Induction of transgenic hairy roots in soybean genotypes by Agrobacterium rhizogenes‑mediated transformation

O objetivo deste trabalho foi realizar a triagem de genótipos de soja quanto à sua habilidade de resposta à indução de raízes fasciculadas por transformação mediada por Agrobacterium rhizogenes. Quatro cultivares brasileiras de soja (BRSMG 68 Vencedora, BRS 137, Embrapa 48 e MG/BR 46 Conquista) e duas norte americanas, adaptadas às condições brasileiras de cultivo (Bragg e IAS‑5), foram avaliadas quanto à sua capacidade de responder a A. rhizogenes, em protocolos de cultura de raízes fasciculadas in vitro e de produção ex vitro de plantas compostas. Plântulas com quatro dias de idade, de tamanho uniforme, foram injetadas com A. rhizogenes portando o plasmídeo p35S‑GFP. As plântulas que expressaram a proteína verde fluorescente (GFP) em pelo menos uma raiz foram utilizadas para determinar a frequência de transformação. Utilizando um protocolo de obtenção de raízes axênicas, in vitro, cotilédones excisados de plântulas com quatro dias de idade foram infectados com A. rhizogenes portando o plasmídeo pCAMBIA1301 contendo o gene repórter gusA. Foram avaliados a frequência de transformação e o número de dias para emergência das raízes fasciculadas após a infecção bacteriana (DAI). A frequência de transformação e o DAI variaram conforme o genótipo. As cultivares MG/BR 46 Conquista e BRSMG 68 Vencedora são mais suscetíveis a A. rhizogenes e podem ser recomendadas para experimentos de transformação.The objective of this work was to perform the screening of soybean genotypes as to their ability to respond to the induction of hairy roots by Agrobacterium rhizogenes‑mediated transformation. Four Brazilian soybean cultivars (BRSMG 68 Vencedora, BRS 137, Embrapa 48, and MG/BR 46 Conquista) and two North American ones adapted to Brazilian cropping conditions (Bragg and IAS‑5) were screened for their capacity to respond to A. rhizogenes in protocols for in vitro hairy root culture and ex vitro composite plant production. Four‑day‑old seedlings with uniform size were injected with A. rhizogenes harboring the plasmid p35S‑GFP. Seedlings expressing green fluorescent protein (GFP) in at least one hairy root were used to determine the transformation frequency. Using an axenic in vitro protocol, excised cotyledons from four‑day‑old seedlings were infected with A. rhizogenes harboring the pCAMBIA1301 plasmid, containing the gusA reporter gene. The transformation frequency and the number of days for hairy root emergence after bacterial infection (DAI) were evaluated. The transformation frequency and DAI varied according to the genotype. Cultivars MG/BR 46 Conquista and BRSMG 68 Vencedora are more susceptible to A. rhizogenes and can be recommended for transformation experiments

Limited pollen flow and high selfing rates toward geographic range limit in an Atlantic forest bromeliad

Bromeliaceae is a Neotropical family that evolved ecological key innovations in association with extensive adaptive radiation. Its species present a variety of different mating system strategies varying within and among species, within genera and subfamilies. Also, species with a wide geographical range can display large variation in mating system, reproductive success and genetic diversity. Here we combined data from hand pollinations and genetic analysis to assess outcomes of contemporary gene flow and mating system variation at the range edge of Vriesea gigantea. Results from pollen germination rates showed that this species is cryptically self-incompatible. Hand-pollination experiments and genetic analysis of progeny arrays revealed that V. gigantea has a mixed mating system, with high selfing rates (s = 0.612), and high inbreeding coefficient (F = 0.372). Inbreeding in V. gigantea at southern edge of its distribution range was caused by high levels of selfing rather than by mating among relatives. Moreover, strong pollen pool genetic structure was observed (Φ’FT = 0.671), with an increase from north to south. The parameters observed help us to understand historical and ecological conditions under which V. gigantea has experienced moderate to high levels of selfing in the face of reduced pollen flow from central to peripheral populations due to recent southward range expansion

Resposta androgênica de genótipos brasileiros de trigo a diferentes pré-tratamentos das espigas e a um agente gelificante

