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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.11.2016.tde-04102016-173349
Document
Author
Full name
Carmelice Boff de Almeida
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2016
Supervisor
Committee
Vieira, Maria Lucia Carneiro (President)
Oliveira, Giancarlo Conde Xavier
Carneiro, Monalisa Sampaio
Martins, Eliana Regina Forni
Vitorello, Claudia Barros Monteiro
Title in Portuguese
Comportamento meiótico em cana-de-açúcar (Saccharum spp.) e identificação das associações cromossômicas em meiose I por marcação dos centrômeros usando FISH
Keywords in Portuguese
Hibridização in situ fluorescente
Irregularidades meióticas
Pareamento cromossômico
Poliploidia
Abstract in Portuguese
A história de domesticação da cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é atípica. As variedades modernas derivam de um processo que inclui hibridações entre a espécie domesticada S. officinarum e a silvestre S. spontaneum, sucessivos retrocruzamentos, no sentido de recuperar o genoma de S. officinarum e a seleção de progênies superiores. Além disso, as genealogias contemplam cruzamentos entre genótipos e eventualmente espécies, todos com elevado grau de ploidia e número de cromossomos distintos, assim como aneuploidias. Frente ao exposto, este trabalho teve como objetivos estabelecer o número de cromossomos e avaliar o comportamento meiótico da cultivar IACSP93-3046, bem como, identificar as associações cromossômicas em meiose I dos genótipos IACSP93-3046, IACSP95-3018 e de um representante de S. officinarum, Caiana Fita, pela marcação dos centrômeros usando FISH. O número de cromossomos da cultivar IACSP93-3046 foi determinado a partir de preparações do meristema radicular, pré-tratado com 8-hidroxiquinolina (0,03%, 4h), e corado pelo método de Feulgen. As células metafásicas foram analisadas sob microscopia óptica, preferencialmente intactas e com o mínimo de sobreposição de cromossomos. Para a análise do comportamento meiótico utilizou-se a técnica de esmagamento, e as células foram coradas com carmim propiônico. Foram observadas as fases meióticas desde a metáfase I até a telófase II, bem como as tétrades. O pareamento cromossômico em meiose I foi analisado usando a técnica de hibridização in situ fluorescente (FISH). Para tanto, preparações dos genótipos IACSP93-3046, IACSP95-3018 e Caiana Fita foram realizadas pelo gotejamento de uma suspensão de células em diacinese. As sondas foram obtidas por PCR a partir da amplificação da região centromérica de cana-de-açúcar, marcadas com digoxigenina-11-dUTP, por nick translation, e detectadas com anti-digoxigenina-rodamina. As lâminas foram montadas em DAPI-Vectashield e analisadas sob microscopia de fluorescência. O número diplóide 2n = 112 foi observado para a cultivar IACSP93-3046, sendo caracterizado pela primeira vez neste estudo. A microsporogênese de IACSP93-3046 apresentou elevado percentual de irregularidades (68%). De modo geral, as anormalidades foram relativas à segregação dos cromossomos, e incluíram migração precoce para os polos em metáfase I e II, cromossomos retardatários em anáfase (I e II) e em telófase (I e II), cromossomos perdidos em prófase II, e micronúcleos nas tétrades. A análise dos sítios de hibridização permitiu comprovar que os cromossomos se associam predominantemente como bivalentes em IACSP93-3046, IACSP95-3018 e Caiana Fita. As irregularidades na segregação dos cromossomos conduzem a micrósporos aneuploides, como constatado em IACSP93-3046. Sugere-se que a assincronia do processo meiótico entre os genomas que compõem a cana-de-açúcar tem papel relevante na geração dessas irregularidades.
Title in English
Meiotic behavior in sugarcane (Saccharum spp.) and identification of chromosomal associations in meiosis I by labeling centromeres using FISH
Keywords in English
Chromosome pairing
Fluorescent in situ hybridization
Meiotic irregularities
Polyploidy
Abstract in English
The history of the sugarcane domestication (Saccharum spp.) is atypical. Modern varieties are derived from a hybridization process between the domestic species S. officinarum and the wild species S. spontaneum, successive backcrossings to recover the genome of S. officinarum, and the selection of superior progenies. The genealogies include crossings among genotypes, and possibly Saccharum species, all with a high degree of ploidy and different numbers of chromosomes, as well as aneuploidies. The study aimed to establish the number of chromosomes and evaluate the meiotic behavior of cultivar IACSP93-3046, and identify chromosomal associations in meiosis I of genotypes IACSP93-3046, IACSP95-3018 and Caiana Fita (a representative of S. officinarum) by labeling centromeres using fluorescence in situ hybridization (FISH). The number of chromosomes in cultivar IACSP93-3046 was determined from the root meristem preparations, pretreated with 8-hydroxiquinoline and stained by the Feulgen method. Metaphasic cells, preferably intact and with minimum chromosome overlap, were analyzed under an optical microscope. Meiotic behavior was examined from the preparations by using squashing method and stained with propionic carmine. Meiotic phases were observed from metaphase I to telophase II, and tetrad stages. Chromosomal pairing in meiosis I was analyzed by using the FISH technique. The slides of genotypes IACSP93-3046, IACSP95-3018 and Caiana Fita were produced by dropping a suspension of meiocytes in diakinesis. The probes were obtained by PCR, with amplification of the centromere region, and labeled with digoxigenin-11-dUTP, by nick translation, and detected with anti-digoxigenin-rhodamine. The slides were mounted in DAPI-Vectashield and analyzed under a fluorescence microscope. The diploid number 2n = 112 was observed for cultivar IACSP93-3046 and characterized in this study for the first time. Microsporogenesis of IACSP93-3046 presented a high irregularity percentage regarding chromosome segregation, especially precocious migration to poles in metaphase I and II, laggard chromosomes in anaphase and telophase I and II, lost chromosomes in prophase II, and micronuclei in the tetrad stages. The analysis from the hybridization sites proved that the chromosomal pairing occurred predominantly as bivalents in IACSP93-3046, IACSP95-3018 and Caiana Fita. Chromosomal segregation irregularities led to aneuploid microspores, as confirmed in IACSP93-3046, suggesting the asynchrony in the meiotic process between the sugarcane genomes play an important role in producing these irregularities.
 
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Release Date
2020-10-05
Publishing Date
2016-10-20
 
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