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  • Revista de Cincias Agro-Ambientais, Alta Floresta, v.6, n.1, p.21- 28, 2008

    CARACTERIZAO DOS CROMOSSOMOS MITTICOS E NDICE MEITICO DE Theobroma speciosum (L.) WILLD

    MICHAELLI YURI YOSHITOME1; MARCELO FERNANDO PEREIRA SOUZA2 E ISANE VERA KARSBURG3.

    1 Biloga, Universidade do Estado de Mato Grosso UNEMAT/Alta Floresta. Trabalho de Concluso de Curso do primeiro autor apresentado a UNEMAT/Alta Floresta.

    2 Bilogo, Agrnomo, Alta Floresta, MT.

    3 Biloga, Dra. Professora Adjunta UNEMAT/Alta Floresta, Caixa Postal 547, 78580-000, Alta Floresta, MT, e-mail: isane9@yahoo.com.br

    RESUMO: Neste estudo, foi avaliado o caritipo e o ndice meitico (IM) de cacau (Theobroma speciosum (L.) Willd.). Para as anlises citolgicas, as sementes de T. speciosum foram colocadas para germinar em ambiente controlado. Aps a germinao, os meristemas radiculares foram coletados e submetidos aos procedimentos de bloqueio, com a finalidade de acumular clulas em metfases. Em seguida, foram fixados em soluo fresca de metanol: cido actico (3:1), a -5 C. Para a obteno do nmero cromossmico, os meristemas radiculares foram submetidos hidrlise em HCl 5N, dissociao celular, secagem ao ar e colorao com Giemsa 3%. Para anlise de IM e viabilidade polnica foram coletados botes florais de diferentes tamanhos e fixados em metanol:cido actico (3:1). Na avaliao do IM foi utilizada orcena actica 2% e na estimativa da viabilidade do plen, utilizou-se verde metila 1%, fucsina bsica 1% e orcena actica 2%. O cacau apresenta 2n = 2x = 20 cromossomos, com os pares 4 e 9 sendo submetacntricos e os demais pares metacntricos. Em todas as populaes o ndice meitico (IM) prximo a 80%, variando de 79,33% a 76,33%. Entre os corantes utilizados para anlise polnica, a orcena actica 2% o mais indicado para estimar a viabilidade do plen por diferenciar melhor os gros de plen viveis dos inviveis. Termos para Indexao: citogentica, Malvaceae, plen, cacau.

    CHARACTERIZATION OF MITOTIC CHROMOSOMES AND MEIOTIC INDEX OF Theobroma speciosum (L.) WILLD

    ABSTRACT: In this study, the karyotype and the meiotic index (MI) of cacaui (Theobroma speciosum (L.) Willd.) were evaluated. For cytological analyses, T. speciosum seeds were allowed to germinate in a controlled environment. After germination, root meristems were collected and subjected to blocking procedures in order to accumulate cells in metaphase. Then, they were fixed in fresh solution of methanol: acetic acid (3:1), at -5 C. To obtain the chromosome number, root meristems were subjected to hydrolysis in HCl 5N, cell dissociation, air drying, and staining with Giemsa 3%. For MI and pollen viability analyses, floral buds of different sizes were harvested and fixed in methanol: acetic acid (3:1). For MI analysis, acetic orcein 2% was used, whereas for pollen viability assessment, methyl green 1%, basic fuchsine 1%, and acetic orcein 2% were employed. Cacaui presents 2n = 2x = 20 chromosomes; pairs 4 and 9 are submetacentric and the remaining ones are metacentric. For all populations, the meiotic index (MI) is around 80%, ranging from 79.33% to 76.33%. Among the stains used in the pollen analysis, acetic orcein 2% is the most suitable for pollen viability assessment since it better differentiates viable from inviable pollen grains. Index terms: cytogenetics, Malvaceae, pollen, cacaui.

