Sementes Sintéticas

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Sementes Sintéticas 
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri
Programa de Pós-Graduação em Produção Vegetal 
Seminários I
 Discente: Soryana Gonçalves Ferreira de Melo
 Orientadora: Prof.ª Drª. Marcela Carlota Nery 
 Diamantina – MG
 2018
1
1
Introdução 
Com uma extensa superfície de terras e uma grande parte, apropriadas para cultivo 
( Rylands & Brandon, 2005)
Brasil tem abundância de diversos recursos. 
 
É considerado um dos países com maior
 diversidade biológica do mundo .
 
2
Muitas espécies apresentam características que dificultam sua conservação por meio dos métodos tradicionais. Espécies intermediárias e recalcitrantes podem ser armazenadas por curto período de tempo. Os bancos de germoplasmas in situ estão continuamente expostos aos desastres naturais, ataques de patógenos e microrganismos. 
2
Introdução 
( Santos & Bettencourt, 2001)
Responsabilidade global maior em proteger seus RECURSOS GENÉTICOS. 
 
 
Base da subsistência da humanidade –
 utilizados in natura e subprodutos. 
Suprimem as necessidades básicas e ajudam a resolver problemas. 
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Muitas espécies apresentam características que dificultam sua conservação por meio dos métodos tradicionais. Espécies intermediárias e recalcitrantes podem ser armazenadas por curto período de tempo. Os bancos de germoplasmas in situ estão continuamente expostos aos desastres naturais, ataques de patógenos e microrganismos. 
3
Introdução 
( Santos & Bettencourt, 2001)
Dada a esta importância, é necessário conservá-las para benefícios das gerações presentes e futuras. 
 
 
A vulnerabilidade das plantas a intempéries climáticas e os ataques de patógenos - dificulta a conservação in situ. 
Conservação 
 
DENTRO ou FORA do habitat natural 
 
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Muitas espécies apresentam características que dificultam sua conservação por meio dos métodos tradicionais. Espécies intermediárias e recalcitrantes podem ser armazenadas por curto período de tempo. Os bancos de germoplasmas in situ estão continuamente expostos aos desastres naturais, ataques de patógenos e microrganismos. 
4
Introdução 
( Veiga et al., 2006)
A conservação ex situ – única opção viável . 
 
Várias modalidades:
Coleções de campo 
Câmaras frias 
Laboratórios in vitro 
Criopreservação 
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A conservação ex situ desdobr-se em várias modalidades como: a conservação a campo, em câmaras frias, em laboratorios in vitro e em botijões de nitrogenio 
5
Introdução 
A maneira mais eficiente de conservação: 
 
( Bekheet, 2007)
 Espécies que se propagam vegetativamente; 
 Semente inviáveis;
 Intermediárias ou recalcitrantes. 
 Deterioração rápido através de patógenos. 
SEMENTE 
 
Armazenamento nem 
sempre é viável 
6
Muitas espécies apresentam características que dificultam sua conservação por meio dos métodos tradicionais. Espécies intermediárias e recalcitrantes podem ser armazenadas por curto período de tempo. Os bancos de germoplasmas in situ estão continuamente expostos aos desastres naturais, ataques de patógenos e microrganismos. 
6
Introdução 
Em decorrência destes problemas, o uso da tecnologia denominada: 
 
( Rai et al., 2009)
Sementes Sintéticas
 
Destaca-se na conservação e transferência de germoplasma de diversas espécies 
 
 
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Muitas espécies apresentam características que dificultam sua conservação por meio dos métodos tradicionais. Espécies intermediárias e recalcitrantes podem ser armazenadas por curto período de tempo. Os bancos de germoplasmas in situ estão continuamente expostos aos desastres naturais, ataques de patógenos e microrganismos. 
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Conceito: Murashige (1977)
Primeiro trabalho publicado: Kitto & Janick (1982)
Introdução 
( Rai et al., 2009)
Produziram sementes sintéticas a partir de embriões somáticos de cenoura utilizando uma resina solúvel de polietileno-óxido – Polyox. 
8
O conceito foi estabelecido por Murashige em 1977, porém o primeiro trabalho publicado com sementes sintéticas foi desenvolvido por Kitto & Janick (1982). Esses autores produziram sementes sintéticas a partir de embriões somáticos de cenoura utilizando uma resina solúvel de polietileno-óxido – Polyox. Posteriormente, outros trabalhos obtiveram resultados relevantes no encapsulamento de propágulos utilizando hidrogel de alginato ( Rai et al., 2009). 
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Definição
A tecnologia de sementes sintéticas é colocada como, “embriões somáticos artificialmente encapsulados, broto ou outros tecidos, que possam ser utilizados para cultivo in vitro ou ex vitro”.
AitkenChriste et al. (1994)
9
E, o intercâmbio desses genes apresentam alto risco de transferência das doenças (Rai et al., 2009). Em decorrência destes problemas, o uso da tecnologia denominada de sementes encapsuladas ou sementes sintéticas, tem-se destacado a conservação e intercâmbio de germoplasma dessas espécies. É análoga à semente verdadeira ou botânica, e consiste de um propágulo ( embriões somáticos, ápices caulinares ou gemas axilares) envolto por uma ou mais camadas de compostos artificiais, formando uma cápsula – O endosperma sintético ( Diniz, 2004). 
9
Introdução 
 
