A cana-de-açúcar vem assumindo um papel de destaque na atual conjuntura nacional, impulsionada principalmente pela produção de etanol, que vai de encontro com a crescente preocupação mundial na busca por fontes de energias renováveis e menos impactantes ao ambiente. Por essa razão, é preciso assegurar o contínuo desenvolvimento técnico-científico do setor sucroalcooleiro nacional, mantendo o Brasil na posição de vanguarda na produção de biocombustíveis. Ante a disponibilidade de inúmeras ferramentas biotecnológicas, tornou-se possível avançar com maior celeridade na compreensão dos campos da genética e fisiologia da cana-de-açúcar. Neste trabalho é demonstrado a transformação genética via biobalística da cultivar RB835486. No processo foram usadas duas construções para silenciamento gênico via RNA de interferência (RNAi), com genes quiméricos do tipo shRNA (short harpin RNA) para silenciamento dos genes SspTIP1;1 e SspPIP1;4, em co-tranformação com o gene marcador npt- II. Os dois genes alvo selecionados codificam aquaporinas, proteínas transmembrana responsáveis pelo transporte de água na planta. Estes genes foram identificados anteriormente por seu possível envolvimento no processo de acúmulo de sacarose. A co-integração dos cassetes de silenciamento gênico e do gene marcador ocorreu em 13 plantas, sendo obtidas três linhagens para o gene SspTIP1;1 e 10 linhagens para o gene SspPIP1;4. Dentre elas, duas linhagens SspTIP1;1 e cinco linhagens SspPIP1;4 foram analisadas via RT-PCR, quanto a possíveis modificações nos níveis de expressão dos genes alvos. Nas duas linhagens transgênicas avaliadas para silenciamento do SspTIP1;1, não houve redução em sua expressão em relação ao controle não transformado, possivelmente devido a efeitos de posição. Nas outras cinco linhagens transgênicas avaliadas para silenciamento do SspPIP1;4, houve redução significativa em seus níveis de expressão em três linhagens em relação ao controle não transformado. Nestas plantas serão realizadas as análises fisiológicas a fim de validá-las funcionalmente quanto ao transporte de água e acúmulo de sacarose. / Sugarcane has taken a leading role in the current national economy, mainly boosted by ethanol production, which meet the growing global concern on searching for renewable energy and with low impact on the environment. Therefore, it is necessary to ensure the continuous technical and scientific development of the national sugar and ethanol sector, maintaining the leading position of Brazil in biofuel production. By the availability of numerous biotechnology tools, it became possible to advance more rapidly in understanding the fields of genetics and physiology of sugarcane. This work demonstrated the genetic transformation of the cultivar RB835486 via biolistic assay. In the process it was used two constructs for gene silencing via RNA interference (RNAi) with chimeric genes of the type shRNA (short harpin RNA) for silencing of the genes SspTIP1;1 and SspPIP1;4, co-transformed with the marker gene npt- II. The two selected target genes encode aquaporins, transmembrane proteins which are responsible for water transport in plants. These genes were previously identified for their possible involvement in the process of sucrose accumulation. The co-integration of both, the cassette gene silencing and gene marker was observed in 13 plants, three strains were obtained for the gene SspTIP1;1 and 10 strains for gene SspPIP1;4. Among them, two strains of SspTIP1;1 and five strains of SspPIP1;4 were analyzed by RT-PCR, searching for possible changes in the levels of target gene expression. In the two transgenic lines evaluated for silencing SspTIP1;1, no reduction in expression compared to control non-transformed was obtained, possibly due to effects of position insertion of the gene in the genome. The other five transgenic lines evaluated for silencing of SspPIP1;4, a significant reduction in their expression levels was obtained in three strains when compared to the control untransformed plants. These silenced plants will be physiologically analyzed to validate their function on water transport and sucrose accumulation.

A cana-de-açúcar é uma monocotiledônea poliplóide, alógama que possui baixa taxa reprodutiva devido a dificuldade de florescimento. Devido estas características genéticas e fisiológicas os programas de melhoramento são longos e laboriosos. Alternativamente, modernas aplicações da biotecnologia visam contribuir com o desenvolvimento de novos cultivares. Neste trabalho estudou-se a metodologia de cultura de tecidos a partir de discos de folhas imaturas para o estabelecimento da cultura de calos embriogênicos e regeneração de plantas a partir dos calos embriogênicos e diretamente, a partir de folhas imaturas. O objetivo principal foi contribuir para o desenvolvimento de métodos eficientes para produção de plantas transgênicas a partir de calos e folhas imaturas, considerando-se a crescente necessidade de produção de novos cultivares com características agronômicas específicas. Diversas concentrações de 2,4-D e cinetina em meio MS foram testadas para o estabelecimento de calos altamente embriogênicos e para a indução da desdiferenciação celular nos discos foliares antecedendo a regeneração de plantas. Meios de cultura sem reguladores de crescimento (MS) e com a adição de BAP e ANA foram testados para a regeneração de plantas a partir de discos foliares. Calos embriogênicos com 12 a 20 semanas de cultivo produziram em média 3 a 5 plantas, em meio de regeneração MS. Folhas imaturas apresentaram elevado potencial de regeneração de plantas quando se utilizou 2,4-D em concentrações de 5 e 8 mg/L nos períodos de 5 e 8 dias no escuro. Houve indução a formação de embriões somáticos que resultaram em média 12 a 16 plantas por explante no período total de 7 a 10 semanas. Além disso, foi testado o pré-tratamento dos discos foliares em meio MS3K, contendo 2,4-D (3mg/L) e cinetina (0,1 mg/L), antes da transferência do discos para meio de regeneração MS. Os discos submetidos a este pré-tratamento durante 14, 21 e 28 dias apresentaram aumento significativo na eficiência de regeneração de plantas, variando em média de 41 a 50 plantas por disco foliar nas variedades RB835089 e RB855156. A redução no tempo para obtenção de plantas aliado ao aumento na média de plantas obtidas é a base para aumentar a eficiência de transformação genética de plantas. Experimentos de cotransformação dos genes neo e comt(AS), foram realizados por biolística. Em plantas regeneradas a partir de folhas imaturas da variedade RB835486, as análises de PCR confirmaram a incorporação do gene marcador neo em 57 e 90% das plantas em meio seletivo com geneticina (30 mg/L), sendo que a maior eficiência de regeneração de transgênicos (90%) foi obtida no pré-tratamento com o meio MS3K. Das plantas transgênicas para o gene neo, 7 e 38% também foram confirmadas para a incorporação do gene comt(AS). Nas plantas regeneradas a partir de calos embriogênicos em meio seletivo, as análises de PCR detectaram somente a incorporação do gene neo, o que ocorreu em 52% das plantas analisadas. Os resultados obtidos mostram