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Germinación simbiótica y asimbiótica en semillas de orquídeas epifitas Symbiotic vs. asymbiotic seed germination in epiphytic orchids

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Resumen Se compara el crecimiento de plántulas de la orquídeas epifita Tolumnia variegata en medios de agar con y sin hongos micorrízicos. Los métodos de germinación simbiótica produjeron embriones de T. variegata más desarrollados que los métodos de germinación asimbiótica y las diferencias fueron estadísticamente significativas. Las semillas en los controles en medio de celulosa sin hongos micorrízicos no germinaron. Las semillas de Epidendrum ramosum, Lepanthes rupestris y Psychilis monensis no mostraron diferencias significativas en germinación entre métodos simbiótica y asimbiótica utilizando hongos aislados de raíces de T. variegata, incluso algunos aislados del grupo Rhizoctonia parasitaron las semillas. Los resultados sugieren que las semillas de orquídeas epifitas y sus hongos micorrízicos son más específicos de lo que anteriormente se había creído y por tanto es necesario utilizar los hongos específicos para cada especie de orquídea. Además, se sugiere que los cultivadores de orquídeas podrían obtener mejores resultados en la propagación de orquídeas epifitas si utilizan metodologías de germinación simbiótica apropiados. Palabras clave: Tolumnia variegata, Epidendrum ramosum, Lepanthes rupestres, Psychilis monensis. Orchidaceae, germinación, hongos micorrízicos
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Germinación simbiótica y asimbiótica en semillas de
orquídeas epifitas
Symbiotic vs. asymbiotic seed germination in epiphytic orchids
¹Joel Tupac Otero Ospina, ² Paul Bayman
¹Departamento de Ciencias Biológicas, Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira,
AA. 237, Palmira, Valle del Cauca, Colombia. 2Departamento de Biología, Universidad de Puerto Rico - Río Piedras. P. O. Box
23360, San Juan, PR 00931-3360. Autor para correspondencia: jtoteroo@unal.edu.co
Rec.: 12-03-08 Acept.: 01-10-09
Resumen
Se compara el crecimiento de plántulas de la orquídeas epifita Tolumnia variegata en medios de agar
con y sin hongos micorrízicos. Los métodos de germinación simbiótica produjeron embriones de T.
variegata más desarrollados que los métodos de germinación asimbiótica y las diferencias fueron
estadísticamente significativas. Las semillas en los controles en medio de celulosa sin hongos micorrízicos
no germinaron. Las semillas de Epidendrum ramosum, Lepanthes rupestris y Psychilis monensis no
mostraron diferencias significativas en germinación entre métodos simbiótica y asimbiótica utilizando
hongos aislados de raíces de T. variegata, incluso algunos aislados del grupo Rhizoctonia parasitaron
las semillas. Los resultados sugieren que las semillas de orquídeas epifitas y sus hongos micorrízicos
son más específicos de lo que anteriormente se había creído y por tanto es necesario utilizar los hongos
específicos para cada especie de orquídea. Además, se sugiere que los cultivadores de orquídeas
podrían obtener mejores resultados en la propagación de orquídeas epifitas si utilizan metodologías de
germinación simbiótica apropiados.
Palabras clave: Tolumnia variegata, Epidendrum ramosum, Lepanthes rupestres, Psychilis monensis.
Orchidaceae, germinación, hongos micorrízicos
Abstract
We compared seedling growth of the epiphytic orchid, Tolumnia variegata in agar media with and
without inoculated mycorrhizal fungi. Symbiotic germination produced more-developed embryos than
asymbiotic germination. Differences were highly significant, although some isolates of Rhizoctonia-like
fungi were parasitic on seeds. Control seeds in a cellulose medium without Rhizoctonia-like fungi did
not germinate. Seeds of Epidendrum ramosum, Lepanthes rupestris and Psychilis monensis showed no
significant differences between asymbiotic and symbiotic germination using mycorrhizal fungi isolated
from T. variegata roots, suggesting high mycorrhizal specificity. Our data suggest that the relationship
between epiphytic orchids and the mycorrhizal fungi is more specific than previously thought. The use
of the right fungal strain may enhance germination performance. Orchid growers may achieve better
results in the propagation of some epiphytic orchids using symbiotic germination.
Key words: Tolumnia variegata, Epidendrum ramosum, Lepanthes rupestris and Psychilis monensi,
Orchidaceae, germination, mycorrhizal fungi
¹ Biólogo, Ph.D. en Biología y Filosofía.
