Cryopreservation of coffee zygotic embryos: dehydration and osmotic rehydration

Abstract

Conservation of plant genetic resources is important to prevent genetic erosion. Seed banks are the most common method of ex situ conservation; however, coffee seeds can not be stored by conventional methods. Cryopreservation is a viable alternative for long-term conservation of species that produce intermediate or recalcitrant seeds, as coffee. The aim of this work was to cryopreserve Coffea arabica L. cv Catuaí Vermelho IAC 144 zygotic embryos, and analyse the effects of dehydration prior cryopreservation and osmotic rehydration after thawing, in embryos germination and seedlings formation after cryopreservation. Prior to cryopreservation, different dehydration times (0, 15, 30, 60 and 120 min) were tested. Dehydrated embryos were cryopreserved in liquid nitrogen for 1 hour, and after thawing were rehydrated by osmotic solutions. Dehydrated and non-cryopreserved embryos were also analysed. The test with 2,3,5 triphenyl tetrazolium chloride (TTC) was used to evaluate the embryos viability. Non-dehydrated embryos did not survive after freezing. Embryos that were dehydrated until 20% of the moisture content did not germinate when osmotic rehydration was not performed. In contrast, cryopreserved embryos with the same moisture content presented 98% germination when they were rehydrated slowly in osmotic solution. According to tetrazolium tests, embryos presented maximum viability (75%) after dehydration for 60 minutes (23% moisture content). Therefore, coffee zygotic embryos (Coffea arabica L. cv. Catuaí Vermelho) can be successfully cryopreserved using physical dehydration in silica gel for 60 minutes (23% moisture content), followed by osmotic rehydration after thawing. This method allowed a germination of 98% of cryopreserved zygotic embryos.

A conservação dos recursos genéticos vegetais é uma medida importante para prevenção do processo de erosão genética. Bancos de sementes são as formas mais comuns de conservação ex situ, entretanto, sementes de cafeeiro não podem ser armazenadas por métodos convencionais. A criopreservação é uma alternativa viável para conservação em longo prazo de espécies, como o cafeeiro, que produzem sementes intermediárias ou recalcitrantes. O objetivo deste trabalho foi criopreservar embriões zigóticos de Coffea arabica L. cv Catuaí Vermelho avaliando o efeito da desidratação antes da criopreservação, e da reidratação osmótica após o descongelamento. Antes da criopreservação foram testados e determinados os teores de umidade em diferentes tempos de desidratação (0, 15, 30, 60 e 120 min). Após a desidratação os embriões foram criopreservados por uma hora em nitrogênio líquido, e após o descongelamento foram reidratados utilizando solução osmótica. Para avaliação da viabilidade de embriões desidratados e/ou criopreservados, utilizou-se o teste com o cloreto de 2,3,5-trifenil tetrazólio. Embriões não desidratados não sobreviveram ao congelamento. Embriões desidratados até cerca de 20% de umidade que não passaram por uma reidratação osmocondicionada, não germinaram. Embriões desidratados até cerca de 20% de umidade, criopreservados e reidratados lentamente após o descongelamento, apresentaram 98% de germinação. A máxima viabilidade obtida através do teste de tetrazólio foi 75% após 60 minutos de desidratação. Portanto, embriões zigóticos de cafeeiro podem ser criopreservados utilizando desidratação física em sílica gel por 60 minutos (23% de teor de umidade), seguida de reidratação com solução osmótica após o descongelamento. Esse método permitiu a germinação de 98% dos embriões criopreservados.