Made available in DSpace on 2015-03-26T13:42:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1425522 bytes, checksum: 6c4fc6ad33dadc94d0af11b40c2fa78f (MD5) Previous issue date: 2010-09-20 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Somatic embryogenesis is a useful tool for plant propagation and a suitable model system for deciphering early events during embryo development. Molecular and genetic studies focused in plant development have reported the involvement of SERK (Somatic Embryogenesis Receptor Kinase) gene in the acquisition of embryogenic competence. In order to increase the efficiency of plant regeneration processes we need to understand it better. Therefore, the purpose of the present work was to determine if the SERK gene is present in the soybean genome and analyze its expression during somatic embryogenesis. Genes encoding tree novel members of the Leucine-rich repeat receptor like kinase (LRR-RLK) superfamily have been identified. These genes was named GmSERK1, GmSERK2 and GmSERK3, since they share a conserved intron/exon structure with other members of the SERK family and encode a signal peptide, a leucine zipper domain, five LRR, the SPP domain, a single transmembrane domain and a kinase domain with 11 subdomains, features that distinguishes SERK proteins from other proteins belonging to the LRRRLK superfamily. To investigate the position of GmSERK proteins in the plant LRR-RLKs superfamily, the conserved parts of the extracellular or intracellular domains were compared to other published LRR-RLKs sequences taken from literature. In the LRR domain, SERK proteins share all conserved amino acids of the plant LRR consensus sequence. Moreover, conservations of an aspartic acid (D) at position 1, an asparagine (N) at position 4 and a glycine (G) at position 16 were observed, although they are not consensus between other LRRs. A phylogenetic tree was constructed based on kinase domains and results showed that SERK proteins form a distinct branch in the phylogenetic tree and GmSERKs clustered most closely with SERK gene members such as Medicago truncatula (MtSERK1), ix Teobroma cacao (TcSERK) and Solanum tuberosum (StSERK1). Treatment of explants with 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (40 mg/L) was effective in inducing somatic embryos derived from the cultivar CAC-1 and a large number of globular embryos could be viewed after 30 days. However, it was observed a strong effect of the genotype in the morphogenic response. Unlike CAC-1, explants derived from the cultivar CS303 showed a low frequency of induction and only a small number of somatic embryos were obtained. Analysis of gene expression, performed by in situ hybridization, showed that a high level of GmSERK1 transcripts could be detected in embryogenic tissues of CAC-1 during the induction of somatic embryogenesis. In contrast, immature cotyledons of soybean cultivar CS303 showed low levels of GmSERK1 transcripts. These results suggest the involvement of GmSERK1 gene with somatic embryogenesis, probably acting as an important player in acquisition of embryogenic competence. / A embriogênese somática é uma ferramenta útil para a propagação de plantas e consiste num sistema modelo adequado para a elucidação de eventos iniciais do desenvolvimento embrionário. Estudos genéticos e moleculares focados no desenvolvimento vegetal têm relatado o envolvimento do gene SERK (Somatic Embryogenesis Receptor Kinase) no processo de aquisição de competência embriogênica. Para que seja possível o aumento da eficiência dos processos de regeneração de plantas, é preciso compreendê-los melhor. Dessa forma, os objetivos do presente trabalho foram determinar se o gene SERK está presente no genoma da soja e analisar a sua expressão durante a indução de embriogênese somática. Genes que codificam três novos membros da superfamília de receptores cinase ricos em leucina (LRR-RLK - Leucine-rich repeat receptor like kinase) foram identificados. Esses genes foram denominados GmSERK1, GmSERK2 e GmSERK3, já que compartilham com outros membros da família SERK uma conservada estrutura íntron/éxon e codificam um peptídeo sinal, um zíper de leucina, cinco repetições de leucina (LRR), um domínio rico em prolina (SPP - serine proline proline), um domínio transmembrana e um domínio cinase com 11 subdomínios, características que distinguem os receptores SERK dos demais membros da superfamília LRR-RLK. Com o objetivo de verificar a posição das proteínas GmSERK dentro da superfamília de LRR-RLKs de plantas, partes conservadas de seus domínios extracelular e intracelular foram comparadas a outras sequências de LRR-RLKs retiradas da literatura. Em relação ao domínio LRR, verificou-se que as proteínas SERK apresentam todos os aminoácidos conservados da sequência consenso das LRR de plantas. Além disso, a conservação dos resíduos de ácido aspártico (D) na posição 1, asparagina (N) na posição 4 e glicina (G) na posição 16 em proteínas da família SERK foi observado, embora não seja consenso entre as LRRs de plantas. Uma árvore filogenética foi construída com base nos domínios cinase e os resultados mostraram que as proteínas SERK formam um ramo distinto dos outros tipos de receptores LRR-RLKs e as GmSERKs agrupam-se melhor com outros membros da família SERK, como as de Medicago truncatula (MtSERK1), Teobroma cacao (TcSERK) e Solanum tuberosum (StSERK1). O tratamento dos explantes com ácido 2,4-diclorofenoxiacético (40 mg/L) mostrou-se eficiente em induzir embriões somáticos a partir da cultivar CAC- 1 e um grande número de embriões globulares pode ser visualizado após 30 dias de cultivo. Entretanto, um grande efeito do genótipo na resposta morfogênica foi observado. Ao contrário de CAC-1, explantes derivados da cultivar CS303 apresentaram uma baixa freqüência de indução e apenas um pequeno número de embriões somáticos foi obtido. As análises de expressão, realizadas por meio da técnica de hibridização in situ, mostraram que um alto nível de transcritos correspondentes ao gene GmSERK1 pôde ser detectado em tecidos embriogênicos de CAC-1 durante a fase de indução de embriogênese somática. Em contraste, cotilédones imaturos da cultivar de soja CS303 apresentaram um baixo acúmulo de transcritos de GmSERK1. Estes resultados sugerem o envolvimento do gene GmSERK1 no processo de embriogênese somática, provavelmente atuando como um importante fator na aquisição de competência embriogênica.

