trab t

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Cellulose (2022) 29:7883-7900
https://doi.org/10.1007/s10570-022-04757-6
PESQUISA ORIGINAL
Aplicabilidade desenvolvida de uma matriz de 
celulose bacteriana como substituto gelificante 
para meios de cultura de tecido vegetal
Gamal A. G. Ammar - Ahmed K. Saleh -
Tarek H. Taha - Waleed K. El-Zawawy - 
Yasser R. Abdel-Fattah
Recebido: 25 de janeiro de 2022 / Aceito: 5 de julho de 2022 / Publicado online: 25
Julho de 2022 © O(s) autor(es) 2022
Resumo A celulose bacteriana (CB) é uma 
fibra natural biodegradável e ecologicamente 
correta, situada na faixa da nanoescala. Ela é 
conhecida por suas várias qualidades físicas e 
químicas, como alta hidrofilicidade, imensa 
cristalinidade, facilidade de esterilização, 
ausência de toxinas e extrema pureza.
Além de sua ampla aplicabilidade em diferentes 
campos, este estudo avaliou a aplicabilidade de 
um substituto de gelificação desenvolvido para 
meios de cultura de tecidos de plantas. A 
matriz BC foi caracterizada
G. A. G. Ammar (□)
Unidade de Biotecnologia, Departamento de 
Produção Vegetal, Instituto de Pesquisa de 
Cultivo de Terras Áridas (ALCRI), Cidade de 
Pesquisa Científica e Tecnológica
Aplicativos (SRTA-City), New 
Borg El-Arab City,
Alexandria Post 21934, Egito 
e-mail: gammar@srtacity.sci.eg
A. K. Saleh - W. K. El-Zawawy
Departamento de Celulose e Papel, Centro 
Nacional de Pesquisa, El-Tahrir St,
Dokki, Giza Post 12622, Egito
T. H. Taha
Departamento de Biotecnologia Ambiental, 
Instituto de Pesquisa em Engenharia Genética e 
Biotecnologia (GEBRI), Cidade de Pesquisa 
Científica
and Technological Applications (SRTA-City), 
New Borg El-Arab City, Alexandria, Post 
21934, Egito
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Mais informações em www.DeepL.com/pro.
mailto:gammar@srtacity.sci.eg
https://www.deepl.com/pro?cta=edit-document&pdf=1
Y. R. Abdel-Fattah
Departamento de Desenvolvimento de Bioprocessos, 
Instituto de Pesquisa em Engenharia Genética e 
Biotecnologia (GEBRI), Cidade de Pesquisa Científica
and Technological Applications (SRTA-City), New 
Borg El-Arab City, Alexandria Post 21934,
Egito
sob o acrônimo PLATIBACGEL (PLAnt TIssue 
Culture BActerial Cellulose GEL), formado por 
Koma- gataeibacter hansenii AS.5,
pré-isolado de resíduos de maçãs podres. 
Digitalização
As análises de microscópio eletrônico, 
infravermelho com transformada de Fourier, 
difratômetro de raios X e resistência à tração 
confirmaram a formação de polímeros de rede 
múltipla purificados, porosos e heterogêneos, 
densamente compactados, com propriedades de 
celulose. Os valores da capacidade de retenção 
de água (WHC) das membranas de B C úmidas e 
secas foram de 9179% e 226,9%, 
respectivamente, e a taxa de absorção de água 
(WAR) das membranas de BC secas foi maior do 
que a das membranas úmidas. Usando o BC 
como agente gelificante de cultura de tecidos, seis 
genótipos de sementes de tomate e trigo foram 
cultivados in vitro, para garantir a diversidade 
genética do explante, em sete tratamentos.
O tratamento 5, que incluiu o PLATIBACGEL 
como principal constituinte, melhorou e manteve 
a germinação de todas as sementes in vitro, a 
penetração das raízes e o suporte das plantas. 
Da mesma forma, o tratamento repetido de 
tomate
As subculturas de micropropagação foram bem-
sucedidas. Os resultados demonstraram que a 
aplicação do PLATIBACGEL é um método 
promissor, reutilizável, barato e confiável
agente gelificante alternativo para meios de 
micropropagação de plantas. Portanto, os 
desenvolvedores de células vegetais e os 
cultivadores de tecidos podem utilizar 
biopolímeros como o BC para compreender 
melhor a resposta das células vegetais a 
diferentes condições de cultivo in vitro, com 
retornos benéficos esperados para o setor de 
agentes gelificantes e também para o mercado.
7884 Cellulose (2022) 29:7883-7900 Resumo gráfico
Palavras-chave Celulose bacteriana - 
Agentes gelificantes - Cultura de 
tecidos vegetais - Komagataeibacter 
hansenii - PLATIBACGEL
Introdução
1 3
atingindo os objetivos necessários. Embora 
alguns agentes gelificantes aplicados tenham 
uma ampla faixa de temperatura e pressão de 
trabalho, a maioria dos
podem ser facilmente degradados por vários 
microrganismos, indicando, portanto, a 
necessidade de
Os agentes gelificantes são estruturas 
poliméricas compostas por alguns 
polissacarídeos coloidais ou determinadas 
proteínas originárias de micróbios, algas ou 
plantas. Eles podem solidificar ou estabilizar o 
meio formando con
tinuosas redes moleculares tridimensionais. les 
são comumente adicionados a meios líquidos 
para convertê-los em estruturas sólidas ou 
semissólidas (Das et al. 2015. A adição 
deagentes gelificantes a meios líquidos pode dar 
a eles firmezae influenciar suas características 
de difusão. A viscosidade do meio é o 
principal fator que determina a taxa de difusão, 
que depende praticamente da concentração e 
das características físico-químicas do agente 
gelificante aplicado (Palaniraj e Jayaraman 
2011).
Um agente gelificante ideal deve ser
incolores, inodoros e preservam a umidade de 
forma eficaz. A maioria dos agentes 
gelificantes tem faixas limitadas de pH e 
temperatura, o que implica que, fora de 
suas faixas ideais, eles se tornam 
ineficazes em
1 3
outros agentes gelificantes alternativos com 
propriedades mais poderosas (Das et al. 2015; Jain 
et al. 2005). Tanto a gelatina quanto o ágar foram 
descobertos na década de 1950, e a xantana foi 
descoberta a partir de
a bactéria Xan- thomonas campestris após
várias décadas (Bellini et al. 2015).
Além disso, a carragenina e a g o m a gelana foram 
descobertas em dois anos consecutivos, ou seja, 
1977 e 1978, respectivamente (Jamshidian et al. 
2014; Razavi et al. 2014). Outro agente gelificante 
alternativo conhecido como isubgol foi relatado em 
1997, seguido pela goma guar em 2005 (Babbar e 
Jain 1998; Fialho et al. 2008; Kirchmajer et al. 2014; 
Naik et al. 2020). Entre todos esses agentes 
gelificantes, o ágar é o mais frequentemente usado 
na cultura de tecidos vegetais devido às suas 
características desejáveis de ser transparente, 
estável e resistente à degradação por enzimas 
vegetais. No entanto, há relatos de
efeitos adversos do ágar, como inibição do 
crescimento, comprometimento da vitrificação e
variabilidade de lote para lote. Em contrapartida, 
o ágar pode ser o agente gelificante mais caro 
com base no preço dos componentes básicos 
da cultura de tecidos (Dhawale et al. 2021; 
Puchooa et al. 1999). Em um esforço para 
reduzir o custo de microorganismos comerciais, 
a
propagação, outras alternativas, como 
metilcelulose, amidos de batata e milho, 
alginato, goma gelana, gelatina, pectina e 
celulose microcristalina, foram usadas no lugar 
do ágar (Bornman e Vogelmann 1984; Calleberg 
et al. 1989; Gorinova et al. 1993; Hassan e 
Moubarak 2020; Mbanaso e Roscoe 1982).
