O documento discute nutrientes e componentes de meios de cultura para o crescimento de plantas in vitro. Ele descreve os macronutrientes, micronutrientes, reguladores de crescimento e outros componentes orgânicos necessários para o desenvolvimento de explantes vegetais em condições artificiais.

1. MEIOS NUTRITIVOS Desenvolvimento de Plantas Inteiras - nutrientes minerais (solo. água) - CO 2 - C fixado + minerais: síntese de vitaminas e hormônios - síntese de compostos orgânicos ocorre em diferentes orgãos Desenvolvimento de Segmentos de Tecidos ou Orgãos Isolados - condições inadequadas de iluminação e CO 2 - plantas não são completamente autotróficas - explantes com baixo teor ou ausência de clorofila - necessidade de fornecer compostos orgânicos

2. MEIOS NUTRITIVOS Meio Nutritivo ou Meio de Cultura - fornecer substâncias essenciais para o crescimento - permitir que os explantes se desenvolvam em ambiente artificial - baseados nas exigências das plantas inteiras - suplementados com componentes orgânicos - controlam o padrão de desenvolvimento in vitro

3. MEIOS NUTRITIVOS HISTÓRICO - primeiros trabalhos: soluções inorgânicas simples solução de Knop (1865) solução de Knudson (1925) solução de Hoagland & Arnon (1938) - atualmente: meios de cultura mais completos White (White, 1943) MS (Murashige & Skoog, 1962) B5 (Gamborg et al., 1968) KM (Kao & Michayluk, 1975)

4. MEIOS NUTRITIVOS

5. Componentes Inorgânicos - macronutrientes - micronutrientes Componentes Orgânicos - reguladores vegetais - vitaminas - fonte de C - outros: inositol antioxidantes substâncias complexas carvão ativado MEIOS NUTRITIVOS

6. COMPONENTES INORGÂNICOS MACRONUTRIENTES: - nitrogênio: participa do desenvolvimento geral das plantas N inorg aácidos proteínas NO 3 - : nitrato [25 - 40 mM] NH 4 + : amônia [2 - 20 mM] total de N: [25 - 60 mM] N orgânico : aácidos ácidos orgânicos caseina hidrolisada MEIOS NUTRITIVOS

7. MEIOS NUTRITIVOS

8. MEIOS NUTRITIVOS COMPONENTES INORGÂNICOS MACRONUTRIENTES - fósforo: parte integrante de ác. nucléicos e compostos estruturais PO 4 - : [1 - 3 mM] fosfato de sódio fosfato de potássio - potássio: principal íon (+), acompanha nitrato e fosfato [20 - 30 mM] - cálcio: cofator de enzimas, síntese da parede celular Ca +2 : [1 - 3 mM] cloreto de cálcio nitrato de cálcio

9. MEIOS NUTRITIVOS

10. MEIOS NUTRITIVOS COMPONENTES INORGÂNICOS MACRONUTRIENTES - magnésio: integrante da clorofila, atividade de enzimas Mg +2 : [1 - 3 mM] sulfato de magnésio - enxofre: estrutura das proteínas, presente em aminoácidos SO 4 - : [1 - 3 mM] sulfato de magnésio

11. MEIOS NUTRITIVOS

12. MEIOS NUTRITIVOS COMPONENTES INORGÂNICOS MICRONUTRIENTES - boro: atividade enzimática, biosíntese de lignina ácido bórico: [100 µM] - cobalto: cloreto de cobalto [0,1 µM] - cobre: atividade enzimática sulfato de cobre [0,1 µM] - iodo: iodeto de potássio [5 µM]

13. MEIOS NUTRITIVOS

14. MEIOS NUTRITIVOS COMPONENTES INORGÂNICOS MICRONUTRIENTES - ferro: síntese de clorofila, reações de oxi-redução presente na forma de quelato (EDTA) sulfato de ferro [100 µM] - manganês: atividade enzimática (respiração/fotossíntese) sulfato de manganês [30 - 100 µM] - molibdênio: cofator de enzimas (NO 3 - NH 4 + ) molibdato de sódio [1 µM] - zinco: atividade enzimática sulfato de zinco [5 - 30 µM]

