芦苇Phragmites communis Trin. 耐盐变异体的生物学鉴定和快速繁殖以及在海水生态养殖中的应用示范

本文以芦苇野生亲本和耐盐变异体为材料，比较了两者在形态、生理生化以及分子生物学特性上的差异，对耐盐变异体抗盐能力提高的机理作了初步的探讨。为了适应推广芦苇耐盐变异体的需要，进行了耐盐变异体快速繁殖的研究，建立了两种诱导丛生芽的技术系统。对耐盐变异体芦苇在滩涂上的利用作了有益的尝试。结果总结如下： 1．通过对芦苇野生亲本和耐盐变异体的基因组DNA用随机引物扩增分析，发现两者的基因组DNA在序列上存在着一定的差异，并克隆测序了几个对变异体而言是特异的标记序列。 2．生化分析发现，在盐胁迫下，两者在可溶性蛋白上存在着差异，芦苇耐盐变异体在胁迫下分别在20～30 kD和43～66．2 kD之间各有一条特异的蛋白带表达。而且变异体盐胁迫下在同工酶的表达上也与野生亲本有着显著的区别。 3．生理测定发现，芦苇耐盐变异体在200 mmol/L NaCl盐胁迫下光合作用要比野生亲本强，叶绿素测定的结果与此相吻合，在此浓度的胁迫下，变异体叶绿素含量受影响较小，而野生亲本的叶绿素含量明显降低。对两者胁迫前后的离子含量测定发现，虽然K+含量最多，但是植株内离子含量变化最大且增加最多的离子是Na+，而且变异体内Na~+增加的量比野生亲本高得多。另一个变化较大的是游离脯氨酸的含量，其变化情况类似于Na~+，在胁迫后脯氨酸含量增加明显，而且变异体内的增加量比野生亲本高。对变异体进一步的胁迫反应证实了Na+和脯氨酸含量变化与胁迫反应的密切联系。推测它们的这些变化与变异体抗盐能力提高密切相关。 4．将芦苇耐盐变异体的种子苗切去种壳和种子根，以此作为外植体，通过筛选大量的激素组合，最终建立了两种快繁技术系统（MP－A和MP－B）进行丛生芽诱导。两个系统都包含预处理和诱导两个主要步骤，其中预处理培养基激素组合是相同的（NAA 2～5 mg/L + 2,4-D 0.05 ～ 0.1 mg + BA 1mg/L）,而诱导处理的培养基激素组合不同，分别为：MP－A的诱导处理的激素组合是将预处理的激素组合中的2，4－D去除即可;MP－B诱导处理的激素组合为1mg/L NAA + 0.05 ～0.1mg/L 2,4-D + 2～5mg/L BA. 两个系统都获得显著的丛生芽诱导效果。 5．在滩涂水产养殖中引入芦苇种植、发现耐盐芦苇能有效地降低水体污染和病害，实验了两种模式的种养殖方式：围隔模式和混合模式，初步结果表明混合模式效果较好。这一初中初步验证了芦苇对海水养殖的价值，对开发滩涂具有很大的意义，具有创新性。

Flower color chimera and abnormal leaf mutants induced by C-12(6+) heavy ions in Salvia splendens Ker-Gawl.

The effect of C-12(6+) heavy ions bombardment on mutagenesis in Salvia splendens Ker-Gawl. was studied. Dose-response studies indicated that there was a peak of malformation frequency of S. splendens at 200 Gy. Abnormal leaf mutants of the bileaf, trileaf and tetraleaf conglutination were selected. Meanwhile, a bicolor flower chimera with dark red and fresh red flower was isolated in M1 generation of S. splendens. Random amplified polymorphic DNA (RAPD) analysis demonstrated that DNA variations existed among the wild-type, fresh and dark red flower shoots of the chimera. The dark red flower shoots of the chimera were conserved and cultivated at a large-scale through micropropagation. MS supplemented with 2.0 mg/L BA and 0.3 mg/L NAA was the optimal medium in which the maximum proliferation ratio (5.2-fold) and rooting rate (88%) were achieved after 6 weeks. Our findings provide an important method to improve the ornamental quality of S. splendens.