Cellulose (2022) 29:7883-7900 7885
massas semelhantes a pelotas, asteriscos ou 
irregulares
De acordo com nossa pesquisa atual, um 
agente de gelificação substituto proposto para 
uso no campo da cultura de tecidos vegetais e 
que seria uma alternativa promissora é a 
celulose bacteriana (CB).
De modo geral, a celulose é um composto 
orgânico linear de polissacarídeos descoberto 
em 1838 por Payen. Ela é conhecida por sua 
insolubilidade em água e comportamento 
hidrofílico. Também não é degradável em 
ambientes fisiológicos devido à falta de 
enzimas apropriadas que possam quebrar sua 
ligação beta acetal (Wang et al. 2019). É 
comumente encontrado nas paredes celulares 
das plantas, especialmente no caule, nos galhos 
e nas partes lenhosas, e em outros 
microorganismos, como bactérias, fungos e 
algas (Mohammad et al.
2014; Poddar e Dikshit 2021). Em 1886, Brown 
relatou a primeira produção de celulose a partir 
do bacilo Acetobacter xylinum (Brown 1886; 
Rusdi et al. 2022). A BC é um polissacarídeo 
que contém centenas a milhares de unidades 
de cadeia β (1-4) de d-glicose. Tem um alto valor 
de módulo de Young (Hsieh etal. 2008), alta 
capacidade de absorção de água e alta relação 
de aspecto (Trovatti et al. 2010). É produzido a 
partir de diferentes
As espécies bacterianas Gram-negativas e 
Gram-positivas têm estruturas, morfologia e 
propriedades diferentes (Jonas e Farah 1998). 
No entanto, suas características de purificação 
e macromoleculares podem ser diferentes 
(Wang et al. 2019). Tanto a BC quanto a 
celulose vegetal têm a mesma estrutura 
química, mas a primeira tem fibras melhores 
que podem atingir mais de 50 nm de 
comprimento (Phillips e Williams 2000).
A produção microbiana de BC depende do 
uso de um dos três métodos de incubação: 
estático, com agitação e culturas de biorreator, 
que resultam em morfologia microscópica, 
propriedades e microestruturas diferentes. 
A incubação em condições estáticas resulta 
no acúmulo de uma membrana celulósica 
gelatinosa que se espalha sobre o nutriente.
A incubação em condições de agitação 
resulta na formação de esferas,
(Pandit e Kumar 2021; Rani e Appaiah 2011; 
Watanabe et al. 1998). A aplicação final necessária e 
as características físicas e mecânicas necessárias 
são praticamente determinadas e ajudam a 
selecionar o método de incubação conveniente 
(Wang et al. 2019).
Gottlieb Haberlandt propôs o primeiro método de 
cultura de tecido vegetal in vitro em 1902 (Haberlandt 
1902; Laimer 2003). A proposta era uma explicação 
teórica para a aplicação in vitro de culturas de 
tecidos com base na totipotência das células 
vegetais. Ele estava tentando entender as funções e 
as relações entre as células
de organismos multicelulares. Seus estudos 
dependiam d o cultivo de células vegetais isoladas 
em uma solução de nutrientes (Loyola e Vázquez 
2006; Smith 2012). No entanto, o primeiro método de 
cultura de células vegetais realmente bem-sucedido 
foi desenvolvido em 1922, quando Robbins cultivou 
as pontas de raízes e caules, superando o problema 
da esterilização do meio (Aldowigh 2022; Robbins 
1922).
A descoberta da cultura de células vegetais in vitro 
permite o cultivo de plantas silvestres, como as que 
contêm compostos bioativos que são intensamente 
usados em campos farmacêuticos. Essas plantas 
são consideradas plantas medicinais em perigo de 
extinção, pois enfrentam práticas destrutivas de 
colheita e colheita excessiva para a produção de 
medicamentos (Mulabagal e Tsay 2004).
A aplicação de plantas propagadas in vitro ajuda a 
obter plantas uniformes, estéreis e facilmente 
cultivadas que possuem constituintes ativos que 
podem ser identificados e caracterizados com 
precisão (Khan et al. 2021; Miura et al. 1987). Além 
disso, os compostos obtidos da cultura de tecidos 
podem ser facilmente purificados, pois podem ser 
facilmente extraídos, reduzindo os custos de 
produção e de processamento (Mula bagal e Tsay 
2004). Além disso, os processos fisiológicos de 
plantas cultivadas in vitro podem ser controlados em 
maior grau devido à descoberta de reguladores de 
crescimento de plantas, incluindo hormônios 
vegetais, que foi o principal fator que revolucionou o 
processo de produção de plantas.
desenvolvimento dessa tecnologia (Dias et al. 
2016; Roberts 2012).
O presente estudo teve como objetivo usar a 
BC como um agente gelificante inovador, a 
saber, PLATIBACGEL (PLAnt TIssue Culture 
BActerial Cellulose GEL), para aplicações de 
cultura de células vegetais. O objetivo também 
foi avaliar sua potencialidade para o cultivo in 
vitro de diferentes genótipos, como tomate e 
trigo, já que representam duas espécies de 
plantas econômicas.
Os objetivos da pesquisa também se 
estenderam para fornecer a o campo da cultura 
de tecidos vegetais um agente gelificante barato 
e promissor, como o PLATIBACGEL. Trata-se 
de um material sólido que pode resistir a 
mudanças de pH e temperatura.
de temperatura, não pode ser degradado pelas 
plantas
enzimas e pode ser insuscetível à 
contaminação microbiana. Embora a produção 
de BC a partir de micróbios tenha recebido 
recentemente muita atenção e aplicação em 
diferentes campos, nossa hipótese de pesquisa 
foi que a produção de PLATIBACGEL a partir 
de BC é uma alternativa promissora para 
agentes gelificantes de meios comuns. Ele 
poderia ser usado na germinação de sementes 
in vitro e na cultura de tecidos vegetais.
Em primeiro lugar, a tecnologia de polímeros 
poderia ser integrada a disciplinas mais 
amplas. Produtos como
1 3
7886 Cellulose (2022) 29:7883-7900
g/L): 25 glucose, 13 extrato de levedura, 0,15 
MgSO4 ,
como o PLATIBACGEL pode ser aplicado na 
biologia e no desenvolvimento de células 
vegetais para entender melhor as respostas das 
células vegetais sob diferentes condições de 
cultura in vitro. O uso do PLATIBACGEL 
representa um procedimento de manuseio 
simples e barato para os cultivadores de tecidos 
de plantas, e o campo ainda está aberto para 
outras investigações e aplicações.
Materiais e métodos
Cepa e pré-inóculo
A membrana de BC usada neste estudo foi 
sintetizada usando a cepa Komagataeibacter 
hansenii AS.5 (K. hansenii AS.5) (ac: 
MH109871) que foi isolada de amostras de 
maçã podre, conforme relatado em nosso 
estudo anterior (Saleh et al. 2019). O padrão 
Hestrin-Sch
O meio HS foi usado para a p r e p a r a ç ã o 
do pré-inóculo, que consistia em (em g/L) 20 d-
glucose, 5 peptona, 5 extrato de levedura, 2,7
Na HPO e 1,15 de ácido cítrico, com o pH sendo
e 2 KH2 PO4 e 7,18 ml/L de etanol com 
esterilização subsequente a 15 psi, 121 °C por 
20 min. Os parâmetros otimizados foram os 
seguintes: pH 5,5±0,02, tamanho do inóculo 
de 7%, temperatura de produção de 20 °C e 
incuba
período de fer mentação de 9 dias. Após a 
conclusão da fermentação, a película de BC 
observada no
A interface ar-líquido foi colhida e lavada de 3 a 
4 vezes com água destilada para eliminar os 
resíduos dos componentes do meio. A película 
da BC foi embebida em NaOH 0,125 M por 30 
minutos a 90 °C para remover contaminantes 
microbianos e outras impurezas e, em seguida, 
enxaguada várias vezes com água destilada e 
uma vez com um líquido de lavagem de pH 
neutro, após o que foi obtida uma BC branca e 
brilhante (Hsieh et al. 2016).
