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Effets des régulateurs de croissance des plantes et du saccharose sur la prolifération et la qualité des tissus embryogènes chez Picea pungens

Jul 17, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13194 (2023) Citer cet article

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Le tissu Embryogénique (ET) est important pour la modification génétique et la régénération des plantes. La capacité de prolifération et la vigueur de l'ET sont cruciales pour la propagation des plantes via l'embryogenèse somatique. Dans cette étude, l'ET a été induite à partir d'embryons zygotiques matures d'épinette bleue (Picea pungens Engelm.). Il y avait des différences significatives dans l'induction ET entre les deux provenances, soit 78,8 ± 12,5 % et 62,50 ± 12,8 % respectivement. Les effets de l'acide 2,4-dichlorophénoxy acétique (2,4-D), de la 6-benzylamino-purine (6-BA) et/ou du saccharose sur la prolifération de l'ET et la maturation de l'embryon somatique (SE) ont été étudiés plus en détail avec quatre lignées cellulaires. Le taux de prolifération ET le plus élevé a atteint 1 473,7 ± 556,0 % toutes les deux semaines. Les concentrations de 2,4-D ou de 6-BA appliquées au stade de la prolifération tissulaire ont eu un impact sur la maturation SE parmi les lignées cellulaires, alors que le saccharose a montré moins d'effets. Le taux le plus élevé, 408 ± 230 SE matures/g FW, a été atteint dans les cultures de maturation SE. Cette recherche a démontré que les conditions de culture, c'est-à-dire les concentrations spécifiques de 2,4-D et de BA, au stade de prolifération de l'ET affectaient non seulement la croissance de l'ET, mais également la qualité de l'ET pour la maturation de la SE. Cette étude a révélé la nécessité et l'avantage de développer des protocoles généraux et spécifiques au génotype pour une production efficace de SE matures, ou plantes somatiques, chez l'épinette bleue.

Les aiguilles de l'épinette bleue (Picea pungens Engelm.) sont de couleur bleu argenté tout au long de l'année, ce qui présente une grande valeur ornementale pour l'aménagement paysager1. À l’heure actuelle, l’épinette bleue est généralement régénérée par germination des graines en Chine2,3. En raison du prix élevé des semences et des plants, le nombre de variétés élites introduites est limité4. Les aiguilles de la descendance peuvent être différentes en termes de couleur, de forme, de structure et de vitesse de croissance, ce qui limite la qualité des plants. La technologie de l’embryogenèse somatique peut être utilisée pour produire un grand nombre de plantes somatiques présentant des traits génétiques cohérents dans un laps de temps relativement court5, ce qui est donc puissant pour la propagation à grande échelle de génotypes élites chez l’épinette bleue.

À l’heure actuelle, de nombreuses espèces d’arbres pourraient se propager via l’embryogenèse somatique. Le premier succès de l'embryogenèse somatique chez les espèces de conifères remonte à 1985, lorsque Hakman et al.6 ont utilisé des embryons zygotiques immatures d'épicéa de Norvège (Picea abies) pour induire du tissu embryonnaire (ET), puis ont obtenu des embryons somatiques matures (SE). Plusieurs articles ont été publiés depuis 2000 sur l’optimisation de l’embryogenèse somatique chez les espèces de conifères, notamment : Pinus radiata7, Picea abies8, Picea glauca9, hybrides Larix10, pin de Corée11,12,13,14, Abies nebrodensis15, Abies nordmanniana16, Abies alba17 et épinette bleue1. . La prolifération de l'ET ainsi que la maturation de la SE sont des étapes clés pour la propagation à grande échelle et la préservation à long terme du matériel génétique des conifères15. Nielsen et al.16 ont signalé de forts effets clonaux sur la plupart des caractères au cours du processus de propagation via les SE chez Abies nordmanniana16. La dépendance grave de la lignée cellulaire entre la prolifération de l'ET et la maturation de la SE a également été rapportée chez Abies alba17. Ce genre de recherche n’avait pas été rapporté auparavant sur l’épinette bleue.

Il existe peu de rapports de recherche sur l’initiation de l’embryogenèse somatique chez l’épinette bleue. Afele et al.18 ont utilisé des embryons matures d’épinette bleue comme explants pour l’induction de l’ET. Le taux d'induction ET le plus élevé était de 16 % et le nombre d'embryons somatiques (SE) produits n'était que de 9,7 SE/g FW. Sun et al.4 ont encore optimisé le système d'induction ET. Ils ont atteint un taux d'induction allant jusqu'à 45,5%. Cependant, dans les étapes suivantes, de nombreux embryons anormaux étaient apparus, entraînant une faible capacité de germination du SE. Hazubska-Przyby et al.19 ont induit l'ET à partir d'un embryon zygotique avec le taux d'induction le plus élevé de 23,75 %, alors qu'aucun SE mature n'a été obtenu. Tao et al.1, dans un premier temps, ont développé un système technique complet d'embryogenèse somatique chez l'épinette bleue, incluant les cultures d'induction et de prolifération d'ET, de maturation de SE, de germination et de conversion de SE, ainsi que la dureté des plantes somatiques. Cependant, le système technique d'embryogenèse somatique de l'épinette bleue doit être optimisé davantage pour résoudre les problèmes, tels que les faibles taux d'induction et de prolifération de l'ET, ainsi que la faible capacité de maturation de la SE. Tous ces facteurs ont limité le processus de propagation à grande échelle via l'embryogenèse somatique chez l'épinette bleue. L’essence de la prolifération ET est la division cellulaire de la masse proembryonnaire. Des facteurs tels que l'acide 2,4-dichlorophénoxyacétique (2,4-D), la 6-benzylamino-purine (6-BA) et le saccharose ont montré une grande influence sur la prolifération de l'ET20, tout comme les conditions de culture au stade de la prolifération de l'ET. Cependant, peu d’études ont été réalisées sur leurs effets sur la maturation SE par la suite. Différents facteurs influencent la maturation SE21,22. Il est essentiel d’étudier l’effet des conditions de culture au stade de prolifération ET sur la maturation SE afin d’optimiser l’ensemble du système de culture pour une propagation massive. Dans cette étude, des embryons zygotiques matures d'épinette bleue provenant de deux provenances ont été utilisés comme explants pour induire l'ET, et les ET induits ont été utilisés comme matériel expérimental pour explorer les effets du 2,4-D, du 6-BA et/ou du saccharose sur l'ET. les taux de prolifération et la qualité ET sur la maturation SE afin d'optimiser le système SE pour une production efficace de plantes somatiques élites chez l'épinette bleue.