Orientador: Nelson Sabino Bittencourt Júnior / Banca: Neusa Taroda Ranga / Banca: Diana Salles Sampaio / Resumo: Caracteres embriológicos possuem valor sistemático e sua utilidade foi demonstrada por diversos autores para elucidar o posicionamento filogenético de certas famílias de angiospermas. Este estudo visa analisar a ontogenia das estruturas reprodutivas de Cybistax antisyphilitica, com o propósito de acrescentar dados embriológicos relevantes ao delineamento filogenético da família, ou de categorias taxonômicas infrafamiliares. As características embriológicas observadas demonstraram similaridade com espécies pertencentes à ―Tabebuia alliance‖ cuja embriologia já foi investigada. Observou-se durante a ontogenia do óvulo de C. antisyphilitica que apenas o ginósporo calazal se desenvolve e, durante sua diferenciação em célula-mãe do saco embrionário, a face micropilar de sua parede celular assume uma conformação côncava, na qual há grande deposição de calose. No estádio octonuclear, há acúmulo de uma substância fibrogranular entre o endotélio e a parede do ginófito fazendo com que o saco embrionário apresente um característico afunilamento mediano. Em relação a ontogenia da antera da espécie estudada, verificou-se que as camadas tapetais são dimórficas, embora ao final do estádio pré-meiótico se tornem similares; embora, após a meiose, o dimorfismo se acentua novamente nas camadas tapetais. Os amiloplastos das células-mãe dos andrósporos são herdados pelos andrósporos e grãos de pólen deles resultantes. Os amiloplastos dos grãos de pólen gradualmente aumentam em número e tamanho em um único ciclo de amilogênese/amilólise. Com base nos dados obtidos conclui-se que a configuração da parede distal do ginósporo calazal e o acúmulo de secreção na porção mediana do saco embrionário são características não relatadas para outras espécies da família e podem... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Embryological characters have systematic value and its usefulness has been demonstrated by several authors to elucidate the phylogenetic position of certain angiosperms families. This study aims to analyze the ontogeny of reproductive structures of Cybistax antisyphilitica, with the purpose of adding relevant embryological data to the phylogenetic design of the family or, infra-familiar taxonomic categories. The embryological features observed was similar to species belonging to ―Tabebuia alliance‖ whose embryology has been investigated. During the ontogey of C. antisyphilitica ovule, only the chalazal megaspore develops, and in the course of its differentiation in the embryo sac mother cell, the micropylar side of its cell wall assumes a concave conformation in which there is an expressive deposition of callose. In the octonuclear stage, there is an accumulation of a fibrogranular substance between the endothelium and megagametophyte wall causing a bottleneck in the middle portion of embryo sac. For anther ontogeny of the species studied, the tapetal layers are dimorphic, although becoming similar at the late pre-meiotic stage. After meiosis, the dimorphism is accentuated between the two tapetal layers. The microspore mother cell amyloplasts are inherited by the microspores and the resulting pollen grains. The pollen grain amyloplasts gradually increasing in number and size in a single amylogenesis/amylolyse cycle. Based on the obtained data we concluded that the configuration of the distal wall of the chalazal megaspore and the accumulation of secretion in the median portion of embryo sac are characters not reported for other species of the family, and may possibly be autapomorphic characters. Regarding the ontogeny of the anther, Cybistax antisyphilitic showed a multistratified fibrous endothecium... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Coffee breeding through convention methods, especially hybridization, followed by population selection, progeny evaluation, back-crossings and inter-specific crossings is a time consuming process that can demand for more than 30 years to obtain a new cultivar. It is possible to reduce this time by producing homozygous lines, from di-haploids, obtained from anther culture. This study applied anther culture technique on different Coffea arabica L. cultivars to induce the formation of calli and regenerate di-haploid germlings. The experiments were done in the Vegetable Biotechnology Laboratory of Universidade Federal de Uberlândia (UFU). Experiment 1: Flower buds of cultivars Mundo Novo LCP-379-19 and Catuaí Vermelho H2077-2-5-44 were collected, disinfested and the anthers were inoculated in MS supplemented with 2.0 mgL-1 de 2,4-D and AAS at de 0.0, 8.0, 16.0, 32.0 or 64.0 mgL-1. Experiment 2: Calli of Catuaí Vermelho 44 were transferred to MS amended with different concentration of BAP (0.0, 2.0, 4.0 or 8.0 mgL-1) and 2,4-D (0.0, 1.0, 2.0 or 4.0 mgL-1). Experiment 3 (1st part): Flower buds of cultivar Catuaí Vermelho 99 were collected, disinfested and the anthers inoculated in MS amended with 2 mgL-1 2,4-D in the absence or presence of 5 mgL-1 silver nitrate together with ETHREL for different days: control (0), 2, 4, 6, or 8 days. (2nd part): After 12 days, the anthers were transferred to a regeneration medium, amended with 0.108 mgL-1 kinetin. A greater anther exposition time to ethylene, or longer inoculation time, favored the oxidation, and the alone ethylene favored formation of calli, Catuaí Vermelho 99 is responsive to intumescence, to calli formation and, also, to direct embryogenesis, in the presence of ethylene; AgNO3 together with ethepon, favored anther intumescence and calli formation; AgNO3 together with 2.0 mg L-1 2,4-D, promoted direct embryogenesis, for Catuaí Vermelho 44, the treatment with 2.0 mgL-1 2,4-D and 0.0 mgL-1 AAS was the one that presented the greatest average of calli formation; for both Mundo Novo and Catuaí Vermelho 44 the increase in AAS concentration decreased the pro-embryo formation in the calli; auxin, by itself, was capable of promoting the formation of friable calli, however the balance of the auxin and the BAP used in the