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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.11.2019.tde-02042019-144146
Document
Author
Full name
Renato da Silva Barbosa
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2019
Supervisor
Committee
Gonçalves, Antonio Natal (President)
Lima, Ângela Simone Freitag
Pinto, Maísa de Siqueira
Rodrigues, Paulo Hercílio Viegas
Title in Portuguese
Bioquímica do estresse, histoquímica e aspectos ultraestruturais de calos de teca (Tectona grandis L.f.) visando a indução da embriogênese somática
Keywords in Portuguese
Cultura de tecidos
Embriões
Enzimas
Microscopia
Abstract in Portuguese
A teca, Tectona grandis L.f., é uma espécie arbórea originária do sudeste asiático. Com o surgimento de políticas públicas nos países de origem, bem como a deficiência em tecnologia dos tratos silviculturais, a espécie passou a ser disseminada pelo mundo, principalmente nas Américas central e do sul. O principal destino do produto final dos plantios de teca é o mercado de móveis de luxo e embarcação naval. As características da sua madeira possibilita sua inserção neste mercado, bem como proporciona um alto valor de venda. Com o mercado em constante ascenção vê-se a necessidade de uma produção de madeira com alto valor agregado. A melhor opção para manter a produção de qualidade é o uso dos plantios clonais. Para tanto, ainda existem algumas falhas nos programas clonais de teca, sendo a principal delas a clonagem de matrizes com características ótimas para o mercado. Para alcançar o sucesso no processo de clonagem de espécies lenhosas tem-se utilizado das ferramentas biotecnológicas, como a cultura de tecido. A cultura de tecidos possibilita a morfogênese vegetal a partir de tecidos vegetais somáticos. A embriogênese somática é uma técnica em desenvolvimento para as espécies lenhosas, e tem contribuido para os programas clonais através da produção em larga escala de plântulas, bem como sementes sintéticas. A embriogênese somática em teca ainda tem sido estudada, e apresenta como suas principais barreiras a escolha do explante a ser introduzido in vitro e a oxidação durante a cultura de tecidos. Diante disso, o presente trabalho objetivou estudar a bioquímica do estresse, os aspectos ultraestruturais e histoquímica de calos de teca provenientes de explantes foliares, visando propor possíveis melhorias nas técnicas de cultivo in vitro para se obter sucesso na produção de embriões somáticos. O material vegetal utilizado foram explantes foliares coletados de matrizes de teca envasadas em viveiro. O material passou por desinfestação e foi introduzido em 16 diferentes tratamentos com diferentes balanços de 2,4-D e BAP. Através de análises morfológicas visuais e teste histoquímico com Carmim acético foram selecionados o melhor e pior tratamento para produção de calos embriogênicos. Foram selecionados T08, 0,5mgL-1 de 2,4-D e 2,0mgL-1 de BAP, como melhor resultado para produção de calos embriogênicos, e T06, 0,5mgL-1 de 2,4-D e 0,1mgL-1 de BAP, como calos não embriogênicos. Os calos provenientes dos dois tratamentos foram analisados quanto sua ultraestrura, através da microscopia eletrônica de varredura, e também avaliados bioquimicamente, sendo avaliados: quantificação de proteínas, peróxido de hidrogênio, MDA, e atividade das enzimas CAT, APX e SOD. Os resultados possibilitaram confirmar a produção de estruturas pró-embriogênicas no tratamento T08 através da MEV. E a análise bioquímica evidenciou a enzima SOD como um possível marcador de resposta morfogênica. Além disso, as análises de estresse oxidativo permitiram verificar a qualidade das plantas matrizes, bem como inferir o estímulo do MDA e do peróxido de oxigênio como estimulantes a indução de embriões somáticos em calos de teca quando em baixas concentrações. Os resultados ainda possibilitaram identificar possíveis alterações no protocolo de indução da embriogênese em explantes foliares de teca.
Title in English
Biochemistry of stress, histochemistry and ultra-structural aspects of teak (Tectona grandis L.f.) calli for the induction of somatic embryogenesis
Keywords in English
Embryos
Enzymes
Microscopy
Tissue culture
Abstract in English
Teak, Tectona grandis L.f., is a tree species originating in Southeast Asia. With the emergence of public policies in the countries of origin, as well as the technology deficiency of silvicultural treatments, the species began to be disseminated throughout the world, mainly in central and southern America. The main destination for the final product of teak plantations is the market for luxury furniture and naval vessels. The characteristics of its wood enable its insertion in this market, as well as provides a high value of sale. With the ever-rising market, we see the need for a high value-added wood production. The best option to maintain quality production is the use of clonal plantations. In addition, there are still some flaws in teak clonal programs, the main one being the cloning of matrices with optimal characteristics for the market. To achieve success in the process of cloning woody species has been used of biotechnological tools, such as tissue culture. Tissue culture enables plant morphogenesis from somatic plant tissues. Somatic embryogenesis is a developing technique for woody species and has contributed to clonal programs through the large-scale production of seedlings as well as synthetic seeds. Somatic embryogenesis in teak has been studied, and presents as its main barriers the choice of explant to be introduced in vitro and oxidation during tissue culture. The aim of this study was to study stress biochemistry, ultrastructural aspects and histochemistry of teak calli from leaf explants, aiming at proposing possible improvements in in vitro culture techniques to be successful in the production of somatic embryos. The plant material used was foliar explants collected from nursery potted teak matrices. The material underwent disinfestation and was introduced in 16 different treatments with different 2,4-D and BAP balances. The best and worst treatment for embryogenic callus production was selected through visual morphological analysis and histochemical test with Acetic Carmim. T08, 0.5mgL-1 of 2,4-D and 2,0mgL-1 of BAP were selected as the best result for the production of embryogenic callus, and T06, 0.5mgL-1 of 2,4-D and 0, 1mgL-1 of BAP, as non-embryogenic callus. The calluses from the two treatments were analyzed by ultrasound using scanning electron microscopy and biochemically evaluated. Protein quantification, hydrogen peroxide, MDA, and CAT, APX and SOD enzymes were evaluated. The results allowed to confirm the production of pro-embryogenic structures in the T08 treatment through SEM. And the biochemical analysis evidenced the SOD enzyme as a possible marker of morphogenic response. In addition, the oxidative stress analyzes allowed to verify the quality of the matrix plants, as well as to infer the stimulus of the MDA and the oxygen peroxide as stimulants the induction of somatic embryos in the callus when in low concentrations. The results allowed to identify possible alterations in the protocol of induction of embryogenesis in leaf explants of teak.
 
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Publishing Date
2019-04-08
 
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