Da folha à obtenção de
embriões somáticos
de
Coffea
Julieta
Figura 1. Explante foliar de Coffea em meio de cultura.
A
Fisiologia e a Genética Vegetal
contribuem amplamente com a
Biotecnologia Vegetal, ambas
embasadas em princípios do Desenvolvimento Vegetal que se refere às mudanças
ocorridas ao longo do ciclo de vida das
plantas, envolvendo os eventos de divisão, expansão e diferenciação celular.
Dentre os diferentes métodos aplicados
pela Biotecnologia Vegetal está a Cultura
de Tecidos Vegetais a qual é amplamente
utilizado para a multiplicação de plantas.
No Instituto Agronômico (IAC), o
programa de melhoramento de Coffea
conta com contribuições da Cultura de
Tecido desde 1970, as quais, notoriamente, devem-se aos estudos e ao dinamismo
do pesquisador Dr. Maro Sondhal. Nesse
A Cultura de Tecidos ou
o cultivo in vitro visa à
obtenção de uma nova planta
a partir de fragmentos de
tecido, operação que também
é chamada de clonagem.
O Agronômico, Campinas, 59(1), 2007
As civilizações vêm realizando atividades de Biotecnologia
desde aproximadamente 1.800 AC, as quais consistem
da obtenção de processos e produtos oriundos da
ação direta ou indireta de seres vivos. A Biotecnologia
compreende tecnologias antigas e modernas,
provenientes de conhecimento do cotidiano indígena
e ou da comunidade científica visando à manipulação
de (partes de) microrganismos ou de células e tecidos
de organismos, para benefíciar o homem. Esses
conhecimentos podem ser bastante diversificados desde
a tradicional tecnologia da fermentação para a produção
de pães até as mais específicas e modernas como a
produção de transgênicos.
período, ele estabeleceu um centro didático de pesquisa em cultura de tecido de
Coffea, o qual vem contribuindo com a
formação e treinamento de pesquisadores
tanto brasileiros, quanto de outras nacionalidades. Ressalta-se ainda que, dentre
as inúmeras contribuições do Dr. Sondhal,
está o estabelecimento de um protocolo de
regeneração in vitro de embriões de Coffea
a partir de explante foliar, em meados de
1970. Esse protocolo é utilizado amplamente para a multiplicação das diferentes
variedades de Coffea, em diversas partes
do mundo, o qual também tem sido adaptado para outras espécies de plantas.
A Cultura de Tecidos ou o cultivo in
vitro visa à obtenção de uma nova planta
a partir de fragmentos de tecido, operação que também é chamada de clonagem. O princípio básico deste processo é
o isolamento de qualquer parte da planta,
a qual é chamada explante, podendo ser
desde uma célula individual até órgãos
como anteras, nucelo, gemas axilares
e ou apicais, fragmentos de hipocótilo,
caule, folhas, raízes, órgãos de armazenamento e até segmentos de frutos. O explante será cultivado sobre um substrato
gelatinoso contendo nutrientes, denomindo meio de cultura, e mantido num
frasco fechado de vidro (Figura 1). Nesse
sistema, o explante poderá apresentar a
regeneração de uma planta semelhante à
planta mãe doadora do explante. O tempo de formação da nova planta dependerá da espécie, porém, em geral, este será
menor que o seu ciclo de vida na natureza. Nota-se ainda que um único explante
de Coffea poderá gerar até dezenas de
embriões. Desta forma, a regeneração de
uma nova planta a partir de qualquer tipo
de explante deve-se à capacidade de totipotência, isto é, qualquer célula vegetal
contém toda a informação genética necessária para gerar uma nova planta.
Na natureza, o café é propagado via
sementes ou estacas. Quando por sementes, pode ser influenciada pela variação
genética, taxa lenta de multiplicação e
curto período de viabilidade devido à recalcitrância das sementes. Por outro lado,
a propagação do cafeeiro via estaca garante uniformidade genética, porém este método apresenta taxas baixas de multiplicação e também alguma dificuldade para
o enraizamento. Portanto, multiplicação
via Cultura de Tecido é uma alternativa
viável para estes métodos tradicionais de
propagação do cafeeiro, permitindo a produção de plantas geneticamente uniformes numa escala massiva e num período
de tempo mais curto.
