Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/24926
Title: Pollen embryogenesis for rice plant production from selected genotypes cultivated in the Mondego river valley
Authors: Farinha, Nelson Filipe Antão 
Orientador: Canhoto, Jorge
Keywords: Androgénese; Arroz; Citometria de fluxo; Cultura de anteras; Dihaplóides
Issue Date: 2013
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: O arroz (Oryza sativa L.) é atualmente o alimento mais importante do mundo, sendo a base da alimentação de mais de metade da população mundial. Na Europa, Portugal é o principal consumidor, com os vales dos rios a serem as regiões privilegiadas para a cultura deste cereal. Ao contrário de outros países produtores, os programas de melhoramento ainda se baseiam muito nos métodos convencionais. A androgénese representa uma ferramenta muito útil para o desenvolvimento de novas variedades de arroz, reduzindo o tempo, o trabalho e os custos na obtenção de objetivos específicos no melhoramento do arroz. A cultura de anteras é a técnica mais aplicada para induzir a androgénese. Neste trabalho, que teve origem em 2010, a cultura de anteras foi efetuada em diversas linhas experimentais e variedades de arroz produzidas no campo experimental do Bico da Barca no vale do rio Mondego. As panículas de arroz sofreram um pré-tratamento com frio durante 10 dias a 4ºC em 2012. As anteras foram excisadas das espiguetas e inoculadas em meio N6 modificado com 4 tratamentos de indução diferentes: A1 - 2 mg/L 2,4-D e 3% de sacarose; A2 - 2 mg/L 2,4-D, 1.5 mg/L kinetina e 3% de sacarose; A3 - 1 mg/L 2,4-D, 1mg/L NAA, 2 mg/L kinetina e 3% de sacarose; A4 - 2 mg/L 2,4-D e 6% de sacarose. Os calos polínicos formados foram transferidos para 4 meios de regeneração diferentes consistindo todos em meio base MS suplementados com 3% de sacarose: D3R - BAP (1 mg/L) e NAA (0.1 mg/L); RR1 - kinetina (4 mg/L) e NAA (1 mg/L); RR2 - kinetina (2 mg/L) e NAA (0,5 mg/L); RR3 - kinetina (2 mg/L) e NAA (1 mg/L). As plântulas regeneradas foram aclimatizadas numa câmara de crescimento em condições controladas e num substrato muito semelhante àquele encontrado nos campos de cultura de arroz, sendo depois analisadas através de citometria de fluxo. Os resultados mostraram, no geral, que o genótipo e as condições de crescimento das plantas dadores desempenham um papel importante na indução de calos e na regeneração de plantas, com algumas linhas a apresentarem taxas de indução de calos e regeneração de plantas maiores que outras linhas cultivadas nos mesmos meios. O meio A3 deu a melhor frequência de indução de calos e o meio RR1 apresenta os melhores resultados na regeneração de plantas. A produção de plantas albinas foi observada, estando relacionada com todos os meios de indução e regeneração. A análise por citometria de fluxo revelou a obtenção tanto de plantas haplóides como de diplóides, com a presença também de alguns indivíduos triplóides, tendo sido os haplóides obtidos em maior percentagem. As plantas diplóides podem ter duas origens diferentes: através da duplicação espontânea dos cromossomas ou da formação de calos dos tecidos somáticos das anteras. As plantas resultantes da duplicação espontânea de cromossomas são chamadas de dihaplóides e são as mais importantes para os programas de melhoramento. As plantas obtidas estão ainda a ser analisadas e poderão ser usadas em programas de melhoramento com o objetivo de melhorar o sucesso dos métodos para a produção de novos cultivares.
Rice (Oryza sativa L.) is currently the main food crop in the world, feeding more than half the global population. Portugal is the main consumer of rice in Europe, with river valleys as privileged regions to exploit the culture of this crop. In opposition to other producer countries, breeding programs still rely mainly on conventional methods. Androgenesis represents a powerful tool for the development of new varieties of rice, reducing time, labor and money to achieve specific goals in rice breeding. Anther culture is the most common technique used to induce androgenesis. In the present work, which started in 2010, anther cultures where initiated from different experimental lines and cultivars of rice produced in the Bico da Barca experimental field in the Mondego river valley. Rice panicles were cold-pretreated for 10 days at 4ºC on 2012. The anthers were excised from spikelets and cultured in modified N6 medium with four different induction treatments: A1 - 2 mg/L 2,4-D and 3% sucrose; A2 - 2 mg/L 2,4-D, 1.5 mg/L kinetin and 3% sucrose; A3 - 1 mg/L 2,4-D, 1mg/L NAA, 2 mg/L kinetin and 3% sucrose; A4 - 2 mg/L 2,4-D and 6% sucrose. Pollen calli, were transferred to four different regeneration media consisting in MS basal medium supplemented with 3% sucrose and: D3R - BAP (1 mg/L) and NAA (0.1 mg/L); RR1 - kinetin (4 mg/L) and NAA (1 mg/L); RR2 - kinetin (2 mg/L) and NAA (0.5 mg/L); RR3 - kinetin (2 mg/L) and NAA (1 mg/L). The regenerated plantlets were acclimatized in controlled conditions in a growth chamber and in soil collected at Bioc da Barca, being analyzed afterwards by flow cytometry. The results showed, in general, that genotype and growth conditions of donor plants, play an important role in the induction of callus and plant regeneration, with some lines revealing a higher rate of callus formation and plant regeneration than other lines cultured in the same media. A3 medium gave best induction frequency of pollen calli and RR1 showed the best results for plant regeneration. The production of albino plants was observed and related to all induction and regeneration media. Flow cytometry analyses revealed the presence of both haploid and diploid plants among the regenerants. A few triploids were also found. The diploid plants may have two different origins: through spontaneous chromosome doubling or callus formation from anther somatic tissues. The plants resulting from spontaneous chromosome doubling are called dihaploids and are the ones with great interest for breeding programs. The plants so far obtained are still being analyzed and could be used for breeding programs with the aim to improve the yield of the methods for new varieties development.
Description: Dissertação de mestrado em Biodiversidade e Biotecnologia Vegetal, apresentada ao Departamento Ciências da Vida da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
URI: http://hdl.handle.net/10316/24926
Rights: openAccess
Appears in Collections:FCTUC Ciências da Vida - Teses de Mestrado

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