Improved in vitro development of Epidendrum secundum (Orchidaceae) by using aqueous extract of the seaweed Kappaphycus alvarezii (Rhodophyta, Solieriaceae)

Resumo

Orchidaceae é uma das maiores famílias de plantas e inclui espécies com alta importância econômica, ecológica e medicinal. As sementes de orquídeas são produzidas em grande quantidade; no entanto, essas sementes apresentam baixa taxa de germinação e requisitos específicos para germinação. Para melhorar a germinação e o desenvolvimento de orquídeas, técnicas in vitro têm sido aplicadas com sucesso. Extratos naturais podem ser usados como bioestimulantes no meio de cultura, mostrando melhoria na germinação, alongamento e enraizamento. Assim, o principal objetivo deste estudo foi determinar os efeitos do extrato aquoso de Kappaphycus alvarezii no desenvolvimento in vitro de Epidendrum secundum, avaliando sua influência na morfoanatomia das plântulas. O extrato de K. alvarezii também foi caracterizado por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN). As plântulas de E. secundum obtidas após a germinação in vitro foram submetidas a um experimento de alongamento in vitro na presença do extrato de K. alvarezii (0, 6, 12, 25, 50 e 100 mg L−1). Nossos resultados indicaram que o extrato aquoso de K. alvarezii tem um efeito positivo, estimulando o enraizamento, o desenvolvimento das plântulas, o ganho de massa fresca e os novos brotos formados nas plântulas de E. secundum, principalmente na concentração de 50 mg L−1. O uso do extrato de K. alvarezii indica potencial aplicação em cultura de tecidos e produção de plantas, devido ao seu efeito bioestimulante nas plantas. Considerando a grande demanda de mercado por novas tecnologias e o crescente interesse na aplicação de recursos marinhos, nossos resultados apresentam dados relevantes sobre o potencial bioestimulante deste extrato, que pode ser aplicado com sucesso no cultivo de outras espécies de orquídeas e espécies de interesse ecológico e econômico

Abstract

Orchidaceae is one of the largest plant families and includes species with high economic, ecological, and medicinal importance. Orchid seeds are produced in high amounts; however, these seeds show low germination percentage and have specific germination requirements. To enhance the germination and development of orchids, in vitro techniques have been successfully applied. Natural extracts can be used as a biostimulant in the culture medium, showing improved germination, elongation, and rooting. Thus, the main objective of this study was to determine the effects of Kappaphycus alvarezii aqueous extract in the in vitro development of Epidendrum secundum, evaluating its influence on plantlet morphoanatomy. The K. alvarezii extract was also characterized by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. E. secundum plantlets obtained after the in vitro germination were subjected to in vitro elongation experiment in the presence of K. alvarezii extract (0, 6, 12, 25, 50, and 100 mg L^− 1). Our results indicated that the aqueous extract of K. alvarezii has a positive effect, stimulating rooting, plantlet development, fresh mass gain, and newly formed shoots of E. secundum plantlets, mainly at 50 mg L^− 1 concentration. The use of K. alvarezii extract indicates potential application in tissue culture and plant production, due to its biostimulating effect on plants. Considering the great market demand for new technologies and the growing interest in the application of marine resources, our results present relevant data on the biostimulating potential of this extract, which can be successfully applied for the cultivation of other species of orchids and species of ecological and economic interest