2 Biólogo, Ph.D. en Botánica.
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Introducción
Desde los trabajos pioneros de Knudson
(1921), los horticultores han germinado las
semillas de orquídeas mediante la utilización
de combinaciones de nutrientes en condicio-
nes estériles (Arditti 1992). Sólo cuando estos
métodos fallan, los orquicultores retoman las
técnicas de germinación de semillas usando
los simbiontes naturales (Bernard 1899).
Todas las orquídeas requieren una aso-
ciación micorrízica para la germinación de
sus semillas, principalmente con hongos
basidiomicetos del grupo de Rhizoctonia
(Rasmussen, 1995). Rhizoctonia sensu latu
es un grupo artificial que incluye hongos cu-
yas etapas sexuales pertenecen a los géneros
Thanatephorus, Ceratobasidium, Sebacina y
Tulasnella (Sneh et al. 1991). Esta depen-
dencia se asocia con las mínimas cantidades
de nutrientes almacenados en las diminutas
semillas de las orquídeas (Arditti y Ghani
2000). Sin embargo, los hongos del grupo
de Rhizoctonia son bien conocidos por sus
capacidades patogénicas en muchos grupos
diferentes de plantas.
La germinación artificial de semillas de
orquídeas terrestres de zonas templadas es
extremadamente difícil y requiere formulacio-
nes de nutrientes muy específicas en medios
asépticos de germinación (Arditti, 1992). Por
tanto muchos cultivadores e investigadores
utilizan hongos simbióticos para la propaga-
ción. Esto contrasta con el cultivo de muchas
orquídeas epifitas tropicales, que en general
son relativamente fáciles de germinar en
condiciones asimbióticas. En consecuencia,
los cultivadores de orquídeas tropicales no
utilizan la germinación simbiótica para su
propagación. Por estas razones se conocen
mucho mejor las interacciones simbióticas de
germinación de las orquídeas terrestres de
zonas templadas que las de orquídeas epí-
tas tropicales. Sin embargo, las técnicas de
germinación simbiótica de semillas epifitas
tropicales podrían mejorar el éxito de cultivo
de estas orquídeas tanto para fines comer-
ciales como de conservación. El objetivo de
este estudio fue comparar el éxito en pro-
gramas de propagación de orquídeas epifitas
tropicales utilizando técnicas simbióticas y
asimbióticas de germinación.
Materiales y métodos
Tolumnia variegata (Sw.) Braem (Orchidaceae;
subfamilia Epidendroideae; tribu Maxilla-
rieae) es una orquídea epifita tropical endé-
mica de las Antillas Mayores, con excepción
de Jamaica. Su nombre hace referencia a su
alta variación en sus características florales
(Foto 1) (Ackerman 1995). Las semillas para
Foto 1: Planta adulta de Tolumnia variegata en su hábitat natural.
GERMINACIÓN SIMBIÓTICA Y ASIMBIÓTICA EN SEMILLAS DE ORQUÍDEAS EPIFITAS
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ACTA AGRONÓMICA . 58 (4) 2009, p 270-276
este estudio se recolectaron en una población
en la zona adyacente a la reserva Natural
Laguna de Tortuguero en Manatí (18° 27’ 37
N, 66° 25’ 30” O), Puerto Rico, entre 5 y 10
m.s.n.m. La precipitación promedio anual
es de 1.688 mm y la temperatura de 25.4 ºC.
La zona es clasificada como bosque húmedo
tropical en la escala de Holdrige (Ewel y
Whitmore 1973).
Se realizaron cuarenta y ocho aisla-
mientos de Rhizoctonia (Figura 1) a partir
de plantas adultas y juveniles de diferentes
poblaciones puertorriqueñas de T. variegata
(Otero et al., 2002, 2004, 2005, 2007). Las
raíces de plantas epifitas encontradas sobre
arbustos de Randia aculeata L. (Rubiaceae)
y Psidium guajaba L. (Myrtaceae) se lavaron
con Tween 20 en agua corriente y se este-
rilizaron superficialmente mediante baños
seriales en etanol (70%, 1 min), hipoclorito
de sodio (2.5%, 2 min) y etanol (70%, 1min).
Los segmentos de raíces fueron inoculados
en condiciones asépticas en agar de papa y
dextrosa (PDA) y agar de extracto de malta
(MEA). Los hongos endófitos fueron identifi-
cados en el microscopio utilizando la guía de
Sneh et al. (1991). Los hongos con caracte-
rísticas microscópicas de Rhizoctonia fueron
transferidos a PDA y caracterizados hasta
morfoespecies. Caracterizaciones molecula-
res están disponibles en la literatura (Otero
et al. 2002, 2004, 2005, 2007).
