Orientador: Marcelo Carnier Dornelas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T10:11:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_NataliaMoraes_M.pdf: 14412553 bytes, checksum: 83a1ebe6dc3d2e46bf9a80d37d909bf9 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A família TCP de fatores de transcrição é específica de plantas; os genes dessa família são caracterizados pela presença do domínio TCP, responsável pela ligação ao DNA, e são divididos em duas classes (Classe I e Classe II) com atuação presumidamente antagônica no controle da proliferação celular. TCP20 é um gene da classe I, que pode atuar conjuntamente com TCP8 e TCP9 no controle do ciclo celular e no crescimento da planta. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar fenotipicamente o desenvolvimento reprodutivo dos mutantes simples e duplos para esses genes e determinar o padrão de expressão de TCP20 durante o desenvolvimento floral em Arabidopsis thaliana. Com experimentos de RT-PCR foi possível detectar a presença de transcritos de TCP8, TCP9 e TCP20 em raiz, folhas, inflorescências, flores e frutos de A. thaliana. A análise temporal e espacial da expressão do gene TCP20, mostrou a presença desses transcritos de forma concentrada nos meristemas florais e domos dos primórdios de órgãos florais. A expressão tornou-se mais apical em sépalas e pétalas ao longo do desenvolvimento, e nos órgãos férteis tornou-se mais concentrada na região de formação dos grãos de pólen e óvulos, e na papila estigmática. Foram feitos experimentos de hibridização in situ com os genes TCP8 e TCP9, e estes apresentaram padrão de expressão temporal parecido com TCP20, desligando-se quase completamente ao final da maturação floral. TCP8 apresentou expressão concentrada em algumas células e ausente em outras da mesma região, indicando um padrão de expressão `salt-and-pepper¿ principalmente no início do desenvolvimento dos órgãos florais. A análise de morfometria geométrica indicou algumas variações nas flores de indivíduos mutantes, que incluem principalmente modificações no eixo radial e em porções apicais de sépalas, pétalas e pistilos. A análise de morfometria linear apontou que as sépalas do duplo mutante tcp9tcp20 foram estatisticamente menores que as do genótipo selvagem (p<0,05). O gineceu dos mutantes simples para os três genes, mostraram ovários menores do que os de genótipo selvagem (p<0,05). As análises de áreas celulares da epiderme das pétalas mostraram que não existem modificações nas áreas dessas células nos indivíduos mutantes. A análise das giant cells em sépalas mostrou que não existem diferenças entre as áreas médias dessas células em sépalas de indivíduos mutantes, porém os mutantes tcp8 e duplo tcp8tcp20 mostraram área de cobertura total dessas células menor do que em sépalas de flores selvagens. Os resultados obtidos indicam que esses genes atuam em conjunto controlando os processos responsáveis pela formação e desenvolvimento dos órgãos florais, através do controle dos ciclos de divisão e endoreduplicação / Abstract: The TCP transcription factor family is plant-specific. Genes of this family are characterized by the TCP domain, responsible for the interaction with DNA, and are divided in two classes (Class I and Class II) with antagonist activity in the control of cell proliferation. TCP20 is a class I gene, and act as a complex with TCP8 and TCP9 in controlling cell cycle and plant growth. The main goal of this work was to characterize the phenotype of single and double mutants of these genes during reproductive development and to determine the expression pattern of TCP20 during flower development in Arabdopsis thaliana. Using RT-PCR it was possible to detect transcription of TCP8, TCP9 and TCP20 in roots, leaves, inflorescences, flowers and fruits of A. thaliana. Spatial and temporal analysis of expression, using in situ hybridization, showed a concentration of TCP20 transcripts in floral meristems and in floral organ primordia. The expression became more apical in sepals and petals later in development and in fertile organs it accumulated in pollen, ovules and in the stigmatic papillae. In situ hybridization experiments were also performed with TCP8 and TCP9 genes. These genes showed expression patterns very similar to those of TCP20, and were down-regulated at the end of the maturation process. TCP8 expression accumulated in some cells and was absent in other close cells from the same tissue region, indicating a `salt-and-pepper¿ expression pattern, especially at the beginning of floral organ development. Geometric morphometry analysis indicated some variations in the phenotype of mutant flowers, which were mainly modifications on the radial axis and at the apical portions of sepals, petals and pistil. Linear morphometry analysis pointed out that tcp9tcp20 double mutant sepals were statistically smaller than those of the wild type (p<0.05). The gynoecium of single mutants had smaller ovaries than those of the wild type (p<0.05). The analysis of the epidermic cells showed no modifications in the area of these cells among mutant individuals. The analysis of giant cells in sepals showed that the mean giant cell areas of mutated plants were statistically equal to the wild type. However analysis of total area coverage showed that tcp8 single mutant and tcp8tcp20 double mutant had a smaller area covered by giant cells, indicating a role of these genes in endorreduplication processes. Together, these results indicate that these genes act in complexes controlling processes responsible for flower organ formation and development, through the control of the cycles of cell division and endoreduplication / Mestrado / Biologia Vegetal / Mestra em Biologia Vegetal

