Διερεύνηση της συμπεριφοράς κανονικών και cristata μορφών παχυφύτων in vivo και in vitro

Abstract

In the present Thesis the behavior of cristata and normal forms of the succulent species Mammillaria elongata, Euphorbia pugniformis and E. lactea was investigated aiming to the micropropagation of these forms and the understounding of the phenomenon of fasciation. In in vitro cultures, explants from normal forms produced shoots when higher concentrations of NAA and BA - mainly BA - were used, compared with explants from cristata forms. Shoot formation was also affected by the season of the year and the explant origination (meristematic area of the shoot tip, below the shoot tip area). Explants of M. elongata var. cristata excised from the apical meristem area provided higher number of cristata shoots, compared to those derived from below the meristematic zone. Callus derived from cristata forms produced less cristata shoots than normal shoots. High NAA concentrations in the medium induced callus only, while the addition of TIBA to the blastogenesis medium did not affect the production of cristata shoots. High concentrations of N in the in vitro culture medium of Euphorbia pugniformis and E. lactea reduced proliferation of shoots, while the lowest concentration used resulted to lower production of normal shoots. No differences were observed in rooting of normal and cristata microshoots of the three succulent species neither on the ex vitro acclimatization of the microplants. When E. pugniformis var. cristata plants were cultivated in vivo, the addition of N in the substrate resulted to an augmentation of the volume, and an increase of the fresh and dry weight along with an increase of the plant total area. There was no apparent increase of the plant height and width, due to the increased weight of the shoots that leaded to a bending. Though an increase of the normal shoots was observed the effect was not statisticaly significant. None of the PGRs (2,4-D, TIBA, BA) applied to normal shoots resulted to cristata shoot production, while changes were observed in the phyllotaxy. 2,4-D induced though cristata aerial root production through callus. Successfully acclimatized plants from in vitro culture were observed for five years. It was recorded that cristata forms provided also normal shoots, while the normal shoots –having been derived from cristata forms- turned back to cristata shoots. The epigenetic analysis of the fasciation phenomenon, showed the existence of methylation in both forms - cristata and normal - of E. lactea var. cristata. The addition of 5-Azacytidine in the in vitro culture medium showed also methylation of the cristata form. There were also observed retrotransposons in both forms of the three succulent species, while their number was higher in the cristata forms.

Στην παρούσα Διατριβή μελετήθηκε η συμπεριφορά cristata και κανονικών μορφών των παχυφύτων Mammillaria elongata, Euphorbia pugniformis και E. lactea σε in vitro και in vivo συνθήκες με στόχο τη διερεύνηση του μικροπολλαπλασιασμού των δύο μορφών, καθώς και του φαινομένου της δεσμίωσης. Σε in vitro καλλιέργεια οι κανονικές μορφές των παχυφύτων διαφοροποίησαν βλαστούς σε υψηλότερες συγκεντρώσεις των φυτορυθμιστικών ουσιών ΝΑΑ και ΒΑ, κυρίως του ΒΑ, σε σχέση με τις δεσμιωμένες μορφές. Και στις δύο μορφές ο σχηματισμός βλαστών επηρεάσθηκε από την εποχή λήψης και το είδος των εκφύτων (περιοχή κορυφαίου μεριστώματος ή κάτω από το κορυφαίο μερίστωμα). Τα έκφυτα κορυφής της M. elongata var. cristata έδωσαν μεγαλύτερο αριθμό cristata βλαστών σε σχέση με έκφυτα κάτω από τη κορυφή. Κάλος που αναπτύχθηκε από έκφυτα δεσμιωμένης μορφής έδωσε λιγότερους cristata βλαστούς σε σχέση με κανονικούς. Υψηλές συγκεντρώσεις ΝΑΑ στο υπόστρωμα έδωσαν μόνο κάλο, ενώ η προσθήκη ΤΙΒΑ στο σύνηθες υπόστρωμα βλαστογένεσης δεν επέδρασε στο σχηματισμό cristata βλαστών. Υψηλή συγκέντρωση Ν του υποστρώματος σε in vitro καλλιέργεια εκφύτων δεσμιωμένων μορφών Euphorbia pugniformis και E. lactea μείωσε τη βλαστογέννεση, ενώ χαμηλή συγκέντρωση προκάλεσε μείωση των σχηματισθέντων κανονικών βλαστών. Δε παρατηρήθηκαν διαφορές στη ριζοβολία δεσμιωμένων και κανονικών μικροβλαστών των τριών παχυφύτων, ούτε στον ακόλουθο ex vitro εγκλιματισμό των φυταρίων. Σε in vivo καλλιέργεια φυτών E. pugniformis var. cristata η προσθήκη αζώτου στο υπόστρωμα προκάλεσε αύξηση του όγκου, του νωπού βάρους, του ξηρού βάρους και του εμβαδού του φυτού. Παρόμοια αύξηση φαινομενικά δεν παρατηρήθηκε στο ύψος και στο πλάτος του φυτού λόγω του βάρους των βλαστών που προκάλεσαν κάμψη τους. Υπήρξε ένδειξη αύξησης του αριθμού των κανονικών βλαστών που εκπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια των έξι μηνών καλλιέργειας, η οποία όμως δεν ήταν στατιστικά σημαντική. Καμία από τις φυτορυθμιστικές ουσίες που εφαρμόστηκαν, 2,4-D, TIBA, BA, σε κανονικές μορφές των παχυφύτων δε προκάλεσε τη δημιουργία cristata βλαστών. Παρατηρήθηκαν όμως, αλλαγές στη φυλλοταξία και από τις τρεις φυτορυθμιστικές ουσίες, καθώς και πρόκληση δεσμιωμένων εναέριων ριζών μέσω κάλου από το 2,4-D. Η παρατήρηση για πέντε χρόνια των επιτυχώς εγκλιματισμένων σε ex vitro συνθήκες φυταρίων που παράχθηκαν in vitro από δεσμιωμένες μορφές, έδειξε ότι οι δεσμιωμένες μορφές σχημάτισαν και κανονικούς βλαστούς, ενώ οι κανονικοί βλαστοί που προήλθαν από δεσμιωμένες μορφές μετατράπηκαν σε cristata βλαστούς. Κατά την επιγενετική ανάλυση του φαινομένου της δεσμίωσης παρατηρήθηκε μεθυλίωση και στις δύο μορφές (cristata και κανονική) της E. lactea var. cristata, ενώ και η χρήση της 5-Azacytidine σε in vitro καλλιέργεια έδειξε ότι η δεσμιωμένη μορφή είναι μεθυλιωμένη. Παρατηρήθηκε η ύπαρξη ρετρομεταθετών στοιχείων και στις δύο μορφές και των τριών παχυφύτων, ενώ στις δεσμιωμένες μορφές ο αριθμός των ρετρομεταθετών στοιχείων ήταν μεγαλύτερος.