Los frutos de T. variegata fueron reco-
lectados del sitio de estudio y esterilizados
superf icialmente utilizando los mismos
procedimientos que se usaron para las raí-
ces. Las semillas fueron extraídas del fruto
en condiciones estériles y su viabilidad fue
evaluada con tinción de cloruro de trifenil
tretrazolio (TTC, por sus siglas en inglés)
(Otero et al., 2005).
Para examinar el efecto de los aislados
de Rhizoctonia en la germinación de semillas,
en placas Petri con Agar de Celulosa (CA) se
sembró una mezcla de por lo menos 100 semi-
llas de las tres plantas con mayor viabilidad,
en cada una de las cuales se había inoculado
un aislado diferente de Rhizoctonia tres días
antes. Se evaluaron siete hongos y se inclu-
yeron placas control inoculadas con semillas,
pero sin el hongo. La germinación asimbiótica
para cada especie de orquídea fue evaluada
en cinco placas con medio comercial Knudson
C (KC, Sigma Aldrich Inc.). Se realizaron
dos tomas de datos, a las dos semanas y,
dos meses después de la inoculación. Para
ello se midieron diez plántulas escogidas al
azar de cada placa Petri. Adicionalmente,
cada semilla fue asignada a un estado de
desarrollo de acuerdo con Stenberg y Kane
(1998). En ausencia de germinación la se-
milla se registró en estado cero (0) (Figura
2B). El embrión < 1000 µm se registró en
estado 1 (Figura 2C), con pelos absorbentes se
registró en estado 2, con un primordio foliar
se registró en estado 3 (Figura 2D), con una
hoja en desarrollo y un primordio foliar se
registró en estado 4, y con 2 hojas se regis-
tró en estado 5 (Figura 2E). Finalmente, las
plántulas pequeñas se registraron en estado
Figura 1: Rhizoctonia sp., cepa aislada de raíces de Tolumnia variegata. (A) Constricción en la ramificación de las hifas de
Rhizoctonia. (B) Células monilioides.
A B
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GERMINACIÓN SIMBIÓTICA Y ASIMBIÓTICA EN SEMILLAS DE ORQUÍDEAS EPIFITAS
6 (Figura 2F). Las semillas parasitadas,
determinadas por el crecimiento de hifas a
partir de las semillas (Figura 2A), registraron
valor negativo (-1).
El efecto de los hongos aislados de T.
variegata también fue evaluado en la ger-
minación de Epidendr um ramosum Jacq.
(subfamilia Epidendroideae), Lepanthes ru-
pestris Stimson (subfamilia Pleurotallidiinae)
y Psychilis monensis Sauleda (subfamilia Epi-
dendroideae). Los datos fueron recolectados
dos semanas después de la siembra de las
semillas en la misma forma descrita anterior-
mente para los experimentos de germinación
de semillas de T. variegata. Para el análisis
de los resultados se utilizó la varianza de
una vía ya que cumplían con los requisitos
de normalidad exigidos para el análisis.
Resultados
En total fueron aislados 55 hongos (clasifi-
cados en 26 morfoespecies) de raíces de T.
variegata y 48 hongos (21 morfoespecies) con
características de Rhizoctonia (87.3%), 31 de
los cuales (en 13 morfoespecies) fueron eva-
luados como micorrizantes. Algunos aislados
fueron micorrízicos, pero otros parasitaron
las semillas. Trece (6 morfoespecies) mos-
traron un efecto positivo en la germinación
de semillas.
Los embriones de T. variegata que germi-
naron en presencia de uno de los 13 aislados
de Rhizoctonia aislados a partir de T. varie-
gata fueron significativamente más grandes
que aquellos que germinaron en el medio de
Knudson (ANOVA de una vía, F(1,9) = 63,00,
P < 0.0001) dos semanas después de haber
sido inoculados (Figura 3). También se encon-
traron diferencias significativas (ANOVA de
una vía, F(1,9) = 62,32, P < 0.0001) dos meses
después de la inoculación (Figura 4).
La germinación de otras especies de or-
quídeas con hongos micorrízicos de T. varie-
gata no mostró ventajas relativas en relación
con la germinación simbiótica (ANOVA de
una vía, E. ramosum F(1,7) = 1,15, P = 0.32; L.
rupestris F1,7 P = 0.32; y P. monensis F1,7 =
0,53 P = 0.50). Las semillas de L. rupestris y
P. monensis iniciaron germinación con todos
los hongos, mientras que en E. ramosum la
germinación se indujo con todos, menos dos
hongos (Figura 5).
Figura 2: Estados de germinación de semillas y desarrollo de protocormos en Tolumnia
variegata.