A família Meliaceae compreende cerca de 51 gêneros e 550 espécies distribuídas principalmente na região Neotropical. Incluídas nesta família, estão espécies de elevado interesse comercial para a produção de madeiras nobres. Há carência de informações quanto à biologia floral dessas espécies, que aliada a problemas silviculturas dificulta a elaboração de programas efetivos de melhoramento genético das espécies de interesse econômico da família. O presente trabalho visa contribuir para o entendimento do desenvolvimento floral na família Meliaceae, com destaque para sete espécies de interesse econômico e/ou ecológico: Cedrela fissilis L., Cedrela odorata L., Swietenia macrophylla R. A. King, Trichilia claussenii C. DC., Guarea guidonea (L.) Sleumer, Toona ciliata M. J. Roem e Melia azedarach L. Para os estudos morfo-anatômicos utilizaram-se técnicas de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Analisou-se igualmente o padrão de expressão de genes do modelo ABC, relacionados ao desenvolvimento floral, via hibridização in situ. Os estudos morfo-anatômicos permitiram caracterizar o desenvolvimento dos primórdios dos órgãos florais e o estabelecimento de estágios arbitrários de desenvolvimento, auxiliando na caracterização da expressão gênica. Estes resultados permitiram ainda a identificação de flores funcionalmente femininas ou masculinas em S. macrophylla C. fissilis, C. odorata e T. ciliata, as quais apresentam dimorfismo sexual. O padrão de expressão dos homólogos dos genes: APETALA1 (AP1), APETALA3 (AP3) e AGAMOUS (AG) foram diferentes daqueles previstos pelo modelo ABC. A expressão dos homólogos de AP1 foi verificada em todo o meristema floral nos estágios iniciais de desenvolvimento, em todas as espécies estudadas. O sinal de expressão concentrou-se nos primórdios das sépalas e pétalas em estágios mais avançados do desenvolvimento, porém um fraco sinal de hibridização de AP1 foi verificado em todos os verticilos. A expressão dos homólogos de AP3 foi verificada nas regiões previstas pelo modelo ABC, correspondentes ao segundo e terceiro verticilos. Porém um fraco sinal de AP3 foi também observado no quarto verticilo, o que não é previsto pelo modelo teórico. A expressão dos homólogos de AG foi restrita à região central do meristema floral, correspondente ao terceiro e quarto verticilos, em todos os estágios do desenvolvimento floral de todas as espécies estudadas. Entretanto, sinais adicionais de hibridização dos homólogos de AG foram visualizados na região abaxial dos primórdios de sépalas e pétalas em C. fissilis, C. odorata e T. ciliata. Os estudos da expressão dos genes do modelo ABC em Meliaceae revelaram padrões de expressão que não concordam com o modelo teórico vigente do controle molecular da determinação da identidade dos órgãos florais. / The Meliaceae family comprises approximately 51 genus and 550 species mainly distributed in the Neotropical region. In this family there are many species of commercial interest for the production of noble wood. The lack of information on the floral biology associated with silvicultural problems limits the elaboration of effective breeding programs with species of economic interest. The present work aims to contribute with the understanding of floral development in Meliaceae, focusing in seven species of economical or ecological interest: Cedrela fissilis L., Cedrela odorata L., Swietenia macrophylla R. A. King, Trichilia claussenii C. DC., Guarea guidonea (L.) Sleumer, Toona ciliata M. J. Roem e Melia azedarach L. Morpho-anatomical analyses were done by light and scannning electron microscopy. The expression pattern of the ABC model genes, which are related to floral development, was analyzed by in situ hybridization. The characterization of the development of floral organ primordia and the establishment of arbitrary stages of floral development was done and was important for the characterization of gene expression. These results allowed for the identification of functionally female and male flowers in Swietenia macrophylla, Cedrela fissilis, Cedrela odorata and Toona ciliata, characterizing sexual dimorphism. The patterns of gene expression of the homologous of APETALA 1, APETALA 3 and AGAMOUS were different from those predicted by the ABC model. AP1 expression was observed in the entire floral meristem in the initial stages of development, in all seven species. The expression signal was more concentrated in sepal and petal primordia in further stages of development, although a weak hybridization signal of AP1 was verified in all four whorls. The expression of AP3 homologs was observed in the second and third whorls, as predicted by the ABC model. However, a weak signal of AP3 was also observed in the forth whorl, which was not predicted by the ABC model. AG homolog expression was restricted to the central region of the floral meristem, corresponding to the third and forth whorls, in all stages of development of all seven species. However, additional hybridization signal of AG homologs were seen in the abaxial region of sepal and petal primordia in Cedrela fissilis, Cedrela odorata and Toona ciliata. The analyses of the ABC model genes in Meliaceae revealed that the expression patterns do not agree with the theoretical currently accepted model that determines the molecular control of the identity of the floral organs.

