Eventos embriogêncos em tecidos estaminais de Glycine max (L.) Merril

Abstract

O cultivo de anteras de soja [Glycine max (L.) Merrill, 2n=40] iniciou na década de 1970 visando à obtenção de plantas androgenéticas haplóides e duplo-haplóides. Contudo, foram raras as ocasiões em que as condições de cultivo favoreceram o desenvolvimento embriogênico até a regeneração de plantas. No presente trabalho, pelo cultivo de anteras heterozigotas para um marcador molecular codominante, foi registrado que alguns genótipos segregantes originaram estruturas embriogênicas tanto a partir dos micrósporos quanto a partir dos tecidos diplóides da antera. Subseqüentemente, por meio de análises histológicas, foram registradas calogênese e embriogênese a partir do tecido conectivo, das camadas médias e da epiderme em anteras de quatro cultivares, sob as condições de cultivo até então recomendadas para desencadear androgênese. Estes eventos foram favorecidos pela presença do ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) e pela indução na luz. A constatação do potencial embriogênico do conectivo levantou a possibilidade de usar tecidos estaminais como uma nova fonte de explantes, a partir de indivíduos que já alcançaram a fase reprodutiva, quando a resposta morfogênica é considerada sem sucesso em soja. A formação de grãos de pólen multinucleados não foi uma resposta exclusiva ao cultivo: tanto o cultivo de anteras quanto o tratamento a 4oC aumentaram as freqüências de núcleos simétricos e extranumerários em grãos de pólen, incluindo núcleos com formato fragmentado. De forma geral, os resultados comprovaram que, nas condições recomendadas, o cultivo de anteras é um sistema limitado para desencadear androgênese em soja. Por isso, uma seqüência de testes foi conduzida para o estabelecimento in vitro de micrósporos isolados. Foi desenvolvida uma técnica de isolamento que permitiu a obtenção de suspensões de micrósporos viáveis com densidade adequada e, em seguida, o estabelecimento de cultivos. Nestes cultivos, foram testados os efeitos de meios nutritivos e de genótipos. A técnica desenvolvida será útil para futuros testes visando identificar fatores que desencadeiam androgênese em soja. Neste trabalho, foram identificadas limitações e potencialidades morfogênicas do cultivo de anteras de soja. Em conseqüência, é proposta uma nova abordagem ao estudo da androgênese, pelo cultivo de micrósporos e grãos de pólen isolados.

Soybean [Glycine max (L.) Merrill, 2n=40] anther culture began in the 1970’s in order to obtain haploids and double-haploids androgenic plants. However, only in rare occasions, culture conditions allowed embryogenic development to proceed as far as plant regeneration. In the present study, culturing heterozygous anthers to a codominant molecular marker, it was recorded that some segregating genotypes originated embryo-like structures from either microspores or anther diploid tissues. Subsequently, through histological analysis, it was recorded callogenesis and somatic embryogenesis from the connective, middle layer and epidermis in cultured anthers of four soybean cultivars, under culture conditions known to trigger an androgenic response. Morphogenic responses from anther walls and connective tissue was favoured by 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and induction under light. Embryogenic potential of the connective tissue provided the possibility of using staminal tissue as a new source of explants, from individuals that have reached the reproductive phase, when the morphogenic response has been considered unsuccessful in soybean. Multinucleate pollen grains formation was not an exclusive response to culture: both anther culture and 4oC treatment increased symmetrical and extra nuclei frequencies in pollen grains, including atypical extra nuclei with a fragmented shape. On the whole, results indicated that, under recommended conditions, anther culture is a limited system to trigger androgenesis in soybean. Thus, a sequence of tests was carried out aiming to establish isolated microspores in vitro. It was developed a technique that allowed to obtain viable microspores suspensions at appropriate density and, subsequently, to establish cultures. The effects of medium constitution and genotypes were tested. This technique may be useful for further studies aiming to identify factors that are important to stimulate soybean androgenesis. In this study, morphogenic limitations and potentialities of soybean anther culture were identified. In consequence, it is proposed a new approach to study androgenesis, through the culture of isolated microspores and pollen grains.