O presente trabalho teve como objetivo caracterizar o desenvolvimento da semente de Araucaria angustifolia através da proteômica comparativa, buscando compreender as alterações fisiológicas e metabólicas que ocorrem durante esse processo. Inicialmente, foram avaliados três diferentes metodologias de extração de proteínas. A metodologia composta por solução de extração contendo 7 M de uréia, 2 M de tiouréia, 1% de ditiotreitol, 2% de Triton-100, 1 mM de fluoreto de fenilmetilsulfonil e 5 µM de pepstatina, seguido de precipitação em 20% de ácido tricloroacético apresentou géis de maior resolução e reprodutibilidade, tendo sido escolhida como metodologia de extração protéica para o estudo das alterações no proteoma da semente de A. angustifolia. Uma dificuldade associada ao estudo do proteoma de espécies não sequenciadas é a baixa representatividade nos bancos de dados protéicos, resultando em identificações baseadas em homologia. Estratégias proteômicas baseadas em fracionamento em gel resultam em grandes contaminações por fragmentos de queratina. Sendo assim, foi desenvolvido um programa de remoção de espectros de baixa qualidade para utilização em proteômica baseada em homologia. As análises mostraram que o programa reduz o tempo de busca, melhora a qualidade dos alinhamentos e não resulta em perda de identificações positivas. Finalmente, utilizando as metodologias descritas, foram estudadas as alterações no proteoma durante o desenvolvimento da semente de A. angustifolia. Noventa e seis proteínas foram identificadas e agrupadas de acordo com sua função biológica e padrão de detecção. Os resultados obtidos permitiram o estabelecimento de marcadores protéicos no início e final do desenvolvimento embrionário. A análise das proteínas abundantes no início da embriogênese indica um maior controle no metabolismo oxidativo em relação aos estádios finais. Contrariamente, o final da embriogênese é caracterizado por um alto metabolismo de assimilação de carbono e acúmulo de proteínas de reserva. As implicações dos resultados obtidos no controle e melhoramento de sistemas de embriogênese somática na espécie também foram discutidas. / The aim of the present work was to characterize the seed development of Araucaria angustifolia through proteomics in order to understand the physiological and biochemical changes during this process. For that, initially, three different protein extraction methods were evaluated. The extraction based on protein solubilization in 7 M urea, 2 M thiourea, 1% dithiothreitol, 2% Triton-100, 1 mM phenylmethylsulphonyl fluoride, 5 µM pepstatin, followed by 20% trichloroacetic acid precipitation showed the highest gel resolution and reprodutivity and, thus, was chosen to be used in the analysis of the proteome of A. angustifolia seeds. One aspect that hampers the proteome study of unsequenced species is the low protein representativity in databases. So, protein identification is usually carried out through homology. Strategies based on 2-DE result in high keratin contamination. In the present work a spectra filtering software was developed and evaluated for use in homology driven proteomics. The software reduced the time of search, improved alignment quality and did not result in lost of positive identifications. Finally, using the described strategies, the changes in the proteome of A. angustifolia seeds were studied. Ninety six proteins were identified and classified according to their biological functions and expression profiles during seed development. The identified proteins may be used as protein markers of early and late embryogenesis. Proteins involved in the control of oxidative metabolism were highly expressed during the early stages of seed development; while, carbon metabolism and storage proteins were highly expressed in late stages. Considerations on the improvement and control of somatic embryogenesis through medium manipulation and protein markers screening using data generated are also discussed.

