The Tomato (Solanum Lycopersicum cv. Micro-Tom) Natural Genetic Variation Rg1 and the DELLA Mutant Procera Control the Competence Necessary to Form Adventitious Roots and Shoots

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

Production of the Quinone-Methide Triterpene Maytenin by In Vitro Adventitious Roots of Peritassa campestris (Cambess.) ACSm. (Celastraceae) and Rapid Detection and Identification by APCI-IT-MS/MS

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

The Tomato (Solanum Lycopersicum cv. Micro-Tom) Natural Genetic Variation Rg1 and the DELLA Mutant Procera Control the Competence Necessary to Form Adventitious Roots and Shoots

Despite the wide use of plant regeneration for biotechnological purposes, the signals that allow cells to become competent to assume different fates remain largely unknown. Here, it is demonstrated that the Regeneration1 (Rg1) allele, a natural genetic variation from the tomato wild relative Solanum peruvianum, increases the capacity to form both roots and shoots in vitro; and that the gibberellin constitutive mutant procera (pro) presented the opposite phenotype, reducing organogenesis on either root-inducing medium (RIM) or shoot-inducing medium (SIM). Mutants showing alterations in the formation of specific organs in vitro were the auxin low-sensitivity diageotropica (dgt), the lateral suppresser (ls), and the KNOX-overexpressing Mouse ears (Me). dgt failed to form roots on RIM, Me increased shoot formation on SIM, and the high capacity for in vitro shoot formation of ls contrasted with its recalcitrance to form axillary meristems. Interestingly, Rg1 rescued the in vitro organ formation capacity in proRg1 and dgtRg1 double mutants and the ex vitro low lateral shoot formation in pro and ls. Such epistatic interactions were also confirmed in gene expression and histological analyses conducted in the single and double mutants. Although Me phenocopied the high shoot formation of Rg1 on SIM, it failed to increase rooting on RIM and to rescue the non-branching phenotype of ls. Taken together, these results suggest REGENERATION1 and the DELLA mutant PROCERA as controlling a common competence to assume distinct cell fates, rather than the specific induction of adventitious roots or shoots, which is controlled by DIAGEOTROPICA and MOUSE EARS, respectively.

Adventitious root formation in anacardium occidentale L. in response to phytohormones and removal of roots

Despite advances in tissue culture techniques, propagation by leafy, softwood cuttings is the preferred, practical system for vegetative reproduction of many tree and shrub species. Species are frequently defined as 'difficult'- or 'easy-to-root' when propagated by conventional cuttings. Speed of rooting is often linked with ease of propagation, and slow-to-root species may be 'difficult' precisely because tissues deteriorate prior to the formation of adventitious roots. Even when roots form, limited development of these may impair the establishment of a cutting. In this study we used softwood cuttings of cashew (Anacardium occidentale), a species considered as 'difficult-to-root'. We aimed to test the hypothesis that speed, and extent of early rooting, is critical in determining success with this species; and that the potential to form adventitious roots will decrease with time in the propagation environment. Using two genotypes, initial rooting rates were examined in the presence or absence of exogenous auxin. In cuttings that formed adventitious roots, either entire roots or root tips were removed, to determine if further root formation/development was feasible. To investigate if subsequent root responses were linked to phytohormone action, a number of cuttings were also treated with either exogenous auxin (indole-3-butyric acid-IBA) or cytokinin (zeatin). Despite the reputation of Anacardium as being 'difficult-to-root', we found high rooting rates in two genotypes (AC 10 and CCP 1001). Removing adventitious roots from cuttings and returning them to the propagation environment, resulted in subsequent re-rooting. Indeed, individual cuttings could develop new adventitious roots on four to five separate occasions over a 9 week period. Data showed that rooting potential increased, not decreased with time in the propagation environment and that cutting viability was unaffected. Root expression was faster (8-15 days) after the removal of previous roots compared to when the cuttings were first stuck (21 days). Exposing cuttings to IBA at the time of preparation, improved initial rooting in AC 10, but not in CCP 1001. Application of IBA once roots had formed had little effect on subsequent development, but zeatin reduced root length and promoted root number and dry matter accumulation. These results challenge our hypothesis, and indicate that rooting potential remains high in Anacardium. The precise mechanisms that regulate the number of adventitious roots expressed, remain to be determined. Nevertheless, results indicate that rooting potential can be high in 'difficult-to-root' species, and suggest that providing supportive environments is the key to expressing this potential. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Stem anatomy and adventitious root formation in cuttings of Angophora, Corymbia and Eucalyptus