The objective of this work was to analyze the androgenic response of Brazilian wheat genotypes to different pretreatments of the spikes, prior to the culture of isolated microspores, and to the effect of a gelling agent in the induction culture medium. Five genotypes were evaluated for embryo formation, green plantregeneration, and spontaneous chromosome duplication. Wheat spikes were subjected to two pretreatments:cold, at 4°C for 21 days; and 2-hydroxynicotinic acid, at 32°C for two days. Culture media were evaluated with or without Ficoll as a gelling agent. Cold produced more embryos and green plants than the chemical pretreatment in four out of five genotypes. Only two genotypes treated with 2-hydroxynicotinic acid were able to produce plants, and one of them produced a single albino plant. Medium containing Ficoll produced moreembryos than liquid medium and promoted a higher number of plants. Spontaneous chromosome duplication varies between genotypes and pretreatments, and shows high variability.O objetivo deste trabalho foi analisar a resposta androgênica de genótipos brasileiros de trigo a diferentes pré-tratamentos das espigas, antes da cultura de micrósporos isolados, e ao efeito de um agente gelificante no meio de cultura de indução. Cinco genótipos foram avaliados quanto à formação de embriões, regeneração de plantas verdes e à duplicação espontânea dos cromossomos. Espigas de trigo foram submetidas a dois pré-tratamentos: frio, a 4°C por 21 dias; e ácido 2-hidroxinicotínico, a 32°C por dois dias. Os meios decultura foram avaliados com ou sem Ficoll como agente gelificante. O frio produziu mais embriões e plantas verdes do que o pré-tratamento químico, em quatro dos cinco genótipos testados. Apenas dois genótipos tratados com ácido 2-hidroxinicotínico foram capazes de produzir plantas, e um deles produziu uma única planta albina. O meio com Ficoll produziu mais embriões do que o meio líquido e gerou maior número de plantas. A duplicação espontânea dos cromossomos varia entre os genótipos e os pré-tratamentos e apresentaalta variabilidade

Avaliação de genes de Eucalyptus potencialmente relacionados à tolerância ao estresse hídrico

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Citogenética em Catteya intermedia Lindl.

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Regeneração de soja através de culturas embriogênicas em suspensão

In an attempt to establish an alternative plant regeneration system for soybean [Glycine max (L.) Merrill] cultivars used in Brazilian breeding programs, ten genotypes were tested for their embryogenic potential. Cotyledons were removed as explants from immature seeds harvested from field-grown plants. After 45 days on induction medium, the number of responding cotyledons and the number of somatic embryos per immature cotyledon were evaluated. The percentage of explants that produced somatic embryos varied from 1 to 70% among cultivars. The average number of somatic embryos produced per cotyledon pair ranged from 0.01 to 10.3 with a mean of 3.4. Suspension cultures were initiated with three Agrobacterium tumefaciens susceptible cultivars. Suspensions were successfully developed from Bragg and IAS5 cultivars. The packed cell volume, in one-month growth, increased 8.1 fold for Bragg and 3.5 fold for IAS5 and the fresh weight increased 6.6 and 2.8 fold, respectively. The cultivars differed for the analysed parameters. All tissue from each cultivar was transferred to the maturation medium and subsequently to the germination medium. The germination frequency was 45.7 and 54.9% for Bragg and IAS5, respectively. Plants were gradually exposed to ambient humidity over one week and then planted in soil. All plants yielded seeds in the greenhouse.Com o objetivo de estabelecer um sistema alternativo de regeneração de plantas para cultivares de soja [Glycine max (L.) Merrill] utilizadas em programas de melhoramento no Brasil, dez genótipos foram testados quanto ao seu potencial embriogênico. Os cotilédones utilizados como explantes foram excisados de sementes imaturas de plantas provindas do campo. Após 45 dias em meio de indução, o número de cotilédones embriogênicos e o número de embriões somáticos por cotilédone imaturo foram avaliados. A porcentagem de explantes que produziram embriões somáticos variou de 1 a 70% entre cultivares. O número médio de embriões somáticos produzidos por par de cotilédones variou de 0,01 a 10,3, com uma média de 3,4. Culturas em suspensão foram iniciadas a partir de três cultivares suscetíveis a Agrobacterium tumefaciens. Suspensões foram estabelecidas com sucesso para os cultivares Bragg e IAS5. Em um mês, o volume celular aumentou 8,1 vezes para Bragg e 3,5 vezes para IAS5 e o peso fresco aumentou 6,6 e 2,8 vezes, respectivamente. Todo o tecido de cada cultivar foi transferido para meio de maturação e, subseqüentemente, para meio de regeneração. A freqüência de germinação foi de 45,7 e 54,9% para Bragg e IAS5, respectivamente. Durante uma semana, as plantas foram expostas gradualmente à umidade do ambiente, sendo então plantadas em solo em casa de vegetação. Todas as plantas produziram sementes

Índice meiótico e viabilidade do pólen em linhagens sintéticas de trigo em comparação com cultivares comerciais de T. aestivum

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Seleção de genótipos brasileiros de soja com alto potencial para embriogênese somática e regeneração de plantas

