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Master's Dissertation
DOI
Document
Author
Full name
Gregori da Encarnação Ferrão
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2006
Supervisor
Title in Portuguese
Concentração de potássio em meio de cultura e em explantes de cenoura (Daucus carota L) e diferenciação celular in vitro
Keywords in Portuguese
CENOURA
CULTURA DE TECIDOS VEGETAIS
DIFERENCIAÇÃO CELULAR IN VITRO
EXPLANTES
MEIOS DE CULTURA
POTÁSSIO
Abstract in Portuguese
Visando compreender como o potássio (K+1) afeta o comportamento de explantes em cultura de tecidos, dois aspectos relacionados com o suprimento de K+1, utilizando plantas matrizes de cenoura (Daucus carota L.), foram investigados neste trabalho. Em primeiro lugar, as matrizes das quais foram extraídos os explantes foram tratados por durante 60 dias com solução nutritiva contendo níveis limitantes e excessivos, comparados com o nível ideal de potássio, para o crescimento vegetal. Em segundo lugar explantes extraídos das matrizes de cenoura tratadas foram cultivadas em meio de cultura de Murashige e Skoog (1962), contendo varáveis níveis de potássio para testar se, as insuficiências de K+1 dos explantes inoculados, podem ser corrigidos pelo potássio fornecido no meio de cultura. A variação na indução de calogênese e na diferenciação celular na forma de embriogênese somática foram avaliados. O K+1 como nutriente nos explantes e no meio de cultura afeta a calogênese linearmente até concentrações de potássio correspondentes a duas vezes a concentração presente na solução nutritiva de Sarruge e no meio de cultura de Murashige e Skoog. O efeito foi dependente da duração do tratamento com solução nutritiva. Explantes extraídos de matrizes tratadas por 60 dias, além de produzir maior massa de calos, também apresentam maior resposta ao aumento nos níveis de K+1 na solução nutritiva e no meio de cultura. Os resultados para diferenciação celular, com base no número de plantas regeneradas por explante, não apresentou um padrão de resposta conclusivo. Entretanto pode ser observado tendência de maior regeneração de plantas, tanto nas células de calos induzidas em baixas concentrações, como nas altas concentrações de K+1 nas soluções nutritivas como nos meios de cultura utilizados nos tratamentos. Entretanto a análise de diferenciação, na forma de taxa de diferenciação celular (número de plantas regenerada/massa seca ou fresca de calos) evidencia a ocorrência de maiores taxas de regeneração de plantas para tratamentos contendo tanto baixas como altas concentrações de K+1 na solução nutritiva e no meio de cultura, principalmente nos tratamentos de 60 dias de duração, exceto o tratamento com 1/4 X de K+1 da solução nutritiva. A análise da diferenciação celular por este critério evidencia que células de calos induzidos em explantes tratados com baixos níveis de K+1 (menor calogênese) são mais morfogênicos do que aqueles induzidos com altos níveis de K+1. A análise da fosfoenolpiruvato carboxilase (PEPC) foi proposta neste trabalho como uma maneira de explicar como os carbonos e a energia contida no fosfoenolpiruvato (PEP), formado durante a glicólise, são transferidos para o ciclo de Krebs, para geração de energia e esqueletos carbônicos que suportam o crescimento e diferenciação celular, sabendo que, a piruvato quinase (PK) que converte o PEP a piruvato é inativada em baixas concentrações de K+1. A atividade da PEPC foi inversamente proporcional com a concentração de K+1 na solução nutritiva usada no tratamento das plantas matrizes, principalmente nos tratamentos de 60 dias de duração. A variação dos níveis de K+1 no meio de cultura não afetou conclusivamente a atividade da PEPC.
Title in English
Treatment of matrixes plants and explants in carrot (Daucus carrot L) with K+1 and in vitro somatic embryogenesis
Abstract in English
In order to have an insight on how potassium nutrition affects plant tissue culture, two aspects of the subject were investigated in this work. Firstly, the potassium nutrition in the used explants was tested by treating carrot plant matrixes with nutritive solutions containing limiting and excessive potassium levels compared to that supposed to proportionate ideal plant growth. Secondly, explants from carrot treated matrix plants were cultivated in tissue culture media, also containing variable potassium concentration, to test whether or not eventual potassium in the used explants may be repaired by potassium present in the culture media. The variation on the induced callogenesis and cell differentiation, as somatic embryogenesis, on the treated explants were evaluated. Potassium as nutrient in the explants and in the culture media affects callogenesis induction linearly up to concentrations corresponding to twice of that present in Hoagland's nutritive solution and in Murashige and Skoog's culture medium. The effect was dependent on the treatment: duration with nutritive solution. Explants from carrot matrix plants treated for sixty days; besides producing more callus cells they showed a more pronounced response to potassium treatment with both nutritive solution and culture medium. The results for ce11 differentiation did not show a very well defined pattern, however a tendency of plant regeneration to be related to low and high potassium concentration in both, nutritive solution and culture media, treatments could be observed. By analyzing cell differentiation as differentiation ratio (number of regenerated/fresh or dry matter of callus) it becomes clearly, mainly for the 60 days treatments duration, for both type of potassium treatments, high differentiation ratios occurred for treatments containing either low or high potassium concentration, excepting the treatment of matrix plants with 1/4 of the potassium content in Hoagland's nutritive solution. By looking at cell differentiation through this approach it also becomes apparent that callus cells induced in treatments containing low potassium levels (lower callogenesis) are more morphogenesis than cells present in treatments in containing high potassium concentration. The assay of PEP carboxylase was proposed in this work as a way to explain how the carbons and energy in PEP formed in glycolysis would be transferred to Krebs to support cell growth and cell differentiation, knowing that activity of pyruvate kynase is impaired under K+1 deficiency. The PEP carboxylase activity was inverse related to concentration of potassium in the nutritive solution, mainly for the 60 days treatments. Variation of K+1 concentration in the culture media did not affect, conclusively, the PEP carboxylase activity.
 
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Publishing Date
2019-11-08
 
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