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Dessa forma, o processo de Cultura
de Tecidos apresenta-se muito útil para
programas de melhoramento genético,
auxiliando na multiplicação de genótipos
especiais, contribuindo, portanto, com a
geração de novas variedades. O programa
de melhoramento do cafeeiro no IAC iniciou-se a partir de 1933 e vem contribuindo com a produção de variedades as quais
vem sendo cultivadas na maioria das regiões brasileiras produtoras de café.
A multiplicação de plantas via Cultura de Tecido Vegetal pode ser obtida por
meio de diferentes processos, dentre estes
a organogênese de gemas axilar e apical,
a indução e o desenvolvimento de gemas
adventícias, a cultura de embrião zigótico; a cultura de pólen e de antera, a suspensão celular, a cultura de protoplasto e
a embriogênese somática.
Na natureza, a maioria das espécies
reproduz-se via embriogênese zigótica
que se inicia na divisão assimétrica do zigoto, dando origem a uma célula apical e
a outra basal, o embrião globular, o qual
posteriormente passará para o estádio cotiledonar, com a iniciação do primórdio
radicular, seguido pelo caule, no caso de
dicotiledôneas. Estabelecendo-se uma
comparação entre a embriogênese somática e a zigótica verifica-se para a primeira que, após a diferenciação do embrião,
este não apresenta qualquer ligação com
o explante mãe, isto é, uma vez formado,
esse dependerá dos nutrientes do meio de
cultura enquanto a sobrevivência do embrião zigótico dependerá da planta mãe.
Dessa forma, a embriogênese somática é o processo no qual células somáticas
do explante diferenciam-se em embriões
somáticos, os quais são estruturas bipolares, que passam por diferentes estádios
de desenvolvimento semelhantes àqueles
verificados para a embriogênese zigótica.
A embriogênese somática pode ocorrer por via direta, ou protoplastos isolados, micrósporos ou ainda indiretamente
a partir de calos ou suspensão celular. Na
via direta, determinadas células do explante já são pré-embriogênicas, tendo-se
assim a formação de embriões diretamente na borda do explante. Por outro lado,
na embriogênese somática indireta, inicialmente, há a formação de um calo (Figura 2), o qual corresponde a uma massa
de células indiferenciadas, e que posteriormente se diferenciarão em embriões
somáticos.
A ocorrência da embriogênese somática direta em Coffea, em geral, está associada ao tipo de genótipo, isto é, nem
todos os genótipos possuem essa capacidade. Por outro lado, a via indireta é amplamente verificada para a maioria dos
genótipos de Coffea.
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Figura 2. Calo formado a partir de explante foliar de Coffea
A embriogênese somática
pode ocorrer por via direta,
ou protoplastos isolados,
micrósporos ou ainda
indiretamente a partir de
calos ou suspensão celular.
Na via direta, determinadas
células do explante já são
pré-embriogênicas, tendo-se
assim a formação de embriões
diretamente na borda do
explante. Por outro lado, na
embriogênese somática indireta,
inicialmente, há a formação
de um calo (Figura 2), o qual
corresponde a uma massa de
células indiferenciadas, e que
posteriormente se diferenciarão
em embriões somáticos.
De acordo com o protocolo do Dr.
Sondhal, na via indireta, a auxina 2,4-D
(ácido 2,4 diclorofenoxiacético), usada em
alta concentração, participa fortemente
do controle da indução e da iniciação do
calo a partir do explante foliar. As células do explante foliar expostas ao meio de
cultura com adição de 2,4-D passarão por
situação de estresse e, em resposta, estas
apresentarão alterações metabólicas, que
induzirão a intensa divisão celular, levando à formação do calo. Posteriormente, haverá a diferenciação de embriões a
partir de alguns nichos de células do calo.
Mas, a ocorrência da embriogênese somática a partir de explante foliar de Coffea
pode ser influenciada por diversos fatores
como: o estádio de desenvolvimento da
planta mãe doadora de explante, as condições do meio de cultura, o tipo de hormônio vegetal e as condições de iluminação
e temperatura em que o sistema in vitro
será mantido. Assim, a embriogênese
somática constitui-se em base para o sistema in viro de multiplicação vegetativa
e pode ser utilizada para propagação em
massa, para programa de melhoramento
de plantas e ainda como modelo de estudo para diferenciação celular em plantas e
biologia molecular visando a obtenção de
plantas transformadas.
Julieta Andrea Silva de Almeida
Centro de Café “Alcides Carvalho”
( (19) 3241-5188 ramal
* [email protected]
O Agronômico, Campinas, 59(1), 2007