The aim of this work was to identify Brazilian soybean (Glycine max) genotypes with potential to respond to in vitro culture stimuli for primary somatic embryo induction, secondary embryo proliferation and plant regeneration. Differences among eight tested cultivars were observed at each stage. Two cultivars, IAS-5 and BRSMG 68 Vencedora, were selected for the evaluation of the capacity for embryo differentiation and plant regeneration. These cultivars had high embryo induction frequencies, repetitive embryogenic proliferation, and low precocious embryo germination in the initial experiment. The effect of abscisic acid (ABA) and charcoal addition on plant regeneration was investigated. The addition of ABA to proliferation medium and of ABA and activated charcoal to maturation medium increased embryo differentiation rates, which resulted in a higher number of regenerated plants. The BRSMG 68 Vencedora cultivar was found to have a high potential for embryo induction, embryo proliferation and plant regeneration. The potential of this cultivar for somatic embryogenesis was similar to that observed for cultivar IAS-5, which is currently used for soybean transformation in Brazil. BRSMG 68 Vencedora may be a good alternative genotype for soybean genetic engineering via somatic embryogenesis protocols.O objetivo deste trabalho foi identificar cultivares brasileiras de soja (Glycine max) com capacidade de resposta aos estímulos da cultura in vitro para a indução de embriões somáticos primários, proliferação de embriões secundários e regeneração de plantas. Foram observadas diferenças para cada estádio entre as oito cultivares testadas. Foram selecionadas duas cultivares, 'IAS-5' e BRSMG 68 Vencedora, para avaliação do potencial dos embriões quanto à diferenciação e conversão em plantas. Essas cultivares tiveram altas taxas de indução, proliferação embriogênica repetitiva e baixa germinação precoce dos embriões, no experimento inicial. Foi investigado o efeito da adição de ácido abscísico (ABA) e carvão sobre a regeneração. Os resultados mostraram que a adição de ABA ao meio de proliferação e de ABA e carvão ativado ao meio de maturação aumentaram as taxas de diferenciação dos embriões, o que resultou em maior número de plantas regeneradas. A cultivar BRSMG 68 Vencedora foi identificada como genótipo com alto potencial para indução e proliferação de embriões, bem como para regeneração de plantas. O potencial dessa cultivar quanto à embriogênese somática foi similar ao observado para a cultivar IAS-5, atualmente utilizada para transformação de soja no Brasil. A BRSMG 68 Vencedora pode ser um genótipo alternativo para a engenharia genética de soja via protocolos de embriogênese somática

Agronomic performance, chromosomal stability and resistance to velvetbean caterpillar of transgenic soybean expressing cry1Ac gene

O objetivo deste trabalho foi analisar a performance agronômica e a estabilidade cromossômica de progênies transgênicas homozigotas de soja [Glycine max (L.) Merrill.], e confirmar a resistência dessas plantas a Anticarsia gemmatalis. Onze progênies com expressão dos genes cry1Ac, hpt e gusA foram avaliadas quanto às características agronômicas, em relação à cultivar parental IAS 5 não transformada. Análises citogenéticas foram realizadas em plantas transgênicas e não transgênicas. Duas das 11 progênies transgênicas também foram avaliadas quanto à resistência a A. gemmatalis, em bioensaios in vitro e in vivo. Dois controles negativos foram utilizados nos bioensaios: uma linha transgênica homozigota, com apenas o gene repórter gusA, e plantas de 'IAS 5' não transgênicas. A presença do transgene cry1Ac não afetou nem o desenvolvimento nem a produtividade das plantas. As plantas transgênicas apresentaram cariótipo normal. No bioensaio com folhas destacadas, as plantas cry1Ac exibiram completa eficácia contra A. gemmatalis, enquanto os controles negativos foram significativamente danificados. Ensaios com plantas inteiras confirmaram a elevada proteção do cry1Ac contra a lagarta-da-soja, enquanto as plantas 'IAS 5' não transgênicas e a linha homozigota gusA exibiram 56.5 e 71.5% de desfolhação, respectivamente. A presença do transgene cry1Ac não afeta a performance agronômica da soja (incluindo a produtividade) e confere elevada proteção a A. gemmatalis.The objective of this work was to analyze the agronomic performance and chromosomal stability of transgenic homozygous progenies of soybean [Glycine max (L.) Merrill.], and to confirm the resistance of these plants against Anticarsia gemmatalis. Eleven progenies expressing cry1Ac, hpt and gusA genes were evaluated for agronomic characteristics in relation to the nontransformed parent IAS 5 cultivar. Cytogenetical analysis was carried out on transgenic and nontransgenic plants. Two out of the 11 transgenic progenies were also evaluated, in vitro and in vivo, for resistance to A. gemmatalis. Two negative controls were used in resistance bioassays: a transgenic homozygous line, containing only the gusA reporter gene, and nontransgenic 'IAS 5' plants. The presence of cry1Ac transgene affected neither the development nor the yield of plants. Cytogenetical analysis showed that transgenic plants presented normal karyotype. In detached-leaf bioassay, cry1Ac plants exhibited complete efficacy against A. gemmatalis, whereas negative controls were significantly damaged. Whole-plant feeding assay confirmed a very high protection of cry1Ac against velvetbean caterpillar, while nontransgenic 'IAS 5' plants and homozygous gusA line exhibited 56.5 and 71.5% defoliation, respectively. The presence of cry1Ac transgene doesn't affect the majority of agronomic traits (including yield) of soybean and grants high protection against A. gemmatalis