An efficient in vitro method for mass propagation of Potentilla potaninii wolf

This study reports a method for high-frequency shoot organogenesis and plant establishment of Potentilla potaninii Wolf. Hypocotyl and cotyledon explants of P. potaninii were cultured on Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with various concentrations of benzyladenine (BA) and alpha-naphthaleneacetic acid (NAA) to induce adventitious shoot formation for micropropagation. The highest frequency of adventitious shoot regeneration was achieved from hypocotyl and cotyledon explants grown on MS medium supplemented with 5.0 mg l(-1) BA and 1.0 mg l(-1) NAA. The regenerated shoots rooted most efficiently on half-strength MS medium supplemented with 1.0 mg l(-1) NAA and 0.5 mg l(-1) indole-3-acetic acid or indole-3-butyric acid. The acclimatized plants with normal morphology and growth characters flowered and set seeds in the following year.

Estratégias para a valorização do coberto vegetal da Ilha de Porto Santo

No presente trabalho desenvolveram-se estudos visando a valorização do coberto vegetal da Ilha de Porto Santo, através de duas metodologias de investigação complementares: a) preservação e reintrodução na Ilha de uma espécie endémica e em risco do Arquipélago da Madeira (Olea maderensis) e de uma espécie naturalizada (Olea europaea ssp. europaea var. sylvestris), recorrendo para o efeito a técnicas de biotecnologia (micropropagação); b) análise da percepção da comunidade local e visitante sobre o fenómeno da desertificação e a valorização do coberto vegetal bem como a sua aceitação relativamente à aplicação de técnicas de biotecnologia (para micropropagar e reintroduzir espécies de oliveira na Ilha) para minimização do processo de desertificação. A dissertação estrutura-se em quatro partes principais. A Parte I caracteriza a Ilha de Porto Santo em termos geográficos, geológicos, climáticos, sócio-economicos e do uso do solo. Enquadra, ainda, o problema da desertificação, através da caracterização/evolução do coberto vegetal ao longo dos anos. Finalmente apresentam-se os objectivos gerais deste estudo. A Parte II centra-se no desenvolvimento de metodologias no âmbito da biotecnologia vegetal para propagação de espécies de O. maderensis e O. europaea ssp. europaea var. sylvestris. em larga escala. Esta parte está dividida em seis capítulos. O Capítulo II.1 aborda a distribuição geográfica das espécies de oliveira e faz uma revisão bibliográfica dos aspectos mais importantes da micropropagação de oliveira (O. europaea L.), principalmente através da micropropagação por estimulação de gomos axilares. No final deste capítulo apresentam-se os objectivos específicos desta investigação. No Capítulo II.2 faz-se a caracterização genética de genótipos de O. maderensis do Arquipélago da Madeira através da análise da ploidia e do conteúdo em DNA por citometria de fluxo (FCM) e através da detecção de polimorfismos por análise de microssatélites (SSR). Nesta análise usaram-se ainda outros genótipos, nomeadamente: O. europaea ssp. europaea var. sylvestris, O. cerasiformes e O. europaea ssp. europaea var. europaea. Este estudo contribuiu para uma melhor caracterização desta espécie e permitiu a detecção de um nível de ploidia novo no género Olea (tetraploidia). O Capítulo II.3 descreve a optimização das condições de cultura in vitro (e.g. desinfecção, meio de cultura e enraizamento) para propagar e preservar a O. maderensis. Avalia-se ainda a “performance” dos rebentos in vitro (taxas de crescimento, avaliação da aparência das folhas e estudos fisiológicos), de modo a confirmar a optimização das condições de propagação. Neste capítulo define-se um meio novo (OMG) para propagação desta espécie endémica. O Capítulo II.4 descreve dois protocolos de micropropagação e aclimatização de ambas as espécies (O. maderensis e O. europaea ssp. europaea var. sylvestris) e a qualidade das plantas (“true-to-type”) é avaliada através da possível ocorrência de variabilidade genética através de FCM (ploidia) e SSRs. O Capítulo II.5 descreve um protocolo eficiente de aclimatização ao campo de O. maderensis e avalia a “performance” das plantas micropropagadas no campo através da análise de parâmetros fisiológicos durante o processo. O Capítulo II.6 apresenta os estudos em curso relativamente às plantas de O. maderensis em aclimatização no campo, bem como a introdução de plantas micropropagadas num outro local da Ilha com um maior grau de degradação dos solos. Estas estratégias estão a ser aplicadas juntamente com a DRFRAM, no âmbito de programas de florestação em curso. Finalmente é realçada a necessidade de estudos semelhantes com outras espécies nativas. Na Parte III, são apresentados os estudos sobre a percepção da comunidade local relativamente à valorização do coberto vegetal para a minimização dos processos de degradação dos solos/desertificação. A introdução faz o enquadramento teórico sobre o fenómeno da desertificação, particularmente na Ilha de Porto Santo e sobre a percepção social da desertificação. São ainda apresentados os objectivos específicos desta investigação. A metodologia adoptada recorreu à aplicação de inquéritos por questionário à população residente e aos visitantes da Ilha de Porto Santo e ainda a realização de inquéritos por entrevista a algumas entidades e especialistas. Estes estudos permitiram verificar que existe uma nítida consciência da situação de risco da ilha, das medidas tomadas e a tomar e da premência da resolução do problema. Face ao recurso de estratégias alternativas envolvendo biotecnologia, e apesar de existir algum desconhecimento, concluiu-se ainda que a população manifesta aceitação, desde que essas estratégias valorizem o coberto vegetal e, assim, ajudem a combater a degradação biofísica dos solos. Finalmente são apresentadas as conclusões e algumas recomendações. Na Parte IV apresentam-se as conclusões gerais e perspectivas futuras, onde o potencial ambiental destas oliveiras bravas micropropagadas é destacado, bem como é considerado o alargamento da aplicação destas estratégias a outras espécies indígenas em risco, nesta Ilha (e noutros locais). São ainda resumidas as principais visões da população e das entidades e dos especialistas que poderão contribuir para apoiar a elaboração de medidas de mitigação e prevenção no combate ao processo de degradação dos solos/desertificação em curso.