274
Figura 4: Germinación de semillas de Tolumnia variegata 2 meses después de la inoculación
con diferentes aislados y con controles. Kc Medio Knudson C. Cell: Medio de
celulosa sin hongo micorrízico.
Discusión
Las semillas de T. variegata germinaron mejor
en presencia de hongos aislados de T. varie-
gata que en el medio de Knudson. Aunque
los hongos micorrízicos no son utilizados fre-
cuentemente para la germinación in vitro de
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a
bbb
d
-2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Crecimiento
t9j-1 t10j-1 t10j-2 Kct5j-2t2j-2
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
t9j-1
t1j-2 t2j-2 t7j-1a t10j-2 t11a- Kc Cell1 Cell2
1
a a a a a a
b b b
Tratamiento
Germinación %
Figura 3: Germinación de semillas de Tolumnia variegata dos semanas después de la inoculación con
diferentes hongos y con controles. Kc Medio Knudson C. Cell: Agar de celulosa sin hongo
micorrízico.
semillas de orquídeas epifitas, la utilización
de cepas apropiadas de micorrizas podría
mejorar el cultivo de estas plantas a partir de
semillas. No obstante, los hongos micorrízi-
cos aislados de T. variegata no fueron tan be-
néficos para inducir la germinación de otras
275
especies de orquídeas epifitas. Los datos en
este estudio sugieren que las relaciones entre
orquídeas epifitas y sus micorrizas son más
específicas de lo que se había creído (Arditti
et al. 1990). Dicha especificidad puede com-
plicar la aplicación comercial de estos hongos
en el cultivo de orquídeas, porque implica que
cada especie necesita un grupo particular
de ellos. Se precisa más investigación para
identificar los simbiontes naturales asociados
con las especies de importancia económica y
con las especies amenazadas, con el n de
mejorar las condiciones de cultivo a partir de
semillas. Esta meta se facilitaría mediante
la creación y el análisis in vitro de un ban-
co de cepas micorrízicas de orquídeas y la
evaluación de los efectos en la germinación
de diferentes especies de orquídeas. Estos
GERMINACIÓN SIMBIÓTICA Y ASIMBIÓTICA EN SEMILLAS DE ORQUÍDEAS EPIFITAS
Figura 5: Germinación de semillas de Epidendrum ramosum (A), Lepanthes rupestris (B), y Psychilis monensis
(C) 2 semanas después de la inoculación con diferentes hongos micorrízicos con controles. Kc Medio
Knudson C.
0,5
T1j-2 T2j-2 t5j-2
Epidendrum ramosum
t6j-2 t9j-1 t10j-1 t10j-2 Kc
0,4
%0,3
0,2
0,1
0
1
0,8
0,6
%
0,5
0,5
0,5
T1j-2 T2j-2 t5j-2
Psycilis monensis
t6j-2 t9j-1 t10j-1 t10j-2 Kc
Tratamientos
resultados permitirán el aprovechamiento
sostenible de un recurso importante en la
floricultura, como lo son las orquídeas epifi-
tas tropicales.
La germinación simbiótica de semillas de
orquídeas también tiene otra ventaja sobre
la germinación asimbiótica. Los medios de
cultivo para germinación asimbiótica (como
el medio de Knudson C que se utilizó en este
ensayo) son ricas en azúcares y nutrientes,
y las plántulas tardan meses para estable-
cerse. Esta combinación pone las plántulas
suceptibles a la contaminación fúngica. La
inoculación de las semillas con un hongo
micorrízico contribuye a evitar el crecimiento
de otros hongos que las pueden contaminar
(Porras and Bayman, 2007).
276
Conclusiones
Las técnicas de germinación simbiótica uti-
lizando hongos micorzicos de orquídeas
son una alternativa para la germinación de
semillas de estas plantas epifitas tropicales.
En comparación con la utilización de métodos
asimbióticos, el uso de simbiontes naturales
puede ser más eficiente si se cuenta con los
hongos apropiados para la germinación.
Desafortunadamente, aún se conoce muy
poco sobre cuáles son los simbiontes más
apropiados para las especies de orquídeas
con importancia económica y por tanto es
recomendable hacer estudios s profundos
que permitan identificar los mejores hongos
para estimular la germinación in vitro de
dichas especies.
Agradecimiento
A L. Amaury Castro, Angélica Carrillo, Jes-
syka García, Laura Fidalgo, Paola Pabón, An-
drea Porras y Sergio Rocafort por su ayuda en
el laboratorio. Nicola S. Flanagan nos brindó
un inmenso apoyo. Esta investigación fue
apoyada por una beca de NSF-EPSCoR (NSF
grant EPS-9874782) y de NASA-IRA otorgada
a J. T. Otero.
