Análise da variação somaclonal em mudas micropropagadas de Musa acuminata cultivar Grande Naine por meio de marcadores RAPD

Banana plants were regenerated using tissue culture of top buds from Cavendish plants, cultivar Grande Naine, maintained under ten successive cultivations in different culture media. The genomic DNA was extractedfrom the original matrix plant rhizoms, also from the dwarf mutant ones, variegated plants and from the plants originated from the five and ten successive in vitro cultivations. The Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) analysis was carried out using 20 primers, having two of them (10%) shown polymorphism among the dwarf and variegated plants in relation to the normal plants. The OPJ-04 primer has amplified two fragments of approximately 1.5 and 2.0kb present in the normal plants, but absent in the dwarf ones. The OPH-09 primer, however, presentedan amplification of approximately 1.7kb fragment, present in both dwarf and in the variegated plants, but absent in the normal ones. This study shows that using the RAPD molecular marker makes it is possible to detect induced somaclonal variation through micropropagation in banana plants.Plantas de banana foram regeneradas através da cultura de tecidos a partir de gemas apicais de bananeira Cavendish, cultivar Grande Naine, e mantidas por dez subcultivos em diferentes meios de cultura. O DNA genômico foi extraído a partir de rizomas das plantas matrizes originais, das plantas mutantes anãs e variegadas oriundas do cultivo in vitro e das plantas provindas de cinco e dez subcultivos. A análise, Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) foi realizada utilizando-se 20 “primers” (iniciadores – sequência conhecida de nucleotídeos3), dois dos quais (10%) revelaram polimorfismo entre as plantas anãs e variegadas em relação às plantas normais. Com a utilização do “primer” OPJ-04, foram amplificados, nas plantas normais, dois fragmentos de aproximadamente 1,5 e 2,0kb (quilobase, mil pares de bases) os quais estavam ausentes nas plantas anãs. Já o “primer” OPH-09 apresentou aamplificação de uma banda de aproximadamente 1,7kb presente tanto nas plantas anãs quanto nas variegadas, mas ausente nas plantas normais. Neste estudo, mostrou-se que através do uso de marcador molecular RAPD é possível detectar variação somaclonal surgida durante o processo de micropropagação nos mutantes

Embriões somáticos anômalos em Acca sellowiana (O. Berg) Burret (Myrtaceae)

Somatic embryogenesis represents a valuable tool for the studies on the basic aspects of plant embryo development. Today this process is used as a potencial technique for large-scale plant micropropagation although, so far, it has been applied to only a small number of species. However, when somatic embryos are malformed they are considered economically useless. In Acca sellowiana (O. Berg) Burret, an important fruit-producing crop, large amounts of anomalous somatic embryos (76.3%) were found just after 40 days of culture of explants in a 2,4-D containing medium. Among the anomalous forms found in the cotiledonary stage, 12.2% consisted of fused embryos, 40.4% displayed fused cotyledons, 13.0% presented supernumerary cotyledons, and 10.7% showed absence or poorly developed cotyledons, including those without the shoot apical meristem. Histological analyses indicated that the altered embryos were formed either directly from cotyledons, hypocotyl and radicle of the zygotic embryos used as explants, or indirectly from calli formed from these tissue parts. It is suggested that the formation of anomalous somatic embryos, as well as a low frequency of conversion into emblings reflect physiological and/or genetic disturbances triggered by the presence of 2,4-D in the medium. In vitro experimental alternative approaches are discussed in order to lessen the occurrence of malformed somatic embryos.A embriogênese somática representa uma ferramenta importante para estudos básicos do desenvolvimento das plantas. Atualmente este processo é utilizado como uma técnica com potencial para a micropropagação de plantas em grande escala, embora ainda com aplicação restrita a poucas espécies. Entretanto, quando são formados embriões somáticos anômalos a aplicação econômica é inviabilizada. Em Acca sellowiana (O. Berg) Burret, uma importante frutífera nativa, uma elevada quantidade de embriões somáticos com fenótipos alterados (76,3%) foi encontrada já no 40º dia de cultura na presença de 2,4-D. Entre esses, 12,2% consistiam de embriões fundidos, 40,4% apresentavam cotilédones concrescidos, 13% possuíam mais de dois cotilédones e 10,7% não tinham cotilédones ou eles eram pouco desenvolvidos, incluindo os embriões sem meristema apical caulinar. As análises histológicas mostraram que os embriões malformados originavam-se tanto diretamente dos cotilédones, hipocótilo e radícula dos embriões zigóticos utilizados como explantes, como indiretamente de calos formados a partir dessas estruturas. Sugere-se que a formação de embriões somáticos anômalos, bem como a baixa taxa de seu desenvolvimento em plântulas (" emblings" ), refletiria a ocorrência de distúrbios fisiológicos e/ou genéticos protagonizada pela presença de 2,4-D no meio de cultura. São indicadas algumas abordagens experimentais alternativas visando reduzir a ocorrência de embriões somáticos com malformações

Synthesis and accumulation of free amino acids during somatic and zygotic embryogenesis of Acca sellowiana (O. Berg.) Burret

