FT/TFL1: Calibrating Plant Architecture

There is a very large diversity in plant architecture in nature. Over the past few years, novel theoretical concepts and analytical methods have emerged as powerful tools to understand important aspects of plant architecture. Plant architecture depends on the relative arrangement of three types of organs: leaves, shoots, and flowers. During plant development, the architecture is modulated by the balance of two homologous proteins: FLOWERING LOCUS T (FT) and TERMINAL FLOWER 1 (TFL1). The FT/TFL1 balance defines the plant growth habit as indeterminate or determinate by modulating the pattern of formation of vegetative and reproductive structures in the apical and axillary meristems. Here, we present a summarized review of plant architecture and primarily focus on the FT/TFL1 balance and its effect on plant form and development. We also propose passion fruit as a suitable model plant to study the effect of FT/TFL1 genes on plant architecture

Variações morfológicas de embriões somáticos obtidos a partir de inflorescências de bananeira

Somatic embryogenesis is an alternative for genetic breeding of plant species when associated to genetic transformation techniques. Regeneration of plantlets from somatic embryos relies on somatic embryo quality, among other factors. In this work, banana somatic embryos with different morphological characteristics are described. Banana somatic embryogenesis was obtained from functional male inflorescences in induction medium (MI) followed by subculture to germination medium MG, in the absence of light. Induction under a 16-h photoperiod did not favor the embryogenic formation. In absence of light, inflorescence explants of the cultivar Nanicão Jangada responded by several morphogenic responses. Induction of embryogenic and non-embryogenic callus, development of somatic embryos, continuity of the flower bud development or oxidation of the explants were observed in the cultures. The frequency of embryogenic response was low, with only 6% of the explants forming somatic embryos, while 23% showed the formation of embryogenic callus. Histological and morphological studies presented the formation of two types of somatic embryos: one resembling the zygotic embryo of Musa acuminata, and the other type showing more similarity to the zygotic embryo of other monocotyledonous species, indicating that in one somatic embryogenic protocol different morphological patterns can be observed. In addition to the formation of somatic embryos, continuity in the development of floral buds was frequently observed.A embriogênese somática pode ser uma alternativa para o melhoramento de espécies vegetais, quando associada à transformação genética. A regeneração de plântulas a partir de embriões somáticos é dependente de vários fatores, entre eles, a qualidade do embrião somático. Neste trabalho embriões somáticos com diferentes características morfológicas são descritos. Embriogênese somática de bananeira, cv. Grand Nain e Nanicão Jangada foi induzida a partir de inflorescências funcionalmente masculinas, em meio de indução (MI) seguido de subcultivo em meio de germinação (MG), em ausência de luz. A presença de luz na indução, não favoreceu a resposta embriogênica. Em ausência de luz, os explantes da cv. Nanicão Jangada, durante os seis meses de cultivo, sofreram diversas alterações, como a formação de calos embriogênicos e não embriogênicos, formação de embriões somáticos, continuidade no desenvolvimento do botão floral ou oxidação do explante. A freqüência de resposta embriogênica foi baixa, com apenas 6% dos explantes formando embriões somáticos e 23% com formação de calos embriogênicos. O acompanhamento histológico e morfológico das alterações ocorridas nos explantes permitiu a identificação de embriões somáticos com características morfológicas distintas: com maior freqüência observou-se um tipo de embrião com morfologia semelhante ao embrião zigótico de Musa acuminata; em menor freqüência desenvolveram-se embriões somáticos semelhantes a embriões zigóticos de outras monocotiledôneas, indicando que em um único protocolo de embriogênese somática, é possível ocorrer a formação de diferentes padrões morfológicos de embriões somáticos

Otimização do processo de organogênese in vitro e regeneração de plantas em Citrus sinensis E C. limonia

