diferenças genotípicas durante o cultivo in vitro e in vivo de variantes e não variantes...

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Congresso Regional de Biotecnologia - Avanços e Aplicações- 14 Biotecnologia Vegetal DIFERENÇAS GENOTÍPICAS DURANTE O CULTIVO in vitro E in vivo DE VARIANTES E NÃO VARIANTES SOMACLONAIS DE BANANEIRAS ‘PRATA- ANÃ’ COM A UTILIZAÇÃO DE RAPD 1 Guilherme Araújo Lacerda 2 , Antônio Chalfun-Junior 2 , Juscélio Clemente de Abreu 3 e Luciano Vilela Paiva 2 1 LCBM e UFLA 2 Laboratório Central de Biologia Molecular – Universidade Federal de Lavras 3 Laboratório de Pesquisa I – Universidade Vale do Rio Verde [email protected] A produção de bananas é de vital importância para centenas de milhões de pessoas em países em desenvolvimento, por quais, aproximadamente 90% do total produzido é utilizado como alimento pelo consumo doméstico in natura. Há uma grande necessidade de se obter variedades geneticamente melhoradas, garantindo uma produção sustentável e ambientalmente segura, pois, a banana possui notável papel sócio-econômico em países em desenvolvimento como o Brasil. A variação somaclonal pode ser uma variação fenotípica de origem genética, ou seja, uma variação cromossômica que se torna herdável nas gerações seguintes, ou epigenética, que é uma variação transitória devido ao estresse fisiológico que o material sofre quando entra na cultura in vitro. Com a utilização da técnica de micropropagação, mudas de bananeiras provenientes de cultura de tecidos são produzidas e colocadas à disposição do agricultor. Ainda hoje, a deficiência na identificação das plantas variantes, para alguns cultivares regionais de bananeira, é responsável pela colocação no mercado de mudas de qualidade duvidosa, trazendo prejuízos aos agricultores devido à ocorrência de alta taxa de variação somaclonal. Os marcadores RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) representam um marco na análise genética por se tornarem um processo de análise molecular rápido e de custo relativamente reduzido, tornando-se bastante acessível para se obter informações sobre a variabilidade genética. A identificação de marcadores permite que a definição da composição genômica de uma planta seja feita em estágio de plântula ou in vitro, contornando os problemas que envolvem a lenta propagação da planta, o longo ciclo da cultura (18-24 meses) e o grande espaço requerido. O objetivo deste trabalho foi identificar marcadores moleculares RAPD para caracterizar os cultivares micropropagados de ‘Prata-anã’ em relação aos seus variantes somaclonais que apresentam a característica gigantismo, em condições in vivo e in vitro. Foram utilizadas bananeiras micropropagadas ‘Prata-anã’, repicadas a partir de plantas sabidamente normais e a partir de variantes somaclonais previamente determinados, de acordo com as características morfológicas como altura das plantas. Como se tratavam de três plantas variantes distintas elas foram designadas como PI, PII e PIII, sendo as não-variantes designadas como PA – ‘Prata-anã’. A extração, bem como a quantificação do DNA, foi realizada de acordo com metodologia descrita por Lacerda (2006). A amplificação foi realizada sob condições descritas por Guimarães (2005). Foram testados 28 oligonucleotídeos (primer), QIAGEN® da série Operon (OPH-13, OPJ-04, OPJ-10, OPJ-13, OPP-05, OPP-06, OPP-08, OPP-09, OPP-17, OPN-01, OPN-02, OPN-03, OPN-05, OPN-07, OPN-13, OPN-17, OPN-19, OPN-20, OPM-02, OPM-04, OPM-05, OPM- 07, OPM-12, OPM-13, OPM-14, OPM-19, OPU-06, OPU-08) onde 4 (OPH-13, OPJ-04, OPN-05, OPM-13) demonstram-se marcadores moleculares eficientes na amplificação de fragmentos polimórficos na diferenciação da PA de suas variantes somaclonais (PI, PII e PII).

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Congresso Regional de Biotecnologia

- Avanços e Aplicações-

14

Biotecnologia Vegetal

DIFERENÇAS GENOTÍPICAS DURANTE O CULTIVO in vitro E in vivo DE

VARIANTES E NÃO VARIANTES SOMACLONAIS DE BANANEIRAS ‘PRATA-ANÃ’ COM A UTILIZAÇÃO DE RAPD1

Guilherme Araújo Lacerda2, Antônio Chalfun-Junior

2, Juscélio Clemente de Abreu

3 e

Luciano Vilela Paiva2

1LCBM e UFLA

2Laboratório Central de Biologia Molecular – Universidade Federal de Lavras

3Laboratório de Pesquisa I – Universidade Vale do Rio Verde

[email protected]

A produção de bananas é de vital importância para centenas de milhões de pessoas em países

em desenvolvimento, por quais, aproximadamente 90% do total produzido é utilizado como

alimento pelo consumo doméstico in natura. Há uma grande necessidade de se obter

variedades geneticamente melhoradas, garantindo uma produção sustentável e

ambientalmente segura, pois, a banana possui notável papel sócio-econômico em países em

desenvolvimento como o Brasil. A variação somaclonal pode ser uma variação fenotípica de

origem genética, ou seja, uma variação cromossômica que se torna herdável nas gerações

seguintes, ou epigenética, que é uma variação transitória devido ao estresse fisiológico que o

material sofre quando entra na cultura in vitro. Com a utilização da técnica de

micropropagação, mudas de bananeiras provenientes de cultura de tecidos são produzidas e

colocadas à disposição do agricultor. Ainda hoje, a deficiência na identificação das plantas

variantes, para alguns cultivares regionais de bananeira, é responsável pela colocação no

mercado de mudas de qualidade duvidosa, trazendo prejuízos aos agricultores devido à

ocorrência de alta taxa de variação somaclonal. Os marcadores RAPD (Random Amplified

Polymorphic DNA) representam um marco na análise genética por se tornarem um processo

de análise molecular rápido e de custo relativamente reduzido, tornando-se bastante acessível

para se obter informações sobre a variabilidade genética. A identificação de marcadores

permite que a definição da composição genômica de uma planta seja feita em estágio de

plântula ou in vitro, contornando os problemas que envolvem a lenta propagação da planta, o

longo ciclo da cultura (18-24 meses) e o grande espaço requerido. O objetivo deste trabalho

foi identificar marcadores moleculares RAPD para caracterizar os cultivares micropropagados

de ‘Prata-anã’ em relação aos seus variantes somaclonais que apresentam a característica

gigantismo, em condições in vivo e in vitro. Foram utilizadas bananeiras micropropagadas

‘Prata-anã’, repicadas a partir de plantas sabidamente normais e a partir de variantes

somaclonais previamente determinados, de acordo com as características morfológicas como

altura das plantas. Como se tratavam de três plantas variantes distintas elas foram designadas

como PI, PII e PIII, sendo as não-variantes designadas como PA – ‘Prata-anã’. A extração,

bem como a quantificação do DNA, foi realizada de acordo com metodologia descrita por

Lacerda (2006). A amplificação foi realizada sob condições descritas por Guimarães (2005).

Foram testados 28 oligonucleotídeos (primer), QIAGEN® da série Operon (OPH-13, OPJ-04,

OPJ-10, OPJ-13, OPP-05, OPP-06, OPP-08, OPP-09, OPP-17, OPN-01, OPN-02, OPN-03,

OPN-05, OPN-07, OPN-13, OPN-17, OPN-19, OPN-20, OPM-02, OPM-04, OPM-05, OPM-

07, OPM-12, OPM-13, OPM-14, OPM-19, OPU-06, OPU-08) onde 4 (OPH-13, OPJ-04,

OPN-05, OPM-13) demonstram-se marcadores moleculares eficientes na amplificação de

fragmentos polimórficos na diferenciação da PA de suas variantes somaclonais (PI, PII e PII).

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Alguns primers apresentaram perfil diferente entre as plantas in vitro e in vivo apesar de

ambos serem oriundos da micropropagação. O primer OPJ-04 (5’-CCGAACACGG-3’), não

apresentou bandas polimórficas para os diferentes materiais in vitro, porém conseguiu

distinguir a PA in vivo das variantes também in vivo. O mesmo resultado ocorreu ao

utilizarmos o primer OPM-13 (5’-GGTGGTCAAG-3’), onde visualizamos a banda

polimórfica presente na PA in vivo e ausente nas demais variantes também in vivo. Além

disso, foi observada também uma banda presente em todas as plantas in vivo e ausente em

todas as plantas in vitro. Este resultado também foi confirmado utilizando-se o primer OPH-

13 (5’-GACGCCACAC-3’). O primer OPN-05 (5’-ACTGAACGCC-3’) apresentou um

polimorfismo que diferiu a PA das variantes, em condições in vitro, além de diferenciar as

plantas PA e PI de PII e PIII, todas in vitro, bem como a PIII in vitro das demais. Baseado nos

resultados obtidos com técnica RAPD, podemos inferir que uma possível mutação de bases

(inserção, deleção, alteração) pode estar acontecendo durante o processo de aclimatação das

plantas. Este fato mostra-se coerente, sugerindo que os variantes somaclonais para

características gigantismo das bananeiras ‘Prata-anã’, não ocorrem de maneira uniforme no

genoma. Os resultados encontrados com o primer OPJ-04 não puderam ser reproduzidos com

respectiva fidelidade comprovando um problema com este marcador,sendo esta uma das

muitas desvantagens do marcador RAPD, o que inclui ainda a dominância natural do

marcador sistêmico. Acessos de banana apesar de exibirem características morfológicas

diferentes, apresentam estabilidade genética ao decorrer de seu genoma. Assumimos, porém

que, a análise por RAPD é sensível a mudanças durante a amplificação em PCR (Polymerase

Chain Reaction). Entretanto, os resultados aqui obtidos foram gerados a partir de ensaios em

duplicata. O sucesso do uso de marcadores RAPD requer conhecimento de fatores que

influenciam na amplificação do DNA. Baseados nos resultados obtidos com esses primers,

conclui-se que bananeiras normais e variantes cultivadas in vitro e in vivo, podem ser

diferenciadas através de marcadores RAPD.

Palavras-chave: Musa, marcadores moleculares, mutação