Clonal bamboo production based on in vitro culture / Produção de plantas clonais de bambu a partir do cultivo in vitro

Bamboo species are an alternative for the composition of forest plantations. However, their potential has not been explored due to the hard time in producing large-scale clonal plants. Thus, the aim this work was to evaluate the in vitro establishment, bud multiplication and ex vitro rooting of Bambusa vulgaris. The first experiment tested different systemic and contact fungicide solutions, based on exposure time, during the establishment phase. Established explants were subjected to evaluation of residual fungicide effect on subcultures during the multiplication and elongation phases. The second experiment evaluated the influence of activated carbon on ex vitro survival and on adventitious rooting. Explant immersion in liquid culture medium added with 1.0 mL of fungicide for 120 hours has favored the in vitro establishment and reduced fungal contamination. On the other hand, it favored the shoot emission of shoots per explant during the multiplication phase. Both rooting induction culture medium and mini-incubator system use were effective in enabling adventitious root formation. The presence of activated carbon in the rooting induction culture medium resulted in a higher clonal plant survival rate.

As espécies de bambus são uma alternativa para a composição de plantios florestais. Entretanto, esse potencial não tem sido explorado devido à dificuldade de produção de mudas clonais em larga escala. Assim, objetivo deste trabalho foi avaliar o estabelecimento in vitro, a multiplicação e o enraizamento ex vitro de Bambusa vulgaris. No primeiro experimento foram testadas diferentes soluções de fungicida sistêmico e de contato em relação ao tempo de exposição durante a fase de estabelecimento. Os explantes estabelecidos foram avaliados quanto ao efeito residual do fungicida durante subcultivos nas fases de multiplicação e alongamento. No segundo experimento, foi avaliada a influência do carvão ativado sobre a sobrevivência e enraizamento ex vitro. Durante o estabelecimento in vitro, a imersão de explantes em meio de cultura líquido contendo alíquota de 1,0 mL de fungicida durante 120 horas favoreceu o estabelecimento e reduziu a contaminação fúngica, enquanto na fase de multiplicação, houve o favorecimento da emissão de brotos por explante. O meio de cultura de indução ao enraizamento e uso de sistema de mini-estufim foram efetivos para a formação de raízes adventícias e a presença de carvão ativado resultou em uma maior sobrevivência das mudas clonais.

Real-time PCR for traceability and quantification of genetically modified seeds in lots of non-transgenic soybean / PCR em tempo real para rastreabilidade e quantificação de sementes geneticamente modificados em lotes de soja não transgênica

The constant presence of genetically modified (GM) soybean in conventional seed lots has become a growing problem for international seed trade. In this context, seed companies have prompted the development of routine tests for accurate genetically modified soybean seeds detection. In this study, a quantitative PCR-based method was standardized in order to detect and quantify mixtures of seeds (i.e. certified seed) or GM grains (i.e. seeds came from field) into samples of non-GM soybean, in a way that soybean lots can be assessed within the standards established by legislation. The method involved the use of p35S-f2/petu-r1 primers targeting CP-4 enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (cp4-epsps) gene (i.e. that confers herbicide tolerance in Roundup ReadyTM (RR)) for real-time PCR detection and quantification through mericon Quant GMO Detection Assay. The results revealed the method efficiency to detect and quantify the presence of even one soybean seed in batch used for routine evaluation of GM seeds. In addition, it was possible to detect of up to 0.1% of transgenic DNA relative to the soybean grains content. Thus, the sensitive GMO quantitative approach described in this study will provide support in supervising activities, and facilitate the process and control of GM soybean.

A constante presença da soja geneticamente modificada (GM) em lotes de sementes convencionais têm se tornado um grande problema para o comércio internacional de sementes. Neste contexto, as empresas de sementes estão em busca de testes de rotina extremamente precisos para a detecção de sementes de soja geneticamente modificadas. Neste estudo, um método baseado em PCR quantitativo foi padronizado para detectar e quantificar misturas de sementes (i.e. sementes certificadas) ou grãos geneticamente modificados (i.e. sementes oriundas do campo) dentro de lotes de soja não transgênica, de um modo que os lotes de soja possam ser avaliados dentro dos parâmetros estabelecidos pela legislação. O método envolveu o uso dos iniciadores p35S-f2/petu-r1 alvejando o gene CP-4 5-nolpiruvil-shikimato-3-fosfato sintase (cp4-epsps) (i.e. que confere a tolerância ao herbicida Roundup Ready® (RR)) para detecção e quantificação em PCR de tempo real via Ensaio de detecção Mericon Quant GMO. Os resultados revelaram um método eficiente para detectar e quantificar a presença de até mesmo uma única semente de soja no lote usado para a avaliação de rotina de sementes geneticamente modificadas. Adicionalmente, foi possível detectar até 0,1% de DNA transgênico relativo ao conteúdo de grãos de soja. Dessa forma, uma abordagem quantitativa sensível à soja geneticamente modificada foi descrita nesse estudo e poderá fornecer suporte em atividades de supervisão, além de facilitar o processo de controle da soja geneticamente modificada.

