Cultura de tecidos desdiferenciados e embriões somáticos de Petiveria alliacea L. visando à produção de substâncias bioativas

Petiveria alliacea L. pertence à família Phytolaccacceae e é conhecida popularmente como guiné ou amansa-senhor, entre outros nomes. Tem sido muito utilizada na medicina popular como agente terapêutico, devido à diversas propriedades farmacológicas. Estudos fitoquímicos têm contribuído para a descoberta de grande variedade de substâncias biologicamente ativas produzidas em diferentes partes da planta (saponinas, alcalóides, flavonóides, sulfetos, taninos, cumarinas, entre outros). A análise química da raiz tem revelado grande quantidade de derivados sulfurados, principalmente o dibenzil trissulfeto (DTS), com atividade antifúngica, antibacteriana, antioxidante e anticancerígena. Visando avaliar a produção biotecnológica do DTS, o presente trabalho teve como objetivo, otimizar a cultura de novas linhagens de calos, células em suspensão e embriões somáticos, a partir de plantas de P. alliacea L. mantidas in vitro, com o monitoramento da capacidade biossintética das culturas. Os resultados mostraram que a produção de calos friáveis foi possível em explantes foliares inoculados em meio MS suplementado com PIC ou 2,4-D. Além da resposta calogênica, foi observada a produção de estruturas globulares caracterizadas como embriões somáticos. A ocorrência de embriogênese somática direta foi confirmada através da análise histológica do processo regenerativo. A indução de embriões somáticos gerou um processo de embriogênese secundária altamente repetitivo até 150 dias de cultura e conversão a plantas em freqüência de 5%. Em relação à cultura de células em suspensão a partir dos calos friáveis, observou-se uma diminuição do crescimento celular ao longo das subculturas. As culturas em suspensão originadas de tecido embriogênico secundário continuaram o processo repetitivo em meio líquido e apresentaram conversão a plantas em taxas mais baixas que as obtidas em meio sólido. A obtenção de plantas completas a partir dos embriões somáticos demonstrou a possibilidade de utilização desse sistema para a micropropagação dessa espécie. O monitoramento fitoquímico dos sistemas de cultura in vitro e plantas de campo mantidas em casa de vegetação durante 02 anos apresentou diferenças significativas, confirmando que a cultura de tecidos pode alterar as rotas metabólicas. A cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas realizada com extrato em diclorometano de embriões secos e hexânico de embriões frescos e raízes secas de plantas provenientes de embriões somáticos, demonstrou a presença do DTS, constituindo, portanto, sistemas in vitro importantes para a modulação desta substância.

Transformação genética de embriões somáticos de soja [Glycine max (L.) Merr.] utilizando o bombardeamento e sistema Agrobacterium de maneira integrada

