Effect of different growth regulators on somatic embryogenesis in three cocoa cultivars

  • Andy Arturo Díaz-López Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA), Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP), Maracay. Venezuela.
  • Efraín G. Salazar Yamarte Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA), Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP), Maracay. Venezuela.
  • José Gerardo Albarrán-Rincón Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA), Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP), Maracay. Venezuela.
  • Carlos Marín Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA), Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP), Maracay. Venezuela.
  • Ariadne Lucrecia Vegas García Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA), Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP), Maracay. Venezuela.
Keywords: culture media, micropropagation, petals, Theobroma cacao L.

Abstract

Traditional propagation methods in cocoa cultivation are not very efficient, due to the low number of plants that are produced; these may present undesirable agronomic characteristics for producers. Somatic embryogenesis may be the most suitable route for the regeneration of cocoa accessions. The effect of 2,4-D and its combination with 6-BA and kinetin on somatic embryogenesis of cocoa was evaluated. Five concentrations of 2,4-D (0; 0,5; 1; 1,5 and 2 mg.L-1) were used combined with 0,05 mg.L-1 of 6-BA and 0,3 mg. L-1 of kinetin on the callus formation index (IC) and the formation of somatic embryos in three cocoa cultivars (SCA-6, OC-60 and CNM-4), with two types of explants (staminodes and petals). At 14 and 28 days of subculture, a differential response was evident between cultivars and type of explant in the IC. The highest IC14 and IC28 occurred in staminodes and petals grown in 0,5 mg.L-1  of 2,4-D and 6-BA, with respective values of 11,6 and 29. The highest embryogenic frequency (40 %) and the highest number of somatic embryos was obtained in staminodes of SCA-6 with 1,5 mg.L-1 of 2,4-D, unlike the embryos obtained in the petals grown in 2 mg.L-1  of 2,4-D and 6-BA. The principal component analysis showed a high correlation between the concentration of growth regulators, type of explant and the variables related to embryogenesis; as well as a low correlation of these with IC14 and IC28.

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References

• Bai B, Su YH; Yuan, J; Zhang, XS. 2013. Induction of somatic embryos in Arabidopsis requires local YUCCA expression mediated by the down-regulation of ethylene biosynthesis (en línea). Molecular Plant 6(4): 1247–1260. Consultado: 05 feb. 2017. Disponible en: https://bit.ly/3laIwQ6

• Buah, JN; Danso, E; Taah, KJ; Abole, EA; Bediako, EA; Asiedu, J; Baidoo, R. 2010. The effects of different concentrations cytokinins on the in vitro multiplication of Plantain (Musa sp.) (en línea). Biotechnology 9(3): 343-347. Consultado: 28 ene. 2017. Disponible en: https://bit.ly/3j34nHpf.

• Bustami, MU; Werbrouck, S. 2018. Somatic Embryogenesis in elite Indonesian cacao (Theobroma cacao L.). In: Jain, S; Gupta, P. (eds.) Step Wise Protocols for Somatic Embryogenesis of Important Woody Plants. Forestry Sciences. Cham, Switzerland, Springer. Vol 85: 73-81. (en línea). Consultado: 01 jun. 2018. Disponible en: https://bit. ly/34qFGR7

• Castellarin, SD; Gambetta, GA; Wada, H; Shackel, KA; Matthews, MA. 2011. Fruit ripening in Vitis vinifera: spatiotemporal relationships among turgor, sugar accumulation, and anthocyanin biosynthesis (en línea). Journal of Experimental Botany 62 (12): 4345-4354. Consultado 08 de sep. 2018. Disponible en: https://bit.ly/3l9jGAo

• Celestino, C; Hernández, I; Carneros, E; López- Vela, D; Toribio, M. 2005. La embriogé- nesis somática como elemento central de la biotecnología forestal. Investigación Agraria: Sistema y Recursos Forestales 14(3): 345-357.

• Chatanásig, CI. 2004. Inducción de la embriogé- nesis somática en clones superiores de cacao (Theobroma cacao L.), con resistencia a enfermedades fungosas. Tesis M.Sc. Turrialba, Costa Rica. CATIE. 86p.

• Conover, WJ. 1999. Practical Nonparametric Statistics. 3ed. John Wiley & Sons, Inc., New York. 584p.