O experimento foi conduzido com o objetivo de avaliar a influência da interação entre o nitrato de amônio e nitrato de potássio sobre as respostas morfogênicas de embriões somáticos de pupunheiras in vitro a fim de otimizar o protocolo de micropropagação da espécie. As concentrações utilizadas foram 0, 825, 1650, 2475 e 3300 mg L-1 de nitrato e amônio e 0, 950 , 1900, 2850 e 3800 mg L-1 de nitrato de potássio, combinadas entre si, perfazendo um total de 25 tratamentos. Os tratamentos foram preparados a partir da solução completa de Murashige e Skoog, devidamente modificado para as proporções desses íons no suprimento de nitrogênio. Utilizaram-se duzentos e cinqüenta embriões somáticos com características morfológicas homogêneas, isentos de raízes e folhas, obtidos a partir de microplantas mantidas em sala de crescimento com temperatura e luminosidade controladas. Foram aferidos dados do comprimento da parte aérea e da raiz, o número de raízes, brotações e folhas, a porcentagem de ramificação da raiz, a porcentagem de raízes finas, medianas e grossas, em quatro períodos de cultura, a cada 60 dias, totalizando 240 dias de cultivo. Ao final desse período, avaliou-se também o teor de proteínas totais solúveis, o teor de clorofila pelo índice SPAD e os teores de macro e micronutrientes nas microplantas. Utilizou-se delineamento estatístico inteiramente casualizado e os dados foram submetidos ao teste de Bartlett a 5% e análise de variância (ANOVA) a 1% e 5% de probabilidade de erro ou foi elaborada uma matriz de correlação de Pearson a 1% e 5% de probabilidade de erro, conforme o caso. Os resultados permitiram inferir que aos 240 dias de cultivo as microplantas passam a investir mais em formação de parte aérea e aumentam a porcentagem de raízes finas, e funcionais. Os tratamentos que melhor favoreceram a formação de proteínas foram aqueles com concentração de 2475 mg L-1 de NH4NO3 ou com 2850 mg L-1 de KNO3. Os maiores índices SPAD ocorreram nos tratamentos com até 1650 mg L-1 de NH4NO3 combinado com até 1900 mg L-1 de KNO3. Diferentes combinações dos sais de NH4NO3 e KNO3 podem favorecer a absorção de cada nutriente. Conclui-se que os resultados obtidos no trabalho podem contribuir com a melhoria do protocolo de micropropagação de B. gasipaes, na medida em que permitem estabelecer o melhor tratamento para maximização de uma resposta específica desejada para cada momento do processo de cultivo dos embriões somáticos de pupunheiras, como enraizamento, crescimento da parte aérea, formação de proteínas e formação de brotações, facilitando dessa forma a otimização da produção de microplantas com características desejáveis e, conseqüentemente, sua aclimatização e desenvolvimento ex vitro. / This study aimed to evaluate the influence of the interaction between ammonium nitrate and potassium nitrate on the morphogenetic responses of peach palm somatic embryos in vitro cultivated, to optimize the micropropagation protocol for this species. The concentrations used were 0, 825, 1650, 2475 and 3300 mg L-1 of ammonium nitrate and 0, 950 , 1900, 2850 and 3800 mg L-1 of potassium nitrate, in all possible associations, totalizing 25 treatments. The treatments were prepared with the complete solution of Murashige and Skoog, with modified proportions of these ions in relation to the nitrogen supply. Two hundred and fifty somatic embryos with homogeneous morphological characteristics, without roots and leaves, obtained from microplants from a controlled temperature and luminosity room, were used in the experiment. Every 60 days, during 240 days, the length of shoot and root, the number of roots, propagules and leaves and the root architecture were measured. At the end of 240 days of cultivation, it was also analyzed the total soluble proteins, the foliar chlorophyll by a chlorophyll meter equipment (SPAD-502) and the macronutrients and micronutrients concentrations in the microplants. The experiment was conducted in a randomized design. The data were subjected to Bartlett´s test at 5% and variance analysis (ANOVA) at 1% and 5% of probability of error, or it was made a correlation matrix at 1% and 5% of probability of error, according to each analysis. The results showed that at 240 days of cultivation the microplants spent more energy building the shoot part and raised the percentage of thin, functional root. The best treatments for proteins formation were those with 2475 mg L-1 of NH4NO3 or with 2850 mg L-1 of KNO3. The highest SPAD index occurred in the treatments with at most 1650 mg L-1 of NH4NO3 associated with at most 1900 mg L-1 of KNO3. Different associations of NH4NO3 e KNO3 may favor the absorption of each nutrient. We conclude that the results obtained may contribute to the optimization of the B. gasipaes micropropagation protocol, as it is possible to establish the best treatment for maximization of a specific answer for each moment of the somatic embryos cultivations process, such as rooting, shoot growth, propagules and protein formation, and thus increase the optimization of microplants production with wanted characteristics and hence its acclimatization and ex vitro development.