O objetivo do presente trabalho foi otimizar o sistema de transformação genética de embriões somáticos de soja [Glycine max (L.) Merr.] utilizando a biolística e o sistema Agrobacterium de maneira integrada. Os antibióticos, adicionados ao meio de cultura para supressão da bactéria após a transferência do transgene, foram o alvo do estudo. Inicialmente, comparou-se o efeito de diferentes tratamentos com antibióticos sobre o tecido embriogênico de soja e sua eficiência na supressão da linhagem LBA4404 de Agrobacterium tumefaciens durante o processo de transformação. A carbenicilina (500 mg/l) apresentou efeitos diferentes sobre o tecido vegetal das duas cultivares testadas. Os tecidos embriogênicos da cv. IAS5 não apresentaram diferenças significativas em relação ao controle, enquanto que a proliferação dos embriões somáticos da cv. Bragg foi três vezes maior com a adição deste antibiótico ao meio de cultura. Contudo, a presença da carbenicilina nas duas concentrações testadas (500 e 1000 mg/l) não foi eficiente para supressão de Agrobacterium. Por outro lado, nos tratamentos com cefotaxima sozinha (350 e 500 mg/l), ou cefotaxima (250 mg/l) + vancomicina (250 mg/l) esta bactéria foi completamente suprimida da superfície dos embriões somáticos após 49 dias de tratamento. No entanto, enquanto a presença de cefotaxima, em qualquer concentração, foi prejudicial à sobrevivência do tecido embriogênico, a combinação de cefotaxima + vancomicina não afetou significativamente os embriões somáticos de soja até os 63 dias de tratamento. Portanto, os resultados indicam que o tratamento com cefotaxima + vancomicina por um período de 49 - 63 dias é o mais adequado para a transformação genética de soja, por suprimir Agrobacterium e apresentar mínimos efeitos sobre o tecido embriogênico. Por fim, conjuntos de embriões somáticos de soja foram transformados e tratados com a combinação recomendada de antibióticos para avaliação da eficiência do método na obtenção de transformantes estáveis. Foram obtidos 48 e 232 clones higromicina-resistentes para Bragg e IAS5, respectivamente. Para cv. Bragg, 26 plantas foram obtidas de um único clone, enquanto 580 plantas foram regeneradas de 105 clones da cv. IAS5. As plantas transgênicas eram férteis e morfologicamente normais. A presença do transgene no genoma destas plantas foi confirmada por análises moleculares. Portanto, a adequação dos antibióticos permitiu o desenvolvimento de um método de transformação altamente eficiente para soja. Os resultados do presente trabalho constituem o primeiro registro (1) do efeito de antibióticos sobre tecidos de soja ou de leguminosas e (2) de obtenção de transformantes estáveis de soja utilizando a biolística e o sistema Agrobacterium de maneira integrada.

Indução à embriogênese somática por picloram no cultivo in vitro de embriões zigóticos de tucumã-do-pará (Astrocaryum vulgare Mart.).

O tucumã-do-pará (Astrocaryum vulgare Mart.) é uma palmeira oleaginosa que apresenta potencial para a indústria de biocombustíveis. Devido ao longo período de germinação das sementes, a obtenção de mudas em grande quantidade ainda não é possível pelos métodos tradicionais de propagação. Este trabalho objetivou o cultivo in vitro de embriões zigóticos de tucumã-do-pará excisados de frutos imaturos para a indução à embriogênese somática. Frutos imaturos foram coletados e, após o processamento, os embriões foram inoculados em meio de cultura MS com 4 concentrações de picloram: 0; 120; 240 e 360 M. Após 90 dias, verificaram-se porcentagens de viabilidade superiores a 80% para todos os tratamentos, indução de estruturas semelhantes à embriões somáticos superior a 50% em meio de cultura com picloram e maior crescimento do explante na concentração de 120 M, diâmetro médio superior aos demais. Houve somente formação de plântulas em meio de cultura livre de regulador de crescimento. O cultivo in vitro de embriões zigóticos de tucumã-do-pará é viável, gera plântulas após 90 dias de cultivo em meio de cultura sem regulador de crescimento e os embriões excisados de frutos imaturos são induzidos a estruturas semelhantes a embriões somáticos pela ação do picloram a partir de 120 ?M via embriogênese somática. O método de assepsia adotado propicia isenção total de contaminações.

Conservação in vitro de germoplasma de Petiveria alliacea L. utilizando cultura de tecidos e criopreservação