Many plantation eucalypts are difficult to propagate from cuttings, and their rooted cuttings often possess very few adventitious roots. We microscopically examined the stem anatomy of cuttings from 12 species of eucalypts and we determined whether adventitious root formation in auxin-treated cuttings of four species was limited to particular positions around the vascular tissue. Most species contained a central pith that was arranged in a four-pointed stellate pattern. The surrounding vascular tissue was also arranged in a stellate pattern near the shoot apex but it developed a more rectangular shape at the outer phloem as the stems enlarged radially. Adventitious roots formed at, or slightly peripheral to, the vascular cambium, and they formed at both the corners and the sides of the rectangular-shaped vascular tissue. The study highlighted that auxin-treated eucalypt cuttings can produce roots at multiple positions around the vascular tissue and so propagation methods can aim to produce more than four adventitious roots per rooted cutting. Higher numbers of adventitious roots could improve the root system symmetry, stability, survival and growth rate of clonal eucalypt trees. © 2015 by the authors; licensee MDPI, Basel, Switzerland.

Adventitious Root Growth and Cell-Cycle Induction in Deepwater Rice1

Deepwater rice (Oryza sativa) is adapted to survive conditions of severe flooding over extended periods of time. During such periods adventitious roots develop to provide water, nutrients, and anchorage. In the present study the growth of adventitious roots was induced by treatment with ethylene but not auxin, cytokinin, or gibberellin. Root elongation was enhanced between 8 and 10 h after submergence. The population of cells in the S phase and expression of the S-phase-specific histone H3 gene increased within 4 to 6 h. Within 6 to 8 h the G2-phase population increased. Cell-cycle activation was accompanied by sequential induction of a cdc2-activating kinase homolog, R2, of two cdc2 genes, cdc2Os-1 and cdc2Os-2, and of three cyclin genes, cycA1;3, cycB2;1, and cycB2;2, but only induction of the R2 gene expression preceded the induction of the S phase, possibly contributing to cell-cycle regulation in the G1 phase. Both cdc2 genes were expressed at slightly higher levels during DNA replication. Transcripts of the A-type cyclin accumulated during the S and G2 phases, and transcripts of the B-type cyclins accumulated during the G2 phase. Cyclin expression was induced at all nodes with a similar time course, suggesting that ethylene acts systemically and that root primordia respond to ethylene at an early developmental stage.

Adventitious root formation in cuttings of Backhousia citriodora F. Muell: 1. Plant genotype, juvenility and characteristics of cuttings

Backhousia citriodora is a commercially valuable Australian woody species that has a reputation for being recalcitrant in forming adventitious roots from cuttings. A study was carried out to determine whether maturation and plant genotype influenced rooting. It also tried to establish whether genotypic differences in rooting ability were related to characteristics of the cutting material. The rooting of cuttings in B. citriodora declines after maturation and is strongly influenced by genotype. The cutting characteristics of actively growing axillary buds, wide stems and mature leaves are associated with rooting and survival but not related to genotype. Furthermore, the 8-24 weeks required by B. citriodora to form roots from cuttings makes it difficult to distinguish between the characteristics that increase rooting and those characteristics that enhance survival. A subsequent disbudding experiment demonstrated that axillary buds per se have an inhibitory effect on rooting. This suggests that the presence of actively growing axillary buds are an indication of overall growth and condition of the stock plant unrelated to the formation of adventitious rooting. The effects of other cutting characteristics on rooting are also discussed. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Understanding the role of auxins and oxidative enzymes on adventitious root formation in olive (olea europaea L.) cultivars

