DEON, A. Z.

GROSSELLI, D.

RUPPENTHAL, T. E.

SCAGLIUSI, S. M. M.

Portuguese

Infoteca-e

Ministério da Agricultura, Pecuária e AbastecimentoISSN 1518-6512Novembro, 2009 109Estudos preliminares sobre o efeito da cafeína na duplicação cromossômica em plantas haplóides de cevada (Hordeum vulgare L.)Foto: Sandra Mansur Scagliusi Sandra Mansur Scagliusi1Deyse Grosselli2Tiago Eloir Ruppenthal3Adriana Zelinda Deon4IntroduçãoOs métodos de obtenção de plantas haplóides vêm, cada vez mais, abrindo novas fronteiras e perspectivas na pesquisa e na busca de genes de interesse à agricultura, contribuindo de maneira direta e significativa ao melhoramento genético vegetal. Vários métodos já foram descritos como exemplos para obtenção de plantas haplóides, sendo a hibridização interespecífica ou intergenérica, a partenogênese e a androgênese, os mais utilizados (PALMER & KELLER, 2005). A cultura de micrósporos isolados (via androgênese) vem, aos poucos, substituindo os outros métodos de obtenção de plantas haplóides. No entanto, em cevada, a cultura de anteras ainda tem sido bastante utilizada, apesar de apresentar muitas limitações (alta frequência de plantas albinas e baixa responsividade de alguns genótipos). A planta obtida pela cultura de anteras, via androgênese, é haplóide, contendo em seu genoma, apenas um conjunto de cromossomos. As plantas haplóides possuem, de uma maneira 1Pesquisador, Embrapa Trigo. Rodovia BR 285, Km 294, Cx.P. 451, 99001-970, Passo Fundo, RS. E-mail: mansur@cnpt.embrapa.br2Acadêmica do Curso de Ciências Biológicas (Universidade de Passo Fundo – UPF)3Acadêmico do Curso de Agronomia (Universidade de Passo Fundo – UPF)4Bióloga (Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS)geral, menor tamanho e menor número de perfilhos, produzindo espigas estéreis. A planta haplóide formada, que recupera seu nível de ploidia após duplicação dos cromossomos, é completamente homozigota e chamada de duplo-haplóide. O fenômeno de duplicação espontânea dos cromossomos em cevada é consideravelmente alto, chegando, em alguns casos, entre 50% e 80% das plantas geradas (SEGUÍ-SIMARRO & NUEZ, 2008; KAHRIZI & MOHAMMADI, 2009). Entretanto, devido ao baixo número de plantas verdes obtidas pela cultura de anteras, o processo de duplicação espontânea não é suficiente para gerar a quantidade de plantas duplo-haplóides necessária ao programa de melhoramento. Assim, a duplicação dos cromossomos feita artificialmente se faz necessária. A colchicina é o alcalóide mais utilizado para duplicação induzida dos cromossomos (CASTILLO et al., 2009). Contudo, a busca por substâncias anti-mitóticas menos tóxicas, como a cafeína, pode ampliar a gama de opções na duplicação dos cromossomos.ObjetivoAvaliar a eficiência da cafeína na duplicação cromossômica em plantas haplóides de cevada da cultivar BRS 195, originadas de cultura de anteras.Material e métodosA cultivar de cevada BRS 195 foi utilizada para a produção das plantas haplóides via cultura de anteras. A técnica de cultura de anteras consistiu das seguintes etapas: a) desenvolvimento das plantas em câmaras de crescimento com ambiente controlado, com fotoperíodo de 14 horas/luz; temperaturas de 18 °C (dia) e 14 °C (noite); b) observação das células (micrósporos) ao microscópio óptico para confirmar a fase uninucleada (intermediária ou tardia); c) coleta das espigas; d) pré-tratamento das espigas para promover a rota esporofítica dos micrósporos (10 dias / 4 °C); e) plaqueamento das anteras em meio de cultura FHGA, segundo protocolo descrito por Kasha et al. (2001); f) transferência das plântulas para tubos de ensaio, contendo Meio de Batata 2 de Regeneração (CHUANG et al., 1981); g) transferência das plantas para potes com vermiculita. Um total de 40 plantas haplóides foram podadas (parte aérea e raízes), divididas em dois blocos iguais e submetidas aos seguintes tratamentos: a) colchicina (0,25% Sigma, C–9754) + dimetilsulfóxido (1% Sigma, D–5879), considerado como tratamento