A implementação de estratégias visando à conservação de espécies medicinais apresenta grande importância, tanto do ponto de vista ecológico quanto econômico. Petiveria alliacea L., espécie da família Phytolacaceae, conhecida como guiné, erva-de alho, erva-tipi ou amansa-senhor, pode ser encontrada desde a América Central até a América do Sul. Esta espécie possui ampla utilização medicinal, devido à presença, em sua composição, de vários polissulfetos, como o DTS (dibenziltrissulfeto), com propriedades antifúngica, antineoplásica e imunomodulatória, entre outras. O objetivo deste trabalho foi a conservação in vitro de germoplasma de Petiveria alliacea obtido de diferentes populações ocorrentes no Rio de Janeiro, através de métodos baseados em cultura de tecidos e criopreservação. Plantas obtidas através da germinação in vitro foram utilizadas como matrizes para a micropropagação através da multiplicação de meristemas pré-existentes em meio MS sem reguladores de crescimento, e embriões somáticos foram obtidos de forma direta a partir da cultura de explantes foliares das linhagens estudadas (Magé MG; Marechal Hermes MH; Niterói NT; Vila Isabel VI e Planta envasada AL), em presença de PIC (20μM) e 2,4D (22,6 μM), após 60 dias de cultivo. Os ápices caulinares das plantas micropropagadas e os embriões somáticos obtidos foram submetidos à criopreservação através de técnicas de vitrificação, encapsulamento-vitrificação e encapsulamento-desidratação, com a avaliação da pré-cultura e de soluções crioprotetoras (PVS2 e PVS3), em diferentes concentrações e tempos de exposição. Os resultados mostraram uma taxa de 100% de germinação in vitro. As condições para a pré-cultura de ápices foram padronizadas, entretanto não foram obtidos resultados positivos após o descongelamento. Por outro lado, os embriões da linhagem AL (linhagem embriogênica em cultura há 24 meses) mantiveram sua capacidade multiplicativa (100%) (embriogênese secundária) quando submetidos à desidratação em sacarose (0,5M) e expostos às soluções de vitrificação PVS2 e PVS3 pelos menores tempos (15 e 30 minutos). Os diferentes meios de recuperação apresentaram respostas variáveis em relação à capacidade multiplicativa dos embriões. O encapsulamento/vitrificação foi a técnica que promoveu maior tolerância dos embriões ao congelamento. A recuperação dos embriões através de multiplicação após a criopreservação abre uma perspectiva de conservação de genótipos com alta produção de polissulfetos, de interesse para a indústria farmacêutica

Micropropagation in elite corck oak trees: a tool for suber production improvement?

Dada a extrema importância económica e ambiental que o montado de sobro tem em Portugal, e dado o declínio deste devido a várias razões (e.g. doença, idade das plantas) é premente desenvolver estratégias de preservação de sobreiros elite e optimizar técnicas para a propagação destes genótipos. No primeiro Capítulo expõe-se uma breve introdução sobre o montado actual e as técnicas actuais de regeneração/propagação do sobreiro. Descreve-se ainda as principais técnicas de preservação e avaliação de estabilidade genética referidas na literatura para sobreiro e outras lenhosas. No Capítulo II é apresentado um estudo de melhoramento das condições actuais de maturação de embriões somáticos de sobreiro com vista a aperfeiçoar o processo de conversão em plantas. Neste capítulo é apresentado um protocolo melhorado em relação ao actual que permite um desenvolvimento dos embriões somáticos dum modo semelhante aos embriões zigóticos em termos de substâncias de reserva. O Capítulo III mostra um estudo efectuado com o objectivo principal de avaliar estabilidade genética durante todo o processo de embriogénese somática. Neste capítulo são apresentados resultados duma análise feita por RAPD em fases distintas da embriogénese somática de sobreiro. Neste estudo mostra-se que não existem diferenças significativas entre plantas de campo, embriões somáticos e plantas regeneradas. No Capítulo VI, pretende-se complementar o estudo anterior. Neste Capítulo descreve-se a dinâmica do ciclo celular durante as primeiras fases de embriogénese somática na presença de reguladores de crescimento. Este trabalho permitiu concluir a importância dos reguladores de crescimento na indução e perceber o peso do factor genótipo durante o processo. Considerando os resultados anteriores, a necessidade de um processo eficiente de preservação de genótipos elite torna-se fundamental. No Capítulo V descreve-se um protocolo de criopreservação eficiente sem recursos a substâncias tóxicas. Nesta secção é ainda feita uma análise de variabilidade genética após criopreservação através de FCM, AFLP e SSR. Todos os resultados obtidos anteriormente são postos a prova no Capítulo VI onde se faz uma monitorização extensiva de 10 genótipos elite, tendo em conta a sua capacidade de produção de cortiça, através do processo de embriogénese somática. Durante esta secção são utilizados os protocolos desenvolvidos anteriormente e avaliados na sua eficiência. Neste capítulo é descrita a integração de vários segmentos deste estudo num só protocolo eficiente de regeneração e preservação de sobreiros através de embriogénese somática. Finalmente, no Capítulo VI são apresentadas as conclusões da presente Tese de Doutoramento, com especial incidência para linhas de investigação futuras a serem tomadas. Discute-se a importância deste novo protocolo na optimização da produção da cortiça e traçam-se possíveis aplicações alternativas.

