Localização da expressão de genes durante o desenvolvimento de ovários de plantas de Brachiaria brizantha sexual e apomítica

Abstract

Brachiaria é uma gramínea de grande importância econômica. No Brasil, são estimados 70 milhões de hectares cultivados com esta forrageira. Seu melhoramento e a ampliação da variabilidade genética são de grande importância para a sustentabilidade e crescimento da agropecuária no Brasil. Um dos entraves para o melhoramento Brachiaria é a presença da apomixia, modo de reprodução onde não há recombinação para a formação do embrião. A compreensão dos mecanismos que regulam a apomixia possibilitará a utilização desse modo de reprodução como ferramenta biotecnológica para fixar características agronômicas de interesse em espécies cultivadas. A ocorrência de apomixia em espécies, como as de Brachiaria, que conservaram a habilidade de se reproduzir por sexualidade permite estudos comparativos, tanto estruturais, quanto genéticos e moleculares. Comparações, ao longo do desenvolvimento, entre sacos embrionários de plantas sexuais e apomíticos poderão revelar as diferenças que irão especificar se um saco embrionário seguirá a via apomítica ou sexual. Neste trabalho foi comparada, por hibridização in situ, a expressão temporal e espacial de sete seqüências de cDNA em ovários de plantas sexuais e apomíticas de Brachiaria. Nas plantas apomíticas, o transcrito de BbrizREC foi detectado preferencialmente no meiócito, no momento imediatamente anterior à diferenciação de iniciais apospóricas, indicando que esse transcrito pode estar associado à morte programada do meiócito e ao aparecimento das iniciais apospóricas. Em momentos posteriores da diferenciação, precursores da fertilização, BbrizMYO, BbrizAQP, BbrizMAPK apresentaram expressão preferencial nas sinérgides, sugerindo o envolvimento de BbrizMYO e BbrizMAPK no processo de fertilização e de BbrizAQP na ativação da oosfera. Nas apomíticas peseudogâmicas o embrião é formado a partir do desenvolvimento autônomo da oosfera, mas a fertilização da célula central é necessária para formar o endosperma. O presente trabalho também contribuiu para o estabelecimento da técnica de fertilização in vitro em Brachiaria que permitirá, em condições controladas, avaliar o papel de diferentes genes no decorrer deste processo e assim contribuir à melhor compreensão da reprodução em angiospermas. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Brachiaria is a forage grass of great economic importance. In Brazil, an estimated area of 70 million hectares is cultivated with Brachiaria species. Improvement of breeding programs and genetic variability is very important for the culture and sustainability of pastures in Brazil. One of the barriers for Brachiaria improvement is the asexual mode of reproduction through seeds - apomixis. The understanding of the mechanisms that regulate apomixis makes possible its use in biotechnological programs to fix interesting agronomic characteristics in cultivated plants. Species that show both apomictic and sexual mode of reproduction allow morphological, genetic and molecular comparative studies. Analysis of embryo sac development from sexual and apomictic plants can report the differences that will specify the sexual or apomictic pathway. In the present work, the temporal and spatial expression of cDNA sequences was analyzed by in situ hybridization in ovaries of apomictic and sexual plants. BbrizREC was preferentially expressed in the meiocyte, just before apospore initials differentiation, suggesting its involvement in programmed cell death of the meyocite and appearance of apospore initials. Later on in the reproduction, before fertilization, BbrizMYO, BbrizAQP, BbrizMAPK were preferentially expressed in the synergids, suggesting that BbrizMYO and BbrizMAPK are concerned in this process and BbrizAQP in egg cell activation. In pseudogamic apomicts embryo is formed from autonomous development of the egg cell, but the central cell fertilization is required to form the endosperm. The present work contributed to establishing an in vitro fertilization technique in Brachiaria that will make possible, in controlled conditions, to evaluate the role of different genes along this process, contributing to a better understanding of reproduction in angiosperms.