work, had favored the production of friable calli. / O melhoramento genético do cafeeiro por meio de métodos convencionais, principalmente hibridação, seguida da seleção de populações, avaliação de progênies, retrocruzamentos e cruzamentos interespecíficos, é um processo demorado, podendo levar mais de 30 anos para se obter uma nova cultivar. A redução deste tempo é possível por meio da produção de linhagens homozigóticas, oriundas de dihaplóides obtidas através da cultura de anteras. O objetivo foi aplicar a técnica da cultura de anteras em diferentes cultivares de Coffea arabica L. para induzir a formação de calos e regenerar plântulas dihaplóides. Os experimentos foram conduzidos no laboratório de Biotecnologia Vegetal da Universidade Federal de Uberlândia (UFU). Experimento 1: Botões florais dos cultivares Mundo Novo LCP-379-19 e Catuaí Vermelho H2077-2-5-44 foram coletados, desinfestados e as anteras inoculadas em meio MS suplementado com 2,0 mgL-1 de 2,4-D e AAS nas concentrações de 0,0; 8,0; 16,0; 32,0 e 64,0 mgL-1. Experimento 2: Calos de Catuaí Vermelho 44 foram subcultivados em meio MS acrescido de diferentes concentrações de BAP (0,0; 2,0; 4,0 e 8,0 mgL-1) e 2,4-D (0,0; 1,0; 2,0 e 4,0 mgL-1). Experimento 3 (1ª parte): Botões florais do cultivar Catuaí Vermelho 99 foram coletados, desinfestados e as anteras inoculadas em meio MS acrescido de 2 mgL-1 de 2,4-D na ausência e presença de 5 mgL-1 de nitrato de prata juntamente com etileno por diferentes dias: testemunha, 2, 4, 6, e 8 dias. (2ª parte): Ao final de 12 dias, as anteras foram transferidas para um meio de regeneração, acrescido de 0,108 mgL-1 de cinetina. Um maior tempo de exposição das anteras ao etileno favoreceu a oxidação, e o etileno sozinho favoreceu a formação de calos, a cv. Catuaí Vermelho 99 foi responsiva á formação de calos e também á embriogênese direta, na presença de etileno, o AgNO3 agiu como inibidor de contaminantes e juntamente com etileno, favoreceu a calosidade das anteras da cv. Catuaí Vermelho 99, o AgNO3 juntamente com 2,0 mg L-1 de 2,4-D podem promover embriogênese direta, tanto para Mundo Novo quanto para Catuaí Vermelho 44 o aumento das concentrações de AAS diminuiu a formação de próembrióides nos calos e o 2,4-D sozinho foi capaz de promover a formação de calos friáveis, porém o equilíbrio da auxina e da citocinina (BAP) utilizadas no trabalho, favoreceram a produção de calos friáveis. / Mestre em Agronomia

Em Mimosoideae (Leguminosae), glândulas em anteras são estruturas de destaque, pois ocorrem em muitos de seus representantes e provêm caracteres com valor taxonômico no clado. O conhecimento a respeito destas glândulas era baseado principalmente em observações de morfologia externa, faltando dados a respeito de sua anatomia, ontogenia, seu funcionamento e seus aspectos evolutivos, o que contribuiria para uma caracterização mais detalhada e uma classificação mais natural dessas estruturas, além da inferência de funções ecológicas mais objetivas. Assim, o objetivo do estudo foi revisitar a estrutura das glândulas nas anteras, investigar sua origem meristemática e o seu desenvolvimento, acompanhar seu funcionamento, inferir funções ecológicas e, então, reconstruir sua evolução em Mimosoideae. Para contemplar os objetivos propostos, o presente estudo investigou aspectos das glândulas em anteras em 25 espécies de Mimosoideae, que representam grupos com divergências mais antigas e recentes no clado. Foram encontrados quatro tipos principais de glândulas: (1) O tipo Piptadenia, caracterizado por uma glândula pedunculada com ápice esférico e que inclui três subtipos: Piptadenia, com ápice composto de células isodiamétricas; Adenanthera, com ápice composto de uma camada de células epidérmicas alongadas que delimitam células isodiamétricas; e Entada, com ápice composto de uma camada de células epidérmicas volumosas que delimitam um lúmen. (2) O tipo Pentaclethra, uma glândula robusta composta de uma camada de células epidérmicas em paliçada e células centrais isodiamétricas, com pedúnculo vascularizado. (3) O tipo Prosopis africana, uma glândula robusta, séssil e vascularizada. (4) Finalmente o tipo Gagnebina, uma glândula acuminada com células alongadas. Apesar da diversidade morfológica, as glândulas de anteras compartilham uma origem meristemática comum. Elas surgem de divisões simultâneas nas primeiras três camadas de células meristemáticas que cobrem a porção apical da antera jovem, sendo classificadas como emergências. Os tipos de glândulas podem apresentar diferenças quanto a: (1) estrutura na pré-antese e antese; (2) longevidade; (3) aspecto e composição química do exsudato e (4) forma de liberação do exsudato. Baseados na caracterização e forma de liberação do exsudato, e no comportamento dos visitantes florais, nossos dados apontam que as glândulas atuam principalmente (a) na produção de substâncias que atuam na adesão do pólen ao corpo do polinizador ou à antera e (b) na produção de fragrância floral atuando como osmóforos. A presença de glândulas em anteras parece ter uma origem única em Mimosoideae, com alguns eventos de perda. O estado ancestral da estrutura das glândulas provavelmente corresponde ao tipo Piptadenia subtipo Adenanthera. Ainda, parece existir uma relação positiva entre ausência de glândulas e a presença de inflorescências de eixo curto, de estames numerosos e de estames unidos. Nossos dados indicam que em Mimosoideae, as glândulas em anteras são caracteres com potencial significado filogenético. A origem meristemática conservada das glândulas além da origem única da presença de glândulas em anteras Mimosoideae favorece a hipótese de homologia dessas estruturas e apoia a monofilia do clado. / In Mimosoideae (Leguminosae), anther glands are prominent structures because they occur in many taxa and provide characters with taxonomic value in the clade. The knowledge about the anther glands was mainly based on external morphological observations, lacking data concerning the anatomy, ontogeny, function and evolutionary aspects of the glands, which would contribute to a more detailed characterization and a