padrão; b) cafeína (0,3 g/L, Sigma C-8960), conforme metodologia descrita por Thomas et al. (1997). As raízes das plantas foram mergulhadas em vasos de 1,5 L, contendo as soluções acima descritas, por três horas à temperatura ambiente. Os dados obtidos foram analisados estatisticamente, utilizando-se um delineamento inteiramente casualizado, sendo cada planta uma unidade experimental, totalizando 20 repetições por tratamento.Resultados e conclusãoResultados preliminares mostraram diferenças significativas entre os dois tratamentos (Tukey, 5%), sendo que as plantas tratadas com colchicina apresentaram menor taxa de duplicação cromossômica. A identificação do nível de ploidia foi feita preliminarmente de maneira indireta, contando-se o número de espigas férteis por planta e o número de grãos formados em cada espiga. A cafeína, substância menos tóxica que a colchicina, mostrou ser mais eficaz na duplicação cromossômica de plantas haplóides de cevada. A Figura 1 mostra espigas de cevada originadas da cultura de anteras, contendo espigas férteis e estéreis. Ensaios posteriores deverão ser realizados, para se determinar e confirmar o nível de ploidia das plantas geradas, através da contagem do número de cromossomos em pontas de raízes.Fotos: Sandra Mansur Scagliusi Fig. 1. Espigas de cevada da cultivar BRS 195, originadas de plantas haplóides, obtidas pela cultura de anteras: a) espiga tratada com cafeína, mostrando um maior número de espiquetas férteis (setas); b) tratada com colchicina mostrando espiga parcialmente fértil, contendo espiguetas cheias (lado direito, setas) e vazias (lado esquerdo); c) tratada com colchicina, espiga totalmente estéril.Referências bibliográficasCASTILLO, A. M.; CISTUÉ, L.; VALLÉS, M. P.; SORIANO, M. Chromosome doubling in monocots. In: TOURAEV, A.; FORSTER, B. P.; JAIN, S. M. (Ed.). Advances in haploid production in higher plants. New York: Springer Science, 2009. p. 329-338.CHUANG, C. C.; YANG, T. W.; CHIA, H. 1981. A set of potato media for wheat anther culture. In: SYMPOSIUM ON PLANT TISSUE CULTURE, 1978, Peking. Proceedings... Boston: Pitman Advanced Publishing Program, 1981. p. 51-56.KAHRIZI, D.; MOHAMMADI, R. Study of androgenesis and spontaneous chromosome doubling in barley (Hordeum vulgare L.) genotypes using isolated microspore culture. Acta Agronomica Hungarica, v. 57, p. 155-164, 2009.KASHA, K. J.; SIMION, E.; ORO, R.; YAO, Q. A.; HU, T. C.; CARLSON, A. R. An improved in vitro technique for isolated microspore culture of barley. Euphytica, v. 120, p. 379-385, 2001.PALMER, C. E.; KELLER, W. A. Overview of haploidy. In: PALMER, C. E.; KELLER, W. A.; KASHA, K. J. (Ed.). Haploids in crop improvement II. Berlin: Springer, 2005. p. 3-9. (Biotecnology in Agriculture and Forestry, 56).SEGUÍ-SIMARRO, J. M.; NUEZ, F. Pathways to doubled haploidy: chromosome doubling during androgenesis. Cytogenetic and Genome Research, v. 120, p. 358-369, 2008.THOMAS, J.; CHEN, Q.; HOWES, N. Chromosome doubling of haploids of common wheat with caffeine. Genome, v. 40, p. 552-558, 1997.Ministério da Agricultura,  Pecuária e AbastecimentoComitê de  Publicações da Unidade  Presidente: Leandro Vargas Anderson Santi, Antônio Faganello, Casiane Salete Tibola, Leila Maria Costamilan, Lisandra Lunardi, Maria Regina Cunha Martins, Sandra Maria Mansur Scagliusi, Sandro BonowExpediente  Referências bibliográficas: Maria Regina MartinsEditoração eletrônica: Márcia Barrocas Moreira PimentelSCAGLIUSI, S. M.; GROSSELLI, D.; RUPPENTHAL, T. E.; DEON, A. Z. Estudos preliminares sobre o efeito da cafeína na duplicação cromossômica em plantas haplóides de cevada (Hordeum vulgare L.). Passo Fundo: Embrapa Trigo, 2009. 9 p. html. (Embrapa Trigo. Documentos Online, 109). Disponível em: <http://www.cnpt.embrapa.br/biblio/do/p_do109.htm>.

Estudos preliminares sobre o efeito da cafeína na duplicação cromossômica em plantas haplóides de cevada (Hordeum vulgare L.).

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