Using the known sequences for serine palmitoyltransferase (SPT) and ceramide kinase (CERK) from Arabidopsis, candidates for the corresponding genes in Loblolly pine were cloned and examined during embryogenesis. The cloned two cDNA sequences from Loblolly pine, which has similarity of 81% and 88% respectively to two subunits of SPT1 and SPT2 in Arabidopsis, were presumed as the Loblolly pine SPT1 and SPT2 (Pt-SPT1 and Pt-SPT2). A few different versions of Pt-SPT1 mRNAs (2223 nts, 756 nts, 822 nts, and 754 nts respectively), most likely the alternative splicing results, were found. Three of these mRNAs are capable of encoding proteins. The long version (2223 nts) encodes a protein with 484 amino acids (Pt-SPT1); two short versions (822 nts, 756 nts) encode a 90 a.a. protein. Another cDNA sequence of 2396 nts encodes a protein of 493 a.a. (Pt-SPT2). Both predicted Pt-SPT1 and Pt-SPT2 proteins possess highly conserved serine palmitoyltransferase functional domains (E value 5.7e-61). Their expression patterns are different between somatic and zygotic embryogenesis. Two different versions of mRNAs, with 2786 nts (long), and 2320 nts (short) respectively, of ceramide kinases in Loblolly pine (Pt-CERKs) have been cloned. The long version encodes a protein with 721 a.a.; the short version with 560 a.a. The expression patterns for these two CERK mRNAs are different during embryo development. The long version is constitutively expressed, while the short one is only expressed in some stages with much lower expression level. Overexpression Pt-CERKL, Pt-CERKS, and Pt-CERKF in E.coli and function analysis in vitro show that all Pt-CERKs appear to have the same catalytic functions as their homologs in human and Arabidopsis, but with different efficiency. The catalytic efficiency was dramatically lower in the short Pt-CERK protein compared with the long Pt-CERK protein and Pt-CERKF. The membrane system is not necessary for the catalytic reactions of these three Pt-CERKs in vitro and Pt-CERKs were less dependent on the Ca2+ ions. Thus, these studies have provided the first information about SPT- and CERK- like proteins in loblolly pine, and open new avenues of investigation for the roles of sphingolipids in embryonic development.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., 2007. / Härtill 5 uppsatser.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:39:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2024686 bytes, checksum: 927a0cecb4bcec1327a0e0c20f95445e (MD5) Previous issue date: 2011-07-08 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Somatic embryogenesis is the process of development of embryos from somatic cells. The aim of this study was to evaluate the efficiency of growth regulators at different stages of somatic embryogenesis of three cultivars of sugarcane, RB 867515, RB928064 e RB925345, and characterize the effects of in vitro treatments of the anatomical development of somatic embryos. Embryogenic calluses were obtained after inoculation of immature leaves arising from lateral buds on MS medium plus 30g.L sucrose, 2.5 g.L agar and different concentrations of 2,4-D, Dicamba and CPA (5,10,15 and 20 mM). After 30 days of induction it showed that the dose of 20μM 2, 4-D was the concentration that induced the highest percentage of callus, 36.95%, and callus were compact and whitish. The calluses were subcultured in the same medium for 30 days and after this period, the callus were transferred to medium with low concentration of 2,4-D (0.5 mg.L-1) to obtain globular pro-embryos. The globular pro-embryos were transferred to multiplication medium and after 30 days were transferred to maturation medium. osmotic regulators were tested, mannitol and sucrose (30, 60 and 90 gL) and ABA (0 and 5 mM). The embryos were transferred to regeneration medium containing 1 mg. L-1 BAP and GA3. The embryos