Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/33591
Title: Physalis peruviana: ensaios de cultura in vitro e hibridação
Authors: Luis, Bruno Miguel Simões 
Orientador: Canhoto, Jorge Pataca
Keywords: Citometria de fluxo; Cruzamentos interespecíficos; Micropropagação; Microscopia de fluorescência; Plantas octoplóides; Poliploidização; Viabilidade polínica
Issue Date: 2016
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: Physalis peruviana L. é uma espécie nativa dos Andes pertencente à família Solanaceae. Atualmente, é das frutas exóticas amplamente aceites no mercado nacional e internacional com um alto valor comercial, possuindo um elevado valor nutritivo e uma excelente fonte de bioativos, que pode melhorar a nossa saúde e o funcionamento do nosso organismo. A importância económica da Physalis tem atraído o interesse de investigadores em vários campos científicos, incluindo estudos de genética e melhoramento de plantas, agronomia e produção agrícola. O principal objetivo deste trabalho foi desenvolver um protocolo otimizado de micropropagação para P. peruviana, a fim de propagar esta espécie em larga escala e permitir estudos de poliploidia. Atualmente, a indução de poliploidia tem mostrado resultados muito promissores e tornou possível a criação de novos recursos de interesse em espécies comerciais de árvores fruteiras. Esta técnica apresenta uma possibilidade de obtenção de plantas melhoradas uma vez que as plantas resultantes possuem usualmente características gerais mais interessantes do que as plantas diplóides, obtendo-se geralmente um maior vigor, produção de frutos e metabolitos secundários. Foram também realizados estudos de hibridização através de cruzamentos interespecíficos entre P. peruviana e P. philadelphica. O cruzamento entre espécies similares pode promover o surgimento de características interessantes, como por exemplo frutos partenocárpicos, principalmente quando as espécies possuem um tamanho genómico diferente. A existência de métodos de propagação eficazes é essencial quando se pretende melhorar uma espécie e proceder à sua produção em grande escala. Explantes apicais e segmentos nodais de Physalis peruviana foram utilizados em protocolos de proliferação de rebentos caulinares e organogénese, através da inoculação em meio MS, suplementado com diferentes concentrações de reguladores de crescimento (PGRs) como BAP, 2,4-D, GA3 e NAA. A maior percentagem de rebentos meristemáticos foi obtida a partir de explantes em contacto com BAP (2 mg/L) + GA3 (1,5 mg/L) + 2,4-D (1 mg/L), obtendo-se uma média de 4 novos rebentos por explante, resultando em média a produção de 13,7 ± 2,2 nós com o uso de um único explante. Com este meio, as plântulas não produzem raízes, como tal, estas são cultivadas em meio MS sem PGRs, a fim de desenvolver o seu sistema radicular, sendo ulteriormente estabelecida no solo.A fim de promover poliploidia, segmentos nodais e sementes de P. peruviana foram inoculados durante diferentes intervalos de tempo, com concentrações de colquicina que variaram de 250 μM a 25000 μM, sendo os níveis de ploidia analisados posteriormente através de técnicas de citometria de fluxo. Em ambos os ensaios, as taxas de sobrevivência foram bastante elevadas (92%), sendo o tratamento em que explantes nodais foram tratados com colchicina na concentração de 1000 μM, a que registou a taxa de indução mais elevada (± 13,7%). As plantas octoplóides resultantes são férteis e produtivas, contudo a viabilidade do pólen bem como o quantidade de clorofilas revelou ser menor em comparação com as plantas autotetraplóides utilizadas para a indução. Nos cruzamentos interespecíficos realizados entre as duas espécies, apesar de baixa, foi conseguida uma compatibilidade in vitro e in vivo. Nos cruzamentos in vitro verificou-se uma baixa germinação do pólen de P. philadelphica, em conformidade com os ensaios de germinação realizados, no estigma de P. peruviana. No entanto, quando realizado o cruzamento inverso, não houve germinação do pólen de P. peruviana. Nos ensaios in vivo foi conseguida uma taxa de fecundação de 1,6% entre as duas espécies, tendo sido obtido um fruto completamente desenvolvido. Este fruto, apesar de dimensões reduzidas, apenas possuía uma semente hibrida completamente desenvolvida. Os resultados obtidos, apesar de preliminares, abrem boas perspetivas no que diz respeito à micropropagação e melhoramento de P. peruviana. No entanto, alguns estudos necessitam de ser realizados com o intuito de serem analisados os resultados obtidos, mais precisamente os octoplóides e híbridos. Os resultados de hibridação interespecífica são especialmente interessantes, pois permitem num futuro o cruzamento de genótipos, no sentido de obter variedades com características vantajosas. Os frutos dos octoplóides poderão ser um avanço científico muito importante nesta espécie, podendo estes ter grande interesse comercial de acordo com as características que irão apresentar.
