Diversidade genética, conservação in vitro de germoplasma e análise do conteúdo de DNA nuclear em palma de óleo {Elaeis guineensis Jacq. e Elaeis oleifera (Kunth) Cortés}

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, 2012.A palma de óleo responde pela maior parte de todo óleo vegetal comercializado mundialmente. No Brasil, seu cultivo teve inicio na década de setenta, mas nos ultimo anos tem ganhado especial atenção do governo federal e das instituições de pesquisa, devido ao seu grande potencial como fonte de matéria-prima para a produção de biodiesel. No entanto, o conhecimento limitado sobre aspectos importantes como reação a doenças, diversidade genética e conservação de germoplasma dificultam o melhoramento genético da cultura e limitam a expansão dos cultivos no país. O objetivo deste trabalho foi estudar a variabilidade genética através de caracteres morfológicos em diásporos e amêndoas, desenvolver estratégias para a conservação e regeneração ex situ de germoplasma a curto e médio prazo e reestimar o tamanho do genoma de palma de óleo, mediante emprego de citometria de fluxo. Para o estudo de diversidade genética, foram considerados parâmetros morfológicos de diásporos e amêndoas de 18 acessos de E. oleifera, 11 de E. guineensis tipo tenera e 12 de E. guineensis tipo dura, mantidos no banco de germoplasma de palma de óleo da Embrapa Amazônia Ocidental, Manaus – AM. Destes, nove foram selecionados para testes de germinação e conservação de germoplasma in vitro sob regime de crescimento mínimo, em condições de baixa temperatura e presença de reguladores osmóticos. Para os estudos de determinação da quantidade de DNA nuclear foram selecionados outros 10 acessos do mesmo banco de germoplasma, sendo: três de Elaeis guineensis, cinco de E. oleifera e dois híbridos inter-específicos (OxG). Os resultados evidenciaram que existe variabilidade entre acessos da mesma origem e entre acesso de diferentes populações, mantidos no banco de germoplasma. A manutenção in vitro de plantas de palma de óleo, sob crescimento mínimo, pode ser realizada com sucesso sob temperatura de 20°C e, a sacarose foi o carboidrato mais eficiente para a manutenção da qualidade das plantas conservadas. Na quantificação do conteúdo de DNA em Elaeis, as estimativas indicam que, em média, o tamanho do genoma de E. guineensis é de 4,32 ± 0,173 pg, enquanto que em E. oleifera é de 4,43 ± 0,180 pg. Isso indica que ambos os genomas são semelhantes em tamanho e como esperado, o tamanho do genoma do híbrido é próximo da média dos genomas parentais, 4,40 ± 0,016 pg. ______________________________________________________________________________ ABSTRACTThe oil palm is crop that currently accounts for the greatest part of all vegetable oil marketed worldwide. In Brazil, it’s cultivation began in the seventies and in recent years has gained special attention from the federal government and research institutions for its great potential in biodiesel production. However, the limited knowledge about important aspects such as disease resistance, genetic diversity and conservation of germplasm, limit the expansion of cultivation in the country. The objective of this work was to study the genetic variability using morphological characters in diaspores and kernels, develop strategies for ex situ conservation and regeneration of germplasm in the short and medium term and estimate the size of the genome of oil palm using cytometry flow. For the study of genetic diversity were considered morphological parameters of diaspores and kernels of eighteen accessions of the E. oleifera, eleven E. guineensis var. tenera and twelve E. guineensis var. dura, maintained in the oil palm germplasm bank of Embrapa Western Amazon, Manaus – AM – Brazil. Of these accessions, nine were selected for germination tests and in vitro germplasm conservation under minimal growth regime, at low temperature and in the presence of osmotic regulators. For determination of nuclear DNA content, other ten samples were selected from the materials in the germplasm bank: three of Elaeis guineensis, five E. oleifera and two interspecific hybrids (OXG). The results obtained after analysis of the biometric parameters of the diaspores and kernels, showed differences between accessions of the same origin and differences between accessions from diverse populations maintained in the germplasm bank. The in vitro maintenance of oil palm plants on minimum growth, can be successfully accomplished at a temperature of 20°C, and the sucrose is the most effective carbohydrate source for maintaining the quality of preserved plants. In the measurement of DNA content in Elaeis, estimates indicate that, on average, the size of the genome of E. guineensis is 4,32 ± 0,173 pg, where as in E. oleifera is 4,43 ± 0,180 pg. This indicates that both genomes are similar in size and as expected, the size of the hybrid genome is approximately the average of the parental genomes, 4,40 ± 0,016 pg