Olive (Olea europaea L.), one of the main crops in the Mediterranean basin, is mainly propagated by cuttings, a classical propagation method that relies on the ability of the cuttings to form adventitious roots. While some cultivars are easily propagated by this technique, some of the most interesting olive cultivars are considered difficult-to-root which poses a challenge for their preservation and commercialization. Therefore, increasing the current knowledge on adventitious root formation is extremely important for species like olive. This research focuses on evaluating the role of free auxins and oxidative enzymes on adventitious root formation of two olive cultivars with different rooting ability - ‘Galega vulgar’ (difficult-to-root) and ‘Cobrançosa’ (easy-to-root). In this context, free auxin levels and enzyme activities were determined in in vitro-cultured ‘Galega vulgar’ microshoots and in semi-hardwood cuttings of cvs. ‘Galega vulgar’ and ‘Cobrançosa’. To attain this goal, an analytical method for the quantification of free indole-3-acetic acid (IAA) and indole-3-butyric acid (IBA) was developed, which is based on dispersive liquid-liquid microextraction followed by microwave derivatization (DLLME-MAD) and gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS) analysis. The developed method was validated in terms of linearity, recovery, limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) and proved to be useful in the analysis of two very different types of plant tissues. The results from auxin quantification in olive samples point at a relationship between free auxin levels and rooting ability of both microshoots and semihardwood cuttings. A defective IBA-IAA conversion, resulting in a peak of free IAA during initiation phase, seems to be associated with low rooting ability. Likewise, differences in the activity of oxidative enzymes also appear to be related with rooting ability. Higher polyphenol oxidases (PPO) activity is likely related with an easyto- root behavior, while the opposite is true for peroxidases (POX) (including IAA oxidase (IAAox)) activity. A possible hypothesis for adventitious root formation in olive microcuttings is presented herein for the first time. Free auxins, oxidative enzymes, alternative oxidase (AOX) and reactive oxygen species (ROS) are some of the factors that may be involved in this highly complex physiological process. Interestingly, while temporal changes in auxin levels were similar between microshoots and semihardwood cuttings, the conclusions obtained from enzyme activity results in microshoots didn’t translate to semi-hardwood tissues, showing the emerging need for adaptation of classical agronomical research studies to modern techniques; Resumo: Procurando compreender o papel das auxinas e enzimas oxidativas na formação de raízes adventícias em cultivares de oliveira (Olea europaea L.) A oliveira (Olea europaea L.) é uma das principais culturas da bacia Mediterrânica e é propagada maioritariamente por estacaria, um processo altamente dependente da capacidade das estacas para formar raízes adventícias. Enquanto algumas cultivares são fáceis de propagar desta forma, algumas das cultivares de oliveira mais interessantes são consideradas difíceis de enraizar, o que dificulta a sua preservação e comercialização e torna extremamente importante aprofundar o conhecimento sobre o enraizamento adventício desta espécie. Este trabalho foca-se na avaliação do papel das auxinas livres e das enzimas oxidativas na formação de raízes adventícias em duas cultivares de oliveira com diferente capacidade de enraizamento - ‘Galega vulgar’ (difícil de enraizar) e ‘Cobrançosa’ (fácil de enraizar). Neste contexto, determinaram-se os níveis de auxinas livres e as actividades de enzimas oxidativas em microestacas de ‘Galega vulgar’ cultivadas in vitro bem como em estacas semi-lenhosas das cvs. ‘Galega vulgar’ e ‘Cobrançosa’. Para tal foi necessário desenvolver uma metodologia analítica para a quantificação de ácido indol-3-acético (IAA) e ácido indol-3-butírico (IBA), baseada em microextracção dispersiva líquido-líquido (DLLME) seguida de derivatização em microondas (MAD) e análise por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa (GC/MS). O método desenvolvido foi validado em termos de linearidade, recuperação, limite de detecção (LOD) e limite de quantificação (LOQ), e mostrou-se eficaz na análise de dois tipos de tecidos vegetais bastante diferentes. Os resultados da análise de auxinas em amostras de oliveira apontam para uma possível relação entre os níveis de auxinas livres e a capacidade de enraizamento, tanto em microestacas como em estacas semi-lenhosas. Uma conversão IBA-IAA deficiente, que resulta num pico de IAA durante a fase de iniciação, parece estar associada à baixa capacidade de enraizamento. Por outro lado, a capacidade de enraizamento também parece estar relacionada com diferenças na actividade de enzimas oxidativas. Comportamentos fáceis de enraizar estão associados a actividade mais elevada das polifenoloxidases (PPO), enquanto o oposto é verdade para a actividade das peroxidases (POX) (incluindo a IAA oxidase (IAAox)). Neste trabalho propõe-se pela primeira vez uma possível explicação para o enraizamento adventício em microestacas de oliveira. Auxinas livres, enzimas oxidativas, oxidase alternativa (AOX) e espécies reactivas de oxigénio (ROS) são alguns dos factores envolvidos neste processo fisiológico altamente complexo. Curiosamente, enquanto as alterações temporais nos níveis de auxinas foram semelhantes entre microestacas e estacas semi-lenhosas, o mesmo não se observou relativamente à actividade enzimática, o que mostra a necessidade de adaptação dos estudos agronómicos tradicionais às técnicas correntes.