Crude Fermented Extract Containing Gibberellic Acid Produced by Fusarium moniliforme is an Alternative to Cost Reduction in Biofactories

ABSTRACT Nidularium procerum and Nidularium innocentii (Bromeliaceae) were cultivated in vitro on media supplemented with different sources and levels of GA3 (gibberellic acid). These sources were the commercial powder (analytical degree) and fermented extract obtained by Fusarium moniliforme via solid state fermentation. The in vitro elongation and rooting of these plants were evaluated after 50 days of cultivation. The GA3 present in the fermented extract possess the same effect of purified GA3 (analytical degree) for the increase of the height of aerial part of shoots of N. innocentii, but not for the N. procerum being the GA3 fermented extract in a lesser degree. The GA3 fermented extract influences negatively the rooting in N. innocentii, while GA3 analytical degree practically does not interfere in the rooting. On the other hand, in N. procerum, both the GA3 sources reduce the root number and do not interfere in rooting percentage. GA3 crude fermented extract is an alternative to reduce costs, however, its results can vary depending on the species and parameter evaluated. The fermented extract was stored at temperature during 260 days and its shelf life presented a suitable stability, maintaining 92% of its initial GA3 amount.

Influence of calcium content of tissue on hyperhydricity and shoot-tip necrosis of in vitro regenerated shoots of Lavandula angustifolia Mill.

In the present study, the effects of two CaCl2.2H2O levels (440 and 1320 mg L-1) and two subcultures were evaluated on in vitro shoots of Lavandula angustifolia cv. Provence Blue. Ca2+ content of the apical, middle and basal portion of shoots was determined. Increasing CaCl2.2H2O level in the culture medium increased tissue Ca2+ content and decreased hyperhydricity. Shoot-tip necrosis also decreased with 1320 mg L-1 CaCl2.2H2O, but it did not occur in the second subculture. The middle and basal portion had higher Ca2+ content than apical portion. In non-hyperhydric tissues, there were smaller and more juxtaposed cells. Scanning electron microscopy of the leaves demonstrated that trichomes from in vitro leaf surface occurred in smaller quantities.

Fox grape cv. Bordô (Vitis labrusca L.) and grapevine cv. Chardonnay (Vitis vinifera L.) cultivated in vitro under different carbohydrates, amino acids and 6-Benzylaminopurine levels

The aim of this work was to study the influence of sucrose and glucose, amino acids and BAP (6-Benzylaminopurine) levels on in vitro shoot regeneration of fox grape cv. Bordô and grapevine cv. Chardonnay. The nodal segments from micropropagated material were used as explants and half-strength MS medium as the basal medium. Sucrose and glucose at 15, 30 and 45 g.L-1 were tested as a carbon source and the supplementation of adenine, asparagine, alanine, glycine, cysteine, glutamine, arginine was tested at 40 g.L-1. The BAP levels (1 and 5 μM) in solid and double-phase media were evaluated and compared with a control medium without BAP. Bordô had best in vitro growth than Chardonnay. Sucrose was a better carbohydrate source than glucose for both the cultivars. Bordô and Chardonnay had different amino acid preferences for some parameters. In conclusion, for in vitro shoot regeneration from the nodal segments, culture on solid medium with 5 μM BAP, 15 g.L-1 sucrose for Bordô and 45 g.L-1 sucrose for Chardonnay showed better results. Similarly, the supplementation of 40 g.L-1 arginine for Bordô and 40 g.L-1 arginine or glycine for Chardonnay showed better results.

Expressão transiente do gene uidA em explantes foliares de Eucalyptus saligna Sm. transformado via Agrobacterium tumefaciens / Transient expression of uidA gene in leaf explants of Eucalyptus saligna Sm. transformed via Agrobacterium tumefaciens