que a cultura de discos de folhas imaturas para o processo de transformação genética por biolística é uma metodologia viável, rápida e menos onerosa, quando comparada com a cultura de calos embriogênicos. / Sugarcane is a polyploidy monocot and allogamous species that has low reproductive rate due to the difficulty of flowering. Because of these genetic and physiological characteristics breeding program takes long time and demand hard labor. Alternatively, modern biotechnology approaches contribute to the development of new cultivars. In this work we studied the methodology of plant tissue culture from immature leaf discs to establish callus culture and plant regeneration from those calli and from immature leaves, directly. The main objective was to contribute to the development of efficient methods to produce transgenic plants from callus and immature leaves, due to the growing need to produce new cultivars with specific agronomics traits. MS medium with different concentrations of 2,4-D and kinetin were tested to obtain highly embryogenic calli and to induce cellular dedifferentiation in the immature leaf discs prior to plant regeneration. Culture media without growth regulators (MS) and with the addition of BAP and NAA were tested for plant regeneration from leaf discs. Callus culture with 12 to 20 weeks resulted on average 3 to 5 plants on regeneration medium designed as MS. Immature leaves showed a high potential for plant regeneration when 2,4-D at concentrations of 5 and 8 mg/L in periods of 5 and 8 days in the dark. There were inducing of somatic embryos that resulted in average 12 to 16 plants per explant in the total period of 7 to 10 weeks. In addition, we tested the pre-treatment of leaf discs in MS3K medium which contain 2,4-D (3 mg/L) and kinetin (0.1 mg/L) before transfering to plant regeneration MS medium . The discs submitted to this pretreatment for 14, 21 and 28 days showed significant increase in the efficiency of plant regeneration, with on average of 41 to 50 plants per leaf disc in varieties RB835089 and RB855156. The reduction of time to obtain plants coupled with the increase of plants obtained is the basis for increasing the efficiency of plant genetic transformation. Co-transformation with genes neo and comt(AS), were performed by biolistics. Plants regenerated from immature leaves of the variety RB835486, PCR analysis confirmed the incorporation of the neo selection marker gene in 57 and 90% of the plants on selective medium with geneticin (30 mg/L), the higher efficiency of transgenic plants (90%) was obtained on pre-treatment in MS3K medium. Transgenic plants for the neo gene, 7 and 38% were also confirmed for the incorporation of comt (AS). PCR analysis of candidates transgenic plants from callus growing on selective medium, revelled only the insertion of the neo gene, which occurred in 52% of the analyzed plants. The results of this work showed that the approach of using immature leaf discs to obtain plant genetic transformation by biolistics methodology is a viable, cheaper and faster than using embryogenic callus.

O Brasil é o principal produtor de maracujá amarelo. Entretanto, a produtividade é baixa, cerca de 1 0.000 t por hectare. A produção de frutos varia com o cultivar, condições climáticas, manejo e outros fatores, principalmente doenças causadas por bactérias e vírus. Metodologias de transformação genética são alternativas modernas para obter plantas resistentes. A proteína derivada de inseto, atacina A atua como bactericida, e tem sido utilizada para conferir resistência a espécies vegetais. Os objetivos do presente estudo foram (i) obter a regeneração de brotos in vitro, (ii) testar a eficiência de agentes seletivos durante o processo organogênico, (iii) construir o cassete contendo o gene atacína A, e (iv) determinar as condições físicas e biológicas para a transformação genética de plantas de maracujá amarelo utilizando o método de biobaiística. Em relação a estudos in vitro, três recipientes de cultura foram avaliados como também diferentes concentrações de benzylaminopurina (BA) e água de coco que foram adicionadas ao meio basal. Phytagei e agar também foram testados como agentes solidificantes. As culturas foram avaliadas quanto à resposta morfogênica dos discos foliares. O gene atacina A foi sequenciado e clonado para receber o promotor CAMV 35S com um enhancer duplicado e o terminador 35S. Este vetor foi denominado pFFatacina. O cassete de expressão foi cionado nos vetores pcambia 1300 e pcambia 2300 que contêm os genes higromicina (hpt) e canamicina (nptll), respectivamente. Discos foliares, assim como segmentos entrenodais e hipocotiledonares que induzem calos, foram usados nos experimentos de biobaiística. A expressão do gene uida foi avaliada para testar os parâmetros de bombardeamento, pressão de gás Hélio (psi) e a distância da tela de retenção até o tecido alvo (cm). A resposta organogênica dos discos foliares não diferiu quando placas de petrí, tubos ou frascos foram usados, embora os tubos (2,4 x 8,5 cm, 30 mi) mostraram uma resposta ligeiramente melhor. O meio MS (Murashige & Skoog, Physiologia Plantarum, 15, 1962) solidificado com agar (0,6%) e suplementado com 0,5 mg/L BA e 5% de água de coco (w/v) provou ser eficiente na indução de organgênese. Brotos foram obtidos após 30 dias. Segmentos entrenodais e hipocotiledonares produziram 300 estruturas semelhantes a gemas por explante. Microscopia de varredura e análises histológicas demonstraram ser estruturas foliares, as quais evoluíram em brotos após 50 dias em Y2 MS. Higromicina a 5 mg/L provou ser um agente seletivo apropdado, inibindo organogênese em 60% dos explantes. Canamicina a 50 mg/L foi também efetiva. Calos morfogênicos de até 10 dias e discos foliares de 3 dias de cultivo mostraram elevados níveis de expressão transiente sob 80016,5 ou 100019,5 (psi de gás Héliolcm de distância de võo dos microprojéteis). Foram realizados experimentos de co-transformação com pB[426 (8,7 kb) que contém o gene npdi e pFFatacina (5,25 kb), como também utilizando-se um único vetor (pcatacina 1300), Freqüência de transformação estável de 0,85% foi obtida. A integração do transgene foi confirmada por PCR para o gene atacina A. Este é o primeiro trabalho que relata a transferência de um gene de interesse para plantas de maracujá amarelo por biobalística. / Brazil is the leading producer of the yellow passion fruit. However, the productivity is fairly low, about 10,000 t per hectare. Fruit yields vary with cultivars, climatic conditions, management and other factors, namely bacterial and virus díseases. Genetic transformation methodologies are modern alternatives to obtain plant resistance. The insectderived protein, attacin A acts as bacterícide, and it has been used to confer resistance to plant species. The objectives of the present study were (i) to obtain in vitro shoot regeneration, (ii) to test the efficiency of certain selective agents during the organogenesis process, (iií) to construct the cassette containing the attacin A gene, and (iv) to determine the physical and biological conditions for genetic transformation of passion