that were in the medium with 30g. L-1, with ABA when transferred to regeneration medium formed healthy and vigorous plants. The histochemical Blue Evans test and Carmine Acetic confirmed the embryogenic of the material. The anatomical study of the process of somatic embryogenesis in leaf explants of sugar cane showed the emergence of callus from the epidermis, which in more advanced stages (globular embryos) easily detached from the explant. It was evident the presence of a well-defined protoderms, isodiametric cells with prominent nuclei and nucleoli and high nucleus / cytoplasm ratio. In the later stages were observed the basal and apical meristem well defined, bounded by a protoderm and immersed in a mass of vacuolated cells, assuming one is in the process of somatic embryo formation. At the end of 30 days in maturation, it was observed a bipolar structure, consisting of stem and root apices, which had a closed vascular system, without connection to the adjacent tissue, confirming the presence of the somatic embryo. / A embriogênese somática é o processo de desenvolvimento de embriões a partir de células somáticas. O objetivo desse trabalho foi avaliar a eficiência de reguladores de crescimento nas diferentes fases da embriogênese somática de três cultivares de cana-de- açúcar, RB 867515, RB928064 e RB925345, e caracterizar os efeitos dos tratamentos in vitro no desenvolvimento anatômico dos embriões somáticos. Foram obtidos calos embriogênicos após inoculação de folhas imaturas advindas de gemas laterais em meio MS acrescido de 30g.L de sacarose, 2,5g.L de ágar e diferentes concentrações de 2,4-D, Dicamba e CPA (5,10,15 e 20 μM). Aos 30 dias após indução verificou-se que a dose de 20μM de 2,4-D foi a dose que induziu maior porcentagem de calos embriogênicos, 36,95%, sendo que estes calos tinham aspecto compacto e eram de coloração esbranquiçada. Os calos foram subcultivados no mesmo meio por mais 30 dias e após esse período, os calos embriogênicos obtidos foram transferidos para meio com baixa concentração de 2,4-D (2,26μM) para obtenção de embriões globulares. Os embriões globulares foram transferidos para meio de multiplicação composto do memso meio de indução, acrescido de três diferentes doses de AIA (6, 12 e 24 μL/placa) e foi observada diferença significativa entre as variedades testadas, sendo que na maior dose ocorreu maior multiplicação de calos embriogênicos. Após 30 dias foram transferidos para meio de maturação, onde foram testados os reguladores osmóticos, manitol e sacarose (30, 60 e 90 g.L) e o ABA (0 e 5 μM). Os embriões viáveis foram transferidos para meio de regeneração, contendo 1mg. L-1 de BAP e GA3. Os embriões somáticos que estavam em meio com 30g. L-1, com ABA quando transferidos para meio de regeneração formaram plântulas sadias e vigorosas. O teste histoquímico azul de Evans e carmim acético confirmaram a natureza embriogênica do material. O estudo anatômico do processo de embriogênese somática em explantes foliares de cana-de-açúcar evidenciou o surgimento de calos embriogênicos a partir da epiderme, que em estágios mais avançados (embriões globulares) se desprendiam facilmente do explante. Era evidente a presença de uma protoderme bem definida, células isodiamétricas, com núcleo e nucléolo proeminentes e alta relação núcleo/citoplasma. Nos estágios posteriores foi possível observar uma estrutura apresentando meristema apical e basal bem definido, delimitada por uma protoderme e imersa em uma massa de células vacuolizadas, supondo ser um embrião somático em processo de formação. Ao final dos 30 dias em meio de maturação foi observada uma estrutura bipolar, constituída de ápices caulinar e radicular, que apresentava um sistema vascular fechado, sem conexão com os tecidos adjacentes, confirmando ser um embrião somático.

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.

