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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2023.tde-05022024-124738
Document
Author
Full name
Marcela Sant'Anna Cordeiro da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2024
Supervisor
Committee
Mourao Filho, Francisco de Assis Alves (President)
Guerra, Miguel Pedro
Latado, Rodrigo Rocha
Sposito, Marcel Bellato
Title in Portuguese
Ferramentas biotecnológicas para apoio ao melhoramento de Rubus spp.
Keywords in Portuguese
Colchicina
Framboeseira
Orizalina
Poliploidia
Protoplastos
Abstract in Portuguese
Dentre os chamados pequenos frutos, a framboeseira é a terceira espécie mais cultivada no mundo. No entanto, a expansão de seu cultivo em países de clima tropical, como o Brasil, enfrenta alguns obstáculos, tais como o uso de cultivares importadas adaptadas a clima temperado e problemas fitossanitários como a ferrugem (Aculeastrum americanum), a principal doença da cultura. Visando mitigar tais problemas, o presente estudo buscou desenvolver ferramentas biotecnológicas para apoio ao melhoramento de espécies de framboeseira (Rubus spp.), por meio de dois estudos: O primeiro estudo envolveu a indução de poliploidia in vitro de segmentos nodais de framboeseira vermelha cv. Heritage, utilizando-se colchicina e orizalina como agentes químicos, ao qual segmentos nodais de plantas mantidas in vitro foram tratados em meio líquido contendo quatro concentrações de colchicina (0, 125, 250 e 500 µM) em dois tempos de exposição (24 e 48 horas) e quatro concentrações de orizalina (0, 10, 20 e 40 µM) em dois tempos de exposição (4 e 7 dias). O segundo estudo envolveu a obtenção e cultivo de calos, isolamento e cultivo de protoplastos de espécies de framboeseira a partir de calos (R. idaeus e R. niveus) e de células do mesófilo foliar (R. idaeus). Para o experimento de obtenção de calos, discos foliares obtidos de plantas mantidas em estufa foram introduzidos em meio de cultura contendo combinações de 6-benzilaminopurina (BAP) (0, 4,4 e 8,8 µM) com ácido 1-naftalenoacético (ANA) (0, 5,4 e 10,7 µM) ou ácido diclorofenoxiacético (2,4-D) (0, 4,5 e 9,0 µM), os quais foram avaliados após 40 dias de cultivo. Para os experimentos de isolamento de protoplastos com calos, foram testadas combinações de enzimas (1. 0,25% de Celulase "Onokuza" RS; 0,025% de Pectoliase Y-23 e 2% de Driselase. 2. 1% de Celulase "Onokuza" RS; 0,5% de Macerozima R-10; 0,1% de Pectoliase Y-23 e 0,4% de Driselase. 3. 1% de Celulase "Onokuza" RS; 1% de Macerozima R-10 e 0,2% de Pectoliase Y-23), osmolaridade da enzima (0,7; 0,8 e 1 M) e temperatura de isolamento (25 e 28°C) e para os experimentos de isolamento com folhas, foram avaliadas combinações de enzimas e osmolaridade da enzima (as mesmas citadas anteriormente). Concluiu-se que a indução de poliploidia in vitro de segmentos nodais de framboeseira vermelha cv. Heritage utilizando-se 125 µM de colchicina por 24 horas é o tratamento mais eficaz na obtenção de plantas tetraploides; o uso de colchicina à 500 µM é completamente letal aos explantes; a orizalina é menos fitotoxica aos explantes quando comparada à colchicina, possibilitando maior número de plantas regeneradas; o uso de meio de cultura adicionado de 5,4 ou 10,7 µM de ácido naftaleno acético (ANA) é o mais indicado para indução de calos de framboeseira vermelha (Rubus idaeus cv. Heritage) e que o uso de 4,5 ou 9,0 µM de ácido diclorofenoxiacético (2,4-D) é o mais indicado para indução de calos de framboeseira negra (Rubus niveus); o isolamento de protoplastos de framboeseira vermelha cv. Heritage (Rubus idaeus) a partir de calos friáveis é mais eficaz com a utilização de solução enzimática contendo 0,25% de Celulase "Onozuka" RS, 0,025% de Pectoliase Y-23 e 2% de Driselase (solução 1), com osmolaridade de 0,7 M e temperatura de isolamento de 25°C; o isolamento de protoplastos de framboeseira negra (Rubus niveus) a partir de calos friáveis é mais eficaz ao utilizar solução enzimática contendo 0,25% de Celulase "Onozuka" RS, 0,025% de Pectoliase Y-23 e 2% de Driselase (solução 1), com osmolaridade de 1 M e temperatura de isolamento de 28°C; e que o isolamento de protoplastos de framboeseira vermelha cv. Heritage (Rubus idaeus) a partir de células do mesófilo foliar é mais eficaz ao utilizar solução enzimática 1% de Celulase "Onozuka" RS, 0,5% de Macerozima R-10, 0,1% Pectoliase Y-23 e 0,4% de Driselase (solução 2), com osmolaridade de 0,7 M.
