Genetic control of somatic embryogenesis initiation in loblolly pine and implications for breeding

Abstract

Major advances have been achieved in somatic embryogenesis (SE) of loblolly pine, making it a promising method for the implementation of clonal forestry. However, the frequency of initiation of SE cultures, which is highly variable among loblolly pine families, needs improvement to further advance the implementation of this technology in conjunction with tree breeding. Genetic control of SE initiation was investigated using a diallel mating design with six parent trees. The results showed that SE initiation is under the control of strong genetic additive effects, as 42% of the total variance was explained by the variation due to general combining ability effects. The variation due to maternal effects explained a moderate proportion of the total variance, whereas other components of variance had small but significant effects. The conclusions regarding the strong genetic control of SE initiation were drawn from two independent experiments in which consistent results were obtained with seed from the same controlled pollinations but using entirely different procedures. Practical implications for breeding and clonal propagation were tested in independent experiments with targeted matings. Our results indicated that large improvement in SE culture initiation could be achieved in a predictable manner by selecting the most favorable female parent, or in some cases, a favorable male parent.

PARÂMETROS GENÉTICOS PARA A CAPACIDADE DE PROPAGAÇÃO DE Pinus taeda POR EMBRIOGÊNESE SOMÁTICA1

“…Resende e Duarte (2007) relataram a possibilidade de obtenção de altas acurácias, mesmo com altos coeficientes de variação experimental, desde que os coeficientes de variação genotípica sejam também altos, como no caso deste trabalho. Segundo alguns estudos, a fase de indução da embriogênese somática é a que apresenta maior possibilidade de ganho genético com a seleção, visando genótipos com alto potencial de propagação via embriogênese somática (PARK et al, 1998;PULLMAN et al, 2003;MACKAY et al, 2006;WALTER et al, 2006 . of clones propagated via ES) and the mean genotypic value for height, diameter (dap), survival and volume, depending on the families producing somatic embryos at four years old.…”

“…As técnicas de propagação vegetativa via estaquia e miniestaquia, tradicionalmente utilizadas pelas empresas florestais na clonagem de Eucalyptus, apresentam baixa aplicabilidade para Pinus, decorrente das limitações impostas pela idade da planta-matriz (ALCANTARA et al, 2007(ALCANTARA et al, , 2008ANDREJOW;HIGA, 2009;MALABADI et al, 2011;WAHID et al, 2012), inviabilizando a utilização de clones em escala comercial (PULLMAN et al, 2003. Como alternativa, a embriogênese somática, a partir de sementes imaturas, tem sido desenvolvida e utilizada na clonagem de Pinus taeda ALCANTARA et al, 2008;ANDREJOW et al, 2009;BUCALO, 2011).…”

“…Em comparação com outros sistemas de propagação, utilizados para espécies florestais, como estaquia e miniestaquia, a embriogênese somática oferece as vantagens de armazenamento de tecido embrionário por longos períodos, mediante o uso da criopreservação, sem perda da juvenilidade ou interferência na propagação dos genótipos (CYR et al, 1994;PARK et al, 1998;BENOWICZ et al, 2002;SUTTON, 2002;FOLK, 2005;MALABADI et al, 2011), além da perspectiva de manipulação automática de embriões somáticos (DEAN, 2008).…”

“…A embriogênese somática, aliada à criopreservação, tem permitido o armazenamento de linhas clonais embriogênicas, enquanto as árvores correspondentes são testadas no campo. Essa tecnologia tem permitido o desenvolvimento de clones por meio do resgate dos embriões somáticos criopreservados que mostraram superioridade genética nos testes clonais de campo (PARK, 2002;MACKAY et al, 2006). A embriogênese somática de algumas espécies de Pinus de importância econômica chegou ao estágio de aplicação na propagação vegetativa destinada a testes clonais e seleção de genótipos superiores (WALTER et al, 2006).…”

Estabelecimento de marcadores bioquímicos para embriogênese somática em Araucaria angustifolia.

“…Esta baixa porcentagem sugere um forte controle genético interferindo no processo de embriogênese somática em coníferas (Bonga et al, 2010). A observação da genótipo dependência para propagação via embriogênese somática foi relatada em diversas espécies de angiospermas, como Dactylis glomerata (Conger e Hanning, 1991), Helianthus annuus (Flores Berrios et al, 2000), Coffea canephora (Priyono et al, 2010) e Glycine max (Song et al, 2010), como também em gimnospermas, como A. angustifolia (dos ) P. glauca (Park et al, 1993;, Pinus sylvestris (Niskanen et al, 2004), Pinus taeda (MacKay et al, 2006), Abies alba X Abies cephalonica (Samaj et al, 2008). Nestes sistemas, foi observado que somente alguns genótipos foram capazes de completar o processo de embriogênese somática e evoluir para ESs viáveis.…”