• Dai, ZW; Meddar, M; Renaud, C; Merlin, I; Hilbert, G; Delrot, S; Gomès, E. 2014. Long-term in vitro culture of grape berries and its applica- tion to assess the effects of sugar supply on anthocyanin accumulation (en línea). Journal of Experimental Botany 65 (16): 4665-4677. Consultado 08 sep. 2017. Disponible en: https://bit.ly/3gkmCGP

• Díaz-López, A A; Sánchez, D; Valera-Leal, J; Vegas García, AL. 2015. Formación de embriones somáticos en cinco cultivares de Theobroma cacao L. cultivados en Venezuela (en línea). Biotecnología Vegetal 15 (1): 27-34. Consultado 19 ago. 2018. Disponible en: https://bit.ly/34lKZBx

• Di Rienzo, JA; Casanoves, F; Balzarini, MG; González, L; Tablada, M; Robledo, CW. 2016. Infostat (en línea, programa informático). Córdoba, Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Consultado 12 feb. 2016. Disponible en: https://bit.ly/3gksaB0

• Driver, JA; Kuniyuki, AH. 1984. In vitro propagation of paradox walnut rootstock. Hortscience 19:507-509.

• Gallego, AM; Henao, AM; Urrea, AI; Atehortúa, L. 2016. Polyphenols distribution and reserve substances analysis in cocoa somatic embryo- genesis (en línea). Acta Biológica Colombiana 21(2): 335-345. Consultado 28 ago. 2016. Disponible en: https://bit.ly/31fLF9A.

• Garate-Navarro, MA; Arévalo-Gardini, E. 2017. Induction of somatic embryogenesis from cocoa farmer field collection of ICT – Peru (en línea). International Annals of Science 2(1): 6-11. Consultado: 16 jun. 2018. Disponible: https://bit.ly/2FJtBfD.

• Garcia, C; Correa, F; Findley, S; Almeida, AA; Costa, M; Motamayor, JC; Schnell, R; Marelli, JP. 2016. Optimization of somatic embryogenesis procedure for commercial clones of Theobroma cacao L. (en línea). African Journal of Biotechnology 15(36): 1936-1951. Consultado: 03 mar. 2017. Disponible en: https://bit.ly/3gow4bT.

• García, C; Marelli, JP; Motamayor, JC; Villela, C. 2018. Somatic embryogenesis in Theobroma cacao L. (en línea) En: Loyola-Vargas V; Ochoa-Alejo N. (eds) Plant cell culture protocols, Methods in Molecular Biology 1815:227-245. New York, United States. Human Press. Consultado: 01 oct. 2018. Disponible en: https://bit.ly/34qdJZL.

• Gómez, R. 1998. Embriogénesis somática. En: Alvarado, Y; Gómez, R; Jiménez, E; Orellana, P. (eds.). Propagación y mejora genética de plantas por biotecnología. Santa Clara, Cuba. Instituto de Biotecnología de las Plantas (IBP). v.1. p. 57-79.

• Guo, B; Haider, B; Zeb, A; Xu, LL; Wei, YH. 2011. Thidiazuron: A multi-dimensional plant growth regulator. African Journal of Biotechnology 10(45): 8984-9000.

• Henao, AM; Vásquez, T; Ospina, TM; Atehortúa, L; Urrea, AI. 2018. Evaluation of the potential of regeneration of different Colombian and commercial genotypes of cocoa (Theobroma cacao L.) via somatic embryogenesis (en línea). Scientia Horticulturae 229: 148-156. Consultado 31 may. 2018. Disponible en: https://bit.ly/32gcp9i

• Jheng, FY; Do, YY; Liauh, YW; Chung, JP; Huang, PL. 2006. Enhancement of grow th and regeneration efficiency from embryogenic callus cultures of Oncidium ‘Gower Ramsey’ by adjusting carbohydrate sources. Plant Science 170: 1133-1140.

• Klem, M; Balla, J; Machackova, BI; Eder, J; Prochazka, S. 2004. The uptake and Metabolism of Benzylaminopurine in tobacco (Nicotiana tabacum L.) and Cucumber (Cucumis sativus L.) explants. Plant Growth Regulator 31(1):135-142.

