Morfogênese e histodiferenciação de protocormos e estruturas semelhantes a protocormos em duas espécies de Cattleya lindl. (Orchidaceae) em sistema in vitro

Abstract

A Mata Atlântica constitui um dos principais hotspots mundiais de biodiversidade abrigando inúmeras espécies endêmicas. Este bioma, inclui as orquídeas do gênero Cattleya Lindl., que apresentam grande valor ecológico e ornamental, porém, encontram-se ameaçadas pela perda de habitat e da coleta predatória. A baixa taxa de frutificação, a dependência de fungos micorrízicos para germinação e as sementes microscópicas sem reservas nutritivas tornam a regeneração natural limitada. Para tanto, as técnicas de cultivo in vitro tornam-se ferramentas essenciais para a conservação. Neste estudo, investigou-se a propagação in vitro a partir de diferentes fontes de explantes de duas espécies de Cattleya: C. purpurata e C. warneri, utilizando diferentes concentrações de dois tipos de fitorreguladores. Sementes maduras de C. purpurata foram cultivadas em meio de cultura MS. As avaliações morfohistológicas foram efetuadas até 128 dias de cultivo, em relação ao desenvolvimento embrionário até a formação de plântulas. Para C. warneri, segmentos foliares foram cultivados em meio de cultura MS, modificado, com diferentes concentrações de TDZ e BAP, visando a indução de estruturas semelhantes a protocormos (ESPs). Dados referentes à indução, número e porcentagens de ESPs por explante foliar, foram coletados após 90 dias de cultivo. Amostras representativas das culturas foram coletados aos 0, 7, 14, 28, 54, 90 dias após a inoculação, para as avaliações da morfologia e histodiferenciação das ESPs. Em C. purpurata, o intumescimento inicial, reorganização celular e degeneração do suspensor foram observados após 7 dias de cultivo. enquanto que, a emergência dos protocormos com rizóides basais e atividade meristemática ocorreu após 28 dias. A formação de folhas verdadeiras e raízes adventícias foram observados entre 90 e 128 dias de cultivo, marcando a transição para plântulas funcionais. O tipo e a concentração dos fitorreguladores influenciaram, significativamente (p < 0,05), a formação de ESPs em C. warneri. O TDZ demonstrou superioridade regenerativa., com maior número médio de ESPs por explante na concentração de 5,0 µM (2,8 ESPs) e dose ótima estimada em 6,03 µM. Enquanto que, o BAP apresentou menor eficiência quando comparado com TDZ. As ESPs originaram-se de células epidérmicas e subepidérmicas vacuolizadas, com intensa atividade mitótica, diferenciando-se posteriormente em rizóides, primórdios foliares e meristemas apicais funcionais. Os resultados confirmam que o cultivo in vitro é uma ferramenta eficiente para micropropagação e estudos de desenvolvimento embrionário. Fornecendo, portanto, protocolos aplicáveis à regeneração de germoplasma e preservação da diversidade genética de espécies de Cattleya.

Abstract: The Atlantic Forest is one of the world?s main biodiversity hotspots, harboring numerous endemic species. This biome includes orchids of the genus Cattleya Lindl., which have high ecological and ornamental value but are threatened by habitat loss and predatory collection. The low fruiting rate, dependence on mycorrhizal fungi for germination, and microscopic seeds lacking nutrient reserves make natural regeneration limited. Therefore, in vitro culture techniques become essential tools for conservation. In this study, the in vitro propagation from different explant sources of two Cattleya species?C. purpurata and C. warneri?was investigated using different concentrations of two types of plant growth regulators. Mature seeds of C. purpurata were cultured on MS medium. Morphohistological evaluations were carried out up to 128 days of culture, focusing on embryonic development up to seedling formation. For C. warneri, leaf segments were cultured on modified MS medium with different concentrations of TDZ and BAP to induce protocorm-like structures (PLSs). Data on the induction, number, and percentage of PLSs per leaf explant were collected after 90 days of culture. Representative samples of the cultures were collected at 0, 7, 14, 28, 54, and 90 days after inoculation for morphological and histodifferentiation analyses of the PLSs. In C. purpurata, initial swelling, cell reorganization, and suspensor degeneration were observed after 7 days of culture, while the emergence of protocorms with basal rhizoids and meristematic activity occurred after 28 days. The formation of true leaves and adventitious roots was observed between 90 and 128 days of culture, marking the transition to functional seedlings. The type and concentration of plant growth regulators significantly (p < 0.05) influenced PLS formation in C. warneri. TDZ showed superior regenerative capacity, with the highest mean number of PLSs per explant at 5.0 µM (2.8 PLSs) and an estimated optimal dose of 6.03 µM, while BAP exhibited lower efficiency compared to TDZ. The PLSs originated from vacuolated epidermal and subepidermal cells with intense mitotic activity, later differentiating into rhizoids, leaf primordia, and functional apical meristems. The results confirm that in vitro culture is an efficient tool for micropropagation and embryonic development studies, providing applicable protocols for germplasm regeneration and preservation of the genetic diversity of Cattleya species.