Ultrastructure and histology of organogenesis induced from shoot tips of maize (Zea mays, Poaceae)

Abstract

Shoot tips of maize (Zea mays L.) were cultured on Murashige and Skoog medium supplemented with 2 mg/l BA +1 mg/l 2,4-D +40 mg/l, to investigate phases of ontogenetic development. The study used light microscopy as well as scanning and transmission electronic microscopy techniques. Shoot tips of maize are composed of small cells with a dense cytoplasm and a prominent nucleus. The process of organogenesis began with swelling of the shoot tip, as the first evidence of organogenic calli formation observed three weeks after culture get started. There were two morphologically different types of cells within the organogenic calli. The layer consisted of large cells with small nucleus, free-organelle cytosol, irregular plasmatic membrane, trichomelike structures, and thick cell walls. In the inner cell layer, small and isodiametric cells with a prominent nucleus, small vacuoles, endoplasmatic reticulum, Golgi, mitochondrias and chloroplasts were observed. The presence of trichomes in the more active morphogenic zones could indicate an organogenic potential. Rev. Biol. Trop. 57 (Suppl. 1): 129-139. Epub 2009 November 30.

Los ápices de vástagos de maíz (Zea mays L.) fueron cultivados con el medio Murashige y Skoog, utilizando como suplemento 2 mg/l BA +1 mg/l 2,4-D +40 mg/l, con el fin de investigar el proceso organogénico durante las diferentes fases del desarrollo ontogenético. El estudio utilizó tanto microscopía de luz, como técnicas de microscopía electrónica. Los análisis histológicos revelaron que los vástagos de maíz están compuestos de pequeñas células con citoplasma denso y núcleo prominente. El proceso de organogénesis inicia con el engrosamiento del ápice del vástago, como primera evidencia de la formación organogénica del calli observada tres semanas después del inicio del cultivo. El estudio ultraestructural muestra dos tipos de células morfológicamente diferentes en el calli organogénico. La capa externa consiste de células grandes con núcleo pequeño, citosol sin organelas, membrana plamática irregular, estructuras similares a tricomas y paredes celulares delgadas. Mientras que en la capa interna se observaron células pequeñas e isodiamétricas con un núcleo prominente, vacuolas pequeñas, retículo endoplasmático, Golgi, mitocondrias y cloroplastos. Observaciones de microscopía electrónica revelan la organización externa de la organogénesis del calli del maíz. Los resultados obtenidos en el presente estudio contribuyen con la comprensión del proceso de organogénesis en los ápices de los vástagos del maíz. Este estudio mejorará nuestro conocimiento acerca de los estados anatómicos óptimos para la integración estable de genes externos. Además, provee información de las condiciones apropiadas en el cultivo in vitro para la regeneración de plantas transgénicas. Este estudio sugiere que la presencia de tricomas en las zonas morfogénicas más activas podría indicar su potencial organogénico.