fruit plants by using the biolistic approach. Regarding the ín vítro studies, three culture recipients were evaluated as well as different concentrations of benzylaminopurine (BA) and coconut water that suppiemented the basal medium. Phytagei and agar were aiso tested as solidifying agents. Cultures were evaluated with respect to leaf dises morphogenic responses. The attacín A gene was sequenced, and cioned to receive the CAMV 35S promoter with a duplicated enhancer sequence, and the 35S terminator. This vector was denoted pFFatacina. The cassette was cioned in pcambia 1300 and pcambia 2300 vectors that contain the hygromícin (hpt) and kanamycin (nptil) genes, respectively. Leaf discs, as well as internodal segments and hypocotyl-derived sections chosen to índuce calii, were used in the biolistic experiments. The uida gene expression was evaluated for testing bombardment parameters, namely the helium pressure (psi) and the distance from the stopping screen to the target tissue (cm). The organogenic response of the leaf discs did not differ when petri dishes, tubes or culture vesseis were used although the tubes (2,4 x 8,5 cm, 30 ml capacity) showed to be slightly better. The agar (0.6%)-solidifíed MS (Murashige & Skoog, Physíología Plantarum, 15, 1962) medium suppiemented with 0.5 mg/L BA and 5% (wlv) coconut water proved to be efficient to induce organogenesis. Shoots were obtained after 30 days. Internada[ and hypocotyl-derived segments produced 300 bud-like structures per explant. Scanning microscopy and histologícal anaiyses provided evidences that they were leaf structures, which last 50 days in 1/2 MS to evolve into shoots. Hygromicin at 5 mg/L proved to be proper as selective agent, inhibiting organogenesis in 60% of the explants. Kanamycin at 50 mg/L was also effective. Morphogenic calli up to 10 days old and 3 d-leaf discs showed high levels of transient uida gene expression under 80016.5 or 1000/9.5 helium pressureldistance from the stopping screen to the target tissue. Cotransformation experiments with pBI426 (8.7 kb) that contain the nptil gene and pFFatacina (5.25 kb) were carried on as well singre vector transformation tríals (pcatacina 1300). Stable transformation frequency of 0.85% was obtained. Transgene integration was confirmei by PCR for the attacin A gene. This is the first report on agronomicaily useful-gene transfer to yeilow passion fruit plants by biolistics.

O trabalho teve como objetivo otimizar a metodologia de transformação de plantas de Eucalyptus grandis; uma importante espécie florestal amplamente cultivada no Brasil. Foram estudadas a transformação por agrobiobalística de explantes com acúmulo de gemas axilares e do SAAT ('sonication-assisted Agrobacterium mediated transformation'). Ambas as técnicas causam microferimentos nos explantes aumentando a penetração da Agrobacterium nos tecidos vegetais. Na agrobiobalística o explante é submetido ao bombardeamento com micropartículas seguida por inoculação com a bactéria; enquanto que no SAAT o explante é submetido à sonicação por breves períodos de tempo na presença da bactéria. Os experimentos de transformação foram avaliados pela analise da expressão transitória do gene repórter uidA. Os parâmetros estudados na transformação por agrobiobalística foram: pressão de disparo ( pressão do gás hélio), distância de vôo das micropartículas, estabilidade da expressão do gene uidA e temperatura de co-cultivo. As freqüências mais elevadas da expressão da ß-glucuronidase foram observadas utilizando 1350 PSI de gás hélio, 9,5 cm de distância de vôo dos microprojéteis e temperatura de 26ºC durante o co-cultivo. Para otimizar a transformação de explantes com acúmulo de gemas axilares foi realizado um estudo histológico, o qual permitiu constatar que as áreas meristemáticas estão localizadas na superfície do explante. O meristema é formado pela rediferenciação de células da epiderme e das primeiras camadas do parênquima cortical caracterizando sua origem exógena. A localização histológica do produto da expressão do gene repórter uidA mostrou que esta expressão ocorre apenas em células já diferenciadas, não sendo encontrada durante os tratamentos com células meristemáticas. Para realizar os ensaios com SAAT foi selecionado previamente um clone com características favoráveis à transformação: alta taxa de regeneração, susceptibilidade a agentes seletivos e à transformação por Agrobacterium. A maior taxa de plantas que apresentaram atividade da ß-glucuronidase foram observadas utilizando-se 60 segundos de sonicação; tempos superiores a este causaram um comprometimento da regeneração do explante. A sonicação adicional, após a sonicação preliminar do explante, juntamente com a bactéria, melhora a eficiência do processo de transformação. Os resultados demonstram que o uso de SAAT é viável na transformação de eucalipto com Agrobacterium. / The research project aimed the establishment of a method for genetic transformation of Eucalyptus grandis; an important and widely planted forestry tree in Brazil. Two techniques of transformation were tested: agrobiolistic of explants with accumulation of meristematic cells and SAAT ('sonication-assisted Agrobacterium mediated transformation'). Both systems of transformation aim to produce micro wounds in the explants in order to increase the Agrobacterium penetration in the tissues. In the case of agrolistica the explant was previously submitted to micro projectile bombardment, followed by bacteria inoculation. On the other hand in the SAAT technique the explante is submitted to short periods (few seconds) of sonication together with the bacteria. Transformation was evaluated by measuring the expression of the reporter gene uidA which codes the ß-glucuronidase enzyme. Several parameters were tested for agrobiolistic such as, gas pressure (helium), flight distance of micro projectiles, gene expression of the uidA, co-cultivation temperature. The highest values of ß-glucuronidase were observed for 1350 PSI, 9.5 cm from target and 26O C for co-cultivation. A histological analyze was carried out to check it the meristematic tissues were being transformed. The results showed that the meristematic tissues were localized in the surface of the explante. The meristem is formed by the dedifferentiation of epidermal cells and the first layers of the cortical parenchyma indicating its exogenous origin. The histological location of the reporter gene uidA showed that the expression occurs only in cells already differentiated, and not in meristematic cells. For SAAT experiments a clone was previously selected for favorable characteristic of transformation: high rate of regeneration, susceptibility of selective agents and to Agrobacterium transformation. The highest rate of ß-glucuronidase activity were observed for 60 s of sonication; higher sonication time reduced the efficiency of regeneration. Additional sonication, following a preliminary sonication of explante , in the presence of the bacteria, improved the efficiency of transformation. The results provided evidence the SAAT is a viable technique for Eucalyptus transformation via Agrobacterium.

