Boletim Orquidea

SEMEADURA IN VITRO DE ORQUÍDEAS PARA
PROPAGAÇÃO MASSAL
Vasco Luiz Altafin
Milena O. Menezes
Ricardo R. Lima. F.
Leonardo M. Pitombo
Boletim Técnico no 7
FUNDAÇÃO PINHALENSE DE ENSINO
Centro Regional Universitário de Espírito Santo do Pinhal - SP
ÍNDICE
PÁG.
INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 03
01. Características botânicas das orquídeas .................................................................. 03
02. Fecundação das sementes ....................................................................................... 04
03. Propagação vegetativa de orquídeas ...................................................................... 05
04. Produção de plantas livres de vírus ......................................................................... 06
05. Propagação por cultivo de meristemas ................................................................... 06
06. Outros métodos de propagação ............................................................................... 08
07. Vantagens da propagação in vitro ........................................................................... 10
08. Escolha das matrizes ............................................................................................... 10
09. Meios de cultura ...................................................................................................... 10
10. Incubação das plântulas .......................................................................................... 12
11. Aclimatação das mudas .......................................................................................... 12
12. Ilustrações ............................................................................................................... 13
13. Referências Bibliográficas ...................................................................................... 14
INTRODUÇÃO
As orquídeas sempre representaram um das ornamentais mais cobiçadas pelas pessoas,
no Brasil e no mundo todo, devido a exuberância de suas flores perfeitas e suas cores
delicadas. Por este motivo, muitas pessoas praticam o extrativismo, que consiste em
retirada desordenada de orquídeas silvestres da mata tropical, conduzindo assim algumas
espécies à beira da extinção.
Existem espécies, que devido sua raridade, chegam a custar preços altíssimos que
podem atingir facilmente U$ 500,00 a unidade, mas existem outras mais comuns cujo preço
nas floriculturas variam em torno de U$ 10,00.
O objetivo deste trabalho foi o de produção massal de orquídeas em laboratório para
fins de retornar à mata o maior número de plantas adaptadas ao ambiente externo. As
plantas produzidas em laboratório possuem alto vigor fisiológico, devido a sua nutrição
balanceada nas fases iniciais de desenvolvimento, e isto se traduz em rápido crescimento e
maior tolerância a condições adversas de meio ambiente, bem como ao ataque de doenças e
pragas.
As plantas produzidas em laboratório, adaptadas ao ambiente externo, são colocadas
nas copas de algumas árvores nativas e assim fazem parte do habitat natural da floresta,
podendo se propagar naturalmente através de simbiose com certas espécies de fungos.
Desta forma, estas plantas tão exuberantes e maravilhosas estariam garantindo sua
ocupação no ambiente nativo de onde vieram.
1. CARACTERÍSTICAS BOTÂNICAS DAS ORQUÍDEAS
A família das orquidáceas compõe 7% de todas as espécies do planeta. Considerando as
plantas já catalogadas, são aproximadamente 35 mil espécies naturais, nas suas 2
subfamílias, 2 divisões, 5 tribos, 2 séries, 2 subséries, 85 subtribos e mais de 2500 gêneros,
sem contar a infinidade de híbridos, naturais e artificiais.
As orquídeas, ao contrário do que alguns pensam, são todas autotróficas, e vegetam
como epífitas (desenvolvem-se em árvores), terrestres (desenvolvem-se sobre o solo),
rupículas (crescem sobre pedras) e também, quase mitologicamente, as saprófitas (vegetam
no subsolo e são desprovidas de clorofila).
No geral, as flores possuem 3 sépalas, uma dorsal e duas laterais, 3 pétalas, duas laterais
e uma modificada, chamada labelo. O centro do labelo é onde se projeta a coluna, órgão
resultante da fusão dos órgãos masculinos (estames) e femininos (carpelos). Na antera
ficam agrupados os grãos de pólen (políneas) que se dispõem de 2 a 8. Logo abaixo da
antera fica o estigma, o órgão receptivo feminino, de superfície viscosa onde são
depositadas as políneas, ocorrendo assim, a polinização. Como segmento da coluna, temos
o ovário, onde, após a fecundação, desenvolve a cápsula das sementes, com até dezenas de
milhares de minúsculas sementes. Entretanto, também há suas exceções como a de plantas
que produzem, por floração, somente flores masculinas, somente flores femininas e
raramente flores masculinas com femininas ou hermafroditas. Isso ocorre com a subtribo
catasetinae, por exemplo, por influência climática, principalmente.
