Simplificação do processo de multiplicação in vitro da oliveira "Olea europaea L."

A oliveira tem sido multiplicada ao longo dos tempos por métodos convencionais de propagação vegetativa como a enxertia e a estacaria lenhosa e semilenhosa. No entanto, estes métodos revelam-se lentos ou ineficientes para determinadas cultivares. No caso da cv. ‘Galega Vulgar’, ainda com grande expressão no olival português, e de difícil enraizamento por estacaria semilenhosa, tem sido usada a micropropagação de modo a contornar essas limitações e assim obter um elevado número de plantas em curto período de tempo. O custo final de produção por este processo ainda é elevado, podendo comprometer a sua aplicação a nível comercial. Grande parte dos custos estão relacionados com a fase de enraizamento in vitro que carece de ambiente estéril e condições de assépsia para a sua execução. Com vista a uma redução de custos associados a esta fase de produção, pretendeu-se com este trabalho testar a viabilidade do enraizamento ex vitro, na ausência de condições de assépsia. Este método poderá permitir uma significativa redução da mão-de-obra, ao mesmo tempo que facilitará a aclimatização das plantas e a obtenção de um sistema radicular de melhor qualidade. Compararam-se as taxas de enraizamento in vitro (controlo), com as obtidas ex vitro. Foram utilizados explantes provenientes de dois clones da cv. ‘Galega Vulgar’, (cl. 1441 e cl. 2022) cultivados e mantidos in vitro há vários anos no Laboratório de Melhoramento e Biotecnologia da Universidade de Évora. Para além do clone foi avaliada a influência do tipo de estaca (basal e apical), da hormona de enraizamento (AIB e ANA), da sua concentração (540 e 3000 ppm) e ainda de dois substratos, Preformas Jiffy® e pastilhas de fibra coco. Os melhores resultados foram obtidos com o clone 1441 em pastilhas de fibra de coco prensada, com o uso de estacas basais. Quanto à auxina, não se observaram diferenças significativas entre a utilização de ANA na concentração de 540 ppm e AIB na concentração de 3000 ppm. A aclimatização das plantas foi conseguida com taxas elevadas de sucesso, independentemente do tratamento utilizado. Conclui-se que a aplicação do método de enraizamento ex vitro simplifica procedimentos e mantém taxas de enraizamento elevadas, conduzindo assim a uma efetiva redução de tempo e custos associados; Simplifying procedures for in vitro propagation of olive “Olea europaea L.” Abstract: The olive tree has been multiplied throughout the ages by conventional methods of vegetative propagation such as grafting and wood or softwood cuttings. These propagation methods are somehow inefficient for certain cultivars. For the CV. ‘Galega Vulgar‘, still with great expression in Portuguese olive orchards, propagation has been attempted by in vitro culture in order to circumvent these limitations and so obtain a large number of plants in short time period. The final production fees associated to this process are still high which may compromise its application to a commercial level. Most of this process fees are related to the in vitro rooting phase which lacks sterile and aseptic conditions for its implementation. Aiming to reduce the costs associated with this production phase, this work tested the feasibility of the ex vitro rooting in the absence of aseptic conditions, which can allow a significant reduction of the manpower involved and an easier plant acclimatization due to its transplant with a balled-root system. In vitro rooting rates (control) were compared with those obtained with the ex vitro experiments. Explants from two clones of the cv. ‘Galega Vulgar‘ (cl. 1441 and cl. 2022), grown and maintained in vitro for several years in the Laboratory of Biotechnology and Plant Breeding of the University of Évora, were used in the trials. In addition to the clone, the effect of the cutting type (basal and apical), the rooting hormone (AIB and ANA), their concentration (540 and 3000 ppm) and two substrates, Preformas Jiffy ® and pressed coco fiber pellets, were also evaluated. The best results were obtained with the clone 1441, when rooted in pressed coco fiber pellets, using basal cuttings. Under this conditions no significant differences were observed between the use of ANA at 540 ppm or AIB in the 3000 ppm. Acclimatization of plants was achieved with high rates of success, regardless of the treatment used. It can be concluded that the application of the ex vitro rooting method allows to maintain high rooting rates, contributing for an effective reduction of time and fees of the rooting process.