Biologia e biotecnologia vegetal numa perspectiva de sustentabilidade

A importância de áreas científicas, como biologia e biotecnologia na vida humana é cada vez mais reconhecida. Assim, é necessário que professores, actuais e futuros, e investigadores desenvolvam programas de formação/investigação orientados para a compreensão de conteúdos científicos e questionamento da natureza destas áreas e, simultaneamente, para utilizações conscienciosas de conhecimento científico na vida prática. É neste quadro que se insere a investigação realizada e apresentada na presente dissertação. Para responder à questão central:”Como proporcionar formação em biologia e biotecnologia para o mundo contemporâneo a alunos futuros professores de ciências?”, a investigação envolveu dois percursos gerais de trabalho: i) Autoformação em biologia e biotecnologia vegetal numa perspectiva investigativa e ii) Desenvolvimento de percursos investigativos em formação inicial de professores de ciências para o Ensino Básico, envolvendo temáticas actuais relacionadas com biologia e biotecnologia. Globalmente, a investigação baseou-se em três pressupostos: 1º) É oportuno e necessário mobilizar conhecimentos oriundos da investigação científica actual em biologia e biotecnologia para conceber, planear e desenvolver actividades de formação inicial de professores de ciências, 2º) O perfil profissional de professores envolvidos em formação inicial de professores de ciências deve integrar competências científicas, desenvolvidas em trabalho investigativo e 3º). Aos alunos-futuros professores de ciências devem proporcionar-se oportunidades para desenvolverem reflexão epistemológica e trabalho investigativo, para mobilizarem adequadamente conhecimento oriundo de investigação científica actual e desenvolverem competências na tripla perspectiva de educação sobre ciências, pelas ciências e em ciências. A autoformação desenvolveu-se no âmbito de dois projectos em biologia e biotecnologia vegetal, designadamente, Toxicidade do chumbo em alface, onde se testou o efeito do chumbo em alface (Lactuca sativa), e Micropropagação de zimbro, onde se implementaram metodologias de micropropagação/clonagem de uma espécie em risco em Porto Santo, Juniperus Phoenicea. O desenvolvimento de percursos investigativos, com e por alunos-futuros professores de ciências, efectuou-se no âmbito de uma disciplina de um curso de licenciatura em Ciências da Natureza e Matemática para o 2º ciclo do Ensino Básico. Estes percursos compreenderam reflexão epistemológica e o desenvolvimento de trabalho investigativo que envolveu um conjunto de estratégias e recursos, incorporando conteúdos de toxicologia ambiental e de biotecnologia vegetal numa perspectiva de inter-relações ciência, tecnologia e sociedade. Os resultados relativos ao desenvolvimento destes percursos investigativos evidenciaram o interesse e importância de se desenvolverem em temáticas científicas actuais e relevantes para o mundo contemporâneo, como via de autoformação, por um lado, e como estratégia de formação de alunos-futuros professores de ciências, orientada por preocupações de educação para o desenvolvimento sustentável, por outro. Simultaneamente, permitiram que todos os intervenientes, em particular os alunos-futuros professores de ciências, aprofundassem conhecimentos sobre contextos e processos envolvidos em formação em biologia e biotecnologia para o mundo contemporâneo e identificassem implicações para a formação de professores. Permitiram, ainda, apontar sugestões para investigação futura neste domínio.