Orientador: Marcelo Carnier Dornelas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-12T20:30:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cazoto_JulianaLacorte_M.pdf: 1128689 bytes, checksum: 95594f5893e4e8ee4fb64f1d168d493e (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Espécies do gênero Bryophyllum, pertencentes à família Crassulaceae, apresentam uma característica pouco encontrada na natureza: as regiões da margem foliar sofrem diferenciação e desenvolvem pequenas estruturas, que se desprendem da planta e dão origem a novos indivíduos. Tais formações são chamadas de 'propágulos foliares' ou 'bulbilhos'. Entretanto, o estudo da morfologia e desenvolvimento de tais estruturas permitiu que alguns autores as considerassem como embriões, e não apenas 'brotos' foliares. A formação natural de embriões somáticos é um fenômeno morfogênico restrito a poucas espécies vegetais. Em Bryophyllum, entretanto, eles parecem fazer parte da ontogenia da folha. O presente estudo caracterizou morfológica e anatomicamente essas estruturas foliares em Bryophyllum tubiflorum Harv. e Bryophyllum pinnatum Lam., nas diferentes fases de seu desenvolvimento, através de microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica. A expressão diferencial de homólogos aos genes WUSCHEL, MONOPTEROS, CUP SHAPED COTYLEDON, YABBY e LEAFY COTYLEDON1 também foi analisada durante o desenvolvimento dos 'propágulos', com a utilização de técnicas de hibridização in situ. Os resultados da análise do padrão de expressão gênicas, unidos aos da análise morfo-anatômica do desenvolvimento dos 'propágulos' permitem classificar essas estruturas como embriões somáticos in planta ao menos na espécie B. tubiflorum. / Abstract: Bryophyllum species from the Crassulaceae family show a rare feature: the margin of the leaf develops structures which detach from the mother plant and give rise to a new organism. These structures are known as 'leaf-plantlets' or 'bulbils'. However, morphological and developmental studies allowed some authors to classify such structures as embryos, and not just foliar buds. The natural formation of somatic embryos is a phenomenon restrict to a few plant species. Nevertheless in Bryophyllum this event seems to be part of the leaf ontogeny. This study aimed on the morphological and anatomical characterization of these leaf structures, in their different developmental stages, through scanning electronic microscopy and optical microscopy, in both Bryophyllum tubiflorum Harv. and Bryophyllum pinnatum Lam. The differential pattern of gene expression was also analyzed for the homologs of WUSCHEL, MONOPTEROS, CUP SHAPED COTYLEDON, YABBY e LEAFY COTYLEDON1 during the development of the leaf 'bulbils' by in situ hybridization. Taken together, the result of gene expression analyzes and those from morphoanatomy of plantlet development allow the classification of these structures as in planta somatic embryos, at least for B. tubiflorum. / Mestrado / Mestre em Biologia Vegetal

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.

Hevea brasiliensis est une culture industrielle majeure pour la production de caoutchouc naturel (CN). La stimulation par l'éthéphon, un libérateur d'éthylène, est utilisée pour augmenter la production de latex en prolongeant son écoulement et en stimulant le métabolisme pour la régénération du latex. Cependant, le mécanisme d'action de l'éthylène n'est pas clairement élucidé chez l'hévéa. L'éthylène est un signal important qui régule le développement des plantes. Les facteurs de transcription AP2/ERF, et plus particulièrement les Ethylene Response Factors, jouent un rôle crucial dans le développement et la réponse aux stress biotiques et abiotiques chez les plantes. La production d'éthylène et sa signalisation sont aussi importantes en embryogenèse somatique et tout spécialement chez les espèces récalcitrantes à la culture in vitro.Dans cette étude, le transcriptome de référence a été amélioré par addition des fragments de séquence d'ARN issus de tissus reproducteurs lors d'un nouvel assemblage. Les 30.342 contigs ont été annotés par la base de données Gene Ontology. L'analyse des facteurs de