Adult Trees Cryptomeria japonica (Thunb. ex L.f.) D. Don Micropropagation: Factors Involved in the Success of the Process

Abstract

Cryptomeria japonica (Thunb. ex L.f.) D. Don is a commercial tree native to Japan and is one of the most important forest species in that country and the Azores (Portugal). Because of the quality of C. japonica timber, several genetic improvement programs have been performed. Recently, some studies focusing on C. japonica somatic embryogenesis have been carried out. However, in this species, this process uses immature seeds as initial explants, and for this reason, it is not possible to achieve the maximum genetic gain (100% genetic of the donor plant). Although some studies have been made applying organogenesis to this species, the success of the process in adult trees is low. For this reason, our main goal was to optimize the micropropagation method by using trees older than 30 years as a source of plant material. In this sense, in a first experiment, we studied the effect of different types of initial explants and three basal culture media on shoot induction; then, two sucrose concentrations and two light treatments (LEDs versus fluorescent lights) were tested for the improvement of rooting. In a second experiment, the effects of different plant growth regulators (6-benzylaminopurine, meta-topolin, and thidiazuron) on shoot induction and the subsequent phases of the organogenesis process were analyzed. The cultures produced the highest number of shoots when QL medium (Quoirin and Lepoivre, 1977) and long basal explants (>1.5 cm) were used; the shoots obtained produced a higher number of roots when they were grown under red LED lights. Moreover, root induction was significantly higher in shoots previously induced with meta-topolin.

Cryptomeria japonica (Thunb. ex L.f.) D. Don es un árbol comercial originario de Japón y es una de las especies forestales más importantes de ese país y de las Azores (Portugal). Debido a la calidad de la madera de C. japonica, se han llevado a cabo varios programas de mejora genética. Recientemente recientemente se han llevado a cabo algunos estudios centrados en la embriogénesis somática de C. japonica. Sin embargo, en esta especie, este proceso utiliza semillas inmaduras como explantes iniciales, por lo que no es posible alcanzar la máxima ganancia genética (100% genética de la planta donante). Aunque se han realizado algunos estudios aplicando la organogénesis a esta especie, el éxito del proceso en árboles adultos es bajo. Por esta razón, nuestro principal objetivo fue optimizar el método de micropropagación utilizando árboles de más de 30 años como fuente de material vegetal. En este sentido, en un primer experimento, estudiamos el efecto de diferentes tipos de explantes iniciales y tres medios de cultivo basales sobre la inducción de brotes; a continuación, se probaron dos concentraciones de sacarosa y dos tratamientos de luz (LED frente a fluorescentes) para la mejora del enraizamiento. En un segundo experimento, se analizaron los efectos de distintos reguladores del crecimiento vegetal (6-bencilaminopurina, meta-topolina y tidiazurón) sobre la inducción de brotes y las fases posteriores del proceso de organogénesis. Los cultivos produjeron el mayor número de brotes cuando se utilizó el medio QL (Quoirin y Lepoivre, 1977) y explantes basales largos (>1,5 cm). brotes obtenidos produjeron un mayor número de raíces cuando se cultivaron bajo luces LED rojas. Además, la inducción de raíces fue significativamente mayor en los brotes inducidos previamente con meta-topolina.