2. FECUNDAÇÃO DAS SEMENTES
Na tabela 1 estão relacionados alguns gêneros de orquídeas e os dias necessários à
maturação de suas sementes. O processo de fertilização pode ser dividido nas seguintes
etapas:
a) o ovário se torna maior
b) a flor murcha
c) o estigma cicatriza
d) forma-se uma cápsula amarelecida
Tabela 1. Gêneros de orquídeas e os dias necessários à maturação de suas sementes.
Gêneros
Dias
Laelias e Cattleyas
150 - 210
Oncidiuns
120 - 180
Sophronitis
90
Miltônias
120 - 180
Cymbidiuns
360
Rodriguezias
90 - 150
Dendrobiuns
240 - 270
Phalaenopsis
120 - 150
3. PROPAGAÇÃO VEGETATIVA DE ORQUÍDEAS
As orquídeas podem se multiplicar tanto de forma vegetativa quanto sexual. Quando
se utiliza a propagação vegetativa, a descendência é idêntica a planta-mãe, e quando se
utiliza a propagação através de sementes, raramente se obtém uma descendência
semelhante à planta- mãe. Quando se propaga orquídea cultivada, obtida por cruzamentos, a
descendência é ainda menos semelhante à planta-mãe. Em princípio, com orquídeas
cultivadas, a propagação deve ser vegetativa.
A partir de 1960 ocorreu uma revolução na propagação de orquídeas. Morel obteve
através de cultura de meristemas, Cymbidium livre de vírus, isolando ápices de brotos in
vitro. A partir destes ápices, foram obtidos protocormos que eram extremamente parecidos
aos que se formam depois da germinação da semente. Às vezes ocorre divisão espontânea
destes protocormos, mas geralmente isto acontece cortando o protocormo em porções
(Morel, 1965). No caso de Cymbidium se pode produzir de 6-8 novos protocórmos a partir
de um único, em um período de 6 semanas. Após esta etapa de multiplicação que pode às
vezes ser indefinida, ocorre o desenvolvimento no protocormo de folhas e raízes. Desta
forma, Morel produziu milhares de plantas em um ano, a partir de um único ápice de um
broto (um meristema com alguns primórdios foliares). A clonagem de orquídeas por cultivo
de meristemas se converteu assim na primeira aplicação comercial da propagação
vegetativa in vitro. Este método que originalmente se desenvolveu para Cymbidium, foi
modificado mais tarde e adaptado para Cattleya e muitos out ros gêneros de orquídeas. A
mericlonagem de orquídeas (propagação vegetativa por cultivo de meristemas), atualmente
é realizada em grande escala, no mundo todo.
Os protocormos que se desenvolvem após a germinação de uma semente de
orquídea, tem um estado morfológico que se encontra à metade do caminho entre um
embrião indiferenciado e um broto. Com a propagação vegetativa por meio de cultivo de
meristemas, se formam também corpos protocormicos, significando que o ápice do broto de
um planta adulta se rejuvenesce (passa da fase adulta à juvenil). Os protocórmos obtidos
por germinação de sementes têm muitas semelhanças com os produzidos a partir de ápices
isolados de brotos (Champagnat, 1877).
A propagação vegetativa por cultivo de meristemas pode ser dividida em 3 fases:
transformação de um meristema em um corpo protocormico, a propagação dos protocórmos
dividindo-os em fragmentos, e a conversão destes protocórmos em brotos com raízes (Teo,
1976-1978).