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

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

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

Araucaria angustifolia é uma espécie de conífera native do Brasil, com importância econômica, social e ecológica. Devido a sua intensa exploração ao longo dos anos, atualmente a espécie cobre apenas 2% do sua área florestal original. Neste sistema, a embriogênese somática pode ser integrada em programas de melhoramento e conservação. Além disso, a similaridade entre a embriogênese zigótica e somática tem sido usada para desenvolver estudos baseados em biologia de sistemas, a fim de otimizar o desenvolvimento do embrião somático in vitro, bem como para gerar uma melhor compreensão dos eventos moleculares, bioquímicos e fisiológicos que modulam a formação do embrião. O metabolismo dos carboidratos é uma rota central que desempenha um papel importante durante o crescimento e desenvolvimento das plantas. Além de seu papel essencial como substrato no metabolismo de carbono e energia, os açúcares também desempenham papéis importantes como moléculas sinalizadoras. Para A. angustifolia, os bancos de dados de transcriptoma e proteoma identificaram o metabolismo de carboidratos como uma via importante na modulação do processo embriogênico. Assim, o objetivo principal deste trabalho foi estudar o metabolismo de carboidratos durante três estádios da embriogênese zigótica (globular, cotiledonar e maduro) e nas fases de proliferação e maturação de linhagens celulares embriogênicas com potencial embriogênico contrastante (responsiva e bloqueada). Para tanto, foram analisados os perfis de carboidratos não estruturais e monossacarídeos de parede celular, bem como a identificação e caracterização dos principais genes e proteínas envolvidos nas respostas mediadas por carboidratos, na homeostase de comunicação célula-a-célula e na modulação do metabolismo de sacarose, amido, rafinose e parede celular. Adicionalmente, um banco de dados de metaboloma foi gerado e integrado ao transcriptoma e proteoma de A. angustifolia através de redes de co-expressão, em uma abordagem de biologia de sistema. As respostas mediadas por carboidratos que ocorrem durante a embriogênese somática de A. angustifolia se assemelham às que ocorrem nos estádios iniciais da embriogênese zigótica. Além disso, o acúmulo de sacarose e amido durante o desenvolvimento embrionário foi modulado pelas respostas de detecção de açúcar e sinalização, destacando este processo como uma característica importante que direciona a responsividade das linhas celulares embriogênicas. Associado a isso, a seletividade mediada pela comunicação de plasmodesmas e transporte vesicular na linhagem celular responsiva, apareceu como importante controle de diferenciação e desenvolvimento de tipos celulares. Embora o mecanismo completo da embriogênese somática de A. angustifolia não tenha sido completamente elucidado, nossas análises sobre as alterações metabólicas (metaboloma) durante a embriogênese zigótica e somática indicam que as redes regulatórias envolvidas no crescimento e desenvolvimento estão altamente interconectadas aos níveis de metabólito, proteína e transcrito, mostrando altas correlações entre alvos envolvidos no metabolismo de carboidratos. Os resultados obtidos fornecem informações relevantes e inéditas sobre o metabolismo dos carboidratos na embriogênese zigótica e somática de A. angustifolia, bem como fornecem subsídios para a otimização das condições in vitro para o desenvolvimento de embriões somáticos. / Araucaria angustifolia is a native conifer species of Brazil, that with economic, social and ecological importance. Due to its intense exploitation, the species cover only 2% of its original forest area. In this system, somatic embryogenesis may be integrated into breeding and conservation programs. Beside this, the similarity between zygotic and somatic embryogenesis have been used to develop studies based on system biology, in order to optimize the in vitro somatic embryo development, as well as to generate a better understanding of molecular, biochemical and physiological events that modulate the embryogenesis. Carbohydrates metabolism is a central route that plays an important role during plant growth and development. In addition to its essential role as a substrate in carbon and energy metabolism, sugars also play important roles as signal molecules. For A. angustifolia, transcriptome and proteome databases identified carbohydrates metabolism as an important pathway in the modulation of embryogenic process. Thus, the main objective of this work was to study the carbohydrates metabolism during three zygotic embryogenesis stages (globular, cotyledonal and mature) and in proliferation and maturation phases of embryogenic cell lines with contrasting embryogenic potential (responsive and blocked). To achieve this purpose, the profiles of non-structural carbohydrates and cell wall monosaccharides were generated, as well as the identification and characterization of the main genes and proteins involved in carbohydrate-mediated responses, cell-to-cell communication homeostasis and modulation of sucrose, starch, raffinose and cell wall metabolism. Additionally, a metabolome database was generated and integrated with A. angustifolia transcriptome and proteome through co-expression networks in a system biology approach. The carbohydrate-mediated responses that occur during A. angustifolia somatic embryogenesis resembled those occurring in the early stages of zygotic embryogenesis, where the main responses that affect the targeting of the tissue differentiation of the seed occur. Beside this, sucrose and starch accumulation during embryo development were modulated by sugar sensing and signaling responses, highlighting this process as an important trait that directs the responsiveness of embryogenic cell lines. Associated to this, the selectivity mediated by plasmodesmata communication and vesicular transport in the responsive cell line, appeared as an important control of cell types differentiation and development. Even though the complete mechanism of A. angustifolia somatic embryogenesis has not been completely elucidated, our analyses about the metabolic changes (metabolome) during zygotic and somatic embryogenesis indicate that the regulatory networks involved in growth and development are highly inter-connected at the metabolite, protein and transcript levels, showing high correlations between targets involved in carbohydrate metabolism. The results obtained provide relevant and inedited information about the carbohydrates metabolism in A. angustifolia zygotic and somatic embryogenesis, as well as provide news subsidies for optimization of in vitro conditions for somatic embryos development.

