Relationship between osmolality and in vitro viability in pepper (Capsicum annuum) microspores

Abstract

[ES] La obtención de híbridos es la base del actual sistema de producción de semillas para la agricultura convencional. Para conseguir híbridos, anteriormente se necesita generar líneas puras, lo que es muy costoso en tiempo y recursos utilizando los abordajes convencionales basados en la autofecundación y selección. Como alternativa a esto, la obtención de dobles haploides androgénicos por cultivo in vitro es cada vez más buscada para abaratar costes y acelerar los procesos de producción de diversas líneas vegetales. Debido a ello, el interés por estudiar los factores que influyen en la inducción de androgénesis y la obtención de dobles haploides mediante cultivo in vitro ha aumentado considerablemente ya que se trata de un proceso nada sencillo y muy influenciado por las condiciones tanto externas como internas, que todavía debe ser optimizado para algunas especies de interés agronómico. De esta forma, se han obtenido resultados interesantes en cuanto a los factores que afectan al correcto desarrollo e inducción de las microsporas, como puede ser el fondo genético de las plantas donantes de las que provienen, así como las condiciones de crecimiento de las plantas donantes, el estadio de desarrollo de las microsporas o las condiciones en las cuales se lleve a cabo el cultivo in vitro. No obstante, el contexto osmótico del cultivo es un factor que, pese a formar parte de las condiciones de cultivo y que podría influir significativamente en la androgénesis, apenas ha sido estudiado. Es por ello por lo que el objetivo principal de este trabajo es estudiar la relación existente entre la viabilidad de las microsporas cuando son cultivadas in vitro, la osmolalidad interna de dichas microsporas, y la osmolalidad externa, esto es, la osmolalidad del medio de cultivo in vitro en el que son cultivadas las microsporas. Los resultados de este trabajo sugieren una relación entre la osmolalidad y la viabilidad, ya que según aumenta la osmolalidad de las microsporas, la viabilidad disminuye. De esta forma, se está en condiciones de plantear un estudio sobre las condiciones que afectan los cultivos de microsporas de Capsicum annuum para poder, más tarde, elaborar protocolos optimizados para su inducción de la embriogénesis.

[EN] Production of hybrids is the basis of the current seed production system for conventional agriculture. In order to obtain them, it is previously necessary to generate pure lines, which is expensive and time-consuming when conventional approaches based on self-fertilization and selection are used. As an alternative to this, production of androgenic doubled haploids by in vitro culture is increasingly demanded in order to reduce costs and speed up the process of pure line production. As a result of this, the interest in studying the factors that influence the induction of androgenesis and production of doubled haploids by in vitro culture has increased considerably. It is a complex procedure very influenced by external and internal conditions that still has to be optimized for some species of agronomic interest. In this way, interesting results have been obtained regarding the factors that affect the correct development and induction of microspores such as the genetic background of the donor plants they come from, as well as the growth conditions of the donor plants, the stage of development of the microspores or the conditions in which the in vitro culture was carried out. Nevertheless, the osmotic context of the culture is a factor that, despite being part of the culture conditions, and being able to influence this process significantly, has been barely studied. For this reason, the main objective of this work was to study the relationship between the viability of microspores when cultivated in vitro, the internal osmolality of these microspores and the external osmolality, that is, the osmolality of the in vitro culture medium in which microspores are cultivated. The results of this work suggest a relationship between osmolality and viability, since the osmolality of microspores increases as viability decreases. In this way, it is possible to carry out a study on the conditions affecting the cultures of microspores of Capsicum annuum in order to be able, later on, to elaborate optimized protocols for their induction towards embryogenesis.

[CA] L'obtenció d'híbrids és la base de l'actual sistema de producció de llavors per a l'agricultura convencional. Per a aconseguir híbrids, anteriorment es necessita generar línies pures, la qual cosa és molt costosa en temps i recursos utilitzant els abordatges convencionals basats en l'autofecundació i selecció. Com a alternativa a açò, l'obtenció de dobles haploides androgénicos per cultiu in vitro és cada vegada més buscada per a abaratir costos i accelerar els processos de producció de diverses línies vegetals. A causa d'això, l'interés per estudiar els factors que influïxen en la inducció d'androgénesis i l'obtenció de dobles haploides per mitjà de cultiu in vitro ha augmentat considerablement ja que es tracta d'un procés res senzill i molt influenciat per les condicions tant externes com internes, que encara ha de ser optimitzat per a algunes espècies d'interés agronòmic. D'esta manera, s'han obtingut resultats interessants quant als factors que afecten el correcte desenrotllament i inducció de les microsporas, com pot ser el fons genètic de les plantes donants de què provenen, així com les condicions de creixement de les plantes donants, l'estadi de desenrotllament de les microsporas o les condicions en les quals es duga a terme el cultiu in vitro. No obstant això, el context osmòtic del cultiu és un factor que, a pesar de formar part de les condicions de cultiu i que podria influir significativament en l'androgénesis, a penes ha sigut estudiat. És per això pel que l'objectiu principal d'este treball és estudiar la relació existent entre la viabilitat de les microsporas quan són cultivades in vitro, l’osmolalitat interna d’aquestes microspores, i l’osmolalitat externa, açò és, l’osmolalitat del medi de cultiu in vitro en el que són cultivades les microspores. Els resultats d'este treball hem vist que clarament hi ha una relació entre l’osmolalitat i la viabilitat, ja que segons augmenta l’osmolalitat de les microspores, la viabilitat disminuïx. D’aquesta manera, s'està en condicions de plantejar un estudi sobre les condicions que afecten els cultius de microspores de Capsicum annuum per a poder, més tard, elaborar protocols optimitzats per a la seua inducció de l'embriogènesi.