Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/98037
Title: Molecular analysis of regulatory mechanisms involved in almond micrografts
Other Titles: Análise molecular de mecanismos de regulação envolvidos em microenxertos de amendoeira
Authors: Caeiro, Sandra Isabel Grilo
Orientador: Marum, Liliana Maria Bota
Correia, Sandra Isabel Marques
Keywords: Ácido indol-3-acético; Cultura in vitro; Enxertia; Genes de resposta a auxinas; Quantificação de auxina; Auxin quantification; Auxin-related genes; Grafting; Indole-3-acetic acid; In vitro culture
Issue Date: 29-Oct-2021
Serial title, monograph or event: Molecular analysis of regulatory mechanisms involved in almond micrografts
Place of publication or event: Universidade de Coimbra e Centro de Biotecnologia Agrícola e Agro-alimentar de Alentejo
Abstract: Prunus dulcis (Mill.) D. A. Webb is a Portuguese traditional culture in Trás-osMontes and Alto Douro and Algarve. However, new orchards are emerging in Beira Interior and Alentejo. In these orchards, commercial varieties and rootstocks, developed to achieve better adaptation to intensive and irrigated systems, were introduced. In a context where natural resources management is essential, well adapted and resilient traditional varieties selected over the years, might contribute for the search of variability adapted to different scenarios and sustainable options. The main almond propagation method is grafting, a technique used to promote edaphoclimatic adaptation, and increase production and fruit quality. The molecularmechanisms behind grafting success remain largely unknown and are being studied. Inthis context, the aim of this work was to study wound healing and auxin-induced regulatory mechanisms involved in scion-rootstock interactions in almond micrografts, using traditional, commercial and non-cultivated varieties. To achieve this main goal, it was necessary to optimize the in vitro establishment, multiplication and rooting conditions. In vitro establishment and multiplication were successfully achieved for all varieties, with bitter almond and Gama Dura being the most responsive regarding the number of phytomers and multiplication rates. Despite the efforts, in vitro or ex vitro rooting, and acclimatization were not achieved. From the in vitro established varieties, different micrografting combinations were defined, and micrografts were established using bitter almond and the commercial GxN15 as rootstocks. Bitter almond based micrografts revealed equal or higher success rates than micrografts established with GxN15 rootstock. The presence of the endogenous auxin IAA was evaluated through quantification, by Ehrlich reaction, and immunolocalization before and after micrografting in three segments (scion, union and stock). Moreover, gene expression quantification of wound related genes (WIND1) and genes involved in auxin response to promote vascular connection between scion and rootstock (ALF4, TIR1 and IAA26) was carried out. Results have shown a scion content of 1.292±0.448 μg IAA/ mg FW (Canhota) and 5.505±1.179μg IAA/ mg FW (bitter almond) and a potential influence of IAA initial levels on micrografting success. A possible earlier wound response at 7 days after grafting was detected, and the absence of proper auxin response at the graft union when different varieties are joined together. Also, the scion of bitter almond homografts seems to promote a simultaneous wound and auxin response 21 days after grafting, because of the increased gene expression of WIND1, ALF4, TIR1 and IAA26 observed. The results presented in this work contribute to a better understanding of the role of IAA in almond micrografts and may be a foundation for future studies, even forother Prunus species.
Prunus dulcis (Mill.) D. A. Webb é uma cultura tradicional portuguesa em Trás-os-Montes e Alto Douro e no Algarve. Contudo, novos pomares têm surgido nas regiões da Beira Interior e no Alentejo. Nestes, estão a ser introduzidas variedades internacionais e porta-enxertos comerciais desenvolvidos para promover uma melhor adaptação da cultura aos regimes intensivos e de regadio. Num contexto em que a gestão de recursos naturais é fundamental, variedades tradicionais resilientes e com boa adaptação, selecionadas ao longo do tempo, podem contribuir para a procura de variabilidade adaptada a diversos cenários e alternativas mais sustentáveis. Uma das principais formas de propagação da amendoeira é a enxertia, uma técnica usada para promover adaptação a condições edafoclimáticas e aumentar a produção e a qualidade dos frutos. Os mecanismos moleculares subjacentes ao sucesso da enxertia permanecem, em grande parte, desconhecidos, estando a ser analisados. Assim, o principal objetivo deste trabalho consistiu em estudar os mecanismos moleculares de resposta ao ferimento regulados por auxinas e envolvidos na interação entre enxerto e porta-enxerto, em microenxertos de amendoeira com recurso a variedades tradicionais, comerciais e não cultivadas. Para atingir este objetivo tentou-se otimizar as condições de estabelecimento in vitro, multiplicação e enraizamento. O estabelecimento e multiplicação in vitro foram conseguidos com sucesso para todas as variedades, com as variedades de amêndoa amarga e a Gama Dura a serem mais responsivas em relação ao número de fitómeros e à taxa de multiplicação. Apesar do esforço, o enraizamento in vitro ou ex vitro e aclimatização não foram conseguidos. Entre as variedades estabelecidas in vitro, diferentes combinações de microenxertias foram definidas, e as microenxertias foram estabelecidas com amêndoa amarga e o porta-enxerto comercial GxN15. Microenxertos com amêndoa brava revelaram taxas de sucesso iguais ou superiores do que as enxertias estabelecidas como porta-enxerto GxN15.A presença de IAA endógeno foi avaliada através da quantificação pela reação de Ehrlich e pela imunolocalização desta hormona, antes e depois da realização de microenxertias em três segmentos (enxerto, união e porta-enxerto). Para além disso, foi realizada a quantificação da expressão de genes descritos na resposta ao ferimento (WIND1) e na resposta a auxinas para promoção da ligação dos tecidos vasculares entre o enxerto e porta-enxerto (ALF4, TIR1 e IAA26). Os resultados indicaram um conteúdo nos enxertos de 1,292±0,448 μg IAA/ mg FW (Canhota) e 5,505±1,179 μg IAA/ mg FW (amêndoa amarga) e uma possível influência destes níveis no sucesso das microenxertias. Verificou-se também uma possível resposta ao ferimento mais precoce, 7 dias após enxertia, e uma ausência de resposta às auxinas em heteroenxertos. Para além disso, em homoenxertias de amêndoa amarga, parece ocorrer em simultâneo uma resposta ao ferimento e a auxinas, 21 dias após a enxertia, devido ao aumento da expressão de WIND1, ALF4, TIR1 e IAA26 observada em T2.Os resultados apresentados neste trabalho contribuem para uma melhor compreensão do papel do IAA em microenxertos de amendoeira e podem ser a base para futuros estudos, mesmo em outros Prunus spp.
Description: Dissertação de Mestrado em Bioquímica apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
URI: http://hdl.handle.net/10316/98037
Rights: embargoedAccess
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