Transformação genética em cevada por bombardeamento de partículas

A presente Tese de Doutorado objetivou: (1) definir um método eficiente de transformação genética, por bombardeamento de partículas, para a obtenção de plantas transgênicas de cultivares brasileiras de cevada e (2) identificar gene(s) codificante(s) de quitinase(s) potencialmente capaz(es) de conferir resistência ao fungo patogênico de cevada Bipolaris sorokiniana. Culturas de calos obtidos a partir de escutelos imaturos das cultivares Brasileiras de cevada MN-599 e MN-698 (Cia. de Bebidas das Américas, AMBEV) foram bombardeadas com partículas de tungstênio e avaliadas quanto à expressão do gene repórter gusA através de ensaios histoquímicos de GUS e quanto ao efeito dos bombardeamentos na indução estruturas embriogênicas e regeneração de plantas. As condições de biobalística analisadas incluíram a região promotora regulando a expressão de gusA, tipo e pressão de gás hélio de dois aparelhos de bombardeamento, distância de migração das partículas, número de tiros e a realização de pré e pós-tratamento osmótico dos tecidos-alvo. No presente trabalho foram obtidos um número bastante alto de pontos azuis por calo, a indução de calos embriogênicos e embriões somáticos em uma freqüência de até 58,3% e a regeneração de 60 plantas, sendo 43 de calos bombardeados. As melhores condições observadas foram o promotor e primeiro íntron do gene Adh de milho (plasmídeo pNGI), o aparelho de bombardeamento “ Particle Inflow Gun” (PIG) utilizando-se a distância de migração de partículas de 14,8 cm, dois tiros disparados por placa e a realização de tratamento osmótico dos explantes com 0,2 M de manitol e 0,2 M de sorbitol 4-5 horas antes e 17-19 horas depois dos bombardeamentos. Das 43 plantas obtidas de calos bombardeadas, 3 apresentaram atividade de GUS na base das suas folhas. A utilização de primers sintéticos definidos a partir de genes de quitinases descritos na literatura em PCRs resultou na amplificação de dois fragmentos de aproximadamente 700 e 500 pb a partir de DNA total das cvs. MN-599 e MN-698 de cevada e um fragmento, com aproximadamente 500 pb, a partir do DNA total do isolado A4c de Trichoderma sp. Estes fragmentos foram purificados dos géis de agarose e diretamente seqüenciados de forma manual e automática. Os fragmentos de 700 e 500 pb amplificados do genoma da cultivar MN-599 foram identificados como genes de quitinases de cevada e o fragmento de 500 pb do isolado A4c de Trichoderma sp. não apresentou homologia com seqüências conhecidas de quitinases depositadas no EMBL/GenBank. A utilização de novos pares de primers, representando seqüências conservadas de quitinases do fungo Metarhizium anisopliae, resultou na amplificação de 3 fragmentos a partir do DNA total do isolado A4b de Trichoderma sp., que estão sendo purificados para realização de seqüenciamento.