1 3
Determinação dos pesos seco e úmido 
das membranas BC
2 4
ajustado para 6,0±0,02. Após aesterilização em
 ,o meio foi 
inoculado com uma única colônia de
K. hansenii AS.5 e incubadas a 30 °C e 200 rpm 
por 2 dias.
Biossíntese e purificação de BC
Conforme relatado em nosso estudo 
anterior (Saleh et al. 2020), o meio 
otimizado foi usado para a produção de BC 
usando a seguinte composição (em
Após a purificação da BC, seu peso úmido foi 
imediatamente registrado, seguido de secagem a
70 °C até obter um peso constante. Os pesos úmido e 
seco das membranas BC foram registrados em g/L 
(Khattak et al. 2015).
Espessura das membranas BC secas e úmidas
A espessura das membranas BC úmidas e secas foi 
medida com o uso de um aparelho eletrônico 
digital
micrômetro. Dez pontos diferentes de cada 
membrana foram selecionados para as 
medições, e a média das leituras obtidas foi 
calculada (Semjonovs et al. 2017).
Capacidade de retenção de água (WHC) de 
membranas BC secas e úmidas
Para determinar a WHC, as amostras úmidas de 
BC foram unidas por um tecido macio e seu 
peso foi registrado (Wh = peso do hidrato). As 
amostras de BC foram secas por 24 h a 70 °C 
até atingir um peso constante (Wd = peso seco) 
para remover completamente a água. Por fim, a 
WHC foi calculada da seguinte forma
fórmula: WHC (%)= (Wh - Wd )/Wd . As amostras 
secas de BC foram primeiramente imersas em 
um béquer contendo água destilada por 12 h em 
temperatura ambiente sob 100 rpm, após o que 
foram
pesadas (Wh = peso do hidrato) e consideradas 
como amostras úmidas de BC antes da secagem 
subsequente nas condições de secagem 
mencionadas acima.
Os resultados foram calculados como a média de 
três amostras (Barshan et al. 2019).
Taxa de absorção de água (WAR) de 
membranas BC secas e úmidas
O WAR das amostras de CB secas ou úmidas foi 
determinado de acordocom o método shake 
(Schrecker e Gos tomski 2005) com algumas 
modificações. Cada amostra de CB foi cortada 
em
três pedaços (5 mm2 ) e imersos em água 
destilada em temperatura ambiente por 24 horas 
a 100 rpm. O WAR de cada membrana de BC foi 
analisado por meio da medição contínua de seu 
peso, calculado como WAR (%)= (W1 -
W)/W×100, onde W1 (g)
Cellulose (2022) 29:7883-7900 7887
com um comprimento de medição de 20 mm.
foi o peso da BC após a absorção de água, e W 
(g) foi o peso da amostra de BC (seca ou 
úmida).
Caracterização da membrana seca BC
A morfologia da superfície da membrana de BC 
foi examinada em um microscópio eletrônico de 
varredura (SEM) (JEOL JSM 6360 LA®, Japão) 
com uma ampliação de 5000× e uma tensão 
aplicada de 10 kV. Os grupos funcionais e as 
ligações químicas das amostras de BC foram 
analisados por espectroscopia de infravermelho 
com transformada de Fourier (FT-IR) (JASCO 
FTIR-4100 E®, Japão),
operado no modo de absorção em uma faixa de 
número de onda de 4000-500 cm−1 e uma 
resolução de 1 cm−1 . A cristalinidade das 
amostras secas foi determinada usando 
padrões de difratômetro de raios X (XRD) 
coletados em um XRD (X PERT PRO-PAN®
Analytical-Netherlands) com um monocromático 
posterior e um anticátodo de Cu. As amostras 
foram escaneadas com 2θ variando de 5° a 80°, 
em uma taxa de escaneamento de 5° por 
minuto. As propriedades mecânicas, inclusive a 
resistência à tração, o alongamento na ruptura e 
o módulo de Young das membranas de BC 
secas, foram investigadas usando uma máquina 
universal de testes de tração (Uni versal Testing 
Machine, modelo: AG-I/50 N-10 kn®, Japão).
A membrana BC foi cortada em tiras 
retangulares (10 cm de comprimento e 1 
cm de largura) para
Cada teste foi realizado com três espécimes, e a 
média dos resultados foi registrada.
Cultura e propagação in vitro
Duas grandes culturas geneticamente diferentes, 
representando duas famílias de plantas diferentes, 
foram usadas para testar o PLATIBACGEL como um 
gelificante bem-sucedido para meios de cultura de 
tecidos de plantas
agente. Explantes de tomate (Sola-
(Lycopersicum), família Solanaceae, e
trigo (Triticum aestivum L.), família Poaceae, foram 
usados para garantir que o PLATIBACGEL 
funcionasse em diferentes plantas de várias origens 
genéticas.
Material explosivo
Cultura de tecidos de tomate (S. lycopersicum)
Cinco genótipos diferentes de sementes de tomate 
F1 (TG1; Determinado: Cheyenne E448, TG2; 
Determinado:
GS 12, TG3; Determinado: Nairouz (TH 99806), 
TG4; Determinada: Tomaland (TH 01308) e TG5; 
Indeterminado: Tyrmes), obtidas da Syngenta®, 
Egito, foram usadas como fontes de explantes nesta 
experiência
mentais. Essa hipótese foi proposta em função
sobre a variação genética entre as duas 
espécies de plantas, derivadas de famílias 
irrelevantes, e foi colocado sob investigação. 
Embora não haja um guran completo
No entanto, o fato de que a PLATIBACGEL 
funcionaria para "todas" as espécies de plantas, 
escolhendo duas plantas com composição 
genética diferente, poderia representar uma 
prática adequada para garantir uma ampla 
aplicação. Pelo menos n e s s e caso, a 
aplicação da PLATIBACGEL no tomate e no 
trigo daria uma resolução melhor do que a 
aplicação em uma planta modelo, embora não 
houvesse garantia de aplicabilidade da 
PLATIBACGEL se as plantas modelo também 
fossem usadas. É claro que estamos ansiosos 
para aplicá-lo em mais tipos de plantas também.
Cultura de tecidos de trigo (T. aestivum L.)
As sementes do genótipo local de trigo "Giza 
168" (WG), obtidas no Egyptian Agricultural 
Research Center (Giza, Egito), foram usadas 
como fonte de explantes nesse experimento.
Germinação de sementes in vitro
Para cultura de tecidos vegetais e sementes in 
vitro
No processo de germinação, as sementes foram 
lavadas cuidadosamente com água destilada, 
embebidas em soluções de tween® 20 e, em 
seguida, lavadas novamente antes da 
esterilização com uma solução comercial de 
alvejante a 5% (Clorox®; ingrediente ativo 
hipoclorito de sódio) por 5 minutos. Em seguida, 
as sementes foram embebidas em álcool 70% 
por 3 minutos e lavadas e enxaguadas de 4 a 6 
vezes com água destilada deionizada 
esterilizada antes de serem cultivadas em 
recipientes para cultura de tecidos vegetais 
(Magenta®, EUA, frascos de vidro para cultura 
de tecidos e/ou Falcon Flat Base® transparente, 
EUA). Para plântulas de tomate, as subculturas 
de segmentos de brotos foram realizadas a cada
4 semanas, conforme necessário.
Preparação do meio de cultura de tecidos
Como o objetivo deste estudo foi avaliar o 
agente de gelificação PLATIBACGEL como uma 
alternativa em potencial aos materiais de 
gelificação clássicos, um conjunto de 
tratamentos foi praticado, conforme mostrado na 
Tabela 1.