Sementes Sintéticas combina os benefícios: 
(Ravi, D., & Anand, P. ,2012)
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Este tipo de sementes combina os benefícios da propagação clonal com os da propagação de sementes e armazenamento. Permitem a utilização de embriões somáticos ou outro tipo de micropropágulo como análogos de sementes, tanto em campos como em estufas, e a sua plantação mecânica a nível comercial
10
Sementes Sintéticas 
Propagação 
Conservação 
Armazenamento de curto a médio prazo 
Armazenamento a longo prazo (Criopreservação)
Transporte 
Plantas raras ou ameaçadas
Plantas geneticamente modificadas
Plantas com sementes inviáveis
Intercâmbio de germoplasmas 
Material livre de contaminantes 
Manutenção sob temp. reduzida e baixa luminosidade
Retardadores de crescimento
Osmorreguladores 
Combinação de mais tratamentos 
Encapsulamento – desidratação 
Encapsulamento – vitrificação 
( adaptado Rai et al., 2009)
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http://repositorio.ufla.br/bitstream/1/1728/1/DISSERTA%C3%87%C3%83O%20Criopreserva%C3%A7%C3%A3o%20e%20produ%C3%A7%C3%A3o%20de%20sementes%20sint%C3%A9ticas%20in%20vitro%20de%20mangabeira.pdf
O encapsulamento tem se destacado como uma excelente ferramenta em trabalhos de conservação de genótipos in vitro , principalmente por meio da criopreservação. 
Para aprimorar a conservação, a longo prazo, das sementes sintéticas diferentes técnicas tem sido desenvolvidas, com destaque para o encapsulamento-desidratação e encapsulamente-vitrificação. Na tempertatura do Nitrogenio liquido, as reações metabolicas são praticamente inexistentes, garantindo conservação a longo prazo e com alta integridade genética. Apesar de todo o potencial da técnica, os estudos relacionados ao tipo de explante, constituição e consistência da cápsula, condição de cultivo e armazenamento ainda são incipientes. 
11
(Londe, 2015)
Conservação
Aliada à tecnologia da Criopreservação
O metabolismo é praticamente nulo; 
Mantendo todas as características necessárias para sua conversão em nova plântula.
São preservados através do congelamento a nitrogênio líquido
 -196 °C
12
Vantagens do uso de sementes sintéticas
Rápida propagação de espécies com valor económico;
Uniformidade genética das plantas;
Distribuição direta de sementes, ultrapassando-se a fase de transplante, o que leva a uma redução de custos;
Possibilidade de recorrer-se a biorreatores para rentabilização a larga escala;
Propagação de espécies que não produzem sementes;
Produção de sementes hibridas de espécies que se reproduzem por autopolinização;
Armazenamento mais duradouro;
Preservação de espécies raras ou com uma informação genética singular.
12
Proteção dos propágulos;
(Guerra et al., 1999; Rai et al., 2009)
Aplicabilidades 
 Facilidade de armazenamento. 
Possibilidade de conservaçãocom protocolos determinados para propagação; 
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https://ainfo.cnptia.embrapa.br/digital/bitstream/item/120244/1/Arione-Sementes-sinteticas.pdf
13
Produção de grande quantidade de propágulos em curto espaço de tempo; 
Manutenção da identidade clonal;
 Armazenamento sem germinação;
Baixo custo por planta; 
 
(Souza et al., 2014).
Vantagens 
14
Vantagens do uso de sementes sintéticas
Rápida propagação de espécies com valor económico;
Uniformidade genética das plantas;
Distribuição direta de sementes, ultrapassando-se a fase de transplante, o que leva a uma redução de custos;
Possibilidade de recorrer-se a biorreatores para rentabilização a larga escala;
Propagação de espécies que não produzem sementes;
Produção de sementes hibridas de espécies que se reproduzem por autopolinização;
Armazenamento mais duradouro;
Preservação de espécies raras ou com uma informação genética singular.
14
Semeadura direta no campo;
(Souza et al., 2014).
Vantagens 
 Eliminação de estruturas de aclimatação - sementeiras e viveiros. 
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Vantagens do uso de sementes sintéticas
Rápida propagação de espécies com valor económico;
Uniformidade genética das plantas;
Distribuição direta de sementes, ultrapassando-se a fase de transplante, o que leva a uma redução de custos;
Possibilidade de recorrer-se a biorreatores para rentabilização a larga escala;
Propagação de espécies que não produzem sementes;
Produção de sementes hibridas de espécies que se reproduzem por autopolinização;
Armazenamento mais duradouro;
Preservação de espécies raras ou com uma informação genética singular.
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A respiração do embrião pode ser insuficiente; 
Produção insuficiente de micropropágulos viáveis;
Desenvolvimento anômalo e não sincronizados dos embriões somáticos;
Ausência de dormência e intolerância ao stress;
Limitações 
(Ravi, D., & Anand, P. ,2012)
16
Limitações das sementes sintéticas
A respiração do embrião é insuficiente, diminuindo a taxa de conversão. Este problema pode ser ultrapassado pelo fornecimento de um ambiente rico em oxigénio ao embrião. No entanto, ainda é necessário um estudo mais aprofundado da forma como essa suplementação pode ser realizada;
Produção insuficiente de micropropágulos viáveis;
Desenvolvimento anómalo e não sincronizados dos embriões somáticos;
Maturação imprópria dos embriões;
Ausência de dormência e tolerância ao stress;
Baixas taxas de conversão.
http://knoow.net/ciencterravida/biologia/sementes-sinteticas/
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Arroz - Oryza sativa (Kumar et al., 2005)
 Ginseng-Siberiano - Eleutherococcus senticosus (Jung et al., 2004)
 Pimenta - Piper hispidinervum (Guedes et al., 2007) 
 Capim-marinho – Spartina alterniflora (Utomo et al., 2008)
Produção de Sementes Sintéticas reportadas em diversas espécies
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Goiaba-serrana - Feijoa sellowiana (Guerra et al., 2001)
 Cana-de-açúcar - Saccharum sp. (Nieves et al., 2003)
 Pinus patula (Malabadi e Staden, 2005)
 Batata- Solanum tuberosum (Nyende et al., 2005)
 