more natural classification of these structures, as well as the inference of more objective ecological functions. The aims of this study were to revisit the structure of the anther glands, to investigate their meristematic origin, and their developmental stages, their functioning mechanisms, to infer ecological functions, and thus reconstruct the evolutionary history of these glands in Mimosoideae. For this, the present study investigated several aspects of the anther glands in 25 species of Mimosoideae representing groups with early and late divergences in the clade. We found four major types of glands in anther Mimosoideae: (1) Piptadenia type, characterized by a stalked gland with a spherical apex, and that includes three subtypes: Piptadenia, with the apex composed of isodiametrical cells; Adenanthera, with the apex composed a layer of elongated epidermal cells which delimits isodiametric cells; and Entada with the apex composed of a layer of epidermal bulky cells delimiting a lumen. (2) Pentaclethra type,a robust gland comprised of a layer of epidermal and palisade cells isodiametric central cells with vascularized peduncle. (3) The Prosopis africana type, a robust sessile and vascularized gland. (4) Finally, the Gagnebina type, an acuminate gland with elongated cells. Despite the morphological diversity, the anthers glands share a common meristematic origin. They arise from simultaneous divisions in the first three layers of meristematic cells covering the apical portion of the young anther, being classified as emergences. The types of glands may differ as to: (1) structure in the pre-anthesis and anthesis; (2) longevity; (3) aspect and chemical composition of exudate and (4) release form of exudate. Considering the characterization and release form of exudate, and behavior of floral visitors, our data show that the glands act mainly (a) in the production of substances that act on the accession of pollen to the bee body or anther and (b) in production of floral fragrance acting as osmophores. The presence of anther glands appears to have a single origin in Mimosoideae, with some loss events. The ancestral state of the structure of the glands probably corresponds to the type Piptadenia subtype Adenanthera. Still, there seems to be a negative relation between the presence of the glands, the presence of inflorescences with short axis, numerous stamens and united stamens. Our data indicate that in Mimosoideae, the glands in anthers provide characters with potential phylogenetic significance. The conserved meristematic origin of the anther glands beyond the single evolutionary origin of the presence of glands in anthers favor the hypothesis of homology of these structures and support the monophyly of Mimosoideae.

Orientadores: Simone de Pádua Teixeira, Sandra Maria Carmello-Guerreiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T04:30:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caetano_AnaPauladeSouza_D.pdf: 7171602 bytes, checksum: 846db1ce62126a16e2c2bbde210017b5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Melastomataceae, com cerca de 4.500 espécies distribuídas em regiões tropicais e subtropicais, é a sexta maior família entre as angiospermas no Brasil. O grupo destaca-se pela elevada proporção de espécies apomíticas, claramente concentradas em Miconieae. Apesar do monofiletismo da família, a evolução de caracteres morfológicos, as relações e a própria delimitação das tribos permanecem em debate. Este trabalho teve dois objetivos gerais. O primeiro objetivo foi investigar o tipo de apomixia e verificar a ocorrência de reprodução sexuada em seis espécies de Miconieae: Clidemia hirta, Leandra aurea, L. melastomoides, Miconia leucocarpa, Ossaea amygdaloides e O. confertiflora, por meio de análises anatômicas da esporogênese, gametogênese, embriogênese e mensuração da viabilidade e da germinação dos grãos de pólen. O segundo objetivo foi testar a importância sistemática de dois caracteres embriológicos em Melastomataceae: ocorrência de drusas na parede da antera madura e número de camadas no tegumento externo do óvulo, a partir de 180 e 144 espécies, respectivamente. As amostras foram obtidas de espécimes herborizadas ou preservadas em álcool e analisadas anatomicamente. Os resultados revelam que alterações na meiose e heterocronia no desenvolvimento dos grãos de pólen levam à inviabilidade polínica. Apomixia do tipo gametofítica diplospórica é observada nas seis espécies analisadas, e como consequência, a formação de sacos embrionários reduzidos é comprometida. Adicionalmente, em C. hirta observa-se apomixia gametofítica apospórica e em L. melastomoides, embrionia adventícia. A reprodução sexuada parece ser um evento pouco comum nas espécies investigadas, que podem ser classificadas como apomíticas obrigatórias, ou seja, que se reproduzem apenas por apomixia. Drusas na parede da antera madura são relatadas em 89 dos 180 representantes analisados e pode ser usada para delimitar alguns clados. A ocorrência destes cristais parece distinguir o gênero Blakea (Blakeeae), a tribo Henrietteeae e um subclado dentro de "Conostegia s.l." (Miconieae) de grupos proximamente relacionados. O papel das drusas na parede da antera é incerto. O tegumento externo do óvulo, formado por duas camadas celulares, é o estado de caráter mais comum na família, presente em 11 dos 14 grupos amostrados. Variação é observada em Melastomeae, Merianieae e Miconieae. Em Melastomeae, no clado "Marcetia & allies" a ocorrência de óvulos com tegumento externo formado por três camadas de células é apontada como uma sinapomorfia para o grupo. Em Miconieae, a ocorrência de três camadas no tegumento externo do óvulo é o estado de caráter mais comum, mas a ocorrência de mais de três camadas foi observada em linhagens com sementes grandes. Na tribo, a espessura do tegumento externo pode estar relacionada a presença de frutos endozoóricos. Ainda em Miconieae, o gênero Physeterostemon e um subclado dentro de "Conostegia s.l." foram delimitados pela ocorrência de duas camadas no tegumento externo do óvulo. A comparação dos dados embriológicos