Effect of sucrose concentration, polyethylene glycol and activated charcoal on maturation and regeneration of Abies cephalonica somatic embryos

Abstract

For promoting the maturation of two embryogenic cell lines of Abies cephalonica Loud., the effect of two sucrose concentrations (87.6 and 175.2 mM) applied alone (Control) or in combination with activated charcoal (AC) (1 week) or with polyethylene glycol (PEG1 and PEG4) (1 or 4 weeks) was studied. The effect of each maturation medium was tested with four concentrations of abscisic acid (4, 8, 16 and 32 lM ABA). AC supplement significantly increased the percentage of embryogenic cell masses (ECMs) with cotyledonary embryos but did not affect the average number of embryos per 1 g of ECMs fresh weight. The highest percentages of ECMs (77.5%) with cotyledonary somatic embryos and the highest average number of somatic embryos (36.5 ± 13.4) were found on media with PEG for 4 weeks. The maturation media with 87.6 mM sucrose significantly increased the number of ECMs able to form cotyledonary embryos (66.8%) when PEG was included in the maturation medium, but did not affect the average number of somatic embryos. Overall correlation between proliferation diameter during maturation phase and the number of ECMs with somatic embryos (r = -0.40) as well as all significant correlations within individual experimental variants were consistently negative after 8 weeks of maturation, meaning that proliferation growth hampers the formation of somatic embryos. The highest germination percentages 21.6% and 18.2% were obtained when somatic embryos were maturated on media with or without AC supplement, respectively. Lowest germination percentages, 9.1% and 4.4%, were obtained on maturation media with PEG4 and PEG1.

Polyethylene glycol effects on somatic embryogenesis of papaya hybrid UENF/CALIMAN 01 seeds

“…Maturation is a crucial phase in the somatic embryogenesis process, in which the addition of maturation promoters, such as PEG (KeinonenMetta et al 1996, Vooková and Kormuták 2002, Langhansov et al 2004, Maruyama and Hosoi 2007, Krajnakova et al 2009, Calic-Dragosavac et al 2010, abscisic acid (ABA) (Find 1997, Vahdati et al 2008, Calic-Dragosavac et al 2010, Anandam et al 2012, maltose (Li et al 1998) and activated charcoal (Krajnakova et al 2009, Calic-Dragosavac et al 2010, is crucial to promote the maturation of somatic embryos and conversion into plantlets.…”

“…Several agents that promote somatic embryo maturation have been used, such as polyethylene glycol (PEG), which is a high molecular weight polymer that is not permeable to the cell plasma membrane and, therefore, is not metabolised (Stasolla and Yeung 2003). PEG has been used in plant and cell cultures of several species to simulate the effects of water stress (El-Tayeb and Hassanein 2000) or to stimulate maturation and conversion of somatic embryos into plantlets, similar to those that originate from seeds, as observed in Pinus sylvestris (Keinonen-Metta et al 1996), Abies numidica (Vooková and Kormuták 2002), Panax ginseng (Langhansov et al 2004), Cryptomeria japonica (Maruyama and Hosoi 2007), Abies cephalonica (Krajnakova et al 2009), Aesculus hippocastanum (Calic-Dragosavac et al 2010) and Carica papaya L. (Koehler et al 2013).…”

Effects of activated charcoal on the root orientation of Anthurium andraeanum and Chrysanthemum morifolium cultured in vitro

“…Từ khi AC được ứng dụng trong nuôi cấy mô, các nhà khoa học chủ yếu tập trung nghiên cứu và công bố về ảnh hưởng của nó trong việc cải tiến môi trường nuôi cấy [2, 21], tăng cường khả năng tái sinh cây [13], phát sinh phôi [11,15], tăng sinh tế bào trần [14], ngăn cản sự phát triển bất thường của cây con [22], kích thích quá trình hình thành và phát triển chồi [12], thúc đẩy hay ức chế sự tăng trưởng và hình thành rễ [3,5, 19]; ngoài ra, AC còn có khả năng làm giảm hiện tượng thủy tinh thể ở một số loài thực vật [4]. Trong khi đó, các nghiên cứu về khả năng định hướng rễ in vitro dưới tác động của AC lại rất hạn chế và hầu như chưa có công bố nào về vấn đề này.…”

“…Khi nồng độ AC bổ sung vào môi trường tăng thì khối lượng khô, số lượng rễ tăng lên đáng kể, cây sinh trưởng và phát triển tốt hơn ở cả Hồng môn và Cúc (bảng 1, 2, hình 2a, 2b). Tương tự với các nghiên cứu trước đây cũng cho thấy khi bổ sung AC vào môi trường nuôi cấy giúp tăng cường sự phát sinh cơ quan, cũng như khả năng phát triển của chồi [12,13] và gia tăng đáng kể tỉ lệ hình thành và khả năng phát triển của rễ trên một số loài cây thân thảo cũng như thân gỗ [3,5,19]. Ngoài ra, trong nghiên cứu của Pan & Staden (1998) [17] cũng ghi nhận AC có lợi cho sự tăng trưởng in vitro nhưng cũng có thể tác dụng ngược lại.…”

“…Vai trò của AC trong nuôi cấy mô tế bào thực vật chủ yếu là tạo điều kiện "tối" cho môi trường nuôi cấy, hấp thụ các chất độc và các chất ức chế sinh trưởng thực vật như các phenolic, dịch rỉ nâu sinh ra từ mẫu môi trường nuôi cấy [1,17]. Ngoài ra, than hoạt tính cũng có thể hấp thụ các vitamin, cytokinin và auxin [7,9], làm thay đổi tỉ lệ thành phần các chất có trong môi trường nuôi cấy cũng như pH môi trường [21].Từ khi AC được ứng dụng trong nuôi cấy mô, các nhà khoa học chủ yếu tập trung nghiên cứu và công bố về ảnh hưởng của nó trong việc cải tiến môi trường nuôi cấy [2, 21], tăng cường khả năng tái sinh cây [13], phát sinh phôi [11,15], tăng sinh tế bào trần [14], ngăn cản sự phát triển bất thường của cây con [22], kích thích quá trình hình thành và phát triển chồi [12], thúc đẩy hay ức chế sự tăng trưởng và hình thành rễ [3,5, 19]; ngoài ra, AC còn có khả năng làm giảm hiện tượng thủy tinh thể ở một số loài thực vật [4]. Trong khi đó, các nghiên cứu về khả năng định hướng rễ in vitro dưới tác động của AC lại rất hạn chế và hầu như chưa có công bố nào về vấn đề này.…”