4. PRODUÇÃO DE PLANTAS LIVRES DE VÍRUS
Uma das condições necessárias para a propagação, é que as plântulas obtidas devem
estar livres de vírus. Para tanto, deve-se utilizar como explante um meristema de
aproximadamente 1mm de comprimento com dois primórdios foliares.
O vírus que se encontra com mais freqüência nas orquídeas é uma cepa
especializada do vírus do mosaico do tabaco (TMV-O), conhecido antes como vírus da
mancha anelada do Odontoglossum. Este vírus se transloca pela seiva e a contaminação se
dá pelas mãos ou algum objeto cortante. Produz mancha em forma de anel nas folhas de
Cattleya e também afeta a forma e a cor das flores em muitas outras orquídeas (Hakkaart &
Van Balen, 1980).
5. PROPAGAÇÃO POR CULTIVO DE MERISTEMAS
De acordo com Champagnat (1977), Rao (1977), e Fast (1980), deve-se utilizar
como material inicial, para cultivo de meristemas, brotos jovens em crescimento de 10-15
cm de comprimento que acabaram de desenvolver suas folhas. Qualquer resíduo de solo se
lava bem em água corrente, e se retiram as folhas de maneira que se possam ver as gemas
axilares. Banha-se o broto sem folhas em álcool (70% v/v), e depois se esteriliza durante 10
minutos em hipoclorito de sódio a 10% v/v. Preparam-se então as gemas axilares depois de
tê-las colocadas em água esterilizada para retirada dos resíduos de cloro. Esteriliza-se uma
vez mais (10 minutos em hipoclorito 3-10% (v/v), contendo Tween 20 ou 80), tornando-as
em água esterilizada. Cortam-se as bases das gemas menores e em câmara de fluxo laminar
se realiza a inoculação. No caso das gemas maiores se retiram algumas folhas para o
processo de inoculação propriamente dito. Passado algum tempo (6-10 semanas) formamse os primeiros corpos protocormicos. Ocorrendo isto, os protocórmos devem ser separados
e repicados. Atualmente se inoculam gemas maiores (com pelo menos 3-4 primórdios
foliares).
No caso de cultivo de meristemas de Cattleya, se produz muito mais rapidamente
uma coloração marrom nos tecidos lesionados; por esta razão se recomenda freqüentemente
cortar o meristema em líquido, e cultivá- lo depois em meio líquido, na qual a coloração
marrom se difunde com mais facilidade (Fast, 1980). O meio que se utiliza para Cattleya é
mais complicado do qual é utilizado para Cymbidium (Fast, 1980; Champagnat, 1977);
acrescentando-se as vezes auxina, citocinina, leite de coco e peptona. A formação de
protocórmos em Cattleya necessita de bastante tempo e geralmente limpeza nas bases das
folhas mais velhas.
Miltonia, Odontonia e Odontoglossum oferecem o mesmo tipo de resposta que a
Cattleya (regeneração na base das folhas), e se cultivam também em meio relativamente
rico. A resposta destes 3 gêneros é muito mais rápida que a de Cattleya (Champagnat,
1977). Até o momento o cultivo de meristemas com o gênero Paphiopedilum tem sido
fracassado, devido à rápida coloração necrosada que se produz quando se isola o meristema
apical.
O meio para o cultivo de meristemas é muito semelhante e relativamente simples,
que se utiliza para a inoculação dos diferentes gêneros. Cymbidium e Miltonia (que são
relativamente fáceis de se multiplicar), se cultivam freqüentemente no meio de Knudsom C
(1946) ou sobre o meio modificado de Vacin & Went (1949). Cattleya e alguns outros
gêneros necessitam de um meio especial (Morel, 1974). O tipo de meios para os diferentes
gêneros tem sido descrito por: Bergman (1972), Whitner (1974), Arditti (1977), Fast
(1980). Os meios Murashige & Skoog (MS) (1962), e Wimber (1963) foram utilizados
mais tarde (De Bruyne & Deberg, 1974).
O isolamento de meristemas geralmente é feito em meio sólido, com exceção da
Cattleya; a propagação de protocórmos geralmente é feita em meio líquido e o crescimento
de protocórmos até o estádio de plântula, novamente em meio sólido (Leffring, 1968). A
composição dos meios, em 3 etapas diferentes da propagação das orquídeas é
freqüentemente diferente.