Clonal propagation of Phyllanthus amarus: A hepatoprotector

Background: The micropropagation protocol for Phyllanthus amarus, an important medicinal herb used widely for the treatment of hepatitis in ethnomedicinal systems, was standardized with shoot tip and single node explants. Materials and Methods: The micropropagation was carried out for the hyperproducing ecotype (phyllanthin content 463.828 ppm; hypophyllanthin content: 75.469 ppm) collected from Aanaikatti, Coimbatore, and grown in mist chamber, CPMB, TNAU. For micropropagation studies, the leaves were trimmed off and the shoot tips (6 mm long) and nodal segments (single node) were used for initiation. Results: Shoot tips and single node explants gave a maximum of 6.00 and 7.00 multiple shoots per explant with Benzyl Amino Purine (BAP) (1.0mg/L mg/L). Upon subculturing, a shoot length of around 7 cm with an average of eight internodes per shoot was observed after 20 days in the elongation medium supplemented with BAP (0.2 mg/Lmg/L) and Indole Acetic Acid (IAA) (2.0 mg/L). Seven to ten adventitious roots developed when the elongated microshoots were cultured in half strength MS medium with Indole Butyric Acid (IBA) (2.0 mg/Lmg/L) and NAA (1.0 mg/L mg/L) in 15-20 days after transfer. The rooted shoots acclimatized successfully to field conditions. Conclusion: A method for successful micropropagation of the valuable medicinal plant was established which will provide a better source for continuous supply of plants for manufacturing drugs.

Cultura de tecidos, análise fitoquímica e avaliação da atividade biológica de Arachis villosulicarpa Hoehne

O amendoim cultivado (Arachis hypogaea) possui várias substâncias com capacidade antioxidante que apresentam efeitos benéficos para a saúde humana. Entretanto, a produção dessas substâncias ainda não foi observada em outras espécies do gênero. O objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de sistemas de cultura in vitro para Arachis villosulicarpa, visando o desenvolvimento de alternativas para a produção metabólitos especiais. Segmentos nodais, internodais e foliares foram excisados de plantas in vitro e inoculados em meio MS suplementado com BAP, ANA, PIC ou 2,4-D. Os explantes apresentaram respostas distintas de acordo com o regulador de crescimento utilizado. Na presença de PIC, foi observada a formação de calos friáveis levemente oxidados em todos os explantes. Por outro lado, quando cultivados na presença de BAP ou 2,4-D, os explantes apresentaram a formação de calos compactos, com formação de brotos em diferentes taxas. Na presença de ANA, segmentos nodais e internodais não apresentaram resposta, enquanto que segmentos foliares apresentaram a formação de raízes adventícias em todas as concentrações testadas. Neste trabalho foi realizado uma avaliação comparativa da produção de metabólitos especiais e da atividade biológica em extratos de calos oriundos de folíolos inoculados em BAP 8,8 M, plantas in vitro e plantas ex vitro . Nas análises por meio do HPTLC e do HPLC foi possível demonstrar a diferença na produção de algumas substâncias e indicar a presença de flavonóides e polifenóis nos materiais analisados. Além disso, a partir das atividades biológicas foi possível identificar tanto a atividade antioxidante quanto a não mutagênica dos extratos. Dessa forma, estudos visando à detecção de metabólitos especiais em A. villosulicarpa podem expandir o conhecimento sobre as possibilidades de utilização de espécies do gênero Arachis.

Cultura de tecidos e conservação in vitro de Passiflora foetida L.