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13:101 - 112
ACTA AGRONÓMICA . 58 (4) 2009, p 270-276
... The orchid-fungi association of a given orchid species can be characterized by its specificity. A high specificity means a single orchid species associates only with closely related fungi, or even a single fungal species/strain (Otero and Bayman 2009). Examples of high specificity are found in some terrestrial orchids from Australia (Swarts and Dixon 2009;Phillips et al. 2011). ...
... Examples of high specificity are found in some terrestrial orchids from Australia (Swarts and Dixon 2009;Phillips et al. 2011). On the other hand, a more generalist orchid species (i.e., with low specificity), associate with a phyllogenetically wide range of fungal partners or mycobionts (Otero and Bayman 2009). Many tropical orchid species are somewhat generalists in their mycorrhizal associations (Otero et al. 2002;Otero and Bayman 2009), although some temperate species have also been found with the same strategy (Herrera et al. 2017). ...
... On the other hand, a more generalist orchid species (i.e., with low specificity), associate with a phyllogenetically wide range of fungal partners or mycobionts (Otero and Bayman 2009). Many tropical orchid species are somewhat generalists in their mycorrhizal associations (Otero et al. 2002;Otero and Bayman 2009), although some temperate species have also been found with the same strategy (Herrera et al. 2017). However, there is a distinction between ecological and potential specificity (Masuhara and Katsuya 1994;Rasmussen 2002). ...
Article
Full-text available
Orchids require mycorrhizal fungi (OMF) for their germination and growth. Propagation and re-introduction initiatives would likely require inoculation with such fungi. All Chilean Orchidaceae species are terrestrial and likely associate with OMF. We collected adult individuals of the endemic Chilean orchid Chloraea gavilu and transported them to a glasshouse where we obtained mature capsules through manual auto-pollination. We asymbiotically germinated seeds in vitro using Malmgren Modified Terrestrial Orchid-Medium (MM). Embryos were put in glass flasks with MM where roots and leaves developed for 16 weeks. Plants were then transplanted to 165 mL pots and randomly separated into three groups; plants inoculated separately with Ceratobasidium OMFs isolated from two Chilean orchid species (Chloraea virescens and Codonorchis lessonii), and uninoculated (control) plants. Plants were then put in a growth chamber. Three months later, inoculated individuals showed pelotons inside par-enchyma cells in the roots. Four months after inoculation, mycorrhizal plants had higher root and shoot biomass compared to control plants. At the end of the experiment, the highest mycorrhization was achieved with the Ceratobasidium strain isolated from C. lessonii. The artificial mycorrhization of endemic orchids could be a key strategy for future conservation and propagation initiatives, especially for endangered or commercially interesting species. ARTICLE HISTORY
... Asymbiotic orchid germination (Knudson 1921) imitates the nutritional germination conditions delivered by symbiont fungi in a natural state ( Arditti 1992;Yam & Arditti 2009;Steinfort et al. 2010) using culture media enriched with carbon, nitrogen, and phosphorous sources (Knudson 1921;Arditti 1992;Rasmussen 1995;Yamazaki & Miyoshi 2006;Otero & Bayman 2009;Mahendran et al. 2013;Bustam et al. 2014). Once the orchid seeds mature, their viability rarely exceeds 70% (Arditti for PLB production include the addition of different organic supplements to the medium, usually coconut water, pineapple powder, tomato powder, or potato powder (Chugh et al. 2009;Yong et al. 2009). ...
... However, the described protocol may be used as a working basis to be adapted to the cultivation requirements for threatened species such as C. cuneata, C. disoides, and C. volkmannii (Romero 2012). These species are categorized as "in Critical Danger of Extinction", and their reproduction under symbiotic conditions has proven difficult, as we have seen in other opportunities (Rasmussen 2002;Otero & Bayman 2009;Yam & Arditti 2009;Steinfort et al. 2010). Thus, asymbiotic seed germination offers a way to reproduce and ...
Article
Orchids are the second most diverse plant family, recognized for their importance as ornamental species; this has driven research development in propagation. One of the most common culture methodologies is in vitro asymbiotic germination, in which the nutritional conditions that provide orchids with a fungal partner are emulated. Although Chile possesses more than 60 terrestrial orchid species, in vitro cultivation protocols have only been developed for Chloraea crispa. In Southern Chile, Chloraea gavilu stands out due to its floral characteristics. We evaluate different explants and cultivation conditions for C. gavilu. The best germination and development results were achieved in the MM medium +0.1% yeast extract +1% sucrose +0.454 µmol l⁻¹ TDZ, using immature seeds of 24–30 days after pollination, which we cultivated into seedlings in order to be acclimatized and mycorrhized. In addition, induction of protocorm-like bodies was achieved from germinated seeds, using the same culture media as in the germination and development of immature C. gavilu seeds. This resulted in the successful asymbiotic germination of immature seeds, along with the micropropagation of a terrestrial, temperate orchid. We hope to use our protocol in the commercial production of Chilean orchid species as well as to propagate threatened species.