obtidos em diferentes linhagens de Melastomataceae evidencia a importância deste tipo de estudo para a sistemática da família e fornece informações para futuras discussões evolutivas / Abstract: Melastomataceae comprise ~4,500 species found in tropical and subtropical regions. This is the sixth largest family of flowering plants in Brazil. The group has been highlighted for its high proportion of apomictic species, clearly concentrated in Miconieae. Despite of the supported monophyly of the family, their intrafamily relationships and morphological evolution are still now poorly understood. The objectives of this study were twofold. The first aim was to investigate the apomixis type and to verify the occurrence of sexual reproduction in six species of Miconieae: Clidemia hirta, Leandra aurea, L. melastomoides, Miconia leucocarpa, Ossaea amygdaloides and O. confertiflora. Sporogenesis, gametogenesis and embryogenesis anatomy, and pollen grain viability and germination measurement were used. The second aim of this study was to test the systematic importance of two embryological characters in Melastomataceae: druses occurrence in the anther wall cells and the thickness of the outer ovule integument from 180 and 144 species, respectively. For this purpose, we used anatomical analyses from herborized and spirit samples. The results show abnormal meiosis and heterochrony as cause of pollen inviability. Diplosporic apomixis was observed in all species and thus, the sexual embryo sac development is affected. Furthermore, aposporic apomixis was observed in C. hirta and adventitious embryony in L. melastomoides. Sexual reproduction appears to be an uncommon event in the investigated species, which can be classified as obligate apomitics. Druses in the anther wall cells were observed in 89 from 180 analysed species. The druses occurrence delimits Blakea (Blakeeae), Henrietteeae and a subclade in "Conostegia s.l." (Miconieae). The role of druses in the anther wall is uncertain. The bi-layered outer ovule integument was the most common character state in the family, observed in 11 from 14 sampled groups. Variations were detected in Melastomeae, Merianieae and Miconieae. The three-layered outer integument is pointed as a synapomorphy for "Marcetia & allies" (Melastomeae) and it is a character state most common in Miconieae, although more than three layers were observed in lineages with large seeds. We propose that the outer ovule integument may be related to the endozoochorous fruits in Miconieae. A bi-layered outer integument delimits Physeterostemon and a subclade in "Conostegia s.l." (Miconieae). The embryological data comparison for different groups of Melastomataceae highlights the importance of this study in the systematic works and provides information for future evolutionary discussions / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutora em Biologia Vegetal

Orientadores: Simone de Padua Teixeira, Sandra Maria Carmello-Guerreiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T18:42:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cortez_PriscilaAndressa_D.pdf: 7064634 bytes, checksum: 3b666f64143513cde3649bd4e703b9ff (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A principal forma de reprodução das angiospermas é a sexuada, que envolve obrigatoriamente a produção (gametogênese) e a fusão (fecundação) dos gametas haplóides. Entretanto, um número expressivo de espécies se reproduz assexuadamente por meio de apomixia, na qual a meiose é ausente ou modificada e os embriões são formados sem que haja fecundação. Dois tipos básicos de apomixia são reconhecidos: um em que o embrião se origina no interior de um megagametófito com número cromossômico somático (não reduzido); e outro, em que não há formação do megagametófito e o embrião se origina de células do núcleo ou do tegumento do óvulo. Espécies apomíticas são relatadas com mais frequência entre as Poaceae, Asteraceae, Rosaceae e Rutaceae, famílias com grande importância econômica. No entanto, vários estudos têm revelado cada vez mais exemplares apomíticos entre as Melastomataceae, principalmente em Miconia, gênero parafilético que inclui cerca de 1050 espécies. Levando em consideração o grande número de grãos de pólen inviáveis produzidos pelas espécies apomíticas neste gênero e a frequente utilização da forma e do desenvolvimento dos estames no reconhecimento de relações evolutivas entre os membros do grupo, este trabalho teve como objetivos (1) comparar o desenvolvimento dos estratos parietais da antera e dos grãos de pólen de Miconia albicans (espécie apomítica sem produção de grãos de pólen), M. stenostachya (espécie apomítica com baixa porcentagem de grãos de pólen viáveis) e M. paucidens (espécie sexuada com alta porcentagem de grãos de pólen viáveis); (2) estudar as características estruturais e ultraestruturais relacionadas à inviabilidade dos grãos de pólen de M. albicans e M. stenostachya; e (3) analisar a relação entre a epiderme e o endotécio no mecanismo de deiscência das anteras das espécies apomíticas M. albicans, M. fallax, M. leucocarpa, M. stenostachya e M. sellowiana, e das espécies sexuais M. chamissois, M. minutiflora, M. paucidens, M. pseudonervosa, e M. theaezans. A estrutura, ultraestrutura e micromorfologia da parede da antera e dos grãos de pólen foram analisadas em anteras fixadas em solução contendo glutaraldeído e processadas segundo protocolos de rotina para microscopia de luz e microscopias eletrônicas de transmissão e varredura. A forma e a viabilidade dos grãos de pólen maduros e a forma do tubo polínico foram analisadas a partir de grãos de pólen frescos coletados de anteras de flores recém-abertas, submetidos a testes de hidratação e de germinação "in vitro". A detecção dos principais grupos de substâncias químicas presentes nos vários estratos parietais da antera e nos grãos de pólen foi feita por meio da aplicação de reagentes e corantes específicos às seções finas e aos grãos de pólen frescos. Em M. albicans, M. stenostachya e M. paucidens, as anteras são tetrasporangiadas, o desenvolvimento da parede da antera