O pH do meio varia de 4,8-5,8. A fonte de açúcar é a sacarose na proporção de 13% (p/v), ou às vezes glucose 1,5% acrescido de frutose 1,5%. A adição de reguladores
vegetais não é geralmente necessária (Homes et al. 1972), ocorrendo altas taxas de
mutações gênicas em sua presença. Fonnesbech (1972) encontrou efeitos positivos das
auxinas sobre Cymbidium, Cattleya e Aranda. Reinert & Mohr (1967) e Pierik &
Steegmans (1972), indicaram um efeito estimulador da citocinina em Cattleya. Cheng-Haw
et al. (1976-1978), indicaram também um efeito positivo deste regulador vegetal em
Cattleya e Epidendrum. Finalmente Fonnesbech (1972), indicou que o GA 3 induzia o
crescimento por alongamento em Cymbidium.
A temperatura ótima para o crescimento das orquídeas se encontra entre 22 e 280 C.
Utiliza-se geralmente a luz fluorescente entre 12 e 16 horas de luz e 12 e 8 de escuro. As
vezes se utiliza luz contínua. Pode-se utilizar uma baixa irradiância na inoculação, mas
deve-se aumentar quando as plântulas se formam a partir dos protocórmos.
Em princípio a multiplicação das orquídeas por cultivo de meristemas pode ser
realizada por duas formas: 1) sobre um meio sólido; 2) em um meio líquido em movimento,
que se mantém assim por ação de um aparelho rotatório (Wimber, 1963). Sua velocidade é
extremamente variável, mas a maior parte dos pesquisadores prefere uma velocidade lenta
(2-5 rotações por minuto). A propagação e o crescimento são, geralmente, melhores em um
meio em movimento do que em um meio sólido. Nos meios líquidos ocorre uma melhor
oxigenação e um transporte de nutrientes mais eficiente para o explante.
Quando as plântulas com 3 ou 4 folhas são suficientemente grandes (5-7 cm de
altura), após várias repicagens, pode-se aclimatá-las em estufa. Deve-se manter um nível de
umidade alta nas primeiras semanas e também uma luminosidade reduzida utilizando-se
sombrite 70 e 50%. Geralmente se utiliza como substrato para aclimatação e
desenvolvimento de orquídeas, a fibra e/ou pó de xaxim, mas atualmente o substrato que
vem ganhando comércio é a fibra de côco, pois além de possuir ótima aeração,
imprescindível no crescimento das plantas, é também ecologicamente correto.
6. OUTROS MÉTODOS DE PROPAGAÇÃO
Com o passar dos anos, foram desenvolvidos outros métodos de propagação de
orquídeas dentre eles destacam-se:
a) Utilização de folhas jovens: As folhas jovens e os ápices de folhas, por
exemplo, de Cattleya, formam calos em suas bases, a partir dos quais podem
ser formados protocórmos, que se utiliza para subsequente multiplicação
(Champagnat, 1977; Champagnat & Morel, 1969). Churchill et al. (1971a,
1971b, 1973) descobriram também a regeneração de plântulas obtidas a
partir da formação de calos e protocormos, de folhas jovens e ápices foliares
de Laeliocattleya e Epidendrum. Vij et al. (1984) reproduziram a espécie
Rhynchostylis resulta por organogênese direta, a partir de cultivos de
segmentos de folha.
b) Tanaka & Sakanishi (1977, 1985) indicaram que se podia desenvolver
corpos protocormicos sobre fragmentos de folhas de brotos jovens de
Phalaenopsis sobre a influência de BAP, NAA e adenina. A partir destes
corpos protocormicos se obtinham plântulas. Os brotos jovens por sua vez
procediam de gemas isoladas de uma inflorescência.
