Universidade Federal de Viçosa

Pós-graduação em Genética e Melhoramento

Data: 27/11/2008

 

OTIMIZAÇÃO DO PROTOCOLO DE EMBRIOGÊNESE SOMÁTICA,  DINÂMICA DE EXPRESSÃO DO GENE SERK E TRANSFORMAÇÃO GENÉTICA DE ESPÉCIES DE Passiflora

Mestranda: Daniela Lopes Paim Pinto

Orientador: Wagner Campos Otoni

 

O maracujá, também conhecido popularmente como flor-da-paixão, teve sua produção alavancada nas últimas décadas no Brasil, o que coloca o país em destaque no ranking mundial. De acordo com estimativas da ITI Tropicals (2008) a produção mundial é de 805.000 toneladas, e o Brasil é apontado como o primeiro produtor, responsável por mais de 55% desse total.

Mesmo com a grande importância econômica e o potencial de expansão do cultivo da espécie, a inexistência de um cultivar que reúne as características de homogeneidade e produtividade além de tolerante às principais pragas e doenças que afetam a cultura dificulta a elevação da qualidade e produtividade dos pomares comerciais, representando fator limitante à expansão da cultura.

O uso da biotecnologia moderna e da engenharia genética, como ferramentas auxiliares no melhoramento genético clássico, torna-se necessário para que toda a variabilidade genética disponível para o gênero seja utilizada.

Neste sentido, este trabalho objetivou: i) adequação do protocolo de embriogênese somática para a espécie comercial Passiflora edulis f. flavicarpa, bem como o estudo da dinâmica de expressão do gene SERK e a caracterização histológica do mesmo processo; ii) otimização da técnica de transformação genética em Passiflora via Agrobacterium utilizando SAAT (Sonication-Assisted Agrobacterium Transformation).

Sementes de P. cincinnata colhidas no pomar do Setor de Fruticultura da UFV, e sementes de P. edulis f. flavicarpa ‘FB100’, ‘FB200’ e ‘FB300’, obtidas dos Viveiros Flora Brasil Ltda, Araguari/MG, foram utilizadas como fonte de explantes.

O processo de indução de embriogênese somática foi seguido conforme descrito por Silva (2007) para P. cincinnata e com algumas modificações para P. edulis f. flavicarpa.

Para a caracterização da expressão do gene SERK a metodologia de hibridização in situ em cortes histológicos foi conduzida de acordo com Dornelas et al. (1999).

Para a transformação genética utilizou-se a linhagem Agrobacterium tumefaciens GV3101 contendo a construção gênica com dois genes repórteres (GUS e GFP) clonada no vetor binário pCAMBIA 1304. Os explantes transformados foram submetidos ao teste histoquímico de GUS e, posteriormente, quantificou-se as áreas do explante que expressaram o gene, utilizando o QUANT Image Processing Software.

Para P. edulis f. flavicarpa houve a formação de calos embriogênicos em todas as combinações da auxina e citocinina utilizadas, havendo interação significativa entre tratamentos e genótipos de acordo com a análise de variância. O tratamento mais eficiente para indução de calos embriogênicos foi T7 para ‘FB100’, T11 para ‘FB200’ e T7 para ‘FB300’, sendo que ‘FB100’ foi o genótipo com maior média de formação de calos embriogênicos. A combinação da mesma auxina e citocinina, em concentrações diferentes das utilizadas neste trabalho, também foi eficiente na formação de embriões somáticos para P. cincinnata (Silva, 2007). A formação de calos embriogênicos para a espécie P. edulis f. flavicarpa ainda não havia sido relatada.

Na fase de diferenciação dos pró-embriões a adição de IAASP (ácido indolil-3-acetil aspártico) no meio de cultura apresentou resultados positivos, havendo em média 20% de explantes com embriões diferenciados. Motoike et al. (2007), também encontraram efeito positivo na adição de IAASP no meio de diferenciação de embriões somáticos de Myrciaria aureana.

A técnica de hibridização in situ mostrou que a expressão do gene peSERK inicia-se após 10 dias de cultivo dos explantes no meio de indução de embriogênese somática, juntamente com o início da diferenciação dos tecidos. Após 30 dias de cultivo, é possível observar a formação de embriões globulares e neles não há expressão de peSERK, mas ainda há expressão do gene nos tecidos adjacentes, confirmando a hipótese que este gene marca  células competentes para a formação de embriões. Somleva et al. (2000) relataram que o aparecimento das primeiras células expressando SERK em culturas embriogênicas de Dactylis glomerata ocorreu 5 dias após o início das culturas e que o gene ainda é expresso até o embrião pró-globular, não sendo mais observado após este estágio.

De acordo com os dados obtidos pela transformação transiente dos embriões zigóticos observou-se que a técnica de SAAT foi eficiente para aumentar a eficiência de transformação sem causar lesões drásticas nos explantes. Considerando-se os aspectos de integridade estrutural, a resposta morfogênica in vitro, e a percentagem de expressão do gene repórter, o tempo de 3 segundos de sonicação foi indicado como sendo o melhor tratamento. Na otimização da expressão transiente de cotilédones imaturos de soja, a maior expressão de GUS foi obtida quando os explantes foram sonicados por 2 segundos (Santarém et al., 1998).

Para que o processo de embriogênese somática para P. edulis possa ser aplicado em conjunto com outras técnicas biotecnológicas, bem como para a propagação clonal em grande escala, novos estudos devem ser conduzidos visando otimizar a eficiência de diferenciação histológica dos embriões globulares e a sua germinação.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

 

FALEIRO, F.G.; JUNQUEIRA, N.T.V.; BRAGA, M.F. (Eds.) Maracujá: germoplasma e melhoramento genético. Planaltina, DF: Embrapa Cerrados, 2005.

 

dornelas, m.c., WITTICH, P.; VON RECKLINGHAUSEN, I,; van lammeren, a.a.; kreis, m.  Characterization of three novel members of Arabidopsis SHAGGY-related protein kinase (ASK) multigene family. Plant Molecular Biology, v. 39, p. 137-147, 1999.

 

DOLEZEL, J. Flow cytometric analysis of nuclear DNA content in higher plants. Phytochemical Analysis, v. 2, p.143–154, 1991.

 

SILVA, M.L. Embriogênese somática, produção de sementes sintéticas e transformação genética de maracujá (Passiflora cincinnata Masters) mediada pela técnica de SAAT. 2007. 117 p. Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento) – Universidade Federal de Viçosa, Viçosa.

 

SOMLEVA, M.N.; SCHIMIDT, E.D.L.; DE VRIES, S.C. Embryogenic cells in Dactylis glomerata L. (Poaceae) explants identified  by cell tracking and by SERK expression. Plant Cell Reports, v. 19, p. 718-726, 2000.

 

SANTARÉM, E. R.; TRICK, H.N.; ESSIG, J. S.; FINER, J.J. Sonication-assisted Agrobacterium-mediated transformation of soybean immature cotyledons: optimization of transient expression. Plant Cell Reports, v.17, p.752-759, 1998.

 

                     

Daniela Lopes Paim Pinto                     Wagner Campos Otoni