15. MEIOS NUTRITIVOS

16. Componentes Orgânicos Hormônio Vegetal: composto orgânico, de ocorrência natural, produzido pelas plantas, que influenciam processos fisiológicos (crescimento, diferenciação e desenvolvimento) em baixa concentração Regulador Vegetal: produtos sintéticos, que possuem as mesmas propriedades que os hormônios (exógeno) auxinas citocininas giberilinas ácido abscísico etileno MEIOS NUTRITIVOS

17. Auxinas: primeiro hormônio vegetal identificado (IAA) associado a sítios de alta divisão celular in vivo: alongamento de células dominância apical formação de raiz adventícia in vitro: divisão celular, associada a citocinina formação de calo diferenciação de raízes inibe desenvolvimento de gemas laterais indução de embriogênese somática MEIOS NUTRITIVOS

18. MEIOS NUTRITIVOS Auxinas - auxina natural: IAA - ácido 3-indol acético IBA - ácido 3-indol butírico - auxina sintética: NAA - ácido naftaleno acético 2,4-D - ácido 2,4-diclorofenoxi acético 2,4,5-T - ácido 2,4,5-triclorofenoxi acético - substitutos de auxina: picloram, dicamba alta concentração são herbicidas in vitro atividade de auxina

19. MEIOS NUTRITIVOS Citocininas: derivados da adenina sintetizada no meristema apical da raiz in vivo: aumento do tamanho das células de cotilédone tratamento de folhas destacadas causa senescência in vitro: induz divisão celular associada à auxina formação gemas adventícias estímulo a brotação lateral inibe enraizamento inibe embriogênese somática

20. MEIOS NUTRITIVOS Citocininas citocinina natural: zeatina 2i-P - 2-isopentenil adenina citocinina sintética: BAP - 6-benzilaminopurina cinetina derivados de feniluréia: TDZ – thidiazuron atividade de citocinina in vitro estimula síntese de citocinina natural

21. MEIOS NUTRITIVOS Giberilinas: isolada do fungo Giberella fujikoroi relacionada à altura das plantas ácido giberélico (GA 3 ) in vitro: inibe organogênese inibe enraizamento estimula alongamento de brotos

22. MEIOS NUTRITIVOS Ácido Abscísico: relacionado à dormência de sementes e gemas relacionado à senescência, abscisão de folhas in vitro: diminui o crescimento modera efeito de auxina/citocinina regula desenvolvimento embriões somáticos

23. Etileno: único regulador vegetal na forma de gás C 2 H 4 (PM = 28) liberado pelo tecido vegetal difunde pelos espaços intercelulares e para o exterior relacionado a tecidos em senescência e amadurecimento de frutos MEIOS NUTRITIVOS

24. Etileno - inibidores da síntese de etileno : cobalto - inibidores da ação do etileno : AgNO 3 tiosulfato de prata - in vitro : acumula nos frascos inibe a organogênese MEIOS NUTRITIVOS

25. Reguladores Vegetais que Estimulam o Crescimento - relacionados à divisão delular - alongamento de células - diferenciação auxinas, citocininas e giberilinas Reguladores Vegetais que Inibem o Crescimento - relacionados à senescência - amadurecimento de frutos - dormência de sementes ácido abscísico e etileno MEIOS NUTRITIVOS

26. MEIOS NUTRITIVOS Componentes Orgânicos - fonte de C: sacarose [2 - 3%] - vitaminas: tiamina [mg/l] ácido nicotínico piridoxina - Outros: inositol [100 mg/l] substâncias complexas: água de coco [5 -10%] extrato de malte antoxidantes: ácido ascórbico ácido cítrico PVP carvão ativado [1 - 3%]