c) Gemas dormentes: Pode-se obter brotos a partir de primórdios jovens de
gemas florais, ou de gemas basais, vegetativas dormentes, de inflorescências
de Dendrobium,
Vanda,
Phalaenopsis,
Oncidium,
Phragmipedium,
Epidendrum, e Thunia (Rao, 1977; Fast, 1980; Singh & Prakash, 1984). De
acordo com Teo (1976-1978), Rotor, em 1949 foi o primeiro pesquisador
que clonou Phalaenopsis desta forma.
d) Inflorescências jovens: Intuwong & Sagawa (1973) desenvolveram um
método para propagar Vascostylis, Neostylis, e Ascofinetia in vitro, a partir
de expla ntes de inflorescências jovens. Estes explantes regeneravam tecidos,
que se transformavam em protocormos, quando se cultivavam em meio
especial.
e) Calo: Champagnat & Morel (1972) regeneraram tecido caloso a partir de
tecido procedente de rizoma de Ophrys que podia formar protocormos. O
mesmo experimento pode ser realizado com Aranda (Chiang-Shiang et al.,
1976-1978).
f) Plântulas jovens: Estas podem ser induzidas a regenerar como foi
demonstrado por Pierik & Steegmans (1972), com Cattleya aurantiaca,
sendo a citocinina o fator indutor.
g) Estiolamento: São induzidas a estiolarem por baixa irradiância ou ausência
de luz, plântulas de Paphiopedilum, cultivadas in vitro, através de segmento
nodal, e propagadas.
7. VANTAGENS DA PROPAGAÇÃO IN VITRO
A propagação in vitro tem como vantagens, a produção de um grande número de mudas
em curto espaço de tempo quando comparado com métodos tradicionais, sendo estas com
alta qualidade fitossanitária. A diminuição do tempo de produção destas mudas se torna de
grande importância, pois algumas espécies que atingem maturidade apresentando o
primeiro florescimento com 5-7 anos podem florescer com 3-4 anos de idade. Uma
produção massal de mudas também é muito interessante, uma vez que naturalmente as
sementes de orquídeas apenas germinam quando ocorre a interação simbiótica com certos
gêneros de fungos. Na propagação in vitro as sementes são colocadas em condições ideais
para germinarem e não se faz necessário a simbiose com o fungo.
A produção de mudas isenta de doenças é uma das vantagens mais expressivas da
micropropagação, pois as plantas sadias produzidas possuem maior vigor fisiológico
apresentando uma maior capacidade de desenvolvimento melhor florescimento.
8. ESCOLHA DAS MATRIZES
Para que o processo de propagação in vitro se estabeleça com alta eficiência e os
objetivos sejam alcançados, garantindo uma boa produção de mudas sadias, deve-se ter
como premissa a escolha de uma matriz que apresente todas as boas qualidades da planta,
assim como, bom desenvolvimento vegetativo e reprodutivo e, quando possível, boas
condições fitossanitárias.
9. MEIOS DE CULTURA
Os meios de cultura ou de cultivo para o desenvolvimento de orquídeas in vitro são
constituídos de macro e micronutrientes, vitaminas, açúcar e ainda podem ser acrescidos de
reguladores vegetais pertencentes aos grupos da auxina, citocinina e da giberelina. Abaixo
estão relacionados os meio de cultivo que servem para o desenvolvimento das orquídeas in
vitro. A tabela 2 apresenta o meio MS (Murashige & Skoog, 1962), e a tabela 3 apresenta
a composição de vitaminas do meio de cultura de Morel (1960).
Tabela 2.
Composição do meio de cultura MS (Murashige & Skoog, 1962).
COMPONENTES
[mg.L-1 ]
NH4 NO3
1.650
KNO3
1.900
Mg SO4 . 7H2 O
370
K H2 PO4
170
Ca Cl2 . 2H2 O
440
Mn SO4 . 4H2O
22,3
Zn SO4 . 7H2 O
8,6
H3 BO3
6,2
KI
0,83
Na2 MoO 4 . 2H2 O
0,25
Cu SO4 . 5H2O
0,025
Co Cl2 . 6H2 O
0,025
Na2 EDTA. 2H2 O
37,3
Fe SO4 . 7H2 O
27,8
Tiamina HCl
0,1
Piridoxina HCl
0,5
Ácido nicotínico
0,5
Glicina
2,0
Myo- inositol
100
Agar
7.000
Sacarose
30.000
Tabela 3. Composição de vitaminas do meio de cultura de Morel (1960).
