Biotecnologia Vegetal: Fundamentos e Aplicações

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Fundamentos, técnicas e 
aplicações da biotecnologia 
vegetal 
Profa. Dra. Cláudia Roberta Damiani
Sistemas de culturas de células e tecidos 
vegetais in vitro
1. Cultura de Órgãos: meristema, raiz, gemas
2. Cultura de Plantas Intactas: sementes
3. Cultura de Embrião: isolamento do embrião zigótico
4. Cultura de Calos: massa de células de crescimento não 
organizado
5. Cultura de Células em Suspensão: mistura de células 
isoladas e/ou pequenos agregados de células, incubado sob 
agitação
6. Embriogênese Somática: produção de estruturas 
semelhantes ao embrião zigótico sem a fusão de gametas
7. Cultura de Haplóides: cultivo de antera - grão de pólen e de 
ovários - óvulos 
8. Cultura de Protoplastos: isolamento e cultivo de células 
sem parede celular
✓ Pesquisa Básica: fisiologia e bioquímica vegetal
✓ Micropropagação: mudas de alta qualidade e em grande quantidade
✓ Cultura de meristemas: Limpeza de Vírus 
✓ Resgate de Embrião: cruzamento sexual de parentais distantes
✓ Embriogênese Somática: sementes sintéticas
✓ Plantas Haplóides e Duplo-haplóides: linhagens homozigotas
✓ Produção de Metabólitos Secundários: aromatizantes, medicinais
✓ Conservação de Germoplasma in vitro
✓ Manipulação Genética: hibridação somática, transformação genética
Aplicacões das técnicas de cultivo in vitro de 
células e tecidos vegetais
• Técnica biotecnológica
• Princípio:
– Totipotencialidade ou totipotência das células 
vegetais:
“ Cada célula possui o potencial genético para 
reconstruir um organismo inteiro” – Haberlandt
(1902).
• Procedimento:
– Isolamento de uma parte da planta (explante) a qual 
é colocada em condições químicas e ambientais 
controladas.
Cultura de Tecidos Vegetais
Fontes de explantes
Células com diferentes graus de comprometimento
Gemas vegetativas (apical e laterais) e gemas 
florais
Cafeeiro: Coffea sp.
Obs.: Na gema apical temos o 
meristema apical... Importante 
para a limpeza clonal (cultura de 
meristemas)
Morfogênese in vitro
• O caminho morfogenético depende de:
FATORES ENDÓGENOS 
(EXPLANTE)
Diferenciação celular
Determinação celular
Competência celular
FATORES EXÓGENOS
Meio de cultura
Ambiente físico
Diferenciação celular
Refere-se ao grau de especialização da
célula.
No processo de diferenciação as células não
especializadas (não diferenciadas) podem
formar diferentes tipos de célula.
É geralmente irreversível in vivo.
Determinação celular
Processo pelo qual o potencial de desenvolvimento de uma
célula torna-se limitado a uma rota específica.
Exemplo: uma célula do pró-câmbio (meristema primário)
formará células dos tecidos condutores: floema e xilema.
Isso significa que há uma rota específica in natura, porém in vitro isso pode
ser modificado.
Diz respeito a uma canalização progressiva no
desenvolvimento.
Competência celular
• Capacidade das células reagirem a sinais específicos e
expressarem um potencial inerente.
• Esta habilidade da célula pode se dar por:
– Ativação: mudança na competência envolvendo a
rediferenciação de determinadas células (modelos
diretos);
– Indução: iniciação de uma resposta de diferenciação a
partir da desdiferenciação celular (modelos indiretos). A
desdiferenciação celular ocorre em dois estágios:
• regressão à capacidade de divisão e,
• retorno à estrutura citológica de célula meristemática.
– Controle da epigênese: controle da ativação seletiva e
diferencial de genes (reprogramação celular).
• ex.: Transição da fase juvenil para a fase adulta.
Vias de diferenciação do material em 
cultura
1 - Pouco diferenciado (calo)
2 – Morfogênese direta
3 – Morfogênese indireta
Organogênese
(brotos, folhas, raízes...)
Embriogênese
(embriões somáticos)
Vias de diferenciação do material em cultura
• Pouco organizado (calo)
Vias de diferenciação do material em cultura
• Morfogênese direta
– Organogênese (brotos, 
raízes, flores)
• Morfogênese direta
– Embriogênese (embriões somáticos)
Vias de diferenciação do material em cultura
Vias de diferenciação do material em cultura
• Morfogênese indireta (passa pela fase de calo)
– Organogênese (brotos, raízes, flores)
• Morfogênese indireta (passa pela fase de calo)
– Embriogênese (embriões somáticos)
Vias de diferenciação do material em cultura
Relação auxina/citocinina
X
Morfogênese in vitro
RESPOSTA MORFOGENÉTICA
Enraizamento in vitro
Indução de calos em monocotiledôneas
Indução da embriogênese
Raízes a partir de calos
Indução de calos em dicotiledôneas
Brotação de gemas adventícias
Organogênese: Brotação de gemas axilares
Baixo
Baixo
Alto
Alto
Auxina Citocinina
Meristema
Ápice 
caulinar
Segmentos 
nodais
Propagação por 
brotos 
adventícios ou 
embriões
Cultivo de meristema e/ou 
ápice caulinar
Cultivo de 
segmentos nodais
Plântula
Explante
Brotações 
adventícias
Calo
Outros
Embriões 
somáticos Embriogênese
somática direta
Cultivo de 
brotações 
diretas
Crescimento 
de calos
Suspensões 
celulares
Brotações 
adventícias
Embriões 
somáticos
Cultivo de 
brotações 
indiretas
Embriogênese
somática indireta
Morfogênese 
indireta
Morfogênese 
direta
Propagação por 
gemas axilares
Embriões 
celulares
Representação esquemática das rotas e sistemas de 
regeneração in vitro
	Slide 1: Fundamentos, técnicas e aplicações da biotecnologia vegetal 
	Slide 2: Sistemas de culturas de células e tecidos vegetais in vitro
	Slide 3: Aplicacões das técnicas de cultivo in vitro de células e tecidos vegetais
	Slide 4: Cultura de Tecidos Vegetais
	Slide 5: Fontes de explantes
	Slide 6: Gemas vegetativas (apical e laterais) e gemas florais
	Slide 7: Morfogênese in vitro
	Slide 8: Diferenciação celular
	Slide 9: Determinação celular
	Slide 10: Competência celular
	Slide 11: Vias de diferenciação do material em cultura
	Slide 12: Vias de diferenciação do material em cultura
	Slide 13: Vias de diferenciação do material em cultura
	Slide 14: Vias de diferenciação do material em cultura
	Slide 15: Vias de diferenciação do material em cultura
	Slide 16: Vias de diferenciação do material em cultura
	Slide 17: Relação auxina/citocinina X Morfogênese in vitro
	Slide 18: Representação esquemática das rotas e sistemas de regeneração in vitro