15º AULA - FITORMÔNIOS - CITOCININAS - ZOOTECNIA - 2012

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UEPG
Fitormônios: 
Citocininas
Citocininas
Nenhum outra classe de hormônio está ligada a biotecnologia como as citocininas (Cks);
Processos biotecnológicos que controlam a divisão celular “in vitro” como a fusão de protoplastos e a produção de plantas transgênicas – são dependentes do emprego de citocininas;
Citocininas - histórico
1941 – Johannes van Overbeek – água de coco (Cocos mucifera) – seu endosperma líquido contém um potente fator de crescimento de embriões de plantas em tubos de ensaio; 
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Citocininas - histórico
Década de 50 – equipe do Dr. Folke Skoog – Universidade de Winsconsin – procurava a substância responsável pela divisão celular em vegetais; 
Sua equipe trabalhava com o cultivo de medula de tabaco (Nicotina tabacum); 
Nessa época – já se conhecia o AIA;
Equipe já sabia que o uso de AIA e água de coco – ocorria uma intensa proliferação de células da medula;
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Citocininas - histórico
1955 – Miller, Skoog e colaboradores conseguiram isolar o fator de crescimento;
Chamaram essa substância de cinetina e deram o nome de citocininas ao grupo de reguladores de crescimento ao qual ela pertence;
Nome citocinina – devido ao envolvimento com a divisão celular; 
Folke admitiu a existência na água de coco – algo essencial à divisão celular;
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Citocininas - histórico
A cinetina lembra a estrutura da base nitrogenada adenina (grupo das bases púricas);
“Devido a estrutura simples – vários compostos com atividade igual a citocinina foram sintetizados”;
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Citocininas - naturais
Todas citocininas naturais são derivadas de adenina; Compostos abaixo são formas livres da citocinina
iP ou isopenteniladenina
t-Z ou trans-zeatina
diH-diidrozeatina
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Citocininas - sintéticas
Principais citocininas sintéticas são: KIN, BAP e TDZ; 
KIN ou 
6-furfurilaminopurina; 
BAP ou 
6-benzildenina; 
TDZ ou thidiazuron – citocinina tipo feniluréia; 
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Citocininas - biossíntese
Meristemas dos ápices das raízes – regiões de maior síntese de citocininas livres. 
“Bromélia epífita – Tillandsia recurvata.
Não têm raízes – citocinina sintetizada nos meristemas de apicais do caule”; 
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Citocininas - transporte
Local principal sítio de biossíntese – raiz – citocininas transportadas para partes aéreas via xilema junto com água e minerais. 
Análise da seiva bruta em várias plantas – demonstram presença de zeatina; 
Citocininas também no floema – durante a translocação de assimilados de folhas senescentes (velhas) que atuam como fonte para partes jovens da planta (drenos);
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Citocininas – funções
Citocininas essenciais nos métodos de cultura de tecidos e biotecnologia;
Funções: razão citocinina/auxina 
regula a produção da raiz e do caule na cultura de tecidos;
Célula vegetal indiferenciada – tem duas rotas:
 crescer e dividir-se novamente;
 alongar-se sem divisão celular;
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Funções: razão citocinina/auxina 
regula a produção da raiz e do caule na cultura de tecidos;
Célula vegetal indiferenciada – tem duas rotas:
 crescer e dividir-se novamente;
 alongar-se sem divisão celular;
Célula que se divide repetidamente – mantem-se indiferenciada ou meristemática;
Célula que se alonga – se diferencia;
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Funções: razão citocinina/auxina 
regula a produção da raiz e do caule na cultura de tecidos;
Experimentos com tecidos de tabaco – adição de AIA produz rápida expansão celular (alongamento); 
Cinetina sozinha pouco ou nenhum efeito - junto com o AIA resulta em rápida divisão celular;
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Funções: razão citocinina/auxina 
regula a produção da raiz e do caule na cultura de tecidos;
Com altas concentrações de auxina os calos originam raízes e com altas concentrações de cinetina são formadas as gemas. 
Quando tanto auxina como citocinina estão presentes em concentrações aproximadamente iguais, o calo continua a produzir células indiferenciadas, ou seja continua na forma de calo.
