DOI: 10.1051/forest:2001155

Ann. For. Sci. 58 (2001) 681-690

Histological investigation of the multiplication step in secondary somatic embryogenesis of Quercus robur L.

Redouane Zegzouti, Marie-France Arnould and Jean-Michel Favre

Unité Mixte de Recherche INRA-UHP Nancy, Interactions arbres/micro-organismes, Faculté des Sciences, BP 239, 54506 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex, France

(Received 15 February 2000; accepted 20 March 2001)

Abstract
Standardized explants composed of hypocotyl and root-tip were prepared from embryonic structures obtained from one embryogenic line of Quercus robur L. maintained by regular transfer onto a solidified reference medium composed of the MS mineral solutions, glucose (0.12 M), casamino acid (0.1% ), and NAA (10.74 M). The regeneration capacity from these explants were tested on the reference medium and on 2 alternative media in which the NAA (10.74 M) was omitted or substituted for a combination of IBA (9.80 M)/BAP (8.90 M). Within 30 days, 4 types of responses were observed including direct and indirect secondary embryogenesis. In the direct pathway, somatic embryos arose from 3-4 epidermal cells following two different modes, depending on whether or not the formation of a meristematic mass preceded the initiation of the embryogenic process. In the indirect pathway the embryos were formed from clumps of mitotically active cells included in callus developed within the cortical tissues. Depending on their histological origin, the embryos exhibited differences in their structural organization which could influence their potential for further maturation and conversion into viable plantlets. Explants prepared from small translucent embryonic structures were more embryogenic and expressed the direct pathway of secondary embryogenesis at higher frequency than explants prepared from more advanced embryonic structures. On the culture medium without growth regulator, direct secondary embryogenesis was the exclusive response whereas on the culture medium with growth regulators added both direct and indirect secondary embryogenesis occurred. NAA favoured the direct secondary embryogenesis, while conversely, the IBA/BAP combination stimulated the indirect secondary embryogenesis. The results are discussed in reference to the PEDC concept (pre-embryogenic determined cells).

Résumé
Étude histologique de l'étape de multiplication dans le processus d'embryogenèse somatique secondaire chez Quercus robur L. Des explants standardisés composés d'un hypocotyle et du pole racinaire correspondant ont été préparés à partir de structures embryonnaires provenant d'une lignée embryogène de Quercus robur L. maintenue par repiquages réguliers sur un milieu de référence contenant les solutions minérales de MS, du glucose (0,12 M), de l'hydrolysat de caséine (0,1 % ) et de l'ANA (10,74 M). Les aptitudes à la régénération de ces explants ont été testées sur le milieu de référence et sur 2 milieux modifiés dans lesquels l'ANA a été supprimé ou remplacé par une combinaison d'AIB (9,80 M) et de BAP (8,90 M). Après 30 jours de culture 4 types de réponses différentes correspondant soit à une embryogenèse secondaire directe, soit à une embryogenèse secondaire indirecte ont été observés. Le processus d'embryogenèse directe débute à partir de 3-4 cellules épidermiques et se poursuit selon 2 voies différentes selon que la formation d'une masse tissulaire méristématique précède ou non la formation des structures embryonnaires. L'embryogenèse indirecte en revanche est initiée à partir de petits amas de cellules mitotiquement actives localisées dans les tissus corticaux sous-épidermiques. Selon leur origine histologique les embryons somatiques obtenus présentent des différences d'organisation morpho-anatomique qui peuvent influencer leur maturation ultérieure et leur aptitude à être convertis en plantules viables. Les explants préparés à partir de structures embryonnaires petites et translucides sont plus embryogènes que ceux obtenus à partir de structures embryonnaires ayant atteint des stades de développement plus avancés. Sur le milieu de culture dépourvu de régulateurs de croissance l'embryogenèse secondaire directe est la seule réponse obtenue, alors qu'en présence de régulateurs de croissance les 2 voies d'embryogenèse peuvent être observées. L'ANA favorise l'embryogenèse secondaire directe et la combinaison d'AIB et de BAP stimule la voie indirecte. Ces résultats sont discutés en référence au concept de détermination pré-embryogène des cellules (PEDC).

Key words: secondary embryogenesis / growth regulators / histology / oak / PEDC

Mots clés : embryogenèse secondaire / régulateurs de croissance / histologie / Chêne / PEDC

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