A Araucaria angustifolia é uma conífera nativa do Brasil. Em função da sua intensa exploração florestal, a espécie ocupa apenas 2% de sua vegetação natural. Neste sistema, a aplicação de técnicas biotecnológicas, como a embriogênese somática, podem ser integradas a programas de melhoramento genético e conservação. A similaridade entre a embriogênese somática e zigótica, tem sido utilizada para o estabelecimento de estudos visando o aperfeiçoamento do cultivo in vitro dos embriões somáticos, bem como para um maior conhecimento dos aspectos moleculares e fisiológicos que regulam a embriogênese. O metabolismo de poliaminas (PAs), mais especificamente putrescina, espermidina e espermina, tem se mostrado como fundamental para a compreensão e evolução da embriogênese zigótica e somática. Entretanto, a biossíntese das PAs e seu envolvimento nos vários processos biológicos que regulam a embriogênese, são pouco conhecidas em coníferas. Inserido nessa perspectiva, o presente trabalho teve como objetivo o estudo do metabolismo de PAs durante três estádios de desenvolvimento da semente (contendo as fases da embriogênese inicial até a tardia) e na proliferação de linhagens embriogênicas com diferentes potenciais embriogênicos de A. angustifolia. Foram investigados: a) os perfis de PAs (livres e conjugadas) e aminoácidos; b) determinação da via preferencial da biossíntese de putrescina, através da atividade enzimática da arginina descarboxilase (ADC) e ornitina descarboxilase (ODC); c) identificação e caracterização do padrão de expressão dos genes envolvidos no metabolismo de PAs; e d) a identificação das relações entre os perfis de PAs e aminoácidos presentes nas sementes das matrizes, e sua potencial influência nas fases de indução, proliferação e maturação dos embriões somáticos. Durante a embriogênese zigótica, a expressão dos genes AaADC (arginina descarboxilase) e AaSAMDC (S-adenosilmetionina descarboxilase) aumentaram no estádio cotiledonar, juntamente com o aumento de PAs. A biossíntese da putrescina é realizada preferencialmente via ADC, enquanto que a citrulina foi o principal aminoácido presente nas sementes. Em relação ao metabolismo de PAs nas culturas embriogênicas, os dados obtidos demonstraram que a arginina e ornitina parecem ter diferentes funções em cada linhagem testada. Na linhagem com alto potencial embriogênico, a arginina parece estar associada com a ativação dos genes relacionados ao catabolismo de PAs (AaPAO2, AaCuAO e AaALDH), enquanto que esse efeito não foi observado na linhagem bloqueada. A ODC tem uma maior atividade na linhagem responsiva, enquanto que na linhagem bloqueada, as atividades da ADC e ODC são similares. Dependendo da matriz foram observados diferentes perfis de PAs e aminoácidos, sendo estes perfis relacionados com as taxas de indução, proliferação e desenvolvimento dos embriões somáticos. Putrescina total, ornitina e asparagina foram os metabólitos diferencialmente identificados entre as matrizes, os quais podem ser propostos como marcadores bioquímicos para a seleção de matrizes com alto potencial para a embriogênese somática. Os resultados obtidos fornecem informações relevantes e inéditas sobre o metabolismo de PAs e aminoácidos na embriogênese zigótica e somática de A. angustifolia, bem como fornece novos subsídios para o aprimoramento das condições artificiais utilizadas para o desenvolvimento dos embriões somáticos / The Araucaria angustifolia is a native conifer species of Brazil. Due to its intense exploitation, the species cover only 2% of its original forest area. In this system, biotechnological tools, like somatic embryogenesis, may be integrated into breeding and conservation programs. The similarity between zygotic and somatic embryogenesis have been used to establishment of studies in order to optimization of somatic embryos in vitro culture, as well as for a better understanding of physiologic and molecular aspects that modulates the embryogenesis. The metabolism of polyamines (PAs), specifically putrescine, spermidine and spermine, has been demonstrated as fundamental for the comprehension and evolution of zygotic and somatic embryogenesis. However, the biosynthetic pathways of PAs and their involvement in various biological process that regulate the embryogenesis are little known in conifers. Inserted in this perspective, the aim of the current work was to study the metabolism of PAs during three seeds development stages (containing the early till late embryogenesis phases) and in proliferation of cell lines with different embryogenic potential of A. angustifolia. Were investigated: a) PAs (free and conjugated) and amino acids profiles; b) determination of preferential pathway for putrescine biosynthesis, through enzymatic activity of arginine decarboxylase (ADC) and ornithine decarboxylase (ODC); c) identification and characterization of gene expression profile of genes related to metabolism of PAs; and d) identification of the relationship between PAs and amino acids profiles in seeds of mother plants, and their potential influence in initiation, proliferation and maturation phases of somatic embryos. During the zygotic embryogenesis, AaADC (arginine decarboxylase) and AaSAMDC (S-adenosylmethionine decarboxylase) genes were up-regulated at cotyledonary stage along with the increasing of PAs. The biosynthesis of putrescine is performed preferentially by ADC pathway, while citrulline was the main amino acid recorded during the seed development. Regarding the metabolism of PAs in embryogenic cultures, the data demonstrated that arginine and ornithine seem to have different functions in each cell line tested. In cell line with high embryogenic potential, arginine seems to be associated to activation of genes related to PAs catabolism (AaPAO2, AaCuAO e AaALDH), while in blocked cell line this effect was not observed. ODC has a higher enzymatic activity in responsive cell line, while in blocked cell line, both ADC and ODC activities are similar. Depending of mother plant, were observed different PAs and amino acids profiles, being these profiles related with the rate of initiation, proliferation and maturation of somatic embryos. Total putrescine, ornithine and asparagine were the differentially metabolites identified between the mother plants, which can be proposed as biochemical marker to select mother plant with high potential to somatic embryogenesis. The results obtained provide relevant and inedited information about the metabolism of PAs and amino acids in zygotic and somatic embryogenesis of A. angustifolia, as well as provide news subsidies for optimization of in vitro conditions for somatic embryos development

A semelhança entre os eventos da embriogênese zigótica e somática permite que sejam estabelecidos parâmetros para o acompanhamento destes dois processos. Neste trabalho foi estudada a embriogênese somática em Ocotea catharinensis, nas fases de maturação e germinação, além do processo germinativo da semente zigótica, avaliando-se parâmetros bioquímicos, e a expressão diferencial de proteínas. O tratamento com ABA + PEG em culturas de embriões somáticos apresentou variações semelhantes a apresentadas por embriões zigóticos no estádio de maturação. Não se observou a germinação de embriões somáticos, contudo verificou-se que a desidratação prévia promoveu importantes alterações bioquímicas. Durante a germinação, não se observou à síntese de novas proteínas no embrião zigótico. Os estudos proteômicos no desenvolvimento da semente permitiram a seleção de polipeptídios, marcadores estádio-específicos. Os resultados obtidos possibilitam a otimização e melhor entendimento das etapas da embriogênese somática, em espécies com sementes recalcitrantes, como O. catharinensis. / The great similarity among the events of zygotic and somatic embryogenesis allows the establishment of parameters for accompaniment of these processes. In the present work it was studied the somatic embryogenesis in Ocotea catharinensis, in the maturation and germination phases, and the zygotic embryogenesis. The biochemical parameters and differential expression of proteins were evaluated: The treatment with ABA + PEG presented similar variations for zygotic embryos in the maturation stage. The germination was not observed for somatic embryos; however, it was verified that the previous dehydration promoted important biochemical alterations. With relation to the zygotic embryo, throughout the germination process, the synthesis of new proteins was not observed. The proteomic studies carried out throughout seed development, allowed the selection of polypeptides with differential expression. The results obtained open perspectives for the methodology optimization of the somatic embryogenesis, for species with recalcitrant seeds, like O. catharinensis.

