Optimization of Pollen Germination in Tectona grandis (Teak) for Breeding Programs

Abstract

Teak has become one of the most widely planted species in tropical regions of the world, given its high price for its timber in international markets. This has motivated the development of tree improvement programs in the Latin American region and in the tropical world in general. The latest advances have achieved clonal forestry at an operational scale. Recently, important efforts are being made to advance towards the next breeding generation, since knowledge about floral biology and pollen management have become important issues. A breeding program is being developed through the Tree Improvement Cooperative GENFORES—a vinculation model between the academy and forestry companies that was initiated in Costa Rica and now involves six Latin American countries. In order to advance into the next breeding generations, building capacities in topics such as pollen banks requires pollen quality, thus enabling the exchange of pollen among cooperative members. Pollen fertility studies are of considerable value in breeding programs, in order to determine pollen viability and germination in collections of genotypes, before going into mating operational activities. In this study, we optimized pollen quality analysis protocols in terms of the viability and germination of fresh teak pollen. Results of this research show that 90% viability and 28% germination can be achieved in fresh pollen grains, both inside and outside the anther, previously dehydrated in silica gel for 2 to 4 h (40% and 33% humidity, respectively). Brewbacker and Kwack (BK) medium at 10% of its salts + 10% sucrose and at a pH of 7 must be used as the germination medium. It is possible to evaluate teak pollen quality using the parameters defined in this study, which will in turn allow pollen management and purification, providing an opportunity for carrying out controlled crosses at an operational scale as part of teak breeding programs.

La teca se ha convertido en una de las especies más plantadas en las regiones tropicales del mundo, dado el alto precio de su madera en los mercados internacionales. Esto ha motivado el desarrollo de programas de mejoramiento de árboles en la región de América Latina y en el mundo tropical en general. Los últimos avances han logrado la silvicultura clonal a escala operativa. Recientemente, se están realizando importantes esfuerzos para avanzar hacia la próxima generación de mejoramiento, ya que el conocimiento sobre la biología floral y el manejo del polen se han convertido en temas importantes. Se está desarrollando un programa de mejoramiento a través de la Cooperativa de Mejoramiento de Árboles GENFORES, un modelo de vinculación entre la academia y las empresas forestales que se inició en Costa Rica y ahora involucra a seis países latinoamericanos. Para avanzar a las próximas generaciones de reproducción, desarrollar capacidades en temas como los bancos de polen requiere la calidad del polen, lo que permite el intercambio de polen entre los miembros de la cooperativa. Los estudios de fertilidad del polen tienen un valor considerable en los programas de mejoramiento, a fin de determinar la viabilidad y la germinación del polen en colecciones de genotipos, antes de iniciar las actividades operativas de apareamiento. En este estudio, optimizamos los protocolos de análisis de la calidad del polen en términos de viabilidad y germinación del polen fresco de teca. Los resultados de esta investigación muestran que se puede lograr un 90% de viabilidad y un 28% de germinación en granos de polen fresco, tanto dentro como fuera de la antera, previamente deshidratados en gel de sílice durante 2 a 4 h (40% y 33% de humedad, respectivamente). Como medio de germinación debe utilizarse el medio Brewbacker y Kwack (BK) al 10% de sus sales + 10% de sacarosa y a un pH de 7. Es posible evaluar la calidad del polen de la teca utilizando los parámetros definidos en este estudio, lo que a su vez permitirá el manejo y la purificación del polen, brindando la oportunidad de realizar cruces controlados a escala operativa como parte de los programas de mejoramiento de la teca.