... Trabajos desarrollados desde la ecología, biología, ingeniería ambiental y agronómica, han propuesto numerosas formas de propagación de orquídeas, no solo para la comercialización de especies, híbridos y cultivares, sino también para su preservación, teniendo en cuenta la relación que tienen las orquídeas sobre el ambiente y su impacto en este (Díaz & Salgado, 2006;Damon, 2010). Y es a partir de un enfoque multidimensional que su cuidado y su propagación se han concentrado en dos áreas de estudio, como son la ecológica y la económica; y es debido a estos estudios que se han identificado las técnicas simbióticas de colonización de micorrizas orquidioides, donde se demuestra un aumento en el porcentaje de germinación y una disminución del tiempo de desarrollo fisiológico en esta etapa, además de incentivar un aumento del vigor en el crecimiento vegetativo (Ospina & Bayman, 2009); y reducir la mortalidad por fitopatógenos al inducir resistencia sistémica adquirida al hospedero (Coto & Moreira, 2007). ...
Research
Masdevallia coccinea, es una orquídea llamativa oriunda de Colombia, que ha sido empleada en la generación de híbridos ornamentales, pero por más de una década ha sido clasificada como una especie en peligro (EN). Entre las técnicas usadas para la propagación de la familia Orchidaceae, se estudia la simbiosis micorrízica, debido a que esta familia micoheterótrofa depende de una correlación con hongos para subsistir en las primeras etapas de desarrollo en estado silvestre. Con los objetivos de identificar la colonización de hongos micorrízicos en las raíces de una plántula de M. coccinea y caracterizar las cepas fúngicas con potencial simbiótico, esta investigación realizó procesos de histología vegetal y de aislamientos de micropreparados, caracterizando micro, macro y molecularmente cada uno de los aislamientos obtenidos, analizando los patrones de colonización micorrízicos y el efecto simbiótico de los géneros Aspergillus, Scopulariopsis, Trichoderma, Ilyonectria y del orden Xylariales. Masdevallia coccinea, is a striking orchid native to Colombia, which has been used in the generation of ornamental hybrids, but for over a decade has been classified as an endangered species (EN). Among the techniques used for the propagation of the Orchidaceae family, mycorrhizal symbiosis is studied, because this mycoheterotropic family depends on a correlation with fungi to survive in the early stages of development in the wild. With the objectives of identifying the colonization of mycorrhizal fungi in the roots of a seedling of M. coccinea and to characterize the fungal strains with symbiotic potential, this research carried out processes of vegetal histology and isolations of micropreparations, characterizing micro, macro and molecularly each one of the obtained isolations, analyzing the mycorrhizal colonization patterns and the symbiotic effect of the Aspergillus genera , Scopulariopsis, Trichoderma, Ilyonectria and of the order Xylariales.
... Asimismo, su reproducción natural presenta algunas limitaciones relacionadas con el lento crecimiento y la tardanza en la floración y maduración de las cápsulas, el tamaño reducido de sus semillas (unos cuantos milímetros), el desarrollo de un embrión inmaduro sin presencia de endospermo (Arditti 2008) y la simbiosis obligada con un hongo micorriza. Esta relación restringe su germinación, ya que este hongo la abastece con azúcares y nutrientes hasta que se desarrollen plántulas lo suficientemente grandes para fabricar su propio alimento (Ospina y Bayman 2009). ...
... Asimismo, su reproducción natural presenta algunas limitaciones relacionadas con el lento crecimiento y la tardanza en la floración y maduración de las cápsulas, el tamaño reducido de sus semillas (unos cuantos milímetros), el desarrollo de un embrión inmaduro sin presencia de endospermo (Arditti 2008) y la simbiosis obligada con un hongo micorriza. Esta relación restringe su germinación, ya que este hongo la abastece con azúcares y nutrientes hasta que se desarrollen plántulas lo suficientemente grandes para fabricar su propio alimento (Ospina y Bayman 2009). ...
... Asimismo, su reproducción natural presenta algunas limitaciones relacionadas con el lento crecimiento y la tardanza en la floración y maduración de las cápsulas, el tamaño reducido de sus semillas (unos cuantos milímetros), el desarrollo de un embrión inmaduro sin presencia de endospermo (Arditti 2008) y la simbiosis obligada con un hongo micorriza. Esta relación restringe su germinación, ya que este hongo la abastece con azúcares y nutrientes hasta que se desarrollen plántulas lo suficientemente grandes para fabricar su propio alimento (Ospina y Bayman 2009). ...
... Asimismo, su reproducción natural presenta algunas limitaciones relacionadas con el lento crecimiento y la tardanza en la floración y maduración de las cápsulas, el tamaño reducido de sus semillas (unos cuantos milímetros), el desarrollo de un embrión inmaduro sin presencia de endospermo (Arditti 2008) y la simbiosis obligada con un hongo micorriza. Esta relación restringe su germinación, ya que este hongo la abastece con azúcares y nutrientes hasta que se desarrollen plántulas lo suficientemente grandes para fabricar su propio alimento (Ospina y Bayman 2009). ...
Article
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Vanda tessellata (Roxb.) Hook. ex G.Don (grey orchid) is a horticultural and medicinally potent, and conservation prioritized orchid species. The present study investigates asymbiotic seed germination, callus induction, somatic embryogenesis, encapsulation of somatic embryos (SEs), and retrieval of plantlets of V. tessellata from the artificial seeds after short-term cold storage at − 4 °C for 12 months. Seeds cultured on full strength Murashige and Skoog’s (MS) medium containing 2.0 mg L−1 6-benzylaminopurine (BAP) had the highest frequency of asymbiotic seed germination (94%) as compared with half- and one-fourth strength MS media supplemented with various concentrations and combinations of 6-furfurylaminopurine (kinetin) and BAP. The protocorm like bodies (PLBs) gained dedifferentiation and proliferated into embryogenic calli on MS medium containing 2.0 mg L−1 BAP and 0.5 mg L−1 indole-3 acetic acid (IAA). Somatic embryos (SEs) were differentiated from the callus when cultured on MS medium in combination with 1.0 mg L−1 BAP and 0.5 mg L−1 IAA. The morpho-anatomical elucidations authenticated somatic embryogenesis and various developmental stages of SEs from embryogenic calli. Short-term cold storage of SEs was carried out by encapsulating with 2% sodium alginate and 100 mM calcium chloride and stored under dark at − 4 °C for 12 months to conserve this valuable germplasm. The stored artificial seeds were germinated (91%) on MS medium incorporated with additives and 0.5 mg L−1 each of BAP, kinetin, and IAA. Complete retrieval of plantlets was achieved in 8 week with formation of shoots (4.2 cm average length) and roots (2.5 cm). The well developed plantlets were acclimatized in the greenhouse with 90% survival rate.
Chapter
Orchids are an important part of plant biodiversity on this planet due to their high variability among species and their habitats. South America represents more than thirty percent of all known orchid species, Colombia, Ecuador, Brazil, Peru, and Bolivia being among the richest countries in the world in terms of orchid biodiversity. Nevertheless, concerning the orchid conservation status, in Colombia precisely orchids occupy the unlucky first place as the plant family with the highest number of threatened species. There is a similar situation in the rest of the South American countries. The two main threats to orchid survival are both anthropogenic: the first one is deforestation, and the second largest threat to orchids is collection from the wild. One desirable action to safeguard these endangered species is to develop procedures that make possible their massive propagation, which would provide material for both environmental restoration and commercial purposes avoiding extractions from nature. Likewise, the development of systems that allow the ex situ conservation of orchid germplasm is imperative. This chapter reviews the progresses of different in vitro approaches for orchid propagation and germplasm conservation, safeguarding the genetic biodiversity of these species. Several study cases are presented and described to exemplify the protocols developed in the Botanical Institute of Northeast (UNNE-CONICET) for propagating and long-term storing the germplasm of wild orchids from Argentina (Cattleya lundii, Cohniella cepula, C. jonesiana, Gomesa bifolia, Aa achalensis, Cyrtopodium brandonianum, C. hatschbachii, Habenaria bractescens). Moreover, it has been attempted to put together most of the available literature on in vitro propagation and germplasm conservation for South American orchids using different explants and procedures. There are researches of good scientific quality that even cover critical insights into the physiology and factors affecting growth and development as well as storage of several orchid materials. Moreover, studies are still necessary to cover a major number of South American species as well as the use of selected material (clonal) for both propagation and conservation approaches.