é do tipo monocotiledôneo e os grãos de pólen não apresentaram substâncias de reserva ao longo do desenvolvimento; em M. paucidens, as células do tapete apresentaram cristais e proteoplastos no citoplasma. A antera em estádio de deiscência é constituída pela epiderme e pelo endotécio não funcional. Em M. albicans, a ausência de figuras meióticas indica que a meiose é um evento raro nessa espécie; as anteras maduras apresentaram-se vazias ou contendo estruturas semelhantes a grãos de pólen com paredes mal formadas e sem conteúdo. Em M. stenostachya, irregularidades meióticas levaram à formação de micrósporos de diferentes tamanhos e em número maior que quatro; a porcentagem nula de germinação dos grãos de pólen de M. stenostachya indicou que mesmo os grãos de pólen corados e com parede bem formada são inviáveis. Em M. paucidens, os grãos de pólen são alongados e liberados da antera parcialmente desidratados, havendo a formação do tubo polínico após a hidratação proporcionada pelo contato com a superfície estigmática. Em todas as espécies analisadas, o mecanismo de deiscência envolve a degradação da epiderme da antera numa região em que a cutícula é ausente e não depende da ação do endotécio, já que este tecido não apresenta nenhum tipo de especialização que possa ser relacionada à deiscência das anteras / Abstract: Most angiosperms reproduce sexually, with the production (gametogenesis) and fusion (fertilization) of the haploid gametes. However, some of them do so in an asexual way, called apomixis, a way of reproduction with the production of seeds which embryos are produced without fertilization of the egg cell. There as two main types of apomixis: one in which the embryo is formed inside the megagametophyte with somatic chromosome level (unreduced); and another one, in which there is no megagametophyte formation and the embryo is formed from ovule nucellar or tegument cells. Apomixis is often studied in Poaceae, Asteraceae, Rosaceae and Rutaceae families, probably due to its economical value. However, many studies have shown an increasing number in the tropical flora, mainly among Miconia (Melastomataceae), a paraphyletic genus with about 1050 species. Taking into account the amount of unviable pollen grains in apomictic Miconia and the importance of stamen morphology and development to the phylogenetic studies, this study aimed to (1) compare the anther and pollen grain development in Miconia albicans (apomictic species with lacks pollen grains), M. stenostachya (apomictic species with low percentage of viable pollen grains) and M. paucidens (sexual species with high percentage of viable pollen grains); (2) study the structure and ultrastructure characteristics related to the pollen grains development in M. albicans and M. stenostachya; and (3) study the relationship of the endothecium and the epidermis with the poricidal anther dehiscence mechanism in the apomicts M. albicans, M. fallax, M. leucocarpa, M. stenostachya and M. sellowiana, and in the sexual species M. chamissois, M. minutiflora, M. paucidens, M. pseudonervosa, and M. theaezans. Anthers in various stages of development were studied under light microscopy and scanning and transmission electron microscopes. The shape and the viability of mature pollen grains and the pollen tube shape were examined in fresh pollen grains obtained from mature anthers, which were submitted to hydration and "in vitro" germination testes. Tests for the main groups of chemical substances were applied to thin sections and to fresh pollen grains. M. albicans, M. stenostachya and M. paucidens have tetrasporangiated anthers, anther wall development following the "monocotyledonous" type, and pollen grains which lack reserve substances during all steps of development; in M. paucidens, crystals and proteoplasts were found inside the tapetal cell cytoplasm. The dehiscent anthers have epidermis and non-functional endothecium. The absence of meiotic figures in M. albicans may indicate that the meiosis is a rare event in this species; its mature anthers were also empty or with pollen grain-like structures, but completely empty and with abnormal pollen wall. The meiotic irregularities observed in M. stenostachya gave rise to the microspores with abnormal size (smaller or bigger than the normal ones) and often with more than four per tetrad; the null percentage of pollen grain germination in M. stenostachya showed that even the well-stained pollen grains were unviable. M. paucidens showed elongated pollen grains that are released from anther in a partially dehydrated way, being the pollen tube originated after the pollen grain hydration when in contact with the stigmatic surface. In all of the species studied, the anther dehiscence mechanism is a consequence of cell degradation in a portion that lack cuticle being, for this, independent of the endothecium layer / Doutorado / Biologia Vegetal / Mestre em Biologia Vegetal

Magister Scientiae - MSc / Doubled Haploid (DH) Technology is an important tool for plant breeding and biotechnological applications as it accelerates the breeding cycle of plants by shortening the time required to attain homozygosity. Anther culture has become one of the most frequent and well-established methods for the induction of haploid embryogenesis and regeneration in barley. Anther culture is easily reproduced and workable for a wide range of genotypes. The aim of this study was to determine the optimal pre-treatment for barley anther culture. Three pre-treatments, 0.3 M Mannitol, 0.7 M Mannitol and a cold treatment with a moist cloth (CMC), were studied. The results suggest that CMC is the optimal pre-treatment to use for green plant regeneration. Anthers treated with CMC showed a higher response percentage than that of 0.7 M Mannitol and 0.3 M Mannitol. CMC also induced a significantly higher callus formation and green plant regeneration frequencies than 0.7 M Mannitol and 0.3 M Mannitol. Further research has to be conducted to further optimize green plant yields per treatment as well as reduce the number of albinos regenerated through barley anther culture.