A cana-de-açúcar vem assumindo um papel de destaque na atual conjuntura nacional, impulsionada principalmente pela produção de etanol, que vai de encontro com a crescente preocupação mundial na busca por fontes de energias renováveis e menos impactantes ao ambiente. Por essa razão, é preciso assegurar o contínuo desenvolvimento técnico-científico do setor sucroalcooleiro nacional, mantendo o Brasil na posição de vanguarda na produção de biocombustíveis. Ante a disponibilidade de inúmeras ferramentas biotecnológicas, tornou-se possível avançar com maior celeridade na compreensão dos campos da genética e fisiologia da cana-de-açúcar. Neste trabalho é demonstrado a transformação genética via biobalística da cultivar RB835486. No processo foram usadas duas construções para silenciamento gênico via RNA de interferência (RNAi), com genes quiméricos do tipo shRNA (short harpin RNA) para silenciamento dos genes SspTIP1;1 e SspPIP1;4, em co-tranformação com o gene marcador npt- II. Os dois genes alvo selecionados codificam aquaporinas, proteínas transmembrana responsáveis pelo transporte de água na planta. Estes genes foram identificados anteriormente por seu possível envolvimento no processo de acúmulo de sacarose. A co-integração dos cassetes de silenciamento gênico e do gene marcador ocorreu em 13 plantas, sendo obtidas três linhagens para o gene SspTIP1;1 e 10 linhagens para o gene SspPIP1;4. Dentre elas, duas linhagens SspTIP1;1 e cinco linhagens SspPIP1;4 foram analisadas via RT-PCR, quanto a possíveis modificações nos níveis de expressão dos genes alvos. Nas duas linhagens transgênicas avaliadas para silenciamento do SspTIP1;1, não houve redução em sua expressão em relação ao controle não transformado, possivelmente devido a efeitos de posição. Nas outras cinco linhagens transgênicas avaliadas para silenciamento do SspPIP1;4, houve redução significativa em seus níveis de expressão em três linhagens em relação ao controle não transformado. Nestas plantas serão realizadas as análises fisiológicas a fim de validá-las funcionalmente quanto ao transporte de água e acúmulo de sacarose. / Sugarcane has taken a leading role in the current national economy, mainly boosted by ethanol production, which meet the growing global concern on searching for renewable energy and with low impact on the environment. Therefore, it is necessary to ensure the continuous technical and scientific development of the national sugar and ethanol sector, maintaining the leading position of Brazil in biofuel production. By the availability of numerous biotechnology tools, it became possible to advance more rapidly in understanding the fields of genetics and physiology of sugarcane. This work demonstrated the genetic transformation of the cultivar RB835486 via biolistic assay. In the process it was used two constructs for gene silencing via RNA interference (RNAi) with chimeric genes of the type shRNA (short harpin RNA) for silencing of the genes SspTIP1;1 and SspPIP1;4, co-transformed with the marker gene npt- II. The two selected target genes encode aquaporins, transmembrane proteins which are responsible for water transport in plants. These genes were previously identified for their possible involvement in the process of sucrose accumulation. The co-integration of both, the cassette gene silencing and gene marker was observed in 13 plants, three strains were obtained for the gene SspTIP1;1 and 10 strains for gene SspPIP1;4. Among them, two strains of SspTIP1;1 and five strains of SspPIP1;4 were analyzed by RT-PCR, searching for possible changes in the levels of target gene expression. In the two transgenic lines evaluated for silencing SspTIP1;1, no reduction in expression compared to control non-transformed was obtained, possibly due to effects of position insertion of the gene in the genome. The other five transgenic lines evaluated for silencing of SspPIP1;4, a significant reduction in their expression levels was obtained in three strains when compared to the control untransformed plants. These silenced plants will be physiologically analyzed to validate their function on water transport and sucrose accumulation.

