Estudios termodinámicos de los procesos de vitrificación en la crioconservación de germoplasma vegetal=Thermodynamic studies of vitrification processes in plant germplasm cryopreservation

En la actualidad, las técnicas de crioconservación poseen una importancia creciente para el almacenamiento a largo plazo de germoplasma vegetal. En las dos últimas décadas, estos métodos experimentaron un gran desarrollo y se han elaborado protocolos adecuados a diferentes sistemas vegetales, utilizando diversas estrategias como la vitrificación, la encapsulación-desecación con cuentas de alginato y el método de “droplet”-vitrificación. La presente tesis doctoral tiene como objetivo aumentar el conocimiento sobre los procesos implicados en los distintos pasos de un protocolo de crioconservación, en relación con el estado del agua presente en los tejidos y sus cambios, abordado mediante diversas técnicas biofísicas, principalmente calorimetría diferencial de barrido (DSC) y microscopía electrónica de barrido a baja temperatura (crio-SEM). En un primer estudio sobre estos métodos de crioconservación, se describen las fases de enfriamiento hasta la temperatura del nitrógeno líquido y de calentamiento hasta temperatura ambiente, al final del periodo de almacenamiento, que son críticas para la supervivencia del material crioconservado. Tanto enfriamiento como calentamiento deben ser realizados lo más rápidamente posible pues, aunque los bajos contenidos en agua logrados en etapas previas de los protocolos reducen significativamente las probabilidades de formación de hielo, éstas no son del todo nulas. En ese contexto, se analiza también la influencia de las velocidades de enfriamiento y calentamiento de las soluciones de crioconservación de plantas en sus parámetros termofísicos referente a la vitrificación, en relación su composición y concentración de compuestos. Estas soluciones son empleadas en la mayor parte de los protocolos actualmente utilizados para la crioconservación de material vegetal. Además, se estudia la influencia de otros factores que pueden determinar la estabilidad del material vitrificado, tales como en envejecimiento del vidrio. Se ha llevado a cabo una investigación experimental en el empleo del crio-SEM como una herramienta para visualizar el estado vítreo de las células y tejidos sometidos a los procesos de crioconservación. Se ha comparado con la más conocida técnica de calorimetría diferencial de barrido, obteniéndose resultados muy concordantes y complementarios. Se exploró también por estas técnicas el efecto sobre tejidos vegetales de la adaptación a bajas temperaturas y de la deshidratación inducida por los diferentes tratamientos utilizados en los protocolos. Este estudio permite observar la evolución biofísica de los sistemas en el proceso de crioconservación. Por último, se estudió la aplicación de películas de quitosano en las cuentas de alginato utilizadas en el protocolo de encapsulación. No se observaron cambios significativos en su comportamiento frente a la deshidratación, en sus parámetros calorimétricos y en la superficie de las cuentas. Su aplicación puede conferir propiedades adicionales prometedoras. ABSTRACT Currently, cryopreservation techniques have a growing importance for long term plant germplasm storage. These methods have undergone great progress during the last two decades, and adequate protocols for different plant systems have been developed, making use of diverse strategies, such as vitrification, encapsulation-dehydration with alginate beads and the dropletvitrification method. This PhD thesis has the goal of increasing the knowledge on the processes underlying the different steps of cryopreservation protocols, in relation with the state of water on tissues and its changes, approached through diverse biophysical techniques, especially differential scanning calorimetry (DSC) and low-temperature scanning electron microscopy (cryo-SEM). The processes of cooling to liquid nitrogen temperature and warming to room temperature, at the end of the storage period, critical for the survival of the cryopreserved material, are described in a first study on these cryopreservation methods. Both cooling and warming must be carried out as quickly as possible because, although the low water content achieved during previous protocol steps significantly reduces ice formation probability, it does not completely disappear. Within this context, the influence of plant vitrification solutions cooling and warming rate on their vitrification related thermophysical parameters is also analyzed, in relation to its composition and component concentration. These solutions are used in most of the currently employed plant material cryopreservation protocols. Additionally, the influence of other factors determining the stability of vitrified material is studied, such as glass aging. An experimental research work has been carried out on the use of cryo-SEM as a tool for visualizing the glassy state in cells and tissues, submitted to cryopreservation processes. It has been compared with the better known differential scanning calorimetry technique, and results in good agreement and complementary have been obtained. The effect on plant tissues of adaptation to low temperature and of the dehydration induced by the different treatments used in the protocols was explored also by these techniques. This study allows observation of the system biophysical evolution in the cryopreservation process. Lastly, the potential use of an additional chitosan film over the alginate beads used in encapsulation protocols was examined. No significant changes could be observed in its dehydration and calorimetric behavior, as well as in its surface aspect; its application for conferring additional properties to gel beads is promising.