Com o desenvolvimento de novas técnicas biotecnológicas, é possível a introdução no genoma vegetal de genes de outras plantas ou outros organismos pela transformação genética. Entretanto, um dos principais requisitos para o sucesso desta técnica é a existência de uma metodologia eficiente de regeneração de plantas in vitro. O objetivo deste trabalho foi definir protocolos de regeneração de plantas, via organogênese, para laranjas 'Natal', 'Valência' e 'Hamlin' (Citrus sinensis L. Osbeck), e limão 'Cravo' (Citrus limonia L. Osbeck), para obtenção de plantas transgênicas nestas variedades. Sementes sem tegumentos foram germinadas in vitro durante três semanas no escuro e uma semana sob fotoperíodo de 16 h (40 µmol m-2 s-1), a 27 ± 2°C. Para indução das brotações, segmentos de epicótilo foram cultivados no meio de cultura MT (25 g L-1 de sacarose) suplementado com diferentes concentrações de benzilaminopurina (BAP). Para enraizamento, utilizou-se meio MT, com ou sem a adição de NAA ou IBA (1,0 mg L-1). A combinação 1,0 mg L-1 BAP, utilizada na fase de indução de brotações e 1,0 mg L-1 IBA, utilizada na fase de enraizamento, permitiu regeneração de plantas com bom índice de enraizamento nas três variedades de laranjas. A utilização de 0,5-2,5 mg L-1 BAP na fase de indução de brotações, com 1,0 mg L-1 IBA na fase de enraizamento, assegurou regeneração de plantas com alto índice de enraizamento para o limão 'Cravo'. Os protocolos de organogênese desenvolvidos neste trabalho podem ser utilizados em experimentos de transformação genética envolvendo essas variedades.Exogenous genes can be introduced in plants by genetic transformation techniques. However, an efficient tissue culture system with high rates of plant recovery is necessary for gene introduction. This work aimed to define organogenesis and plant regeneration protocols for sweet orange varieties Natal, Valencia and Hamlin (Citrus sinensis L. Osbeck) and Rangpur lime (Citrus limonia L. Osbeck) which can be used in plant transformation experiments. Seeds of which teguments were removed, were germinated in vitro and maintained in the dark for three weeks, followed by one week at 16-h photoperiod (40 µmol m-2 s-1) and 27 ± 2°C. Organogenesis induction was done by introducing epicotyl segments in MT medium with 25 g L-1 sucrose and different BAP concentrations. After adventitious bud growth, the shoots were transferred to MT medium with either NAA or IBA (1 mg L-1), or absence of auxin, for rooting. The best results were obtained with 1 mg L-1 BAP for bud induction and 1 mg L-1 IBA for rooting for all three sweet orange cultivars. The use of 0.5-2.5 mg L-1 BAP, followed by 1 mg L-1 IBA were the best growth regulator combinations for bud induction and rooting, respectively, for 'Rangpur' lime. The protocols presented in this work are suitable for associations with genetic transformation experiments for these cultivars

Agrobacterium-mediated transformation of Citrus sinensis and Citrus limonia epicotyl segments

A transformação genética permite produzir cultivares com características específicas e pode, dessa forma ser associada a programas de melhoramento de citros. O objetivo deste trabalho foi estabelecer protocolos de transformação genética para as laranjas doce 'Valência' e 'Natal' (Citrus sinensis L. Osbeck), bem como para o limão 'Cravo'(Citrus limonia L. Osbeck). Segmentos de epicótilo de plântulas germinadas in vitro (três semanas no escuro e duas semanas sob fotoperíodo de 16h) foram utilizados como explantes. Estes foram co-cultivados com Agrobacterium tumefaciens (EHA-105), realizando-se vários experimentos para avaliar a eficiência do processo de transformação genética: explantes co-cultivados por um, três e cinco dias; tempo de inoculação com a bactéria de 5, 10, 20 e 40 minutos; co-cultivo em meio de cultura contendo 0, 100 e 200 mimol L-1 de acetoseringona; Incisão longitudinal (2-3 mm) nas extremidades do explante; temperatura de co-cultivo 19, 23 e 27°C. Todos os experimentos consistiram de cinco repetições por tratamento, sendo cada repetição representada por uma placa de Petri contendo 30 explantes, perfazendo um total de 150 explantes por tratamento. Plântulas transgênicas dos três cultivares foram obtidas utilizando-se tempo de inoculação de 20 minutos, co-cultivo com Agrobacterium tumefaciens (EHA-105) por três dias, na ausência de acetoseringona no meio de cultura de co-cultivo e temperatura de co-cultivo de 23-27°C. A incisão longitudinal na extremidade do explante favoreceu à organogênese in vitro, mas quando co-cultivado com Agrobacterium não houve regeneração de brotações.Genetic transformation allows the release of improved cultivars with desirable characteristics in a shorter period of time and therefore may be useful in citrus breeding programs. The objective of this research was to establish a protocol for genetic transformation of Valencia and Natal sweet oranges (Citrus sinensis L. Osbeck) and Rangpur lime (Citrus limonia L. Osbeck). Epicotyl segments of germinated in vitro plantlets (three weeks in darkness and two weeks in a 16-h photoperiod) were used as explants. These were co-cultivated with Agrobacterium tumefaciens strain EHA-105 and different experiments were done to evaluate the transformation efficiency: explants were co-cultivated with Agrobacterium for one, three or five days; explants were incubated with Agrobacterium suspension for 5, 10, 20 or 40 minutes; co-cultivation medium was supplemented with acetosyringone at 0, 100 or 200 µmol L-1; Explants ends had a longitudinal terminal incision (2-3 mm); co-cultivation temperatures of 19, 23 or 27°C were imposed. The experimental design was completely randomized in all experiments with five replications, each consisted of a Petri dish (100 x 15 mm) with 30 explants and resulted in a total of 150 explants per treatment. Longitudinal terminal incision in the explant ends did not improve shoot regeneration. However, transgenic plants of all three cultivars were confirmed from explants that had been subjected to inoculation time of 20 minutes, co-culture of three days at 23-27°C, in the absence of acetosyringone