Murashige e Skoog modificados
1 3
7888 Cellulose (2022) 29:7883-7900 Tabela 1 Tratamentos e condições para cultura e propagação in vitro de plantas de 
tomate e trigo
Tratamento da membrana 
PLATIBACGEL
Composição média
minutos) gl )−1 Hormônio de tiro (SH;
Tratado* Meio MS não 
tratado (sem vita
Ágar (8 gl−1 ) 
Açúcar (sacarose, 
30
Hormônio de 
enraizamento (RH; 1 
mg l−1 IAA)
2 mg l−1 
GA3)
T1 + - + - - - T2 + - + - + - + - - T3 - + + - - - - T4 + - - - + - - T5 + - - - - - - - T6 + - + - + + + + T7
- - + + + - -
*A membrana BC tratada é uma membrana lavada, tratada com NaOH e enxaguada 
para remover as bactérias produtoras de BC T1: Membrana PLATIBACGEL tratada + 
meio de açúcar MS
T2: membrana PLATIBACGEL tratada+meio MS+açúcar T3: 
Membrana PLATIBACGEL não tratada+meio MS-açúcar T4: 
Membrana PLATIBACGEL tratada+açúcar
T5: Membrana PLATIBACGEL tratada
T6: Membrana PLATIBACGEL tratada+meio MS+açúcar+Hormônio de enraizamento (RH)+Hormônio 
de disparo (SH) T7: Ágar normal+meio MS+açúcar (controle)
(MS) (Murashige e Skoog 1962), meio basal 
sem vitaminas (Duchefa®, Holanda), mas 
contendo sacarose (30 gl )−1 e foi usado ágar (8 gl−1 ) (Sigma®, Alemanha).
Em contraste, o meio contendo 1 mg l−1 
ácido indol-3-acético (IAA) e 2 mg l−1 ácido 
berélico (GA3) (Sigma®, Alemanha) foi
utilizados conforme necessário para tratamentos 
específicos (MS
e/ou quaisquer aditivos foram fornecidos como 
uma solução, deixados para serem absorvidos 
pelo PLATIBACGEL seco), conforme mostrado 
na Tabela 1. As ferramentas de cultura de 
tecido vegetal foram esterilizadas em um forno 
seco, e o pH do meio foi ajustado para 5,8 
antes da esterilização por autoclavagem (121 
°C e 15 psi por 20 min). A presença de qualquer 
contaminação foi monitorada e relatada 
regularmente. Todas as plantas foram 
cultivadas em condições assépticas em uma 
capela de fluxo laminar (Thermo Fisher 
Scientifc®, Reino Unido) e, posteriormente, 
incubadas a 18-23 °C em um fotoperíodo de 
16:8 h claro:escuro, de acordo com os 
requisitos de crescimento das espécies de 
plantas.
Análise estatística
Para o crescimento in vitro do tomate e do trigo, 
os parâmetros fitotécnicos, como porcentagem 
de germinação da planta (PG %), comprimento 
da raiz da planta (RL, cm/planta), comprimento 
do broto da planta (SL, cm/planta), 
porcentagem de broto (St,
1 3
%) e a porcentagem de enraizamento (Rt %) 
foram registradas. O número de brotos por 
explante (NSE) foi monitorado regularmente e 
registrado a cada duas semanas somente 
para as culturas de trigo. Um
Cem explantes foram usados como réplicas 
para cada tratamento a fim de facilitar os 
processos de cálculo. As diferenças entre os 
valores médios foram consideradas 
significativas com um valor de P<0,05 em vários 
intervalos. A diferença menos significativa 
comparou e resolveu as diferenças entre os 
valores médios de replicação usando o software 
IBM SPSS®, 1997, de acordo com o teste de 
intervalo múltiplo de Duncan (Duncan 1955).
Resultados e discussão
Pesos e espessura do BC seco e úmido
membranas
Conforme relatado anteriormente, a K. hansenii 
AS.5 foi isolada de amostras de maçãs podres e 
usada c o m o produtora de BC. Após uma 
semana de incubação emmeio HS, os pesos 
iniciais de produção foram de 2,48 e 139,4 g/L 
para membranas de BC secas e úmidas, 
respectivamente. A variação única
ble-at-a-time (OVAT) foi aplicado para aumentar 
a produção de BC para atingir 3,75 e
338,4 g/L para membranas BC secas e úmidas, 
respectivamente, usando
Cellulose (2022) 29:7883-7900 7889
desempenham um papel vital em diferentes 
aplicativos de BC, como
mídia Yamanaka. Por fim, a otimização 
estatística atingiu 6,30 e 582,7 g/L para 
membranas de BC secas e úmidas, 
respectivamente (Khera et al. 2019; Saleh et al. 
2020). As diferentes estratégias de otimização 
afetaram positivamente o peso das membranas 
de BC produzidas, o que é consistente com 
estudos anteriores (Barshan et al. 2019; Lin et 
al. 2014). A espessura da BC
A espessura da BC na produção inicial atingiu 
0,18 e 1,6 mm para membranas de BC secas e 
úmidas, respectivamente. A espessura da BC na 
produção inicial atingiu 0,18 e 1,6 mm para 
membranas de BC secas e úmidas, 
respectivamente. Com a otimização do OVAT, a 
espessura atingiu 0,26 e
3,7 mm para membranas BC secas e úmidas, 
respectivamente. Após a otimização estatística, 
a respectiva espessura da BC foi de 0,35 e 
6 mm. Assim, o peso e a espessura das 
membranas de BC sintetizadas são 
proporcionalmente compatíveis.
como biomédicos, cultura de células e veículos de 
ingredientes ativos (Gorgieva 2020; Lin et al. 2013). 
Para a BC úmida, o peso úmido médio da membrana 
de BC foi de 12,323 g, e seu peso seco foi de 0,1328 
g. Com b a s e nesse resultado, a WHC foi de 
9179%. O peso úmido médio da membrana de BC 
para BC seca foi de 0,0425 g, e seu peso seco foi de 
0,0130 g. De acordo c o m e s s e r e s u l t a d o , o 
W H C f o i d e 226,9%. Uma comparação entre as 
membranas de BC secas e úmidas com base 
no WHC mostrou que o WHC atingiu 173 e 690 
vezes o peso seco para as membranas de BC 
secas e úmidas, respectivamente. A Tabela 2 
mostra os valores de WAR medidos em
Tabela 2 WAR% de membranas BC secas e úmidas em 
diferentes momentos
Tempo (min) WAR (%)
WHC e WAR% de membranas BC secas e 
úmidas WHC e WAR são parâmetros 
importantes que
BC seco BC úmido
0 0 0 5 54.7 16.6 10 115.6 26 20 143.6 37.6 30 155.9
39.8 40 170.3 40.8 50 171 41 60 172 41
diferentes pontos de tempo para membranas BC 
secas e úmidas produzidas por K. hansenii 
AS.5. Os valores de WARpara
membranas de BC secas e úmidas 
aumentaram gradualmentecom
o tempoaté atingir pesos constantes após 
60 minutos. O WAR das membranas secas de 
BC foi maior do que o das membranas úmidas 
de BC, mas foi semelhante ao relatado em 
estudos anteriores (Dikshit e Kim 2020; Feng et 
al. 2015). O WHC e o WAR dependem da 
estrutura da rede de BC, como a morfologia, o 
tamanho dos poros, a alta área de superfície por 
unidade de massa e a homogeneidade da fibra. 
O mecanismo de retenção deágua das 
membranas de BC dependedos numerosos 
grupos hidroxila (OH)de .Esses grupos interagem
paraformar intramoleculares e 
intermoleculares entre os monômeros de β-d 
glucopiranose para formar domínios amorfos 
e cristalinos. As moléculas de água 
absorvidas tornam a membrana de BC hidrofílica 
(Rebelo et al. 2018; Ul-Islam et al. 2012).
Caracterização da membrana seca de BC
Análise SEM
A estrutura morfológica detalhada da membrana 
seca de BC foi investigada por meio de MEV. 