O gênero Passiflora ocorre principalmente em regiões de clima tropical, sendo o Brasil um importante centro de diversidade. Passiflora foetida L. é uma espécie silvestre que apresenta características de interesse ornamental e medicinal. O objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de sistemas de cultura de tecidos e criopreservação para P. foetida. Explantes caulinares foram excisados de culturas primárias obtidas a partir de plântulas derivadas da germinação in vitro. Para isso foram inoculados em meio MSM, suplementado com diferentes concentrações de ANA, PIC, TDZ e BAP utilizado isoladamente ou em combinação com ANA, e mantidos na presença ou ausência de luz. Foi observada a produção de brotos, calos e raízes adventícias, de acordo com o tipo e a concentração do regulador de crescimento testado e da condição de cultura utilizada. A produção de plantas ocorreu via organogênese direta e indireta em resposta a BAP, enquanto que a formação de calos não morfogênicos foi observada a partir de ambos explantes em resposta a PIC. A produção de raízes adventícias ocorreu em resposta a ANA. Tendo em vista a produção de raízes observada em meio sólido, segmentos internodais foram inoculados em meio líquido suplementado com diferentes auxinas e mantidos em imersão contínua ou sobre pontes de papel de filtro. A maior taxa de multiplicação de raízes foi observada a partir de entrenós mantidos no sistema de ponte de papel de filtro, em resposta a ANA. Segmentos radiculares excisados das culturas primárias também foram utilizados visando à produção de brotos e a multiplicação de raízes. Contudo, apenas foi observada a formação de gemas, sem posterior desenvolvimento de brotos. Além disso, a capacidade proliferativa dos segmentos radiculares inoculados em meio suplementado com ANA foi menor que a obtida a partir dos entrenós cultivados nas mesmas condições. Neste trabalho, foram também testados diferentes protocolos de criopreservação para ápices caulinares de P. foetida por meio de vitrificação e encapsulamento-vitrificação. A recuperação de plantas pós-congelamento foi observada unicamente a partir de ápices encapsulados e expostos à solução de vitrificação PVS2 por 120 minutos. Tendo em vista o potencial medicinal já descrito para P. foetida, através dos diferentes sistemas de cultura desenvolvidos neste trabalho serão obtidos materiais para a avaliação de diferentes atividades biológicas.

Estabelecimento de culturas de raízes e avaliação fitoquímica e da atividade antioxidante de Passiflora pohlii Mast

Passiflora pohlii Mast., conhecida como maracujá-do-campo ou maracujazinho, é uma espécie nativa do Brasil que apresenta características de interesse agronômico, principalmente em relação à tolerância a patógenos do solo pertencentes ao gênero Phytophtora sp, que provocam grandes prejuízos à cultura de maracujá. Embora ainda existam poucos trabalhos sobreesta espécie, estudos recentes com espécies do gênero descreveram atividades biológicas e farmacológicas em extratos de diferentes órgãos, incluindo folhas e raízes. O objetivo deste trabalho foi o estabelecimento de culturas de raízes adventícias a partir de segmentos caulinares e radiculares excisados de plantas in vitro de P. pohlii e a avaliação do perfil fitoquímico e do potencial antioxidante dos extratos obtidos a partir de diferentes materiais obtidos in vitro, em comparação com plantas mantidas in vivo. Foram testados diferentes sistemas de cultura, além de tipos e concentrações de auxinas para a indução de raízes adventícias in vitro a partir de segmentos caulinares e radiculares. As culturas foram mantidas à temperatura de 252C, na presença ou ausência de luz. As respostas obtidas variaram de acordo com o tipo de explante utilizado. Segmentos internodais apresentaram a melhor taxa de indução de rizogênese em meio solidificado com ágar e suplementado com ANA a 2,7 μM, na ausência de luz, enquanto que segmentos radiculares tiveram maior taxa de proliferação em meio líquido sob agitação, suplementado com AIA a 2,85 μM, na ausência de luz. Os materiais botânicos produzidos in vitro, incluindo plantas completas e raízes adventícias obtidas a partir de segmentos internodais e radiculares, assim como plantas obtidas in vivo, foram utilizados para a produção de extratos etanólicos para a avaliação do perfil fitoquímico e da atividade antioxidante. As análises por CCD e CLAE-UV indicaram a presença de flavonoides e saponinas nos extratos de folhas de plantas mantidas in vivo e obtidas in vitro, enquanto que os extratos de raízes apresentaram apenas saponinas. Os extratos de folhas foram ainda submetidos à análise por CLAE-UV-IES-EM visando à identificação da massa molecular das substâncias encontradas. Foram identificados dois flavonoides, possivelmente isômeros, com massas moleculares de 607,2, nos extratos de folhas de plantas mantidas in vivo e obtidas in vitro. O potencial antioxidante dos diferentes materiais foi determinado pelos ensaios de 2,2-difenil-1-picril-hidrazila e CCD-DPPH. As maiores atividades antioxidantes foram observadas nos extratos de raízes primárias e secundárias excisadas de plantas mantidas in vivo. As estratégias de cultura de raízes in vitro descritas neste trabalho foram aplicadas com sucesso para P. pohlii. Além disso, a caracterização do perfil fitoquímico do material obtido in vitro e de plantas mantidas in vivo, assim como do seu potencial farmacológico, foi realizada pela primeira vez para a espécie

