Ann. For. Sci. 50 (1993) 177-186
DOI: 10.1051/forest:19930205

Effects of gelling agents on growth, mineral composition and naphthoquinone content of in vitro explants of hybrid walnut tree (Juglans regia × Juglans nigra)

E Barbas^a, C Jay-Allemand^a, P Doumas^a, S Chaillou^b and D Cornu<sup>a

a</sup>  INRA, Station d'Amélioration des Arbres Forestiers, 45160 Olivet
^b  INRA, Laboratoire du Métabolisme et de la Nutrition des Plantes, 78000 Versailles, France

Abstract - Gelling agents affect growth of walnut in vitro cultured shoots. Gelrite promoted shoot elongation and bud production, whereas agar inhibited growth, induced mature leaf formation and necroses. The 2 gelling agents differed significantly in mineral content. They altered the chemical composition of the medium as well as that of the explants. A pronounced accumulation of Na and several microelements was observed in leaves after 16 d of culture on agar, probably due to a disturbance in the K selectivity mechanism and membrane permeability. Moreover, on agar, the level of hydrojuglone glucoside, a marker of juvenility in walnut, decreased drastically in the callus. Mineral element accumulation and decrease of hydrojuglone glucoside were evident after growth inhibition, indicating that they are a result rather than a cause of this inhibition. Lack of growth, mature foliar morphology, Na and microelement accumulation and hydrojuglone glucoside decline support the hypothesis that agar accelerates the ageing of in vitro propagated walnut trees.

Résumé - Effets des agents de solidification du milieu de culture sur la croissance, la composition minérale et la teneur en hydrojuglone glucoside des explants de noyer hybride cultivés in vitro. Les agents de solidification influent sur la croissance des pousses du noyer cultivées in vitro (fig 1). La gelrite a un effet bénéfique sur l'élongation des explants et la production de bourgeons, tandis que l'agar inhibe la croissance et provoque la maturation des feuilles ou encore des nécroses (tableau I). Les 2 agents de solidification présentent des différences importantes dans leurs teneurs en éléments minéraux (tableau II). Ils altèrent la composition minérale du milieu de culture, comme celle des explants (tableau III). Une accumulation importante de Na et de divers microéléments a été observée dans les feuilles après 16 h de culture sur l'agar (fig 2), probablement due aux perturbations du mécanisme de sélectivité de K et de la perméabilité membranaire. De plus sur agar, la teneur du cal en hydrojuglone glucoside diminue (fig 5), alors qu'une teneur élevée de ce composé caractérise l'état juvénile chez le noyer. L'accumulation des éléments minéraux (figs 3 et 4) et la diminution de la teneur en hydrojuglone glucoside, interviennent après l'inhibition de la croissance, indiquant ainsi qu'il s'agit plutôt d'une conséquence que de la cause de cette inhibition. L'absence de croissance, la formation des feuilles matures, l'accumulation de Na et des microéléments supportent l'hypothèse que l'agar accélère le vieillissement des explants de noyer.

Key words: Juglans / micropropagation / gelling agent / mineral composition

Mots clés : Juglans / micropropagation / gélifiant / composition minérale / polyphénol