Orientador: Marcelo Carnier Dornelas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-17T13:26:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_RaphaelRiconde_M.pdf: 18901083 bytes, checksum: be7da78a89962bc71a77edca29ef7399 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A família dos genes MADS-box codifica fatores de transcrição que atuam como reguladores importantes em muitas etapas no desenvolvimento de diversos organismos. Em plantas, estes genes estão envolvidos na determinação da identidade dos meristemas reprodutivos e dos órgãos florais, bem como no controle de diversos processos durante o desenvolvimento. O presente trabalho teve como objetivo estudar o padrão de expressão dos prováveis ortólogos dos genes do modelo ABC (APETALA1, APETALA3, PISTILATA e AGAMOUS de Arabidopsis thaliana, e do gene TM6 de Solanum lycopersicum) em Coffea arabica L. Estes genes pertencem à família MADS-box e estão relacionados à determinação da identidade dos órgãos florais na planta-modelo A. thaliana. A partir do banco de dados de sequências expressas de cafeeiro (CAFEST), foram identificados 23 possíveis homólogos de genes MADS-box em cafeeiro. Perfis de expressão por RT-PCR indicaram que a maioria destes genes são expressos em flor e fruto. A análise dos dados gerados pelo uso de microscopia óptica e de varredura permitiu estabelecer uma sequência de desenvolvimento para estabelecimento dos órgãos florais em cafeeiro, facilitando a identificação dos locais de expressão dos ortólogos do modelo ABC pela técnica de hibridização in situ. Sendo C. arabica uma espécie relativamente recente e com características peculiares, foi proposto um mecanismo de atuação dos genes do modelo ABC. Dessa forma, os resultados obtidos contribuem para a compreensão do estabelecimento dos órgãos florais em C. arabica. Adicionalmente, pela caracterização de um número elevado de genes da família MADS, foram identificados outros genes potencialmente envolvidos em outros processos de desenvolvimento, que futuramente poderão ser utilizados para incremento da indústria cafeeira. / Abstract: The MADS-box gene family encodes transcription factors that act as key regulators in many steps in the development of various organisms. In plants, these genes are involved in determining the identity of reproductive meristems and floral organs as well as in controlling several processes during development. This work aimed to study the expression patterns of putative orthologs of the ABC model genes (APETALA1, APETALA3, AGAMOUS and PISTILATA from Arabidopsis thaliana, and TM6 from Solanum Lycopersicum) in Coffea arabica L. These genes belong to the MADS-box family and are related to the determination of floral organ identity in the model plant A. thaliana. From the CAFEST database of expressed sequence tags, 23 MADS-box gene sequences were identified in coffee. Expression profiles of these genes, determined by RT-PCR, indicated that most of these genes are expressed in flowers and fruits. The analysis of data from optical microscopy and scanning electron microscopy allowed the establishment of a developmental sequence for the establishment of floral organ, facilitating the characterization of the spatial expression patterns of orthologs of the ABC genes by in situ hybridization. A diversified role of conserved genes of the ABC model was proposed for the relatively recent and peculiar specie that is C. arabica. The obtained results aid the understanding of the establishment of floral organs in C. Arabica. Additionally, as many other coffee MADS-box genes were also characterized, other genes, potentially involved in other developmental processes that could be of interest to the industry in the future were also identified. / Mestrado / Biologia Vegetal / Mestre em Biologia Vegetal

A família Meliaceae compreende cerca de 51 gêneros e 550 espécies distribuídas principalmente na região Neotropical. Incluídas nesta família, estão espécies de elevado interesse comercial para a produção de madeiras nobres. Há carência de informações quanto à biologia floral dessas espécies, que aliada a problemas silviculturas dificulta a elaboração de programas efetivos de melhoramento genético das espécies de interesse econômico da família. O presente trabalho visa contribuir para o entendimento do desenvolvimento floral na família Meliaceae, com destaque para sete espécies de interesse econômico e/ou ecológico: Cedrela fissilis L., Cedrela odorata L., Swietenia macrophylla R. A. King, Trichilia claussenii C. DC., Guarea guidonea (L.) Sleumer, Toona ciliata M. J. Roem e Melia azedarach L. Para os estudos morfo-anatômicos