Avaliação da eficiência de co-transformação de soja (Glycine max (L.) Merrill) via bombardeamento de partículas utilizando um gene de seleção e um gene de interesse em plamídeos diferentes

Visando aumentar a resistência a moléstias fúngicas, o presente trabalho teve como objetivo introduzir um gene (chit1) que codifica uma quitinase do fungo Metarhizium anisopliae em cultivares de soja [Glycine max (L.) Merrill]. A co-transformação foi a estratégia escolhida, visando a obtenção de plantas livres de transgenes marcadores na progênie das plantas transformadas. A co-transformação foi realizada via biolística, tendo como tecido-alvo conjuntos de embriões somáticos globulares das cultivares MG/BR46 Conquista e IAS-5. O plasmídeo pGusHyg, que contém o gene repórter gusA e o gene marcador hpt, foi bombardeado concomitantemente com o plasmídeo pMOG463chit1, que porta o gene chit1. Os conjuntos de embriões bombardeados foram transferidos para meio seletivo contendo higromicina, visando a obtenção de material estavelmente transformado. Os conjuntos embriogênicos higromicina-resistentes foram transferidos seqüencialmente para meios de proliferação D-20 (sem higromicina), maturação e regeneração. No total, foram obtidos 387 e 380 embriões histodiferenciados das cultivares MG/BR46 Conquista e IAS-5, respectivamente. Plantas transgênicas adultas e férteis foram regeneradas. Para avaliar a eficiência da estratégia de cotransformação, foram realizadas análises moleculares de embriões histodiferenciados e de plantas regeneradas. Os resultados obtidos neste trabalho permitiram o cálculo da taxa de co-transformação de 44% para os embriões histodiferenciados da cultivar MG/BR46 Conquista e de 50% para plantas de IAS-5. Não existem, até o momento, relatos de trabalhos em soja utilizando embriões somáticos globulares em proliferação como alvo para estudos de co-transformação.

Calli induction in leaf explants of coffee elite genotypes

Visando a alcançar alta eficiência na indução de calos a partir de explantes foliares de plantas matrizes de C. arabica com alta heterozigose, por meio da embriogênese somática indireta, foram instalados três experimentos. O primeiro experimento foi conduzido em esquema fatorial 2x5, constituído de dois meios de cultura (BOXTEL & BERTHOULY, 1996 e TEIXEIRA et al., 2004) e cinco genótipos de C. arabica. No segundo experimento, foi avaliado o potencial de produção de calos embriogênicos em 10 genótipos, sendo cada genótipo considerado como um tratamento e, no terceiro experimento, foram avaliadas as variações nas concentrações de 2.4-D (2,5 e 20µM) e 2-iP (2,5 e 20µM) nos meios primário e secundário de TEIXEIRA et al. (2004). As culturas foram mantidas a 25oC, sob obscuridade. Para os genótipos 2.2 e 7.2, verificou-se a superioridade do meio de cultura Teixeira et al. (2004) em relação ao meio BOXTEL & BERTHOULY (1996). No genótipo 4.2, observou-se o comportamento inverso, ou seja, a superioridade do meio BOXTEL & BERTHOULY (1996). Os genótipos 3.0 e 5.0 apresentaram o mesmo comportamento em ambos os meios de cultura estudados, evidenciando que a produção de embriões somáticos é fortemente dependente do genótipo. A indução de calos depende da relação de 2-iP e 2.4-D. A combinação de 20.0µM of 2.4-D e 20.0µM of 2-iP promoveu a maior porcentagem de indução de calos embriogênicos.

Indução de embriogênese somática em cupuaçu (Theobroma grandiflorum Schum.)

Folhas jovens de cupuaçu (Theobroma grandiflorum Schum.) foram empregadas para indução de embriogênese somática, as quais foram cultivadas inicialmente em meio MS suplementado com 6,0 mg/L BAP e 0,5 mg/L AIA (meio de estabelecimento), seguindo-se o cultivo em meio MS suplementado com 2,20 mg/L TDZ (meio de indução). A região da nervura mostrou intumescimento três dias após inoculação no meio de estabelecimento, o qual foi seguido pela formação de cachos de calos. As massas calosas foram transferidas para o meio de indução, e as estruturas com características pró-embriogênicas puderam ser observadas após uma semana. Estudos de microscopia eletrônica de varredura revelaram estruturas com características de embriões somáticos no meio com TDZ.