Manutenção in vitro, sob condições de crescimento lento, de germoplasma de palma de óleo obtido com o resgate de embriões

O objetivo deste trabalho foi avaliar a manutenção in vitro de acessos de óleo de palma (Elaeis guineenses e E. oleifera) sob condições de crescimento lento. Plantas produzidas pelo resgate de embriões foram submetidas ao meio de cultura 1/2MS, acrescido dos carboidratos sacarose, manitol e sorbitol nas concentrações de 1, 2 e 3%, em 20 e 25±2ºC. Após 12 meses, a temperatura de 20°C retardou o crescimento das plantas. A sacarose é o carboidrato mais adequado para a manutenção da qualidade das plantas, enquanto o manitol e o sorbitol resultam em menor sobrevivência das plantas.The objective of this work was to evaluate the in vitro maintenance of oil palm (Elaeis guineensis and E. oleifera) accessions under slow-growth conditions. Plants produced by embryo rescue were subject to 1/2MS culture medium supplemented with the carbohydrates sucrose, mannitol, and sorbitol at 1, 2, and 3% under 20 and 25±2ºC. After 12 months, the temperature of 20°C reduced plant growth. Sucrose is the most appropriate carbohydrate for maintaining the quality of the plants, whereas mannitol and sorbitol result in a reduced plant survival

Oil palm seeds tolerance to cryopreservation

O objetivo deste trabalho foi avaliar a tolerância de sementes de dendezeiro (Elaeis guineensis) à criopreservação. Cinco genótipos – CM589, C7201, C2528, C2001, C2501 – foram avaliados quanto à exposição ao nitrogênio líquido por sete dias. Os tratamentos foram repetidos três vezes e cada repetição foi formada por dez sementes. Cortes anatômicos foram realizados para comparação do efeito dos tratamentos nos embriões durante a germinação. A exposição ao nitrogênio líquido acelerou a germinação das sementes do genótipo CM589 e aumentou o potencial de germinação das sementes do genótipo C2528. A exposição ao nitrogênio líquido não teve efeito no genótipo C2501 e reduziu a germinação das sementes do genótipo C7201. A exposição ao nitrogênio líquido não interferiu na diferenciação e no desenvolvimento dos tecidos embrionários durante a germinaçãoThe aim of this work was to evaluate the oil palm (Elaeis guineensis) seed tolerance to cryopreservation. Five genotypes (CM589, C7201, C2528, C2001, and C2501) were evaluated with or without exposure to liquid nitrogen for seven days. Treatments were replicated three times with ten seeds per replicate. Serial anatomical cuts were made to compare the effect of treatments on zygotic embryos. For CM589 and C2528, the exposition to liquid nitrogen accelerated and increased seed germination, respectively. For C2501, liquid nitrogen had no effect. For C7201, liquid nitrogen reduced seed germination (90.7%) compared to the check (100%). Anatomically, the liquid nitrogen did not interfere with embryonic tissue differentiation or development during germinatio

In vitro maintenance, under slow-growth conditions, of oil palm germplasm obtained by embryo rescue

