Evaluation of the effect of histone acetylation regulators on callus proliferation and somatic embryo in Solanum betaceum Cav.

Abstract

Somatic embryogenesis (SE) is an effective tool for plant cloning and large-scale propagation, as shown for many species, including many trees. In the solanaceous tree tamarillo (Solanum betaceum Cav.) plant cloning through SE is based on a well- established two-stage protocol. In the first stage, embryogenic calli is formed by induction from young leaf segments or mature zygotic embryos in an auxin-containing medium (2,4-D or Picloram) supplemented with high sucrose levels (9% w/v). These calli can be kept in the same medium. Following transfer to an auxin-free medium containing lower sucrose levels (3% w/v), embryogenic calli evolve into somatic embryos that convert and produce plants Main drawbacks of this system are the high frequency of abnormal embryos as well as arrested somatic embryo development and conversion. The main objective of this work was to optimize embryo development and regeneration of diverse plants by altering chromatin states promoted by the use of a histone deacetylase inhibitor compound, trichostatin A (TSA).Embryogenic calli were treated with TSA (1 µM), before being transferred to embryo development medium. The number of somatic embryos formed was higher for TSA-treated callus (738 embryos) to the 213 embryos from control callus, also the conversion rate was higher in callus treated with TSA, with 39%.Through molecular analyses, LEA14, NEP-TC and HDA14 were tested, obtaining slightly differences between control and TSA-treated callus. In which, LEA14 had higher expression in control callus and NEP-TC had in TSA-treated callus. As for HDA14, was expressed higher after TSA treatment but after one week in light, the control callus had the highest expression for this gene.In non-embryogenic callus mass proliferation, TSA treatment did not result in a higher production of new cells. The protein production was low relative to expectation.

A embriogénese somática (ES) é uma ferramenta eficaz para clonagem e micropropagação em larga escala para muitas espécies. No tamarilho (Solanum betaceum Cav.), a embriogénese somática está bem estabelecida e ocorre através de um protocolo em duas etapas. A primeira etapa passa pela formação de um calo embriogénico através da indução em segmentos de folhas jovens ou embriões zigóticos num meio rico em auxina (2,4-D ou Picloram) e numa elevada concentração de sacarose (9% m/v). Este calo pode ser mantido nesse mesmo meio, sem perda da sua capacidade embriogénica. Após transferência para um meio sem auxina e com uma quantidade de sacarose mais reduzida (3% m/v), o calo embriogénico desenvolve-se em embriões somáticos que se convertem em plantas. Algumas limitações deste processo são ainda a frequência de ocorrência de anomalias nos embriões somáticos, com consequentes restrições no seu desenvolvimento e conversão. O objetivo principal deste trabalho foi otimizar o desenvolvimento de embriões e regeneração de plantas diversos através da alteração de estados de cromatina promovida pelo uso de um composto inibidor de desacetilases de histonas, a tricostatina A (TSA) .Calos embriogénicos foram sujeitos ao tratamento com TSA (1 µM), antes de serem transferidos para meio de desenvolvimento. Através deste tratamento, observou-se maior formação de embriões somáticos (738) do que em calos sem tratamento com TSA (213), mas também maior conversão de embriões em plântulas (39%). Após a análise molecular, em relação à expressão dos genes LEA14, NEP-TC e HDA14, verificou-se pequenas diferenças entre calos do controlo e calos do tratamento com TSA. Em que LEA14 tinha maior expressão em controlo e NEP-TC era maior no tratamento com TSA. HDA14 após o tratamento com TSA era mais expressa nos calos tratados com TSA, mas após uma semana à luz era mais expressa no controlo.Na proliferação de calos não-embriogénicos, a utilização de TSA não melhorou a produção de novas células. A produção de proteínas foi baixa, não correspondendo aos resultados esperados.