Title in English
Biotechnological tools to support Rubus spp improvement
Keywords in English
Colchicine
Oryzalin
Polyploidy
Protoplasts
Raspberry
Abstract in English
Among the so-called small fruits, raspberry is the third most cultivated species in the world. However, the expansion of its cultivation in countries with a tropical climate, such as Brazil, faces some obstacles, such as the use of imported cultivars adapted to a temperate climate and phytosanitary problems, such as Late Leaf Rust (Aculeastrum americanum), considered the main disease of the crop. In order to mitigate such problems, the present study aimed at developing biotechnological tools to support the improvement of raspberry species (Rubus spp.), through two studies: The first study involved the in vitro polyploidy induction of red raspberry nodal segments cv. Heritage, using colchicine and oryzalin as chemical agents, to which nodal segments of plants kept in vitro were treated in liquid medium containing four concentrations of colchicine (0, 125, 250 and 500 µM) in two exposure times (24 and 48 hours) and four concentrations of oryzalin (0, 10, 20 and 40 µM) in two exposure times (4 and 7 days). The second study involved obtaining and cultivating callus, isolating, and cultivating protoplasts of raspberry species from callus (R. idaeus and R. niveus) and leaf mesophyll cells (R. idaeus). For the experiment to obtain calli, leaf discs obtained from plants kept in a greenhouse were introduced into a culture medium containing combinations of 6-benzylaminopurine (BAP) (0, 4,4 and 8,8 µM) with 1-naphthaleneacetic acid (NAA) (0, 5,4 and 10,7 µM) or dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) (0, 4,5 and 9,0 µM), which were evaluated after 40 days of cultivation. For the experiments of isolation of protoplasts with calli, combinations of enzymes were tested (1. 0.25% of Cellulase "Onokuza" RS; 0.025% of Pectoliase Y-23 and 2% of Driselase. 2. 1% of Cellulase "Onokuza" RS; 0.5% of Macerozyme R-10; 0.1% of Pectolyase Y-23 and 0.4% of Driselase. 3. 1% of Celulase "Onokuza" RS; 1% of Macerozyme R-10 and 0,2% of Pectolyase Y-23), enzyme osmolarity (0.7; 0.8 and 1 M) and isolation temperature (25 and 28°C) and for the isolation experiments with leaves, combinations of enzymes and enzyme osmolarity (the same mentioned above). It was concluded that in vitro polyploidy induction of nodal segments of red raspberry cv. Heritage using 125 µM colchicine for 24 hours is the most effective treatment to obtain tetraploid plants; the use of 500 µM colchicine is completely lethal to the explants; oryzalin cause less phytotoxicity to the explants when compared to colchicine, allowing a greater number of regenerated plants; the use of culture medium added with 5,4 or 10,7 µM of naphthalene acetic acid (NAA) is the most indicated for calli induction on red raspberries (Rubus idaeus cv. Heritage) and that the use of 4,5 or 9,0 µM of dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) is the most suitable for inducing callus in black raspberry (Rubus niveus); the isolation of protoplasts from red raspberry cv. Heritage (Rubus idaeus) from friable calli is more effective with the use of an enzymatic solution containing 0.25% of Celulase "Onozuka" RS, 0.025% of Pectoliase Y-23 and 2% of Driselase (solution 1), with osmolarity of 0.7 M and insulation temperature of 25°C; the isolation of black raspberry (Rubus niveus) protoplasts from friable calli is more effective when using an enzymatic solution containing 0.25% of Celulase "Onozuka" RS, 0.025% of Pectolyase Y-23 and 2% of Driselase (solution 1 ), with osmolarity of 1 M and isolation temperature of 28°C; and that the isolation of protoplasts from red raspberry cv. Heritage (Rubus idaeus) from leaf mesophyll cells is more effective when using an enzymatic solution of 1% Cellulase "Onozuka" RS, 0.5% Macerozyme R-10, 0.1% Pectolyase Y-23 and 0.4 % Driselase (solution 2), with osmolarity of 0.7 M.
 
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Release Date
2025-12-04
Publishing Date
2024-02-07
 
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