Diodos emissores de luz (LED) e AIB na micropropagação de cana-de-açúcar RB855156

Orientador: Prof. Dr. João Carlos Bespalhok Filho

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Agronomia - Produção Vegetal. Defesa : Curitiba, 04/10/2021

Inclui referências

Área de concentração: Produção Vegetal

Resumo: A cana-de-açúcar está entre as culturas mais importantes do Brasil, o qual é protagonista na produção mundial de bioetanol e açúcar. Visando a necessidade de obtenção de mudas com qualidade superior, a micropropagação aparece como uma técnica amplamente utilizada para atender à demanda do setor sucroalcooleiro. O isolamento e a cultura de meristemas possibilitam a obtenção de propágulos vegetais com baixos índices de perdas por contaminações e a reprodução fiel de características genéticas da planta- mãe. O uso de diferentes qualidades de lâmpadas de diodo emissor de luz (LED) pode influenciar positivamente no cultivo in vitro de diversas espécies vegetais. O objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de um protocolo de micropropagação a partir do isolamento de meristemas para a variedade RB855156 de cana-de-açúcar sob a influência de diferentes qualidades de luz. Auxiliando assim a produção de mudas sadias, através da análise dos pigmentos fotossintéticos e também o enraizamento e desenvolvimento associados a diferentes concentrações de regulador de crescimento (AIB) sob o efeito das diferentes qualidades de luz. Os experimentos foram conduzidos no Laboratório de Micropropagação da Universidade Federal do Paraná (UFPR) com material vegetal da variedade RB855156. Foram testadas no primeiro experimento na fase de multiplicação dos meristemas diferentes qualidades de luz com intensidades luminosas distintas (LEDs branco; LEDs vermelho; LEDs azul; LEDs verde e LEDs amarelo) em meio MS suplementado com 0,1 mg L^-1 de cinetina e 0,2 mg L^-1 de benzilaminopurina (BAP) acrescido com sacarose (30 g L^-1). Após 31 dias foi avaliado para o primeiro experimento a taxa de brotação. No segundo experimento, na fase de enraizamento, foram testadas as mesmas qualidades de luz do primeiro experimento, associadas com diferentes concentrações de ácido indolbutírico (AIB) (0; 0,25; 0,50; 0,75 e 1 mg L^-1). Após 21 dias foram avaliadas as seguintes variáveis: taxa de brotação, comprimento de parte área (cm), comprimento da maior raiz (cm), massa fresca e seca de raiz (g), massa fresca e massa seca de parte aérea (g), pigmentos fotossintéticos (clorofila a, clorofila b, clorofila total e carotenoides). Para o primeiro experimento, o uso da lâmpada LED amarela proporcionou um aumento na indução de brotações em meio MS. Para os pigmentos fotossintéticos, clorofila total apresentou teores mais elevados para lâmpadas LED branca, enquanto os carotenoides foram significativos para lâmpadas LED branca e LED azul. O segundo experimento apresentou interação dos fatores apenas para comprimento de parte aérea, em LED amarela e LED azul, nas concentrações de 0 mg L^-1 e 0,50 mg L- 1 de AIB, e massa fresca de parte aérea com a LED amarela e LED branca, na ausência de AIB, bem como a lâmpada LED amarela. A massa fresca e seca de raiz foi superior com o uso de lâmpadas LED amarela. O desempenho da lâmpada LED amarela foi satisfatório para o número de brotações e massa seca de parte aérea. Os resultados sugerem que a lâmpada LED amarela foi adequada para o crescimento e desenvolvimento das plantas e torna-se uma opção de fonte de luz alternativa para a micropropagação da variedade de cana-de- açúcar RB855156.

Abstract: Sugarcane is one of the most important crops in Brazil, which is a protagonist in the world production of bioethanol and sugar. Aiming the necessity of seedlings with higher quality, micropropagation appears as a widely used technique to attend sugar and alcohol sector demand. Isolation and culture of meristems enable the obtainment of plant propagules with low rates of contamination losses and a faithful reproduction of genetic of the mother plant. The use of different qualities of light emitting diode (LED) lamps can positively influence the in vitro cultivation of several plant species, as they provide desirable characteristics for plant growth and development. In this context, this work aimed to establish a micropropagation protocol for the sugarcane variety RB855156 under the influence of different light qualities. Thus, helping the production of healthy seedlings, through the analysis of photosynthetic pigments and also, rooting and development associated with different concentrations of growth regulator (IBA) and under the effect of different light qualities. The experiments were conducted at the Micropropagation Laboratory of the Federal University of Paraná (UFPR) with plant material of variety RB855156. In the first experiment, in the multiplication stage, different light qualities with different light intensities were tested (white LEDs; red LEDs; blue LEDs; green LEDs and yellow LEDs) in MS 0.1 mg L^-1 of kinetin and 0.2 mg L^-1 of benzylaminopurine (BAP) supplemented with sucrose (30 g L^-1). After 31 days, the sprouting rate was evaluated for the first experiment. In the second experiment, at the rooting stage, the same light qualities of the first experiment were tested, associated with different concentrations of indolebutyric acid (IBA) (0; 0.25; 0.50; 0.75 and 1 mg L^-1). After 21 days, the following variables were evaluated: sprouting rate, length of aerial part (cm), length of the longest root (cm), fresh mass and dry mass of root (g), fresh mass and dry mass of aerial part (g), photosynthetic pigments (chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll and carotenoids). For the first experiment, the use of the yellow LED lamp provided an increase in shoot induction per explant in MS medium. There were no statistical differences between treatments for the average number of roots. For photosynthetic pigments, total chlorophyll had higher contents for white LED lamps, while carotenoids were significant for white LED and blue LED lamps. The second experiment showed factors interactions only for the aerial part length in yellow and blue LED at concentrations of 0 mg L^-1 and 0.50 mg L^-1 of IBA, and fresh mass of aerial part yellow and white LED in the absence of IBA (0 mg L^-1). The concentration of 0.50 mg L^-1 promoted the longest root length, as well as the yellow LED lamp. Fresh and dry root mass was prominent when using yellow LED lamps. The performance of the yellow LED lamp was satisfactory for number of shoots per explant and shoot dry mass. The results suggest that the quality of light emitted by LEDs, mainly yellow LED lamps, was adequate for plant growth and development and is an alternative and alternative light source option for the micropropagation of the sugarcane variety RB855156.