Transcription of alternative oxidase (AOX) and plastid terminal oxidase (PTOX) during stress-regulated root tissue growth in Daucus carota L. - An approach to identify functional marker candidates for breeding on carrot yield stability

A presente tese explora a hipótese de utilização dos genes da oxidase alternativa (AOX) e da oxidase terminal da plastoquinona (PTOX) como genes-alvo para o desenvolvimento de marcadores funcionais (MF) para avaliar a performance do crescimento em cenoura, fator determinante da produtividade. Para avaliar se os referidos genes estão associados com o crescimento da cenoura procedeu—se ao seu isolamento e posterior análise dos seus perfis de transcrição em diversos sistemas biológicos. O sistema in vitro selecionado, denominado sistema de culturas primárias, permitiu avaliar alterações na quantidade de transcritos desses genes durante os processos de reprogramação celular e crescimento. Ao nível da planta foi também estudado o efeito do frio na expressão precoce dos genes AOX. Ambos os genes DcAOX1 e DcAOX2a revelaram uma resposta rápida e um padrão semelhante apos stresse (inoculação in vitro e resposta ao frio). Foi igualmente verificado um incremento na expressão do gene DcPTOX durante a fase inicial do processo de reprogramação celular. Estudos de expressão dos genes AOX durante o desenvolvimento da raiz da cenoura revelaram que o gene DcAOX2a será potencialmente o gene mais envolvido neste processo. De modo a avaliar a hipótese de envolvimento do gene DcPTOX no crescimento da raíz procederam—se a estudos de expressão ao nível do tecido meristemático. Todavia, para um mais completo entendimento da ligação entre DcPTOX e o crescimento secundário e/ou acumulação de carotenos, a expressão do gene DcPTOX foi também avaliada em raízes de cenoura durante o desenvolvimento, utilizando cultivares caracterizadas por distintos conteúdos de carotenos. Os resultados obtidos demonstraram a associação do gene DcPTOX a ambos os processos. O envolvimento da PTOX no crescimento adaptativo da raiz foi analisado com um ensaio que permitiu identificar, no tecido meristemático, uma resposta precoce do gene DcPTOX face a uma diminuição da temperatura. Adicionalmente, foi efetuada a seleção de genes de referência para uma analise precisa da expressão génica por RT-qPCR em diversos sistemas biológicos de cenoura, e a importância do seu estudo ao nível do sistema biológico foi realçada. Os resultados desta tese são encorajadores para prosseguir os estudos de utilização dos genes AOX e PTOX como MF no melhoramento da performance do crescimento adaptativo em cenoura, fator determinante para a produtividade; ABSTRACT: This thesis explores the hypothesis of using the alternative oxidase (AOX) and theplastid terminal oxidase (PTOX) as target genes for functional marker (FM) development for yield-determining growth performance in carrot. To understand if these genes are associated to growth, different AOX gene family members and the single PTOX gene were isolated, and their expression patterns evaluated in diverse carrot plant systems. An in-vitro primary culture system was selected to study AOX and PTOX transcript changes during cell reprogramming and growth performance. At plant level, a putative early response of AOX to chilling was also evaluated. In fact, both DcAOXl and DcAOXZa were early responsive and showed similar patterns under stress conditions (in vitro inoculation and chilling). A role for DcPTOX during earliest events of cell reprogramming was also suggested. Next, the expression profiles of AOX gene family members during carrot tap root development were investigated. DcAOXZa was identified as the most responsive gene to root development. In order to evaluate if DcPTOX is associated with carrot tap root growth performance, DcPTOX transcript levels were measured in the central root meristem. To further understand whether DcPTOX is associated with secondary growth and/or carotenoids accumulation, DcPTOX expression was also studied in deveIOping carrot tap roots in cultivars with different carotenoids contents. The results indicated that DcPTOX associates to both carotenoid biosynthesis and secondary growth during storage root development. To obtain further insights into the involvement of PTOX on adaptive growth, the early effects of temperature decrease were explored in the root meristem, where a short—term early response in DcPTOX was found, probably associated with adaptive growth. Furthermore, a selection of the most suitable reference genes for accurate RT—qPCR analysis in several carrot experimental systems was performed and discussed. The present research provides the necessary toolbox for continuing studies in carrot AOX and PTOX genes as promising resources for FM candidates in order to assist breeding on yield—determining adaptive growth performance.