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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/22259
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Title: Análise morfoanatômica, bioquímica e molecular de dendezeiros (Elaeis guineensis Jacq.) regenerados por embriogênese somática em sistema de imersão temporária
Authors: Gomes, Hugo Teixeira
Orientador(es):: Scherwinski-Pereira, Jonny Everson
Assunto:: Micropropagação
Embriogênese somática
Bioquímica
Issue Date: 26-Jan-2017
Citation: GOMES, Hugo Teixeira. Análise morfoanatômica, bioquímica e molecular de dendezeiros (Elaeis guineensis Jacq.) regenerados por embriogênese somática em sistema de imersão temporária. 2016. xxvi, 189 f., il. Tese (Doutorado em Botânica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2016.
Abstract: O objetivo do trabalho foi avaliar a utilização de sistemas de imersão temporária na embriogênese somática de dendezeiros (Elaeis guineensis Jacq.), a partir de folhas imaturas de plantas adultas, caracterizar morfoanatômica e bioquimicamente os estádios embriogênicos obtidos no processo, além analisar os clones regenerados por marcadores ISSR e AFLP (MSAP). Num primeiro experimento, calos primários da variedade C2328 foram multiplicados por cinco subcultivos de 30 dias, em quatro diferentes sistemas de cultivo: semi-sólido, líquido sob agitação, além dos biorreatores de imersão temporária R.I.T.A.® e tipo frascos gêmeos (BIT). Em seguida, o biorreator mais eficiente foi avaliado isoladamente na multiplicação de calos de outras três variedades: B35-2932, B35-4323 e B35-1729. Posteriormente, a diferenciação dos embriões somáticos foi realizada em meio de MS suplementado com 12,3 μM de 2-iP e 0,54 μM de ANA. Após esse processo, calos contendo embriões somáticos em estádio torpedo foram cultivados por cinco subcultivos de 30 dias em sistema semi-sólido, R.I.T.A.® e BIT, para a regeneração de plantas. Ao final do cultivo, a fidelidade genética e epigenética dos regenerantes foi avaliada por ISSR e AFLP (MSAP). Num segundo experimento, calos primários, embriogênicos e pró-embriogênicos, calos com embriões diferenciados, embriões somáticos globulares e torpedos, além de embriões zigóticos maduros (controle), foram analisados e caracterizados morfoanatomicamente. Por fim, foram quantificados os níveis de açúcares, amido, ácidos graxos, aminoácidos e proteínas contidos em calos primários e embriogênicos, calos embriogênicos com embriões somáticos diferenciados, embriões somáticos torpedo e em regeneração, e plantas regeneradas. Observou-se que na multiplicação o uso de meio líquido e sistema R.I.T.A.® proporcionou aos cultivos as maiores taxas de propagação, propiciando índices de acúmulo de biomassa fresca de até 293,3%. Já na regeneração, observou-se que os melhores resultados foram obtidos quando o R.I.T.A.® foi utilizado, promovendo em média a regenerarão de 14,1 plantas por grama de material inoculado. Com o uso desse sistema, além de não terem sido constatadas variações na sequência do DNA dos propágulos produzidos, observou-se ainda a redução dos índices de alteração do padrão de metilação do epigenoma dos indivíduos regenerados e a diminuição das taxas de ocorrência de hipometilação do DNA das culturas propagadas. Em relação às análises morfoanatômicas, verificou-se que calos primários são constituídos por células meristemáticas apenas em sua região mais interna, enquanto que calos embriogênicos são compostos inteiramente por este padrão celular. A partir do desenvolvimento destes cultivos foi verificada a formação de embriões somáticos sem conexão com os tecidos de origem, constituídos inicialmente pela protoderme e pelo meristema fundamental. Com a maturação destes propágulos, observou-se também a presença de regiões procambiais dispersas pelo meristema fundamental, característica também constatada nos embriões zigóticos maduros. Quanto às análises bioquímicas, verificou-se que no início da multiplicação os calos primários foram os propágulos que apresentaram as maiores concentrações de açúcares solúveis e amido, e os calos embriogênicos os maiores índices de ácidos graxos, aminoácidos livres e proteínas. Após o fim dessa etapa, verificou-se que os teores de ácidos graxos, aminoácidos livres e proteínas não apresentaram variações expressivas. Por outro lado, constatou-se na diferenciação que os níveis de açúcares solúveis aumentaram consideravelmente ao mesmo tempo em que um significativo processo de mobilização do amido foi observado. Já na maturação, os açúcares solúveis e as proteínas foram os compostos que não apresentaram grandes alterações. Nessa etapa, verificou-se uma queda considerável nos valores dos ácidos graxos e aminoácidos livres concomitantemente a elevação dos níveis de amido. Por fim, na regeneração observou-se que os teores de açúcares solúveis, ácidos graxos e proteínas decaíram enquanto que as taxas de amido e aminoácidos livres aumentaram de forma significativa.
