Herbicide-resistant sugarcane ( Saccharum officinarum L.) plants by Agrobacterium -mediated transformation

Enríquez-Obregón, Gil A.; Vázquez-Padrón, Roberto I.; Prieto-Samsonov, Dmitri L.; Riva, G; Selman-Housein, Guillermo

doi:10.1007/s004250050369

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“…Seu plantio em larga escala é tradicional em vários países das regiões tropical e subtropical para a produção de açúcar, álcool e outros subprodutos. Entretanto, a presença de plantas com características desfavoráveis nas plantações pode reduzir drasticamente o rendimento da cultura (Enriquez-Obregón et al 1998).…”

Section: Introductionunclassified

Morfogênese in vitro e susceptibilidade de calos de variedades nacionais de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) a agentes seletivos utilizados em sistemas de transformação genética

et al. 2001

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-(In vitro morphogenesis of Brazilian sugarcane (Saccharum officinarum L.) varieties and callus susceptibility to selective markers used in genetic transformation systems). In vitro morphogenesis from immature leaf explants excised from field-grown plants of two Brazilian sugarcane (Saccharum officinarum L.) cultivars (RB739735 and RB72454) was evaluated. Explants were obtained from 6-9 month-old plants and cultured on solid MS medium supplemented with 9 µM 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D). Cultures were maintained in the dark for four weeks. The efficiency of callus formation was influenced by the genotype. Calli derived from cv. RB72454 were mucilagenous and did not originate plants. Explants from cv. RB739735 formed yellow, friable embryogenic (type II) calli, which kept their proliferative capacity for at least six months. Upon transfer to hormone-free medium and light conditions, 56% of these calli regenerated plants, resulting in an average recovery of 50 plants per callus, after two months of culture. Plants developed further and originated lateral shoots in liquid MS0 medium. No phenotypic abnormalities were observed. Growth inhibition of calli in response to different concentrations of antibiotics used in genetic transformation protocols was also evaluated. Inhibition was observed in the presence of 128.7 µM kanamycin and 94.8 µM hygromycin. No inhibitory effect of geneticin (G418) was obtained at concentrations between 43.3 and 86.6 µM.RESUMO -(Morfogênese in vitro e susceptibilidade de calos de variedades nacionais de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) a agentes seletivos utilizados em sistemas de transformação genética). Foi avaliada a morfogênese in vitro a partir de explantes de folha imatura excisados de plantas de duas variedades nacionais (RB739735 e RB72454) de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.), mantidas em campo. Os explantes foram obtidos de plantas com 6-9 meses e cultivados em meio MS sólido suplementado com 2,4-D a 9 µM. As culturas foram mantidas no escuro, durante quatro semanas. A eficiência de formação de calos foi influenciada pelo genótipo. Os calos derivados da variedade RB72454 eram mucilaginosos e não originaram plantas. Explantes da variedade RB739735 formaram calos amarelos friáveis e embriogênicos (tipo II), que mantiveram sua capacidade proliferativa por, pelo menos, seis meses. Após transferência para meio MS sem reguladores de crescimento e em condições de iluminação, 56% desses calos originaram plantas, resultando na produção de, em média, 50 plantas por calo, após dois meses de cultura. As plantas continuaram a se desenvolver, originando novos brotos após transferência para meio MS0 líquido, não sendo observadas anormalidades fenotípicas. A inibição do desenvolvimento dos calos em resposta a diferentes concentrações de antibióticos usados em protocolos de transformação genética foi também avaliada. Foi observada inibição na presença de canamicina a 128,7 µM e de higromicina a 94,8 µM. Não foi obtido nenhum efeito inibidor do antibiótico geneti...

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Section: Introductionunclassified

Morfogênese in vitro e susceptibilidade de calos de variedades nacionais de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) a agentes seletivos utilizados em sistemas de transformação genética

et al. 2001

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“…Na última década, várias pesquisas foram realizadas para desenvolver eficientes métodos de transformação genética de cana-de-açúcar (CHEN et al, 1987;RATHUS;SMITH et al, 1992;MARETZKI, 1993;SMITH, 1993;GAMBLEY et al, 1994;BIRCH, 1997;ARENCIBIA et al, 1998;ELLIOTT;GROF, 1998;ENRIQUEZ-OBREGON et al, 1998;MANICKAVASAGAM et al, 2004 BOWER et al, 1996;BIRCH, 1997;IRVINE;MIRKOV, 1997;JOYCE et al, 1998a, b;MOORE, 1999;NUTT et al, 1999). Existem duas tecnologias principais dirigindo o desenvolvimento dos métodos mediados por biolística para transformação da cana: (1) (NUTT et al, 1999;CHEN et al, 2004;NUTT, 2005), entre outros.…”

Section: Páginaunclassified

“…A transformação mediada por Agrobacterium em monocotiledôneas não era possível até recentemente, quando metodologias reprodutíveis e eficientes foram estabelecidas (ARENCIBIA et al, 1998;ENRIQUEZ-OBREGON et al, 1998;ELLIOTT et al, 1998;MANICKAVASAGAM et al 2004).…”

