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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.64.2009.tde-15102009-112355
Document
Author
Full name
Lilian Ellen Pino-Nunes
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2009
Supervisor
Committee
Peres, Lazaro Eustaquio Pereira (President)
Figueira, Antonio Vargas de Oliveira
Goldman, Maria Helena de Souza
Kerbauy, Gilberto Barbante
Sluys, Marie Anne van
Title in Portuguese
Controle do desenvolvimento vegetal pela interação auxina-citocinina. Uma nova abordagem baseada no estudo de mutantes de tomateiro (Solanun lycopersicum cv Micro-Tom)
Keywords in Portuguese
Auxina
Citocinina
Desenvolvimento
Tomateiro
Transformação genética
Abstract in Portuguese
Os hormônios auxina e citocininas são essenciais ao desenvolvimento das plantas, pois controlam os processos de divisão, expansão e diferenciação celular, os quais, por sua vez, influenciam desde a formação do embrião até o amadurecimento dos frutos e senescência. Auxinas e citocininas regulam respostas fisiológicas comuns, sugerindo haver múltiplos mecanismos de interação. Neste trabalho, um modelo para estudar a interação entre auxinas e citocininas no controle do desenvolvimento é proposto, sendo baseado em plantas mutantes e transgênicas, além de duplos mutantes, com alterações na sensibilidade ou metabolismo de auxina e citocinina. O mutante bushy root (brt) foi caracterizado como pouco sensível à citocinina e sugere uma importante função da citocinina no desenvolvimento da semente e na determinação da dominância apical em tomateiro. Os mutantes potato leaf (c) e entire (e) foram introgredidos no background Micro-Tom (MT), caracterizados e utilizados para verificar como eles afetam a sensibilidade à auxina e como interferem no desenvolvimento da planta. Esses mutantes foram comparados com MT, com o mutante diageotropica (dgt), que é pouco sensível à auxina, e com os duplos mutantes c dgt e dgt e. A mutação c não alterou a sensibilidade à auxina e estaria influenciando apenas a arquitetura foliar. O mutante e parece ser mais sensível à auxina com relação à capacidade de formar raízes in vitro e partenocarpia. O duplo mutante dgt e mostrou fenótipo aditivo (intermediário), sugerindo que DGT e E agem em vias paralelas na resposta à auxina. Foram criadas linhagens transgênicas com superexpressão da enzima citocinina oxidase de Arabidopsis (35S:AtCKX2), que resulta em plantas com baixos níveis endógenos de citocinina. As linhagens transgênicas (MT CKX2 e dgt CKX2) foram comparadas com MT, brt, dgt e brt dgt. A maioria dos parâmetros que estavam relacionados com o desenvolvimento vegetativo, e todos os parâmetros relacionados ao desenvolvimento reprodutivo, foram associados ao efeito dos níveis absolutos de auxina e citocinina, sendo provavelmente resultantes de alterações nos processos de divisão e expansão celular. A dominância apical e a morfogênese in vitro (formação de gemas caulinares e raízes) foram associadas ao efeito do balanço auxina/citocinina, sendo esses processos conhecidamente regulados pelo efeito dessas classes hormonais na diferenciação celular
Title in English
Control of plant development by auxin-cytokinin interactions. A new approach based on tomato (Solanum lycopersicum cv Micro-Tom) mutants.
Keywords in English
Auxin
Cytokinin
Development
Genetic transformation
Tomato
Abstract in English
The plant hormones auxin and cytokinin are crucial for plant development, since they control cell division, expansion and differentiation, which regulate developmental processes starting from embryo formation to fruit ripening and senescence. Auxins and cytokinins usually regulate the same physiological responses, suggesting multiple mechanisms of interaction between these hormones. In this work, a model to study auxin and cytokinin interaction in the control of plant development is proposed, based on mutants, transgenic lines and double mutants with alterations on the auxin and cytokinin sensitivity or metabolism. The bushy root (brt) mutant was characterized as having low cytokinin sensitivity and suggested a relevant function to cytokinin in the seed development and apical dominance in tomato. The potato leaf (c) and entire (e) mutants were introgressed in the Micro-Tom background, characterized and used to check how they affect the auxin sensitivity and the plant development. The responses from these mutants were compared to MT and diageotropica (dgt), which is a low sensitive auxin mutant, and also compared to c dgt and dgt e double mutants. The c mutation did not alter the auxin sensitivity and was only related to leaf architecture. The e mutant seemed to be more sensitive to auxin in the in vitro root induction and parthenocarpy. The double mutant dgt e showed an additive phenotype, suggesting that DGT and E act in parallel pathways controlling auxin sensitivity. Transgenic lines were generated overexpressing the cytokinin oxidase from Arabidopsis (35S:AtCKX2), which renders plants with low endogenous cytokinin levels. Transgenic lines (MT CKX2 and dgt CKX2) were compared to MT, brt, dgt and brt dgt. Most of the traits related to vegetative development and all traits related to reproductive development were linked to the effect of auxin and cytokinin absolute levels, probably reflecting to the effect of these hormones in cell division and expansion. Apical dominance and in vitro morphogenesis (shoot and root formation) were linked to the auxin-to-cytokinin ratio, since these processes are well known to be regulated by the effect of these two hormones in cell differentiation
 
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Publishing Date
2009-10-27
 
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