ED 1 Biotec Vegetal

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE QUÍMICA - Biotecnologia Vegetal
Prof.: Anita Ferreira
Estudo Dirigido I
Nome: Juliana Pflueger de Farias
O mercado de uvas in natura apresenta tendência de aumento do consume de uvas sem sementes, substituindo as tradicionais uvas com sementes. Nos Estados Unidos as uvas apirênicas já dominaram o mercado e na Europa é crescente a demanda por uvas sem sementes. Certamente em outros mercados, como o brasileiro, os consumidores estão susceptíveis a mudanças de hábito de consumo, dando preferência às uvas apirênicas, consideradas de melhor qualidade.
Consonante com as demandas do mercado, atualmente a criação de cultivares de uvas de mesa sem sementes é uma das grandes prioridades dos programas de melhoramento da videira em todo o mundo. Existem dois sistemas com determinação genética para apirenia, a partenocarpia e a estenoespermocarpia. A partenocarpia se caracteriza pela ausência total de sementes. Neste caso não ocorre fecundação. O fruto é desenvolvido exclusivamente a partir de tecidos maternos. Na estenoespermocarpia ocorre a fecundação para a formação do fruto, seguida de aborto do embrião ainda imaturo devido à ausência ou má formação do endosperma. Desse processo, originam-se frutos maduros com sementes-traço pouco desenvolvidas e macias, imperceptíveis ao consumidor (STOUT, 1936). 
Com base nesses trabalhos, o resgate de embriões passou a ser utilizado nos programas de melhoramento da videira em diversos países, como Austrália (BARLASS et al., 1988), Bulgária (TSOLOVA, 1990), França (BOUQUET & DAVIS, 1989), África do Sul (BURGUER & TRAUTMAN, 1998), Argentina (PONCE, et al., 1998) e Espanha (GARCIA et al., 1998). No Brasil, a técnica vem sendo utilizada desde o início da década de 1990 (PASSOS, et al., 1992; OLIVEIRA & CAMARGO, 1993; OLIVEIRA et al., 1994; POMMER et al., 1995; AMARAL et al., 1997; AMARAL et al., 1998; CAMARGO, 1998).
Uvas Apirênicas: uvas sem caroço
Partenocarpia: O fruto é produzido sem que os óvulos sejam fecundados. É uma espécie triplóide (AAA). Se reproduz assexuadamente e, assim, é menos eficiente na reprodução. Pode ser induzida pela introdução de auxinas e giberelinas no ovário da flor, antes da fecundação. Ocorre o estímulo para o amadurecimento e desenvolvimento do ovário, formando frutos sem semente.
Estenoespermocarpia: Ocorre a fecundação para a formação do fruto, seguida de aborto do embrião ainda imaturo devido à ausência ou má formação do endosperma.
Fruto: Produto do ovário da flor após a fecundação. É formado pelo pericarpo (paredes dos ovários) e a semente (óvulo fecundado).
Como a pulverização hormonal poderia melhorar essa técnica? Quais hormônios deveriam ser utilizados e em que proporções?
A introdução de auxina, que faz com que o pericarpo do fruto aumente, aumentando o peso do fruto e Giberelina, que proporcionam o aumento do pedúnculo, aumentando a quantidade de uvas. A proporção menos auxina e mais Giberelina (aumento da proporção da planta).
No Brasil, a primeira tentativa, de que se tem registro, de se desenvolverem cultivares de melancia sem sementes foi realizada pela Embrapa Hortaliças, no início da década de 90, em convênio com centros de pesquisa do Japão (Tasaki, 1991). Desde o final de 1996, a Embrapa Semi-Árido vem estudando a obtenção de híbridos experimentais de melancia sem sementes, a partir do desenvolvimento de linhas tetraplóides e diplóides de melancia.
