MICROPROPAGAÇÃO E MICROPROPAGAÇÃO E LIMPEZA CLONAL DE PLANTASLIMPEZA CLONAL DE PLANTAS

Biotecnologia

Aplicação da cultura de tecidosAplicação da cultura de tecidos

1.Micropropagação

2. Limpeza clonal

3. Preservação de Germoplasma

4-Transgenia

5- Resgate de embriões

6- Fusão de protoplastos

7- Haplóides

8- Variação somaclonal

9- Produção in vitro de metabólitos

Micropropagação:Micropropagação: Propagação de plantas em larga escala a partir de pequenos tecidos (explantes) cultivados in vitro

Limpeza clonal:Limpeza clonal: Obtenção de plantas livres de patógenos (vírus) a partir da cultura de tecidos (meristemas)

OBJETIVO

MICROPROPAGAÇÃO

Obter grande número de mudas de uma planta selecionada, em um curto período de tempo e em espaço físico reduzido

Fragmentos retirados de plantas e cultivados em um meio nutritivo, em condições

assépticas, visando a obtenção de plantas completas.

Se baseia na expressão da totipotência celular

ExplantesExplantes

TOTIPOTÊNCIA

HEREDITARIEDADEASSEPSIA

FUNDAMENTOS DA MICROPROPAGAÇÃO

MORFOGÊNESEE

REGENERAÇÃO

TOTIPOTENCIALIDADE

Habilidade de uma célula (mesmo diferenciada) dar origem a um organismo inteiro

Plantas a partir de células diferenciadas cultivadas in vitro

* Processo progressivo de perda das características citológicas e fisiológicas das células embrionárias e aquisição de características de células adultas ediferenciadas

* Quanto mais especializada a célula, mais difícil de expressar totipotência

DIFERENCIAÇÃO CELULARDIFERENCIAÇÃO CELULAR:

Aplicações práticas e vantagens da micropropagação

Multiplicação rápida de plantas de propagação vegetativa ou de difícil propagação (redução do tempo)

Pode ser realizada a qualquer época do ano;

Possibilidade de multiplicar grandes quantidades de plantas em uma área reduzida a baixos custos;

Auxilia no melhoramento vegetal na manutenção e multiplicação de plantas híbridas (mantém a combinação genética);

Extremamente importante para o estabelecimento de novasvariedades onde apenas poucas plantas são inicialmente viáveis;

Maior controle sobre a sanidade do material propagado;

Permite a obtenção de plantas livres de vírus (limpeza clonal);

Criação e manutenção de bancos de germoplasma e intercâmbio de germoplasma;

Uniformidade do produto final. A partir de parte da planta matriz selecionada é possível a produção de inúmeros indivíduos idênticos CLONAGEM

Aplicações prática e vantagens da micropropagaçãoCont.

EXPLANTES PARA INICIAR A MICROPROPAGAÇÃOEXPLANTES PARA INICIAR A MICROPROPAGAÇÃO

Segmento de folha Raíz Meristema/ápice caulinar

MICROPROPAGAÇÃO DE GINKO BILOBA A PARTIR DE DISCOS FOLIARES

Tecidos não diferenciados são preferíveis pois apresentam alta capacidade morfogenética,

apresentam células geneticamente estáveis

(permite regenerar plantas idênticas a planta mãe).

MeristemaMeristema Obtenção de plantas livres de vírusObtenção de plantas livres de vírus

Gemas axilares

Embriões imaturos

Explantes com menor nível de diferenciação

Meristema

Pendão imaturo

Meristema apical

Meristema e ápice caulinarMeristema e ápice caulinar

Explante mais utilizado para iniciar a micropropagaçãoExplante mais utilizado para iniciar a micropropagação

1) Alta capacidade morfogenética (indiferenciado)

2) Células geneticamente estáveis, permitindo regenerar

plantas idênticas a planta mãe.

3) Livre de vírus - Obtenção de plantas livres de vírusObtenção de plantas livres de vírus

Por que o meristema é livre de vírus?Por que o meristema é livre de vírus?Algumas hipóteses:Algumas hipóteses: Falta de conexão vascular

Multiplicação do vírus é menor que o crescimento apical da planta

Existe um mecanismo de inativação viral nas células meristemáticas em cultura

MeristemaForma de cúpula achatada Células não diferenciadas

Meristema ou ápice caulinar ?Meristema ou ápice caulinar ?Ápices caulinares

Meristema + primórdios foliares

ESTÁGIOS DA MICROPROPAGAÇÃOSegundo Murashige (1974):

- Estágio I:- Estágio I:

Seleção de explantes, desinfestação e cultura em meio nutritivo sob condições assépticas.

ESTÁGIOS DA MICROPROPAGAÇÃO

-Estágio II:Estágio II:

Multiplicação dos propágulos mediante sucessivas subculturas em meio próprio para multiplicação.

