Brachypodium distachyon (L.) P. Beauv.: caracterização metabólica e estabilidade genética durante a embriogênese somática e modulação da parede celular pela luz

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Mamedes, Talita Cristina
• Orientador(a): Otoni, Wagner Campos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Área do conhecimento CNPq: Fisiologia Vegetal
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/24794

Brachypodium distachyon tem sido utilizado como espécie modelo para gramíneas de forma bem sucedida. Nesse sentido, objetivou-se avaliar sucessivos subcultivos de calos embriogênicos até a formação de embriões somáticos, analisando-se caracteres morfo- fisiológicos, o perfil metabólico e a estabilidade genética das plantas obtidas, bem como o efeito da qualidade da luz na morfogênese e modulação dos componentes da parede celular, anatomia, enzimas do sistema antioxidativo e expressão de genes da rota lignocelulósica. No primeiro experimento, embriões imaturos foram cultivados in vitro em meio contendo 2,4-D para indução de calos. Calos embriogênicos (CE) foram coletados aos 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240 e 360 dias de idade e calos não embriogênicos (CNE), aos 30 dias. Após as transferências para meio de indução foram coletadas estruturas embriogênicas (EE) oriundas de 60, 90, 120, 150, 180, 210 e 240 dias, em meio contendo cinetina. Com base nos dados morfo-fisiológicos por meio de discriminantes canônicas as idades 60 e 90 dias são as mais indicadas para o uso, devido à capacidade regenerativa e formação de EE. O perfil metabólico de CE mostrou a separação de dois grupos de 30 aos 240 e 360 dias por meio da análise de componentes principais (PCA). A maioria dos metabólitos sofreu queda drástica dos teores relativos de metabólitos aos 360 dias. Os metabólitos ácido malônico, triptofano, asparagina e eritrose os quais foram importantes para discriminar os grupos. Com a análise univariada (Teste t) foi possível destacar quais metabólitos reduziram em CNE como os aminoácidos ácido aspártico, asparagina, triptofano e glicina, sugerindo serem indispensáveis para a competência embriogênica em B. distachyon. O status metabólico de EE permitiu a separação em três grupos: 60, 90 e 120 a 240 dias. Os metabólitos- chave para distinguir entre os grupos de EE foram o galactinol, o oxaloacetato, o triptofano e a valina. A estabilidade genética das plantas regeneradas foi avaliada por citometria de fluxo, mostrou que não houve relação da instabilidade da ploidia em plantas regeneradas de calos de B. distachyon com a idade dos calos. Conclui-se que a perda da capacidade regenerativa de CE em B. distachyon ocorre a partir de 120 dias, mostrando que o uso de CE pode ser estendido para 90 dias de cultivo. No segundo experimento, os tratamentos foram constituídos por três qualidades de luz: lâmpadas fluorescentes (LF), LED Branca e LED azul (A)/vermelho (V) de mesma irradiância. Após 40 dias as qualidades de luz influenciaram a morfo-fisiologia, deposição de lignina, alterações no sistema de enzimas antioxidantes e expressão de genes envolvidos na rota lignocelulósica de plantas in vitro de B. distachyon. As LFs, de uso tradicional em salas de crescimento, promoveram maiores taxas de crescimento, forte deposição de lignina, maiores quantidades de celulose corroborando com as maiores expressões dos genes CESa4 e CESa7. Os genes PAL1 e F5H1 tiveram seus níveis de expressão em plantas aumentados quando submetidas à LED A/V em comparação com as crescidas sob LFs ou LED Branca, enquanto que os demais genes analisados não variaram os níveis de expressão entre os tratamentos. O gene CESa4 teve sua expressão reduzida sob LED A/V, sendo que nessa qualidade espectral houveram plantas menores, com aumento no teor de lignina total e maior deposição de lignina G em relação à lignina S e baixa quantidade de celulose total, comparativamente aos demais tratamentos. No tratamento LED Branca, ambos CESa4 e CESa7 apresentaram expressão reduzida em relação à LF, além do aumento significativo nas atividades das enzimas SOD e CAT demonstrando ser importantes mecanismos de defesa antioxidativo induzido por LED Branca. Conclui-se que a qualidade espectral das lâmpadas LEDs alterou os teores de lignina e celulose e a expressão de genes de suas rotas de síntese, além de terem sido observadas alterações anatômicas e em mecanismos de defesa antioxidativa em B. distachyon. Em conjunto, esses dados sugerem que a regulação dos padrões de deposição de parede celular e lignificação são afetadas pelos espectros da luz e sua remodelação pode ser feita de acordo com qualidade de luz.