Produção de Sementes Sintéticas reportadas em diversas espécies
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Semente de Milho Monocotiledônea 
 É análoga à semente verdadeira ou botânica. 
Produção
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Produção
Endosperma artificial 
Cobertura artificial 
Propágulo 
Encapsulamento 
+
=
Semente Sintética 
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As sementes são formadas por material de revestimento e endosperma articial para a nutrição do explante. 
Além disso, a semente sintética envolvendo os propágulos proporciona resistência para preservar a viabilidade e, ainda, pode ser composta por substâncias nutritivas e retardadoras do crescimento (PREWEIN & WILHELM, 2003).
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Produção
(Pereira e Fortes, 2003)
Embriões
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A tecnologia de sementes sintéticas é baseada no encapsulamento de diferentes partes da planta, como por exemplo: embriões somáticos, gemas apicais e laterais ou tecidos meristemáticos, que são excisadas e, em uma cápsula de hidrogel são revestidos. O meio entre o explante (microbroto) e a cápsula é denominado endosperma artificial para a nutrição do explante.
Para a produção das sementes são necessárias partes da planta, como: gemas laterais, apicais, embriões somáticos ou meristemas, preferencialmente de plantas cultivadas in vitro. 
A propagação de plantas a partir de embriões somáticos e não-somáticos, utilizando-se a tecnologia de sementes sintéticas ou semente artificiais, é uma promissora ferramenta no âmbito da agricultura. Isto se deve, principalmente, a existência de algumas situações onde a multiplicação a partir de sementes naturais é problemática, como nos casos de plantas que não possuem sementes, ou que possuem sementes muito pequenas. Assim, tais plantas podem ser multiplicadas por meios vegetativos, ou seja, utilizando-se outras partes da planta. No entanto, essas técnicas, chamadas in vivo, costumam ser caras e demoradas.
Segundo Cid (2004), o desenvolvimento de sementes sintéticas é uma modalidade de cultura de tecidos de plantas, que consiste em encapsular embriões somáticos, ápices caulinares ou gemas axilares. Dessa forma, é possível englobar dentro das definições todos os tipos de propágulos, como estruturas que possam ser utilizadas de forma similar a sementes botânicas (Standardi e Piccioni, 1998). Essa tecnologia evidencia a capacidade de multiplicação de plantas via embriogênese somática. 
Das diferentes técnicas disponíveis, o sistema de encapsulamento em gel é o mais empregado. Redenbaugh et al. (1986) foram os primeiros a proporem o uso de um hidrogel como o alginato de sódio para a produção de sementes artificiais, observando freqüências de 86% de conversão em sementes sintéticas de Medicago sativa. Realmente, o alginato de sódio é o principal gel para o encapsulamento, devido as suas propriedades geleificantes, baixo custo, facilidade de uso e ausência de toxicidade. A resistência e dureza da cápsula são funções da proporção entre os ácidos gulurônico e manurônico, os cátions e o tempo de complexação (Redenbaugh et al., 1988). Este aspecto é importante, pois em alguns casos, a dureza excessiva da cápsula impede ou dificulta a conversão dos embriões em plantas. Esta técnica tem sido continuamente aprimorada de tal maneira que a partir de uma análise qualitativa e quantitativa dos componentes do endosperma de uma semente, pode-se reconstituir e adicionar nutrientes inorgânicos e orgânicos, agentes protetores bem como microorganismos benéficos, como micorrizas, ao hidrogel, auxiliando a conversão dos propágulos em plantas (Figura 3). No entanto, as cápsulas de hidrogel podem desidratar e dificultar trocas gasosas, limitando o período de armazenamento no escuro e em baixas temperaturas por um período máximo de um mês (Redenbaugh et al., 1991).
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Propágulo 
Embriões SOMÁTICOS
Embriões ZIGÓTICOS
(Zimmermann, 1993)
Se desenvolvem livres de correlações físicas, fisiológicas e genéticas. 
Desenvolvem por diferentes estádios embriogênicos, sem que ocorra a fusão de gametas – Expressão da totipotencialidade das células. 
Inicia-se após a fecundação da oosfera, por um dos núcleos gametóticos do grão de pólen. 
Caso ocorra, pode apresentar desenvolvimento anormal. 
22
A tecnologia de sementes sintéticas tem sidodesenvolvida baseada no uso de embriões somáticos como sementes funcionais (Gray, 1987). As principais diferenças entre os embriões somáticos e zigóticos relacionam-se com o fato de os embriões somáticos se desenvolverem livres de correlações físicas, fisiológicas e genéticas que ocorrem durante o desenvolvimento de um embrião zigótico (Zimmermann, 1993) e poderem apresentar desenvolvimento 
A ES é, portanto, o meio pelo qual células somáticas se desenvolvem em estruturas que se assemelham a embriões zigóticos (isto é, bipolar e sem conexão vascular ao tecido parental) com uma série de estádios embriológicos característicos, sem fusão de gametas (JIMÉNEZ, 2001) e foi descrito há quase 50 anos (STEWARD et al., 1958), devido à sua relevância.
As principais diferenças entre os embriões somáticos e zigóticos relacionamse com o fato de os embriões somáticos se desenvolvem livres de correlações físicas, fisiológicas e genéticas que ocorrem durante o desenvolvimento de um embrião zigótico (Zimmermann, 1993) e poderem apresentar desenvolvimento anormal. Uma particularidade dos embriões somáticos é a presença de um sistema vascular fechado, sem conecção vascular com os tecidos do explante inicial
22
23
(Moraes, 2006)
A embriogense zigotica é um processo complexo, altamente organizado, que desempenha um papel fundamental no ciclo de vida das plantas superiores e tem inicio a partir da fusão dos gametas masculino e feminino formando o embrião, o qual, após sucessivas transformações morfologicas, dá origem à semente madura. 
A embriogense somática é o processo pelo o qual células somáticas, sob condições especificas de indução, geram celulas embriogenicas que, atraves de uma serie de modificações estruturais e bioquimicas, resultam na formação do embrião somático. 
O padrão de de desenvolvimento de um embrião somático apresenta caracteristicas morfologicas semelhantes às do embrião zigotico em diferentes aspectos. Ambos são caracterizados pela difrenciação de uma estrutura bipolar constituída de ápice caulinar e radicular, ambos passam pelos estádios de desenvolvimento pré embrionário e embrionário, a saber, globular e condiforme, torpedo e cotiledonar. Uma diferença marcante entre os embriões somáticos e zigóticos, conforme pode ser observado na Fig 1, esta no fato dos embriões somaticos se desenvolverem livres de correlações fisicas com o tecido maternal 
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Propágulo 
Embriões Somáticos
Células ou Tecidos Somáticos (não sexuais)
Série de estádios embriogênicos
Embriogênese Somática 
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(Williams e Maheswaran, 1986)
A embriogênese somática é o processo de desenvolvimento de embriões a partir de células haplóides ou diplóides, ou somáticas, que se desenvolvem por meio de diferentes estádios embriogênicos dando origem a uma planta, sem que ocorra a fusão de gametas (Williams e Maheswaran, 1986). 
A tecnologia de sementes sintéticas tem sido desenvolvida baseada no uso de embriões somáticos como sementes funcionais (Gray, 1987). As principais diferenças entre os embriões somáticos e zigóticos relacionam-se com o fato de os embriões somáticos se desenvolverem livres de correlações físicas, fisiológicas e genéticas que ocorrem durante o desenvolvimento de um embrião zigótico (Zimmermann, 1993) e poderem apresentar desenvolvimento
http://repositorio.ufla.br/bitstream/1/4929/1/DISSERTA%C3%87%C3%83O_Embriog%C3%AAnese%20som%C3%A1tica%20direta%20e%20criopreserva%C3%A7%C3%A3o%20de%20embri%C3%B5es....pdf – EMBRIOGENESE SOMATICA 
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Propágulo 
Explante 
Capacidade embriogênica
Sinais 
endógenos 
Embrião Somático Maduro 
Sinais
 exógenos 
Embriogênese Somática 
(Dam; Paul; Bandyopadhyay, 2010) 
25
Para que a embriogênese somática ocorra o explante além de apresentar capacidade embriogênica precisa que suas células possuam a capacidade de receber sinais endógenos e exógenos que serão responsáveis pelo início da embriogênese somática culminando na formação do embrião somático maduro (DAM; PAUL; BANDYOPADHYAY, 2010). 
A embriogênese somática é o processo de desenvolvimento de embriões a partir de células haplóides ou diplóides, ou somáticas, que se desenvolvem por meio de diferentes estádios embriogênicos dando origem a uma planta, sem que ocorra a fusão de gametas (Williams e Maheswaran, 1986). 
25
Propágulo 
Embriões
Somáticos 
Diretos 
Se formam a partir de um tecido intermediário chamado calo. 
Indiretos 
Originam-se dos tecidos matrizes sem a formação
de estágios intermediários de calos. 
26
(Spiegel-Roy & Vardi, 1984)
(Spiegel-Roy & Vardi, 1984)Existem dois tipos de embriogênese
somática que são comumente observados in vitro. O primeiro corresponde ao modelo
direto no qual os embriões somáticos originam-se dos tecidos matrizes sem a formação
de estágios intermediários de calos, enquanto o segundo corresponde ao modelo indireto
no qual os embriões somáticos se formam a partir de um tecido intermediário chamado
calo. As etapas começam com os cultivos embriogênicos, que implica o cultivo de um
tecido primário que se dá em meio sólidos ou líquidos em meio contendo reguladores de
crescimento. Nas etapas seguintes os pró-embriões são estimulados a desenvolverem
sem o regulador de crescimento ou até formar o embrião completo. Os fatores que
podem afetar a embriogênese são o genótipo, o estádio de desenvolvimento do embrião
no isolamento, condição de crescimento da planta mãe, composição do meio e
reguladores de crescimento.
26
Embriões somáticos 
Propágulo 
Vantagens: 
 Planta ser geneticamente igual à planta-mãe;
 
