Pesquisa
Micropropagação da Curcuma longa L., do meio de cultivo à aclimatização: influências no crescimento, composição química e atividade bioquímica
Doutorado em Biotecnologia Aplicada à Agricultura
Autor: Meire Pereira de Souza Ferrari
Orientador: Hélida Mara Magalhães
Defendido em: 09/12/2019
Resumo
Curcuma longa L. é uma espécie de origem asiática utilizada para fins ornamentais, medicinais e alimentícios. No entanto, o método de propagação convencional é dispendioso e pouco eficiente. Desta forma objetivou-se com esse trabalho avaliar a influência da composição do meio no crescimento e avaliar a influência no desenvolvimento e na produção de compostos bioquímicos em C. longa aclimatizada em diferentes substratos e inoculada com fungos micorrizos arbusculares (FMAs). Foram conduzidos quatro ensaios de forma independente e avaliados auxinas, citocininas, doses adicionais de K, efeito do carvão ativado, concentração de açúcares, influencia de fungos e diferentes substratos na aclimatização assim como a composição química do óleo essencial, antioxidantes enzimáticos e não enzimáticos e compostos fenólicos. Em todos os ensaios o meio utilizado foi o MS, acrescido de 6,5 g.L-1 de ágar e pH ajustado para 5,8. O meio MS com 70% da sua força, suplementado com 30 g.L-1 de sacarose e ausência de carvão ativado favoreceu maior média de brotos. A concentração de 60 g.L-1 de sacarose associada ao uso do carvão ativado, com 50 % da concentração de sais do meio MS favoreceu ao aumento da massa seca da raiz, diâmetro da base e aumento da clorofila. O sistema radicular foi favorecido nos tratamentos com concentrações de 4,44 µM de BAP e 0,46 µM de ANA e 1,08 µM de CIN. O tratamento com as maiores concentrações de reguladores de crescimento, 17,76 µM de BAP e 1,38 µM de CIN e 7,20 µM de ANA, foi o mais eficiente para o incremento da clorofila e comprimento das brotações. A adição de Iodeto de potássio ao meio de cultura não favoreceu o crescimento das plantas em nenhuma das doses testadas a concentração de potássio no meio MS é suficiente para o desenvolvimento da planta. Os valores observados para macro e micronutrientes foram similares sem grandes alterações nos diferentes tratamentos. A presença dos fungos na aclimatização otimizou a disponibilidade de K, P e N, assim como a quantidade de açucares redutores na planta, melhorando o crescimento, número de folhas e brotos. Proporcionou também melhor qualidade do substrato diminuindo a respiração basal e coeficiente metabólico e aumentando o carbono da biomassa. Os sesquiterpenos oxigenados foram os principais compostos identificados. Os majoritários foram os compostos: ar-tumerone e β-tumerone. Não houve variação significativa na área dos majoritários. As defesas enzimáticas foram influenciadas pelas maiores concentrações de hormônios, pela presença de FMAs e diferentes substratos. As não enzimáticas foram mais expressivas na presença de fungos aclimatizadas em vermiculita, substrato comercial e vermicomposto. Não houve diferença para fenólicos totais, exceto para o tratamento inoculado com ambos os fungos e aclimatizado em vemiculita e solo. Os estudos demonstraram que a composição do meio pode influenciar e incrementar características de interesse em plantas micropropagadas, assim como, FMAs podem influenciar plantas aclimatizadas, no entanto a escolha do substrato adequado é muito importante para ótimas condições do desenvolvimento dos vegetais bem como de compostos alvo.
Palavras-chave
Zingiberaceae, in vitro, fungos micorrízicos, óleo essencial, antioxidantes
Title
Micropropagation of curcuma longa l., from the culture to aclimatization: influences in growth, chemical composition and biochemical activity.
Abstract
Curcuma longa L. is a species of Asian origin used for ornamental, medicinal and food purposes. However, the conventional propagation method is expensive and inefficient. Thus, the objective of this work was to evaluate the influence of the composition of the medium on growth and to evaluate the influence on the development and production of biochemicals in C. longa acclimatized in different substrates and inoculated with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). Four assays were conducted independently and evaluated auxins, cytokines, additional K doses, activated carbon effect, sugar concentration, fungal influence and different substrates in acclimatization as well as the chemical composition of the essential oil, enzymatic and non-enzymatic antioxidants and phenolic compounds. In all assays the medium used was MS, plus 6.5 g.L-1 agar and pH adjusted to 5.8. MS medium with 70% of its strength, supplemented with 30 g.L-1 sucrose and absence of activated charcoal favored a higher average of shoots. The concentration of 60 g.L-1 sucrose associated with the use of activated charcoal, with 50% of the salt concentration of MS medium favored the increase of root dry mass, base diameter and chlorophyll. The root system was favored in treatments with concentrations of 4.44 µM BAP and 0.46 µM ANA and 1.08 µM KIN. The treatment with the highest concentrations of growth regulators, 17.76 µM BAP and 1.38 µM KIN and 7.20 µM ANA, was the most efficient for increasing chlorophyll and shoot length. The addition of potassium iodide to the culture medium did not favor plant growth at any of the doses tested. Potassium concentration in the MS medium is sufficient for plant development. The values observed for macro and micronutrients were similar without major changes in the different treatments. The presence of fungi in acclimatization optimized the availability of K, P and N, as well as the amount of reducing sugars in the plant, improving growth, number of leaves and shoots. It also provided better soil quality by decreasing basal respiration and metabolic coefficient and increasing biomass carbon. Oxygenated sesquiterpenes were the main compounds identified. The major ones were the compounds: ar-tumerone and β-tumerone. There was no significant variation in the majority area. Enzymatic defenses were influenced by higher hormone concentrations, by the presence of AMFs and different substrates. The non - enzymatic ones were more expressive in the presence of acclimatized fungi in vermiculite, commercial substrate and vermicompost. There was no difference for total phenolics, except for the treatment inoculated with both fungi and acclimatized in vemiculite and soil. Studies have shown that medium composition can influence and enhance traits of interest in micropropagated plants as well as AMFs can influence acclimatized plants, however the choice of suitable substrate is very important for optimal plant and target development conditions.
Keywords
Zingiberaceae, in vitro, mycorrhizal fungi, essential oil, antioxidants.