• Kouassi, KM; Kaia, J; Kouame, C; Tahi, MG; Koffi, EK. 2017. Comparing the effect of plant growth regulators on callus and somatic embryogenesis induction in four elite Theobroma cacao L. genotypes (en línea). Hortscience 52(1):142–145. Consultado: 23 jun. 2018. Disponible en: https://bit.ly/3aKWaEW.

• Li, Z; Traore, A; Maximova, S; Guiltinan, M. 1998. Somatic embryogenesis and plant regeneration from floral explants of cacao (Theobroma cacao L.) using Thidiazuron. In Vitro Cellular and Developmental Biology Plant 34: 293-299.

• Lloyd, G; McCown, B. 1981. Commercially feasible micropropagation of Mountain Laurel, Kalmia latifolia, by use of shoot-tip culture. Combined Proceedings, International Plant Propagators Society 30: 421-427.

• Magyar-Tábori, K; Dobránszki, J; Teixeira da Silva, JA; Bulley, SM; Hudák, I. 2010. The role of cytokinins in shoot organogenesis in Apple (en línea). Plant Cell Tiss Organ Cult. 101:251–267. Consultado: 28 ene. 2018. Disponible en: https://bit.ly/2EmEEee

• Monsalve, LS; Garcia, CY; Sigarroa, A. 2005. Obtención de embriones somáticos primarios de Theobroma cacao en clones de interés regional para el Departamento Norte de Santander, Colombia. Revista de la Universidad Francisco de Paula 1: 21-29.

• Quainoo, AK; Dwomo, BI. 2012. The effect of TDZ and 2,4-D concentrations on the Induction of Somatic Embryo and Embryogenesis in Different Cocoa Genotypes. Journal of Plant Studies 1 (1): 72-78.

• Quintero, ML; García, LN. 2010. La producción de cacao en Venezuela: Hacia una nueva ruralidad. Actualidad Contable FACES 13(20): 114-123.

• Quintero, ML; Anido, JD; Azuaje, A. 2017. El consumo de cacao en Venezuela y en el mundo desde una perspectiva sostenible (1960-2014) (en línea). Agroalimentaria 23(45): 23-49. Consultado 18 mar 2018. Disponible en: https://bit.ly/3heRZ6N

• Quiñones-Galvez, J; Hernández de la Torre, M; Quirós Molina, Y; Capdesuñer Ruiz, Y; Trujillo Sánchez, R. 2016. Factores que controlan el contenido de fenoles en el cultivo de callos de Theobroma cacao (en línea). Cultivos Tropicales 37: 118-126. Consultado 20 ago. 2018. Disponible en: https://bit.ly/2FCWIkH

• Quiroz-Figueroa, F; Mendez-Zeel, M; Larque- Saavedra, A; Layola -Vargas, V. 20 01. Picomolar concentrations of salicycates induce cellular growth and enhance somatic embriogénesis in Coffea Arabica tissue culture. Plant Cell Reports 20: 679-684.

• Ramos, G.; A. Gómez. 2002. Propagación del cacao: Injerto parche. Centro de Investigaciones Agropecuarias del Estado Mérida. Maracay, Venezuela. INIA. 26p. (Serie D, N°2).

• Su, YH; Zhao, XY; Liu, YB; Zhang CL; O’Neill, SD; Zhang, XS. 2009. Auxin-induced WUS expression is essential for embryonic stem cell renewal during somatic embryogenesis in Arabidopsis (en línea). The Plant Journal 59(3): 448– 460. Consultado: 05 feb. 2017. Disponible en: https://bit.ly/3glcY6u

• Velásquez, R; Sandrea, Y; Betancourt, C; Mata, J. 2006. Embriogénesis somática en cultivares de cacao venezolano. Agronomía Tropical 56(1):61-74.

• Williams, EG; Maheswaran, G. 1986. Somatic Embryogenesis: Factors Influencing Coordinated Behaviour of Cells as an Embryogénie Group. Annals of Botany 57: 443-462.
Published
2018-12-29
How to Cite
Díaz-López, A. A., Salazar Yamarte, E. G., Albarrán-Rincón, J. G., Marín, C., & Vegas García , A. L. (2018). Effect of different growth regulators on somatic embryogenesis in three cocoa cultivars. Agronomía Tropical, 68(3-4), 137-152. Retrieved from http://publicaciones.inia.gob.ve/index.php/agronomiatropical/article/view/477
Section
Original research article