Organogênese in vitro em cotilédones de melancia

The objective of this work was to study the in vitro organogenesis of Citrullus lanatus, by the induction of adventitious buds in cotyledon segments cultured in medium supplemented with cytokinin. Explants were collected from one, three and five-day-old in vitro germinated seedlings, considering the distal and proximal cotyledon regions. The data obtained showed that in vitro organogenesis of watermelon occurred with higher efficiency, when cotyledon segments from the proximal region collected from three-day-old seedlings were cultivated in medium MS, supplemented with BAP (1 mg L-l) and coconut water (10%). The histological study showed that the organogenesis occurs directly, without callus formation, on epidermal and subepidermal layers of the explants. Adventitious shoots were characterized by the development of shoot apical meristem and leaf primordia. The formation of protuberances, that do not develop into adventitious buds, was also observed.O objetivo do trabalho foi estudar a organogênese in vitro de C. lanatus, pela indução de gemas adventícias, em segmentos de cotilédones, cultivados em meio de cultura suplementado com citocinina. Os explantes consistiram de segmentos das regiões distal e proximal de cotilédones, coletados de plantas germinadas in vitro com um, três e cinco dias de idade. Os dados obtidos mostram que a organogênese de melancia, in vitro, ocorre com maior eficiência em segmentos da região proximal dos cotilédones, coletados de plântulas com três dias de idade e cultivados em meio de cultura MS, suplementado com a combinação BAP (1 mg L-l) e água de coco (10%). Pelo estudo histológico, verificou-se que a organogênese ocorre diretamente, sem a formação de calo, na epiderme e subepiderme do explante. As gemas adventícias foram caracterizadas pela presença de meristema apical e primórdios foliares. Observou-se, também, o desenvolvimento de protuberâncias que não se desenvolvem em gemas adventícias

Análise estomática de híbridos somáticos de citros obtidos por fusão de protoplastos

The objective of this work was to evaluate leaf epidermis morphological characteristics of three citrus somatic hybrids, compared to their parents. Parental and somatic hybrid young leaves were collected and processed for scanning electron microscope observations. Citrus polyploid hybrids have fewer stomata per area and these are larger compared to their diploid parental parents. No differences in internal arrangement of the stomatal cells were detected between parental plants and somatic hybrids. Additional studies may determine if these differences will influence physiological behavior of the plants in the field.O objetivo deste trabalho foi avaliar as características morfológicas de três híbridos somáticos de citros, comparando-as com as de seus respectivos parentais. Folhas jovens dos híbridos somáticos e seus respectivos parentais foram coletadas e preparadas para observações em microscópio eletrônico de varredura. Híbridos poliplóides de citros apresentam menor número de estômatos por área, com maior tamanho individual quando comparados com aqueles das plantas diplóides parentais. Não foram observadas diferenças no arranjo interno das células estomáticas entre as plantas parentais e os híbridos somáticos. Investigações adicionais poderão determinar se essas diferenças poderão influenciar o comportamento fisiológico dessas plantas no campo

Biochemical and histological characterization of tomato mutants

Biochemical responses inherent to antioxidant systems as well morphological and anatomical properties of photomorphogenic, hormonal and developmental tomato mutants were investigated. Compared to the non-mutant Micro-Tom (MT), we observed that the malondialdehyde (MDA) content was enhanced in the diageotropica (dgt) and lutescent (l) mutants, whilst the highest levels of hydrogen peroxide (H2O2) were observed in high pigment 1 (hp1) and aurea (au) mutants. The analyses of antioxidant enzymes revealed that all mutants exhibited reduced catalase (CAT) activity when compared to MT. Guaiacol peroxidase (GPOX) was enhanced in both sitiens (sit) and notabilis (not) mutants, whereas in not mutant there was an increase in ascorbate peroxidase (APX). Based on PAGE analysis, the activities of glutathione reductase (GR) isoforms III, IV, V and VI were increased in l leaves, while the activity of superoxide dismutase (SOD) isoform III was reduced in leaves of sit, epi, Never ripe (Nr) and green flesh (gf) mutants. Microscopic analyses revealed that hp1 and au showed an increase in leaf intercellular spaces, whereas sit exhibited a decrease. The au and hp1 mutants also exhibited a decreased in the number of leaf trichomes. The characterization of these mutants is essential for their future use in plant development and ecophysiology studies, such as abiotic and biotic stresses on the oxidative metabolism

Robust estimation of bacterial cell count from optical density

Optical density (OD) is widely used to estimate the density of cells in liquid culture, but cannot be compared between instruments without a standardized calibration protocol and is challenging to relate to actual cell count. We address this with an interlaboratory study comparing three simple, low-cost, and highly accessible OD calibration protocols across 244 laboratories, applied to eight strains of constitutive GFP-expressing E. coli. Based on our results, we recommend calibrating OD to estimated cell count using serial dilution of silica microspheres, which produces highly precise calibration (95.5% of residuals <1.2-fold), is easily assessed for quality control, also assesses instrument effective linear range, and can be combined with fluorescence calibration to obtain units of Molecules of Equivalent Fluorescein (MEFL) per cell, allowing direct comparison and data fusion with flow cytometry measurements: in our study, fluorescence per cell measurements showed only a 1.07-fold mean difference between plate reader and flow cytometry data