Após a colheita, três sementes de cada fruto foram postas para germinar em placa de Petri para a realização da análise citogenética com base na metodologia (Sung, 1994). Porém, muitos estudos têm demonstrado que o fraco desenvolvimento do embrião e a espessa casca da semente são os principais fatores que causam os baixos níveis de germinação em melancia poliplóides (Kihara, 1951).
O aumento do tamanho do fruto em melancia é incrementado pelos hormônios promotores do crescimento produzidos pelas sementes em desenvolvimento. No caso das plantas triplóides, esses hormônios devem ser fornecidos pelo pólen. Entretanto, como elas praticamente não apresentam pólen viável, é preciso que sejam plantadas fileiras polinizadoras constituídas de plantas diplóides. Os polinizadores devem ocupar uma área equivalente a, pelo menos, um terço da área plantada com triplóides (Andrus et al., 1971).
O ocamento de frutos é uma desordem fisiológica de causa desconhecida. Acredita-se que fatores ambientais e de manejo da cultura que contribuem para o crescimento descontínuo do fruto possam aumentar significativamente a incidência de frutos ocados. Os fatores mais freqüentemente mencionados como promotores dessa desordem são: o excesso de fertilizantes nitrogenados, água excessiva e alternância de períodos quentes e frios durante o crescimento dos frutos.
Casca: composta de nutrientes e amido, as mais resistentes possuem celulose.
Como resolver o problema da espessura da casca da semente? Qual é a sua relação com os problemas na germinação? Quais hormônios são utilizados nesse texto? Explique o ocamento dos frutos.
Como a casca da semente é composta por amido, pode ser utilizado Giberelina, que induz o gene da a-amilase. A espessura da casca pode levar a um estado de dormência da semente pelo impedimento de absorção de água, restrição mecânica e interferência nas trocas gasosas necessárias, impedindo a germinação. Este tipo de dormência se chama dormência importa pela testa. Os hormônios de crescimento são auxina e Giberelina. O ocamento ocorre devido à expansão rápida do pericarpo, deixando um espaço interno não preenchido.
Atualmente, como crescimento do número de espécies vegetais que estão sendo alvo de seqüenciamento, a manipulação da expressão de genes pela tecnologia dos transgênicos abre um enorme leque de possibilidades do controle da expressão do sexo em plantas. Há um grande interesse em se obter plantas macho-estéreis em um grande número de espécies, onde programas de melhoramento envolvem a obtenção de híbridos. Em plantas monóicas com flores díclinas, há, na maior parte dos casos, um interesse no aumento da proporção de flores femininas em relação ao número de flores masculinas, para a maior produção de frutos e/ou grãos. Flores ornamentais para corte possuem um tempo de vaso mais prolongado se seus órgãos sexuais forem removidos manualmente (Shibuya et al., 2000). Assim, flores que naturalmente produzam apenas sépalas e pétalas teriam um interesse comercial maior. Há casos em que a substituição dos verticilos contendo estames e carpelos por verticilos contendo pétalas supernumerárias é uma vantagem estética. Nesse caso, essas plantas deveriam ser forçosamente reproduzidas vegetativamente. Há casos ainda de plantas que são exclusivamente dióicas e onde a obtenção de autofecundação é impossível, como a amoreira. Nesse caso, a manipulação da expressão de homólogos de SUP e/ou dos genes da função B permitiriam a obtenção de plantas monóicas para fins de melhoramento, permitindo a introgressão de genes de interesse. Pesquisas nesse sentido estão sendo realizadas atualmente em nossos laboratórios.
Dioica: tem uma flor feminina e uma flor masculina
Monoica: tem uma flor feminina e masculina. Monoica monoclina, são hermafroditas. Monoica diclina possuem uma parte aérea masculina e uma parte embaixo feminina.
Retirada de órgãos sexuais: sem órgãos permanece por mais tempo com as pétalas.