transcription a permis d'identifier 2.448 contigs qui ont été classés en 58 familles de facteurs de transcription. Six pourcents de ces facteurs de transcription correspondent aux membres de la superfamille des AP2/ERF. L'accumulation de transcrits des gènes AP2/ERF a été analysée au cours du processus d'embryogenèse somatique chez des lignées de cal avec différents potentiels de régénération et dans différents tissus végétatifs et reproducteurs. L'analyse de l'abondance relative de transcrits dans les différents tissus montre que les ERFs des groupes I, VII et VIII sont fortement présents à tous les stades de l'embryogenèse somatique et dans les tissus immatures et matures de fleurs males et femelle, d'embryons zygotiques, de feuilles, d'écorce et de latex. Quarante gènes AP2/ERF représentent des marqueurs d'expression génique pour le potentiel de régénération de plantes de lignées de cal à différents stades du processus d'embryogenèse somatique. Quatorze marqueurs d'expression génique permettent même de prédire la capacité de régénération dès le stade de multiplication du cal. Cinquante-neuf marqueurs d'expression géniques sont spécifiquement exprimés dans les différents tissus de l'hévéa, et plusieurs AP2/ERFs ont les transcrits fortement accumulés dans le latex. La plupart des marqueurs de l'expression génique du latex appartient aux ERF du groupe VII. Les ERFs de ce groupe ont un motif conservé en N-terminal (MCGGAII), lequel est impliqué dans la voie N-end rule. Les analyses de localisation subcellulaire et de transactivation suggèrent que ces gènes HbERF-VII codent pour des facteurs de transcription fonctionnels potentiellement impliqués dans la réponse à l'hypoxie dans le latex. / Hevea brasiliensis is the major industrial crop for natural rubber (NR) production. Ethephon stimulation, an ethylene releaser, is used for increasing latex production by prolonging latex flow and stimulating the metabolism required for the latex regeneration. However, the mechanism of ethylene action is not clearly elucidated in this species. Ethylene is an important signal regulating the plant development. AP2/ERF transcription factors, and especially Ethylene-Response Factors, play a crucial role in plant development and response to biotic and abiotic stresses. Ethylene production and signalling are also important to somatic embryogenesis, especially for species that are recalcitrant in in vitro culture.In this study, a comprehensive Hevea transcriptome was improved using additional RNA reads from reproductive tissues in a new assembly. The 30,342 contigs were annotated in the Gene Ontology database. The analysis of transcription factors led to 2,448 contigs being identified, which were classed in 58 transcription factor families. Six percent of the transcription factors corresponded to members from the AP2/ERF superfamily. The transcript accumulation of AP2/ERF genes was analyzed during somatic embryogenesis for callus lines with different regeneration potential and in various vegetative and reproductive tissue of Hevea. The relative transcript abundance were studied and showed that ERFs from group I, VII and VIII were abundant at all stages of the somatic embryogenesis as well as, in both immature and mature male and female flowers, zygotic embryos, leaf, bark and latex. Forty genes were identified as expression marker for callus with different plant regeneration potential regeneration capacity. Interestingly, fourteen expression marker genes were found that be able to predict the regeneration capacity of callus at proliferating calli, the early stage of somatic embryogenesis process. Fifty-nine expression marker genes were found in the various plant tissues. Several AP2/ERF genes were shown highly transcript accumulation in latex and were assigned as latex expression marker genes. Almost of latex expression marker genes belong to the ERF group VII. Base on conserved motif analysis showed this ERF group contained the conserved N-terminal motif (MCGGAII) involved in the N-end rule pathway. Subcellular localization and transactivation analyses suggested that HbERF-VII candidate genes encoded functional transcription factors.