A hibridação somática via fusão de protoplastos é um método de combinação genética que agrega integralmente os dois genomas genitores, assim como suas respectivas organelas citoplasmáticas, sendo uma ferramenta alternativa aos métodos convencionais de melhoramento. O objetivo deste trabalho foi a obtenção de híbridos somáticos interespecíficos de laranja doce (Citrus sinensis L. Osbeck) \'Pêra\' e \'Westin\' com a tangerina \'Fremont\' (C. clementina hort. ex Tan. x C. reticulata Blanco), \'Thomas\' (C. reticulata Blanco) e \'Nules\' (C. clementina hort. ex Tan), e o tangelo \'Nova\' (C. reticulata Blanco x C. paradisi Macf.) visando à produção de genitores tetraplóides com características agronômicas desejáveis. Como fontes de protoplastos foram utilizados calos embriogênicos de laranja e folhas jovens de tangerina e tangelo, coletadas de plantas cultivadas em casa-de-vegetação. Para o isolamento dos protoplastos, as células de ambas as fontes foram imersas em solução enzimática e incubadas no escuro por 14 horas, sob agitação. Após o isolamento, os protoplastos isolados de calos foram fundidos quimicamente (polietilenoglicol - PEG) com protoplastos não embriogênicos, isolados de mesofilo foliar. Em seguida, os protoplastos foram plaqueados nos meios de cultura líquido BH3, EME e BH3 + EME, e incubados em ausência de luz, sob temperatura de 27 ºC. Após 20 dias de incubação, foram iniciados subcultivos sequenciais para nutrição e redução do potencial osmótico do meio de cultura. Os microcalos desenvolvidos foram transferidos para meio de cultura EME + maltose (13 g.L-1) para a indução da embriogênese somática. Os embriões desenvolvidos foram transferidos para meio de cultura EME + sacarose (25 g.L-1) e em seguida para o meio de cultura 1500 (1,5 g.L-1 de extrato de malte) e finalmente para o meio B+ para desenvolvimento e germinação. As plantas regeneradas foram individualizadas, enraizadas ou microenxertadas e aclimatizadas em casa-devegetação. A confirmação da hibridação somática foi feita por análise morfológica, determinação da ploidia, por citometria de fluxo e análise do DNA com marcadores moleculares do tipo SSR e RAPD. Foram obtidos híbridos somáticos de três combinações (Pêra + Fremont, Pêra + Nules e Pêra + Nova) os quais serão avaliados para utilização diretamente como copa ou como genitor tetraplóide em programas de melhoramento de citros. / Somatic hybridization by protoplasts fusion is a method of genetic combination of two parental genomes, and their cytoplasmic organelles. It is an alternative tool to conventional breeding methods. The objective of this work was to obtain interspecific somatic hybrids of \'Pera\' and \'Westin\' sweet oranges (Citrus sinensis L. Osbeck) with \'Fremont\' (C. clementina hort. ex Tan. x C. reticulata Blanco), \'Thomas\' (C. reticulata Blanco) and \'Nules\' (C. clementina hort. ex Tan) mandarins and Nova tangelo (C. reticulata Blanco x C. paradisi Macf.) to produce tetraploid parents with desirable agronomic characteristics. The sources of protoplasts were sweet orange embryogenic callus and mandarin and tangelo young leaves, collected from plants cultivated in screenhouses. For protoplasts isolation, cells from both sources were immersed in enzyme solution and incubated in the dark for 14 hours (40 rpm). After isolation, the protoplasts isolated from callus were fused chemically (polyethylene glycol - PEG) with non embryogenic protoplasts, isolated from leaf mesophyll. The protoplasts were cultivated in BH3, BH3 + EME and EME liquid culture media and incubated in the dark, under temperature of 27 ºC. After 20 days of incubation, subcultures were initiated in order to reduce the osmotic potential of culture medium. The microcalus developed were transferred to EME medium supplemented with maltose (13 g.L-1) to induce somatic embryogenesis. The developed embryos were transferred into EME + sucrose (25 g.L- 1), culture medium 1500 (1.5 g.L-1 of malt extract) or B+ culture medium for development and germination. The regenerated plants were individually rooted or micrografted, and further acclimatized in screenhouse. Somatic hybridization was confirmed by analysis of leaf morphology, ploidy determination by flow cytometry and molecular analysis by SSR and RAPD markers. Somatic hybrids were obtained of the three combinations (Pera + Fremont, Pêra + Nules and Pêra + Nova) which will be evaluated for direct are as scion or as a tetraploid parent in citrus breeding programs.

