Origem e desenvolvimento de embriões zigóticos de Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e do Desenvolvimento, Florianópolis, 2014.Araucaria angustifolia é conhecida como pinheiro brasileiro. Faz parte da floresta ombrófila mista, e ocupou originalmente uma área coberta de 20 milhões de hectares no Brasil e atualmente restam apenas 2% da área inicial. Em função da exploração comercial, foi classificada como criticamente ameaçada pela União Internacional para a Conservação da Natureza (UICN) e aparece na Lista Oficial de Espécies Brasileiras Ameaçadas de Extinção. Para se estabelecer programas de recuperação das áreas degradadas, entre outras ações, seria necessário produzir mudas a partir de sementes de A. angustifólia. Mas as sementes perdem a viabilidade ao serem desidratadas, não sobrevivendo à conservação por longos períodos. Para se tentar resolver o problema da perda da viabilidade das sementes é necessário estabelecer tecnologias para a conservação da espécie, que utilizam conhecimentos básicos sobre o ciclo reprodutivo e a o desenvolvimento o embrião zigótico. No entanto, pouco se sabe sobre o desenvolvimento do embrião zigótico de araucária e sobre etapas que ocorrem entre a polinização e a formação da semente madura. Neste trabalho foram utilizadas análises morfológicas, ultraestruturais e histoquímicas para se conhecer a organização morfológica do desenvolvimento embrionário em A. angustifolia. O material vegetal para as análises foi obtido dos megaestróbilos coletados periodicamente a partir de plantas femininas selecionadas e dos microestróbilos, coletados aleatoriamente em uma propriedade rural na região de Curitibanos-SC. Os megaestróbilos foram mensalmente fotografados e das escamas férteis foram obtidos nucelos, megagametófitos, proembriões e embriões dominantes para retirada dos meristemas. Os grãos de pólen foram obtidos de microestróbilos. Os materiais vegetais foram processados para as técnicas de microscopias de luz, confocal e fluorescência, análises histoquímicas, além das microscopias eletrônicas de varredura e de transmissão. Observou-se que a polinização ocorreu em agosto e setembro e os grãos de pólen de A. angustifolia apresentaram superfície granulosa, parede espessa, com compostos de reserva como grãos de amido, vacúolos e núcleos. Nas escamas férteis coletadas a partir de janeiro do primeiro ano do ciclo reprodutivo, pode ser observada a formação de núcleos livres na região central dos nucelos em desenvolvimento, permanecendo esta formação até julho do primeiro ano do ciclo reprodutivo. Entre julho e setembro do mesmo ano, os núcleos livres dão lugar a células em arranjo elipsóide, evoluindo para a formação de um tecido protalial. A partir de setembro foram identificadas as primeiras arquegônias no tecido16protalial, já no segundo ano do ciclo reprodutivo. Em novembro os proembriões estavam formados, concluindo-se que a fertilização ocorreu em outubro. Como ocorre em outras coníferas, nos proembriões de A. angustifolia são identificados três tipos celulares: células da capa, embrionárias e do suspensor. Observou-se que as células da capa apresentaram núcleos compactados e muitos vacúolos no citoplasma. As células embrionárias apresentam formato poliédrico, núcleo grande, ativo e central, enquanto as células do suspensor apresentam formato alongado, raramente eram nucleadas e apresentaram grandes vacúolos. O embrião dominante foi identificado em fevereiro de 2012, no segundo ano do ciclo reprodutivo. Nos meristemas do embrião dominante de A. Angustifolia na fase cotiledonar, foi observado que as células exibem características pluripotentes, como mecanismos de comunicação intercelular e de diferenciação - parede celular fina e irregular com plasmodesmos. No interior das células, mitocôndrias, vacúolos, muitos corpos lipídicos, corpos de Golgi, muitos amiloplastos, retículo endoplasmático e grandes núcleos foram observados. Os resultados ampliam o conhecimento sobre o desenvolvimento reprodutivo de A. angustifolia, fornecendo informações científicas iniciais para o aprofundamento em estudos evolutivos, biotecnológicos, de melhoramento genético e programas de conservação da espécie.Abstract : Araucaria angustifolia is known as Brazilian pine. Part of the Araucaria forest, and originally occupied a covered area of 20 million hectares in Brazil and currently there are only 2 % of the initial area. Depending on the commercial exploitation has been classified as critically endangered by the International Union for Conservation of Nature (IUCN) and appears in the official list of Brazilian endangered species. To establish the recovery of degraded areas, among other actions, would be necessary to produce seedlings from seeds of A. angustifolia. But the seeds lose viability when they are dehydrated, not surviving the conservation for long periods. To solve the problem of the loss of seed viability is necessary to establish technologies for the conservation of the species , using basic knowledge about the reproductive cycle eao the zygotic embryo development. However, little is known about the development of zygotic embryos of Araucaria and on steps that occur between pollination and formation of the mature seed. In this work morphological, ultrastructural and immunohistochemical analyzes to know the morphological organization of embryonic development in A. angustifolia were used. The plant material for analysis was obtained from megastrobili collected periodically from selected female plants and microstrobili randomly collected from a farm in the region of Curitibanos - SC. The monthly megastrobili collected were photographed and from fertile scales nucellus, megagametophytes, proembryos and dominant embryos for withdrawal of meristems were obtained. The pollen grains were obtained from microstrobili. The plant materials were processed for light microscopy techniques, confocal and fluorescence histochemical analyzes, besides the electronic scanning microscopy and transmission. It was observed that pollination occurred from August to September and the pollen grains of A. angustifolia showed granular surface, thick-walled, with reserve compounds such as starch grains, vacuoles and nuclei. In the fertile scales collected from January of the first year of the reproductive cycle, the formation of free nuclei in the central region of the nucellus in development can be observed, remaining this training until July of the first year of the reproductive cycle. Between July and September of the same reproductive year, free nuclei give rise to cells ellipsoid arrangement, progressing to the formation of a protalial tissue. From September to October, the first arquegonia were identified, in the second year of the reproductive cycle in protalial tissue. In November the proembruos were already formed, concluding that fertilization occurred in October. Cap,18embryonic and suspensor cells: in coniferous proembryos these three cell types are identified. It was observed that the cells of the compressed nuclei and cover have vacuoles in the cytoplasm. Embryonic cells have polyhedral shape, large, active and central nucleus, while cells of the hanger feature elongated, nucleated and were rarely showed large vacuoles. The dominant embryo was identified in February 2012, the second year of the reproductive cycle. Meristems of dominant A. angustifolia embryo on cotyledon stage was observed that cells exhibit pluripotent characteristics, such as intercellular communication mechanisms and differentiation - irregular and thin cell wall with plasmodesmata. Inside the cells, mitochondria, vacuoles, many lipid bodies, Golgi bodies, many amyloplasts, endoplasmic reticulum and large nuclei were observed. The results extend the knowledge on the reproductive development of A. angustifolia, providing early scientific information to deepen in, biotechnology, evolutionary studies of breeding programs and conservation of the species