In vitro propagation of insectivorous plants for phytochemical purposes

Dissertação mest., Engenharia Biológica, Universidade do Algarve, 2009

Phytochemical studies and biological activity of carnivorous plants from the Mediterranean region

Tese de doutoramento, Ciências Biotecnológicas (Biotecnologia Vegetal), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2010

Development of plant tissue culture of Plumbago rosea Linn. for enhanced production of secondary metabolites

P rosea syn. Indica belong to the family of plumbaginaceae, is an important medicinal plant, cultivated widely in India. The roots of these plant are generally used for medicinal purposes mainly as diuretic, germicidal, vessicant, and abortifacient. It is also used for anaemia, diarrhea, leprosy and common wart. The bark of the root contains orange yellow pigment named plumbagin, a crystalline substance, belongs to the class of naphthoquinone. Its chemical structure is 5-hydroxy 2-methyl 1,4naphthoquinone. Apart from P rosea, P zeylanica, P europea, Drosera and Drosophyllum also contains plumbagin. The most exploited source of plumbagin is, of course, P. rosea roots. The roots contain O.9mg/ g D.Wt. of plumbagin in the roots. These plants grow very slowly and the roots suitable for plumbagin extraction can be obtained only after several years of growth. The productivity of the plant is also rather poor. The focus of the present study was to develop alternative strategies to obtain plumbagin. The tissue culture of P rosea for micropropagation has been studied

Evaluation of Somaclonal Variation in Callus Cultures of Jatropha curcas Maintained on Different Hormonal Combinations Using RAPD Markers

Random genetic changes generated during in vitro culture are not desirable for plant micropropagation and genetic transformation. RAPD markers were used to detect the variation in leaf disc callus cultures of Jatropha curcas, maintained in Murashige and Skoog (MS) medium with different auxin and cytokinin combinations. In total 41 scorable bands were produced with 11 primers. Out of 41 bands, 37 were polymorphic (91.12%). The average number of polymorphic bands was 3.36 per primer. The highest similarity (0.82) with mother plant was seen in callus maintained on MS with hormonal combination Indole butyric acid - 0.4mg/l+ N6-benzyladenine purine - 4.0 mg/l. The callus grown on MS with hormonal combinations IBA- 0.4mg/l+ BAP- 2.0mg/l, IBA- 0.4mg/l+ BAP- 2.5mg/l and IBA- 0.6 mg/l+ BAP- 2.0 mg/l also showed similarity with the mother plant. Callus maintained on MS with hormonal combination IBA- 0.2mg/l+ BAP- 2.0 mg/l was found to show least similarity (0.53) with mother plant

Etablierung neuer Methoden zur in vitro Kultivierung der Baumart Fraxinus excelsior L. und Entwicklung von Verfahren zur Kryokonservierung von in vitro Sprossspitzen

