Διερεύνηση του in vitro και in vivo πολλαπλασιασμού, της ανάπτυξης και άνθησης της τροπικής ορχιδέας epidendrum radicans

Abstract

The aim of this study was the investigation of methods for the improvement of in vitro and in vivo propagation of the tropical orchid Epidendrum radi cans, the acquisition of compact pot plants and the acceleration of flowering.As far as in vitro seed propagation is concerned, in high sowing density, the liquid media exceeded the solid ones and MS exceeded VW medium, concerning seedling growth. In low sowing density, the germination percentage was identical in the two media, while liquid media gave more developed seedlings and the highest protocorm like bodies percentage. Addition of activated charcoal increased the ex vitro survival of large density seedlings from MS solid medium and especially from VW solid and liquid medium. The highest percentage of ex vitro survival had seedlings from MS and especially from MS liquid media. Activated charcoal also favored rooting percentage and root development of sparce sowing seedlings and in combination with 1 mg Γ1 IB A increased seedling growth rate and restricted secondary shoot formation. Addition of vitamins mixture in liquid and solid MS medium increased the germination percentage, while in combination with coconut water it didn’t stimulate seedling growth. Addition of coconut water resulted in high germination percentage and longer seedlings with more lateral shoots.As far as in vitro culture of flowering stem nodes is concerned, Phal.2 medium gave longer shoots compared to VW medium, while it had similar results with MS. The addition of NAA and BA, with or without coconut water didn’t improve Phal.2 or MS results. Addition of thiourea and vitamins mixture, aminoacids and metabolites of nucleic acids in Phal.2 medium, didn’t stimulate bud sprouting and growth of formed shoots, while 5 mg Γ1 thiourea affected rooting percentage positively. Concerning the subculture of shoots from flowering stem nodes in Phal.2 medium, it is recommended the shoots to be cut in the middle of their length than in every node, since the procedure is easier, saves time and produces rooting plantlets sooner.As far as in vivo propagation is concerned, IBA didn’t stimulate root or secondary shoot formation on cuttings originated from the apex of adult plant shoots. In three node cuttings, from leafy stems of adult plants, spraying with 3000 mg Γ1 BA was favorable for lateral bud sprouting, in cuttings obtained at the end of summer; while spraying with 100 mg Γ1 IBA stimulated rooting of lateral formed shoots while in contact with the cuttings. Related to the effect of several growth retardants on the vegetative growth and flowering of E. radicans, it was found that a soil drench with paclobutrazol restricted faster plants growth than a foliar spray; while spraying with chlormequat chloride was ineffective on growth restriction and in some cases at 1500 mg Γ1 increased growth. Treatments with paclobutrazol favored adult plant flowering. Comparing paclobutrazol, triapenthenol, daminozide and chlormequat chloride, it was found that a soil drench with 5, 10 and 20 mg Γ1 paclobutrazol and 10 and 20 mg Γ1 triapenthenol restricted main stem and lateral shoot growth in seedlings; while spraying with 2000 and 4000 mg Γ1 daminozide and 6000 mg Γ1 chlormequat chloride restricted only main stem growth. Lateral shoot number and main stem and lateral shoot diameter