 Possibilidade de transferência de genes;
 Menor custo de produção.
(Carvalho et al., 2006)
27
Teoricamente, a ES é a melhor opção para a propagação in vitro, em virtude de apresentar vantagens, como alta taxa de multiplicação comparada a qualquer outro processo de propagação, escalonamento da produção pela manutenção da cultura em meio líquido; plantio direto da muda obtida via ES, sem necessidade de enxertia, com menor custo de produção, além da planta ser geneticamente igual à planta-mãe; possibilidade de transferência de genes, razão pela qual tem sido utilizada como ferramenta em estudos de desenvolvimento de plantas, propagação clonal e melhoramento
27
Embriões somáticos 
Propágulo 
Vantagens: 
 Alta taxa de multiplicação;
 Escalonamento da produção pela manutenção da cultura em meio líquido; 
 Plantio direto da muda
 (sem necessidade de enxertia)
(Carvalho et al., 2006)
28
Teoricamente, a ES é a melhor opção para a propagação in vitro, em virtude de apresentar vantagens, como alta taxa de multiplicação comparada a qualquer outro processo de propagação, escalonamento da produção pela manutenção da cultura em meio líquido; plantio direto da muda obtida via ES, sem necessidade de enxertia, com menor custo de produção, além da planta ser geneticamente igual à planta-mãe; possibilidade de transferência de genes, razão pela qual tem sido utilizada como ferramenta em estudos de desenvolvimento de plantas, propagação clonal e melhoramento
28
SOJA 
Propágulo 
Embriões somáticos 
ALGODÃO
CASTANHA 
GOIABEIRA 
ORQUÍDEA 
MILHO 
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Produção
(Datta et al., 2001; Saiprasad, 2001; Lambardi et al., 2006)
Alginato de Sódio 
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A tecnologia de sementes sintéticas é baseada no encapsulamento de diferentes partes da planta, como por exemplo: embriões somáticos, gemas apicais e laterais ou tecidos meristemáticos, que são excisadas e, em uma cápsula de hidrogel são revestidos. O meio entre o explante (microbroto) e a cápsula é denominado endosperma artificial para a nutrição do explante.
Para a produção das sementes são necessárias partes da planta, como: gemas laterais, apicais, embriões somáticos ou meristemas, preferencialmente de plantas cultivadas in vitro. 
A propagação de plantas a partir de embriões somáticos e não-somáticos, utilizando-se a tecnologia de sementes sintéticas ou semente artificiais, é uma promissora ferramenta no âmbito da agricultura. Istose deve, principalmente, a existência de algumas situações onde a multiplicação a partir de sementes naturais é problemática, como nos casos de plantas que não possuem sementes, ou que possuem sementes muito pequenas. Assim, tais plantas podem ser multiplicadas por meios vegetativos, ou seja, utilizando-se outras partes da planta. No entanto, essas técnicas, chamadas in vivo, costumam ser caras e demoradas.
Segundo Cid (2004), o desenvolvimento de sementes sintéticas é uma modalidade de cultura de tecidos de plantas, que consiste em encapsular embriões somáticos, ápices caulinares ou gemas axilares. Dessa forma, é possível englobar dentro das definições todos os tipos de propágulos, como estruturas que possam ser utilizadas de forma similar a sementes botânicas (Standardi e Piccioni, 1998). Essa tecnologia evidencia a capacidade de multiplicação de plantas via embriogênese somática. 
Das diferentes técnicas disponíveis, o sistema de encapsulamento em gel é o mais empregado. Redenbaugh et al. (1986) foram os primeiros a proporem o uso de um hidrogel como o alginato de sódio para a produção de sementes artificiais, observando freqüências de 86% de conversão em sementes sintéticas de Medicago sativa. Realmente, o alginato de sódio é o principal gel para o encapsulamento, devido as suas propriedades geleificantes, baixo custo, facilidade de uso e ausência de toxicidade. A resistência e dureza da cápsula são funções da proporção entre os ácidos gulurônico e manurônico, os cátions e o tempo de complexação (Redenbaugh et al., 1988). Este aspecto é importante, pois em alguns casos, a dureza excessiva da cápsula impede ou dificulta a conversão dos embriões em plantas. Esta técnica tem sido continuamente aprimorada de tal maneira que a partir de uma análise qualitativa e quantitativa dos componentes do endosperma de uma semente, pode-se reconstituir e adicionar nutrientes inorgânicos e orgânicos, agentes protetores bem como microorganismos benéficos, como micorrizas, ao hidrogel, auxiliando a conversão dos propágulos em plantas (Figura 3). No entanto, as cápsulas de hidrogel podem desidratar e dificultar trocas gasosas, limitando o período de armazenamento no escuro e em baixas temperaturas por um período máximo de um mês (Redenbaugh et al., 1991).
* . 
 /2 1 
 /09B / 2 C 5):>K).11LL7
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Encapsulamento 
 Propriedades geleificantes;
 Baixo custo;
 Facilidade de uso;
 Ausência de toxicidade; 
 Proteção contra danos mecânicos. 
(Redenbaugh et al., 1986; Guerra et al., 1999)
Alginato de Sódio 
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O alginato de sódio é o principal gel para o encapsulamento devido as suas propriedades geleificantes, baixo custo, facilidade e uso e ausência de toxicidade (Redenbaugh et al., 1986; Guerra et al., 1999). 
 Alginato de Sódio: É um sal orgânico derivado de carboidratos do tipo fibra. Extraído de algas marrons. É bastante hidrossolúvel, formando uma solução coloidal viscosa. Trata-se de um agente suspensor. É um hidrocolóide e agente geleificante pois tem propriedades úteis para formação de géis. 
O alginato de sódio, na presença de cátions di e trivalentes (da solução de cloreto de cálcio) complexa-se e forma o alginato de cálcio. A resistência e dureza da cápsula são importantes, pois, em alguns casos, a 8 ‘ dureza excessiva da capsula dificulta ou impede a conversão ou germinação (rompimento da cápsula) do explante em plantas (GUERRA et al., 1999)
Altas concentrações de alginato de sódio inibem a conversão de explantes encapsulados, enquanto que menores concentrações resultam na formação de cápsulas frágeis, que são difíceis de manusear (SHARMA et al., 2012). No entanto, a matriz de alginato protege os explantes contra danos físicos e ambientais e minimiza processos de desidratação (IKHLAQ et al., 2010).
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Encapsulamento 
 Nutrientes minerais (nitratos, sulfatos, fosfatos);
 Orgânicos;
 Vitaminas;
 Reguladores de crescimento. 
Contribuem de forma decisiva para a nutrição do propágulo. 
(Paneque et al., 2004; Sahoo et al., 2012)
Enriquecido com substâncias nutritivas 
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 Pode-se incorporar a matriz de alginato nutrientes minerais (nitratos, sulfatos, fosfatos) orgânicos, micronutrientes (boro, ferro, manganês, zinco, etc), vitaminas, reguladores de crescimento, e outros compostos que contribuem de forma decisiva para a nutrição da plântula (PANEQUE et al., 2004; SAHOO et al., 2012) simulando o endosperma 
O gel que envolve o explante não confere apenas proteção, estando envolvido também na nutrição e pode controlar seu crescimento. Pode-se incorporar a matriz de alginato nutrientes minerais (nitratos, sulfatos, fosfatos) orgânicos, micronutrientes (boro, ferro, manganês, zinco, etc), vitaminas, reguladores de crescimento, e outros compostos que contribuem de forma 
decisiva para a nutrição da plântula (PANEQUE et al., 2004; SAHOO et al., 2012).
As citocininas podem favorecer a produção de calos embriogênicos. 
• Macronutrientes inorgânicos (N, K, Ca, Mg, P, S, Si) • Micronutrientes inorgânicos (Cl, Fe, B, Mn, Na, Zn, Cu, Ni, Mo) • Vitaminas (ácido nicotínico, piridoxina e tiamina) • Fontes de nitrogênio orgânico (glicina e inositol) • Açúcares (sacarose, glucose e monitol, entre outros) • Reguladores de crescimento (auxina, citocinina, ácido giberélico) • Orgânicos opcionais (hidrolizado de caseína e extrato de levedura) • Agente gelatinoso opcional (ágar ou phytagel).
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Seleção do
Explante 
Solução de Alginato 
de sódio + 
Componentes 
Complexação em Cloreto de Cálcio 
Descomplexação em Nitrato de Potássio 
Germinação em bandejas com substrato 
Lavagem em H2O
 
