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Embriogênese somática em pupunha como estratégia para a multiplicação massal de

genótipos selecionados

Dr. Douglas A. Steinmacher

Ilheus, Setembro de 2011

I Simpósio Brasileiro da

Pupunheira

Bactris gasipaes Kunth In

trodução

Bactris gasipaes Kunth Arecaceae Caespitose (perfilhos) Espinhos (porém: Mutações sem espinhos)

Espécie domesticada Única espécie de palmeira completamente domesticada na América tropical

Cultigen Bactris gasipaes var. chichagui (Forma selvagem) -Frutos 0,5 – 10 g Bactris gasipaes var. gasipaes (Forma cultivada) - Frutos 10 – 120 g

Usos In

trodução

Madeira Frutos Palmito

Diferentes demandas

Variabilidade genética Just

ific

ati

va

Variabilidade genética

Variabilidade genética

Variabilidade genética

Formas de propagação O

bje

tivos

Por que multiplicação in vitro? Domesticada Sementes recalcitrantes Perfilhos enraizam com dificuldade Elevada variabilidade genética Atualmente principal forma de propagação é por sementes (riscos fitossanitários; procedência desconhecida)

Objetivos da multiplicação in vitro? Conservação ex situ Melhoramento genético da espécie Regeneração massal da espécie

Como multiplicar in vitro? Embriogênese somática Semi-automatização do sistema

Formas de propagação O

bje

tivo

Por que multiplicação in vitro? Domesticada Sementes recalcitrantes Perfilhos enraizam com dificuldade Atualmente principal forma de propagação é por sementes

Objetivos da multiplicação in vitro? Conservação ex situ Melhoramento genético da espécie Regeneração massal da espécie

Como multiplicar in vitro? Embriogênese somática Semi-automatização do sistema

Formas de propagação O

bje

tivo

Por que multiplicação in vitro? Domesticada Sementes recalcitrantes Perfilhos enraizam com dificuldade Atualmente principal forma de propagação é por sementes

Objetivos da multiplicação in vitro? Conservação ex situ Melhoramento genético da espécie Regeneração massal da espécie

Como multiplicar in vitro? Embriogênese somática Semi-automatização do sistema

Embriogenênese somática Just

ific

ati

va

2005

Protocolo de regeneração in vitro Flu

xogra

ma

Planta matriz

Indução da embriogênese somática

Formação dos embriões somáticos

Maturação dos embriões somáticos

Regeneração das plântulas

Comercialização das mudas

Protocolo de embriogênese somática In

flore

scência

Infl

ore

scência

Infl

ore

scência

Vantagens:

- Explantes obtidos de plantas adultas; Desvantagens:

- Resposta in vitro muito morosa; - Dificuldade de otimização do protocolo; - Mecanismos morfo-fisiologicos governando a resposta in vitro de pupunha são desconhecidos;

Em

bri

ão z

igóti

co

Em

bri

ão z

igóti

co

Em

bri

ão z

igóti

co

Em

bri

ão z

igóti

co

Em

bri

ão z

igóti

co

Vantagens:

- Facilidade de obtenção de explantes; - Rápida resposta in vitro; - Otimização do protocolo; - Compreensão dos mecanismos morfo-fisiologicos governando a resposta in vitro de pupunha; Desvantagens:

- Uso de embriões zigóticos como fonte de explantes;

Cam

ada f

ina d

e c

élu

las

Cam

ada f

ina d

e c

élu

las

Cam

ada f

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e c

élu

las

Cam

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Cam

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las

Cam

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las

Cam

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las

Cam

ada f

ina d

e c

élu

las

Cam

ada f

ina d

e c

élu

las

Cam

ada f

ina d

e c

élu

las

Vantagens:

- Explantes de tecidos somáticos; - Elevada competência embriogênica; - Compreensão dos mecanismos morfo-fisiologicos governando a resposta in vitro de pupunha; Desvantagens:

- Poucos genótipos foram avaliados; - Cultivo “linear”;

Cultivo „linear“ In

trodução

Planta matriz

Indução

Formação dos embriões somáticos

Maturação dos embriões somáticos

Regeneração das plântulas

Comercialização das mudas

Cultivo cíclico In

trodução

Planta matriz

Indução

Maturação dos embriões somáticos

Regeneração das plântulas

Comercialização das mudas

Multiplicação

cíclica

Regeneração in vitro de pupunha O

bje

tivos

Por que multiplicação in vitro? Domesticada Sementes recalcitrantes Perfilhos enraizam com dificuldade Atualmente principal forma de propagação é por sementes

Objetivos da multiplicação in vitro? Conservação ex situ Melhoramento genético da espécie Regeneração massal da espécie