A família Bromeliaceae apresenta importância ecológica e econômica, desta forma, o desenvolvimento de protocolos para a micropropagação de espécies dessa família, faz-se necessário, a fim de suprir sua demanda comercial e mesmo ecológica. A escolha do meio de cultura e do explante utilizado durante a micropropagação são fundamentais para um protocolo eficaz. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar as diferenças quantitativas e qualitativas no desenvolvimento de explantes de Neoregelia sp em meios de cultura e monitorar as vias morfogênicas dos propágulos obtidos em explantes foliares. Para tanto, brotos de microcepas e explantes foliares procedentes de um micro jardim clonal, foram transferidos para os meios de cultura de multiplicação MS, ½ MS e WPM, todos suplementados com 0,050 mg.L-1 ANA e 0,50 mg.L-1 de BAP, onde foram mantidos por 120 dias e submetidos a diversas análises morfofisiológicas. Paralelamente, explantes foliares foram mantidos em meio de cultura MS de multiplicação para o monitoramento das vias morfogênicas durante os processos regenerativos. Para os experimentos com brotos de microcepas verificou-se que o meio de cultura MS proporcionou a melhor taxa de multiplicação, maior crescimento dos brotos, obtendo os valores mais elevados de peso de matéria fresca e seca, além disso, apresentaram maior acúmulo de nitrogênio total e proteico. No entanto, os meios de cultura ½ MS e WPM promoveram uma taxa de multiplicação semelhante a do MS, mas com brotos menores e menos vigorosos, porém, mais homogêneos, com isso, na dependência do objetivo do cultivo in vitro, não deve ser desconsiderada a possibilidade de utilização dos meios de cultura ½ MS e WPM. Os explantes foliares não se desenvolveram bem no meio de cultura WPM, não havendo diferença entre os meios MS e ½ MS, visto que ambos apresentaram resultados satisfatórios. As análises histológicas e histoquímicas identificaram células parenquimáticas, que atuam como células-tronco, manifestando capacidade morfogênica para toti ou pluripotência, dando origem respectivamente a embriões somáticos e gemas adventícias, em resposta aos estímulos in vitro. / The Bromeliaceae family has an ecological and economic importance, therefore, the protocols development for micropropagation of species of this family becomes necessary in order to meet its business and even its ecological demand. The choice of culture medium and the explant used during micropropagation are essential for an effective protocol. Thus, the aim of this study was to evaluate the quantitative and qualitative differences in the explants development of Neoregelia sp in the culture media and monitor the morphogenetic pathways of obtained propagules from leaf explants. Consequently, shoots and leaf explants coming from microcloning garden were transferred to the MS, ½ MS and WPM multiplication culture media, all supplemented with 0.050 mg.L-1 NAA and 0.50 mg.L-1 BAP, where they were held for 120 days and submitted to morphological and physiological analysis. Therefore, leaf explants were kept on MS-medium multiplication for monitoring morphogenetic pathways during the regenerative processes. Furthermore, MS medium showed the best multiplication rate for the sprouts of the microstumps, increased growth of shoots, obtaining the highest values of fresh and dry matter weight, and also showed higher accumulation of total nitrogen and protein. However, the ½ MS and WPM culture media promoted a similar multiplication rate to the MS medium, with the development of the smaller and less vigorous shoots, but with greater homogeneity. This way, depending on the purpose of in vitro culture, their use in the micropropagation for this species should not be disregarded. The leaf explants are not well developed in WPM medium, and don\'t had significant difference between the MS and ½ MS culture medium, as both showed satisfactory results. The histological and histochemical analysis identified the presence of the parenchymatic cells, which act as stem cells, expressing morphogenic ability for toti or pluripotency, leading respectively to somatic embryogenesis or adventitious organogenesis in response to in vitro stimuli.

