Advances in embryogenesis and organogenesis in common bean (Phaseolus vulgaris L.)

Abstract

Common bean (Phaseolus vulgaris L.), an important legume in the human diet, is recalcitrant to in vitro culture, so the establishment of alternative propagation protocols, including somatic embryogenesis and organogenesis, has been a challenge. In the present work, we evaluated conditions to induce somatic embryogenesis and organogenesis from explants of seedlings of two F3 interspecific bean hybrid lines. In order to induce embryogenic callus, different types of explants were cultured under concentrations of 0, 0.01, 0.05 and 0.1 mg/L of 2,4-D in presence of 1mg/L of BA or at 29°C. Hypocotyls were the type of explant showing the highest production of nodular calli, and 0.1 mg/L of 2,4-D was the most favorable concentration. Treatments to induce maturation of nodular callus included air-drying, transfer from solid to liquid medium, culture with AgNO3 and combinations of these factors. Air-drying and transfer liquid medium (with or without AgNO3) enabled the development of heart-shaped or elongated embryo-like structures within calli. Organogenesis was also induced in buds from epicotyls, which were subsequently transferred to two treatments to proliferate: 0.5mg/L of BA and 2.25mg/L of BA with 1.7mg/L of AgNO3. The combination of 2.25mg/L of BA with 1.7mg/L of AgNO3, and 1.5 mg/L GA3, was used for the induction of bud elongation. Proliferation of buds was achieved with 2.25mg/L of BA and 1.7mg/L of AgNO3. Combinations of BA, AgNO3, GA3 and ANA were tested to shoot rooting, but were ineffective. To study the structure of calli by scanning electron microscopy, chemical fixation and cryofixation were carried out. Cryofixation treatments included rapid freezing, slow freezing and slow cooling. Although none of the treatments effectively preserved the calli, some observations and inferences could be made about the structural organization of calli.

La habichuela (Phaseolus vulgaris L.), leguminosa importante en la dieta humana, es difícil de cultivar in vitro, por lo cual el establecimiento de protocolos alternos de propagación de habichuela como embriogénesis somática y organogénesis han sido un reto. En el presente trabajo se evaluó las condiciones para inducir embriogénesis somática y organogénesis a partir de explantes de plántulas de habichuela de dos líneas F3 híbridas interespecíficas. A fin de inducir callo embriogénico, diferentes tipos de explantes fueron cultivados en tratamientos con concentraciones de 0, 0.01, 0.05 y 0.1mg/L de 2,4-D en presencia de 1mg/L de BA o mantenidos a 29°C. Explantes de hipócotilo mostraron una mayor producción de callos nodulares en tratamientos con 0.1mg/L de 2,4-D. Se estudiaron tratamientos para maduración de callos nodulares como secado al aire libre, transferencia a medio líquido y cultivo con nitrato de plata (AgNO3), solos o en combinación. El secado al aire libre y medio líquido en presencia o no de AgNO3, permitió obtener estructuras similares a embriones en estado de corazón y torpedo en el interior de los callos. Organogénesis fue inducida en yemas procedentes de epicotilos y transferidas secuencialmente a dos tratamientos para proliferación: 0.5mg/L de BA y 2.25mg/L de BA con 1.7mg/L de AgNO3. La combinación de 2.25mg/L de BA con 1.7mg/L de AgNO3 y 1.5 mg/L GA3, se uso para el alargamiento de las yemas. La proliferación de múltiples yemas se logró con 2.25mg/L de BA y 1.7mg/L de AgNO3. Combinaciones de BA, AgNO3, GA3 y ANA fueron ensayadas para el enraizamiento de los brotes, Sin embargo no fueron efectivas. Para estudiar la estructura de los callos por microscopia electrónica de rastreo, se realizaron tratamientos de fijación química y de criofijación. Los tratamientos de criofijación incluyeron congelamiento rápido, congelamiento lento y enfriamiento lento. Aunque ninguno de los tratamientos preservó de manera efectiva los callos, se pudieron hacer algunas observaciones e inferencias relacionadas con la organización estructural de los callos.