e do ágar sobre o cultivo in vitro de embriões
de laranjeira pÊra
1

VALTEMIR GONÇALVES RIBEIRO2, MOACIR PASQUAL3, JOSÉ DARLAN RAMOS4,


ARNALDO FREITAS DE OLIVEIRA JUNIOR e GLADYSTON RODRIGUES CARVALHO2

Resumo - Objetivou-se com o presente trabalho determinar a interação do pH e do ágar no cultivo
in vitro de embriões da laranjeira Pêra (Citrus sinensis Osb.). Os tratamentos consistiram das concentrações de 0,0; 3,5; 7,0; 10,5 e 14,0 g/L de ágar associadas às aferições de pH do meio de cultura MS em 3,7; 4,7; 5,7 e 6,7, antes da esterilização em autoclave. Maiores comprimentos da haste caulinar e de raiz foram obtidos com o valor de pH 4,7. O percentual de sobrevivência foi maximizado em pH 6,7 com a concentração de 10,5 g/L de ágar e a menor hidratação ocorreu nos tecidos dos embriões quando cultivados em meio nutritivo com valores de pH mais elevados.

Termos para indexação: Citrus sinensis, citricultura, cultura de embriões, melhoramento.


EFFECTS OF pH AND AGAR ON IN VITRO EMBRYO CULTURE OF ORANGE CV. PÊRA
Abstract - This work had the objective of determining the effects of pH and agar interaction on in vitro orange (Citrus sinensis Osb.) embryo culture. The 0; 3.5; 7.0; 10.5 and 14.0 g/L agar concentrations were associated with MS media at 3.7; 4.7; 5.7 and 6.7 pH values, previously sterilized in autoclave. The 4.7 pH value showed higher shoot and root growth. Higher percentage of plant survival was achieved at pH 6.7 at 10.5 g/L agar concentration and a linear decrease in plant fresh weight was observed as agar concentration increased.

Index terms: Citrus sinensis, citriculture, embryo culture, breeding.


_________

1 Aceito para publicação em 22 de maio de 1997.

Extraído da Dissertação apresentada pelo primeiro autor à Universidade Federal de Lavras (UFLA), para obtenção do grau de Mestre. Apoio Financeiro da FAPEMIG e do CNPq.



2 Eng. Agr., M.Sc., Dep. de Agric., UFLA, Caixa Postal 37, CEP 37200-000 Lavras, MG.

3 Eng. Agr., Dr., Prof. Titular, UFLA. Bolsista do CNPq.

4 Eng. Agr., Dr., Prof. Adjunto, UFLA. Bolsista do CNPq.

INTRODUÇÃO
No Brasil, os trabalhos de melhoramento de citros tiveram início por volta de 1935, na Estação Experimental do Instituto Agronômico de Campinas, em Cordeirópolis, SP, com testes comparativos entre diferentes porta-enxertos e produção de plantas nucelares (Moreira, 1980).

Uma barreira para os trabalhos de melhoramento é a ocorrência da poliembrionia, que é caracterizada pela presença de dois ou mais embriões na mesma semente (Chapot, 1975; Hearn, 1977). Em trabalhos de hibridação, o embrião zigótico normalmente não se desenvolve quando cultivares poliembriônicas são utilizadas como planta-mãe. Freqüentemente, o embrião sexual é suplantado pelos embriões nucelares, antes mesmo da maturação da semente (Moreira & Pio, 1991).

Do ponto de vista prático, a técnica de cultura de tecidos vegetais permite estudar as necessidades nutricionais e físicas dos embriões durante o desenvolvimento in vitro, superar a dormência em certos tipos de sementes e, como ferramenta primordial para o melhoramento, resgatar embriões híbridos imaturos de cruzamentos incompatíveis, onde ocorrem barreiras sexuais na formação de sementes (Andreoli, 1986; Pasqual & Pinto, 1988).

O sucesso do cultivo in vitro de embriões depende dos fatores genéticos e fisiológicos inerentes aos embriões nucelares e zigóticos, das condições térmicas, fotoperiodismo e meio de cultura, que são também responsáveis pela formação e crescimento dos embriões. Essas exigências podem variar para cada espécie do gênero Citrus e, também, dentro de cada cultivar.

Um importante aspecto da cultura de embrião imaturo é definir um meio de cultura que possa sustentar o seu crescimento e desenvolvimento. Isto requer, muitas vezes, testar diferentes meios de cultura, muitas vezes modificados de forma empírica (Hu & Ferreira, 1990).

Os elementos minerais são absorvidos pelas diferentes culturas de acordo com as respectivas exigências nuticionais. Todavia, a acidez ou a basicidade, quando bem ajustados, podem promover maior e melhor aproveitamento dos nutrientes pelo explante. Um valor de pH baixo conduz à competição do H+ com os nutrientes catiônicos (NH4+, K+, Ca2+, Mg2+, Cu2+, Fe2+, Mn2+ e Zn2+) pelas células dos tecidos radiculares e, em valores mais elevados de pH, diminui a absorção de nutrientes aniônicos como o NO3-, H2PO42-, Cl-, e MoO42-  (Torres & Caldas, 1990; Faquin et al., 1996). Quando os íons NH4+ desaparecem da solução, os íons NO3- passam a ser absorvidos em maior proporção que outros e são trocados por OH- ou HCO3-, elevando rapidamente o pH (Furlani & Furlani, 1988).