O objetivo desse trabalho foi avaliar a influência do pré-cultivo de explantes foliares e do meio de cultura na ressuspensão de Agrobacterium tumefaciens para infecção dos explantes. Os meios MS/2 (50% da concentração de sais) e MS N/2 (50% da concentração de NH4NO3 e KNO3) + PGR (1,0µM de TDZ (thidiazuron) + 0,1 µM de ANA (ácido naftalenoacético)) foram testados na ressuspensão da bactéria para infecção dos explantes. O pré-cultivo consistiu da manutenção dos explantes em meio de cultura para formação de calos (MS N/2 + PGR) durante um dia, sendo o tratamento sem pré-cultivo consistituído dos explantes após a excissão dos mesmos. Os explantes foram mantidos no escuro a 25 ± 2ºC mediante a utilização de plástico preto. O delineamento usado foi o inteiramente casualisado com 20 explantes. Os experimentos foram repetidos duas vezes. O meio MS/2 promoveu resultados superiores (22,4%) comparado ao meio MS N/2 + PGR (14,5%) para a percentagem de área com expressão do gene uidA. Aos 7 dias de cultivo em meio seletivo, a percentagem de área expressando o gene uidA foi 1,6 no MS/2 e 0% para o MS N/2 + PGR. O pré-cultivo produziu resultados superiores aos encontrados sem pré-cultivo, atingindo 31,4% de expressão transiente e no tratamento sem pré-cultivo 2,1%. Após 7 dias de cultivo em meio seletivo, a percentagem de área de expressão dos explantes do tratamento com pré-cultivo permaneceu 4,8% e 0% para o tratamento sem pré-cultivo. Os resultados indicam que o précultivo e ressuspensão da bactéria em meio MS/2 aumentaram a eficiência da expressão transiente do gene uidA em explantes foliares de E. saligna.

The aim of this research was to evaluate the effect of the pre-culture of leaf explants and the effect of the culture medium for the Agrobacterium tumefaciens resuspension to the explant infection. The media, MS/2 (half strength) and MS N/2 (10.3 mM NH4NO3 and 9.4 mM KNO3) + PGR (1.0 µM TDZ (thidiazuron) and 0.1 µM NAA (1-Naphthaleneacetic acid)) were tested for the bacteria resuspension. The pre-culture consisted of the maintenance of the explants on culture medium for callus formation (MS N/2+PGR) during one day and the treatment without pre-culture consisted of the use of the explants after the excision of the same ones. At the end of the co-culture, the MS/2 promoted results superiors to the MS N/2+PGR, and the area percentage that presented expression of the gene uidA was of 22.4% compared at 14.5%. To the 7 days of culture on a medium with kanamycin, the area percentage expressing the gene uidA was 1.6 in MS/2 and 0% for the MS N/2+PGR. At the end of the co-culture, the pre-culture produced results superiors to the found in the treatment without pre-culture, reaching 31.4% of expression and in the treatment without pre-culture 2.1%. After 7 days of culture on a medium with kanamycin, the area percentage of explant expression of the treatment with pre-culture stayed 4.8% and 0% for the treatment without pre-culture. The results indicate that the pre-culture and the bacteria resuspension in MS/2 increase the efficiency of the transient expression of the gene uidA in leaf explants of E. saligna.

Organogênese a partir de segmentos foliares e internodais de videira cv. Merlot / Organogenesis from leaf segments and internodes of grapevine cv. Merlot

Objetivou-se, neste trabalho, estudar a indução da organogênese em segmentos foliares e internódios de videira cv. Merlot, utilizando diferentes tipos e concentrações de citocininas. O meio de cultura usado foi o MS com redução da metade dos sais e vitaminas, suplementado com 1 µM de ácido naftalenoacético (ANA). Os tratamentos consistiram das concentrações de 2,5; 5,0 ou 10 µM de 6-benzilaminopurina (BAP) ou 1-fenil-3-(1,2,3,-tiadiazol-5-il) uréia (TDZ). Foram avaliados o porcentual de formação de gemas, calos, oxidação e raízes, além do número de raízes e gemas. Aos 60 dias de cultivo in vitro foi observado que concentrações de 2,5-10 µM de BAP e TDZ permitem que segmentos foliares oxidem e não induzam à oxidação nos internódios. O nível de 5 µM de TDZ favore o maior porcentual de formação de gemas em internódios e segmentos foliares não apresentam capacidade para formar gemas nos níveis de 2,5-10 µM de BAP ou TDZ. O uso de BAP nas concentrações de 2,5 e 5 µM favorece altos porcentuais de enraizamento em internódios. O uso de TDZ no nível de 2,5 µM promove elevada taxa de formação de calos em internódios. Os internódios apresentaram maior capacidade organogênica do que os segmentos foliares.

The objective of this work was study the induction of organogenesis on leaf segments and internodes of grapevine cv. Merlot using different types and concentrations of cytokinins. MS half strength culture medium supplemented with 1 µM naftalenoacetic acid (NAA) was used. The treatments consisted of the concentrations of 2.5; 5.0 or 10 µM 6-benzilaminopurine (BAP) or thydiazuron (TDZ). The percentage of buds, callus, oxidation and roots as well as the number of roots and buds were evaluated. After 60 days of in vitro culture it was observed that the concentrations of 2.5-10 µM BAP or TDZ oxidize leaf segments and do not induce oxidation in the internodes. The level of 5 µM TDZ promote the largest formation of buds from internodes and leaf segments do not have capacity to form buds at the levels of 2,5-10 µM BAP or TDZ. The use of BAP at the concentrations of 2.5 and 5 µM promote high rooting percentage of internodes. TDZ at the level of 2.5 µM promotes high rate of callus formation in internodes. Internodes presented larger organogenic capacity than leaf segments.