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Como são produzidas as sementes sintéticas? Para a produção das sementes são necessárias partes da planta, como: gemas laterais, apicais, embri- ões somáticos ou meristemas, preferencialmente de plantas cultivadas in vitro. Conforme ilustrado na Figura 2, estas são excisadas e misturadas à matriz de alginato de sódio 5%, simulando o endosperma (Redenbaugh et al., 1988). Posteriormente, ocorre a transformação da solução líquida em solução coloidal por meio de uma reação de troca iônica e, com auxílio de pipeta automática e ponteiras estéreis, as sementes são resgatadas individualmente e gotejadas em solução com cloreto de cálcio (100 mM), na qual permanecem por 20 minutos, ou até a complexação da cápsula (Figura 3). Após este período, são submetidas à dupla lavagem em água deionizada esterilizada e, então, as cápsulas são imersas em nova solução de nitrato de potássio (100 mM) para a descomplexação por 15 minutos. 
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Picrorhiza kurrooa: status atual e cultura de tecidos mediada intervenções biotecnológicas
(Rawat et al., 2013)
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Resumo Picrorhiza kurrooa, uma das plantas importantes espécies entre as diversas plantas medicinais, é endêmica Himalaia Como a planta é útil no tratamento de vários doen�s, por exemplo, dist�bios hep�icos, problemas g�tricos, anemia, asma, etc., a coleta ilegal na natureza está aumentando e agora esta planta é proibida para exportação em qualquer forma e listada como 'ameaçadas de extinção'. Estudos ecológicos realizados sobre esta espécie em últimas décadas sugeriram que a disponibilidade desta espécie em seus habitats específicos é comparativamente menor que espécies associadas. Fatores possíveis responsáveis ​​por este esgotamento estão aumentando a demanda nas indústrias farmacêuticas, especificidade de habitat, exploração pesada do selvagem, desorganizado práticas de cultivo, etc. A biotecnologia está desempenhando papel crucial para conservar esta importante espécie de planta. O passado 23 anos testemunharam uma progressiva biotecnologia avanços feitos em P. kurrooa. As pessoas publicaram vários relatórios sobre os estabelecimentos de técnicas de cultura in vitro, incluindo micropropagação, produção de sementes sintéticas, regeneração via organogênese da parte aérea mediada por calos, regeneração de brotos adventícios, transformação genética através de Agrobacterium rhizogenes, metabólito secundárioanálise, etc. Esta revisão tenta concentrar-se na ecologia actual status e fornecer uma conta abrangente sobre o intervenções biotecnológicas mediadas pela cultura de tecidos em P. kurrooa para melhoria e conservação deste planta medicinalmente importante.
Cultura de calos e organogênese direta / indireta A cultura de calos (Fig. 4a) é uma boa fonte alternativa de produção de plantas in vitro. Lal e Ahuja (1995) relataram o manutenção de culturas de brotos e calos de P. kurrooa 64 semanas em meio MS livre de hormônio incubado a 4–10 ° C no escuro. Mais tarde eles (Lal e Ahuja 1996) relataram indução de calos de estacas nodais e explantes foliares de P. kurrooa em meio MS suplementado com 0,5 a 2,0 mg / l 2,4- D. A manutenção e a proliferação de calos foram ótimas em Meio MS contendo 4,0 mg / l NAA e 1,0 mg / l Kn. Organogênese tiro foi alcançado a partir de calos por sua transferência seqüencial em diferentes meios, ou seja, indução de broto primordial em meio MS com 0,25 mg / l de BAP e conversão de primordial bud em brotos em MS? 0,12 mg / l de BAP (com meia força de nitrogênio). Combinação única de o meio não foi considerado adequado para broto de broto / embrião somático formação nesta espécie. Os brotos regenerados foram enraizados Meio MS contendo 0,2 mg / l NAA e, com sucesso estabelecido no solo (Lal e Ahuja 1996).
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( Londe et al., 2015)
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Semente sintética garante mudas de Banana de alta qualidade
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Estratégias para a micropropagação de Bromélias
( Guerra et al., 2010)
 Manga
( Saha et al., 2014)
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Análises moleculares e fitoquímicas para avaliar a estabilidade genética em microbrotos encapsuladas com alginato de Ocimum gratissimum L. (Manjericão) após armazenamento in vitro 
Capim - marinho 
( Surge et al., 2013)
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Semente Sintética de Arroz: Uma tecnologia emergente da Biotecnologia Aplicada
(Nogueira et al., 2010)
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Criopreservação e Produção de Sementes Sintéticas in vitro de mangabeira 
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E NUTRICIONAIS DA MATRIZ DE ENCAPSULAMENTO NA PRODUÇÃO DE SEMENTES SINTÉTICAS DE PIMENTA-LONGA (Piper hispidinervumC. DC.)
( Guedes et al., 2007)
Sementes Germinadas 
Constituição (água ou meio MS) e consistência da cápsula (alginato de sódio 1% ou 2%) e do tempo de complexação (10, 20 e 30 min) em CaCl2
Taxa de emergência e crescimento das plântulas encapsuladas. 
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Tabela 1 - Efeito da constituição da cápsula e concentração de alginato de sódio no percentual de germinação in vitro de sementes sintéticas de Piper hispidinervum após 15 e 30 dias em meio MS sólido. 
( Guedes et al., 2007)
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Solanum tuberosum demonstraram o sucesso da utilização da semente sintética e criopreservação. 
 