Somatic embryogenesis (SE) is an analogous process to zygotic embryogenesis (ZE); both complex processes are influenced by a significant number of genetic and environmental factors. Amino acids are considered important regulators of morphogenesis in several plant species, therefore the aim of this study was to determine the role of amino acids in embryo ontogeny in Acca sellowiana. Endogenous levels of amino acids were quantified at different stages of development during both direct and indirect somatic embryogenesis (DSE and ISE) and during ZE. During ZE, there was an increase in total amino acids between 18 and 27 days after pollination. During ISE and DSE, the highest contents were detected from 3 to 15 days after inoculation, coinciding with the induction of somatic embryos. In ZE, glutamine and asparagine appeared to be fundamental to the process of induction of zygotic embryos. On the other hand, the induction of somatic embryos that appeared require glutamine, gamma-aminobutyric acid (GABA) and glutamic acid. The results suggest the involvement of amino acids in the ontogenesis of zygotic and somatic embryogenesis directly and indirectly in A. sellowiana, indicating requirements for specific amino acids for each event of development.Keywords: Acca sellowiana, somatic embryogenesis, zygotic embryogenesis, glutamine, asparagine, amino acidsAfrican Journal of Biotechnology Vol. 12(22), pp. 3455-346

Ethylene Modulates the Developmental Plasticity and the Growth Balance Between Shoot and Root Systems in the In Vitro Grown Epiphytic Orchid Catasetum fimbriatum

The epiphytic habitat is potentially one of the most stressful environments for plants, making the effective developmental control in response to external cues critical for epiphyte survival. Because ethylene mediates several abiotic stresses in plants, here, we have examined the ethylene influence in both shoot and root systems of the epiphytic orchid Catasetum fimbriatum. Under controlled conditions, ethylene production was quantified during an entire growth cycle of C. fimbriatum development in vitro, while treatments modulating either ethylene concentration or perception were carried out over the early growth phase of these plants. After treatments, growth measurements and histological features were studied in both shoot and root tissues. Ethylene production showed a decreasing trend over the period of organ elongation; however, it increased considerably when leaves were shed, and a new axillary bud was initiating. The early exposure of young plants to higher concentrations of ethylene triggered morphogenic responses that included root hair formation instead of velamen, and a combination of inhibitory effects (decreases in both stem enlargement and cellular/organ elongation) and inductive effects (increases in leaf and root formation, bud initiation and cellular thickening) on plant growth, which favored biomass allocation to roots. Conversely, inhibition of ethylene perception over the plant growth phase generally resulted in the opposite morphogenic responses. Our data indicate that periodic variations in ethylene concentration and/or sensitivity seem to modulate several developmental features in shoot and root systems of C. fimbriatum which could have adaptive significance during the growing phase of this epiphytic orchid.The authors thank Rohm and Haas Co. for a generous donation of the 1-methylcyclopropene (SmartFresh®), the inhibitor of ethylene perception used in several experiments presented in this article. This study was supported by the Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) through financial assistance to the Laboratory of Plant Physiology – IBUSP (Grant No. 04/08049–0 to GBK) and a PhD fellowship to MA Rodrigues (No. 04/08891–2)

Meristemas: fontes de juventude e plasticidade no desenvolvimento vegetal

As plantas são organismos sésseis capazes de adequarem-se às diferentes condições ambientais por apresentarem uma considerável plasticidade de desenvolvimento, conferida, principalmente, pelos meristemas. Nestes tecidos encontram-se as células-tronco capazes de se auto-perpetuarem, mantendo a identidade meristemática, bem como as células derivadas de sua atividade, estas comprometidas com a formação dos diferentes tecidos e órgãos. As identidades das populações celulares nos meristemas apicais e tecidos circunvizinhos são rigorosamente controladas por trocas de informações posicionais através de moléculas sinalizadoras como os fatores de transcrição e os hormônios vegetais. Os diversos sinais reguladores da atividade meristemática encontram-se integrados em vias sinalizadoras que vêm sendo desvendadas por meio de estudos realizados em algumas plantas-modelo, proporcionando um grande avanço no conhecimento nesta área da pesquisa. Atualmente, observa-se um interesse crescente em se analisar comparativamente o grau de conservação dos mecanismos controladores da atividade meristemática entre as espécies vegetais

Meristemas: fontes de juventude e plasticidade no desenvolvimento vegetal

As plantas são organismos sésseis capazes de adequarem-se às diferentes condições ambientais por apresentarem uma considerável plasticidade de desenvolvimento, conferida, principalmente, pelos meristemas. Nestes tecidos encontram-se as células-tronco capazes de se auto-perpetuarem, mantendo a identidade meristemática, bem como as células derivadas de sua atividade, estas comprometidas com a formação dos diferentes tecidos e órgãos. As identidades das populações celulares nos meristemas apicais e tecidos circunvizinhos são rigorosamente controladas por trocas de informações posicionais através de moléculas sinalizadoras como os fatores de transcrição e os hormônios vegetais. Os diversos sinais reguladores da atividade meristemática encontram-se integrados em vias sinalizadoras que vêm sendo desvendadas por meio de estudos realizados em algumas plantas-modelo, proporcionando um grande avanço no conhecimento nesta área da pesquisa. Atualmente, observa-se um interesse crescente em se analisar comparativamente o grau de conservação dos mecanismos controladores da atividade meristemática entre as espécies vegetais

In vitro flowering of Dendrobium

Dendrobium plants are the most frequently used orchids to study the process of in vitro flowering. Among the various environmental cues and plant growth regulators employed thus far, cytokinins have shown the most prominent effects on the transition from vegetative to reproductive stage. A clear correlation between flowering establishment and enhancement of endogenous cytokinins has been observed. However, the experimental utilization of a large amount of different Dendrobium species and hybrids, combined with a large diversity of variable media types and media compositions make interpretation of flowering control in the in vitro environment difficult. The combination of a specific model Dendrobium in vitro regeneration system or protocol with a simple, but well defined culture medium, could contributed, to some degree, to reaching a clearer consensus about the physiological and molecular mechanisms controlling the Dendrobium flowering phase change