O ágar é reconhecido por sua ação gelificante. Aspectos relacionados a sua natureza biológica e de produção têm provocado consideráveis variações em sua qualidade, incluindo-se nível e natureza dos contaminantes orgânicos e inorgânicos (Debergh, 1983); podendo ser essas variações significativas para o sucesso do cultivo in vitro. O ágar, também utilizado como agente tamponante (Shinga, 1982) e controlador de fenômenos de vitrificação e hiperhidratação (Williams & Leopold, 1989), pode ser hidrolisado com a acidez do meio de cultura (Romberger & Tabor, 1971), não polimerizando ao esfriar. Normalmente o ágar é utilizado na faixa de 0,4 a 1,0 % (p/v) para cultura de tecidos de plantas (Caldas et al., 1990).

Stoltz (1971), estudando embriões germinados de Iris sp., sugere que a concentração de ágar no meio de cultivo deve ser mantida baixa, suficiente para suportar o peso físico dos embriões, em virtude das altas concentrações causarem restrição no crescimento dos embriões pela redução na disponibilidade de água.

O presente trabalho teve por objetivo estudar as possíveis interações do ágar com o pH no meio MS (Murashige & Skoog, 1962), utilizado para o cultivo in vitro de embriões de laranjeira Pêra (Citrus sinensis Osb.).
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi conduzido no Laboratório de Cultura de Tecidos do Departamento de Agricultura da Universidade Federal de Lavras (UFLA). Foram utilizados frutos de 10 semanas com aproximadamente 5,5 cm de comprimento de uma única planta da variedade laranjeira Pêra (Citrus sinensis Osb.), previamente escolhida por apresentar as melhores condições fitossanitárias.

Os frutos após serem lavados tiveram suas sementes removidas e, em câmara de fluxo laminar, sofreram assepsia com álcool (70%) por 5 minutos e hipoclorito de sódio (2%) por 20 minutos, sendo em seguida lavadas três vezes em água bidestilada autoclavada. Com o auxílio de microscópio estereoscópico, bisturi e pinça, os integumentos das sementes foram excisados longitudinalmente a partir da região oposta à micrópila, tomando-se o cuidado de não provocar danos aos embriões.

Todos os embriões, independente dos estádios em que se encontravam, foram inoculados em meio MS, acrescido de ágar (0,0; 3,5; 7,0; 10,5 e 14,0 g/L), ajustados em diferentes valores de pH (3,7; 4,7; 5,7 e 6,7), em todas as combinações. Esses tratamentos permaneceram 48 horas no escuro e posteriormente, em sala de crescimento à temperatura de 271oC, com fotoperíodo de 16 horas diárias em intensidade luminosa de 35 moles m-2 s-1.

Passados 45 dias, as plântulas foram avaliadas pelas características comprimentos da haste caulinar e do sistema radicular, peso da matéria fresca e porcentagem de sobrevivência. Para efeito de análise estatística, os dados das variáveis peso da matéria fresca, comprimentos da haste caulinar e do sistema radicular foram transformados em raiz quadrada de (x+0,5), e os dados do percentual de sobrevivência, em arco seno da raiz (x/100).

Foram usadas quatro repetições, cada uma constituída de quatro tubos de ensaio com 15 mL de meio, em delineamento inteiramente casualizado.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O fator pH, ao contrário do fator ágar, apresentou efeito significativo pelo teste F ( <0,01) em todas as variáveis avaliadas; a interação entre os dois fatores foi significativa no comprimento do sistema radicular e porcentagem de sobrevivência, a 1% e 5%, respectivamente.

A Fig. 1 indica uma queda linear no peso da matéria fresca com o aumento dos valores do pH. O maior peso da matéria fresca adquirida em pH 3,7 (156 mg), pode ser explicado pela tendência de absorção de água pelos tecidos das plântulas quando cultivadas em meio mais aquoso (Stoltz, 1971; Williams & Leopold, 1989), causada pela hidrólise do ágar autoclavado em meio mais acidificado (Caldas et al., 1990).

Analisando, num sentido mais amplo, o desenvolvimento das plântulas pelos comprimentos da haste caulinar e do sistema radicular, Figs. 2 e 3, respectivamente, observa-se que o pH 4,7 foi o que promoveu maior crescimento da haste caulinar (1,5 cm). Independentemente da concentração de ágar utilizada, o maior comprimento do sistema radicular foi alcançado entre os pH 4,5 e 5,2, indicando, portanto, que o pH em torno de 4,7 foi o mais adequado para o cultivo in vitro de embriões de laranjeira Pêra.