Sementes Sintéticas e Conservação 
(Vargas et al., 2014)
Produziram mudas diretamente no solo, assim eliminou as etapas de enraizamento, aclimatização ou formação de tubérculos. 
Sementes sintéticas: Tecnologia para viabilizar a conservação in vitro da Batata 
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Vários estudos com Solanum tuberosum foram realizados, demonstrando o sucesso da utilização da semente sintética e criopreservação. Sarkar & Naik, 1997 e 1998, produziram e utilizaram sementes sintéticas para propagação de batata cultivar Kufri Ashoka, produzindo mudas diretamente no solo, o que eliminou as etapas de enraizamento, aclimatização ou formação de tubérculos
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l. Desta forma, brotações encapsuladas, de acordo com a metodologia para a produção de semente sintética, podem ser ainda acrescidas de diferentes torreguladores e concentrações com a nalidade de favorecer o desen
volvimento dos propágulos e a conversão destes em plantas em condições ex vitro. As sementes podem ser preparadas e inoculadas em vermiculita média ou substrato umedecido com água estéril e mantidas em condições de alta umidade, inicialmente em sistema fechado. Gradualmente, as gemas vão sendo expostas ao menor grau de umidade em condições de casa de vegetação, técnica esta semelhante à utilizada para aclimatização de plantas advindas da micropropagação. Após determinado período, pode-se avaliar a formação de brotações, raízes e folhas (Figura 4). 
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Investigaram diferentes métodos de Criopreservação - verificaram o método de encapsulamento-vitrificação. 
Sementes Sintéticas e Conservação 
Aumentou a sobrevivência e a regeneração entre os brotos de batata.
 
