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 Regeneração de plantas de Eucalyptus globulus por embriogénese somática
Please use this identifier to cite or link to this item http://hdl.handle.net/10773/928

title: Regeneração de plantas de Eucalyptus globulus por embriogénese somática
authors: Pinto, Glória Catarina Cintra da Costa
advisors: Santos, Maria da Conceição
Neves, Lucinda Oliveira das
keywords: Biologia vegetal
Eucaliptos
Melhoramento genético
Embriogénese
issue date: 2007
publisher: Universidade de Aveiro
abstract: A embriogénese somática (ES) foi investigada em Eucalyptus globulus com vista a desenvolver um protocolo padrão de micropropagação, desde a indução à aclimatização. A propagação clonal de E. globulus recorrendo a ES tem o potencial de ir ao encontro das necessidades industriais de material de alta qualidade e uniforme, e de rapidamente capturar os benefícios dos programas de melhoramento, sendo encarada como um método efectivo de conseguir ganhos genéticos num curto espaço de tempo. O Capítulo I faz uma revisão da importância de E. globulus, assim como de alguns aspectos mais importantes relativos à micropropagação via embriogénese somática, e dedica uma secção ao conhecimento actual sobre o uso da embriogénese somática no género Eucalyptus. Finalmente, os objectivos de investigação desta Tese são apresentados. O Capítulo II centra-se no processo de ES primário, sobretudo nas condições que influenciam a indução do potencial embriogénico. Este Capítulo está dividido em 5 grandes estudos: No Capítulo II.1 o tipo de explante, a fonte de carbohidratos e a exposição a reguladores de crescimento na embriogénese somática é realçada. Neste Capítulo publica-se, pela primeira vez, a regeneração de plantas por embriogénese somática nesta espécie. No Capítulo II.2 é discutida a influência da composição salina dos meios e a adição de antioxidantes. No Capítulo II.3 é efectuada uma comparação preliminar entre a composição salina do meio de cultura e o conteúdo mineral dos explantes (embriões zigóticos). No Capítulo II.4 são apresentados estudos histocitológicos e de acumulação de reservas em E. globulus durante a indução, expressão e diferentes estádios de desenvolvimento do embrião somático primário. Esta informação sobre as alterações observadas contribui para uma melhor compreensão do processo de ES primária. Finalmente, e com base nos resultados obtidos no Capítulo II.1 e II.2, está agora disponível um protocolo padrão (standard) para induzir ES primária e regeneração de plantas a partir de embriões zigóticos que permitiu os estudos de controlo genético apresentados no Capítulo II. 5. Neste estudo a frequência de ES foi estudada em 13 famílias de polinização aberta durante três anos consecutivos e a indução de ES provou ser uma característica variável entre as 13 famílias e entre os anos de produção de semente testados. Baseado nestes resultados, os estudos de controlo genético foram conduzidos recorrendo a um cruzamento dialélico com cinco árvores parentais; os resultados obtidos sugeriram que a indução de ES está sobre controlo de efeitos genéticos aditivos. No capítulo III, os estudos apresentados direccionaram-se para a ES secundária. O estabelecimento da ES secundária só foi possível depois de se obter a ES primária nesta espécie. Tal como é descrito no Capítulo III.1, este processo repetitivo de ES mostrou-se reprodutível levando à obtenção de grande quantidade de material embriogénico. Os resultados obtidos, relativamente ao nível de ploidia e conteúdo de DNA deste material embriogénico, comprovaram que o protocolo utilizado na proliferação de embriões somáticos secundários não afectou estes parâmetros. De forma a optimizar a manutenção/ multiplicação e conversão destes embriões em plantas, alguns factores como a composição do meio basal, reguladores de crescimento e intensidade luminosa foram investigados no Capítulo III.2. No capítulo III.3, é estudado o último e crucial passo do processo ES, a aclimatização. A aclimatização de plantas derivadas de ES é acompanhado por estudos histocitológicos e por análises de variação de ploidia. Finalmente, no Capítulo IV são apresentadas as conclusões da Tese de Doutoramento, onde alguns aspectos inovadores deste processo de ES nesta espécie recalcitrante são realçados. ABSTRACT: Somatic embryogenesis (SE) was investigated in Eucalyptus globulus in order to develop a standard plant micropropagation protocol from induction to plant acclimatization. Clonal propagation of E. globulus through somatic embryogenesis has the potential to meet the increasing industrial demands for high quality uniform materials and to rapidly capture the benefits of breeding programs, being regarded as an effective method for achieving higher genetic gains in a shorter time. Chapter I revises the importance of E. globulus, as well as some of the most important aspects of SE process, and gives particular emphasis on the state of the art of SE in Eucalyptus genus. Finally, the research objectives of this Thesis are presented. Chapter II is focused on primary SE process, mostly on the conditions influencing induction of SE potential. This chapter is divided in five main studies. In Chapter II.1, the roles of explants type, carbohydrate source and exposure to exogenous plant growth regulators on SE are particularly emphasized. This was the first report on plant regeneration by primary SE in this species. In Chapter II.2 the influence of several salt medium composition and the addition of antioxidants on SE potential are discussed. In Chapter II.3 a preliminary comparison of salt medium composition and the mineral content of the explants (zygotic embryos) are performed. In Chapter II.4 histocytological and reserve accumulation studies are presented in order to describe changes observed in E. globulus SE, during induction, expression and different developmental stages of primary somatic embryos, providing valuable information on the primary SE process. Finally, based on the results obtained in Chapter II.1 and II.2, a standard protocol to induce primary SE from zygotic embryos with plant regeneration is now available allowing studies concerning genetic control presented in Chapter II.5. In this study the frequency of SE induction was investigated among 13 open pollinated families during three consecutive years and SE induction proved to be a variable character among families and the years of seed production tested. Based on these results genetic control was studied using a diallel mating design with five parent trees and results suggest that SE induction is under control of genetic additive effects. In Chapter III, the studies presented are focused on secondary SE. The establishment of secondary SE was possible after attaining primary SE in this species. As described in Chapter III.1, this repetitive SE process has shown to be reproducible leading to large amounts of embryogenic material and showed to be, for ploidy and DNA content, a true-to-type SE process. In order to optimize the multiplication and conversion of these somatic embryos into plantlets, some factors such as basal medium composition, growth regulators and light intensity are investigated in Chapter III.2. In Chapter III.3, plant acclimatization (the last step of any SE protocol) was investigated. The acclimatization of SE- derived plants was followed by histo-cytological studies before ploidy analysis. Finally, in Chapter IV the general conclusions of the present PhD Thesis are presented, where the innovative aspects of the developed SE process in this recalcitrant species are highlighted.
URI: http://hdl.handle.net/10773/928
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