Micropropagation in elite corck oak trees: a tool for suber production improvement?

Abstract

Dada a extrema importância económica e ambiental que o montado de sobro tem em Portugal, e dado o declínio deste devido a várias razões (e.g. doença, idade das plantas) é premente desenvolver estratégias de preservação de sobreiros elite e optimizar técnicas para a propagação destes genótipos. No primeiro Capítulo expõe-se uma breve introdução sobre o montado actual e as técnicas actuais de regeneração/propagação do sobreiro. Descreve-se ainda as principais técnicas de preservação e avaliação de estabilidade genética referidas na literatura para sobreiro e outras lenhosas. No Capítulo II é apresentado um estudo de melhoramento das condições actuais de maturação de embriões somáticos de sobreiro com vista a aperfeiçoar o processo de conversão em plantas. Neste capítulo é apresentado um protocolo melhorado em relação ao actual que permite um desenvolvimento dos embriões somáticos dum modo semelhante aos embriões zigóticos em termos de substâncias de reserva. O Capítulo III mostra um estudo efectuado com o objectivo principal de avaliar estabilidade genética durante todo o processo de embriogénese somática. Neste capítulo são apresentados resultados duma análise feita por RAPD em fases distintas da embriogénese somática de sobreiro. Neste estudo mostra-se que não existem diferenças significativas entre plantas de campo, embriões somáticos e plantas regeneradas. No Capítulo VI, pretende-se complementar o estudo anterior. Neste Capítulo descreve-se a dinâmica do ciclo celular durante as primeiras fases de embriogénese somática na presença de reguladores de crescimento. Este trabalho permitiu concluir a importância dos reguladores de crescimento na indução e perceber o peso do factor genótipo durante o processo. Considerando os resultados anteriores, a necessidade de um processo eficiente de preservação de genótipos elite torna-se fundamental. No Capítulo V descreve-se um protocolo de criopreservação eficiente sem recursos a substâncias tóxicas. Nesta secção é ainda feita uma análise de variabilidade genética após criopreservação através de FCM, AFLP e SSR. Todos os resultados obtidos anteriormente são postos a prova no Capítulo VI onde se faz uma monitorização extensiva de 10 genótipos elite, tendo em conta a sua capacidade de produção de cortiça, através do processo de embriogénese somática. Durante esta secção são utilizados os protocolos desenvolvidos anteriormente e avaliados na sua eficiência. Neste capítulo é descrita a integração de vários segmentos deste estudo num só protocolo eficiente de regeneração e preservação de sobreiros através de embriogénese somática. Finalmente, no Capítulo VI são apresentadas as conclusões da presente Tese de Doutoramento, com especial incidência para linhas de investigação futuras a serem tomadas. Discute-se a importância deste novo protocolo na optimização da produção da cortiça e traçam-se possíveis aplicações alternativas.

Given the extreme economic and environmental importance that cork forests have in Portugal, and because of their decline due to various reasons (e.g. disease, age of plants) is urgent to develop conservation strategies of elite oaks and optimize techniques for the propagation of these genotypes. In the first Chapter a brief introduction to cork oak and current techniques for its regeneration/propagation are presented. It also describes the main techniques of preservation and evaluation of genetic stability referred in literature for cork oak and other hardwood plants. Chapter II presents a study to improve the current conditions for maturing cork oak somatic embryos in order to improve the conversion process to plants. This chapter presents an improved protocol that allows a development of somatic embryos in a way similar to zygotic ones in terms of reserve substances. In Chapter III it’s presented a study conducted with the primary objective to assess the genetic stability during the whole process of somatic embryogenesis. This chapter shows results of an analysis by RAPD in distinct phases of somatic embryogenesis of oak. This study reports no significant differences between plants of the field, somatic embryos and regenerated plants. In Chapter VI, it is intended to complement the previous study. In this chapter we describe the dynamics of cell cycle during the early stages of somatic embryogenesis in the presence of growth regulators. This study revealed the importance of growth regulators on the induction and demonstrated the weight of genotype factor in the process. Considering the previous results, the need for an efficient process for the preservation of elite genotypes is fundamental. In Chapter V we describe an efficient cryopreservation protocol without using toxic substances. This section also presents an analysis of genetic variability after cryopreservation by FCM, SSR and AFLP. All results obtained above are put to the test in Chapter VI where there is extensive monitoring of 10 elite genotypes, taking into account their ability to produce cork, through the process of somatic embryogenesis. During this section the protocols previously developed are used and evaluated for their efficiency. This chapter describes the integration of various segments of this study into one efficient protocol for regeneration and preservation of oak trees through somatic embryogenesis. Finally, Chapter VI presents the conclusions of this PhD thesis, with special reference to future lines of investigation to be followed. It discusses the importance of this new protocol on optimizing the production of cork and draw up potential applications.