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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.64.2012.tde-26092012-112804
Document
Author
Full name
Glaucia Barbosa Cabral
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2012
Supervisor
Committee
Martinelli, Adriana Pinheiro (President)
Caldas, Danielle Gregorio Gomes
Carrer, Helaine
Dusi, Diva Maria de Alencar
Falco, Maria Cristina
Title in Portuguese
Cultura de tecidos e transformação genética de espécies da família Poaceae
Keywords in Portuguese
Agrobacterium tumefaciens
Biobalística
Brachiaria brizantha cv
Embriogênese somática
Genes marcadores
Marandu
Organogênese
Oryza sativa cv
Primavera
Abstract in Portuguese
Brachiaria é um gênero de forrageiras da família Poaceae que apresenta plantas que se reproduzem por via sexual e assexualmente por apomixia,reprodução por sementes. A apomixia desperta interesse biológico e biotecnológico, pela perspectiva de levar esta característica de clonagem de plantas via sementes, a outras espécies. As cultivares plantadas de B. brizantha cv. Marandu e B. decumbens cv. Basilisk são poliplóides e reproduzem-se por apomixia, enquanto as plantas sexuais são diplóides,o que inviabiliza os cruzamentos, dificultando sobremaneira o melhoramento. A transformação genética é uma estratégia que vem sendo incorporada ao melhoramento genético. A natureza apomítica destasplantas pode permitir a clonagem e estabilidade das plantas transgênicas. Para transformação genética é necessário o desenvolvimento de um método eficiente de regeneraçãoin vitro. B. brizantha é considerada recalcitrante a cultura de tecidos, e métodos eficientes associados com os sistemas de transformação genética ainda não foram descritos na literatura. O arroz (Oryza sativa) é uma Poaceae modelo para estudos de genética inversa, no entanto, cultivares tropicais do grupo japônica são recalcitrantes a transformação genética, como é o caso da cultivar Primavera. O método direto de transformação genética mais amplamente utilizado é a biobalística, e vem sendo aplicado em espécies de monocotiledôneas, uma vez que essas não são hospedeiros naturais de Agrobacterium tumefaciens. No entanto, vários fatores tem sido testados no sentido de favorecer a interação e transferência de genes durante a cocultura para obtenção de transgênicos em diversas espécies de monocotiledôneas. Os objetivos deste estudo foram obter sistemas de regeneração in vitro deB. Brizanthae de arroz cultivar Primavera para transformação genética destas espécies. Em B. brachiaria foram obtidos sistema de micropropagação, organogênese, calos embriogênicos, unidades embriogênicas e suspensões celulares, e para a cultivar Primavera de arroz foram obtidas unidades embriogênicas, que foram caracterizadas morfo-anatomicamente e quanto as condições de indução, multiplicação e regeneração in vitro. Métodos de expressão transiente e estável de genes marcadores foram estabelecidos para B brizantha via biobalística e Agrobacterium tumefaciens. A natureza da transgenia foi confirmada por métodos histoquímico e molecular como PCR e Southern blot. Os sistemas de regeneração e transformação obtidos mostraram-se eficientes e irão contribuir para os estudos da apomixia e introdução de genes de interesse em braquiária
Title in English
Tissue culture and genetic transformation of Poaceae family species
Keywords in English
Agrobacterium tumefaciens
Biolistics
Brachiaria brizantha cv
Marandu
Marker genes
Organogenesis
Oryza sativa cv
Primavera
Somatic embryogenesis
Abstract in English
Brachiaria is a genus of Poaceae family forage grass that reproduces by sexual and asexually by apomixis. Apomixis is of biological and biotechnological interest awakened by the prospect of bringing this feature of cloning plants through seed to other species. B. brizantha cv. Marandu and B. decumbens cv. Basilisk are polyploid and reproduce by apomixis, while the sexual plants are diploid, which makes the crosses, greatly hindering the improvement. Genetic transformation is a strategy that is being incorporated into breeding programs. The nature of these apomictic plants may allow the cloning and the stability of transgenic plants. For genetic transformation is necessary to develop an efficient method of in vitro regeneration. B. brizantha is considered recalcitrant to tissue culture, and efficient methods associated with the genetic transformation systems have not been described in the literature. Rice (Oryza sativa) is a Poaceae model for studies of reverse genetics; however, tropical cultivars from japonica group are recalcitrant to genetic transformation, such as Primavera cultivar. Biolistic is the genetic transformation direct method most widely used, and has been applied to species of monocots, since these are not natural hosts of Agrobacterium tumefaciens. However, several factors have been tested in order to promote interaction and gene transfer during coculture for obtaining transgenics in several monocots species. The objectives of this study were to obtain in vitro regeneration and genetic transformation systems for these species. In B. Brachiaria systemsfor micropropagation, organogenesis, embryogenic units and embryogenic cell suspensions were obtained, and forrice Primavera cultivar embryogenic units were obtained, which was morpho-anatomical characterized and in vitro induction, proliferation and regeneration conditions established. Methods for transient and stable gene expression have been acquired for B. brizanthavia biolistic and Agrobacterium tumefaciens. The nature of the embryogenic callus and transgenic plants was confirmed by histochemical and molecular methods such as PCR and Southern blot. The regeneration and transformation systems showed to be effective and will contribute to apomixis studies and introduction of genes of interest in B. brizantha
 
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Publishing Date
2012-10-02
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • CABRAL, Glaucia, et al. Somatic embryogenesis and organogenesis in apomictic and sexual Brachiaria brizantha. Plant Cell, Tissue and Organ Culture [online], 2011, vol. 107, p. 271-282. [acesso 2012-11-09]. Disponível em : <http://link.springer.com/article/10.1007/s11240-011-9978-7>
  • Cabral, G. B., et al. Somatic embryogenesis and organogenesis in apomictic and sexual Brachiaria brizantha [doi:10.1007/s11240-011-9978-7]. Plant Cell, Tissue and Organ Culture [online], 2011, vol. 107, p. 271-282.
  • CABRAL, GB, et al. Transient and stable gene expression systems in apomictic Brachiaria brizantha and Oryza sativa. In , , .
  • CABRAL, GB, et al. Transient gene expression in apomictic Brachiaria brizantha via Agrobacterium. In , , .
  • Cabral, G. B., et al. Transient and stable gene expression systems in apomictic Brachiaria brizantha and Oryza sativa. In IX International Plant Molecular Congress, Saint Louis, MO, USA, 2009. IX International Plant Molecular Congress - Abstracts., 2009. Abstract.
  • Cabral, G. B., et al. Transient gene expression in apomictic Brachiaria brizantha via Agrobacterium. In XXI International Congress on Sexual Plant Reproduction, Bristol, Inglaterra, 2010. Book of Abstracts., 2010. Abstract.
  • Carneiro, V. T. C., et al. Molecular analysis of apomixis in a tropical forage grass. In Simpósio Brasileiro de Genética Molecular de Plantas, Búzios, RJ, 2009. Programa e Resumos do II Simpósio Brasileiro de Genética Molecular de Plantas., 2009. Abstract.
  • Dusi, D. M. A., et al. Developing biotechnological tools to study apomixis in Brachiaria. In II Simposio Interacional sobre Melhoramento de Forrageiras, Campo Grande, MS, 2009. Anais do II Simposio Interacional sobre Melhoramento de Forrageiras.Campo Grande, MS : Embrapa Gado de Corte, 2009. Abstract.
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