Calos: células vegetais indiferenciadas em culturas de tecido;
Funções: divisão celular
Seu próprio nome indica – citocinina – evento controlado por esse hormônio – citocinese ou divisão celular;
Citocininas (assim como auxinas) atuam em etapas específicas do ciclo celular;
“Regulam a atividade de proteínas que controlam o ciclo celular”;
Gene CYCD3 codifica uma ciclina envolvida na passagem de G1 para S – esse gene é induzido por citocinina;
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Funções: divisão celular
CDC2 também é um gene induzido por citocinina – envolvido na transição da fase G2 para M (mitose propriamente dita);
A cinase codificada pelo gene CDC2 – a auxina é necessária para a sua síntese dessa enzima e que as citocininas são necessárias para sua ativação;
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Funções: diferenciação celular
Além da divisão celular – citocininas ligadas a diferenciação celular – sobretudo na formação de gemas caulinares;
Os genes reguladores desse processo são os genes:
 knotted1 (kn1);
Shootmeristemless (stm);
Esses genes codificam enzimas responsáveis por esse processo;
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Funções: retardamento 
da senescência foliar
Folhas destacadas de uma planta – perdem lentamente: clorofila, RNA, lipídeos e proteínas – mesmo se forem mantidas úmidas e com minerais;
Esse processo de envelhecimento programado – que leva a morte vegetal – denominado senescência;
Nas folhas ligadas a planta aparecem sinais de senescência: 
surgimento e a progressão crescente do amarelecimento (degradação da clorofila);
 diminuição dos teores de proteínas e RNAs;
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Funções: retardamento 
da senescência foliar
Degradação de proteínas – acúmulo de aminoácidos e amidas também ocorre nas folhas ligadas à planta;
Conclusão: diminuição da síntese de proteínas não pode ser atribuída à falta de matéria-prima (aminoácidos);
Folhas destacadas da planta – com pecíolos na água – estimula a formação de raízes adventícias – isso inibe a degradação proteica nas folhas;
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Funções: retardamento 
da senescência foliar
Estava demonstrado: retardamento do envelhecimento da folha devido a presença de raízes crescendo ativamente
Conclusão: citocinina produzida pelas raízes – migram para as folhas – causam uma rápida aceleração das taxas de síntese de RNAs e proteínas;
“Aplicação de cinetina sobre folhas destacadas – também previne a senescência – mantendo prolongadamente a coloração verde típica desses órgãos”;
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Funções: retardamento 
da senescência foliar
Inibição localizada: o que mais despertou a atenção das pesquisas – quando citocinina era aplicado em pequenas áreas do limbo - apenas essas se mantinham verde – enquanto todo o restante da folha – continua a senescência;
Conclusão: citocinina produzida pelas raízes – retardam a senescência foliar;
“Aplicação exógena de citocinina após cerca de 70 horas da aplicação – provoca acelerada taxa de síntese de RNAs e proteínas e mobilização de metabólitos para interior desse órgão”; 
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Funções: retardamento 
da senescência foliar
Efeito da inibição localizada da senescência de tabaco de folhas tratadas com uma solução de citocinina.
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Funções: eliminação da
dominância apical
Dominância apical – ápice em crescimento de um caule inibe o crescimento das gemas laterais na mesma planta;
Explicação mais difundida: inibição do crescimento das gemas laterais pela auxina produzida pelas gemas apicais;
Evidências para essa hipótese: decapitação do ápice (supressão da síntese da auxina) elimina a dominância apical; 
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Funções: eliminação da
dominância apical
Aplicação de auxina na gema lateral da planta decapitada – dominância apical recuperada;
Aplicação de citocinina na gema lateral da planta intacta – dominância apical eliminada;
Explicação da inibição da gema lateral pela auxina da gema apical não explica o fato da aplicação da citocinina na gema lateral – eliminar a dominância apical;
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Funções: eliminação da
dominância apical
Explicação mais moderna para a dominância apical: balanço auxina/citocinina e o estabelecimento de drenos (quem recebe a seiva elaborada vinda do floema); 
Pesquisas demonstram que em plantas intactas – citocininas vindas dasraízes tendem a se acumular no ápices produtores de auxinas promovendo um balanço auxina/ citocinina;
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Funções: eliminação da
dominância apical
Remoção do ápice caulinar – citocininas passam a se acumular nas gemas laterais – promovendo seu desenvolvimento;
Plantas intactas crescendo ativamente – acúmulo de auxina e citocininas na gema apical poderia levar ao seu desenvolvimento – promovendo divisão e expansão celular, além do estabelecimento de um dreno em detrimento das gemas laterais;
“Local” que permanecer como dreno é quem “comanda” o crescimento nas demais gemas.