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Symbiotic seed germination is a critical stage in orchid life histories. Natural selection may act to favor plants that efficiently use mycorrhizal fungi. However, the necessary conditions for natural selection – variation, heritability, and differences in fitness – have not been demonstrated for either orchid or fungus. With the epiphytic orchid Tolumnia variegata as a model system, we ask the following questions: (1) Do seeds from different individuals in a population differ in germination and seedling development in the presence of the same fungi? (2) Do different mycorrhizal fungi (Ceratobasidium spp.) differ in ability to stimulate seed germination and growth in T. variegata? And (3) are the Ceratobasidium isolates that best induce seed germination and seedling development more closely related to each other than to isolates that are less effective? We performed symbiotic seed germination experiments in vitro. The experiments were done using mycorrhizal fungi isolated from T. variegata; relationships among the fungi were inferred from nuclear ribosomal ITS sequences. We found significant variation for both symbiotic germination and seedling growth among biparental seed crops obtained from a population of T. variegata plants. Differences among Ceratobasidium fungi in seed germination were significant. The fungi that induced highest seed germination and seedling development belonged to two of four clades of Ceratobasidium. The two experiments show that there is potential for natural selection to act on orchid–fungus relationships. Given that orchids vary in performance, and that mycorrhizal fungi are not geographically distributed homogeneously, mycorrhizae may affect population size, distribution and evolution of orchids.
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All orchids have an obligate relationship with mycorrhizal symbionts. Most orchid mycorrhizal fungi are classified in the form-genus Rhizoctonia. This group includes anamorphs of Tulasnella, Ceratobasidium, and Thanatephorus. Rhizoctonia can be classified according to the number of nuclei in young cells (multi-, bi-, and uninucleate). From nine Puerto Rican orchids we isolated 108 Rhizoctonia-like fungi. Our isolates were either bi- or uninucleate, the first report of uninucleate Rhizoctonia-like fungi as orchid endophytes. We sequenced the internal transcribed spacer (ITS) region of nuclear ribosomal DNA from 26 isolates and identified four fungal lineages, all related to Ceratobasidium spp. from temperate regions. Most orchid species hosted more than one lineage, demonstrating considerable variation in mycorrhizal associations even among related orchid species. The uninucleate condition was not a good phylogenetic character in mycorrhizal fungi from Puerto Rico. All four lineages were represented by fungi from Tolumnia variegata, but only one lineage included fungi from Ionopsis utricularioides. Tropical epiphytic orchids appear to vary in degree of specificity in their mycorrhizal interactions more than previously thought.
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Tropical orchids constitute the greater part of orchid diversity, but little is known about their obligate mycorrhizal relationships. The specificity of these interactions and associated fungal distributions could influence orchid distributions and diversity. We investigated the mycorrhizal specificity of the tropical epiphytic orchid Ionopsis utricularioides across an extensive geographical range. DNA ITS sequence variation was surveyed in both plants and mycorrhizal fungi. Phylogeographic relationships were estimated for the mycorrhizal fungi. Orchid functional outcomes were determined through in vitro seed germination and seedling growth with a broad phylogenetic representation of fungi. Most fungal isolates derived from one clade of Ceratobasidium (anamorphs assignable to Ceratorhiza), with 78% within a narrower phylogenetic group, clade B. No correlation was found between the distributions of orchid and fungal genotypes. All fungal isolates significantly enhanced seed germination, while fungi in clade B significantly enhanced seedling growth. These results show that I. utricularioides associates with a phylogenetically narrow, effective fungal clade over a broad distribution. This preference for a widespread mycorrhizae may partly explain the ample distribution and abundance of I. utricularioides and contrasts with local mycorrhizal diversification seen in some nonphotosynthetic orchids. Enhanced orchid function with a particular fungal subclade suggests mycorrhizal specificity can increase orchid fitness.
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Bibliografía: p. 181-186
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This is a large and expensive book. Free copies are not available for distribution. Please do not ask. It can be purchased from Zip Publishing (info@zippublishing.com). This illustrated reference work provided a detailed scientific approach to orchid biology. There are 15 chapters: history (in Asia, Africa, Europe, New Guinea and Australia), including the history of the discovery of orchid reproduction; classification and naming of orchids; evolution of the Orchidaceae, and of plant parts individually; cytology; physiology; phytochemistry; morphology; anatomy; mycorrhiza (including orchid-fungus specificity, seed germination and root characteristics); pollination (with attention to attractants and pollinators); embryology; reproduction (including reproduction through seeds, germination, and sexual and asexual propagation); heredity and breeding; ecology (with an account of the habitats in which orchids exist, as well as notes on climate, carbon fixation, seed dispersal and conservation); and commercial and ethnobotanical uses. Each chapter has a bibliography. -J.W.Cooper This a book. The author cannot send copies. It is available for purchase at www.amazon.com. -Joseph Arditti