Submitted by (ana.araujo@ufrpe.br) on 2017-02-07T17:17:10Z No. of bitstreams: 1 Deivid Almeida da Costa.pdf: 3034904 bytes, checksum: a3834e78a3b01627180c99a9fddc24a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-07T17:17:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Deivid Almeida da Costa.pdf: 3034904 bytes, checksum: a3834e78a3b01627180c99a9fddc24a9 (MD5) Previous issue date: 2007-02-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The somatic embryogenesis is a technique of plant tissue culture with several application potentials, as in the clonal propagation of plants, in the regeneration of transformed cells and in the basic studies of the molecular, biochemical and morphologic events that happen duringthe embryogenesis. In spite of the several works reporting somatic embryogenesis in cotton, several problems still persist in the regeneration through embryogenesis. The most of the works is with the line cocker, due to the fact of the cotton to be recalcitrant for the somatic embryogenesis. This way, the present study was conceived with the intention of analyzing the morphogenic response of the cotton to several growth regulators and stressful agents during the induction of embryogenic callus and somatic embryos, correlating the callus production with the antioxidant enzymes expression. For induction of the embryogenic callus, hypocotyl of germinated cotton (BRS – 187 – 8H) surface-sterilized seeds was used. The embriogenic callus induction medium (MICE) consisted of the MSB medium with different combinations and concentrations of 2,4-D, Kinetin, 2iP and Picloram. For conversion of embryogenic callus, it was used the embryo induction medium (MIE) that consistes of MSB medium and MSB supplemented with zeatin; L-glutamine, asparagine; espermine, espermidine or different concentrations of NH4NO3 and KNO3. The results show that among the MICE tested, the medium with 0,1 mg L-1 2,4-D and 0,3 mg L-1 Kinetin (MSB1 medium) and the MCIM medium showed the largest average in the production of embryogenic callus by explant. Explants in the MIE-1 presented the best proliferation of the embryogenic callus. However, the formation of globular and embryogenic structures was only visualized in the embryogenic callus formed in MSB1 medium, which were transferred for MSB medium and subcultivated in MIE-4 medium. It was concluded that different growth regulators can induce the formation of embryogenic callus in cotton cultivar BRS – 187 – 8H and the suppression of the growth regulators favors the appearance of globular and pre-embryogenic structures. In the experiments of the influence of the stress in cotton callus formation and the isozymic antioxidant system expression, it was used for induction of embryogenic callus, thecombination of MSB and MSB1 medium with two concentrations of FeEDTA: the concentration standard of the MS medium; and a concentration five times larger. It wasestablished three regimes of luminous intensity: darkness; 3,4 Klx and 6,0 Klx. Embryogenic callus were obtained on the MSB1 (3,4 Klx), MSB1 (6,0 Klx) and MSB1+FeEDTA (5X) medium. The electrophoretic system of the catalase and peroxidase showed variation in the intensity of the bands. The results show that the embryogenic callus formation dependent of the action of growth regulators and of the light presence, and the isozymic standards of catalase and peroxidase present similar pattern and they are related with the embryogenic aspect of the calluses. / A embriogênese somática é uma técnica de cultura de tecidos vegetais com diversos potenciais de aplicação, como na propagação clonal de plantas, na regeneração de células transformadas geneticamente e nos estudos básicos dos eventos moleculares e bioquímicos e morfológicos que ocorrem durante a embriogênese. Apesar dos diversos trabalhos relatando embriogênese somática em algodão, vários problemas ainda persistem na regeneração via embriogênese e a maioria dos trabalhos é com a linha cocker, devido a recalcitrância do algodão a embriogênese somática. Deste modo, o presente estudo foi concebido com o intuito de analisar a resposta morfogênica do algodão a vários reguladores de crescimento e agentes estressantes durante a indução de calos embriogênicos e embriões somáticos, correlacionando a calogênese com a expressão de isoformas do sistema antioxidativo. Para indução dos calos embriogênicos utilizou-se sementes desinfestadas da cultivar de algodão BRS – 187 – 8H. Os meios de indução de calos embriogênicos (MICE) utilizados consistiram no meio MSB acrescido de varias combinações e concentrações dos reguladores de crescimento 2,4-D; Cinetina, Picloram e 2-iP. Já para conversão dos calos embriogênicos em embriões, utilizouse o meio de indução de embiões (MIE) que consiste no meio MSB e MSB acrescido dezeatina, ou diferentes concentrações de NH4NO3 e KNO3, ou acrescido de L glutamina; asparagina; espermina; espermidina. Os dados obtidos mostram que entre os MICE testados, o meio contendo 0,1 mg L-1 de 2,4-D e 0,3 mg L-1 de cinetina (meio MSB1) e o meio MCIM mostraram as maiores médias na produção de calos embriogênicos por explante. Entre os MIE, o MIE-1 apresentou melhor proliferação dos calos embriogênicos. Contudo, a formação de estruturas globulares e embriogênicas só foi visualizada nos calos embriogênicos formados em meio MSB1 e transferidos para meio MSB e subcultivados em meio MIE-4. Concluiu-se então que diferentes reguladores podem induzir a formação de calos embriogênicos na cultivar BRS – 187 – 8H, e a supressão dos reguladores de crescimento favorece o surgimento de estruturas globulares e pré-embriogênicas. Nos experimentos da influência do estresse na calogênese e a expressão de isoenzimas do sistema antioxidativo, utilizou-se para a induçãode calos embriogênicos a combinação do meio MSB e MSB1 com duas concentrações de FeEDTA: a concentração padrão do meio MS; e uma concentração cinco vezes maior. E foiestabelecido três regimes de intensidade luminosa: escuro; 3,4 Klx e 6,0 Klx. Calos embriogênicos foram obtidos nos meios MSB1(3,4 Klx), MSB1(6,0 Klx) e MSB1+FeEDTA(5X). Analises de eletroforese de isoenzimas da catalase e peroxidase mostraram variação na intensidade das bandas. Os resultados obtidos permitiram concluir que formação de calos embriogênicos é dependente da ação de reguladores de crescimento e da presença de luz, e que as isoformas de catalase e peroxidase apresentam padrão similar e estão relacionadas com o aspecto embriogênico dos calos.