-Estágio III:Estágio III:

Transferência das partes aéreas produzidas para meios de enraizamento e subseqüente Transplante para um substrato ou solo (aclimatização)

ESTÁGIOS DA MICROPROPAGAÇÃO

Fatores que afetam a micropropagaçãoFatores que afetam a micropropagação

Material vegetal:

- Genótipo - Tipo de explante (seleção e coleta)

- Condições fisiológicas da planta e do explante (idade,época do ano, nutrição, condições de crescimento)

- Condições fitossanitárias

da planta doadora e do explante

Fatores que afetam a micropropagaçãoFatores que afetam a micropropagação

Meio de cultura: - Constituição química (macronutrientes e micronutrientes inorgânicos, vitaminas,fontes de N orgânico, açucares, agente solidificante e reguladores de crescimento)

- Consistência (líquido e gelatinoso)

Condições ambientais: - Luz (intensidade, qualidade, fotoperíodo) - Temperatura - Trocas gasosas

Desinfestação dos explantes

Produtos com ação Germicida • Etanol • Hipoclorito de sódio• Hipoclorito de cálcio• PPM • NaDCC• HgCl2

• Peróxido de hidrogênio• Ácidos• Bases• Mertiolate• Fungicidas• Antibióticos

Fatores que afetam a micropropagaçãoFatores que afetam a micropropagação

Retirada do meristema

Meio de cultura

Fase de crescimento

Multiplicação em telado

Tubérculos selecionados

Processo para obtenção de batata-semente “livre de vírus”

Multiplicação“in vitro”

Rápida multiplicação em espaço físico reduzidoRápida multiplicação em espaço físico reduzido

BatataBatata - 1 meristema 40 milhões de mudas/ano mudas livres de vírus aumento de produtividade de até 80%

MorangoMorango - 1 meristema 100 mil mudas/ano Pelotas - 3t/ha 12 a 22t/ha

Cana-de-açucarCana-de-açucar- 1 meristema 40 milhões mudas/ano 7 anos pelo processo convencional

MaçãMaçã - 1 meristema 50 mil mudas/ano 10 a 15 mudas/ano processo convencional

BananaBanana - 1 meristema e repicagens + 600 mudas 4-7 brotações por repicagem

A alta capacidade de multiplicação num sistema de micropropagação se dá por: repicagens sucessivasrepicagens sucessivas

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R71 merit. 5 25 125 625 3.125 15.625 78.125

LBV/UPFLBV/UPF

Macaca Ciclamen Lady Rosetta Rosaura Elvira Hertha Ágata Achat Ágria Synfonia Baraka

Cultivares de Cultivares de batata batata micropropagadasmicropropagadasno LBV/UPFno LBV/UPF

Mudas indexadas

SISTEMAS DE MICROPROPAGAÇÃO1) 1) Multiplicação por meio da proliferação de Multiplicação por meio da proliferação de gemas axilaresgemas axilares

Tufos de parte aérea são formados, estes são divididos em partes menores, ou cada parte é isoladas das demais para formação de novos explantes.

2) Multiplicação mediante indução de 2) Multiplicação mediante indução de gemas adventíciasgemas adventícias

SISTEMAS DE MICROPROPAGAÇÃO

Originadas em locais diferentes daqueles onde se formam no curso normal de desenvolvimento da planta. Ocorre de forma direta e indireta por organogênese

3) Multiplicação via 3) Multiplicação via embriogênese somáticaembriogênese somática..

SISTEMAS DE MICROPROPAGAÇÃO

a)

c)

b)

Indução de calos embriogênicos e regeneração de plantas de milho Grando, 2001

Plântulas de batata micropropagadas

Mudas de batata aclimatizadas em estufa

Tubérculos de batata-semente pré-básica

LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPFLABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF

Municípios beneficiados: Ibiraiaras (RS) Bom Jesus (RS) Santa Maria (RS) Santa Maria do Herval (RS) Canguçu (RS) Passo Fundo (RS) Canoinhas (SC) Mafra (SC)

Plântulas de morangueiro micropropagadas

Aclimatização de mudas matrizes de morangueiro em estufa

LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPFLABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF

Planta de morangueiro proveniente do cultivo in vitro

Plântulas de gipsofila micropropagadas

LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF

Aclimatização de mudas de gipsofila

Flores de gipsofila

LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPFLABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF

Orquídeas do orquidário da UPF

Plântulas de orquídea oriundas da semeadura in vitro

LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPFLABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF

Micropropagação de Alcachofra in vitro

LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF

Micropropagação de Ginkgo biloba in vitro

Resultados de pesquisa:Resultados de pesquisa:Micropropagação Ginkgo bilobaMicropropagação Ginkgo bilobaDoutorando Nilton MantovaniDoutorando Nilton Mantovani

RESULTADOS – Fase de isolamentoRESULTADOS – Fase de isolamento

- A - A caseína hidrolisada (caseína hidrolisada (500 mgL500 mgL-1-1)) estimulou o estimulou o dedesenvolvimento das gemas axilares em 27,8% dos senvolvimento das gemas axilares em 27,8% dos segmentos nodaissegmentos nodais

RESULTADOS - Fase de isolamentoRESULTADOS - Fase de isolamento

- A - A caseína hidrolisada induziu a formação de caseína hidrolisada induziu a formação de múltiplos brotos em 80% dos segmentos nodaismúltiplos brotos em 80% dos segmentos nodais

KIN e carvão ativado- sem efeito no desenvolvimento KIN e carvão ativado- sem efeito no desenvolvimento das brotações na fase de isolamentodas brotações na fase de isolamento

Exemplos ornamentais       

Lili Rose

Spathiphyllum

Samambaia

Antúrio

Begônia Violeta

Limonium

Exemplos olerícolas e frutíferas

MaracujáCafé

Cenoura AbacaxiBananaCouve-flor

Pêra

Exemplo florestais

EucaliptoPinus

REFLORESTAMENTO

Perpectivas

Três passos devem ser constantemente observados:

*Valor genético do clone a ser propagado

*Ajuste da metodologia para o clone em questão

* Busca de alternativas para tornar o processo mais econômico, acessível e viável

embriogênese somáticacultura em meio líquido

robotização da operação de subcultura