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Tecnologia de clonagem in vitro para produção de plantas

Com o mercado cada vez mais exigente com relação à qualidade, padronização e a condição fitossanitária das mudas torna-se extremamente importante garantir o sucesso de toda a cadeia produtiva. É nesse sentido, que a propagação in vitro de plantas oferece ao produtor mudas clonais de alto padrão e em quantidade suficiente para atender a demanda.

A produção de mudas in vitro exige um grande conhecimento na fisiologia de plantas para definir a melhor rota de multiplicação dos materiais, a fim de produzirmos uma muda geneticamente semelhante ao material de origem e com alto vigor.

A Explante detém o conhecimento de todo o processo produtivo para a clonagem de várias espécies e vem se especializando na propagação de novos materiais genéticos, com novas técnicas que viabilizem a produção de mudas in vitro.

Sobre a cultura de tecidos de plantas

A cultura de tecidos é um conjunto de técnicas com diversas vantagens e aplicações. Diferentes partes de uma planta podem ser isoladas (explante) e colocadas em meio de cultura com balanço de nutrientes que irão orientar a diferenciação celular. Essas células formam tecidos e órgãos para o estabelecimento de novas plantas.

Passos na técnica utilizada para extrair e cultivar o ápice meristemático de uma planta de maracujá (Passiflora edulis) (a). (b) e (c) mostram o desenvolvimento da parte aérea em diferentes concentrações de um regulador de crescimento. (d) Propagação da parte aérea em meio de cultura. (e) Preparação de um indivíduo para a formação de raiz. Fonte: Efficient shoot regeneration from direct apical meristem tissue to produce virus-free purple passion fruit plants. (Acesso em 18 set. 2017).

Dentre as diferentes técnicas da Cultura de Tecidos de Plantas, a micropropagação ou propagação in vitro permitem obter, em pouco tempo, muitas plantas geneticamente uniformes e sadias, mesmo que a partir de “plantas-mãe” infectadas. Ela pode ser realizada por meio de três métodos principais: a) cultura de meristemas; b) embriogênese somática; c) organogênese.

a) Cultura de meristemas

Meristemas são grupos de células não diferenciadas nos tecidos vegetais, que apresentam alta atividade de divisão e são responsáveis pelo crescimento dos diferentes órgãos da planta.

O cultivo de meristemas é uma tecnologia utilizada para produzir plantas livres de viroses, pois estas partes da planta são as únicas não infectáveis por vírus. Tal capacidade se dá pela velocidade com que as células se multiplicam e pela ausência de um sistema vascular por onde o patógeno possa ser disseminado.

Por conta dessas peculiaridades, o cultivo de meristemas tornou-se importante na obtenção de tecidos para a transformação genética por agentes biológicos, como Agrobacterium, e na conservação e intercâmbio de germoplasma.

b) Embriogênese somática

Consiste na produção de embriões a partir de tecidos somáticos que regeneram uma planta inteira, geralmente com constituição genética idêntica à da planta-mãe. Essas plantas transmitem o material genético inserido para as próximas gerações.

A embriogênese somática é considerada um pré-requisito na produção de plantas transgênicas. Tem sido um sistema regenerativo preferencial para tal objetivo, uma vez que é eficiente e há pouca chance de anormalidades genéticas nas plantas regeneradas.

A cultura de tecidos é um conjunto de técnicas com diversas vantagens e aplicações. Diferentes partes de uma planta podem ser isoladas (explante) e colocadas em meio de cultura com balanço de nutrientes que irão orientar a diferenciação celular. Essas células formam tecidos e órgãos para o estabelecimento de novas plantas.

Organogênese: formação de plantas de abacaxizeiro a partir da base de uma folha (explante) da planta-mãe cultivada in vitro. (Foto: Thais R. Semprebom)

c) Organogênese

É a formação de gemas (e órgãos) diretamente a partir de tecidos (bases de folhas, pecíolos, segmentos de raízes, etc.) ou indiretamente a partir de calos. Essa técnica envolve duas fases: a desdiferenciação, logo após o isolamento do tecido, que promove uma rápida divisão celular, formando um aglomerado de células indiferenciadas; e a rediferenciação, quando o primórdio do órgão origina meristemas. Os novos órgãos formados são chamados de adventícios.

Além da micropropagação, outras técnicas da Cultura de Tecidos podem ser utilizadas com o objetivo de colaborar no processo de obtenção de mudas de algumas espécies vegetais. Dentre elas podemos destacar:

Cultura de protoplastos

Protoplasto é o material celular resultante após a remoção enzimática da parede celular. Após a fusão de protoplastos, é possível regenerar plantas completas a partir dos tecidos selecionados.

Protoplastos constituem um sistema útil para o estudo da expressão de genes isolados e sua regulação em plantas. A fusão de protoplastos pode ser utilizada para produzir híbridos somáticos entre espécies diferentes, resolvendo problemas de incompatibilidades sexuais.

Representação artística da fusão de protoplastos.

Cultura de material desorganizado: calos e suspensões

Calos são uma massa de tecido desorganizado, uma alternativa para obter e selecionar plantas resistentes a condições adversas e distintos tipos de materiais para produzir compostos de interesse.

Suspensões são proliferações de células isoladas ou em pequenos aglomerados, obtidas a partir da agitação de calos, dispersos em um meio líquido.

Esses sistemas de cultura podem ser utilizados para estudar processos celulares ou bioquímicos relacionados à divisão, crescimento e diferenciação celular.

Calos de tabaco (Nicotiana tabacum) em meio de cultura. (Wikimedia Commons, usuário: Igge)

Referências Bibliográficas

CARVALHO, Julita Maria Frota Chagas; VIDAL, Márcia Soares. Noções de Cultivo de Tecidos Vegetais. Campina Grande: Embrapa Algodão, 2003. 39 p.

GAMBORG, Oluf L.. Plant tissue culture. Biotechnology. Milestones. In Vitro Cellular & Developmental Biology – Plant, v. 2, n. 38, p.84-92, mar. 2002.

NEUMANN, Karl-hermann; KUMAR, Ashwani; IMANI, Jafargholi. Plant Cell and Tissue Culture – A Tool in Biotechnology: Basics and Application. Heidelberg: Springer, 2009. 331 p.

OLIVEIRA, M. M. Aplicações e Avanços na Área da Biotecnologia Vegetal. Biotecnologia Molecular: Avanços e Aplicações. Boletim de Biotecnologia n. 66, Lisboa, p. 22-27, ago. 2000.

SUSSEX, I. M.. The Scientific Roots of Modern Plant Biotechnology. The Plant Cell Online, [s.l.], v. 20, n. 5, p.1189-1198, 20 maio 2008. American Society of Plant Biologists (ASPB). http://dx.doi.org/10.1105/tpc.108.058735.