Araucaria angustifolia é a única conífera nativa com importância econômica no Brasil. A espécie está incluída na lista oficial de espécies de plantas ameaçadas de extinção. A embriogênese somática é considerada como uma das ferramentas biotecnológicas mais promissoras na área de biotecnologia de plantas. A identificação de marcadores, que possam ser utilizados, para a seleção de genótipos aptos ao desenvolvimento do embrião somático é altamente desejável, uma vez que o desenvolvimento apropriado do embrião somático é extremamente dependente do genótipo. O presente trabalho teve como objetivo estudar e identificar marcadores bioquímicos e moleculares associados à competência para embriogênese somática em A. angustifolia. Culturas embriogênicas de genótipos com diferentes potenciais embriogênicos apresentaram diferenças nos parâmetros bioquímicos e moleculares avaliados (Poliaminas, expressão dos genes AaSERK1 e AaPP2C, proteoma). O presente trabalho propõe a utilização destes parâmetros como possíveis marcadores do potencial embriogênico no sistema A. angustifolia. / The Araucaria angustifolia is the only native conifer species with economical importance in Brazil. Recently, the species was included in the official list of endangered plant species. Somatic embryogenesis, i.e., in vitro asexual production of embryos is considered one of the most promising biotechnological tools in the area of plant biotechnology. Since the development of somatic embryos is dependent of the genotype, the identification of markers that could be used in the selection of genotypes which can develop somatic embryos is highly desirable. The main objective of the present work is to study and identify biochemical and molecular markers associated with competence for somatic embryogenesis in A. angustifolia. The evaluation of biochemical and molecular aspects (Polyamines, AaSERK1 and AaPP2C gene expression and proteome) indicated differences between embryogenic cultures of genotypes with different embryogenic potential. This work proposes the utilization of these parameters as possible markers of embryogenic potential in the system A. angustifolia.

A cultura do cacaueiro (Theobroma cacao L.) na região sul da Bahia foi dizimada com a introdução do fungo Moniliophthora perniciosa. Novas fontes de resistência têm sido buscadas e alternativas são necessárias para assegurar a produção de cultivares considerando a variabilidade genética do patógeno. A descoberta de genes de resistência e de defesa presumíveis a partir de abordagens genômicas impõe a necessidade de estabelecimento de uma plataforma de análise funcional para comprovar a função dos genes identificados e/ou esclarecimento dos mecanismos envolvidos; isto requer o desenvolvimento de métodos de manipulação e/ou inserção de genes, permitindo a superexpressão ou silenciamento de genes de interesse. Os primeiros cacaueiros transgênicos só foram desenvolvidos a poucos anos, e a eficiência do processo ainda é limitada. Há grande influência genotípica na capacidade embriogênica, que reduz a eficiência de obtenção de transgênicos. Micro-Tom tem sido considerado um modelo para pesquisas em tomateiro, sendo uma cultivar miniatura, ciclo de vida curto, porte reduzido e de fácil transformação. MT pode ser usada no estudo da interação com o fungo M. perniciosa, visto a disponibilidade de isolados do biótipo-S que infectam o tomateiro, assim disponibilizando informações dos mecanismos de defesa do T. cacao a M. perniciosa em um menor tempo, suprindo alguns obstáculos encontrados nas características biológicas do cacaueiro. Considerando que durante a patogênese do cacaueiro, M. perniciosa é capaz de desencadear a morte celular programada no tecido infectado, foi analisada a hipótese de que a expressão de genes anti-apoptóticos diminuiria ou minimizaria os efeitos da infecção, permitindo uma menor susceptibilidade. Para tal, foi clonado o gene da proteína Bax-inhibitor-1, que atua como atenuador basal para a progressão da morte celular, e desenvolvida uma construção. Esse gene havia sido detectado numa biblioteca da interação M. perniciosa x T. cacao e identificado com sequência completa, e foi re-introduzido em tomateiro e cacaueiro sob controle de promotor constitutivo. Para o modelo genético MT, plantas transgênicas contendo Bax-inhibitor-1, SKP1 e Cafeína sintase foram obtidas. Plantas transgênicas de tomateiro contendo o gene Bax-inhibitor-1 foram inoculadas com M. perniciosa e demonstraram redução no número de plantas sintomáticas (40%), quando comparadas as plantas de MT inoculadas com o mesmo patógeno (83%). Esses dados corroboram com resultados das inoculações com os fungos necrotróficos B. cinerea, S. sclerotium e S. rolfsii, sendo que as plantas transgênicas inoculadas também apresentaram contenção dos sintomas dessas doenças, uma redução de 40% da área de infecção em comparação as plantas de MT infectadas. Desse modo, pode-se concluir que o gene Bax-inhibitor-1 em MT agiu de forma basal na atenuação da progressão da morte celular, reduzindo os sintomas da vassoura-de-bruxa, da mesma forma que esse transgene contribuiu na redução dos sintomas do mofo cinza, mofo branco e murcha-de-esclerócio, por conter o crescimento e desenvolvimento dos fungos inoculados em tomateiro. Foi possível otimizar o protocolo de embriogênese somática e de transformação genética de cacaueiro, o que levou a obtenção de plantas transgênicas contendo a construção Bax-inhibitor-1, confirmadas por RTqPCR. Indicando que a abordagem de transformação de cacaueiro está implementada no laboratório, porém a baixa eficiência do processo e o tempo necessário ainda impedem seu uso em larga escala para análise funcional / The cultivation of cocoa (Theobroma cacao L.) in south Bahia was decimated by the introduction of the fungus Moniliophthora perniciosa. New sources of resistance have been sought and alternatives are needed to ensure the production of cultivars considering the genetic variability of the pathogen. The discovery of genes for resistance and defense presumed from genomic approaches makes it necessary the establishment of a platform to verify the function of identified genes and/or the elucidation of the mechanisms involved; this requires the development of methods for manipulating and/or insertion of genes, allowing overexpressing or silencing of genes of interest. The first transgenic cocoa were only developed a few years ago, and the efficiency of the process is still limited. There is an expressive influence of the embryogenic capacity, which reduces the efficiency of obtaining transgenic plants. The cultivar Micro-Tom (MT) is considered a model for research on tomato, since it has a miniature size, short life cycle, and facile genetic transformation. MT can be used to study the interaction with the fungus M. perniciosa, since isolates of biotype-S are able to infect tomato, thus provinding inferences about defense mechanisms of T. cacao to M. perniciosa in a short time, providing some obstacles encountered in biological characteristics of cocoa. Since during the pathogenesis of cocoa, M. perniciosa is able to trigger programmed cell death in infected tissue, it was analyzed the hypothesis that the expression of anti-apoptotic genes diminish or minimize the effects of infection, allowing less susceptibility. To this end, was cloned the protein Bax-inhibitor-1, which acts as a basal attenuator for the progression of cell death, was cloned engineered in a vector for genetic transformation. This gene was detected in a library of interaction M. perniciosa x T. cacao and identified with the complete sequence, and was re-introduced into tomato and cocoa under the control of a constitutive promoter. For the genetic model MT, transgenic plants containing Bax-inhibitor-1, SKP1 and Caffeine synthase were obtained. Transgenic tomato plants containing the gene Bax-inhibitor-1 were inoculated with M. perniciosa and demonstrated a reduction in the number of symptomatic plants (40%) compared MT plants inoculated with the same pathogen (83%). These data corroborate results of inoculations with the necrotroph fungi B. cinerea, S. sclerotium e S. rolfsii. Thus, when transgenic plants were inoculated, it was observed a reduction of 40% in the area of infection, compared to infected MT plants. Taken together, the results indicate that the gene Bax-inhibitor-1 acted in the basal attenuation of progression of cell death in MT, reducing the symptoms of the witches\' broom disease, as well as the symptoms of gray mold, white mold and wilt esclerotia. Moreover it was possible to optimize the protocol for somatic embryogenesis and genetic transformation of cocoa, which led to the production of transgenic plants containing the construct Baxinhibitor- 1, confirmed by RT-qPCR. Although, a protocol for cocoa transformation was implemented in the laboratory, its the low efficiency and the time required still prevent its widespread use for functional analysis

