Cultura de Tecidos Vegetais

Prévia do material em texto

*
*
CEN 001 CULTURA DE TECIDOS VEGETAIS
Laboratório de Biotecnologia Vegetal
CENA/USP
www.cena.usp.br/apostilas/beatriz
*
BIOTECNOLOGIA: técnicas baseadas em organismos vivos para o 	desenvolvimento de produtos
CULTURA DE TECIDOS VEGETAIS: isolar parte de uma planta (explante) e proporcionar artificialmente condições físicas e químicas para o desenvolvimento das células mantendo-se a assepsia
*
TOTIPOTÊNCIA
"...each living cell of a multicellular organism should be capable of independent development if provided with the proper external conditions..." (Schwann, 1839) 
"…a totipotent cell is one that is capable of developing by regeneration into a whole organism…" (Morgan, 1901)
CULTURA DE TECIDOS
"Haberlandt’s vision was of achieving continued cell division in explanted tissues on nutrient media – that is, of establishing true, potentially perpetual, tissue cultures."
"Harbelandt originated the concept and was the first to attempt to cultivate isolated plant cells in vitro on an artificial medium." (Dodds & Roberts, 1995)
*
 1900 – 1939: 	escolha do explante
		formulação do meio de cultura
	1902 - Haberlandt: cultivo de células vegetais (folha)
	1922 - Kotte e Robins: ponta de raiz e ápice meristemático
	1934 - White: cultivo de ápices de raiz de tomate
	1934 - Kogl et al.: identificação IAA 
	1939 - Gautheret: obtenção de calo de cenoura
	1939 - Nobércourt: obtenção de calo de cenoura
	1939 - White: obtenção de calo de fumo
CULTURA DE TECIDOS VEGETAIS
HISTÓRICO
*
CULTURA DE TECIDOS VEGETAIS
HISTÓRICO
 1940 - 1978: estudos básicos de nutrição e morfogênese 
 
	1941 - van Overbeek: adição de água de coco aos meios de cultura
	1946 - Ball: regeneração de plantas a partir de ápice meristemático
	1952 - Morel & Martin: obtenção de plantas de dália livres de vírus 
	1953 - Muir: obtenção de cultura de células em suspensão
	1955 - Miller et al.:	descoberta da cinetina
 	regeneração de parte aérea/raiz depende do 				balanço auxina/citocinina
	1958 - Steward et al.: embriões somáticos de cenoura
 	Reinert: embriões somáticos de cenoura
*
 1940 – 1978: estudos básicos de nutrição e morfogênese
	- 1960 - Cocking: isolamento de protoplastos
	- 1962 - Murashige & Skoog: meio de cultura MS
	- 1966 - Guha & Maheshwari: cultura de anteras
	- 1971 - Takebe et al.: 	regeneração de plantas a partir de 		protoplasto
	- 1972 - Carlson et al.: fusão de protoplastos de fumo
	- 1977 - Chilton et al.: transformação genética em fumo
	- 1978 - Melchers et al.: 	híbrido somático (batata + tomate))
CULTURA DE TECIDOS VEGETAIS
HISTÓRICO
*
CULTURA DE TECIDOS VEGETAIS
HISTÓRICO
1978 - presente: uso das técnicas desenvolvidas
- universidades e centros de pesquisa
 	- estudos básicos: fisiologia e bioquímica 
	- desenvolvimento de protocolos: organogênese
 	embriogênese somática
 	transformação genética
 	- manipulação genética: hibridação somática
 	transformação genética
 
- empresas privadas: micropropagação
 produção variedades transgênicas
*
CULTURA DE TECIDOS VEGETAIS
RESUMO/HISTÓRICO
 1900:	idéias da totipotência
	
 1930:	assepsia, meios nutritivos, auxinas
	determinação do crescimento ilimitado das células 	formação de calo
 1940 – 1970: 	ápice meristemático, células em suspensão, 		 	embriogênese somática, protoplastos
		regeneração de plantas
 1970 – 1980: 	manipulação genética
		híbridos somáticos, plantas transgênicas
 1980 – hoje: 	protocolos de cultura de tecidos, com regeneração 		de plantas para a maioria das espécies
*
CULTURA DE TECIDOS VEGETAIS
HISTÓRICO NO BRASIL
 1950: Bitancourt: Instituto Biológico de São Paulo
 1971: William Sharp: ESALQ
	Lindas Caldas
	Otto Crócomo
 1972: Lindas Caldas: Universidade de Brasília
 1973: Walter Handro: USP/São Paulo
	Kurt Hell
	Gilberto Kerbauy
*
 Cultura de Plantas Intactas: sementes
 Cultura de Embrião: isolamento do embrião zigótico
 Cultura de Orgãos: meristema, raiz, gemas
 Cultura de Calos: massa de células de crescimento não organizado
 Cultura de Células em Suspensão: mistura de células isoladas e/ou 	pequenos agregados de células, incubado sob agitação
 Embriogênese Somática: 	produção de estruturas semelhantes ao 				embrião zigótico sem a fusão de gametas
 Cultura de Haplóides: cultivo de antera ou grão de pólen
 Cultura de Protoplastos: 	isolamento e cultivo de células sem parede 		celular
SISTEMAS DE CULTURAS DE CÉLULAS E TECIDOS VEGETAIS IN VITRO
*
 Pesquisa Básica: fisiologia e bioquímica vegetal
 Micropropagação: mudas de alta qualidade em grande quantidade
 Limpeza de Vírus: vírus sistêmicos em espécies de propagação vegetativa
 Resgate de Embrião: cruzamento sexual de parentais distantes
 Embriogênese Somática: sementes sintéticas
 Plantas 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
*
EXPLANTES
meristemas pré-existentes
não meristemáticos
ápice meristemático
meristema
segmento nodal
disco de folha
segmento de raiz
segmento de ramo
ORGANOGÊNESE
broto/raiz
EMBRIOGÊNESE SOMÁTICA
embrião somático
CULTURA DE TECIDOS VEGETAIS
*
CULTURA DE TECIDOS VEGETAIS
CARACTERÍSTICAS
 ocorre em micro-escala
 ambiente otimizado (físico e nutricional)
 ausência de microorganismos e insetos
 quebra no padrão normal de desenvolvimento da planta
	tecido isolado se desenvolve de maneira não usual
 permite manipulação genética
 "in vitro" = cultivo em frascos de vidro