Variabilidade de nodulação em genótipos de feijoeiro comum do banco germoplasma da Embrapa Arroz e Feijão.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade genotípica da capacidade de nodulação em materiais presentes em duas coleções nucleares do banco de germoplasma da Embrapa Arroz e Feijão.

Banco de dados do germoplasma de pessegueiro da Embrapa.

2015

Parâmetros genéticos, respostas associadas ao déficit hídrico e estrutura populacional em germoplasma de batata (Solanum tuberosum L.).

2016

Origem dos acessos do banco ativo de germoplasma de batata-doce mantido na Embrapa Hortaliças.

O Banco Ativo de Germoplasma de batata-doce mantido na Embrapa Hortaliças possui mais de oitocentos acessos que representam a diversidade das variedades locais cultivadas nas diferentes regiões do Brasil. Foi realizado um levantamento da origem destes acessos com relação aos estados e regiões do País. As coletas foram realizadas em 20 estados e nas cinco regiões brasileiras, sendo que somente de sete estados não foram registradas coletas.

Seleção de genótipos de abóbora e moranga do banco ativo de germoplasma de cucurbitáceas mantido na Embrapa Hortaliças.

Este trabalho apresenta parte dos resultados da avaliação experimental de 55 acessos de abóboras e morangas com caracteristicas fenotípics desejáveis como o bojetivo de selecionar genótipos para serem utilizados no programa de melhoramento da Embrapa.

Avaliação da qualidade do sêmen criopreservado de tambaqui após cinco anos de armazenamento em banco de germoplasma.

2016

Caracterização de frutos e avaliação do teor de óleo em diferentes acessos conservados no Banco Ativo de Germoplasma de Coco.

2016

Análise do crescimento e desenvolvimento de acessos de taperebazeiro (Spondias mombim L.), do banco ativo de germoplasma da Embrapa Amazônia Oriental, em Belém-PA.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o desenvolvimento vegetativo das plantas do Banco Ativo de Germoplasma do Taperebazeiro da Embrapa Amazônia Oriental, onde se encontram 29 acessos de Spondias mombim procedentes de diversas localidades do Estado do Pará. Foram analisados, no período de cinco anos (2011 a 2015), o crescimento das plantas em altura (m), desenvolvimento do diâmetro do enxerto (cm) e o desenvolvimento do diâmetro do porta-enxerto (cm). Utilizou-se o delineamento inteiramente ao acaso, com 29 tratamentos e cinco repetições. As médias dos acessos foram comparadas pelo método de Scott-Knott. O acesso 14 foi o que apresentou maior desenvolvimento em altura (4,51m), porém sem diferir de outros 13 acessos. Também obteve melhor desempenho quanto ao crescimento transversal (diâmetros do enxerto e porta-enxerto), sem diferir, entretanto, de outros nove acessos. No geral, a relação do desenvolvimento vegetativo dos enxertos com os porta-enxertos foi alta (0,8), indicando boa compatibilidade, apesar de haver diferenças entre os acessos captadas pela análise.

Diversidade genética entre acessos de taperebazeiro (Spondias mombim L.) do banco ativo de germoplasma da Embrapa Amazônia Oriental com uso de marcadores ISSR.

