Embriogênese somática, melhoramento da resposta in vitro e transformação de milho (Zea may L.) via Agrobacterium tumefaciens

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Marilia Rodrigues de
Data de Publicação: 2009
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca de teses e dissertações da Universidade de Passo Fundo (BDTD UPF)
Texto Completo: http://10.0.217.128:8080/jspui/handle/tede/494
Resumo: Plant genetic engineering opens new perspective in obtaining superior maize (Zea mays L.) genotypes. Agrobacterium tumefaciens transformation has been the preferred method for this purpose and for that the tissues culture is a requirement. However, maize is considered the most in vitro culture and genetic transformation recalcitrant crop. The critical points for Agrobacterium tumefaciens mediate transformation refer to the use of in vitro responsive genotypes, type of explants used to initiate embryogenic culture and protocols well adjusted for the transfer of T-DNA by the Agrobacterium tumefaciens. This study aimed (1) to evaluate leaf explants to accelerate the embryogenic callus obtaining process, (2) to develop hybrids by crossing two in vitro responding inbred lines to improve capacity of embryogenic callus inducing, and (3) evaluate the transfer of T-DNA by infection of embryogenic calli and immature tassel segments with Agrobacterium tumefaciens. The experiments were developed in the of Plant Biotechnology, Bacteriology and Virology Laboratories at FAMV/UPF. To evaluate the leaf explants four selected genotypes (L20, HS1, HS2 and V4), and the explants immature tassel segments, basal leaves from in vitro seedlings and leaves of plants with 6-7 weeks were cultivated on three different calli induction media based on N6 medium. In this experiment it was possible to conclude that maize leaf segments have low potential for somatic embryogenesis in the genotypes tested, not overcoming the immature tassel. For the breeding in vitro response, two inbred lines (L2 and L20) with high production of embryogenic calli were used in reciprocal crosses producing the F1 hybrids H3MT-1 (L2 x L20) and H3MT-2 (L20 XL2). Immature tassels of the inbred lines and hybrids were evaluated in vitro. The maize hybrids did not surpass the L20 parent line in the production of embryogenic callus. However, the use of hybrid plants is advantageous because simple hybrids show hybrid vigor when compared to homozygous lines. To evaluate the T-DNA transfer into maize, immature tassels and embryogenic calli of different genotypes were infected with the EHA105 strain of Agrobacterium tumefaciens carrying the pCambia 3301 plasmid, which contains the gus reporter gene and the bar marker gene using the Vega et al. (2008) based protocol. The T-DNA transfer was evaluated by the GUS histochemical assay. The two explants control (not infected with Agrobacterium tumefaciens) showed background (expression of a gus-like gene). The tassel of H3MT-1 hybrid and embryogenic calli of L2 inbred line showed higher intensity of blue color compared to their respective controls suggesting the T-DNA transference
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This study aimed (1) to evaluate leaf explants to accelerate the embryogenic callus obtaining process, (2) to develop hybrids by crossing two in vitro responding inbred lines to improve capacity of embryogenic callus inducing, and (3) evaluate the transfer of T-DNA by infection of embryogenic calli and immature tassel segments with Agrobacterium tumefaciens. The experiments were developed in the of Plant Biotechnology, Bacteriology and Virology Laboratories at FAMV/UPF. To evaluate the leaf explants four selected genotypes (L20, HS1, HS2 and V4), and the explants immature tassel segments, basal leaves from in vitro seedlings and leaves of plants with 6-7 weeks were cultivated on three different calli induction media based on N6 medium. In this experiment it was possible to conclude that maize leaf segments have low potential for somatic embryogenesis in the genotypes tested, not overcoming the immature tassel. For the breeding in vitro response, two inbred lines (L2 and L20) with high