Estabelecimento de culturas de raízes in vitro e avaliação da produção de metabólitos secundários de Cleome spinosa Jacq. (Cleomaceae)

Cleome spinosa é uma espécie herbácea de uso na medicina popular, especialmente no Nordeste do Brasil. A cultura in vitro de raízes adventícias da espécie foi iniciada com segmentos radiculares (0,5 e 1,0 cm) obtidos a partir de duas fontes de explantes: plantas propagadas in vitro e plantas oriundas do processo de germinação in vitro. Os explantes foram inoculados em meio MS líquido suplementado ou não com as auxinas ANA, AIA e AIB em diferentes concentrações (0,5; 1,0; 1,5; 3,0; 5,0 mg.L-1). As culturas foram mantidas em sala de crescimento, sob agitação (100 rpm) e sob fotoperíodo de 16h ou no escuro, com subculturas a cada 45 dias. Explantes oriundos de plantas propagadas in vitro também foram cultivados em meio contendo a citocinina BAP em associação com auxinas, na presença de sorbitol (isoladamente ou em associação com sacarose), em meio MS contendo redução na concentração total de sais minerais (MS1/2 e MS1/4) e em meio sólido. Os resultados mostraram que a adição de auxinas ao meio de cultura foi essencial à multiplicação das raízes, uma vez que em meio MS0 ocorreu significativo desenvolvimento de brotos. A suplementação com ANA não foi eficiente para a produção de raízes e acarretou no calejamento dos explantes, enquanto que a presença de AIA e AIB resultaram na multiplicação das raízes. Ainda assim, independentemente das manipulações realizadas no meio de cultivo, a capacidade de multiplicação mostrou-se reduzida. Uma expressiva multiplicação de raízes foi observada em culturas iniciadas a partir de explantes oriundos de plantas obtidas por germinação in vitro. A maior produção de biomassa foi alcançada em culturas iniciadas com segmentos radiculares de plantas obtidas por germinação in vitro cultivadas em meio contendo com 3,0 mg.L-1 de AIB e mantidas no escuro. Culturas estabelecidas nas melhores condições para acúmulo de biomassa foram acompanhadas por três subculturas, sendo avaliados períodos de cultura de 45 dias e de 60 dias. Culturas mantidas a intervalos de 45 dias apresentaram maior produção de raízes durante a segunda subcultura, enquanto que para o intervalo de 60 dias, embora tenha sido observada a capacidade de multiplicação das raízes, a maior produção de biomassa ocorreu nos primeiros 60 dias de cultivo. A partir de materiais in vivo e in vitro foram realizadas extrações com solventes de polaridade crescente (hexano, diclorometano, acetato de etila e metanol) e os extratos foram submetidos a avaliações cromatográficas. As análises por cromatografia em camada delgada mostraram a presença de terpenos nos extratos obtidos com hexano e diclorometano, tanto em material obtido a campo como naqueles produzidos in vitro e de compostos fenólicos nos extratos em acetato de etila obtidos a partir de material de campo. Pelas análises por cromatografia líquida associada à espectrometria de massas foi possível observar a presença de flavonoides nas culturas in vitro, não detectados no material de campo. As análises por cromatografia de fase gasosa associada à espectrometria de massas apontaram a presença de esteroides nos extratos em hexano de raízes coletadas a campo e nas culturas in vitro de raízes. Os resultados obtidos mostraram a viabilidade da produção de culturas de raízes in vitro para a espécie C. spinosa e o potencial deste material para a produção de substâncias bioativas, algumas não encontradas em material coletado a campo

Gene Dosage Effect of WEE1 on Growth and Morphogenesis from Arabidopsis Hypocotyl Explants.