28. CITOCININAS Diversas substâncias com atividade de citocininas foram isoladas de microrganismos Possuem a capacidade de estimular a divisão celular e de manter os tecidos verdes por indução da síntese de clorofila, atrasando a senescência Patógenos que aumentam ou diminuem o teor de citocininas alteram a ontogenia normal do desenvolvimento da planta. Ocorre aumento ou redução da divisão celular, causando hipoplasia ou hiperplasia nos tecidos infectados:

30. FUNGOS Plasmodiophora brassicae provoca aumento em citocinina e hiperplasia em tecidos de raízes e hipocótilos de crucíferas Exobasidium incrementa citocinina e auxina provocando hiperplasia em folhas de azaléia Cronartium fusiforme aumenta em 10x o teor de citocinina em hiperplasia de ramos de pinus

31. BACTÉRIAS Agrobacterium tumefaciens causadora de tumor, é uma ativa produtora de citocinina, sendo que as células infectadas formam sua própria auxina e citocinina Rhodococcus fascians causa fascinação em plântulas de dicotiledôneas com produção de citocinina e auxina Pseudomonas syringae pv. Savastanoi produz citocinina e hiperplasia em loureiro rosa

32. Como a citocinina é produzida nas raízes e translocada pelo apoplasto (xilema) para a parte aérea das plantas, seu transporte pode ser restringido por: Verticillium sp. em algodoeiro V. dahliae em tomateiro V. albo-atrum causando nanismo

34. Citocininas podem incrementar a síntese de clorofila causando a formação de “ilhas verdes” em partes da planta infectada por parasitas obrigatórios: Erypiphes graminis (míldio) em cereais Uninula aceris (míldio) em bordo arbóreo Uromyces phaseoli (ferrugem) em feijoeiro

35. ÁCIDO ABSCÍSICO Inibidores de crescimento como o ácido abscísico (ABA) restringem processos de crescimento e induzem dormência Pseudomonas solanacearum em fumo causando nanismo Doenças vasculares em feijoeiro, tomateiro e trigo aumentam teor de ABA no sistema de transporte da seiva Verticillium dahliae em algodoeiro causa aumento da ABA e desfolhamento

38. MECANISMOS DE ABSCISÃO Fatores que influenciam o suprimento a partir do órgão distal Fatores que aumentam o suprimento de etileno: ABA Lesão Doença Senescência Escuro Seca Movimento de ACC Etileno Concentração na zona de abscisão Fatores que aumentam o suprimento de auxina: Crescimento ativo Fecundação Crescimento da semente Fatores que diminuem o suprimento de auxina: Etileno Baixa Luminosidade Lesão Senescência Sensitividade a hormônios Fatores que aumentam a sensitividade ao etileno: Déficit de água ABA Etileno Idade Polinização Baixa luminosidade Fatores que aumentam a sensitividade a auxina: Citocinina Juvenilidade Cálcio Fecundação Alta luminosidade Auxina Etileno Auxina

39. ETILENO Hormônio gasoso relacionado com os processos de maturação, abscisão e senescência. Sua formação é estimulada por auxinas, injúrias e patógenos Produzido em meio de cultura por: Penicillium digitatum que ataca frutos de citros Pseudomonas solanacearum Erwinia e Xanthomonas Causa sintomas de senescência e desfolha: Diplocarpon rosea em roseira Cercospora personata em tomateiro Botrytis sp. em cravo Pseudomonas solanacearum em banana promove maturação precoce

42. Frutos e folhas lesionadas por artrópodos-pragas aumentam seus teores de etileno, causando amarelecimento e queda precoce Ácaros em folhas de cerejeira e roseira Laspeyresia pomonella (lagarta do fruto) em macieira e pereira Cydia molesta (lagarta do fruto) em pessegueiro Etileno, assim como altos teores de auxina que levam à síntese de C 2 H 4 , causam epinastia foliar: Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici em tomateiro Verticillium sp. em lúpulo e macieira Etileno estimula a respiração em plantas, o que pode levar à senescência de órgãos vegetais