Como multiplicar in vitro? Embriogênese somática Semi-automatização do sistema

MOTOCROMPRESSOR

TEMPORIZADOR

1

1

2

3

4

A B

1

5

6

1

2

3

6

4

5

MANGUEIRAS DE SILICONE

VÁLVULAS SOLENÓIDES

FILTROS DE AR 0,2 micras

ROLHAS DE SILICONE

TUBOS DE VIDRO

RESERVATÓRIO DE MEIO

DE CULTURA

7 RECIPIENTE DE CULTIVO

7

BIORREATORES DE IMERSÃO TEMPORÁRIA Regeneração in vitro de pupunha

Imers

ão T

em

porá

ria

MOTOCROMPRESSOR

TEMPORIZADOR

1

1

2

3

4

A B

1

5

6

1

2

3

6

4

5

MANGUEIRAS DE SILICONE

VÁLVULAS SOLENÓIDES

FILTROS DE AR 0,2 micras

ROLHAS DE SILICONE

TUBOS DE VIDRO

RESERVATÓRIO DE MEIO

DE CULTURA

7 RECIPIENTE DE CULTIVO

7

BIORREATORES DE IMERSÃO TEMPORÁRIA Regeneração in vitro de pupunha

Imers

ão T

em

porá

ria

MOTOCROMPRESSOR

TEMPORIZADOR

1

1

2

3

4

A B

1

5

6

1

2

3

6

4

5

MANGUEIRAS DE SILICONE

VÁLVULAS SOLENÓIDES

FILTROS DE AR 0,2 micras

ROLHAS DE SILICONE

TUBOS DE VIDRO

RESERVATÓRIO DE MEIO

DE CULTURA

7 RECIPIENTE DE CULTIVO

7

BIORREATORES DE IMERSÃO TEMPORÁRIA Regeneração in vitro de pupunha

Imers

ão T

em

porá

ria

MOTOCROMPRESSOR

TEMPORIZADOR

1

1

2

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4

A B

1

5

6

1

2

3

6

4

5

MANGUEIRAS DE SILICONE

VÁLVULAS SOLENÓIDES

FILTROS DE AR 0,2 micras

ROLHAS DE SILICONE

TUBOS DE VIDRO

RESERVATÓRIO DE MEIO

DE CULTURA

7 RECIPIENTE DE CULTIVO

7

BIORREATORES DE IMERSÃO TEMPORÁRIA Regeneração in vitro de pupunha

Imers

ão T

em

porá

ria

MOTOCROMPRESSOR

TEMPORIZADOR

1

1

2

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4

A B

1

5

6

1

2

3

6

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5

MANGUEIRAS DE SILICONE

VÁLVULAS SOLENÓIDES

FILTROS DE AR 0,2 micras

ROLHAS DE SILICONE

TUBOS DE VIDRO

RESERVATÓRIO DE MEIO

DE CULTURA

7 RECIPIENTE DE CULTIVO

7

BIORREATORES DE IMERSÃO TEMPORÁRIA Regeneração in vitro de pupunha

Imers

ão T

em

porá

ria

MOTOCROMPRESSOR

TEMPORIZADOR

1

1

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A B

1

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6

1

2

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6

4

5

MANGUEIRAS DE SILICONE

VÁLVULAS SOLENÓIDES

FILTROS DE AR 0,2 micras

ROLHAS DE SILICONE

TUBOS DE VIDRO

RESERVATÓRIO DE MEIO

DE CULTURA

7 RECIPIENTE DE CULTIVO

7

BIORREATORES DE IMERSÃO TEMPORÁRIA Regeneração in vitro de pupunha

Imers

ão T

em

porá

ria

MOTOCROMPRESSOR

TEMPORIZADOR

1

1

2

3

4

A B

1

5

6

1

2

3

6

4

5

MANGUEIRAS DE SILICONE

VÁLVULAS SOLENÓIDES

FILTROS DE AR 0,2 micras

ROLHAS DE SILICONE

TUBOS DE VIDRO

RESERVATÓRIO DE MEIO

DE CULTURA

7 RECIPIENTE DE CULTIVO

7

BIORREATORES DE IMERSÃO TEMPORÁRIA Regeneração in vitro de pupunha

Imers

ão T

em

porá

ria

Imers

ão T

em

porá

ria

Imers

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em

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ria

Imers

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porá

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Palm growing in temporary immersion system

Imers

ão T

em

porá

ria

Imers

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ria

Imers

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porá

ria

Imers

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porá

ria

Imers

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porá

ria

Vantagens:

- Cultivo cíclico; - Rápida resposta in vitro; - Elevada competência embriogênica; - Compreensão dos mecanismos morfo-fisiologicos governando a resposta in vitro de pupunha; Desvantagens:

- Requer a implantação do sistema; - Requer mão de obra ainda mais especializada; - Resposta de diferentes genótipos está sendo avaliada; - Coleção nuclear do INPA;

Cole

ção n

ucle

ar

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Total Viáveis Contaminação Embriogênico

Estabelecimento in vitro da coleção nuclear do INPA

3 Meses 6 Meses

CN1

CN10

CN11

CN12

CN13

CN15

CN16

CN18 CN19

CN21

CN23 CN25

CN27

CN29

CN3

CN34

CN35 CN36

CN38 CN39 CN40

CN41

CN44 CN46

CN49

CN50

CN52 CN56

CN57

CN58

CN59

CN6

CN61 CN63

CN7

CN8; 30

0

50

100

150

200

250

300

Número de estruturas embriogênicas

Cole

ção n

ucle

ar

Capacidade embriogênica em sistema avançado de cultivo (9 meses de cultivo após introdução in vitro)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Cole

ção n

ucle

ar

Regeneração in vitro de pupunha Aplicações

Planta matriz

Indução

Regeneração das plântulas

Multiplicação

cíclica

Criopreservação

Formação de um jardim clonal

Duplicação do banco de germoplasma

Propagação massal

Variação somaclonal

Obrigado pela atenção!

I Simpósio Brasileiro da

Pupunheira

Dr Douglas A. Steinmacher Pesquisador sênior em cultura de tecidos

Instituto Biosomática, Holambra, SP douglas.steinmacher@gmail.com