Abstract Until now, there is no protocol for the micropropagation of pecan trees (Carya illinoinensis) from explants of adult trees. Persistent microbial contamination and browning of tissues have impeded the success of previously proposed methods. Specifically, the adult tree leaf explant constitutes an unexplored starting point for the regeneration of C. illinoinensis. Therefore, the objective of this study was to determine a disinfection method and in vitro culture conditions that induce greater callus production in adult pecan tree leaf explants. Five disinfection methods were tested: (1) 70% ethanol for 50 s, 1.8-2.7% sodium hypochlorite with 2 drops/L of Tween 80 for 50 s, (2) 70% ethanol for 2 min, 1.8-2.7% sodium hypochlorite with 2 drops/L of Tween 80 for 2 min, (3) 70% ethanol for 2 min, 1.8-2.7% sodium hypochlorite with 2 drops/L of Tween 80 for 2 min, 1 g/L of carbendazim with 2 drops/L of Tween 80 for 20 min, (4) 70% ethanol for 2 min, 1.8-2.7% sodium hypochlorite with 2 drops/L of Tween 80 for 2 min, 8.8 g/L of carbendazim with 2 drops /L of Tween 80 for 20 min, and (5) 70% ethanol for 2 min, 1.8-2.7% sodium hypochlorite with 2 drops/L of Tween 80 for 2 min, 1 g/L of prochloraz with 2 drops/L of Tween 80 for 20 min. In addition, 6 different culture media were tested where the carbon source (sucrose, glucose and maltose), the inclusion of an antioxidant (AgNO3 and activated carbon), and the concentration of MS salts (maximum or one third of the maximum concentration) were varied. The explants were incubated for 50 days; a portion of the explants was incubated in the dark and the other under a photoperiod of 16 h. Likewise, some explants were inoculated in abaxial orientation, and others in abaxial orientation. The level of browning, the percentage of explants with callus, the fresh and dry weight of the calluses, and the percentage of explants contaminated by microorganisms were evaluated. The lowest percentage of contaminated explants was observed in the disinfection treatment that included immersion in prochloraz, and prochloraz was the only fungicide that allowed callogenesis in 100% of the treated explants. The darkening in the explants did not increase when the concentration of MS salts tripled. Glucose significantly reduced browning, but also significantly decreased the percentage of explants with callus, compared to that observed when using sucrose or maltose. The adaxial orientation promoted a higher percentage of explants with callus, with a fresh and dry weight, as well as a higher moisture percentage. The photoperiod prevented callus production, while incubation in the dark allowed more than 80% of the explants to produce callus in each treatment. The medium without antioxidant and the medium with 5 mg/L of silver nitrate gave similar browning results, while 1 g/L of activated carbon left the explants unviable. The present work proposes a method for the aseptic establishment and in vitro culture conditions for callus initiation in leaflets of adult pecan tree, with reproducible results.
Resumen Hasta ahora, no existe un protocolo para la micropropagación de nogal pecanero (Carya illinoinensis) a partir de explantes de árbol adulto. La contaminación microbiana persistente y el oscurecimiento oxidativo de los tejidos han impedido el éxito de métodos previamente propuestos. Específicamente, el explante de hoja de árbol adulto constituye un punto de partida inexplorado para la regeneración de C. illinoinensis. Por ello, el objetivo de este estudio fue determinar un método de desinfección y las condiciones de cultivo in vitro que inducen una mayor producción de callo en explantes de hoja de árbol adulto de nogal pecanero. Se probaron 5 métodos de desinfección: (1) etanol 70% por 50 s, 1.8-2.7% hipoclorito de sodio con 2 gotas/L de Tween 80 por 50 s, (2) etanol 70% por 2 min, 1.8-2.7% hipoclorito de sodio con 2 gotas/L de Tween 80 por 2 min, (3) etanol 70% por 2 min, 1.8-2.7% hipoclorito de sodio con 2 gotas/L de Tween 80 por 2 min, 1 g/L de carbendazim con 2 gotas/L de Tween 80 por 20 min, (4) etanol 70% por 2 min, 1.8-2.7% hipoclorito de sodio con 2 gotas/L de Tween 80 por 2 min, 8.8 g/L de carbendazim con 2 gotas/L de Tween 80 por 20 min, y (5) etanol 70% por 2 min, 1.8-2.7% hipoclorito de sodio con 2 gotas/L de Tween 80 por 2 min, 1 g/L de procloraz con 2 gotas/L de Tween 80 por 20 min. Además, se probaron 6 diferentes medios de cultivo donde se varió la fuente de carbono (sacarosa, glucosa y maltosa), la inclusión de un antioxidante (AgNO3 y carbón activado), y la concentración de sales MS (máxima o un tercio de la concentración máxima). Los explantes fueron incubados durante 50 días; una porción de los explantes fue incubada en la oscuridad y la otra ante un fotoperiodo de 16 h. Asimismo, unos explantes fueron inoculados en orientación abaxial, y otros en orientación abaxial. Se evaluó el oscurecimiento oxidativo de los explantes, el porcentaje de explantes con callo, el peso fresco y seco de los callos, y el porcentaje de explantes contaminados por microorganismos. El menor porcentaje de explantes contaminados se observó en el tratamiento de desinfección que incluyó inmersión en procloraz, además procloraz fue el único fungicida que permitió la callogénesis en el 100% de los explantes tratados. El oscurecimiento en los explantes no aumentó al triplicar la concentración de sales MS. La glucosa redujo significativamente el oscurecimiento de los explantes, pero también disminuyó de manera significativa el porcentaje de explantes con callo, en comparación con lo observado al utilizar sacarosa o maltosa. La orientación adaxial, promovió un mayor porcentaje de explantes con callo, con un peso fresco y seco, así como un porcentaje de humedad superiores. El fotoperiodo impidió la producción de callo, mientras que la incubación en la oscuridad permitió que más del 80% de los explantes produjeran callo. El medio sin antioxidante y el medio con 5 mg/L de nitrato de plata dieron resultados semejantes de oscurecimiento, mientras que 1 g/L de carbón activado dejó los explantes inviables. El presente trabajo propone un método para el establecimiento aséptico y condiciones de cultivo in vitro para la iniciación de callos en hojas de nogal pecanero adulto, con resultados reproducibles.