44. CONTROLE COM BIORREGULADORES Parasita Cultura Produtos Autores Mosca das Frutas Citros GA10-20ppm Greany et al., 1993 Aphis gossypii Algodoeiro GA100xCCC1000ppm Castro & Rossetto, 1977 Declínio (anomalia) Citros GA50+2,4-D10ppm Prates et al., 1983 Declínio (anomalia) Citros GA50+NAA20ppm Prates et al., 1988 Xylella fastidiosa Citros GA20+NAA20ppm Castro et al., 2001 Xylella fastidiosa Citros GA50+2,4-D8ppm Castro et al., 2003 Brevicoryne brassicae Couve CCC Van Emden, 1964 Afídeos Diversas CCC Tahori et al., 1965 Lepidópteros Diversas CCC Zummo et al., 1984 Mosca Branca Diversas CCC Fisher & Shanks, 1979 Tetranychus urticae Hibiscus CCC Osborne & Chase, 1990 rosa-sinensis Cecidophyopsis ribis Groselheira CCC Smith & Corke, 1996 negra

45. CONTROLE COM BIORREGULADORES Parasita Cultura Produtos Autores Cladosporium cucumerinum Pepino CCC Van Andel, 1968 Murcha de Verticillium Tomateiro CCC Sinha & Wood, 1967 Cercosporella herpotrichoides Trigo CCC Diercks, 1965 Cladosporium cucumerinum Pepino SADH Van Andel, 1968 Xanthomonas visicatoria Pimenteira SADH Crossan & Fieldhouse, 1964 Vírus da Mancha Anelar Fumo SADH Karas et al., 1964 Verticillium dahliae Algodoeiro Pydanon 200 mg/pl. Buchenauer & Erwin, 1976 Verticillium dahliae Tomateiro Pydanon 200 mg/pl. Buchenauer & Erwin, 1976 Declínio (anomalia) Citros Cytex Plimpton, 1976 Declínio (anomalia) Citros Eritorbato de Sódio Leonard, 1976 + ácido de cítrico

47. ÁCIDO JASMÔNICO Descoberto no óleo de Jasminum grandiflorum e de Rosmarinus officinalis e em filtrados do fungo Lasiodiplodia theobromae , possuindo propriedades inibidoras do crescimento das plantas e causa senescência das folhas de aveia na obscuridade Forma-se a partir do ácido linolênico nos tecidos vegetais Estresses osmótico e salino aumentam a biossíntese de jasmonatos Metil-jasmonato estimula a produção de etileno em jitomate e maçã, acelerando a senescência de flores cortadas de petúnia e dendrobium e a queda de folhas de feijoeiro Jasmonatos favorecem a produção de bulbos e tubérculos

49. Metil-Jasmonato volátil pode induzir reação de defesa contra insetos promovendo a biossíntese de inibidores de proteinases que atuam como toxinas que impedem a digestão de proteínas pelos insetos Jasmonatos protegem aveia contra infecção de Erysiphe graminis f. sp. hordei e batata e jitomate contra Phytophthora infestans Na resistência sistêmica adquirida o ácido salicílico desempenha papel chave como um sinal que causa a expressão de genes responsáveis pela resistência Plantas silvestres de Arabidopsis thaliana produzem abundante etileno e JA ao serem inoculadas com Alternaria brassicicola , produzindo também defensina (proteína de resistência)

50. Aplicação simultânea de etileno e JA nessas plantas, sem inoculação, também levam à produção de defensina Jasmonatos participam ainda de outras reações de defesa: após ataque por lagarta ( S. littoralis) em folhas de fava verificou-se um rápido, mas efêmero, aumento no teor de JA