Diploid potato populations between a primitive cultivated species, <I>Solanum phureja</I>, and a weedy species, <I>S. chacoense</I>, were used to examine the segregation of microsatellite markers and three traits in backcrosses. Two of the traits, anther culture competence and 2<I>n</I> pollen production, originated from <I>S. phureja</I> whereas the third, leptine production (a specific glycoalkaloid known to convey resistance to the Colorado potato beetle) originated from <I>S. chacoense</I>. Using CP2, a self-incompatible F₁ hybrid originating from a cross between <I>S. chacoense</I> clone 80-1 and <I>S. phureja</I> clone 1-3, three populations were developed: 1-3 x CP2 (PBCp), CP2 x 1-3 (PBCc), and CP2 x 80-1 (CBC). For the microsatellite study, four simple sequence repeat (SSR) primer pairs that amplified fragments within potato sequences found in the GenBank were used to look at segregation ratios in our backcross populations and to eliminate possible spurious genotypes bearing non-parental alleles in these populations. Seventeen spurious genotypes were discarded from PBCp; none was found in PBCc or CBC. Two SSR loci showed skewed segregation in PBCp (favoring transmissnion of the allele originally found in 80-1), PBCc showed normal segregation at all loci, and CBC showed distorted segregation at one locus (revealing a deficiency of homozygotes). In the study of anther culture, three components of ACR were investigated in a preliminary study: 1) embryos produced per anther (EPA), 2) embryo regeneration rate and 3) percentage of monoploids (2<I>n</I>=1<I>x</I>=12) among regenerants. CP2 was intermediate, 80-1 was low, and 1-3 was high for ACR. Only EPA was selected for further characterization in our populations. PBCp (78 genotypes) and CBC (57 genotypes), were characterized for anther culture response ACR/EPA in a series of studies. Nine high and ten low selections were identified in CBC, and ten high and ten low selections were identified in PBCp. EPA selections were used for bulk segregant analysis (BSA) using 214 RAPD primers. Two bands, one amplified by OPQ-10 and another by OPZ-4 were linked in coupling and in repulsion, respectively, to ACR in PBCp. One band amplified by OPW-14 primer was linked in coupling to ACR in CBC. One-way ANOVAs for data from remaining genotypes of the populations verified linkage of the markers to ACR/EPA. For 2n pollen production, a total of 77 PBCp genotypes was characterized; 80-1 produces low % 2<I>n</I> pollen, and 1-3 produces high % 2<I>n</I> pollen. Pollen samples were stained with propidium iodide and examined by flow cytometry. The frequency of 2n pollen varied continuously from 1.7 % to 40.6 % among the 41 genotypes that flowered sufficiently to allow three separate pollen collections. Variation due to the environment was observed where the frequency of 2n pollen appeared greater over a range of genotypes on single collection days. BSA could not be used due to limited population size and a low number of selections at the extremes of the distribution of phenotypes. The continuous variation for 2<I>n</I> pollen production suggests multigenic control of the trait. In the study of leptine content in reciprocal backcross populations, 87 genotypes within PBCp, and 42 genotypes within PBCc were characterized using gas chromatography of leaf samples. CP2 was intermediate, 1-3 had zero, and 80-1 was high for leptine content in the foliage. Leptines were present in low levels in 43 of 87 genotypes in PBCp, indicating simple genetic control. In PBCc, only 7 of 42 genotypes expressed leptines, generally at a higher level than in PBCp, indicating cytoplasmic inheritance. Ten high and ten nil selections within PBCp, and seven high and eight nil selections within PBCc were used for BSA using 214 RAPD primers. Three primers OPQ-2, OPT-16 and OPT-20 amplified bands segregating with high bulks in both populations. These markers were linked in coupling to leptine content in PBCp. Linkage was verified by ANOVAs for leptine content in the entire population. / Ph. D.