Spondias mombim L. uma árvore frutífera encontrada nos estados do Norte e Nordeste brasileiro, cujo fruto é conhecido como cajá ou taperebá, possui importância econômica nessas regiões devido a fabricação de derivados da polpa. Esta pesquisa foi realizada com o objetivo de conhecer a variabilidade genética entre os acessos presentes no Banco Ativo de Germoplasma do Taperebazeiro, situado na Embrapa Amazônia Oriental, a fim de servir como indicativo para o programa de melhoramento da espécie. Foram analisados 29 acessos procedentes de diferentes municípios do Estado do Pará, utilizando-se sete primers ISSR. os quais produziram 30 fragmentos polimórficos. As dissimilaridades genéticas tiveram variação de 0,034 a 0,189, onde os acessos 3 e 12 foram os menos similares e acessos 19 e 22 os mais similares. Os acessos foram agrupados em quatro grupos pelo método UPGMA, a partir do ponto de corte definido pela média das distâncias. Os marcadores ISSR mostram-se bastante eficientes para estudos com a espécie mostrando-se nítidos e polimórficos.

Avaliação fenológica em germoplasma de açaizeiro do tipo branco (euterpe oleracea mart.) em Belém, PA.

O açaí branco é uma variante que ocorre em populações da espécie Euterpe oleracea Mart., sendo fonte de alimentação na Amazônia. Estudos sobre a fenologia desse tipo de açaí são fundamentais para auxiliar seu manejo e trabalhos de melhoramento genético. O objetivo deste estudo foi avaliar a dinâmica dos eventos fenológicos de floração e frutificação em germoplasma de açaizeiro do tipo branco em Belém-PA. Avaliações de três eventos de floração e quatro de frutificação foram feitas mensalmente, em 222 indivíduos, representantes do germoplasma de açaí branco, no período de janeiro a dezembro de 2015. Os dados obtidos de cada evento foram expressos em porcentagens. Os eventos de floração ocorreram o ano todo, com maior intensidade nos meses de novembro e abril. Já os de frutificação foram mais intensos de abril a dezembro. Os eventos de floração e de frutificação ocorrem ao logo do ano no germoplasma de açaizeiro tipo branco, com picos em épocas distintas

Caracterização morfológica de frutos de acessos de cupuaçuzeiro procedentes do banco ativo de germoplasma Belém.

Esta pesquisa teve por objetivo realizar a caracterização morfológica de frutos de acessos de cupuaçuzeiro procedentes da coleção Belém com vistas a conhecer sua variabilidade e identificar materiais para aproveitamento no programa de melhoramento genético do cupuaçuzeiro. O experimento da coleção Belém foi instalado na base física da Embrapa Amazônia Oriental. Os materiais são compostos de 31 clones, cujos acessos foram coletados no Amazonas, Pará e Amapá. Foi utilizado o delineamento experimental em blocos inteiramente casualizados, com 10 repetições e analisados cinco frutos por planta em cada safra utilizando os dados fenotípicos dos anos agrícolas de 1997 à 2015. O perfil dos acessos demonstrou baixa variabilidade dentro dessa população para grande parte dos descritores estudados quando classificados nas categorias propostas para cada descritor analisado. Foi possível obter o perfil de cada clone para os descritores empregados. Os componentes centesimais quando associados à produção de frutos permitirão identificar clones promissores para o programa de melhoramento e recursos genéticos do cupuaçuzeiro.

Banco ativo de germoplasma de microrganismos multifuncionais e fitopatogênicos: acervo estruturado como coleção institucional da Embrapa Milho e Sorgo.

2016

Banco ativo de germoplasma de tomate mantido na Embrapa Hortaliças.

O presente trabalho teve como objetivo relatar as principais atividades realizadas no BAG tomate (enriquecimento, multiplicação, caracterização e conservação) e sua aplicação dentro dos programas de melhoramento genético.

Diversidade genética entre acessos do banco ativo de germoplasma de batata-doce mantido na Embrapa Hortaliças.

2015