Germinação e propagação in vitro de porongo / In vitro germination and propagation of bottlegourd

O objetivo foi desenvolver um protocolo de germinação e propagação in vitro de porongo (Lagenaria siceraria). Foram conduzidos experimentos de desinfestação e germinação de sementes inteiras e sem tegumento. O meio MS suplementado de 30g L-1 de sacarose foi utilizado para a propagação de explantes cotiledonares, ápices caulinares e segmentos nodais. Sementes inteiras de porongo somente germinaram sobre papel germitest. Sementes sem tegumento, desinfestadas pela imersão em álcool 70 por cento por 1min. e em solução de 3 a 4 por cento de hipoclorito de sódio por 10min, germinaram em meio de cultura contendo água destilada e 30g L-1 de sacarose, possibilitando o estabelecimento in vitro plântulas de porongo. Explantes cotiledonares produzem brotações adventícias, e ápices caulinares e segmentos nodais crescem e enraízam em meio MS, sem a adição de reguladores de crescimento. A organogênese direta a partir de explantes cotiledonares associada à regeneração de ápices caulinares e segmentos nodais facilita a propagação in vitro do porongo, o que oferece uma excelente oportunidade para explorar a cultura de tecidos, entre outras aplicações, como ferramenta auxiliar no melhoramento genético desta espécie.

The objective was to develop a protocol of 'in vitro' germination and propagation of bottlegourd (Lagenaria siceraria). Experiments of 'in vitro' disinfestation and germination were carried out with intact seeds and seeds without tegument. Cotyledonary explants, apical and nodal segments were propagated in MS medium, supplemented with 30g L-1 of sucrose. Bottlegourd intact seeds only germinated on germitest paper. Seeds without tegument, disinfected in alcohol 70 percent for 1min. and sodium hypochlorite (3 to 4 percent) for 10min., geminated in a culture medium of distilled water and 30g L-1 of sucrose, making possible the 'in vitro' establishment of bottlegourd seedlings. Cotyledonary explants produce adventitious shoots and apical and nodal segments grow and root in MS medium without growth regulators. Direct organogenesis of cotyledonary explants and regeneration of apical and nodal segments make easy bottlegourd 'in vitro' propagation and offer a good opportunity to use tissue culture as a complementary tool for breeding and genetics or other applications.

Organogênese direta de explantes cotiledonares e regeneração de plantas de mogango / Direct organogenesis of cotyledon explants and plant regeneration of squash

Os objetivos foram induzir a organogênese direta de explantes cotiledonares de mogango e estudar a regeneração de plântulas completas a partir das brotações adventícias. Foram utilizados cotilédones como explantes, originados das plântulas de mogango com 20 dias após a semeadura. O meio basal utilizado foi o MS (MURASHIGE & SKOOG, 1962) suplementado com 30g L-1 de sacarose e 7g L-1 de agar. Foram testadas as concentrações de 6-benzilaminopurina (BAP) de 0; 0,5; 1,0 e 2,0mg L-1. Explantes de ápices caulinares e segmentos nodais de brotações adventícias foram então cultivados em meio MS suplementado com 30g L-1 de sacarose e 7g L-1 de agar. Maiores concentrações de BAP no meio MS promoveram um aumento da percentagem de explantes cotiledonares com brotações adventícias e uma redução da percentagem de enraizamento. Explantes de segmentos nodais e ápices caulinares oriundos de brotações adventícias cresceram e enraizaram em meio MS sem reguladores de crescimento. Altas percentagens de enraizamento dependem do tamanho dos explantes utilizados.

The objectives were to induce direct organogenesis of squash cotyledons and to study the regeneration of complete plantlets from adventitious shoot. Cotyledon explants of 20-day seedlings were cultured in MS (MURASHIGE & SKOOG, 1962) medium supplemented with 30g L-1 of sucrose and 7g L-1 of agar. The 6-benzilaminopurina (BAP) concentrations of 0, 0.5, 1.0 and 2.0mg L-1 were tested. Apical and nodal explants from adventitious shoots were transferred to MS medium supplemented with 30g L-1 of sucrose and 7g L-1 of agar. Increasing BAP concentrations in the MS medium enhance the percentage of adventitious shoot and reduce the percentage of root organogenesis of squash cotyledon explants. Apical and nodal explants from adventitious shoot regenerated plantlets with roots in MS medium without growth regulators. High percentage of plantlet rooting depends upon the size of the explants.