were not affected by the treatments. All doses of paclobutrazol, triapenthenol and daminozide reduced leaf length, the two higher concentrations of the above retardants and 6000 mg Γ1 chlormequat chloride reduced leaf width, while all doses of paclobutrazol, triapenthenol, chlormequat chloride and 1000 mg Γ1 daminozide increased leaf thickness. Related to leaf morphology, there was an increase at stomatal number by 20 mg Γ1 paclobutrazol, a decrease of sclerenchymatic fiber bundles number in both leaf surfaces by 10 and 20 mg Γ1 paclobutrazol and an increase of mesophyll cell layers by all doses of paclobutrazol and triapenthenol.The residual effect of the four retardants followed the same order as that of their effectiveness, i.e. paclobutrazol>triapenthenol>daminozide> chlormequat chloride. Different origin of plants didn’t affect paclobutrazol and triapenthenol action, nor plant flowering behavior. Growth rate of control plants seemed to follow the temperature changes and especially those of the minimum level. A temperature rise seemed to reduce the growth retardant effect, especially at the lower concentrations. For compact pot plants, without special needs of support, a 10 mg Γ1 paclobutrazol soil drench applied monthly is recommended.Soil drenches with salicylic acid and sprays with salicylic acid, benzyladenine, gibberellic acid and vitamins mixture and nucleic acid metabolites, didn’t affect main stem and secondary shoot growth, nor secondary shoot number. Spraying with 100 mg Γ1 gibberellic acid reduced shoot diameter. Salicylic acid, benzyladenine, vitamins mixture and nucleic acid metabolites mixture increased leaf thickness, while gibberellic acid reduced leaf width.Also spraying with a) sterols (cholesterol, sitosterol, stigmasterol and ergosterol), b) TIBA, maleic hydrazide, coumarin, casein hydrolysate and triacontanol and c) polyamines (putrescine, spermine, spermidine) and estrogen (/7-estradiol, estriol and estrone) didn’t affect the main stem and secondary shoot growth in seedlings, nor secondary shoot number. There was an indication that spraying with 10 mg Γ1 ergosterol, 100 mg Γ1 maleic hydrazide, 0.1 mg Γ1 triacontanol and 10 mg Γ1 spermidine stimulated flowering. Shoot height in all cases and intemode length in treatments with TIBA, maleic hydrazide, coumarin, casein hydrolysate, triacontanol, polyamines and estrogen related positively to flowering induction. Spraying with TIBA caused increase in aerial root diameter, lateral root number and gradual extension of velamen in the root tip area, until all the root was covered.The most important role on flower induction had the underground root meristems, while aerial roots acted auxiliary. If meristems of underground roots were cut, the aerial roots couldn’t cover the negative effect of this action. When the underground root system was intact, then the aerial roots had positive effect on flower induction, while their meristems alone did not have any effect. Shoots with flower induction were taller, mainly because of longer intemodes.