Abstract: The aim of this study was to evaluate the use of temporary immersion systems in oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) somatic embryogenesis from immature leaves of adult plants, to characterize morphoanatomical and biochemically the embryogenic stages, and assessing regenerated clones through Inter Simple Sequence Repeat (ISSR) and Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) (MSAP) markers. In a first experiment, primary calli from C2328 variety of oil palm were multiplied by up to five 30-days subcultures in four different culture systems: semi-solid, liquid under agitation, R.I.T.A.® (Recipient for Automated Temporary Immersion) bioreactors, and Twin Flask - TIS (Temporary Immersion System) bioreactors. Then, the most efficient system was evaluate individually for calli multiplication of another three oil palm varieties: B35-2932, B35-4323 e B35-1729. After multiplication, the calli were transferred to a MS medium with 12.3 μM 2-iP and 0.54 μM NAA in order to differentiate somatic embryos. Under these condition, the material was cultivated until most of the somatic embryos reached the torpedo stage, when they were transferred to R.I.T.A.® and TIS systems for additional five 30-days subcultures for plant growth. At the end, ISSR and AFLP (MSAP) were used to evaluate the genetic and epigenetic fidelity among the regenerate plants. In a second experiment, primary calli, embryogenic calli, calli with pro-embryos, calli with differentiated somatic embryos, and globular and torpedo-shaped embryos, as well as mature zygotic embryos (control), were characterized morphoanatomically. Finally, the sugars, starch, fatty acids, amino acids and proteins were extracted, identified and quantified at various stages of embryogenesis: primary and embryogenic calli, embryogenic calli with differentiated somatic embryos, torpedo somatic embryos, including those under regeneration, as well as regenerated plants. It was observed that the calli multiplication using liquid medium and R.I.T.A.® bioreactors provided the highest rates of propagation, providing fresh biomass accumulation rates of up to 293.3%. In the regeneration, the best results were also obtained in the R.I.T.A.® bioreactors, with an average of 14.1 plants per gram of inoculated material. Using this system, variations in the DNA sequence of propagules produced were not found. There was also a reduction of the epigenome methylation and decrease in DNA hypomethylation levels from evaluated regenerants. Regarding morphoanatomical analysis, it was found that primary calli are composed of meristematic cells only in its most inner region, whereas embryogenic calli are entirely composed by this cellular pattern. From these cultures was observed the formation of somatic embryos, without connections with the parental tissue, initially constituted by protoderm and fundamental meristem. With the maturation, the somatic embryos presented procambial regions, a characteristic also observed in mature zygotic embryos. Biochemical analyzes showed that at the onset of multiplication, the primary calli were the propagules with the highest concentrations of soluble sugars and starch, and the embryogenic calli the ones with the highest levels of fatty acids, free amino acids and proteins. At the end of this stage, the levels of fatty acids, free amino acids and proteins showed no significant changes. During the differentiation phase, the soluble sugar levels increased considerably, at the same time as a significant starch mobilization process was observed. In the maturation, soluble sugars and proteins were compounds that did not show significant changes. At this stage, a considerable decrease in the amounts of fatty acids and free amino acids was observed, concomitantly with the increase in starch levels. In the regeneration, the levels of soluble sugars, fatty acids and proteins declined, while the starch and free amino acids increased significantly.
Description: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Botânica, Programa de Pós-Graduação em Botânica, 2016.
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