(Dhital et al., 2009)
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Outros autores, com a intenção de investigar diferentes métodos de criopreservação (congelamento em nitrogênio líquido a -196°C), vericaram que o método de encapsulamento-vitricação aumentou a sobrevivência e a regeneração entre os brotos de batata (DHITAL et al., 2009). Estas vantagens são evidentes, pois além de armazenar em longo prazo a biodiversidade do germoplasma, a técnica é também destacada por autores por produzir plantas isentas de vírus (Wang et 
As técnicas de criopreservação desenvolvidas mais recentemente e estão baseadas na vitrificação : Passagem da água diretamente da fase líquida para a fase amorfa ou de vidro, evitando a formação de gelo cristalino. 
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 Criada pela Syngenta - 2017;
 Inovação no setor Sucroenergético; 
 Maior simplificação e eficiência no plantio da cultura. 
“Semente” da Cana-de-açúcar
Plene Esmerald
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“Semente” da Cana-de-açucar
 Cápsulas contendo de 3 a 5 gemas - protegidos de danos físicos e de perda de umidade. 
 Grande redução no volume de material a ser movimentado nas áreas de formação de canaviais. 
Colmo dentro do sulco – 
Cerca de 20 ton/ha
200 kg 
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Considerações Finais
Apesar de pouco utilizada comercialmente, esta técnica tem se mostrado promissora para a conservação de plantas. 
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Possibilitando uma redução considerável na duração e no custo de procedimentos e produção de plantas. 
Considerações Finais
Os avanços biotecnológicos na agricultura abre novos horizontes na agricultura moderna;
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Obrigada! 
sori_mello@hotmail.com 
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SEMENTE 
EMBRIÃO
 SOMÁTICO 
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Introdução 
 