Chez le pin maritime l’embryogenèse somatique, méthode de multiplication végétative performante, n’est pas optimisée la limite étant le contrôle du développement des embryons somatiques (ES). Nos objectifs ont été 1) d’étudier les mécanismes physiologiques, cellulaires et moléculaires précoces contrôlant la différenciation des ES en réponse à une disponibilité en eau réduite 2) d’évaluer pour l'ES cotylédonaire de 12 semaines son état de maturité, son protéome afin de les comparer à l'embryon zygotique (EZ). 1) Pour le 1er objectif, le rapprochement de données de transcriptomique et de protéomique a été entrepris. Nous avons observé une réponse physiologique et moléculaire ABA-dépendante entrainant une transition précoce de la prolifération vers la différenciation des ES (surexpression de protéines impliquées dans la division cellulaire, l'embryogenèse et la synthèse de l'amidon). Une protéine de type germine et une ubiquitine ligase apparaissent comme marqueurs potentiels de l’embryogenèse somatique précoce du pin maritime, alors que la protéine phosphatase 2C marque la réponse adaptative à l’environnement de culture. 2) La maturité de l’ES cotylédonaire a été étudiée aux niveaux physiologiques (masse sèche, teneur en eau) et biochimiques (teneur en protéines totales, en sucres solubles). Des ES de 10, 12 ou 14 semaines se révèlent semblables. Une méthode de classification hiérarchique ascendante basée sur 9 variables explicatives, montre que l’ES est similaire à l’EZ cotylédonaire frais (protéomes présentant 94% d’homologie). Parmi les protéines communes, 3 familles ont été identifiées (protéines de réserve, protéines de réponse au stress HSP, protéines LEA) ainsi que l’aldose réductase et l’adénosine kinase. Nous les proposons comme marqueurs génériques du stade cotylédonaire de l'embryogenèse tardive du pin maritime. L’ensemble des résultats contribue à une meilleure compréhension de l’embryogenèse somatique du pin maritime. / In maritime pine somatic embryogenesis, a powerful method of vegetative propagation, is not optimized the limitation being the control of the somatic embryo (SE) development. Our objectives were 1) To study the early physiological, cellular and molecular mechanisms controlling SE differentiation in response to a reduced water availability 2) to estimate for cotyledonary SE 12 weeks old, its maturity, its proteome to compare them to the zygotique embryo (ZE). 1) For the 1st objective, transcriptomic and proteomic data were combined. We observed a physiological and molecular answer ABA-dependent, inducing an early transition from proliferation towards SE differentiation (surexpression of proteins involved in the cellular division, the embryogenesis and in starch synthesis). A protein of germin type and an ubiquitine ligase appear as potential markers of the early somatic embryogenesis of maritime pine, while the phosphatase protein 2C stands out the adaptive answer to the environment of culture. 2) Cotyledonary SE maturity was studied at the physiological (dry weight, water content) and biochemical levels (total protein content, soluble sugars). SE of 10, 12 or 14 weeks old appeared very similar. A hierarchical ascendant cluster analysis based on 9 explanatory variables, shows that SE is similar to the fresh cotyledonary EZ; proteome profiling further confirmed high similarity (94.5%) between them. Protein profiling revealed biomarkers belonging to 3 large families of proteins (HSP, LEA and storage proteins) or the aldose reductase and the adenosine kinase. We propose them as generic markers of the cotyledonary stage of the late embryogenesis of the maritime pine. All the results contribute to a better understanding of the somatic embryogenesis of maritime pine.

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 produção de linhagens completamente homozigotas em programas de melhoramento genético de citros é difícil e demorada, e a obtenção de plantas duplo-haplóides pode ser utilizada para aumentar a eficiência de programas de melhoramento. No entanto, muitos são os fatores associados ao sucesso na regeneração de plantas haploides e/ou duplo-haplóides. Os objetivos deste projeto foram a obtenção de plantas haploides e/ou duplo-haplóides de laranja doce (Citrus sinensis) utilizando as técnicas de cultura de anteras e partenogênese in situ e in vitro, que consistem na obtenção e regeneração de embriões gaméticos a partir do desenvolvimento dos micrósporos e óvulos, respectivamente. Para tal, foram realizados estudos preliminares de biologia reprodutiva de C. sinensis, bem como a realização de trabalhos de cultura de anteras de laranja-doce, foram conduzidos testando-se aproximadamente 100 genótipos, além dos efeitos de tratamentos térmicos aplicados as anteras de laranja doce. Para os experimentos de partenogênese in situ foram testados os efeitos das doses de radiação aplicadas aos grãos de polens utilizados para a polinização e do uso de pólens de espécies consideradas distantes na obtenção de