Testing Explant Sources, Culture Media, and Light Conditions for the Improvement of Organogenesis in Pinus ponderosa (P. Lawson and C. Lawson)

Abstract

Pinus. ponderosa (P. Lawson and C. Lawson) is a commercial tree and one of the most important forest species in North America. Ponderosa pine suffers hardship when going through vegetative propagation and, in some cases, 15–30 years are needed to achieve full reproductive capacity. Based on previous works on P. ponderosa regeneration through in vitro organogenesis and trying to improve the published protocols, our objective was to analyze the influence of different types of explants, basal culture media, cytokinins, auxins, and light treatments on the success of shoot multiplication and rooting phases. Whole zygotic embryos and 44 M 6-benzyladenine showed the best results in terms of explants survival. For shoot organogenesis, whole zygotic embryos and half LP (LP medium, Quoirin and Lepoivre, 1977, modified by Aitken-Christie et al., 1988) macronutrients were selected. A significant positive interaction between whole zygotic embryos and half LP macronutrients was found for the percentage of explants forming shoots. Regarding the light treatments applied, a significantly higher percentage of shoots elongated enough to be rooted was detected in shoots growing under blue LED at a light intensity of 61.09 mol m2 s1. However, the acclimatization percentage was higher in shoots previously cultivated under fluorescent light at a light intensity of 61.71 mol m2 s1. Anatomical studies using light microscopy and scanning electron microscopy showed the light treatments promoted differences in anatomical aspects in in vitro shoots; needles of plantlets exposed to red and blue LEDs revealed less stomata compared with needles from plantlets exposed to fluorescent light.

Pinus. ponderosa (P. Lawson y C. Lawson) es un árbol comercial y una de las especies forestales más importantes de Norteamérica. El pino ponderosa sufre dificultades cuando se somete a propagación vegetativa y, en algunos casos, se necesitan entre 15 y 30 años para alcanzar la plena reproductiva. Basándose en trabajos anteriores sobre la regeneración de P. ponderosa mediante organogénesis in vitro y tratando de mejorar los protocolos publicados, nuestro objetivo fue analizar la influencia de diferentes tipos de explantes, medios de cultivo basales, citoquininas, auxinas y tratamientos lumínicos sobre el éxito de las fases de multiplicación y enraizamiento de los brotes, multiplicación de brotes y las fases de enraizamiento. Los embriones cigóticos enteros y 44 M 6-benciladenina mostraron los mejores resultados en términos de supervivencia de los explantes. Para la organogénesis de los brotes, los embriones cigóticos enteros y medio LP (medio LP, Quoirin y Lepoivre, 1977, modificado por Aitken-Christie et al., 1988) se seleccionaron macronutrientes. Se observó una interacción positiva significativa entre los embriones cigóticos enteros y se encontró una interacción positiva significativa entre los embriones cigóticos enteros y los macronutrientes de medio LP para el porcentaje de explantes que formaban brotes. En cuanto a los tratamientos de luz aplicados, se detectó un porcentaje significativamente mayor de brotes lo suficientemente alargados como para enraizar en los brotes cultivados con LED azul, se detectó en los brotes cultivados bajo LED azul a una intensidad luminosa de 61,09 mol m2 s1. Sin embargo, el porcentaje de aclimatación fue mayor en los brotes cultivados previamente bajo luz fluorescente a una intensidad luminosa de 61,71 mol m2 s1. Los estudios anatómicos realizados con microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido mostraron que los tratamientos de luz promovían diferencias en los aspectos anatómicos en brotes in vitro; las agujas de las plántulas expuestas a LED rojos y azules revelaron menos estomas en comparación con las agujas de las plántulas expuestas a luz fluorescente.