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Funções: eliminação da
dominância apical
Remoção do ápice caulinar ou aplicação de citocinina nas gemas laterais “desloca” a região de dreno (aquela que recebe a seiva)” e a dominância apical seria quebrada;
Assim como - aplicação de auxina na ponta de plantas decapitadas manteria o dreno e a dominância. 
Portanto – segundo essa hipótese a dominância apical depende da formação de gradientes internos de auxina e citocinina para que os drenos sejam estabelecidos.
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Algumas bactérias e fungos – podem se associar às plantas superiores;
Muitos desses microrganismos e larvas de inseto produzem e excretam citocininas inclusive as citocininas;
Muitos desses microrganismos e larvas de inseto produzem e excretam citocininas e/ou induzem células vegetais a sintetizarem hormônios vegetais – inclusive as citocininas;
Citocininas e a interação com 
micro-organismos
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Infecção de tecidos vegetais por microrganismos pode:
Induzir o tecido a se dividir;
 formar estruturas especiais como as micorrizas;
 formação de galhas;
Formação de galhas – provocada por larvas de insetos, fungos e bactérias (Agrobacterium tumefaciens) – envolve produção de citocinina;
Citocininas e a interação com 
micro-organismos
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Segundo Chilton a formação de galhas ocorre na seguinte sequência de eventos;
Tumor é iniciado quando as bactérias entram através de uma lesão e aderem às células;
Bactéria virulenta transporta o plasmídeo Ti além de seu próprio DNA cromossômico;
Citocininas e a interação com 
micro-organismos
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O T-DNA do plasmídeo entra na célula e se integra ao seu DNA cromossômico;
Células transformadas proliferam-se formando o tumor da galha de coroa;
“Tecido tumoral pode ficar livre das bactérias por incubação a 42ºC. O tumor sem bactéria pode ser cultivado indefinidamente em ambiente sem hormônios”;
Citocininas e a interação com 
micro-organismos
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Citocininas e a interação com 
micro-organismos
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Outro tipo de infecção à planta hospedeira – formação descontrolada de ramos laterais (fasciação) – formando vassoura-de-bruxa; 
Vassoura-de-bruxa provocada por fungos produtores de citocininas;
Citocininas e a interação com 
micro-organismos
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“Vassoura-de-bruxa: partes aéreas das plantas infectadas assemelham-se à palha velha de uma vassoura”;
Vassoura-de-bruxa: devido à gemas laterais – normalmente permanecem dormentes – ao serem estimuladas pela citocinina (produzida por fungos) crescem muito – com ramificações;
Citocininas e a interação com 
micro-organismos
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Papel da citocininas na interação planta-microrganismos. A foto superior evidencia a formação de “ilhas verdes” nos locais onde há lesões provocadas por fungos em folha de mangueira (Mangifera indica). 
Citocininas e a interação com 
micro-organismos
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Papel da citocininas na interação planta-microrganismos. 
Abaixo pode ser observada a chamada “vassoura-de-bruxa” do cacaueiro (Theobroma cacao). A vassoura-de-bruxa consiste em uma intensa brotação, a qual está relacionada à produção de citocinina pelo fungo Crinipellis perniciosa.
Citocininas e a interação com 
micro-organismos
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Conclusão: formação da vassoura de bruxa – microrganismos produtores de citocininas também induzem formação de “ilhas verdes” nos locais infectados.
Certos insetos e nematoides – secretam citocinina – para formação de galhas – utilizada como local de alimentação.
Citocininas e a interação com 
micro-organismos
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Há também interações que estabelecem relações benéficas – raízes de leguminosas e a Rhizobium sp (bactéria fixadora de nitrogênio);
“No interior do parênquima radicular – citocininas produzidas pelas bactérias – levam à retomadas divisões celulares – formação do nódulo radicular”;
Citocininas e a interação com 
micro-organismos
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Citocinina e a biotecnologia 
Citocinina: classe de hormônio vegetal ligada a biotecnologia de plantas;
Biotecnologia possibilita a multiplicação de células com a formação de tecidos e órgãos vegetais in vitro – cultura de tecidos;;
Processos biotecnologia de plantas que dependem da cultura de tecidos: clonação de plantas e obtenção de protoplastos (células sem parede celular), plantas transgênicas; 
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 Micropropagação
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Fitormônios: 
Citocininas