embriões e plantas haploides e duplo-haplóides de C. sinensis. Para a partenogênese in vitro foram testados os efeitos de meios de cultura na indução de embriogênese a partir de calos provenientes dos ovários. Os resultados obtidos permitiram a indução de calos, calos embriogênicos, e a regeneração de embriões a partir do cultivo in vitro de anteras. Também foi possível a seleção de genótipos mais responsivos a essa técnica e que permitirão a realização de trabalhos futuros para o processo de obtenção de plantas haploides e duplo-haplóides em laranja doce. Na maioria dos casos, os calos embriogênicos, embriões e plântulas obtidas da cultura de anteras foram diploides (2n) e molecularmente similares às plantas doadoras dos explantes. No entanto, houve a obtenção de um calo embriogênico, proveniente do cultivo de anteras de um híbrido (Citrus clementina x C. sinensis ,,Hamlin\"), que até o momento demonstrou um padrão de bandamento diferente e em homozigose para quatro conjuntos de primers microssatélites testados. A confirmação da ploidia e da origem gamética desse calo ainda é dependente da realização de análises com os embriões provenientes desses calos e de um maior número de marcadores moleculares. Nos experimentos de partenogênese in situ foram obtidos embriões e plântulas provenientes da polinização com polens irradiados, sendo identificadas plântulas com grande variação no nível de ploidia e com diferenças moleculares entre as progênies e os parentais, porém heterozigotas. A realização de cruzamentos com espécies distantes permitiram a obtenção de embriões e plântulas que apresentavam alta taxa de genes em homozigose, porém não em sua totalidade. Nas técnicas de partenogênese in vitro foi possível a obtenção de um protocolo para regeneração de embriões somáticos a partir de calos de ovários, no entanto, também não foram observadas a obtenção de plantas haploides e/ou duplo-haplóides. Os resultados obtidos confirmam a genótipo-dependência das respostas relacionadas à embriogênese gamética em Citrus, bem como do melhor entendimento dos aspectos reprodutivos de laranja doce / The production of completely homozygous lines in citrus breeding program is hard, and double-haploid plantlets (completely homozygous lines) can be used to improve these breeding programs. However, many factors are associated with the success of the regeneration of haploid or double-haploid plants. The aim of this study was the induction and regeneration of haploid and double-haploid plantlets from sweet oranges (Citrus sinensis) using the techniques of anther culture and in situ and in vitro parthenogenesis, that can result in the production of gametic embryos from microspores and ovules, respectively. To this, there were conducted preliminary studies with reproductive biology of C. sinensis, as well as, experiments with anther culture of more than 100 genotypes of sweet orange and the effects temperature treatments. To experiments of in situ parthenogenesis there were tested the effects of genotype, doses of radiation applied to the pollen grains, and also the use of pollen grains from distant species used in crossings with the aim of obtaining haploid and double-haploid embryos from sweet oranges. To in vitro parthenogenesis there was tested the effects of culture media in induction of embryogenesis from ovaries. The results showed the induction of callus and regeneration of embryos from in vitro anther culture and obtaining some responsive genotypes to anther culture, which will be useful in future works with induction and regeneration of haploid and double-haploid plants in sweet orange. The most of embryogenic callus and embryos obtained from anther culture were diploids (2n) and molecularly similar to the donor plants. However, one embryogenic callus obtained from anther culture of a hybrid (Citrus clementina x C. sinensis ,,Hamlin\") showed be different from donor plants and homozygous to four pair of microsatellite primers tested. Ploidy and the gametic origin confirmation of this embryogenic callus are still dependent of the analysis of a larger number of primers and the development and regeneration of embryos. In the in situ parthenogenesis experiments, the embryos and seedlings obtained from the pollination with irradiated pollen grains showed a larger variation of ploidy, determined by flow cytometric analysis. The analysis with molecular markers showed that these plantlets were different from the donor plants, but were heterozygous. The performance of crossings with distant species from Citrus sinensis results in production of embryos with a high rate of homozygosis, but not for all primers tested. In vitro parthenogenesis techniques shows be interesting to obtaining somatic embryos from ovary culture, however, no haploid or double-haploid embryos were obtained. The results confirm the genotype-dependent responses related to the gametic embryogenesis in Citrus, as well as, improve the knowledge about reproductive biology of sweet orange