Diaphorina citri depende dos endossimbiontes presentes em seu bacterioma, as bactérias Carsonella e Profftella, para o fornecimento de nutrientes essenciais ao seu desenvolvimento. D. citri também está associada à bactéria Wolbachia, que infecta inúmeros tecidos desse inseto, incluindo seu bacterioma. Esses simbiontes são transmitidos verticalmente, sendo incorporados ao bacterioma. Neste estudo, são abordados os eventos relacionados à formação do bacterioma, à dinâmica da densidade dos simbiontes durante o ciclo biológico do hospedeiro e à sensibilidade dos simbiontes ao estresse térmico. A morfogênese do bacterioma durante a embriogênese de D. citri foi descrita por meio de histologia e marcação com sondas oligonucleotídicas fluorescentes (FISH) específicas para os simbiontes do bacterioma. No início da embriogênese, as bactérias permanecem agrupadas em uma massa no polo posterior do ovo. Vitelófagos se aderem à massa de simbiontes no início da blastulação, precedendo à formação dos bacteriócitos. O bacterioma transitório resultante possui bacteriócitos que contém o simbionte do sincício (Profftella), localizado externamente aos que contém o simbionte do bacteriócito (Carsonella). Na sequência do desenvolvimento, ocorre a reorganização dos bacteriócitos, evento seguido pela formação da região sincicial. O bacterioma é movido para a região abdominal do embrião durante a catatrepsis, passando ao formato trilobado típico ao final da embriogênese. A densidade dos simbiontes associados ao psílideo dos citros durante o seu desenvolvimento foi determinada por PCR quantitativo em tempo real (qPCR). A densidade dos diferentes simbiontes, dada pela análise do número de cópias dos genes 16S rRNA (Carsonella e Profftella) e ftsZ (Wolbachia), revelaram o crescimento contínuo dos simbiontes ao longo do desenvolvimento do hospedeiro. As curvas e taxas de crescimento dos simbiontes, estimadas por meio da equação de Gompertz, indicaram relação inversamente proporcional à especificidade das relações simbiontehospedeiro e o tempo para atingir a taxa máxima de crescimento. A densidade de Carsonella foi significativamente menor daquela de Profftella em todos os estágios analisados, apesar da tendência de aumento paralelo. As taxas de crescimento de Wolbachia foram similares às de Carsonella, mas a densidade foi inferior. Nos adultos, a densidade dos três simbiontes foi maior nos machos. Entretanto, esses simbiontes continuaram a apresentar crescimento em fêmeas em atividade de oviposição, mesmo com a sua incorporação aos oócitos, o que diverge da diminuição normalmente observada em outros sistemas. Os simbiontes de D. citri responderam de forma variável ao estresse térmico. Os diferentes simbiontes apresentaram resposta própria aos diversos períodos de exposição às diferentes condições térmicas de estresse. Ainda, foi detectada a influência de um simbionte na capacidade de resposta do outro, demonstrando a existência de mecanismos de comunicação e regulação entre os simbiontes de D. citri. O estudo demonstra a influência do estresse térmico sobre a densidade dos simbiontes e a necessidade de se compreender melhor a biologia das interações insetosimbiontes e a dinâmica das relações com o ambiente. / Diaphorina citri feeds on phloem-sap and depends on bacterial symbionts harbored in the bacteriome as a supplementary source of nutrients lacking in the diet. These bacteria are vertically transmitted, being incorporated into the developing bacteriome. Here, we focus on the events related to bacteriome morphogenesis, symbiont density during host development and the effects of exposure to high temperatures on the establishment of endosymbionts during immature development. The bacteriome morphogenesis during D. citri embryogenesis was investigated by means of histology and fluorescence in situ hybridization analysis (FISH) using symbiont-specific oligonucleotide probes. During early embryogenesis, the bacteria remain aggregated in a symbiont-ball at the posterior pole of the egg. Vitellophages adhere to the symbiont mass during early blastulation, preceding bacteriocyte formation. As a result, the transient bacteriome has the bacteriocytes that harbors the syncytium symbiont (Profftella) arranged externally to those harboring Carsonella. The bacteriome is moved to the embryo abdominal region as a result of katatrepsis, becoming trilobated during the later embryonic development. The infection density of the endosymbionts associated to the Asian citrus psyllid was determined using real-time quantitative PCR (qPCR), throughout the host life cycle. Copy number of genes 16S rRNA (Carsonella and Profftella) and ftsZ (Wolbachia), revealed the continuous growth of symbionts during host development. Growth curves and rates of symbionts estimated using the Gompertz equation indicated