Conforme mostrado na Fig. 1A (1 e 2), a 
membrana de película de BC obtida da K. 
hansenii AS.5 é purificada, porosa e 
heterogênea. Ela é
densamente embalados em um tridimen
A estrutura de rede interconectada regional 
originada de fibras de nanocelulose e 
microcelulósicas orientadas aleatoriamente 
(Bagewadi et al. 2020; Saleh et al. 2020). A 
purificação da superfície das membranas de BC 
foi confirmada pela aplicação de solução de 
NaOH no processo de tratamento para remover 
todas as impurezas e contaminantes 
microbianos (Bilgi et al. 2016; Lee
et al. 2015).
Análise FT-IR
A estrutura química (grupos funcionais e 
ligação molecular) da membrana BC obtida da 
K. hansenii AS.5 foi avaliada por 
espectroscopia FT-IR no número de onda de
4000-500 cm−1 , conforme mostrado na Fig. 1B. 
Uma banda de absorção intensa no espectro 
de BC a 3354,3 cm−1 foi atribuída à presença 
do grupo OH da celulose tipo I (Fan et al.
2016; Saleh et al. 2020), e uma forte absorção
A banda de tensão em 2897,1 cm−1 também foi 
atribuída à presença de vibrações de estiramento 
CH2 (Rozenberga et al. 2016). A celulose
espectro de absorção é o
1 3
7890 Cellulose (2022) 29:7883-7900
Fig. 1 A Estrutura morfológica (1) Fotografia macroscópica e (2) SEM, B FT-IR e C Análise XRD da membrana 
BC obtida da K. hansenii AS.5
1 3
Cellulose (2022) 29:7883-7900 7891
banda a 1645,3 cm−1 atribuída ao grupo 
funcional carboxila (Lin et al. 2016). As bandas 
também apareceram em 1433,1 cm−1 (ângulo 
angular assimétrico
deformação de ligações C-H), 1348,2 cm−1 
(deformação angular simétrica de ligações C-H), 
1151,5 cm−1 (alongamento assimétrico de ligações 
C-O-C de glicosídeos), 1099,4 e 1053,1 cm−1 
(alongamento de ligações C-OH e C-C-OH em
álcoois secundários e primários), respectivamente,
e 902,7 cm−1 (deformação angular das 
ligações C-H) (Saleh et al. 2020). Além disso, 
a análise dos dados de FT-IR revelou a 
presença de uma região cristalina e a pureza 
do
sintetizada na membrana BC (Castro et al. 2012).
Análise de XRD
Conforme ilustrado na Fig. 1C, o padrão de XRD 
da membrana seca de BC mostrou diferentes 
refrações em 14,91°, 17,26° e 23,28°, 
respectivamente, exibindo um padrão típico de 
celulose Iα; esses dados são semelhantes a o s 
relatados anteriormente (Fang e Catchmark 
2014; Rozenberga et al. 2016; Saska et al. 
2011; Tyagi e Suresh 2016). O índice de 
cristalinidade (CI) foi calculado como a 
intensidade da razão entre o pico principal e o 
número de contagem do mínimo adjacente 
(Segal
et al. 1959), produzindo um IC de 86,7%. O IC 
da membrana de BC depende do tipo de cepa 
usada para a produção de BC, como IC=83% 
para K. rhaeticus (Machado et al. 2016), 
IC=79,3% para K. intermedius (Lin et al. 2016) e 
IC=87% para
Gluconacetobac- ter xylinum (Zhijiang e
Guang 2011).
Resistência mecânica
O mecânica mecânica do do seca BC
A membrana seca produzida pela K. hansenii 
AS.5 foi avaliada. Os resultados mostraram que 
a resistência média à tração, o módulo de Young 
e o alongamento na ruptura da membrana seca 
foram os seguintes
A média dos valores de resistência mecânica da 
BC foi de 59,7±1,7 MPa, 2534±3,42 MPa e 
1,1%±0,51%, respectivamente. Diferentes 
estudos r e l a t a r a m diferentes propriedades 
mecânicas do BC de acordo com o tipo de cepa 
microbiana usada (Dikshit e Kim 2020), o tempo 
de incubação (Zhang et al. 2020), as 
concentrações de aditivos (Sun et al. 2020) e a 
cultura (Zhang et al. 2020).
(Wang et al. 2019). A Tabela 3 mostra uma breve 
comparação entre alguns laços adequados de 
BC, obtidos de diferentes cepas bacterianas.
Germinação e propagação de sementes in vitro 
de tomate e trigo
Uma abordagem biotecnológica foi seguida 
neste estudo para produzir uma matriz de 
cultura de tecidos vegetais barata e confiável 
que possa atuar como um material solidificador 
para meios de cultura de tecidos vegetais. 
Projetar uma matriz para apoiar ou endurecer o 
meio de cultura de tecido vegetal usando um 
agente gelificante derivado de BC sob o 
acrônimo PLATIBACGEL foi um desafio para a 
equipe de pesquisa. Era caro e superexplorado 
quando o ágar era usado predominantemente 
como agente gelificante para meios de cultura 
de células microbianas e vegetais (Das et al. 
2019). Outros expressaram preocupações com 
relação à aplicabilidade do ágar, especialmente 
por seu uso excessivo de recursos limitados, e 
as considerações incluem preços exorbitantes 
(Hassan e Moubarak 2020; Hegele et al. 2021). 
Estudos anteriores investigaram o uso de
Tabela 3 Comparação das propriedades mecânicas das membranas de BC obtidas neste estudo e em outros 
estudos Resistência à tração (MPa)Módulo de Young (MPa) (%)
Alongamento na ruptura Referências
K. hansenii AS.5 59,7±1,7 2534±3,42 1,1±0,51 Estudo atual K. intermedius FST213-1 44±8,3 4100±1,6 1,24±0,58 Lin
et al. (2016) Lactiplantibacillus plantarum AS.6 73,3 7838 1,6 Saleh et al. (2022) Gluconacetobacter xylinus 23769
39,1±9,8 2650±0,50 1,54±0,52 Lin et al. (2016) K. xylinus ATCC 53582 36,9±5,3 1220±0,21 8,06±2,1 Nascimento et al.
(2021) Gluconacetobacter intermedius SNT-1 74±4,7 2000±2,8 0,8±0,04 Tyagi e Suresh (2016) Acetobacter xylinum
AGR 60 107,03±7,38 11.201±521,3 1,48±0,15 Sintharm et al. (2022) Gluconacetobacter xylinum BRC-5 96 6500 5 Cai
e Kim (2010)
1 3
7892 Cellulose (2022) 29:7883-7900
sendo aplicado em um processo de cultura de 
tecidos.
Agentes gelificantes alternativos, como gelrite 
(Gehad M Mohamed et al. 2021), goma katira 
(Jain e Babbar 2002), isubgol e amido de sagu 
(Bhattacharya et al. 1994), goma guar (Babbar 
et al. 2005), goma de alfarroba (LBG) 
(Gonçalves e Romano 2005) e xan
do que a goma (Jain e Babbar, 2006). 
Consequentemente, isso ampliou a 
aplicabilidade das técnicas de cultura de tecidos 
vegetais como uma ferramenta eficaz na 
biotecnologia.
Por exemplo, em nosso estudo, simplesmente 
para calcular quanto custaria um litro de um 
meio, em comparação com um litro preparado 
com ágar (com base no ágar usado em nossa 
pesquisa, originário da Sigma;
https://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sig 
ma/ a8678), um g de ágar custa US$ 1,78. 
