Quimeras periclinais em Manihot : sua síntese, identificação e potencial econômico

Abstract

As quimeras são um tipo específico de mosaico, onde tecidos de diferentes espécies coexistem no meristema apical de uma mesma planta. Este fenômeno tem o potencial de produzir novos caracteres e por isso despertou o interesse de cientistas sobre a potencialidade de ser utilizado como método de melhoramento de plantas para formação de novas variedades. Entretanto quimeras, produzidas artificialmente, que agreguem valor econômico às espécies cultivadas ainda não foram alcançadas. Este trabalho teve o intuito de sintetizar uma quimera entre mandioca (Manihot esculenta Crantz) e M. fortalezensis Nassar, que combinasse características de ambas as espécies. Para isso, foram induzidos brotos quimerais a partir da enxertia seguida de tratamento com hormônios, o que resultou em duas quimeras. Para caracterização diagnóstica utilizou-se os marcadores: presença de asas nos frutos (típico da espécie cultivada); e número cromossômico, de células-mãe do pólen e de células somáticas de pontas de raízes adventícias, uma vez que as espécies parentais têm diferentes ploidias. Ambas as quimeras apresentaram asas proeminentes nos frutos e uniformidade de características na planta, o que evidencia uma epiderme inteiramente constituída por M. esculenta (E). A avaliação citogenética das células mãe do pólen e das células somáticas na ponta de raiz, mostraram ter número cromossômico idênticos ao de M. fortalezensis (F), i.e. 2n=54, o que evidencia que os tecidos internos são constituídos por M. fortalezensis. Portanto, ambas as quimeras foram identificadas como EFF (referente à identificação dos histógenos L1, L2 e L3) com um arranjo periclinal. A primeira quimera tem epiderme constituída pela variedade de mandioca UnB 201 e produziu raízes tuberosas longas e cilíndricas, pesando 10-12 Kg por planta. A segunda quimera tem a epiderme constituída pela variedade UnB 032 e produziu raízes tuberosas longas e cilíndricas que pesavam 14 Kg por planta. Enquanto as variedades parentais UnB 201 e UnB 032 produziram raízes com 2-3 Kg por planta, com a mesma idade. Estes resultados demonstraram ser possível combinar as raízes tuberosas da mandioca ao vigor da espécie silvestre em uma quimera. O novo fenótipo apresentado pelas quimeras (raízes tuberosas maiores que ambos os parentais) provavelmente é devido à interação epigenética entre as duas espécies. Este fenótipo mostrou ser possível combinar diferentes espécies em uma quimera e um grande potencial de produzir variabilidade vantajosa especialmente para a cultura da mandioca. Adicionalmente, foi feita avaliação anatômica das raízes e da epiderme da segunda quimera para verificar sua constituição tuberosa e confirmar a identificação da epiderme. As raízes apresentaram constituição tuberosa rica em grãos de amido, de formato e distribuição similares aos encontrados na mandioca variedade UnB 032 e a epiderme apresentou características específicas da mandioca variedade UnB 032 (tricomas e células epidérmicas comuns de formato regular) e atributos quantitativos (largura das células comuns, frequência de tricomas e comprimento de estômatos) de medidas intermediárias às encontradas nos parentais, o que evidenciou a interação entre os tecidos das duas espécies na quimera. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Chimeras are a specific kind of mosaics where tissues from different species coexist in the apical meristem of the same plant. Such phenomenon has the potential to generate new characters and therefore called researchers's attention to the potentiality to be used as a plant breeding method to produce new varieties. However, artificially synthesized chimeras which aggregate economic value to cultivated species have not been reached yet. This work aimed to synthesize a chimera between cassava (Manihot esculenta Crantz) and M. fortalezensis Nassar, which combines traits from both species. Therefore, chimeral shoots were induced by graft followed by hormone treatment that resulted in two chimeras. For the diagnostic characterization these markers were used: fruit wings (typical of cultivated species), and chromosomal number, in pollen mother cells and somatic cells from adventitious root tips, since parental species had different ploidy level. Both chimeras showed prominently fruit wings and traits's uniformity, that evidenced an epidermis wholly constituted by M. esculenta (E). The cytogenetic analysis of pollen mother cells and somatic cells from root tips showed chromosomal number identical to M. fortalezensis (F),i. e. 2n=54, which evidence that inner tissues are constituted by M. fortalezensis. Therefore, both chimeras were identified as EFF (referring to L1, L2, L3) with periclinal arrangement. The first chimera has epidermis constituted by cassava variety UnB 201 and yielded cylindrical and long tuberous roots, weighting 10-12 Kg per plant. The second chimera has epidermis constituted by cassava variety UnB 032, and yielded cylindrical and long tuberous roots weighting 14 Kg per plant. While parental varieties UnB 201 and UnB 032 yielded 2-3 Kg of root per plant, at the same age. These results demonstrated that cassava tuberous roots could be combined to the wild vigor in a chimera. The new chimeral phenotype (tuberous roots greater and heavier than parental species) it is probably due to the epigenetic interaction between both species. This phenotype showed to be possible to combine different species in a chimera and a great potential to generate advantageous variability, specially to cassava crop. Additionally, it was realized a root and epidermal anatomical analysis of the second chimera to verify tuberous constitution and to confirm epidermal identification. Roots showed tuberous constitution rich in starch grains with shape and distribution similar to such find in cassava UnB 032 and epidermis with specific traits of cassava variety UnB 032 (trichomes and ordinary epidermal cells of regular shape) and quantitative characters (trichome frequency, stomatal length and ordinary cell width) expressing intermediate measurements when compared to parents, what evidenced interaction between both species's tissue in the chimera.