The goals of this research project were to investigate aspects of pollination biology of two native boreal species: Vaccinium myrtilloides (Canadian blueberry) and Vaccinium vitis-idaea (lingonberry) in central Saskatchewan. Accordingly, surveys of insect taxa visiting the flowers were performed, and determination of the effectiveness of these insect taxa to serve as pollinators was measured through pollen deposition and pollen tube growth in the style. Accompanying fieldwork, and morphological and anatomical studies were done for the two food rewards offered by flowers of both Vaccinium species: pollen released through poricidal anthers and nectar secreted from the nectary atop the inferior ovary. Pollen-ovule (P/O) ratios were determined for the two study species in Saskatchewan (V. myrtilloides, V. vitis-idaea) as well as for five other Vaccinium species from eastern Canada (Nova Scotia – V. angustifolium, V. boreale, V. caespitosum, V. corymbosum, and V. uliginosum). Pollen, released at maturity as tetrads, were converted to total pollen grains per flower to yield P/O ratios ranging from 238 (V. caespitosum) to 2,008 (V. vitis-idaea), but 736 for the latter in Saskatchewan. These P/O ratios are indicative of a breeding system ranging from facultative autogamy to facultative xenogamy. Additionally, the structure of mature stamens and pollen tetrads was studied in V. myrtilloides and V. vitis-idaea. Each anther was functionally bilocular; had a single-cell thickness (i.e., epidermis) with regularly occurring papillae; lacked an endothecium; and possessed two distal, hollow tubules each terminating in a pore. Overall pollen grain viability was 76-97% (V. myrtilloides) and 51-93% (V. vitis-idaea), with about 20% of tetrads having only 1-3 grains viable, and 12% and 27% of tetrads entirely non-viable in V. myrtilloides and V. vitis-idaea, respectively. Pollen tetrads occasionally were connected by a sticky substance resembling pollenkitt, but viscin threads were absent. One instance of precocious (in situ) germination of tetrads was recorded within anthers of V. myrtilloides. The floral nectary was a disk of secretory tissue situated between the stamens and the style. The epidermis possessed solitary stomata that were variable in number, but not different between V. myrtilloides and V. vitis-idaea. The nectary was vascularized by phloem alone; many traces were found for V. myrtilloides throughout the nectary, whereas V. vitis-idaea had few traces at the nectary base, concentrated at the inner side of the disk closest to the style base. Young sclerenchyma cells were found throughout the nectary parenchyma. Nectar production started on the day of anthesis for both species, although many flowers of V. vitis-idaea appeared to have no measureable nectar at that time. V. myrtilloides produced a larger range of nectar solutes per flower (0 - 3684.1 μg), than V. vitis-idaea iii (1.29 to 1147.62 μg) over both years; nectar volumes per flower never exceeded 5 μL. Nectar was measured daily in flowers aged 1 – 4 days in 2010 and 1 – 6 days in 2011, however, over the two years at the same study site there was no clear pattern of secretion and reabsorption throughout flower life for V. myrtilloides, and only a gradual increase for V. vitis-idaea as flowers aged. Insect visitors to flowers surveyed in 2010 included a large proportion of honeybees (Apis mellifera) as visitors to both species, whereas in 2011 there were no honeybees present at the field site. There was a larger proportion of hoverflies (Syrphidae) found on the flowers of V. vitis-idaea than on V. myrtilloides. Other visitors to V. myrtilloides were bees (Bombus, Andrena, Osmia, Colletes) and wasps (Vespidae), whereas flowers of V. vitis-idaea were visited by bees (Bombus, Andrena, Osmia, Lasioglossum, Colletes, Hylaeus), an ant (Formicidae) and a butterfly (Lycaenidae). Bombus spp. were shown to be pollinators of V. myrtilloides. Andrena spp. were probable pollinators, whereas honeybees appeared to be poor pollinators. Bombus spp. seemed probable pollinators of V. vitis-idaea and hoverflies to be barely more than visitors, though small sample sizes did not allow for conclusive evidence. The time that an insect spent on a virgin flower had no relationship to the pollination result. Among individuals of various Bombus spp. that did or did not sonicate flowers of V. myrtilloides, the action of “buzz pollination” was shown to result in an increase in the number of pollen tetrads deposited and in pollen tube growth.

Magistrantūros studijų baigiamajame darbe pateikiamas augimo reguliatorių bei sacharidų derinių poveikis skirtingų sėmeninių linų veislių morfogenezei izoliuotų dulkinių kultūroje. Darbo objektas – sėmeninių linų veislės ‘Atalante, ‘Barbara’, ‘Dnepr-2’, ‘Lirina’, ‘Mikael’, ‘Norman’. Darbo metodai: tirtų genotipų izoliuotos dulkinės augintos maitinamosiose terpėse, besiskiriančiose augimo reguliatorių bei sacharidų kiekiais. Vertintas kaliaus formavimosi dažnis, ūglių formavimosi dažnis, bei ūglių kiekis iš eksplanto. Darbo rezultatai. Nustatyta, kad sėmeninių linų kaliaus formavimosi intensyvumas priklausė ne tik nuo egzogeninių augimo reguliatorių, sacharidų, bet ir nuo genotipo. Genotipų ‘Lirina’ dulkinės statistiškai patikimai intensyviau kalių formavo maitinamojoje terpėje, papildytoje augimo reguliatorių deriniu 1,0 mg l-1 BAP + 2,0 mg l-1 IAR. Sacharozės kiekis maitinamojoje terpėje turi būti parenkamas kiekvienam genotipui individualiai. Genotipų ‘Mikael’, ʽLirina‘ ir ‘Dnepr-2’ izoliuotos dulkinės, intensyviau kalių formavo terpėje su 6% sacharozės, o genotipų – ‘Barbara’, ‘Norman’ ir ‘Atalante’ – terpėje su 3% sacharozė + 3% maltozės, nepriklausomai nuo augimo reguliatorių derinio maitinamojoje terpėje. Silpniausiomis organogenetinėmis savybėmis pasižymėjo genotipo ‘Barbara’ kalius, ūglius formavęs 0,00%–5,83% dažniu, o intensyviausiomis ūglių regeneravimo galimybėmis pasižymėjo genotipo ‘Dnepr -2’ izoliuotų dulkinių indukuotas kalius. Genotipo ‘Mikael’ indukuotas... [toliau žr. visą tekstą] / The master work presents the results of different linseed genotypes morphogenetic ability, when using different growth regulators