Intercâmbio desses genes apresentam alto risco de transferência das doenças (Rai et al., 2009) ;
O uso desta tecnologia, tem-se destacado na conservação e intercâmbio de germoplasma de diversas espécies;
 É análoga à semente verdadeira ou botânica. 
( Diniz, 2004)
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E, o intercâmbio desses genes apresentam alto risco de transferência das doenças (Rai et al., 2009). Em decorrência destes problemas, o uso da tecnologia denominada de sementes encapsuladas ou sementes sintéticas, tem-se destacado a conservação e intercâmbio de germoplasma dessas espécies. É análoga à semente verdadeira ou botânica, e consiste de um propágulo ( embriões somáticos, ápices caulinares ou gemas axilares) envolto por uma ou mais camadas de compostos artificiais, formando uma cápsula – O endosperma sintético ( Diniz, 2004). 
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Propágulo 
Encapsulamento 
Produção
+
=
Endosperma artificial 
Cobertura artificial 
Semente Sintéticas 
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As sementes são formadas por material de revestimento e endosperma articial para a nutrição do explante. 
Além disso, a semente sintética envolvendo os propágulos proporciona resistência para preservar a viabilidade e, ainda, pode ser composta por substâncias nutritivas e retardadoras do crescimento (PREWEIN & WILHELM, 2003).
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Embriões
Zigóticos 
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Propágulo 
 Proteção dos embriões somáticos;
 Fácil armazenamento;
 Transporte; 
 Conversão em plantas; 
 Resistência para preservar a viabilidade. 
Redenbaugh et al. (1986)
Encapsulamento de Embriões Somáticos em cápsulas de Hidrogel 
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Sementes sintéticas têm vantagens múltiplas sobre propagação organogênica, inclusive facilidade de manuseio e maior potencial de armazenagem, maior potencial em escala de produção e um baixo custo de produção (Ghosh e Sen, 1994). O potencial para automação de todo o processo de produção é mais uma vantagem, sendo que a aplicação comercialde embriões somáticos necessita de altos volumes (Ziv, 1995). As principais vantagens potenciais deste método relacionam-se com a produção de grande quantidade de propágulos em curto espaço de tempo, a manutenção da identidade clonal, a semeadura direta no campo, eliminando estruturas caras de aclimatação, como sementeiras e viveiros, e o baixo custo por planta. Para espécies florestais, podese acrescentar que a produção de sementes sintéticas em 
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Propágulo 
Embriões SOMÁTICOS
Embriões ZIGÓTICOS
(Zimmermann, 1993)
Presença de um sistema vascular fechado, sem conexão com os tecidos do explante inicial.
Se desenvolvem livres de correlações físicas, fisiológicas e genéticas. 
Desenvolvem por diferentes estádios embriogênicos, sem que ocorra a fusão de gametas – Expressão da totipotencialidade das células. 
Inicia-se após a fecundação da oosfera, por um dos núcleos gametóticos do grão de pólen. 
Caso ocorra, pode apresentar desenvolvimento anormal . 
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A tecnologia de sementes sintéticas tem sido desenvolvida baseada no uso de embriões somáticos como sementes funcionais (Gray, 1987). As principais diferenças entre os embriões somáticos e zigóticos relacionam-se com o fato de os embriões somáticos se desenvolverem livres de correlações físicas, fisiológicas e genéticas que ocorrem durante o desenvolvimento de um embrião zigótico (Zimmermann, 1993) e poderem apresentar desenvolvimento 
A ES é, portanto, o meio pelo qual células somáticas se desenvolvem em estruturas que se assemelham a embriões zigóticos (isto é, bipolar e sem conexão vascular ao tecido parental) com uma série de estádios embriológicos característicos, sem fusão de gametas (JIMÉNEZ, 2001) e foi descrito há quase 50 anos (STEWARD et al., 1958), devido à sua relevância.
As principais diferenças entre os embriões somáticos e zigóticos relacionamse com o fato de os embriões somáticos se desenvolvem livres de correlações físicas, fisiológicas e genéticas que ocorrem durante o desenvolvimento de um embrião zigótico (Zimmermann, 1993) e poderem apresentar desenvolvimento anormal. Uma particularidade dos embriões somáticos é a presença de um sistema vascular fechado, sem conecção vascular com os tecidos do explante inicial
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