A cana-de-açúcar é uma monocotiledônea poliplóide, alógama que possui baixa taxa reprodutiva devido a dificuldade de florescimento. Devido estas características genéticas e fisiológicas os programas de melhoramento são longos e laboriosos. Alternativamente, modernas aplicações da biotecnologia visam contribuir com o desenvolvimento de novos cultivares. Neste trabalho estudou-se a metodologia de cultura de tecidos a partir de discos de folhas imaturas para o estabelecimento da cultura de calos embriogênicos e regeneração de plantas a partir dos calos embriogênicos e diretamente, a partir de folhas imaturas. O objetivo principal foi contribuir para o desenvolvimento de métodos eficientes para produção de plantas transgênicas a partir de calos e folhas imaturas, considerando-se a crescente necessidade de produção de novos cultivares com características agronômicas específicas. Diversas concentrações de 2,4-D e cinetina em meio MS foram testadas para o estabelecimento de calos altamente embriogênicos e para a indução da desdiferenciação celular nos discos foliares antecedendo a regeneração de plantas. Meios de cultura sem reguladores de crescimento (MS) e com a adição de BAP e ANA foram testados para a regeneração de plantas a partir de discos foliares. Calos embriogênicos com 12 a 20 semanas de cultivo produziram em média 3 a 5 plantas, em meio de regeneração MS. Folhas imaturas apresentaram elevado potencial de regeneração de plantas quando se utilizou 2,4-D em concentrações de 5 e 8 mg/L nos períodos de 5 e 8 dias no escuro. Houve indução a formação de embriões somáticos que resultaram em média 12 a 16 plantas por explante no período total de 7 a 10 semanas. Além disso, foi testado o pré-tratamento dos discos foliares em meio MS3K, contendo 2,4-D (3mg/L) e cinetina (0,1 mg/L), antes da transferência do discos para meio de regeneração MS. Os discos submetidos a este pré-tratamento durante 14, 21 e 28 dias apresentaram aumento significativo na eficiência de regeneração de plantas, variando em média de 41 a 50 plantas por disco foliar nas variedades RB835089 e RB855156. A redução no tempo para obtenção de plantas aliado ao aumento na média de plantas obtidas é a base para aumentar a eficiência de transformação genética de plantas. Experimentos de cotransformação dos genes neo e comt(AS), foram realizados por biolística. Em plantas regeneradas a partir de folhas imaturas da variedade RB835486, as análises de PCR confirmaram a incorporação do gene marcador neo em 57 e 90% das plantas em meio seletivo com geneticina (30 mg/L), sendo que a maior eficiência de regeneração de transgênicos (90%) foi obtida no pré-tratamento com o meio MS3K. Das plantas transgênicas para o gene neo, 7 e 38% também foram confirmadas para a incorporação do gene comt(AS). Nas plantas regeneradas a partir de calos embriogênicos em meio seletivo, as análises de PCR detectaram somente a incorporação do gene neo, o que ocorreu em 52% das plantas analisadas. Os resultados obtidos mostram que a cultura de discos de folhas imaturas para o processo de transformação genética por biolística é uma metodologia viável, rápida e menos onerosa, quando comparada com a cultura de calos embriogênicos. / Sugarcane is a polyploidy monocot and allogamous species that has low reproductive rate due to the difficulty of flowering. Because of these genetic and physiological characteristics breeding program takes long time and demand hard labor. Alternatively, modern biotechnology approaches contribute to the development of new cultivars. In this work we studied the methodology of plant tissue culture from immature leaf discs to establish callus culture and plant regeneration from those calli and from immature leaves, directly. The main objective was to contribute to the development of efficient methods to produce transgenic plants from callus and immature leaves, due to the growing need to produce new cultivars with specific agronomics traits. MS medium with different concentrations of 2,4-D and kinetin were tested to obtain highly embryogenic calli and to induce cellular dedifferentiation in the immature leaf discs prior to plant regeneration. Culture media without growth regulators (MS) and with the addition of BAP and NAA were tested for plant regeneration from leaf discs. Callus culture with 12 to 20 weeks resulted on average 3 to 5 plants on regeneration medium designed as MS. Immature leaves showed a high potential for plant regeneration when 2,4-D at concentrations of 5 and 8 mg/L in periods of 5 and 8 days in the dark. There were inducing of somatic embryos that resulted in average 12 to 16 plants per explant in the total period of 7 to 10 weeks. In addition, we tested the pre-treatment of leaf discs in MS3K medium which contain 2,4-D (3 mg/L) and kinetin (0.1 mg/L) before transfering to plant regeneration MS medium . The discs submitted to this pretreatment for 14, 21 and 28 days showed significant increase in the efficiency of plant regeneration, with on average of 41 to 50 plants per leaf disc in varieties RB835089 and RB855156. The reduction of time to obtain plants coupled with the increase of plants obtained is the basis for increasing the efficiency of plant genetic transformation. Co-transformation with genes neo and comt(AS), were performed by biolistics. Plants regenerated from immature leaves of the variety RB835486, PCR analysis confirmed the incorporation of the neo selection marker gene in 57 and 90% of the plants on selective medium with geneticin (30 mg/L), the higher efficiency of transgenic plants (90%) was obtained on pre-treatment in MS3K medium. Transgenic plants for the neo gene, 7 and 38% were also confirmed for the incorporation of comt (AS). PCR analysis of candidates transgenic plants from callus growing on selective medium, revelled only the insertion of the neo gene, which occurred in 52% of the analyzed plants. The results of this work showed that the approach of using immature leaf discs to obtain plant genetic transformation by biolistics methodology is a viable, cheaper and faster than using embryogenic callus.

