Brachiaria brizantha : caracterização de cDNA de ovários e identificação de explantes para transformação via biobalística

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2007.Brachiaria é uma gramínea de grande importância econômica. Amplamente utilizada no Brasil como forrageira sendo cultivada em uma área de aproximadamente 70 milhões de hectares. A grande demanda no uso de Brachiaria como pastagem é devida à fácil adaptação a solos ácidos e pobres, resistência a seca e a pragas, e à grande qualidade nutricional adequada para alimentação bovina. Uma das limitações ao melhoramento de Brachiaria é a presença da apomixia, modo de reprodução onde há clonagem através de sementes. A transformação genética de plantas amplia a possibilidade de introdução de características de interesse como também o estudo da expressão dos genes que controlam a apomixia. Neste trabalho foram utilizadas duas abordagens de interesse para o estudo da apomixia em Brachiaria. A primeira objetiva a caracterização de seqüências de cDNA de expressão específica em ovário e a segunda objetiva otimizar o sistema de transformação. Foi demonstrada a órgão-especificidade de seqüências de cDNA isoladas de ovários de plantas apomíticas e sexuais de B. brizantha, clones 09 e 21. Paralelamente, o uso de segmentos basais de plantas in vitro e aspectos do processo de indução de embriogênese somática e regeneração de diferentes explantes foram analisados visando melhor eficiência do sistema de transformação genética de Brachiaria. Na análise dos segmentos basais por microscopia, foi observado que apesar da grande proliferação de gemas nesses segmentos basais em meio de micropropagação, suas regiões meristemáticas não são expostas, não sendo acessíveis às partículas durante o bombardeamento. Dentro do sistema de embriogênese somática embriões isolados de sementes maduras, calos embriogênicos e células em suspensão foram analisados. De acordo com os resultados, as células em suspensão mostraram os melhores resultados quanto à homogeneidade de estruturas, à formação de embriões e alta taxa de regeneração, indicando que poderão ser usadas como explantes na transformação genética por biobalística em Brachiaria. _______________________________________________________________________________ ABSTRACTBrachiaria is a forage grass of great economic importance. Widely used as forage for cattle in Brazil, it is cultivated in about 70 million hectares. Its economic value is due to its adaptability to poor and acid soil, spittlebug and dry resistance and high nutritional quality. One limiting factor in Brachiaria breeding is apomixis, an assexual reproduction through seeds. Plant transformation increases the possibilities to introduce interesting characteristics and also could be a tool for gene expression studies that control apomixis. In this present work two relevant approaches for the apomixis studies of Brachiaria were used. The first one aims to identify sequences of cDNA with specific expressions in ovary and the second one aims to optimize the system of transformation. Therefore, was demonstrated the organ-specificity of ovary cDNA sequences isolated from apomitic and sexual B. brizantha, clones 09 and 21. Also, the use of basal segments of in vitro plants, aspects of somatic embriogenic induction, regeneration of different explants was analyzed aiming a better Brachiaria transformation efficiency. The evaluation of basal segments for transformation, microscopy analysis showed that, even with high bud proliferation of these segments, their meristematic regions were not exposed and for that not accessible to biolistic DNA coated particles. The explants analyzed in somatic embryogenesis were embryos isolated from mature seeds, embriogenic calli and culture cells. According to the experiments, culture cells showed better results concerning the homogeneity of the structures, embryo formation and regeneration rates and for that they will be used as explants in Brachiaria biolistic transformation