Die hier vorliegende Arbeit wurde im Rahmen eines europäischen Projektes mit dem Titel „Improving Fraxinus (Ash) productivity for European needs by testing, selection, propagation and promotion of improved genetic resources“ an der Niedersächsischen Forstlichen Versuchsanstalt, Abteilung Waldgenressourcen erstellt. Im Rahmen des Projektes wurden 62 Plusbäume aus einem 15 Jahre alten europäischen Herkunfts-/ Nachkommenschaftsversuch in den Niedersächsischen Forstämtern Bovenden und Dannenberg nach den Kriterien Stammform und Wuchsleistung für die vegetative Vermehrung ausgewählt. Ziel dieser Arbeit war die Optimierung bestehender in vitro Protokolle sowie die Entwicklung eines bisher noch nicht existierenden Kryokonservierungsprotokolls für in vitro Sprossspitzen. Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Entwicklung des in vitro Protokolls für Fraxinus excelsior dargestellt. Die Optimierung der Methoden zur Etablierung, Vermehrung und Bewurzelung erfolgte durch Versuchsreihen mit unterschiedlichen Klonen, so dass insgesamt 26 der selektierten Plusbäume erfolgreich in vitro etabliert werden konnten. Achselknospen frischer Triebe der Pfropflinge der Mutterbäume stellten die beste Explantatquelle dar. Die Explantate wurden mit 0,2 % Quecksilberchlorid (HgCl2) oberflächensterilisiert bevor sie auf hormonfreies Woody Plant Medium (WPM) transferiert wurden. Nach zwei Wochen erfolgte ein Transfer auf WPM mit 4 mg/l 6-Benzylaminopurine (BAP) und 0,15 mg/l Indole-3-butyric acid (IBA). Die besten Vermehrungsraten wurden auf WPM mit 4 mg/l BAP, 0,15 mg/l IBA und 0,01 mg/l TDZ und 0,7 % Agar in Honiggläsern mit einem Plastikdeckel erzielt. Als Bewurzelungsmedium wurde 0,5 konzentriertes Murashige und Skoog (MS) Medium mit 2 mg/l IBA, 0,25 mg/l BAP und 0,8 % Agar verwandt. Im zweiten Teil der Arbeit werden die Versuchsreihen zur Entwicklung des Kryokonservierungsprotokolls von in vitro Sprossspitzen dargestellt. Zur Entwicklung der Methode wurden die Vorbehandlungsbedingungen verbessert und zwei Techniken, die Alginat- / Dehydrati-onsmethode und die Vitrifikationsmethode mit Hilfe der sogenannten PVS2-Lösung (Plant Vitrification solution number 2) getestet. Die optimierte PVS2-Methode erwies sich als die für Esche besser geeignete Technik und ließ sich erfolgreich zur Kryokonservierung juveniler und adulter Kulturen anwenden. Die Regenerationsraten lagen zwischen 50 und 100 % für juvenile bzw. 50 und 80 % für adulte Kulturen.

Propagation, growth, and carbohydrates of Dendrobium Second Love (Orchidaceae) in vitro as affected by sucrose, light, and dark

In general, plant material grown in vitro has low photosynthetic ability to achieve positive carbon balances. Therefore, a continuous supply of carbohydrates from the culture medium is required, and sucrose has been the most commonly used carbon source. In this paper, we investigate the effects of different sucrose concentrations and the presence and absence of light on the endogenous levels of soluble carbohydrates and starch as well as on the proliferation and growth of Dendrobium Second Love (Orchidaceae) in vitro. The possibility of using etiolated stem segments as a means for micropropagating this hybrid was also verified. The results obtained indicated that the presence and absence of light and the sucrose concentrations used influenced the amounts of soluble carbohydrates and starch and the proliferation of D. Second Love shoots and roots. An increase in sucrose concentration caused a progressive increase in the amounts of total carbohydrates and starch. Under both light conditions, sucrose was the main sugar found in the shoots followed by glucose and fructose. The addition of sucrose to the culture medium up to 2% and 4% was advantageous to the number of shoots produced per explant and the root longitudinal growth in the presence and absence of light, respectively. Shoot and root dry matter and the number of roots formed per explant increased as sucrose concentration was raised up to 6% in both light treatments. The use of dark-grown shoot segments proved to be a useful and reliable alternative for the micropropagation of this hybrid.

In Vitro Propagation of Heliconia bihai (L.) L. from Zygotic Embryos

(In vitro Propagation of Heliconia bihai L. from Zygotic Embryos). The internal morphology of embryos from immature and mature fruits of Hcliconia bihai (L.) L. cv. Lobster Claw Two was examined. Embryos were inoculated into MS media (full MS and 1/2 MS) and GA(1) (0.2.5 and 5 mg L(-1)) with either sucrose or glucose. These plantlets were then replicated and transferred to MS medium (full MS or 1/2 MS) with 0 or 2.5 mg L(-1) BAP and their multiplication was evaluated 30 and 45 days after inoculation. The genetic variability of the multiplied plants was estimated using isoenzyme analyses. The internal morphology of the mature embryos revealed their tissues to be in more advanced stages of differentiation than immature embryos. In the conversion phase, 85% of the inoculated embryos developed into plants in the 1/2 MS medium with sucrose, in contrast to only 41% of the embryos that were cultivated with glucose. In the multiplication phase, plants cultivated in 1/2 MS medium with 2.5 mg L(-1) BAP demonstrated more buds. Isoenzyme analyses showed pattern changes in terms of the color intensity and the migration of some of the bands. These results may be associated with differences in the ages of the mother plants and of the plantlets obtained in vitro.

Germinação de sementes e otimização de técnicas de micropropagação de umbuzeiro (spondias tuberosa, arr.) anacardiaceae

The brazilian-plum (Spondias tuberosa, His) is a tropical fruit tree that has been consolidated in the market for agribusiness processing, due to its characteristic flavor of fruit. Accordingly, studies to optimize the propagation of plants are necessary for production of seedlings with agronomic and quality assurance measures. This study aimed at determining the efficient techniques for uniform seed germination, as brazilian-plum seed present mechanical dormancy, and establish optimal culture media for multiplication of shoots from the in vitro micropropagation. Firstly, in a greenhouse at the Universidade Federal do Rio Grande do Norte, was evaluated the influence of different methods of breaking dormancy in the emergence of seedlings of brazilian-plum and speed of germination (IVG) of seeds. After 60 days of cultivation, it was found that splay in the distal portion of the seed was the best treatment, with rates of 85.33% in germinability and 3.415 of IVG, compared with the treatment of seed-soaking in water for 12h + humus and the control group. Subsequently, new sources of seedling explants were obtained in studies of tissue culture. Laboratory of Plant Biotechnology that the university, was used stem apex, nodal segments and internodes in search of decontamination with various concentrations of calcium hypochlorite [Ca(OCl)2] and micropropagation, inoculating them in half WPM (1980) with various concentrations of 6-benzylaminopurine (BAP). We used 10 sample units with three replications for different concentrations of [Ca(OCl)2], BAP and explants type. After thirty days, which was observed for the control of contamination, during the establishment in vitro, concentrations of [Ca(OCl)2] between 0.5% and 2.0% were effective in combating exogenous contamination of the apex. In nodal segments and internodes, concentrations of [Ca(OCl)2] between 1.0% and 2.0% and 1.5% and 2.0% were respectively, sufficient to reduce the percentage of losses in these infestations explants. For micropropagation, the culture medium supplemented with 0.1 mg.L-1 BAP promotes better development of multiple shoots per explants from nodal segment. However, success does not get to shoot training in internodal segment

MICROPROPAGAÇÃO do KIWI CV. HAYWARD

O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um protocolo para a obtenção de mudas de kiwi (Actinidia chinensis Planch), cv. Hayward, por meio do cultivo in vitro de cotilédones. Utilizou-se o meio de MURASHIGE & SKOOG (1962) -- MS, suplementado com dois tipos de auxina (AIA e AIB) e uma citocinina (BAP). Foram verificados os efeitos de três doses de auxinas (0,125; 0,250 e 0,375 mg.L-1), combinadas com três doses de citocinina (0,5; 1,0 e 1,5 mg.L-1) na capacidade morfogênica dos explantes. Procedeu-se o estudo histológico dos órgãos das plântulas obtidas in vitro, e verificou-se, também, a capacidade de aclimatação das mudas ex vitro. A menor dose de AIB (0,125 mg.L-1), independentemente das doses de BAP, foi a mais eficaz na morfogênese dos explantes. Não foram verificadas alterações histológicas e anatômicas das plântulas obtidas in vitro. Aos três meses após o cultivo ex vitro dos explantes, verificou-se a sobrevivência de 88% das plantas transplantadas em condições de campo.

Crescimento in vitro de plântulas de Caularthron bicornutum em diferentes concentrações de sacarose

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