an inversely proportional correlation between the degree of symbiont cospeciation with the host and the time to achieve the maximum growth rate. Carsonella density was significantly lower than that of Profftella at all stages analyzed, despite their joint growth trend. The growth rates of Wolbachia were similar to those of Carsonella, but Wolbachia had a lower density. In adults, the density of the three symbionts was higher in males. However, density in reproductive females remained high, despite the incorporation of symbionts in the oocytes. The increased density of symbionts in postreproductive adults contrasts with the decrease observed in other symbiotic systems. The infection density is mutually related to biological effects, but the symbiont may vary the response to heat stress. Density of Profftella and Carsonella was higher than that of Wolbachia, although there were different response patterns related to temperatures and treatment times. Symbionts associated with D. citri have their growth affected by the symbionts. This study demonstrates the effects of the heat shock on symbiont density during nymphal development and illustrates the need of further work the biology of insect-symbiont interactions and the dynamics of its relationships with the environment for a better understading of such associations.

O presente projeto analisou o perfil dos ácidos graxos, embriogênese e ontogenia do sistema digestório das larvas da garoupa verdadeira Epinephelus marginatus durante os primeiros dias de desenvolvimento. Além disso, descrevemos como os embriões se dividem, eclodem e desenvolvem suas principais características, e como se desenvolve seu sistema digestório ao longo dos primeiros dias de desenvolvimento, e como utilizam os AG durante os primeiros 8 dias de desenvolvimento. Observamos que as larvas da garoupa apresentam desenvolvimento de suas estruturas digestórias relativamente lento, no entanto, estas são capazes de capturar, ingerir e digerir presas já a partir do 4º DAE. Os ovos da garoupa verdadeira são compostos por elevados percentuais de PUFA nos fosfolipídios e para o processo de eclosão utilizam preferencialmente os SFA dos fosfolipídios. Além disso, os PUFA da série n3 sobrepõe-se aos da série n6, principalmente o DHA, que apresentaram valores elevados em comparação com outras espécies marinhas tanto nos fosfolipídios quanto nos triglicérides nos três primeiros dias de desenvolvimento. As larvas apresentam uma elevada necessidade dos HUFAs DHA/EPA, e durante essa fase é importante a utilização de alimento vivo de tamanho reduzido (copépodes ou “SS strain” Brachionus rotundiformes) enriquecidos com valores da relação entre DHA/EPA acima de 2,0. Com isso, todo o conhecimento gerado durante esses dias de desenvolvimento já permitem a aplicação deste conhecimento no processo de embriogênese e larvicultura da garoupa verdadeira contribuindo para alavancar sua domesticação e produção em cativeiro e elaborar futuramente um programa de repovoamento desta espécie contribuindo para sua conservação. / This project analyzed the fatty acids profile, embryogenesis and ontogeny of the digestive system of dusky grouper Epinephelus marginatus larvae during the first days of development. Furthermore, we described how the embryos are divided, hatch and develop its main features, and how develops its digestive system during the first days of development, and how they use the FA during the first 8 days of development. We observed that the grouper larvae present relative slow development of their digestive structures, however, the larvae are able to capture, ingest and digest preys already from 4º DAE. The dusky grouper eggs are composed by high percentages of PUFA in phospholipids and for the hatching process it uses preferably the SFA of phospholipids. Additionally, the n3 series PUFAs overlaps the n6 series, especially DHA, which exhibited high values compared to other marine species both on phospholipids as in the triglycerides during the first three days of development. The larvae exhibit a high requirement of HUFAs DHA/EPA, and during this phase is important to use live food of small size (copepods or “SS strain” Brachionus rotundiformes) enriched with the ratio of DHA/EPA levels above 2.0. Thus, all the knowledge generated during these days of development allow us the application of this knowledge in the embryogenesis and hatchery process of the dusky grouper contributing to leverage its domestication and production in captivity and eventually draw up a restocking program of this species contributing to their conservation.