COMPONENTES
[mg.L-1]
Tiamina HCl
1
Piridoxina HCl
1
Ácido nicotínico
1
Myo- inositol
100
Biotina
0,01
Pantotenato de Ca
1
10. INCUBAÇÃO DAS PLÂNTULAS
O desenvolvimento das plântulas deve ser em um ambiente climatizado, com controle
de temperatura, que geralmente está ao redor dos 270C e com controle do fotoperíodo, que
pode ser de 16/8 ou 12/12 de luz/escuro.
Esta climatização ga rante uma uniformidade maior das plântulas em seu
desenvolvimento, e facilita na observação de qualquer problema que alguma muda
apresente. As boas condições de instalação são fundamentais para se conseguir
uniformidade de produção e garantir um fornecimento de mudas para viveiristas.
11. ACLIMATAÇÃO DAS MUDAS
As mudas propagadas in vitro devem ser adaptadas às condições onde estarão no futuro,
e para isto se torna necessário à utilização de ambientes semi- climatizados, onde se procura
fornecer umidade e luminosidade adequadas. Quando as mudas saem do laboratório e são
levadas para estas estufas semi-climatizadas, devem ser protegidas da luz solar direta,
utilizando-se sombrites que deixam passar apenas 80-50% da irradiação solar.
Nas primeiras semanas de adaptação, deve-se fornecer muita quantidade de água, pois
as folhas das orquídeas recém produzidas apresentam uma fina camada de cutícula e podem
desidratar-se com facilidade.
Gradativamente, deve-se adaptá- las às condições de campo, diminuindo a quantidade
no fornecimento de água. A luminosidade adequada para o desenvolvimento da maioria das
orquídeas é equivalente a 50% da irradiação solar, e por este motivo, deve-se colocá -las
sempre sob sombrite ou ripado.
12. ILUSTRAÇÕES
Figura 1. Plântulas in vitro
Figura 3. Orquídeas em desenvolvimento
Figura 2. Aclimatação das orquídeas
Figura 4. Viveiro de mudas
13. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
PIERIK, R. L. M. Cultivo in vitro de las plantas superiores. Madrid: Ediciones Mundi-Prensa,
p.149-168, 1990.
RAMOS, M. S. S. As Orquídeas e sua reprodução pela semente, edição da Fazenda Anhumas,:
Campinas, 1977.
ENDSFELDZ, W. F. Orquídeas, Editora Europa:São Paulo, 3ª edição, 1997.
CAMPOS, D. M. Orquídeas Manual prático de cultura, editora Expressão e Cultura: Rio de
Janeiro, 2ª edição, 1998.
CAMPOS, D. M. Orquídeas Manual prático de cultura, editora Expressão e Cultura: Rio de
Janeiro, 2ª edição, 2000.
ENDSFELDZ, W. F. O Mundo das Orquídeas, On Line editora: São Paulo, no 1, 1997.
ENDSFELDZ, W. F. O Mundo das Orquídeas, On Line editora: São Paulo, no 2, 1998.
ENDSFELDZ, W. F. O Mundo das Orquídeas, On Line editora: São Paulo, no 3, 1998.
ENDSFELDZ, W. F. O Mundo das Orquídeas, On Line editora: São Paulo, no 7, 1999.
ENDSFELDZ, W. F. O Mundo das Orquídeas, On Line editora: São Paulo, no 13, 2001.
ENDSFELDZ, W. F. O Mundo das Orquídeas, On Line editora: São Paulo, no 13, 2001.
ENDSFELDZ, W. F. O Mundo das O rquídeas, On Line editora: São Paulo, no 15, 2001.
ENDSFELDZ, W. F. O Mundo das Orquídeas, On Line editora: São Paulo, no 18, 2002.