Section: B Bunclassified

“…A transformação mediada por Agrobacterium oferece algumas vantagens em comparação com os métodos de transformação direta, tais como: transferência de segmentos relativamente grandes de DNA com pequenos rearranjos e integração de pequenos números de cópias do gene nos cromossomos da planta (ENRIQUEZ-OBREGON et al, 1998). O tempo mínimo para obtenção das plantas transgênicas de cana por biolística foi em média 175 dias, sendo 75 dias para obtenção de calos em fase de subcultivo R3, 5 dias para estabilização dos calos bombardeados em meio MS3AC, 55 dias no processo seletivo e 40 dias no enraizamento e aclimatização.…”

Section: B Bunclassified

“…Além disso, a utilização desse sistema frequentemente permite a obtenção de plantas a partir de uma única célula transformada (ENRIQUEZ-OBREGON et al, 1998).…”

Section: B Bunclassified

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Transformação genética de cana-de-açúcar por biolística e Agrobacterium tumefaciens visando estudar o mecanismo de morte celular programada

Melotto-Passarin¹

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Às grandes amigas Joice e Keini, em especial, pela convivência, conselhos, amizade duradoura e paciência no dia-a-dia do laboratório.À grande amiga Simone pelo convívio, amizade e ajuda nos momentos necessários para o desenvolvimento de alguns experimentos.Aos grandes amigos André, Evandro, Frederico pela amizade duradoura, conselhos e companheirismo.Agradeço a todos os amigos do CEBTEC, Ana Carolina, Eduardo, George, Graça, Leno, Marcelo, Rafael pelo convívio em equipe, amizade e companheirismo, pelas sugestões, críticas e opiniões, favorecendo o desenvolvimento deste trabalho.À CAPES pela concessão da bolsa de estudo.Agradeço, enfim, a todos que, direta ou indiretamente, colaboraram para a realização deste trabalho. A cana-de-açúcar é uma das principais culturas agrícolas plantadas no Brasil e apresenta significativa importância sócio-econômica e agroindustrial ao país. O cenário mundial encontrase bastante favorável no que concerne à comercialização de seus dois principais produtos derivados, o açúcar e o álcool, impulsionando o desenvolvimento do setor sucroalcooleiro nacional. Neste sentido, o melhoramento genético da cana-de-açúcar aparece como base fundamental para o desenvolvimento de novas variedades para a manutenção e incremento dos agronegócios da agroindústria sucroalcooleira. Técnicas de engenharia genética, como a transformação genética nuclear, estão trazendo excelentes resultados no melhoramento genético da cultura, permitindo diminuir o custo e o tempo de obtenção de novas variedades. Baseando-se na importância em se obter variedades tolerantes a diferentes estresses bióticos e abióticos que induzem perturbações metabólicas e ativam o processo de morte celular programada, o presente trabalho teve por objetivo transformar geneticamente a variedade de cana-de-açúcar RB835089 com o cDNA do gene AtBI-1 isolado de Arabidopsis thaliana, visando suprimir a indução do mecanismo de morte celular sob condição de estresse. Para isto, calos embriogênicos foram utilizados como explante alvo, empregando-se dois métodos de transformação, a cotransformação por biolística, e o mediado por Agrobacterium tumefaciens no qual foram testadas duas técnicas: (a) inoculação direta dos calos em suspensão bacteriana; e (b) agrobiolística que é o bombardeamento dos calos com partículas de tungstênio seguido da inoculação em suspensão bacteriana. A proteína AtBI-1 (Bax inhibitor-1) apresenta homólogos em outros organismos e está localizada na membrana do retículo endoplasmático. Ela apresenta funções citoprotetoras modulando o mecanismo de morte celular programada induzida por estresses bióticos e abióticos. Como resultados deste trabalho, diferentes taxas de eficiência da transformação genética foram obtidas pelo método mediado por A. tumefaciens nas duas técnicas testadas, sendo que suas taxas foram superiores às alcançadas pelo método de co-transformação por biolística. A expressão heteróloga do cDNA do gene AtBI-1 em cana-de-açúcar atenuou a indução das vias de morte celular em presença do antibiótico tunicamicina,...

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Herbicides, Biotechnology

Duke

Scheffler²,

Boyette

et al. 2004

Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology

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Biotechnology can be used to enhance the management weeds in several ways. Crops have been made resistant to herbicides by inserting transgenes that impart herbicide resistance into the plant genome. Glyphosate‐, glufosinate‐, and bromoxynil‐resistant crops are commercialized in North America. This technology has been highly successful, transforming weed management in several major crops. Selection for mutations that impart herbicide resistance to crops has also been successfully used to generate herbicide‐resistant crops. There are several living microbial products for the biocontrol of weeds. These agents have not been very successful, but work is being conducted to improve them with biotechnology methods. The use of crops that produce their own herbicides (allelopathy) has been even less successful. Biotechnological approaches are being used to generate crops that can poison weeds with less or without synthetic chemical inputs. Research on natural phytotoxins from plants (allelochemicals) has also provided lead compounds for herbicide discovery.

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Herbicide-resistant sugarcane ( Saccharum officinarum L.) plants by Agrobacterium -mediated transformation

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Morfogênese in vitro e susceptibilidade de calos de variedades nacionais de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) a agentes seletivos utilizados em sistemas de transformação genética

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Transformação genética de cana-de-açúcar por biolística e Agrobacterium tumefaciens visando estudar o mecanismo de morte celular programada

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