Submitted by (ana.araujo@ufrpe.br) on 2017-02-20T18:31:01Z No. of bitstreams: 1 Marina Medeiros de Araujo Silva.pdf: 1111837 bytes, checksum: fa89f364f5e0242c84916270c538f88a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-20T18:31:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marina Medeiros de Araujo Silva.pdf: 1111837 bytes, checksum: fa89f364f5e0242c84916270c538f88a (MD5) Previous issue date: 2010-02-09 / The somatic embryogenesis is a technique of in vitro culture applied in clonal propagation of plants and regeneration of genetically transformed cells, in addition to supporting basic studies related to morphological, molecular and biochemical events that happen during the embryogenic process. The initial stages of this morphogenic pathway are characterized by the induction of genes related to stress, which leads to the hypothesis that somatic embryogenesis is an extreme response to stress in plant cells cultivated in vitro. In this work, were induced embryogenic pathways direct and indirect in the RB 872552 variety of sugarcane and analyzed the activity of enzymes from antioxidant system in order to assess the correlation between somatic embryogenesis and regulation of oxidative stress. For the direct pathway (ESD), were applied four treatments (TS, TD, TG e TA) based on protocols previously described for sugarcane. These protocols differed as to the composition of the medium and incubation condition (dark or light period of 16 hours) in a completely randomized design with 10 replications per treatment. For the indirect pathway (ESI), were used by eight different treatments combinations of four concentrations of 2,4-D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid) and two Fe-EDTA, in a factorial 4x2 and 20 replicates per treatment. Were calculated the indices of embryo formation (IFE) and callus (IFC) and evaluated the activity of catalase, peroxidase and polyphenoloxidase. Somatic embryos were visualized only in the treatment of ESD plus 2,4-D and BAP (6-benzylaminopurine), and treatment of ESI with 8 mg.L-1 2,4-D. The conversion of somatic embryos into plants was performed in culture medium without added phytoregulators. The activity of antioxidant enzymes was obtained by reading of a spectrophotometer, from the extract obtained from embryogenic and non-embryogenic tissues treatment of ESD. The polyphenoloxidase and catalase activity increased in non-embryogenic tissue, whereas peroxidase was less active in these tissues when compared to embryogenic. It was found that the induction of somatic embryogenesis in the variety studied is related to oxidative stress and that these antioxidant enzymes may become important as biochemical markers of this process. / A embriogênese somática é uma técnica de cultivo in vitro aplicada na propagação clonal de plantas e na regeneração de células transformadas geneticamente, além de auxiliar estudos básicos relacionados aos eventos morfológicos, moleculares e bioquímicos que ocorrem durante o processo embriogênico. As fases iniciais dessa via morfogênica são caracterizadas pela indução de genes relacionados ao estresse, o que leva à hipótese de que a embriogênese somática é uma resposta extrema ao estresse de células de plantas cultivadas in vitro. Neste trabalho, foram induzidas as vias embriogênicas direta e indireta na variedade RB 872552 de cana-de-açúcar e analisada a atividade de enzimas do sistema antioxidante, a fim de avaliar a correlação entre a embriogênese somática e a regulação do estresse oxidativo. Para a via direta (ESD), foram aplicados quatro tratamentos (TS, TD, TG e TA) baseados em protocolos já descritos para cana-de-açúcar. Esses protocolos diferiam quanto à composição do meio e condição de incubação (escuro ou fotoperíodo de 16 horas), em delineamento inteiramente casualizado, com 10 repetições por tratamento. Para a via indireta (ESI), foram utilizados oito tratamentos diferenciados pelas combinações de quatro concentrações de 2,4-D (ácido 2,4-diclorofenoxiacético) e duas de Fe-EDTA, em esquema fatorial 4x2 e 20 repetições por tratamento. Foram calculados os índices de formação de embriões (IFE) e de calo (IFC) e avaliada a atividade da catalase, peroxidase e polifenoloxidase. Embriões somáticos foram visualizados apenas nos tratamentos de ESD acrescidos de 2,4-D e BAP (6-benzilaminopurina), e no tratamento de ESI com 8 mg.L-1 de 2,4-D. A conversão de embriões somáticos em plantas foi realizada em meio de cultura sem adição de fitoreguladores. A atividade das enzimas antioxidantes foi obtida através de leitura feita em espectrofotômetro, a partir do extrato obtido de tecidos embriogênicos e não embriogênicos dos tratamentos de ESD. A atividade da polifenoloxidase e da catalase aumentou em tecidos não embriogênicos, enquanto que a peroxidase foi menos ativa nesses tecidos quando comparada aos embriogênicos. Evidenciou-se que a indução da embriogênese somática na variedade estudada está relacionada ao estresse oxidativo e que estas enzimas antioxidantes podem exercer papel relevante como marcadores bioquímicos deste processo.