Σκοπός αυτής της μελέτης ήταν η διερεύνηση μεθόδων βελτίωσης του in vitro καν in vivo πολλαπλασιασμού της τροπικής ορχιδέας E. radicans, η απόκτηση συμπαγών γλαστρικών φυτών και η επίσπευση της άνθησης.Όσον αφορά τον in vitro πολλαπλασιασμό με σπόρο, διαπιστώθηκε ότι σε μεγάλη πυκνότητα σποράς, τα υγρά υποστρώματα υπερείχαν των στερεών και το MS υπόστρωμα υπερείχε του YW, στην ανάπτυξη των σποροφύτων. Σε μικρή πυκνότητα σποράς το ποσοστό βλαστικότητας μεταξύ των δύο υποστρωμάτων ήταν το ίδιο, ενώ στα υγρά υποστρώματα καταγράφηκαν πιο ανεπτυγμένα σπορόφυτα και υψηλότερο ποσοστό protocorm like bodies (PLBs). Η προσθήκη ενεργού άνθρακα αύξησε την ex vitro επιβίωση σποροφύτων πυκνής σποράς, από MS στερεό και VW υγρό και στερεό υπόστρωμα. Υψηλότερο ποσοστό ex vitro επιβίωσης εμφάνισαν σπορόφυτα από MS υποστρώματα και ιδιαιτέρως MS υγρό υπόστρωμα. Ο ενεργός άνθρακας ευνόησε το ποσοστό ριζοβολίας και την ανάπτυξη των ριζών των σποροφύτων αραιής σποράς και σε συνδυασμό με 1 mg Γ1 ΙΒΑ, αύξησε το ρυθμό ανάπτυξής τους και παρεμπόδισε το σχηματισμό δευτερευόντων βλαστών. Αύξηση στο ποσοστό βλαστικότητας επέφερε προσθήκη σε υγρό και στερεό MS υπόστρωμα, μίγματος οκτώ βιταμινών, ενώ ο συνδυασμός του με γάλα καρύδας δεν ευνόησε την ανάπτυξη των σποροφύτων. Η προσθήκη γάλακτος καρύδας εξασφάλισε ικανοποιητικό ποσοστό βλαστικότητας, μεγάλο μήκος σποροφύτων και ευνόησε το σχηματισμό πλάγιων διακλαδώσεων.Όσον αφορά τον in vitro πολλαπλασιασμό με κόμβους ανθικών στελεχών, το Phal.2 υπερείχε στο μήκος σχηματισθέντων βλαστών, συγκρινόμενο με το VW υπόστρωμα, ενώ είχε τις ίδιες επιδόσεις με το MS υπόστρωμα. Η προσθήκη ΝΑΑ και ΒΑ, με ή χωρίς γάλα καρύδας δεν διαφοροποίησε τα αποτελέσματα του Phal.2 και MS υποστρώματος. Η προσθήκη θειουρίας και μίγματος βιταμινών, αμινοξέων και μεταβολιτών νουκλεϊνικών οξέων σε Phal.2 υπόστρωμα, δεν ευνόησε την έκπτυξη των οφθαλμών και την ανάπτυξη των σχηματισθέντων βλαστών, ενώ τα 5 mg Γ1 θειουρίας επέδρασαν θετικά στο ποσοστό ριζοβολίας τους. Για την υποκαλλιέργεια βλαστών από κόμβους ανθικών στελεχών σε Phal.2 υπόστρωμα, προτείνεται τεμαχισμός στη μέση του μήκους τους και όχι ανά κόμβο, διότι δεν χρειάζονται ιδιαίτερα λεπτοί χειρισμοί, απαιτείται λιγότερος χρόνος και αποκτώνται ριζοβολημένα φυτά ταχύτερα.Στον in vivo πολλαπλασιασμό, το ΙΒΑ δεν επέδρασε στο σχηματισμό ριζών ή δευτερευόντων βλαστών σε μοσχεύματα κορυφής ενήλικων φυτών. Σε μοσχεύματα τριών κόμβων από φυλλοφόρα στελέχη ενήλικων φυτών, ευνοϊκός για την έκπτυξη των πλάγιων οφθαλμών ήταν ο ψεκασμός με 3000 mg Γ1 ΒΑ, όταν τα μοσχεύματα λαμβάνονταν στο τέλος του καλοκαιριού, ενώ ο ψεκασμός με 100 mg Γ1 ΙΒΑ ευνόησε τη ριζοβολία των βλαστών που σχηματίστηκαν από την έκπτυξη των οφθαλμών, όσο βρίσκονταν ακόμη πάνω στα μοσχεύματα.Όσον αφορά την επίδραση διαφόρων επιβραδυντών στη βλαστική ανάπτυξη και την άνθηση της E. radicans, το ριζοπότισμα με paclobutrazol περιόρισε ταχύτερα την ανάπτυξη των φυτών σε σχέση με τον ψεκασμό, ενώ ο ψεκασμός με chlormequat chloride ήταν αναποτελεσματικός στον περιορισμό της ανάπτυξης και σε κάποιες περιπτώσεις στην υψηλότερη δόση (1500 mg Γ1), την αύξησε. Επεμβάσεις με paclobutrazol ευνόησαν την άνθηση ενήλικων φυτών. Συγκρίνοντας το paclobutrazol, triapenthenol, daminozide και chlormequat chloride, διαπιστώθηκε ότι το ριζοπότισμα με 5, 10 και 20 mg Γ1 paclobutrazol και 10 και 20 mg Γ1 triapenthenol περιόρισε την ανάπτυξη του κεντρικού στελέχους και των πλάγιων βλαστών σποροφύτων, ενώ ο ψεκασμός με 2000 και 4000 mg Γ1 daminozide και 6000 mg Γ1 chlormequat chloride περιόρισε μόνο την ανάπτυξη του κεντρικού στελέχους. Ο αριθμός των πλάγιων βλαστών, καθώς και η διάμετρος του κύριου και των πλάγιων βλαστών δεν επηρεάστηκαν από τις επεμβάσεις. Όλες οι δόσεις του paclobutrazol, triapenthenol και daminozide μείωσαν το μήκος φύλλων, οι δύο μεγαλύτερες συγκεντρώσεις των ανωτέρω επιβραδυντών και τα 6000 mg Γ1 chlormequat chloride μείωσαν το πλάτος τους, ενώ όλες οι δόσεις του paclobutrazol, triapenthenol, chlormequat chloride και τα 1000 mg Γ1 daminozide αύξησαν το πάχος τους. Όσον αφορά τη μορφολογία των φύλλων, παρατηρήθηκε αύξηση του αριθμού των στοματίων στα 20 mg Γ1 paclobutrazol, μείωση του αριθμού των δεσμίδων σκληρεγχυματικών ινών άνω και κάτω επιφάνειας του ελάσματος στα 10 και 20 mg Γ1 paclobutrazol και αύξηση των κυτταρικών στρωμάτων του μεσόφυλλου σε όλες τις συγκεντρώσεις του paclobutrazol και του triapenthenol.