Supondo que um litro de meio gelificado com 
ágar precisaria de cerca de 6 a 8 g de ágar de 
boa qualidade para cultura de tecidos 
parasolidificar, então,um litro custaria 
aproximadamente US$ 12. Em comparação, 
custaria cerca de US$ 0,2 para produzir um 
meio solidificado de 1 L usando PLATIBACGEL, 
em um recipiente Magenta de cultura de tecidos 
padrão, preenchido com 40 ml de meio. Além 
disso, o PLATIBACGEL é reutilizável e re-
autoclavável, enquanto o ágar e a maioria dos
dos outros gelificantes
gelificantes são
Mídia sólida "de uso único"
e perderiam suas propriedades de gelificação 
após
A micropropagação tem sido a técnica de 
cultura de tecidos vegetais mais popular, 
amplamente utilizada e confiável para 
estabelecer culturas assépticas e propagar 
muitas plantas in vitro (Gupta et al. 2020). Ao 
estabelecer um protocolo de cultura de tecidos 
de plantas usando novos materiais, geralmente 
ocorrem alguns problemas. Desde que a 
totipotência das plantas para se propagar e 
regenerar in vitro seja suficiente, desde que isso 
reflita a suficiência do meio usado e as 
condições ideais. Isso foi inspecionado por meio 
de sete tratamentos diferentes usando cinco 
genótipos F1 de tomate e um genótipo de trigo 
como membros não relativos de duas famílias 
de plantas diferentes para garantir a diversidade 
genética entre as fontes de explantes usadas. 
Portanto, tentamos determinar o procedimento 
adequado para atingir nosso objetivo de estudo. 
A seleção do meio adequado e, certamente, a 
composição de sais inorgânicos, plantas, tipos e 
concentrações de reguladores de crescimento e 
fontes de açúcar são considerados fatores 
extremamente importantes no resultado 
experimental. No entanto, a seleção do agente 
solidificador do meio é uma questão difícil. 
Dependendo do tipo de agente solidificante 
usado, há efeitos graves em processos como 
divisão celular, proliferação e frequência de 
divisão de plantas adventícias.
broto/embrião adventício
Tabela 4 Comprimento da raiz (RL, cm/planta), comprimento do broto (SL, cm/planta) e número de brotos por explante 
(NSE "somente para trigo") dos genótipos de tomate e trigo, conforme influenciados por diferentes tratamentos com 
PLATIBACGEL e meio*
Espécie de planta/Genótipo T1 T2 T3 T4 Parâmetro fitotécnico RL SL NSE RL SL NSE RL SL NSE RL SL NSE RL SL 
NSE
TG1 3,21b 12,56a - 3,62a 13,11a - 1,02c 2,00c - 4,21a 12,33a - TG2 3,00b 10,32 - 3,55a 12,24a - 0,72c 1,42c -
3,82a 10,60b - TG3 2,89b 12,00a - 2,24b 13,21a - 0,71c 1,56c - 3,22a 12,11a - TG4 3,10a 10,21 - 2,11b 10,56b -
0,21c 0,38c - 2,98b 11,82a - TG5 2,91a 12,10a - 2,45b 11,20aa - 0,30c 0,89c - 2,66b 10,13b - WG 4,33b 16,20b
3,00b 4,87b 15,11b 2,00b 1,88c 4,74d 1,00c 4,22b 15,68b 2,00b
Espécie de planta/Genótipo T5 T6 T7
Parâmetro fitotécnico RL SL NSE RL SL NSE RL SL NSE
http://www.sigmaaldrich.com/US/en/product/sig
TG1 4,98a 14,38a - 3,12a 10,35b - 3,21a 14,11a - TG2 3,55a 13,32a - 2,18b 12,81a - 2,95a
12,39a - TG3 3,10a 11,49a - 3,35a 13,22a - 2,11b 11,89a - TG4 4,11a 14,00a - 2,96a 12,20a - 
2,88b 12,11a - TG5 4,24a 13,21a - 2,49b 12,33a - 2,93a 11,49a - WG 5,98a 19,00a 4,00a
3,99b 13,30c 1,00c 4,38b 14,33b 2,00b
*Valores na mesma coluna com letras diferentes são significativamente diferentes a P≤0,05 com base no teste de 
intervalo múltiplo de Duncan (Duncan 1955)
1 3
Cellulose (2022) 29:7883-7900 7893
O tratamento 7 influenciou a RL dos genótipos,
diferenciação e diferenciação celular e produção 
de metabólitos secundários. Embora a 
propagação in vitro tenha sido extremamente 
bem elucidada na literatura, vale a pena 
desenvolver um sistema personalizado que 
atenda a o s requisitos da cultura (Shimomura e 
Kamada 1986).
A Tabela 4 revela os efeitos do uso do PLATI 
BACGEL como agente gelificante do meio de 
cultura de tecidos vegetais recém-testado na RL 
(cm/planta) e na SL (cm/planta) das sementes 
de tomate e trigo cultivadas in vitro, além do 
NSE somente das sementes de trigo. A RL 
(cm/planta) e a SL (cm/planta) das plantas 
variaram significativamente entre os cinco 
genótipos de tomate e o genótipo de trigo "Giza 
168", que foram afetados p e l o s sete 
tratamentos com PLATIBACGEL. As RLs 
variaram de
2,8 cm/planta para o TG3 e 3,21 cm/planta para 
o TG1, conforme afetado pelo tratamento 1, 
enquanto o GT foi de
4,33 cm/planta para o mesmo tratamento. No 
tratamento 2, o TG4 apresentou o menor valor 
de
2,11 cm/planta, enquanto o TG1 apresentou o 
valor mais alto de 3,62 cm/planta, e o WG foi
4,87 cm/planta. Além disso, a RL foi a mais 
curta entre os genótipos de tomate, conforme 
influenciado pelo tratamento 3, onde variou de
0,21 cm/planta para TG4 a 1,02 cm/planta para 
TG1; a mesma tendência pode ser observada 
para WG, que foi de 1,88 cm/planta. Em 
contraste, o tratamento
4 mostrou diferenças significativas entre os 
genótipos de tomate de TG5 (2,66 cm/planta) a 
TG1 (4,22 cm/planta) e, simultaneamente, o WG 
atingiu 4,22 cm/planta. O aumento considerável 
do valor
ues foram registrados entre os genótipos no 
tratamento 5, onde os genótipos de tomate sob 
TG1 (4,98 cm/planta), TG2 (3,55 cm/planta), 
TG3 (3,10 cm/planta), TG4 (4,11 cm/planta) e 
TG5 (4,24 cm/planta) apresentaram os maiores 
valores de RL entre todos os tratamentos, 
i n c l u s i v e para o genótipo de trigo (WG=5,98 
cm). Os valores de RL dos genótipos foram sig
nifcantemente influenciado pelo tratamento 
6, variando de
2,18 cm/planta (TG2) a 3,35 cm/planta 
(TG3) em tomates e 3,99 cm/planta em 
trigo. Da mesma forma,
variando de 2,11 cm/planta para TG3 a 3,21 
cm/planta para TG1 em tomates e 4,38 cm/planta em 
trigo. Além disso, os valores de SL apresentaram os 
mesmos padrões de variação que os valores de RL, 
conforme afetados por genótipos e tratamentos, 
variando significativamente de 0,38 cm/planta (TG4) 
para o tratamento 3 a 14,38 cm/planta (TG1) para o 
tratamento 5 em tomates. Da mesma forma, o WG 
apresentou o menor SL (4,74 cm/planta) com o 
tratamento 3 e
o maior SL (19,00 cm/planta) com o tratamento 5 
(Tabela 4).
A Tabela 4 e a Fig. 4C mostram o NSE medido 
apenas para o trigo, com valores registrados como 
3,00, 2,00, 1,00, 2 ,00, 4,00, 1,00 e 2,00 para
tratamentos T1, T2, T3, T4, T5, T6 e T7, 
respectivamente.