Induction of somatic embryogenesis in soybean: physicochemical factors influencing the development of somatic embryos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Capacidade embriogênica da cultivar IAS-5 de soja

O objetivo deste trabalho foi estudar o controle genético da formação de embriões somáticos da cultivar IAS-5 de soja. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, cultivando-se quatro plantas por vaso, sob fotoperíodo de 14 horas e temperatura em torno de 28°C. Efetuaram-se cruzamentos entre os parentais não-embriogênicos (cultivares IAC-6, Paraná e IAC-15) e embriogênico (cultivar IAS-5) e retrocruzamentos para obtenção das gerações F1, F2,RC1P1 e RC1P2. Cotilédones imaturos, com 4-6 mm de comprimento, derivados dos parentais das gerações F1, F2, RC1P1 e RC1P2 foram cultivados em placas de Petri contendo meio N10, por um período de 90 dias, em câmara de crescimento. Os embriões somáticos derivados da indução foram contados, e os números, usados para obtenção dos parâmetros genéticos. Os resultados obtidos mostraram que o caráter capacidade de produção de embriões somáticos da cultivar IAS-5 é de natureza quantitativa e controlado por, aproximadamente, 20 genes.

Interactions in the Agrobacterium-soybean system and capability of some Brazilian soybean cultivars to produce somatic embryos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Indução de calos em espécies amazônicas do gênero Theobroma

Vários trabalhos vem sendo desenvolvidos sobre o cultivo in vitro de cacau (T.cacao), mas são raros para a maioria das outras espécies do gênero, como o cupuaçu (T. grandiflorum), cuja a área plantada vem aumentando expressivamente, e outras que poderiam servir de fonte de genes para as espécies economicamente já reconhecidas. Protocolos para obtenção de embriões somáticos in vitro para as espécies T. cacao,T. grandiflorum,T. speciosum e o híbrido T. grandiflorum x T. obovatum foram avaliados a partir de duas fontes de explantes, estaminódios e pétalas (formadas por lígulas e cógulas) cultivados em meio de crescimento primário de calo, consistindo de sais DKW, suplementado com 20 g l^-1 de sacarose, 250 mg l^-1de glutamina, 200 mg l^-1 de mio-inositol, 0,2 mg l^-1 de tiamina-HCl, 0,1 mg l^-1 de ácido nicotínico, 0,2 mg l^-1 de glicina, 2 mg l^-1 de 2,4-D, 2,2 g l^-1 de Gelrite® e pH 5,8. A este meio foram adicionadas diferentes concentrações de tidiazuron (0, 5 e 10 µg l^-1). As culturas foram mantidas no escuro por 14 dias, à temperatura de 25 ± 2 ºC, e então transferidas para meio de crescimento secundário de calo, constituído de sais WPM, vitaminas de Gamborg, 20 g l^-1 de sacarose, 2 mg l^-1 de 2,4 D, 0,3 mg l^-1 de cinetina, 50 ml l^-1 de água de côco, 2,2 g l^-1 de Gelrite® e pH 5,8. A formação de calos ocorreu em todas as espécies. Embriões somáticos foram obtidos somente para T. cacao. A calogênese mostrou-se influenciada pelo genótipo e foi maior nos estaminódios.

Efeito da fonte de carbono na embriogênese somática em Bactris gasipaes.

A metodologia de camada fina de células foi utilizada com sucesso para indução de embriogênese somática em região do meristema apical de plantas de pupunha mantidas em casa-de-vegetação. O efeito de três fontes de carbono: sacarose, glicose e manitol na indução de embriogênese somática foi avaliado. Embriões somáticos foram observados após a indução apenas nos meios contendo sacarose ou glicose em igual proporção.

Ontogenia de embriões zigóticos e somáticos de caiaué.

O trabalho tem como objetivo realizar o estudo ontogênico do embrião zigótico e somático do caiaué (E. oleifera).