Integration of Phenotype and Hormone Data during Adventitious Rooting in Carnation (Dianthus caryophyllus L.) Stem Cuttings

Abstract

The rooting of stem cuttings is a highly efficient procedure for the vegetative propagation of ornamental plants. In cultivated carnations, an increased auxin level in the stem cutting base produced by active auxin transport from the leaves triggers adventitious root (AR) formation from the cambium. To provide additional insight into the physiological and genetic basis of this complex trait, we studied AR formation in a collection of 159 F1 lines derived from a cross between two hybrid cultivars (2003 R 8 and 2101-02 MFR) showing contrasting rooting performances. In three different experiments, time-series for several stem and root architectural traits were quantified in detail in a subset of these double-cross hybrid lines displaying extreme rooting phenotypes and their parental genotypes. Our results indicate that the water content and area of the AR system directly contributed to the shoot water content and shoot growth. Moreover, morphometric data and rooting quality parameters were found to be associated with some stress-related metabolites such as 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC), the ethylene precursor, and the conjugated auxin indol-3-acetic acid-aspartic acid (IAA-Asp).

El enraizamiento de esquejes de tallo es un procedimiento altamente eficiente para la propagación vegetativa de plantas ornamentales. En los claveles cultivados, un aumento en el nivel de auxinas en la base del esqueje de tallo, producido por el transporte activo de auxinas desde las hojas, desencadena la formación de raíces adventicias (RA) a partir del cambium. Para proporcionar una mayor comprensión de la base fisiológica y genética de este rasgo complejo, estudiamos la formación de RA en una colección de 159 líneas F1 derivadas de un cruce entre dos cultivares híbridos (2003 R 8 y 2101-02 MFR) que muestran rendimientos de enraizamiento contrastantes. En tres experimentos diferentes, se cuantificaron en detalle series temporales de varios rasgos arquitectónicos del tallo y la raíz en un subconjunto de estas líneas híbridas de doble cruce que mostraban fenotipos de enraizamiento extremos y sus genotipos parentales. Nuestros resultados indican que el contenido de agua y el área del sistema de RA contribuyeron directamente al contenido de agua del vástago y al crecimiento del vástago. Además, se encontró que los datos morfométricos y los parámetros de calidad de enraizamiento estaban asociados con algunos metabolitos relacionados con el estrés, como el ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC), precursor del etileno, y el ácido indol-3-acético-aspartico conjugado (IAA-Asp).