O. catharinensis e O. odorifera são árvores originárias da Mata Atlântica. Historicamente estas espécies foram intensamente exploradas e atualmente encontram-se vulneráveis de extinção. A embriogênese somática é uma ferramenta de grande potencial na reprodução de espécies de difícil propagação. No presente trabalho analisou-se o efeito dos meios de cultura MS e WPM e de diferentes de ANA e 2,4-D na indução da embriogênese somática nessas espécies. Em O. catharinensis a combinação WPM + 2,4-D mostrou-se mais efetiva na indução de calos. Resultados mais expressivos foram observados no tratamento WPM + 144µM 2,4-D. Os piores índices de indução foram obtidos no meio MS + 2,4-D. Em O. odorifera não foi utilizado o meio MS. Nesta espécie, mais importante do que o tipo do regulador de crescimento foi sua concentração. Maiores percentuais de calos foram observados em concentrações mais elevadas desses reguladores. WPM + ANA mostrou-se bastante efetivo em O. odorifera, ao contrário do que foi observado em O. catharinensis, onde os resultados foram pouco expressivos. / O. catharinensis and. O. odorifera are originary trees of the brazilian Rain Forest. Historically these species had been intensely explored and are currently considered vulnerable of extintion. Somatic embryogenesis is a tool of great potential in the reproduction of species of difficult propagation. In the present work was analyzed the effect of MS and WPM and different concentrations of ANA and 2,4-D in the iniciation of somatic embryogenesis in this species. In O. catharinensis WPM + 2,4-D revealed more effective in the induction of callus. More expressive results had been observed in the treatment WPM + 144µM 2,4-D. The worse rates of induction had been observed at the combination MS + 2,4-D. In O. odorifera the MS medium was not used. In this specie more important of what the type of the growth regulator was its concentration. Higher rates of callus had been observed at higher concentrations of these regulators. WPM + ANA revealed effective in O. odorifera, in contrast of what was observed in O. catharinensis, where the results had been little expressive.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:42:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 638342 bytes, checksum: 8e72262147ec2f82c5e75db8ecf80969 (MD5) Previous issue date: 2010-02-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Somatic embryogenesis is an alternative technique of clonal micropropagation in Carica papaya, taking into account the problems generated by the conventional seed propagation and the absence of an effective method for early sex determination of this trioecious species. Considering the interest in large-scale seedlings production of papaya, liquid system and the use of immature zygotic embryos as explant source have proved to be more efficient for the somatic embryos generation in quickly way and in relatively high amount. However, tissue culture techniques are frequently associated with somaclonal variation ocorrence. Therefore, detection and selection of somaclones become necessary, and different methodologies have been employed for this purpose. In this perspective, this study adapted a protocol for mass production of somatic embryos in liquid medium and adopted cytometry and cytogenetics strategies for monitoring somaclonal variation in papaya. Firstly, immature zygotic embryos, which show a high embryogenic potential, were cultured in semi-solid médium, in the presence of 2,4-D, for friable embryogenic callus induction. The transfering of these callus to a liquid system, under the 2,4-D and BAP regulators action, allowed the increase of the cell aggregates proliferation. This auxin and cytokinin ratio was ideal for allowing only cell proliferation rather than differentiation of the suspensions in somatic embryos. These were converted and matured after inoculation of aggregates in liquid medium supplemented with ABA. In this condition, somatic embryos suspensions were obtained, in the early heart, torpedo, pre-cotyledonary and cotyledonary stages. Direct somatic embryogenesis, without callus formation, was also observed from the primary somatic embryos. Cotyledonary embryos were extracted and germinated on semi-solid medium containing GA3. About 80% of plantlets were regenerated and subjected to in vitro acclimatization. The potential of the flow cytometry technique could be demonstrated by verifying the ploidy level of regenerants and, thus, the evaluation of somaclonal variation occurrence. In this screening, diploid (88%), tetraploid (6%) and aneuploid (6%) seedlings were detected. For cytogenetic methodology, known diploid seedlings had their karyograms assembled, in which it did not observe any numerical or structural change. The association of flow cytometry and cytogenetics methodologies has proven effective for somaclonal variants characterization and the interest diploid seedlings selection for clonal propagation. Mainly, flow cytometry can be considered a viable technique for commercial purposes. / A embriogênese somática é uma técnica alternativa de micropropagação clonal em Carica papaya, tendo em vista os problemas gerados pela propagação convencional, via seminífera, e a ausência de um método eficaz para determinação sexual precoce dessa espécie trióica. Considerando o interesse pela produção em larga escala de plântulas do mamoeiro, o sistema líquido e o uso de embriões zigóticos imaturos como fonte de explante têm se mostrado mais eficientes para a geração de embriões somáticos de forma rápida e em quantidade relativamente elevada. Entretanto, técnicas de cultura de tecidos estão, frequentemente, associadas com a ocorrência de variação somaclonal. Portanto, a detecção e a eliminação de somaclones tornam-se necessárias, e diferentes metodologias têm sido empregadas para tal fim. Nesta perspectiva, este estudo adaptou um protocolo para produção em massa de embriões somáticos em meio líquido e adotou estratégias citométricas e citogenéticas para o monitoramento de variação somaclonal, em mamoeiro. Inicialmente, embriões zigóticos imaturos, que apresentam alto potencial embriogênico, foram cultivados em meio semi-sólido, na presença de 2,4-D, para indução de calos embriogênicos friáveis. A transferência desses calos para um sistema líquido, sob a ação dos reguladores 2,4-D e BAP, possibilitou a ampliação da proliferação de agregados celulares. Esta combinação de auxina e citocinina foi ideal por possibilitar somente a proliferação celular e não a diferenciação das suspensões em embriões somáticos. A conversão e a maturação destes ocorreram após a inoculação dos agregados em meio líquido suplementado com ABA. Nesta condição, foram obtidas suspensões de embriões somáticos, nos estágios cordiforme, torpedo, pré-cotiledonar e cotiledonar. Embriogênese somática direta, sem a formação de calos, também foi observada a partir dos embriões somáticos primários. Embriões no estágio cotiledonar foram extraídos e germinados em meio semi-sólido contendo GA3. Cerca de 80% de plântulas foram regeneradas e submetidas à aclimatização in vitro. A potencialidade da técnica de citometria de fluxo pôde ser demonstrada pela verificação do nível de ploidia dos regenerantes e, consequentemente, pela avaliação da ocorrência de variação somaclonal. Neste escaneamento, foram detectadas plântulas diplóides (88%), tetraplóides (6%) e aneuplóides (6%). Pela metodologia citogenética, plântulas conhecidamente diplóides tiveram seus cariogramas montados, nos quais não foi observada nenhuma alteração numérica ou estrutural. A associação de metodologias citométricas de fluxo e citogenéticas se mostrou eficaz para a caracterização de variantes somaclonais e para a seleção das plântulas diplóides de interesse para a propagação clonal. Principalmente, a citometria de fluxo pode ser considerada uma técnica viável para fins comerciais.