Morphoanatomical and histochemistral characterization, and expression of the SERK genes during somatic embryogenesis in Bixa orellana L. (Bixaceae)

O objetivo do presente estudo foi analisar o processo de embriogênese somática a partir de embriões zigóticos imaturos de Bixa orellana L. (Bixaceae) sob aspectos morfoanatômicos e histoquímicos, além de análises moleculares da expressão de genes SERK. Embriões zigóticos imaturos foram colocados em meio MS suplementado com 2,26 μM de 2,4-D, 4,52 μM de cinetina e 0,1 % de carvão ativado. O início da embriogênese somática foi observado após 10 dias no meio de indução, com divisões celulares alterando o eixo embrionário e os cotilédones. Após 20 dias, foram notados embriões somáticos em estádio globulares iniciais, originados da protoderme dos embriões zigóticos, limitados por cordões de compostos fenólicos na camada abaixo da protoderme. Aos 52 dias do início da indução embriogênica, embriões somáticos em estádios iniciais, tardios e secundários foram observados. Análises histoquímicas demonstraram a mobilização de reservas durante o processo. Foram observados carboidratos totais no embrião zigótico durante o início do processo embriogênico, porém, compostos lipídicos não foram notados nessa fase. Corpos proteicos estavam presentes no embrião zigótico após 15 dias de indução. Análises moleculares durante a embriogênese somática levaram à clonagem e identificação de três possíveis membros da família SERK (BoSERK1, BoSERK2 e BoSERK3). Análises filogenéticas das proteínas indicaram que o agrupamento dos diferentes membros SERK ocorre de acordo com a função desempenhada na planta. Experimentos de hibridização in situ comprovaram a expressão de SERK em células do tecido vascular e da epiderme nos embriões zigóticos imaturos. Sinal de intensidade variável foi observado nos embriões somáticos em diferentes fases de desenvolvimento, desde globulares a cotiledonares. Os resultados do presente trabalho esclarecem os processos morfoanatômicos da embriogênese somática em B. orellana e contribuem com o primeiro registro da expressão de genes SERK para a espécie, subsidiando futuros estudos de expressão com mutantes.This study aimed to analyze the process of somatic embryogenesis from immature zygotic embryos of Bixa orellana L. (Bixaceae) by means of morphoanatomical and histochemical aspects of regeneration, as well as molecular analysis of SERK gene expression. The embryos were placed onto MS-based induction medium supplemented with 2.26 μM 2,4-D, 4.52 μM kinetin and 0.1 % activated charcoal. The initiation of somatic embryogenesis was observed as early as 10 days in the induction medium, with cell divisions altering the embryonic axis and the cotyledons. After 20 days, somatic embryos at early globular stage were visualized, originating from the protodermis of zygotic embryos, bound by a sheath-like of phenolic compounds in the subepidermal layer. After 52 days of onset of embryo induction, somatic embryos at early and late stages, as well as secondary somatic embryos were observed. Histochemical analyses demonstrated the mobilization of reserves during the process. Total carbohydrates were observed in zygotic embryo during early embryogenic process, but lipid compounds were not perceived at that stage. Protein bodies were present in the zygotic embryo after 15 days of induction. Molecular analysis during somatic embryogenesis led to the cloning and identification of three possible SERK family members (BoSERK1, BoSERK2, and BoSERK3). Phylogenetic analysis of the proteins indicated that the different members of the SERK group occur according to the function performed in the plant. In situ hybridization experiments confirmed the expression of SERK in cells of vascular tissues and in the epidermis of immature annatto zygotic embryos. Signals of variable intensity were observed in somatic embryos at different stages of development, from globular to cotyledonary. The results of this work clarify morphoanatomic aspects of somatic embryogenesis in B. orellana and contribute as the first record on the cloning and expression of SERK genes for the species, supporting future expression studies with mutants.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio