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Regeneração, conservação in vitro e estabilidade genômica em cana-de-açúcar
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Biologia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-graduação em Agronomia/Fisiologia Vegetal
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial organogênico e embriogênico de variedades brasileiras de cana-de-açúcar, a taxa de multiplicação, a tolerância ao congelamento e ao armazenamento in vitro por crescimento mínimo, além de analisar a estabilidade genômica por citometria de fluxo dos materiais regenerados e conservados. Inicialmente, ápices caulinares foram inoculados em meio de MS suplementado com 5,0 mg L-1 de ANA e 0,5 mg L-1 de KIN para estabelecimento do material in vitro. Em seguida, dez variedades foram avaliadas quanto a taxa de multiplicação em meio contendo 0,2 mg L-1 de BAP e 0,1 mg L-1 de KIN por oito subcultivos consecutivo. A consistência do meio e a estabilidade genômica também foram verificadas. Para a embriogênese, quatorze variedades foram avaliadas quanto a formação de calos em meio de indução contendo 3,0 mg L-1 de 2,4-D e taxa de regeneração em meio suplementado com 1,86 mg L-1 de ANA e 0,09 mg L-1 de BAP. A capacidade morfogênica foi avaliada durante 3 subcultivos. A conservação dos genótipos ocorreu em meio constituído de ½MS e 30 g L-1 de sorbitol, acrescido ou não de ABA, a 18 °C. A quantidade de DNA foi verificada por citometria de fluxo. Criopreservação de ápices caulinares por meio da técnica droplet vitrification também foi realizada. De maneira geral, em todos os experimentos realizados, as respostas variaram entre as variedades. Na organogênese constatou-se regeneração tanto pela via direta como indireta. Dentre as 22 variedades, 18 apresentaram potencial organogênico. A taxa de multiplicação in vitro foi influenciada pela consistência do meio (líquido e semissólido), ademais, verificou-se que subcultivos consecutivos induziram a formação de variações morfológicas nos explantes e uma taxa de 30% de variação no conteúdo de DNA. O processo embriogênico foi assincrônico, mas a partir da sexta semana de cultivo já foi possível observar a formação de plantas. A maioria das variedades manteve a capacidade morfogênica no tempo, embora tenha se observado um retardamento do processo regenerativo. Na conservação, o meio sem a presença de ABA foi o que proporcionou as maiores taxas de sobrevivência. A recuperação do crescimento foi rápida, todavia, através da citometria de fluxo, observou-se uma redução na quantidade relativa de DNA estimada aos doze meses de conservação. Na criopreservação, constatou-se taxas de sobrevivência de 20 e 10% dos explantes, quando antes do congelamento, os ápices foram desidratados por 20 e 30 minutos em PVS 2, respectivamente. A diversidade dos resultados encontrados podem auxiliar os programas de melhoramento genético da cultura, ou então, acelerar a distribuição de materiais promissores, ou mesmo, conservar a variabilidade genética da espécie.
Abstract
This study aimed to evaluate the organogenic and embryogenic potential of Brazilian varieties of sugarcane, multiplication rate, tolerance to freezing and slow-growth in vitro storage, besides analyzing the genomic stability by flow cytometry of the regenerated and conservated material. Initially, stem apexes were cultured on MS medium supplemented with 5.0 mg L-1 ANA and 0.5 mg L-1 of KIN to establish the material in vitro. Subsequently ten varieties were evaluated regarding the multiplication rate in medium containing 0.2 mg L-1 BAP and 0.1 mg L-1 KIN for eight consecutive subcultures. The consistency of the medium and genomic stability were also verified. For the embryogenesis, fourteen varieties were evaluated for calli formation in induction medium containing 3.0 mg L-1 2,4-D and regeneration frequency in medium supplemented with 1.86 mg L-1 ANA and 0.09 mg L-1 BAP. The morphogenic capacity was evaluated along three subcultures. The preservation of genotypes occurred in medium consisting of ½MS and 30 g L-1 sorbitol with or without added ABA, at 18 °C. The amount of DNA was verified by flow cytometry. Cryopreservation of shoot tips through droplet vitrification technique was also performed. In general, in all experiments, responses varied significantly among varieties. In the organogenesis, regeneration was observed by the direct route as well as the indirect. Among the 22 varieties, 18 had organogenic potential. The in vitro multiplication rate was influenced by the consistency of the medium (liquid or semi-solid), furthermore, we found that consecutive subcultures induce the morphologic variations in explants. There was a 30% variation rate in the relative amount of DNA starting from the 4th subculture. The embryogenic process was asynchronous, but from the sixth week of cultivation, it was already possible to observe the formation of plants. Most of the varieties maintained morphogenic capacity in time, although we observed a slowing of the regenerative process. Regarding preservation, the medium without ABA was that which provided the highest survival rates. The growth recovery was rapid, however, through flow cytometry, we observed a decrease in the relative amount of DNA estimated at twelve months of storage. In the cryopreservation, a rate of 20 and 10% survival of explants was found when prior the freezing the apices were dehydrated for 20 to 30 minutes in PVS 2, respectively. The diversity of the results can assist the culture breeding programs, or else accelerate the distribution of promising materials, or even preserve the genetic variability of the species.
Descrição
Tese apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Agronomia/Fisiologia Vegetal, para a obtenção do título de Doutor.
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Agência de desenvolvimento
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Citação
NOGUEIRA, G. F. Regeneração, conservação in vitro e estabilidade genômica em cana-de-açúcar. 2013. 184 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Fisiologia Vegetal)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2013.