production of embryogenic calli were used in reciprocal crosses producing the F1 hybrids H3MT-1 (L2 x L20) and H3MT-2 (L20 XL2). Immature tassels of the inbred lines and hybrids were evaluated in vitro. The maize hybrids did not surpass the L20 parent line in the production of embryogenic callus. However, the use of hybrid plants is advantageous because simple hybrids show hybrid vigor when compared to homozygous lines. To evaluate the T-DNA transfer into maize, immature tassels and embryogenic calli of different genotypes were infected with the EHA105 strain of Agrobacterium tumefaciens carrying the pCambia 3301 plasmid, which contains the gus reporter gene and the bar marker gene using the Vega et al. (2008) based protocol. The T-DNA transfer was evaluated by the GUS histochemical assay. The two explants control (not infected with Agrobacterium tumefaciens) showed background (expression of a gus-like gene). The tassel of H3MT-1 hybrid and embryogenic calli of L2 inbred line showed higher intensity of blue color compared to their respective controls suggesting the T-DNA transferenceA engenharia genética de plantas abre novas perspectivas na obtenção de genótipos superiores de milho (Zea mays L.). A transformação via Agrobacterium tumefaciens, tem sido o método preferido para este fim, para isso a cultura de tecidos é um pré-requisito. No entanto, o milho é considerado uma das culturas mais recalcitrantes para o cultivo in vitro e transformação genética. Os pontos críticos para utilização desta técnica se referem ao uso de genótipos responsivos in vitro, tipos de explantes utilizados para iniciar a cultura embriogênica e protocolos bem ajustados para a transferência de T-DNA via Agrobacterium tumefaciens. Desta forma, este trabalho objetivou testar explantes foliares e segmentos de pendão imaturo para acelerar o processo de obtenção de calos embriogênicos, desenvolver híbridos através do cruzamento sexual de duas linhagens responsivas para melhoria da capacidade de resposta in vitro e avaliar a transferência do T-DNA através da infecção de calos embriogênicos e segmentos de pendão imaturo com Agrobacterium tumefaciens. Os experimentos foram desenvolvidos nos Laboratórios de Biotecnologia Vegetal, Bacteriologia e Virologia da FAMV/UPF. Para avaliação dos explantes foliares foram utilizados quatro genótipos selecionados (L20, HS1, HS2 e V4), os explantes utilizados foram: segmentos de pendão imaturo, de folhas basais de plântulas obtidas in vitro e de folha de plantas com 6-7 semanas, e três diferentes meios de indução de calos baseados no meio N6. Neste experimento concluiu-se que segmentos foliares de milho apresentam baixo potencial de embriogênese somática nos genótipos testados não superando a resposta do pendão imaturo. Para o melhoramento da resposta in vitro, duas linhagens (L2 e L20) com alta frequência produção de calos embriogênicos a partir de pendão imaturo foram usadas em cruzamentos recíprocos produzindo os híbridos H3MT-1 (L2 X L20) e H3MT-2 (L20 XL2). Pendões imaturos das linhagens e seus híbridos foram avaliados in vitro. Os híbridos F1 de milho não diferiram do genitor L20 na produção de calos embriogênicos. No entanto, a utilização de plantas híbridas é vantajosa pois apresentam alto vigor quando comparado à linhagens. Para avaliar a transferência do T-DNA em milho, calos embriogênicos e pendões imaturos de diferentes genótipos foram infectados com Agrobacterium tumefaciens da linhagem EHA 105, portadora do plasmídio pCambia 3301 (este plasmídio carrega o gene repórter gus e o gene marcador bar) utilizando o protocolo modificado de Vega et al. (2008). A transferência do T-DNA foi avaliada por meio de ensaio histoquímico para GUS (JEFFERSON et al., 1987). Os controles dos dois explantes (não infectados com a Agrobacterium tumefaciens) apresentaram background (expressão de um gene semelhante ao gus). Os pendões do genótipo H3MT-1 e os calos embriogênicos da linhagem L2 apresentaram intensidade de coloração azul superior aos seus respectivos controles sugerindo a transferência de T-DNAMade available in DSpace on 2018-01-10T18:02:57Z (GMT). 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