Background and Aims How plant cell-cycle genes interface with development is unclear. Preliminary evidence from our laboratory suggested that over-expression of the cell cycle checkpoint gene, WEE1, repressed growth and development. Here the hypothesis is tested that the level of WEE1 has a dosage effect on growth and development in Arabidospis thaliana. To do this, a comparison was made of the development of gain- and loss-of-function WEE1 arabidopsis lines both in vivo and in vitro. Methods Hypocotyl explants from an over-expressing Arath;WEE1 line (WEE1oe), two T-DNA insertion lines (wee1-1 and wee1-4) and wild type (WT) were cultured on two-way combinations of kinetin and naphthyl acetic acid. Root growth and meristematic cell size were also examined. Key Results Quantitative data indicated a repressive effect in WEE1oe and a significant increase in morphogenetic capacity in the two T-DNA insertion lines compared with WT. Compared with WT, WEE1oe seedlings exhibited a slower cell-doubling time in the root apical meristem and a shortened primary root, with fewer laterals, whereas there were no consistent differences in the insertion lines compared with WT. However, significantly fewer adventitious roots were recorded for WEE1oe and significantly more for the insertion mutant wee1-1. Compared with WT there was a significant increase in meristem cell size in WEE1oe for all three ground tissues but for wee1-1 only cortical cell size was reduced. Conclusions There is a gene dosage effect of WEE1 on morphogenesis from hypocotyls both in vitro and in vivo.

Perturbation of Cytokinin and Ethylene-signalling Pathways Explain the Strong Rooting Phenotype Exhibited by Arabidopsis Expressing the Schizosaccharomyces Pombe mitotic inducer, cdc25.

Background Entry into mitosis is regulated by cyclin dependent kinases that in turn are phosphoregulated. In most eukaryotes, phosphoregulation is through WEE1 kinase and CDC25 phosphatase. In higher plants a homologous CDC25 gene is unconfirmed and hence the mitotic inducer Schizosaccharomyces pombe (Sp) cdc25 has been used as a tool in transgenic plants to probe cell cycle function. Expression of Spcdc25 in tobacco BY-2 cells accelerates entry into mitosis and depletes cytokinins; in whole plants it stimulates lateral root production. Here we show, for the first time, that alterations to cytokinin and ethylene signaling explain the rooting phenotype elicited by Spcdc25 expression in Arabidopsis. Results Expressing Spcdc25 in Arabidopsis results in increased formation of lateral and adventitious roots, a reduction of primary root width and more isodiametric cells in the root apical meristem (RAM) compared with wild type. Furthermore it stimulates root morphogenesis from hypocotyls when cultured on two way grids of increasing auxin and cytokinin concentrations. Microarray analysis of seedling roots expressing Spcdc25 reveals that expression of 167 genes is changed by > 2-fold. As well as genes related to stress responses and defence, these include 19 genes related to transcriptional regulation and signaling. Amongst these was the up-regulation of genes associated with ethylene synthesis and signaling. Seedlings expressing Spcdc25 produced 2-fold more ethylene than WT and exhibited a significant reduction in hypocotyl length both in darkness or when exposed to 10 ppm ethylene. Furthermore in Spcdc25 expressing plants, the cytokinin receptor AHK3 was down-regulated, and endogenous levels of iPA were reduced whereas endogeous IAA concentrations in the roots increased. Conclusions We suggest that the reduction in root width and change to a more isodiametric cell phenotype in the RAM in Spcdc25 expressing plants is a response to ethylene over-production. The increased rooting phenotype in Spcdc25 expressing plants is due to an increase in the ratio of endogenous auxin to cytokinin that is known to stimulate an increased rate of lateral root production. Overall, our data reveal important cross talk between cell division and plant growth regulators leading to developmental changes.