Biochemical characterization of developmental stages of cycad somatic embryos

Abstract

The effect of two light intensities (25 μmol m⁻²s⁻¹ and 50 μmol m⁻²s⁻¹) on four developmental stages ofCeratozamia mexicana somatic embryos growing on semisolid plant growth medium at 25°C was measured. Growth parameters included fresh weight, morphology, and invertase and peroxidase activity. Under low light conditions, fresh weight was greater in stages 1 and 2 than in stages 3 and 4. In addition, there was a high frequency of hyperhydricity and polyembryogenesis in stages 1 and 2, whereas stages 3 and 4 were nonhyperhydric and unbranched. Stages 2–4 were green. Under high light conditions, embryos had lower fresh weights and less hyperhydricity, and stages 2–4 were green. Under low light conditions, peroxidase activity was less, although stage 1 embryos under both light conditions showed the highest activity. Stage 1 embryos required three to four months to develop to stage 2 under high light conditions and two to three months under low light conditions. Invertase activity under low light conditions was minimal in stage 2. All embryos had low invertase activity under high light intensity, and stages 2–4 had high levels of glucose. Embryo development from stage 2 to the next and for each subsequent stage under high light conditions required three to four months, and under low light conditions required four to five months. Higher light intensity therefore promotes the speedy recovery of plants.

Resumen

El efecto de dos intensidades de luz (25 μmol m⁻²s⁻¹ y 50 μmol m⁻²s⁻¹) fue registrado en cuatro estados de desarrollo de embriones somáticos deCeratozamia mexicana cultivados en medio semisólido, 25°C. Los parámétras de crecimiento incluyeron peso fresco, peso seco, morfología, y actividad peroxidasa e invertasa. Bajo condiciones de baja iluminación, el peso fresco de los estados 1 y 2 fue mayor que en los estados 3 y 4. Además, hubo una alta frecuencia de hiperhidratación y poliembriogénesis en estados 1 y 2, mientras que los estados 3 y 4 no resultaron hiperhidratados ni ramificados. Los estados 2–4 fueron verdes. Bajo alta iluminación, los embriones tuvieron un menor peso fresco y menos hiperhidratación. En baja iluminación la actividad peroxidasa fue menor, aunque en los embriones en estado 1 en ambas condiciones de iluminación mostraron la más alta actividad. Los embriones en estado 1 requirieron tres o cuatro meses para desarrollarse hasta el estado 2 bajo condiciones de alta iluminación; y dos o tres meses en baja iluminación. La actividad invertasa en condiciones de baja iluminación fue minima en el estado 2. Todos los embriones tuvieron altos nivelés de glucosa. El desarrollo de los embriones de estado 2 al siguiente y a los subsecuentes, bajo alta iluminación, requirió tres o cuatro meses, y bajo condiciones de baja iluminación requirió cuatro o cinco meses. Una alta intensidad luminosa parece promover la velocidad de recuperación de plantas.