Sépala: cálice
Verticilo: conjunto de órgãos
Estame: androceu
Carpelo: gineceu 
Explique como a utilização de hormônios pode ajudar no controle da mudança de sexo das plantas. Quais seriam os pontos negativos da utilização hormonal nesse caso? Qual a vantagem da manipulação genética para mudança de sexo das plantas?
A Giberelina causa feminilização de flores masculinas. Os pontos negativos são: menos pólen, devido a diminuição das flores masculinas, impossibilitando a propagação da espécie, outro ponto é, como a modificação não é genética, a modificaçãonão é permanente. A vantagem da manipulação genética é que seria uma modificação permanente, não teria que ser feito várias vezes, como a pulverização hormonal.
Os carotenóides compreendem uma família de compostos naturais, dos quais mais de 600 variantes estruturais estão reportadas e caracterizadas, a partir de bactérias, algas, fungos e plantas superiores. A produção natural mundial é estimada em 100 milhões de toneladas por ano, e é encabeçada pela fucoxantina das algas fotossintéticas marrons. Os mamíferos não estão bioquimicamente capacitados para a biossíntese de carotenóides, mas podem acumular e / ou converter precursores que obtêm da dieta (e.g., conversão de -caroteno em vitamina A). No plasma humano predominam o  -caroteno e o licopeno. Os carotenóides mais comumente encontrados nos alimentos vegetais são o  -caroteno (cenoura; Daucus carota), licopeno (tomate; Lycopersicum esculentum), várias xantofilas (zeaxantina, luteína e outras estruturas oxigenadas do milho, Zea mays; da manga, Mango indica; do mamão, Carica papaya e da gema de ovo) e a bixina (aditivo culinário e corante dérmico usado por indígenas amazônicos, obtido do urucum, Bixa orellana). Outras ocorrências naturais de uso culinário são a capsaxantina e capsorubina (páprica, Capsicum annuum) e a crocina (açafrão, Crocus sativus), excepcionalmente solúvel em água e um dos raros glicosídeos diterpênicos (C20) encontrados em plantas.
A sensação da cor é um quesito de valor na motivação do consumidor de carnes e ovos (lembrado também o apelo do mercado cosmetológico), além de achar-se popularizado o conceito de que os carotenóides são efetivamente saudáveis. Um exemplo convincente é a capacidade 250 vezes superior da astaxantina em combater radicais livres (espécies ativas do oxigênio) quando comparado com o -tocoferol. O efeito global é o envelhecimento e a morte celular. Compostos naturais ricos em duplas ligações conjugadas atuam, por seu efeito antioxidante, na destruição (seqüestro,varredura; quenching, scavenging) destes radicais livres. Este é exatamente o efeito mais benéfico que os carotenóides da dieta ou de formulações medicamentosas podem desempenhar no organismo humano ou animal em geral, ou seja, o seqüestro e a extinção de radicais livres. A via microbiológica de produção de carotenóides de interesse comercial, quando comparada à contraparte oriunda de síntese química, vem alcançando progressiva aceitação expressa por uma duplicação do porte de mercado a cada qüinqüênio.
Plastídios: são organelas encontradas na célula vegetal que desempenham diversas funções, incluindo a fotossíntese.
Cloroplastos: são plastídios que apresentam clorofila e carotenoides
Carotenoide: são pigmentos que absorvem luz em comprimentos de onda diferentes da clorofila. Estes pigmentos transferem energia luminosa para a clorofila.
Ao invés da utilização microbiológica, as plantas podem ser utilizadas na produção de carotenóides. Como super expressar essa produção? Microalgas também podem ser utilizadas como exemplo de microorganismos? Explique.
Carotenoide é encontrado no cloroplasto, desta forma, para a super expressão da produção de carotenoide deve-se estimular o desenvolvimento de cloroplastos com a introdução de citocinina. A ausência de luz também auxilia a maior produção (menos luz, mais pigmento). Microalgas podem ser utilizadas como exemplo de microrganismos, elas são microscópicas e unicelulares, são cultiváveis e tem cloroplastos. 
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