O Brasil é o principal produtor de maracujá amarelo. Entretanto, a produtividade é baixa, cerca de 1 0.000 t por hectare. A produção de frutos varia com o cultivar, condições climáticas, manejo e outros fatores, principalmente doenças causadas por bactérias e vírus. Metodologias de transformação genética são alternativas modernas para obter plantas resistentes. A proteína derivada de inseto, atacina A atua como bactericida, e tem sido utilizada para conferir resistência a espécies vegetais. Os objetivos do presente estudo foram (i) obter a regeneração de brotos in vitro, (ii) testar a eficiência de agentes seletivos durante o processo organogênico, (iii) construir o cassete contendo o gene atacína A, e (iv) determinar as condições físicas e biológicas para a transformação genética de plantas de maracujá amarelo utilizando o método de biobaiística. Em relação a estudos in vitro, três recipientes de cultura foram avaliados como também diferentes concentrações de benzylaminopurina (BA) e água de coco que foram adicionadas ao meio basal. Phytagei e agar também foram testados como agentes solidificantes. As culturas foram avaliadas quanto à resposta morfogênica dos discos foliares. O gene atacina A foi sequenciado e clonado para receber o promotor CAMV 35S com um enhancer duplicado e o terminador 35S. Este vetor foi denominado pFFatacina. O cassete de expressão foi cionado nos vetores pcambia 1300 e pcambia 2300 que contêm os genes higromicina (hpt) e canamicina (nptll), respectivamente. Discos foliares, assim como segmentos entrenodais e hipocotiledonares que induzem calos, foram usados nos experimentos de biobaiística. A expressão do gene uida foi avaliada para testar os parâmetros de bombardeamento, pressão de gás Hélio (psi) e a distância da tela de retenção até o tecido alvo (cm). A resposta organogênica dos discos foliares não diferiu quando placas de petrí, tubos ou frascos foram usados, embora os tubos (2,4 x 8,5 cm, 30 mi) mostraram uma resposta ligeiramente melhor. O meio MS (Murashige & Skoog, Physiologia Plantarum, 15, 1962) solidificado com agar (0,6%) e suplementado com 0,5 mg/L BA e 5% de água de coco (w/v) provou ser eficiente na indução de organgênese. Brotos foram obtidos após 30 dias. Segmentos entrenodais e hipocotiledonares produziram 300 estruturas semelhantes a gemas por explante. Microscopia de varredura e análises histológicas demonstraram ser estruturas foliares, as quais evoluíram em brotos após 50 dias em Y2 MS. Higromicina a 5 mg/L provou ser um agente seletivo apropdado, inibindo organogênese em 60% dos explantes. Canamicina a 50 mg/L foi também efetiva. Calos morfogênicos de até 10 dias e discos foliares de 3 dias de cultivo mostraram elevados níveis de expressão transiente sob 80016,5 ou 100019,5 (psi de gás Héliolcm de distância de võo dos microprojéteis). Foram realizados experimentos de co-transformação com pB[426 (8,7 kb) que contém o gene npdi e pFFatacina (5,25 kb), como também utilizando-se um único vetor (pcatacina 1300), Freqüência de transformação estável de 0,85% foi obtida. A integração do transgene foi confirmada por PCR para o gene atacina A. Este é o primeiro trabalho que relata a transferência de um gene de interesse para plantas de maracujá amarelo por biobalística. / Brazil is the leading producer of the yellow passion fruit. However, the productivity is fairly low, about 10,000 t per hectare. Fruit yields vary with cultivars, climatic conditions, management and other factors, namely bacterial and virus díseases. Genetic transformation methodologies are modern alternatives to obtain plant resistance. The insectderived protein, attacin A acts as bacterícide, and it has been used to confer resistance to plant species. The objectives of the present study were (i) to obtain in vitro shoot regeneration, (ii) to test the efficiency of certain selective agents during the organogenesis process, (iií) to construct the cassette containing the attacin A gene, and (iv) to determine the physical and biological conditions for genetic transformation of passion fruit plants by using the biolistic approach. Regarding the ín vítro studies, three culture recipients were evaluated as well as different concentrations of benzylaminopurine (BA) and coconut water that suppiemented the basal medium. Phytagei and agar were aiso tested as solidifying agents. Cultures were evaluated with respect to leaf dises morphogenic responses. The attacín A gene was sequenced, and cioned to receive the CAMV 35S promoter with a duplicated enhancer sequence, and the 35S terminator. This vector was denoted pFFatacina. The cassette was cioned in pcambia 1300 and pcambia 2300 vectors that contain the hygromícin (hpt) and kanamycin (nptil) genes, respectively. Leaf discs, as well as internodal segments and hypocotyl-derived sections chosen to índuce calii, were used in the biolistic experiments. The uida gene expression was evaluated for testing bombardment parameters, namely the helium pressure (psi) and the distance from the stopping screen to the target tissue (cm). The organogenic response of the leaf discs did not differ when petri dishes, tubes or culture vesseis were used although the tubes (2,4 x 8,5 cm, 30 ml capacity) showed to be slightly better. The agar (0.6%)-solidifíed MS (Murashige & Skoog, Physíología Plantarum, 15, 1962) medium suppiemented with 0.5 mg/L BA and 5% (wlv) coconut water proved to be efficient to induce organogenesis. Shoots were obtained after 30 days. Internada[ and hypocotyl-derived segments produced 300 bud-like structures per explant. Scanning microscopy and histologícal anaiyses provided evidences that they were leaf structures, which last 50 days in 1/2 MS to evolve into shoots. Hygromicin at 5 mg/L proved to be proper as selective agent, inhibiting organogenesis in 60% of the explants. Kanamycin at 50 mg/L was also effective. Morphogenic calli up to 10 days old and 3 d-leaf discs showed high levels of transient uida gene expression under 80016.5 or 1000/9.5 helium pressureldistance from the stopping screen to the target tissue. Cotransformation experiments with pBI426 (8.7 kb) that contain the nptil gene and pFFatacina (5.25 kb) were carried on as well singre vector transformation tríals (pcatacina 1300). Stable transformation frequency of 0.85% was obtained. Transgene integration was confirmei by PCR for the attacin A gene. This is the first report on agronomicaily useful-gene transfer to yeilow passion fruit plants by biolistics.