utilizaram-se técnicas de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Analisou-se igualmente o padrão de expressão de genes do modelo ABC, relacionados ao desenvolvimento floral, via hibridização in situ. Os estudos morfo-anatômicos permitiram caracterizar o desenvolvimento dos primórdios dos órgãos florais e o estabelecimento de estágios arbitrários de desenvolvimento, auxiliando na caracterização da expressão gênica. Estes resultados permitiram ainda a identificação de flores funcionalmente femininas ou masculinas em S. macrophylla C. fissilis, C. odorata e T. ciliata, as quais apresentam dimorfismo sexual. O padrão de expressão dos homólogos dos genes: APETALA1 (AP1), APETALA3 (AP3) e AGAMOUS (AG) foram diferentes daqueles previstos pelo modelo ABC. A expressão dos homólogos de AP1 foi verificada em todo o meristema floral nos estágios iniciais de desenvolvimento, em todas as espécies estudadas. O sinal de expressão concentrou-se nos primórdios das sépalas e pétalas em estágios mais avançados do desenvolvimento, porém um fraco sinal de hibridização de AP1 foi verificado em todos os verticilos. A expressão dos homólogos de AP3 foi verificada nas regiões previstas pelo modelo ABC, correspondentes ao segundo e terceiro verticilos. Porém um fraco sinal de AP3 foi também observado no quarto verticilo, o que não é previsto pelo modelo teórico. A expressão dos homólogos de AG foi restrita à região central do meristema floral, correspondente ao terceiro e quarto verticilos, em todos os estágios do desenvolvimento floral de todas as espécies estudadas. Entretanto, sinais adicionais de hibridização dos homólogos de AG foram visualizados na região abaxial dos primórdios de sépalas e pétalas em C. fissilis, C. odorata e T. ciliata. Os estudos da expressão dos genes do modelo ABC em Meliaceae revelaram padrões de expressão que não concordam com o modelo teórico vigente do controle molecular da determinação da identidade dos órgãos florais._________________________________________________________________________________________ ABSTRACT: The Meliaceae family comprises approximately 51 genus and 550 species mainly distributed in the Neotropical region. In this family there are many species of commercial interest for the production of noble wood. The lack of information on the floral biology associated with silvicultural problems limits the elaboration of effective breeding programs with species of economic interest. The present work aims to contribute with the understanding of floral development in Meliaceae, focusing in seven species of economical or ecological interest: Cedrela fissilis L., Cedrela odorata L., Swietenia macrophylla R. A. King, Trichilia claussenii C. DC., Guarea guidonea (L.) Sleumer, Toona ciliata M. J. Roem e Melia azedarach L. Morpho-anatomical analyses were done by light and scannning electron microscopy. The expression pattern of the ABC model genes, which are related to floral development, was analyzed by in situ hybridization. The characterization of the development of floral organ primordia and the establishment of arbitrary stages of floral development was done and was important for the characterization of gene expression. These results allowed for the identification of functionally female and male flowers in Swietenia macrophylla, Cedrela fissilis, Cedrela odorata and Toona ciliata, characterizing sexual dimorphism. The patterns of gene expression of the homologous of APETALA 1, APETALA 3 and AGAMOUS were different from those predicted by the ABC model. AP1 expression was observed in the entire floral meristem in the initial stages of development, in all seven species. The expression signal was more concentrated in sepal and petal primordia in further stages of development, although a weak hybridization signal of AP1 was verified in all four whorls. The expression of AP3 homologs was observed in the second and third whorls, as predicted by the ABC model. However, a weak signal of AP3 was also observed in the forth whorl, which was not predicted by the ABC model. AG homolog expression was restricted to the central region of the floral meristem, corresponding to the third and forth whorls, in all stages of development of all seven species. However, additional hybridization signal of AG homologs were seen in the abaxial region of sepal and petal primordia in Cedrela fissilis, Cedrela odorata and Toona ciliata. The analyses of the ABC model genes in Meliaceae revealed that the expression patterns do not agree with the theoretical currently accepted model that determines the molecular control of the identity of the floral organs.