and sacharides. Object of the work – linseed flax cultivars ‘Lirina’, ‘Barbara’, ‘Mikael’, ‘Dnepr-2’, ‘Atalante’, ‘Norman’ in anther culture Method of the work – there were analysed different genotype anthers, which were grown in media differing in their levels of growth regulators and sucharides to callus induction. There were also evaluated callus formation frequency, shoot formation frequency, and shoots number per explant. The results of work. It was found that linseed callus formation frequency depends not only on the exogenous growth regulators, sacharides, but also on the genotype. Genotype ʽLirina’ anthers significantly more intensive formated callus in nutrient medium supplemented with growth regulators combination of 1.0 mg l-1 BAP + 2.0 mg l-1 IAA. Sucrose content in nutrient medium must be selected individually for each genotype. Genotypes ‘Mikael’, ‘Lirina’ and ‘Dnepr-2’ isolated anthers, more intensive formed callus in medium containing 6% sucrose, and genotype - ‘Barbara ’, ‘Norman’ and ‘Atalante’ in medium with 3% sucrose + 3% maltose, independent of the growth regulator combination in nutrient medium. Organogeticly weakest features of genotype was characterized by genotype ʽBarbara' callus, shoots formation varied from 0.00% to 5.83%, and the intensive potential of shoot regeneration was characterized from genotype ‘Dnepr -2’... [to full text]

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:25:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Tatiane_Medeiros_Souza.pdf: 940252 bytes, checksum: 01f4b10ebe6ad084dbd24af81cf960ee (MD5) Previous issue date: 2011-02-18 / The anther culture of rice is a technique used to obtain haploid plants. This technique is useful in plant breeding because it enables breeders to obtain fully homozygous plants in one generation. Thus, important and recessive features are expressed without the need to conduct a population through several generations of selfing. Rice, cereal of great economic and social importance, when under flooding conditions may face iron toxicity. That can cause high losses in the rice crop productivity. Through crosses between genotypes with contrasting tolerance to iron and to obtain a double haploid population, it is possible to study the mechanisms involved in the toxicity of iron to rice plants. The objective of this work was to develop a double-haploid population of rice from the F1 and F2 generations from the cross between genotypes Nipponbare x BRS Atalanta and BRS Firmeza x Epagri 107. Three different culture media: N6 (2.4 D, Kinetin and Picloran), NL (2.4 D, Picloran and Kinetin) and NL (NAA and Kinetin) were tested. Three experiments were conducted. The first testing the three culture media in Nipponbare x BRS Atalanta and BRS Firmeza x EPAGRI 107. In the second, the response to anther culture with genotypes Nipponbare and BRS Atalanta on regeneration medium NL (NAA and Kinetin). The third experiment consisted of F1 of the cross Nipponbare x BRS Atalanta with the culture medium NL (NAA and Kinetin). The study focused on the influence of different sources and concentrations of iron in culture medium for in vitro cultivation of rice. The sources used were ferric EDTA and ferric sulphate in concentrations of 0.9 mM, 4.5 mM and 9.0 mM. The results obtained in double-haploid plants were more expressive in the first experiment with the 1 culture medium, where the regeneration of green plants had an efficiency rate of 0,11%. The callus induction and regeneration of green plants and albino was greater in the cross Nipponbare x BRS Atalanta. The sources and concentrations of iron tested cultivars Nipponbare and BRS Atalanta genotype showed significant differences in all variables, being the variable shoot length the one presenting the most significant differences. / A cultura de anteras de arroz é uma técnica utilizada para a obtenção de plantas haplóides. Esta técnica tem grande utilidade no melhoramento de plantas, pois possibilita a obtenção de plantas totalmente homozigotas em apenas uma geração. Desta forma, características importantes e de caráter recessivo são manifestadas sem a necessidade de conduzir uma população a várias gerações de autofecundação. O arroz, cereal de grande importância econômica e social, apresenta em condições de alagamento, toxidez ao ferro. Este estresse pode ocasionar elevadas perdas na produtividade de uma lavoura de arroz. Através de cruzamentos entre genótipos contrastantes a tolerância ao ferro e com a obtenção de uma população duplo-haplóide será possível estudar os mecanismos que envolvem a toxidez do ferro em plantas de arroz. O objetivo deste trabalho consistiu no desenvolvimento de uma população duplo-haplóides de arroz a partir da geração F1 e F2, obtida do cruzamento entre os genótipos Nipponbare x BRS Atalanta e BRS Firmeza x Epagri 107. Foram testados três meios de cultura: N6 (2,4 D, Picloran e Cinetina) NL (2,4 D, Picloran e Cinetina) e NL (ANA e Cinetina). Foram realizados três experimentos. O primeiro testando os três meios de cultura em Nipponbare x BRS Atalanta e BRS Firmeza x EPAGRI 107. No segundo, a resposta a cultura de anteras com os genótipos Nipponbare e BRS Atalanta no meio de regeneração NL (ANA e Cinetina). O terceiro experimento utilizou somente o cruzamento Nipponbare x BRS Atalanta com o meio de cultura NL (ANA e Cinetina). Foi realizado também o estudo sobre a influência de diferentes fontes e concentrações de ferro em meio de cultura in vitro para o cultivo do arroz. As fontes utilizadas foram EDTA férrico e sulfato férrico nas concentrações de 0,9 mM, 4,5 mM e 9,0 mM. Os resultados obtidos na obtenção de plantas duplo-haplóides foram mais expressivos no primeiro experimento com o meio de cultura 1, onde a regeneração de plantas verdes teve uma taxa de eficiência de 0,11%. A indução de calos e regeneração de plantas verdes e albinas foi maior entre o cruzamento Nipponbare x BRS Atalanta. As fontes e concentrações de ferro testadas nas cultivares Nipponbare e BRS Atalanta apresentaram diferenças significativas para genótipo em todas as variáveis analisadas, sendo a variável comprimento de parte aérea a que mais obteve diferenças significativas.