O trabalho teve como objetivo otimizar a metodologia de transformação de plantas de Eucalyptus grandis; uma importante espécie florestal amplamente cultivada no Brasil. Foram estudadas a transformação por agrobiobalística de explantes com acúmulo de gemas axilares e do SAAT ('sonication-assisted Agrobacterium mediated transformation'). Ambas as técnicas causam microferimentos nos explantes aumentando a penetração da Agrobacterium nos tecidos vegetais. Na agrobiobalística o explante é submetido ao bombardeamento com micropartículas seguida por inoculação com a bactéria; enquanto que no SAAT o explante é submetido à sonicação por breves períodos de tempo na presença da bactéria. Os experimentos de transformação foram avaliados pela analise da expressão transitória do gene repórter uidA. Os parâmetros estudados na transformação por agrobiobalística foram: pressão de disparo ( pressão do gás hélio), distância de vôo das micropartículas, estabilidade da expressão do gene uidA e temperatura de co-cultivo. As freqüências mais elevadas da expressão da ß-glucuronidase foram observadas utilizando 1350 PSI de gás hélio, 9,5 cm de distância de vôo dos microprojéteis e temperatura de 26ºC durante o co-cultivo. Para otimizar a transformação de explantes com acúmulo de gemas axilares foi realizado um estudo histológico, o qual permitiu constatar que as áreas meristemáticas estão localizadas na superfície do explante. O meristema é formado pela rediferenciação de células da epiderme e das primeiras camadas do parênquima cortical caracterizando sua origem exógena. A localização histológica do produto da expressão do gene repórter uidA mostrou que esta expressão ocorre apenas em células já diferenciadas, não sendo encontrada durante os tratamentos com células meristemáticas. Para realizar os ensaios com SAAT foi selecionado previamente um clone com características favoráveis à transformação: alta taxa de regeneração, susceptibilidade a agentes seletivos e à transformação por Agrobacterium. A maior taxa de plantas que apresentaram atividade da ß-glucuronidase foram observadas utilizando-se 60 segundos de sonicação; tempos superiores a este causaram um comprometimento da regeneração do explante. A sonicação adicional, após a sonicação preliminar do explante, juntamente com a bactéria, melhora a eficiência do processo de transformação. Os resultados demonstram que o uso de SAAT é viável na transformação de eucalipto com Agrobacterium. / The research project aimed the establishment of a method for genetic transformation of Eucalyptus grandis; an important and widely planted forestry tree in Brazil. Two techniques of transformation were tested: agrobiolistic of explants with accumulation of meristematic cells and SAAT ('sonication-assisted Agrobacterium mediated transformation'). Both systems of transformation aim to produce micro wounds in the explants in order to increase the Agrobacterium penetration in the tissues. In the case of agrolistica the explant was previously submitted to micro projectile bombardment, followed by bacteria inoculation. On the other hand in the SAAT technique the explante is submitted to short periods (few seconds) of sonication together with the bacteria. Transformation was evaluated by measuring the expression of the reporter gene uidA which codes the ß-glucuronidase enzyme. Several parameters were tested for agrobiolistic such as, gas pressure (helium), flight distance of micro projectiles, gene expression of the uidA, co-cultivation temperature. The highest values of ß-glucuronidase were observed for 1350 PSI, 9.5 cm from target and 26O C for co-cultivation. A histological analyze was carried out to check it the meristematic tissues were being transformed. The results showed that the meristematic tissues were localized in the surface of the explante. The meristem is formed by the dedifferentiation of epidermal cells and the first layers of the cortical parenchyma indicating its exogenous origin. The histological location of the reporter gene uidA showed that the expression occurs only in cells already differentiated, and not in meristematic cells. For SAAT experiments a clone was previously selected for favorable characteristic of transformation: high rate of regeneration, susceptibility of selective agents and to Agrobacterium transformation. The highest rate of ß-glucuronidase activity were observed for 60 s of sonication; higher sonication time reduced the efficiency of regeneration. Additional sonication, following a preliminary sonication of explante , in the presence of the bacteria, improved the efficiency of transformation. The results provided evidence the SAAT is a viable technique for Eucalyptus transformation via Agrobacterium.

A cana-de-açúcar é uma cultura de grande importância econômica para alguns paises da América especialmente para o Brasil. A mesma apresenta grandes problemas de ataque de patógenos e dentre eles destaca-se a ferrugem causada pelo fungo Puccinia melanocephala. O objetivo deste trabalho foi inserir um gene de resistência ao patógeno através da técnica de biolística. Calos embriogênicos de cana-de-açúcar da variedade australiana Q117 sensível à ferrugem, foram bombardeados com partículas de tungstênio revestidas com o vetor pRGA. Este vetor foi construído empregando-se o plasmídio pAHC17 que contém o gene da ubiquitina do milho ubi-1, que se expressa somente em monocotiledônea, o plasmídio pXL3 que contém o gene de interesse PR5K,relacionado com as PR5 proteínas, envolvida no sistema de defesa contra microorganismos patogênicos, e o plasmídio pAH9 que contém o gene neo, que confere resistência ao antibiótico geneticina. A seleção foi feita com o antibiótico geneticina. O plasmídio pRGA foi bombardeado em calos de cana-de-açúcar com 19 semanas, cultivadas em manitol e sorbitol 4 horas antes do bombardeamento. Após o bombardeamento, os calos foram transferidos para meio CI-3 onde ficaram no escuro por 10 dias. Os mesmos foram transferidos para meio CI-3-2,4-D de regeneração contendo o antibiótico de seleção geneticina (35 mg/mL). Os calos selecionadas foram repicadas para meio de cultivo CI-3BAP. As plântulas regeneradas apresentaram um percentual de 20%. As mesmas foram submetidas à análise de confirmação por PCR, empregando-se os primers D12 e E01. Pela analise do resultado do PCR, foi observado que cerca de 1% apresentou banda correspondente ao pRGA indicando possível transformação, e que várias regiões foram amplificadas em relação às analisadas. / The Sugar cane is very important culture for many countries especially Brazil. This culture however presents many problems with diseases; mainly rust disease that is spread mechanically and caused by Puccinia melanocephala fungi. The aim of this work was to get resistant plants with the gene PR5K , which is related to PR5 resistant proteins. Embriogenic callus of sugar cane plants Australian variety Q117 were used in shot gun procedure using tungsten particles covered by DNA from pRGA vector. The construction were made using the plasmid pAHC17 that contains the maize ubiquitin gene that is expressed only in monocotyledons plants, the plasmid pXL3 with PR5K gene related with PR5 proteins, involved with the defense system in plants. The new plasmid has part of pHA9 that contains the neo gene, which allows the plant to be resistant to geneticin used in the selection procedure. The plasmid pRGA was used for the short gum experiments. Callus with 19 weeks were transferred to manitol and sorbitol media, 4 hours before shooting. After shooting the calluses were transferred to CI-3-2,4-D media plus geneticin antibiotic (35 mg/mL). The selected plants were sub cultivated in the CI-3BAP media. From the total callus used in the shot gun experiments, 20% were selected, and from this total, 1% gave positive result using the PCR procedure, indicating that the transformed plants has the pRGA plasmid.