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:42:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 881362 bytes, checksum: 0e498263c87a06e3c091110afa80ddfe (MD5) Previous issue date: 2012-07-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Tissue culture techniques are often associated with the occurrence of somaclonal variation, characterized by a genetic/epigenetic alteration found in cells, embryos, organs or in vitro grown plants, due to stress conditions imposed by the system. The propagation process involving the calogenesis step has a higher susceptibility to variation, because of many cell divisions. Calli are disorganized cell masses, whose cells divide at different rates depending on where they are located in relation to the culture medium, therefore, they are not considered homogeneous materials. Flow cytometry is a tool that has been used to evaluate the competence of somatic embryogenesis in callus, both to identify the different types as possible and to detect early changes in DNA content of their cells. However, there are no reports in the literature of the flow cytometry use to determine the existence of heterogeneity in relation to the DNA content in callus. In this perspective, the present work adapted this methodology for friable Passiflora cincinnata calli in order to verify the existence of vertically regionalized heterogeneity in relation to DNA ploidy level, and relate it to factors inductors of somaclonal variation, such as cultivation time and subculture numbers. Initially, P. cincinnata cotyledonary leaves were inoculated onto semi-solid medium containing 2, 4-D and BA, for friable embryogenic callus induction. The calli were multiplied and subcultured at different times, thus generating three callus types: new, intermediate and old. Twenty calli of each type were subjected to sagittal cuts resulting two layers (I, II) in new calli, and three layers (I, II and III) in intermediate and old calli, totalizing 160 layers, which were analyzed by flow cytometry. Six different DNA ploidy levels and multiploidies were detected in the layers. In new calli, 25% were heterogeneous, i.e. at least one callus layer showed different DNA ploidy level from the others, differently from intermediate and old calli, which 75% and 63% were heterogeneous, respectively. The homogeneous new calli were predominantly diploid. The highest DNA ploidy levels were observed in the layers in contact with the culture medium on intermediate calli, and 4C and 4C/8C cells were more evident in older calli. These observations suggest that the appearance of new DNA ploidy levels between the layers and between the different callus types is related to the exposure time to the medium containing relatively high concentration of 2,4-D. It was also possible to verify that the layer in contact with the culture medium is more proliferative when compared the percentages of the G2 peaks in homogeneous diploid calli. The heterogeneity in DNA ploidy level between the layers was observed, and it implies that parts of a callus cannot infer about a whole callus. This work suggests that time influences the appearance of different DNA ploidy levels in calli induced in vitro. / Técnicas de cultura de tecidos estão frequentemente associadas com a ocorrência de variação somaclonal, caracterizada pela alteração genética e/ou epigenética encontrada em células, embriões, órgãos ou plantas cultivadas in vitro, em decorrência das condições de estresse impostas pelo sistema. O processo de propagação que envolve a etapa de calogênese apresenta maior susceptibilidade à ocorrência de variação, em função das inúmeras divisões celulares. Calos são massas celulares não organizadas, cujas células se dividem a diferentes velocidades dependendo de onde se localizam em relação ao meio de cultura; portanto, não são considerados materiais homogêneos. A citometria de fluxo é uma ferramenta que tem sido utilizada para avaliar a competência da embriogênese somática em calos, tanto para identificar seus diferentes tipos quanto para detectar precocemente possíveis alterações no conteúdo de DNA de suas células. No entanto, não há relatos na literatura da utilização da citometria de fluxo para verificar a existência da heterogeneidade quanto ao conteúdo de DNA em calos. Nesta perspectiva, o presente trabalho adaptou essa metodologia para calos friáveis de Passiflora cincinnata, a fim de verificar a existência de heterogeneidade verticalmente regionalizada, em relação à ploidia de DNA, e relacioná-la com fatores de indução de variação somaclonal, como tempo de cultivo e número de subcultivos. Inicialmente, folhas cotiledonares de P. cincinnata foram inoculadas em meio semissólido contendo 2,4-D e BA, para indução de calos embriogênicos friáveis. Os calos foram multiplicados e subcultivados em diferentes tempos, gerando, assim, três tipos de calos, denominados como novos, intermediários e velhos. Vinte calos de cada tipo foram submetidos a cortes sagitais que resultaram duas camadas (I e II) em calos novos, e três camadas (I, II e III) em calos intermediários e velhos, totalizando 160 amostras que foram analisadas por citometria de fluxo. Seis diferentes ploidias de DNA e multiploidias foram detectadas nas camadas. Em calos novos, 25% deles foram heterogêneos, ou seja, pelo menos uma camada apresentou nível de ploidia de DNA diferente das demais, diferentemente dos calos intermediários e velhos, os quais 75% e 63% foram heterogêneos, respectivamente. Os calos novos homogêneos foram predominantemente diploides. As ploidias de DNA mais altas foram observadas nas camadas em contato com o meio de cultura em calos intermediários, e células 4C e 4C/8C foram mais evidentes em calos velhos. Essas observações sugerem que o surgimento de novos níveis de ploidia entre as camadas e entre os calos de diferentes tipos está relacionado com o tempo de exposição ao meio contendo concentração relativamente alta de 2,4-D. Foi possível, também, verificar que a camada em contato com o meio é mais proliferativa quando se comparou os percentuais dos picos G2 de calos diploides homogêneos. A heterogeneidade quanto ao nível de ploidia de DNA entre as camadas foi constatada e isto implica que partes de um calo não podem inferir sobre um calo inteiro. Esse trabalho sugere que o tempo influenciou o surgimento de diferentes ploidias de DNA em calos induzidos in vitro.