The objective of this work was to evaluate the in vitro maintenance of oil palm (Elaeis guineensis and E. oleifera) accessions under slow-growth conditions. Plants produced by embryo rescue were subject to 1/2MS culture medium supplemented with the carbohydrates sucrose, mannitol, and sorbitol at 1, 2, and 3% under 20 and 25±2ºC. After 12 months, the temperature of 20°C reduced plant growth. Sucrose is the most appropriate carbohydrate for maintaining the quality of the plants, whereas mannitol and sorbitol result in a reduced plant survival

Tolerância de sementes de dendezeiro à criopreservação Oil palm seeds tolerance to cryopreservation

O objetivo deste trabalho foi avaliar a tolerância de sementes de dendezeiro (Elaeis guineensis) à criopreservação. Cinco genótipos - CM589, C7201, C2528, C2001, C2501 - foram avaliados quanto à exposição ao nitrogênio líquido por sete dias. Os tratamentos foram repetidos três vezes e cada repetição foi formada por dez sementes. Cortes anatômicos foram realizados para comparação do efeito dos tratamentos nos embriões durante a germinação. A exposição ao nitrogênio líquido acelerou a germinação das sementes do genótipo CM589 e aumentou o potencial de germinação das sementes do genótipo C2528. A exposição ao nitrogênio líquido não teve efeito no genótipo C2501 e reduziu a germinação das sementes do genótipo C7201. A exposição ao nitrogênio líquido não interferiu na diferenciação e no desenvolvimento dos tecidos embrionários durante a germinação.<br>The aim of this work was to evaluate the oil palm (Elaeis guineensis) seed tolerance to cryopreservation. Five genotypes (CM589, C7201, C2528, C2001, and C2501) were evaluated with or without exposure to liquid nitrogen for seven days. Treatments were replicated three times with ten seeds per replicate. Serial anatomical cuts were made to compare the effect of treatments on zygotic embryos. For CM589 and C2528, the exposition to liquid nitrogen accelerated and increased seed germination, respectively. For C2501, liquid nitrogen had no effect. For C7201, liquid nitrogen reduced seed germination (90.7%) compared to the check (100%). Anatomically, the liquid nitrogen did not interfere with embryonic tissue differentiation or development during germination

A method for seedling recovery in Jatropha curcas after cryogenic exposure of the seeds

Actually, the germplasm of Jatropha spp. is conserved as whole plants in field collections. Under this storage method, the genetic resources are exposed to disease, pest and natural hazards such as human error, drought and weather damage. Besides, field genebanks are costly to maintain and with important requirements of trained personnel. Thus, the development of efficient techniques to ensure its safe conservation and regeneration is therefore of paramount importance. In this work we describe a method for Jatropha curcas seeds cryoexposure and seedling recovery after thawed. In a first experiment, an efficient protocol for in vitro plant recovery was carried out using zygotic embryo or seeds with or without coat. In a second experiment, desiccated seeds with or without coat were exposed to liquid nitrogen and evaluated after cryoexposure. Germination percentages were variable among treatments, and seeds demonstrated tolerance to liquid nitrogen exposure under certain conditions. Seeds of J. curcas presented up to 99.6% germination after seed coat removal. Seeds with coat cultured in vitro did not germinate, and were 60% contaminated. The germination of the zygotic embryos was significantly higher in the ½ MS medium (93.1%) than in WPM medium (76.2%), but from zygotic embryo, abnormal seedlings reached up to 99%. Seeds with coat exposed to liquid nitrogen showed 60% germination in culture after coat removal with good plant growth, and seeds cryopreserved without coat presented 82% germination, but seedlings showed a reduced vigor and a significant increase in abnormal plants. Seeds cultured in vitro with coat did not germinate, independently of cryoexposure or not. This study reports the first successful in vitro seedling recovery methodology for Jatropha curcas seeds, after a cryopreservation treatment, and is recommended as an efficient procedure for in vitro plant recovery, when seeds are conserved in germplasm banks by low or cryotemperatures