Physalis peruviana L. is native of the Andes and belongs to the family of Solanaceae. Currently, this exotic fruit is widely accepted in national and international market with a high value, being very nutritious and an excellent source of bioactive compounds, what can improve our health and the functioning of our organism The economic importance of Physalis has attracted the interest of researchers in various scientific fields, including studies in genetics and plant breeding, agronomy and crop production. The main objective of this work was to develop and to optimize in vitro micropropagation protocols to P. peruviana, in order to propagate this species in large scale and enable polyploidy studies. Currently, polyploidy induction has shown very promising results and made possible the creation of new features of interest in commercial fruit tree species. This technique presented a possibility to obtain improved plants since polyploid plants usually have most interesting general characteristics than diploid plants, typically yielding a greater fruit production and secondary metabolites. It was also performed hybridization studies through interspecific crosses between P. peruviana and P. philadelphica. The junction between similar species can promote the appearance of interesting characteristics, such as parthenocarpic fruit, especially when the species have a different genomic size. The existence of effective propagation methods is essential when improving a species and provide a large scale production. Shoot tip and nodal explants of Physalis peruviana were used for direct multiple shoot induction and organogenesis protocols by inoculation on MS basal medium supplemented with different concentrations of PGRs like BAP, 2,4-D, GA3 and NAA. The highest percentage of meristematic shoots was achieved from explants at BAP (2 mg/L) + GA3 (1.5 mg/L) + 2,4-D (1 mg/L), resulting in an average of 4 new shoots per explant, resulting in an average of 13.7 ± 2.2 with the use of one nodal explant. With this medium, the explants did not produce roots, so they were then cultured on MS medium without PGRs in order to develop its root system, subsequently, to be established in the soil. In order to promote polyploidy, nodal explants from young seedlings and seeds of P. peruviana were inoculated at various time intervals with colchicine in concentrations ranging from 250 μM to 25000 μM and ploidy levels were tested by flow cytometry techniques. In both assays, survival rates were quite high (92%), being the plants treated with 1000μM of colchicine on nodal explants, the one that recorded the highest induction rate (±13.7%). The octoploids resulting plants are fertile and productive, however pollen viability and the amount of chlorophyll was found to be lower in comparison with the plants autotetraploid used for induction. Despite not having been assessed, the octoploids plants appear to have a higher water resistance than autotetraploids plants. The interspecific cross made between the two species in vitro and in vivo was achieved compatibility. In vitro pollen crosses was found low germination of P. philadelphica pollen on the stigma of P. peruviana, in accordance with the germination tests performed. However, when performed the reverse cross, germination of P. peruviana pollen was not observed. In vivo tests was reached one fertilization rate of 1.6% between the two species, having obtained a fruit fully developed. This fruit, in spite of reduced dimensions, had only a fully developed hybrid seed. This preliminary results open good prospects in the micropropagation and improvement of P. peruviana. However, some studies need to be performed in order to analyze the results obtained, more precisely evaluate of octoploids and hybrids. The interspecific hybridisation results are particularly interesting because they allow a future crossing genotypes, in order to obtain varieties with interesting advantages. The fruits of octoploids may be a very important scientific advance in this species, can these have a great commercial interest in accordance with the characteristics that will present.
Description: LUÌS, Bruno Miguel Simões - Physalis peruviana: ensaios de cultura in vitro e hibridação. Coimbra : [s.n.], 2016. Dissertação de Mestrado em Biodiversidade e Biotecnologia Vegetal.
URI: http://hdl.handle.net/10316/33591
Rights: embargoedAccess
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