A família Meliaceae compreende cerca de 51 gêneros e 550 espécies distribuídas principalmente na região Neotropical. Incluídas nesta família, estão espécies de elevado interesse comercial para a produção de madeiras nobres. Há carência de informações quanto à biologia floral dessas espécies, que aliada a problemas silviculturas dificulta a elaboração de programas efetivos de melhoramento genético das espécies de interesse econômico da família. O presente trabalho visa contribuir para o entendimento do desenvolvimento floral na família Meliaceae, com destaque para sete espécies de interesse econômico e/ou ecológico: Cedrela fissilis L., Cedrela odorata L., Swietenia macrophylla R. A. King, Trichilia claussenii C. DC., Guarea guidonea (L.) Sleumer, Toona ciliata M. J. Roem e Melia azedarach L. Para os estudos morfo-anatômicos utilizaram-se técnicas de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Analisou-se igualmente o padrão de expressão de genes do modelo ABC, relacionados ao desenvolvimento floral, via hibridização in situ. Os estudos morfo-anatômicos permitiram caracterizar o desenvolvimento dos primórdios dos órgãos florais e o estabelecimento de estágios arbitrários de desenvolvimento, auxiliando na caracterização da expressão gênica. Estes resultados permitiram ainda a identificação de flores funcionalmente femininas ou masculinas em S. macrophylla C. fissilis, C. odorata e T. ciliata, as quais apresentam dimorfismo sexual. O padrão de expressão dos homólogos dos genes: APETALA1 (AP1), APETALA3 (AP3) e AGAMOUS (AG) foram diferentes daqueles previstos pelo modelo ABC. A expressão dos homólogos de AP1 foi verificada em todo o meristema floral nos estágios iniciais de desenvolvimento, em todas as espécies estudadas. O sinal de expressão concentrou-se nos primórdios das sépalas e pétalas em estágios mais avançados do desenvolvimento, porém um fraco sinal de hibridização de AP1 foi verificado em todos os verticilos. A expressão dos homólogos de AP3 foi verificada nas regiões previstas pelo modelo ABC, correspondentes ao segundo e terceiro verticilos. Porém um fraco sinal de AP3 foi também observado no quarto verticilo, o que não é previsto pelo modelo teórico. A expressão dos homólogos de AG foi restrita à região central do meristema floral, correspondente ao terceiro e quarto verticilos, em todos os estágios do desenvolvimento floral de todas as espécies estudadas. Entretanto, sinais adicionais de hibridização dos homólogos de AG foram visualizados na região abaxial dos primórdios de sépalas e pétalas em C. fissilis, C. odorata e T. ciliata. Os estudos da expressão dos genes do modelo ABC em Meliaceae revelaram padrões de expressão que não concordam com o modelo teórico vigente do controle molecular da determinação da identidade dos órgãos florais. / The Meliaceae family comprises approximately 51 genus and 550 species mainly distributed in the Neotropical region. In this family there are many species of commercial interest for the production of noble wood. The lack of information on the floral biology associated with silvicultural problems limits the elaboration of effective breeding programs with species of economic interest. The present work aims to contribute with the understanding of floral development in Meliaceae, focusing in seven species of economical or ecological interest: Cedrela fissilis L., Cedrela odorata L., Swietenia macrophylla R. A. King, Trichilia claussenii C. DC., Guarea guidonea (L.) Sleumer, Toona ciliata M. J. Roem e Melia azedarach L. Morpho-anatomical analyses were done by light and scannning electron microscopy. The expression pattern of the ABC model genes, which are related to floral development, was analyzed by in situ hybridization. The characterization of the development of floral organ primordia and the establishment of arbitrary stages of floral development was done and was important for the characterization of gene expression. These results allowed for the identification of functionally female and male flowers in Swietenia macrophylla, Cedrela fissilis, Cedrela odorata and Toona ciliata, characterizing sexual dimorphism. The patterns of gene expression of the homologous of APETALA 1, APETALA 3 and AGAMOUS were different from those predicted by the ABC model. AP1 expression was observed in the entire floral meristem in the initial stages of development, in all seven species. The expression signal was more concentrated in sepal and petal primordia in further stages of development, although a weak hybridization signal of AP1 was verified in all four whorls. The expression of AP3 homologs was observed in the second and third whorls, as predicted by the ABC model. However, a weak signal of AP3 was also observed in the forth whorl, which was not predicted by the ABC model. AG homolog expression was restricted to the central region of the floral meristem, corresponding to the third and forth whorls, in all stages of development of all seven species. However, additional hybridization signal of AG homologs were seen in the abaxial region of sepal and petal primordia in Cedrela fissilis, Cedrela odorata and Toona ciliata. The analyses of the ABC model genes in Meliaceae revealed that the expression patterns do not agree with the theoretical currently accepted model that determines the molecular control of the identity of the floral organs.