Plantas transgênicas constituem interessantes alternativas para a produção de compostos com elevado valor agregado como polímeros industriais, proteínas farmacológicas e lipídios nutracêuticos. Como candidata à biofábrica, a cana-de-açúcar (Saccharum spp.) apresenta características agronômicas favoráveis, além de versatilidade de matéria-prima, que é empregada em fins tradicionais, como produção de álcool e açúcar, e até mesmo para geração de energia ou como forragem para alimentação de gado. Em nutrição animal, uma molécula bastante estudada é o ácido linoleico conjugado (CLA), que tem atividades anticarcinogênica, antidiabética, antiaterosclerose e moduladora do sistema imune e metabolismo de lipídios. O isômero t10,c12- CLA tem sido particularmente promissor na agropecuária por conta de inibição da síntese de gordura do leite e na melhoria do desempenho reprodutivo de vacas. Com o objetivo de avaliar a cana-de-açúcar como sistema biotecnológico para produção de CLA, o gene da isomerase do ácido linoleico de Propionibacterium acnes (pai) foi isolado e clonado, previamente caracterizado em Escherichia coli e, em seguida, utilizado na biolística de calos embriogênicos para regeneração de plantas transgênicas. No sistema procariótico, foi induzida a expressão de pai e a proteína heteróloga foi verificada como uma banda de 50 kDa, porém não houve alteração evidente do perfil de ácidos graxos da bactéria. Na cotransformação de cana-de-açúcar, o vetor pHA9, que contém o gene de seleção da neomicina fosfotransferase (nptII), foi bombardeado com uma das duas construções desenvolvidas com o promotor da poliubiquitina 1 de milho (pUbi1) dirigindo a expressão de pai adicionado ou não de sequência sinal da proteína de reparo de DNA recA para direcionamento para cloroplasto. Das cultivares CTC2 e IACSP9303046, foram obtidas eficiências de transformações de 2,2% e 1,7-7,1%, respectivamente. Um total de 156 plântulas foram regeneradas após regime de seleção com geneticina. Em seguida, 115 plântulas transgênicas foram identificadas por PCR para nptII e, entre essas, 29 e 48 foram PCRpositivas para pai e rec-pai, respectivamente. De 50 plantas aclimatizadas, 12 foram analisadas por Southern blot para nptII e 4 para pai, confirmando-se a transformação genética. Para comprovar a expressão de mRNA de pai, 27 plantas foram averiguadas por RT-PCR e RT-qPCR e indicaram produção de transcritos estudados. A análise de expressão das proteínas de folha por Western blot em 21 plantas selecionadas não produziu resultados conclusivos quanto à detecção de PAI. Essas mesmas foram analisadas por Cromatografia Gasosa, mas não foi detectado acúmulo de CLA. Embora seja possível a introdução e expressão do gene pai em cana-de-açúcar, é necessário avaliar em maior detalhe os fatores que possam afetar positivamente a produção de CLA, como tipo de tecido, compartimentos subcelulares para direcionamento proteico ou coexpressão de fosfolipases. / Transgenic plants are attractive alternatives for the production of high value compounds as industrial polymers, pharmacological proteins and nutraceutical lipids. As a candidate for biofactory, sugarcane presents favorable agronomic characteristics and versatility of raw material which is used for traditional purposes such as ethanol and sugar production and even for power generation or as forage feeding of cattle. In animal nutrition, a widely studied molecule is the conjugated linoleic acid (CLA), which has anticarcinogenic, antidiabetic, antiatherosclerosis and immune system and metabolism of lipids modulator activities. The isomer t10,c12-CLA has been particularly promising in agriculture because of inhibition of milk fat synthesis and improvement of the reproductive performance of cows. Aiming to evaluate the sugarcane as a system for biotechnological production of CLA, the linoleic acid isomerase gene from Propionibacterium acnes (pai) was isolated and cloned, previously characterized in Escherichia coli and then used for biolistic of embryogenic calli for regenerating transgenic plants. In the prokaryotic system, the expression of pai was induced and the heterologous protein was verified as a band of 50 kDa, but there was no obvious change in fatty acid profile of the bacterium. In cotransformation of sugarcane, pHA9 vector containing the selection gene neomycin phosphotransferase (nptII) was bombarded with one of the two constructions developed with the promoter of maize polyubiquitin 1 (pUbi1) driving the expression of pai, either added or not with the signal sequence of DNA repair protein recA for targeting to chloroplast. Cultivars CTC2 and IACSP93-3046 were obtained with transformation efficiencies of 2.2% and 1.7 a 7.1%, respectively. A total of 156 plantlets were regenerated after selection with geneticin regimen. After that, 115 transgenic plantlets were identified by PCR for nptII and among then, 29 and 48 were PCR-positive for pai and rec-pai, respectively. Of 50 acclimatized plants, 12 were analyzed by Southern blot for nptII and 4 for pai, confirming the genetic transformation. In order to prove the expression of pai mRNA, 27 plants were verified by RT-PCR and RT-qPCR and indicated the production of the studied transcripts. Expression analysis of leaf proteins by Western blot in 21 plants selected produced no conclusive results regarding the detection of PAI. Those were analyzed by gas chromatography and no accumulation of CLA was detected. Although it was possible to introduce and express the pai gene in sugarcane, it is necessary to evaluate in more detail the factors that may positively affect the production of CLA, as tissue type, subcellular compartments for protein targeting or coexpression of phospholipases.