De forma semelhante, Handro & Floh (1990) relatam que o controle da organogênese é feita pela introdução exógena de sais e de substâncias diversas e que fatores físicos do meio podem exercer efeitos sobre as culturas assim como o pH, a temperatura e a luz. Em algumas culturas, variações nesses fatores podem ocasionar diferentes respostas morfogenéticas. Calo de Solanum tuberosum cresceu num pH de 5,0 ou 5,5 e cultura de raízes de tomateiro teve o crescimento ótimo com o pH inicial de 4,9, segundo Lingappa & Petru, citados por Caldas et al. (1990).

Na Tabela 1, apresenta-se o resumo das equações de regressão das concentrações do fator ágar dentro do fator pH, nas variáveis porcentagem de sobrevivência e comprimento do sistema radicular dos embriões de laranjeira Pêra. Observa-se pela Fig. 3, que as concentrações de 10,5 e 14,0 g/L de ágar promoveram o maior crescimento radicular com o pH situado em 4,5; que menores concentrações de ágar (0,0, e 3,5 g/L), semelhantemente obtiveram seus picos com o pH um pouco superior (5,2), e que a concentração de 7,0 g/L de ágar manteve a menor oscilação em todos os níveis de pH, com comprimentos médios de raiz entre 1,5 a 2,0 cm.

De acordo com Romberger & Tabor (1971), altas concentrações de ágar, ou meios muito consistentes, podem limitar a difusão de nutrientes até o explante. O pH afeta a consistência do meio de cultura e, se este for autoclavado em pH abaixo de 4,5, ocorre hidrólise do ágar que impede a sua polimerização ao esfriar. Considerando-se as altas concentrações dos níveis de sais do meio MS, a concentração de 7,0 g/L de ágar é a recomendada (Murashige & Skoog, 1962).



Observa-se na Fig. 4 que em todas as concentrações de ágar, dentro do fator pH, houve acréscimo do percentual de sobrevivência com a elevação do pH do meio. Esses dados corroboram as observações de Hu & Ferreira (1990), segundo as quais o intervalo de pH entre 5 e 6 parece satisfatório para o crescimento dos embriões da maioria das espécies.



FIG. 1. Efeito do pH sobre o peso da matéria fresca de embriões de laranjeira Pêra (Citrus sinensis Osb.). UFLA, Lavras, MG, 1996.


FIG. 2. Efeito do pH sobre o comprimento da haste caulinar de embriões de laranjeira Pêra (Citrus sinensis Osb.). UFLA, Lavras, MG, 1996.



FIG. 3. Efeito do pH na presença do ágar sobre o comprimento do sistema radicular de embriões de laranjeira Pêra (Citrus sinensis Osb.). UFLA, Lavras, MG, 1996.
TABELA 1. Resumo das equações de regressão dos valores de pH (3,7; 4,7; 5,7 e 6,7) em presença de concentrações de ágar (0,0; 3,5; 7,0; 10,5 e 14,0 g/L) nas variáveis porcentagem de sobrevivência e comprimento do sistema radicular de embriões de laranjeira Pêra (Citrus sinensis Osb.). UFLA, Lavras, MG, 1996.

Ágar (g/L)

Equações

Significância

r2




Porcentagem de sobrevivência







0,0

y = 9,937427 - 27,4999727x + 6,24999776x2

*

0,90

3,5

y= 135,890588 - 78,1249873x + 10,93749922x2

*

0,97

7,0

y= 177,874975 - 94,9999922 + 12,49999970x2

**

0,98

10,5

y= -335,421997 + 118,1250489x - 7,8120454x2

**

0,93

14,0

y= -364,406361 + 132,5000448x - 9,37500421x2

*

0,98




Comprimento do sistema radicular1







0,0

y= -12,150967 + 5,5659065x - 0,54261927x2

**

0,60

3,5

y= -11,804555 + 5,2416689x - 0,50181620x2

**

0,99

7,0

y= 2,736464 - 0,1878643x

*

0,84

10,5

y= -96,0790 + 57,63014x - 10,995975x2 + 0,68061531x3

**

1,00

14,0

y= -50,7242 + 30,94824x - 5,925871x2 + 0,36759242x3

*

1,00





FIG. 4. Efeito do pH na presença do ágar sobre a porcentagem de sobrevivência de embriões de laranjeira Pêra (Citrus sinensis Osb.). UFLA, Lavras, MG, 1996.

CONCLUSÕES
1. Concentrações de ágar e valores de pH interagem significativamente no crescimento do sistema radicular e no percentual de sobrevivência in vitro de embriões de laranjeira Pêra (Citrus sinensis Osb.).

2. Para maximizar o desenvolvimento e o crescimento dos embriões de laranjeira Pêra in vitro, os embriões devem ser cultivados em meio MS acrescido de 10,5 g/L de ágar.

3. Para aumentar o percentual de germinação, o valor do pH do meio MS (acrescido de 10,5 g/L de ágar) deve ser aferido inicialmente em 6,7.
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