Η υπολειμματικότητα των τεσσάρων επιβραδυντών ανάπτυξης, ακολούθησε την ίδια σειρά με αυτή της δραστικότητάς τους, δηλ. paclobutrazol > triapenthenol > daminozide > chlormequat chloride. Η διαφορετική προέλευση των φυτών δεν επηρέασε τη δράση του paclobutrazol και του triapenthenol, ούτε την ανθική συμπεριφορά τους. Ο ρυθμός ανάπτυξης των φυτών μαρτύρων φάνηκε ν’ ακολουθεί τις θερμοκρασιακές μεταβολές και ιδιαίτερα αυτές της ελάχιστης θερμοκρασίας. Η ανύψωση της θερμοκρασίας φάνηκε να μειώνει την επίδραση των επιβραδυντών ανάπτυξης, ιδιαίτερα στις χαμηλότερες συγκεντρώσεις. Για την απόκτηση συμπαγών και χαμηλού ύψους φυτών συνιστάται το ριζοπότισμα με 10 mg Γ1 paclobutrazol, κάθε τέσσερεις εβδομάδες.Ριζοποτίσματα με σαλικυλικό οξύ και ψεκασμοί με σαλικυλικό οξύ, βενζυλαδενίνη, γιββερελλικό οξύ και μίγμα βιταμινών και μεταβολιτών νουκλεϊνικών οξέων, δεν επέδρασαν στην ανάπτυξη του κεντρικού στελέχους και των δευτερευόντων βλαστών σποροφύτων, καθώς και στον αριθμό των δευτερευόντων βλαστών. Ο ψεκασμός με 100 mg Γ1 γιββερελλικού οξέος μείωσε τη διάμετρο των βλαστών. Το σαλικυλικό οξύ, η βενζυλαδενίνη, το μίγμα βιταμινών και το μίγμα μεταβολιτών νουκλεϊνικών οξέων αύξησαν το πάχος των φύλλων, ενώ το γιββερελλικό οξύ μείωσε το πλάτος τους.Επίσης, ο ψεκασμός με α) στερόλες (χοληστερόλη, σιτοστερόλη, στιγμαστερόλη και εργοστερόλη), β) τριιωδοβενζοϊκό οξύ, μαλεϊκή υδραζίδη, κουμαρίνη, υδρολυμένη καζεΐνη και τριακοντανόλη και γ) πολυαμίνες (πουτρεσκίνη, σπερμίνη, σπερμιδίνη) και οιστρογόνα (/Τεστραδιόλη, εστριόλη και εστρόνη), δεν επέδρασε στην ανάπτυξη του κεντρικού στελέχους και των δευτερευόντων βλαστών σποροφύτων, καθώς και στον αριθμό των δευτερευόντων βλαστών. Υπήρξε η ένδειξη ότι οι ψεκασμοί με 10 mg Γ1 εργοστερόλης, 100 mg Γ1 μαλεϊκής υδραζίδης, 0.1 mg Γ1 τριακοντανόλης και 10 mg Γ1 σπερμιδίνης ευνόησαν την άνθηση. Το ύψος των βλαστών σε όλες τις ομάδες ενώσεων και το μήκος των μεσογονατίων διαστημάτων στους ψεκασμούς με τριιωδοβενζοϊκό οξύ, μαλεϊκή υδραζίδη, κουμαρίνη, υδρολυμένη καζεΐνη, τριακοντανόλη, πολυαμίνες και οιστρογόνα, συσχετίστηκαν θετικά με την πραγματοποίηση ανθικής επαγωγής. Ο ψεκασμός των φυτών με ΤΙΒΑ προκάλεσε αύξηση της διαμέτρου των εναέριων ριζών, του αριθμού των πλάγιων διακλαδώσεών τους και σταδιακή επέκταση της βελαμίνης στην περιοχή του ακρορριζίου, έως ότου καλυφθεί πλήρως η ρίζα.Σημαντικό ρόλο στην πραγματοποίηση ανθικής επαγωγής είχαν τα μεριστώματα των υπόγειων ριζών, ενώ οι εναέριες ρίζες δρούσαν επικουρικά. Στην περίπτωση που αφαιρούνταν τα μεριστώματα των υπόγειων ριζών, οι εναέριες ρίζες δεν μπορούσαν να καλύψουν τη δυσμενή επίδραση αυτής της αφαίρεσης. Όταν το υπόγειο ριζικό σύστημα διατηρήθηκε ανέπαφο, τότε ολόκληρες οι εναέριες ρίζες είχαν θετική επίδραση στην πραγματοποίηση ανθικής επαγωγής, ενώ μόνο τα μεριστώματά τους δεν επέδρασαν σημαντικά. Οι βλαστοί με ανθική επαγωγή είχαν μεγαλύτερο ύψος, κυρίως λόγω του μεγαλύτερου μήκους των μεσογονατίων διαστημάτων τους.