Os pesquisadores sempre exploraram outros 
substitutos para os auxiliares de gelificação para 
resolver os problemas regulares dos agentes 
gelificantes. As propriedades funcionais de materiais 
solidificantes em meios de cultura de tecidos de 
plantas têm s i d o relatadas há vários anos (Cassellse Collins 1999; Raina 2017; Shimomura e Kamada 
1986). A eficiência do sagu (de Metroxylon sagu 
Rottb.) e do isubgol (de Plantago ovata Forsk.) como 
matrizes de suporte em agentes gelificantes, papel-
filtro, tecido de náilon, espuma de poliestireno e 
tecido de lã de vidro foi avaliada para propagar
crisântemo (Dendran-
thema grandifora Tzvelev), com
resultados otimistas (Bhattacharya et al. 1994). Um 
estudo realizado em 2002 demonstrou o uso da 
goma katira, uma goma insolúvel derivada da casca 
do Cochlospermum religiosum, como um agente 
gelificante de baixo custo (Jain e Babbar 2002). Além 
disso, o hidrocoloide natural extraído das sementes 
da alfarrobeira
(Cerato- nia siliqua L.), ou seja, "LBG", foi
analisado quanto ao seu potencial como cultura de 
tecidos vegetais
mídia (Gonçalves e Romano 2005). Recentemente, 
a goma guar também foi explorada nesse contexto 
(Das et al. 2019). Os estudos também foram 
estendidos para investigar uma ampla gama de 
espécies de plantas e culturas, em uma tentativa de 
selecionar os
melhores ingredientes a serem usados em 
explantes e componentes do meio. Nosso 
estudo também produziu resultados 
convincentes e consistentes com os obtidos 
com bananas (Kacar et al. 2010), trigo (Malik et 
al. 2017), kiwi (Mardiana et al. 2018), palmeiras 
de óleo e tâmaras (Al Mayahi e Ali 2021; 
Palanyandy et al. 2020) e arroz (Gehad M. 
Mohamed et al. 2021; Repalli et al.
2019).
A Figura 2A mostra as alterações na 
porcentagem de germinação (PG%) de tomate e 
WGs devido a diferentes tratamentos com 
PLATIBACGEL e
tratamentos médios. A PG% para todos os 
genótipos de tomate foi relativamente alta; no 
entanto, o valor mais baixo foi registrado com o 
tratamento 3 e TG3 no tomate (50,00%), 
enquanto o mesmo tratamento também resultou 
em uma porcentagem relativamente baixa, com 
WG para o trigo em 36,00%. A maior PG% foi 
registrada com o tratamento 5 no tomate ou no 
trigo, chegando a 99,00%.
1 3
7894 Cellulose (2022) 29:7883-7900
Fig. 2 Genótipos de tomate e trigo (TG1, TG2, TG3, TG4,
◂
TG5 e WG); A Porcentagem de germinação da planta (PG 
%),
B Porcentagem de disparo (St), C Porcentagem de 
enraizamento (Rt)
%), conforme influenciado por diferentes tratamentos com 
PLATIBACGEL e meio (T1, T2, T3, T4, T5, T6 e T7)
A Figura 2B mostra a porcentagem de 
brotamento (St%) dos genótipos de tomate e 
trigo afetados por diferentes tratamentos com 
PLATIBACGEL e meio. A menor St%, de 
2,00%, foi registrada com o WG, afetado pelo 
tratamento 3. Além disso, o mesmo tratamento 
também resultou em St% relativamente baixo 
entre todos os genótipos de tomate, atingindo 
12,00%, 8,00%, 16,00%, 9,00% e 4,00% para 
TG1, TG2, TG3, TG4 e TG5,
respectivamente, com sucesso.
A Figura 2C ilustra o efeito de diferentes 
tratamentos com PLATI BACGEL e meio de 
cultura na porcentagem de enraizamento (Rt %) 
dos genótipos de tomate e trigo. As plântulas 
cultivadas in vitro que germinaram com sucesso 
e produziram brotos com eficiência também 
puderam enraizar facilmente. Todos os 
explantes germinados apresentaram diferenças 
significativas na porcentagem de enraizamento 
entre os tratamentos e os tipos de gênero. 
Primeiramente, foi registrada uma Rt % de 
100,00% para a maioria dos genótipos com 
diferentes tratamentos, exceto para o 
tratamento 3, que apresentou a Rt % mínima, 
chegando a 30,00% com TG1 em tomate e 
16,00% para WG em trigo.
A comparação do PLATIBACGEL com outros 
agentes de gelificação não está orientada para 
sua concentração no meio, mas sim para sua 
qualidade e desempenho. Com base nos 
resultados de nosso estudo, o tratamento 5 (T5) 
manteve todos os explantes usados para 
germinação de sementes in vitro e até mesmo 
para subculturas de tomate (Fig. 3C). O T5 
consistiu apenas de PLATIBACGEL sem 
nenhum aditivo. É interessante notar que os 
explantes de tomate cultivados no meio 
PLATIBACGEL puderam sobreviver por quase 
um ano sem nenhum processo de subcultura 
(Fig. 3D). As sementes cultivadas no meio de 
gelificação de ágar dificilmente sobreviveriam 
por algumas semanas. No entanto, a 
singularidade de nossos resultados foi que o 
PLATIBACGEL era uma rede de suporte 
de plantas e, "de uma forma ou de outra", 
um meio de fornecimento de nutrição. 
Nunca
No entanto, esses resultados não podem 
ser interpretados até o momento e 
representam outra questão séria a ser 
respondida posteriormente por meio de 
investigações mais aprofundadas. A falta 
de sensibilidade de
Os géis derivados de BC, em geral, devem-se à sua 
baixa necessidade de manutenção. Uma das principais 
vantagens do uso do PLATIBACGEL é sua capacidade 
de se manter claro e limpo, sem qualquer 
contaminação,
ou mesmo uma porcentagem de contaminação muito 
limitada (<1%) entre as culturas, além de manter sua 
estabilidade aquosa para reter água ou umidade dentro 
do meio por longos períodos, bem como sua 
durabilidade e baixa degradação. Além disso, o 
PLATIBACGEL tem benefícios adicionais, como a 
facilidade de manuseio, a re
autoclavagem (nova lavagem e esterilização) e alta 
absorção de soluções (em nosso caso, o MS e/ou 
quaisquer aditivos foram fornecidos como uma solução, 
deixada para ser absorvida pelo PLATIBACGEL seco). 
Embora essas características exclusivas possam ser 
relativamente estranhas, os fatores que recebem mais 
atenção são seu custo de produção mais baixo do que 
o de outros agentes gelificantes, pois ele pode ser 
produzido a partir de diferentes matérias-primas de 
resíduos ambientais, com uma competitividade 
impressionante.
Como nossas descobertas revelaram que o 
tratamento T5, que consistia apenas de BC, poderia 
sustentar o crescimento da planta in vitro, o que 
significa que poderia fazer isso sem adicionar outros 
suplementos ao meio; essa condição foi usada por dois 
motivos: o primeiro é investigar se a cepa bacteriana 
pode sustentar o crescimento da planta e interagir 
positivamente como um estimulador do crescimento da 
planta. O segundo dependia do sucesso da primeira 
hipótese e, portanto, r e d u z i r i a o custo necessário 
para lavar e limpar a matriz BC das células bacterianas 
incorporadas em seus orifícios.
Os explantes foram estimulados para a formação de 
brotos e raízes, resultando em bons comprimentos 
médios no tomate e no trigo, que puderam crescer bem 
na mídia e proliferar ativamente. Entre T1, 
T2, T4, T5, T6 e T7, o desempenho das sementes 
germinadas in vitro e dos explantes cultivados foimuito
semelhanteao seu padrão de desenvolvimento. 
om relação aomeio PLATIBACGELsozinho (T5), sem 
suplementação de meios de cultura de tecidos de 
plantas ouqualqueroutronutritivo às condições de 
cultura, observou-se que ele poderia fornecer os 
melhores resultados para todos os parâmetros 
fitotécnicos medidos. As mudas de tomate brotaram e 
cresceram densamente, e as plântulas de trigo 
apresentaram uma média de 3-5 ramificações de
brotos por explante (Fig. 4). Isso indica a 
confiabilidade da PLATIBACGEL quando 
combinada ou aumentada com outros 
suplementos e reguladores de crescimento de 
plantas. Em contraste, entre os sete 
tratamentos testados, o T3, que representa o 
meio PLATIBACGEL não tratado, apresentou
O tratamento com o óleo de coco foi o que 
apresentou diferenças significativas em relação 
a todos os outros tratamentos e foi 
caracterizado por sua menor potencialidade de 
manter explantes cultivados in vitro. Esse
1 3
7896 Cellulose (2022) 29:7883-7900
Fig. 3 Propagação in vitro de sementes de tomate; A 
Propagação in vitro de sementes de tomate de controle 
cultivadas em meio de gel de ágar (T7) 6 semanas após 
a incubação da cultura, B
Propagação in vitro de sementes de tomate cultivadas 
em meio PLATIBACGEL gel ling (T5) 3 semanas após a 
incubação da cultura, C In vitro
Fig. 4 Propagação in vitro 
de sementes de trigo; A 
Propagação in vitro de 
sementes de trigo 
cultivadas em meio PLATI 
BACGEL 1 semana após 
a incubação da cultura, B
Comprimentos de plântulas 
de trigo micropropagadas 4 
semanas após a incubaçãoda cultura in vitro, C Brotos 
de trigo ramificados de 
plântulas micropropagadas 
em meio PLATIBACGEL 
(T5) 4 semanas após a 
incubação da cultura
Uma diferença considerável pode ser atribuída 
ao conteúdo microbiano da membrana de 
celulose não tratada. Ele provavelmente inibiu o 
crescimento e suprimiu a continuidade da 
divisão celular da planta
em condições de cultura in vitro devido a propósitos 
de alimentação competitiva ou outras reações 
enzimáticas responsáveis por garantir as 
necessidades nutricionais dos micróbios em relação 
a qualquer outro organismo.
Embora não represente relativamente um 
novo material no setor, o benefício de usar 
materiais derivados de BC
1 3
Propagação de brotos de tomate subcultivados em meio 
gelatinoso PLATIBACGEL 2 semanas após a incubação da 
cultura, D Meio gelatinoso PLATI BACGEL sem 
contaminação, puramente deixado por quase 1 ano após a 
incubação da cultura de sementes de tomate
atribuível à reutilização e à aplicação do próprio 
material. Nossas descobertas revelaram que o 
PLATIBACGEL poderia funcionar com sucesso 
como um agente gelificante substituto para 
meios de cultura de tecidos de plantas, 
substituindo alguns agentes gelificantes 
convencionais, como o ágar. Embora vários 
estudos anteriores tenham investigado outros 
agentes gelificantes alternativos, com relação a 
outros recursos e materiais, as membranas de 
BC não foram investigadas com precisão nessa 
disciplina.
Portanto, nossa pesquisa é um passo pioneiro 
no caminho revolucionário para
gel em meios de cultura de tecidos de plantas pode ser
Cellulose (2022) 29:7883-7900 7897
contaminação em culturas de tecidos de plantas, é 
necessário
futuras gerações no setor de agentes 
gelificantes de mídia e sua tecnologia de 
produção.
Além de sua funcionalidade e capacidade 
de controle de
mais experimentos extensos. As perspectivas futuras 
indicam alguns obstáculos, como a obtenção de uma 
regulamentação adequada.
A tecnologia de fabricação ainda enfrenta esses 
desafios em larga escala para aplicar o 
PLATIBACGEL no mercado de agentes 
gelificantes. A tecnologia de fabricação ainda 
enfrenta esses desafios em grande escala para 
aplicar a PLATIBACGEL no mercado de 
agentes gelificantes.
Além disso, as estratégias para avaliar sua 
capacidade confiável de produzir plântulas 
inteiras in vitro, desde a regeneração do calo até 
chegar ao campo aberto, exigem pesquisas 
adicionais. Também há preocupações sobre 
suas limitações e aplicabilidade em meios 
semissólidos. Pesquisas futuras devem fornecer 
soluções para esses obstáculos, levando a mais 
estudos produtivos.
Conclusão
A BC tem sido usada em diferentes aplicações 
ambientais, médicas e industriais. O presente 
estudo se p r e o c u p o u com o uso da CB 
como matriz biopolimérica, sob o acrônimo 
PLATIBACGEL, como uma alternativa 
promissora para agentes gelificantes de meios 
tradicionais para uso em técnicas de 
germinação de sementes in vitro e cultura de 
plantas. As propriedades físicas e mecânicas 
avaliadas neste estudo, além dos processos de 
germinação de sementes in vitro e de cultura de 
tecidos, revelaram que a membrana BC poderia 
auxiliar com sucesso a cultura in vitro de duas 
espécies diferentes de plantas usando sete 
combinações e/ou mudanças diferentes entre 
meio básico, ágar/membrana BC, nutrientes e 
hormônios. Para examinar a aplicabilidade da 
PLATIBACGEL em várias plantas, foram usados 
cinco genótipos F1 de tomate e um genótipo de 
trigo. O tratamento 5 (T5) manteve todos o s 
explantes usados para germinação de sementes 
in vitro e até mesmo para subculturas de 
micropropagação. O tratamento T5 consistiu 
apenas de PLATIBACGEL sem nenhum 
suplemento. É importante ressaltar que os 
explantes de tomate cultivados no meio 
PLATIBACGEL podem sobreviver por quase um 
ano sem nenhum processo de subcultura. As 
sementes cultivadas no meio com gel de ágar 
dificilmente sobreviveriam por algumas 
semanas.
Além disso, a BC é uma empresa promissora,
O PLATIBACGEL é um agente gelificante 
alternativo, barato e confiável para uso em 
cultura de células vegetais, com 
aplicações otimistas no campo da 
cultura de células vegetais. Além disso, 
produtos como o PLATIBACGEL podem
O PLATIBACGEL pode ser usado na biologia celular e 
no desenvolvimento de plantas para esclarecer as 
respostas das células vegetais a diferentes condições 
de cultura in vitro. No entanto, as perspectivas do 
PLATIBACGEL exigem investigações complementares 
para responder a perguntas mais profundas e 
significativas sobre perspectivas desafiadoras, c o m o 
sua aplicabilidade in vitro em tipos de plantas mais 
amplos, procedimentos técnicos de produção e 
comercialização desse material promissor.
Patente
A PLATIBACGEL está registrada como patente no 
Egyptian Patent Office, Ministério da Pesquisa 
Científica, Academia de Pesquisa Científica e 
Aplicações Tecnológicas (ASRAT), Egito, sob o número 
de acesso "1314/2021".
Contribuições dos autores GAGA: metodologia, investigação, 
análise formal, detalhes experimentais e redação do rascunho 
original. AKS: metodologia, investigação, análise formal e 
r e d a ç ã o d o rascunho original. THT: conceitualização, 
investigação
conceituação, redação, revisão e edição. WKE: conceitualização, 
revisão final e edição. YRA-F: revisão final e edição.
Financiamento Financiamento de acesso aberto fornecido pela 
Science, Technology & Innovation Funding Authority (STDF) em 
cooperação com o Egyptian Knowledge Bank (EKB). Os autores 
não divulgaram nenhum financiamento.
Declarações
Conflito de interesses Os autores declaram não ter nenhum 
conflito conhecido, interesses conflitantes ou relacionamentos 
pessoais que possam parecer influenciar o trabalho relatado 
neste artigo.
Acesso aberto Este artigo está licenciado sob uma Licença 
Creative Commons Attribution 4.0 International, que permite o 
uso, o compartilhamento, a adaptação, a distribuição e a 
reprodução em qualquer meio ou formato, desde que seja dado o 
devido crédito ao(s) autor(es) original(is) e à fonte, seja fornecido 
um link para a licença Creative Commons e seja indicado se 
foram feitas alterações. As imagens ou outros materiais de 
terceiros neste artigo estão incluídos na licença Creative 
Commons do artigo, a menos que indicado de outra forma em 
uma linha de crédito para o material. Se o material não estiver 
incluído na licença Creative Commons do artigo e o uso 
pretendido não for permitido por regulamentação legal ou exceder 
o uso permitido, será necessário obter permissão diretamente do 
detentor dos direitos autorais. Para visualizar uma cópia dessa 
licença, acesse http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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Nota do editor A Springer Nature permanece neutra com 
relação a reivindicações jurisdicionais em mapas 
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