    INTRODUO Theobroma speciosum (L.) Willd, popularmente conhecida como cacau pertence famlia

    Malvavaceae e possui distribuio predominantemente pantropical, incluindo cerca de 250 gneros e

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    4.200 espcies, destes, cerca de 80 gneros e 400 espcies ocorrem no Brasil (Souza & Lorenzi, 2008). Desta famlia, pela relevncia econmica do cacau (T. cacao L.), Theobroma L. um dos gneros de maior importncia, estritamente neotropical, est distribudo por todas as partes das florestas pluviais do hemisfrio ocidental, entre as latitudes 18 norte e 15 sul, e possui aproximadamente 22 espcies, das quais 10 ocorrem na Bacia Amaznica (Cuatrecasas, 1964).

    A Amaznia considerada como uma das regies propcias para a fruticultura, tendo em vista, uma enorme variedade de plantas nativas (Machado & Retto Junior, 1991). Todas as espcies amaznicas do gnero Theobroma (podemos citar: T. cacao L., T. obovatum Bern., T. subincanum Mart., T. speciosum (L.) Willd, T. grandiflorum (Willd. Ex Spreng.) Schum, T. bicolor H. & B.) produzem frutos comestveis de cujas sementes pode-se produzir chocolate (Cuatrecasas, 1964; Venturieri, 1993). O cacau , entre as espcies do gnero, a que possui o teor de gordura mais parecido com o cacau, ou seja, um sucedneo potencial. Fruteira tpica da Regio Norte, alcana at 14 metros de altura (Silva et al., 2004).

    Do ponto de vista citogentico, pouco se sabe sobre a biodiversidade nativa tropical em especial a neotropical de muitas espcies vegetais (Silva et al., 2004). Avaliaes citolgicas podem trazer contribuies no sentido de aumentar a eficincia das estratgias de conservao e mesmo de trabalhos de melhoramento com as espcies (Singh, 1993; Auler et al., 2006). Pelas avaliaes da morfologia e nmero cromossmico juntamente com outras caractersticas citolgicas, a anlise da variao cromossmica numrica de um txon permite reconhecer o nmero bsico do grupo, que auxilia no entendimento de variaes genticas envolvidas na evoluo de um grupo, como tambm na delimitao taxonmica de espcies (Pedrosa et al., 1999).

    Sendo que as pesquisas citolgicas no gnero Theobroma at o momento baseiam-se apenas na determinao de genomas diplides, no apresentando diferenas citogenticas importantes para servir de base na diferenciao entre as espcies (Santos, 2002).

    As irregularidades cromossmicas refletem diretamente nos processos reprodutivos das espcies com a formao de gros de plen inviveis (Marutani et al., 1993; Corra et al., 2005). Os gametas portadores de anormalidades perdem em competitividade com os gametas normais, pois, ocasionam a reduo na formao de frutos com ou sem sementes (Pagliarini, 2001).

    O comportamento dos gros de plen em qualquer espcie vegetal de fundamental importncia para o estudo e detalhamento gentico da planta, a fim de estudar o comportamento reprodutivo para melhor entendimento da disperso dos gametas masculinos da planta (Corra et al., 2005), assim como para a aplicao prtica na conservao, quanto para algum tipo de melhoramento ou cultivo na agricultura (Guinet, 1989). Alm de ser um fator importante na distino das espcies pela morfologia e viabilidade (Karsburg & Battistin, 2005).

    O objetivo deste trabalho foi analisar o caritipo e o ndice meitico de Theobroma speciosum (L.) Willd.

  • Caracterizao dos cromossomos mitticos e ndice meitico de Theobroma speciosum (L.) Willd.

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    MATERIAL E MTODOS As sementes e as flores utilizadas para as anlises citolgicas foram coletadas de sete

    populaes de Theobroma speciosum, em Alta Floresta, norte do estado do Mato Grosso (MT), Brasil. As populaes foram chamadas consecutivamente de Populao 1 at Populao 7, sendo suas coletas georeferenciadas conforme a Tabela 2. As anlises citogenticas foram realizadas no Laboratrio de Cincias Biolgicas da Universidade do Estado do Mato Grosso (UNEMAT) do Campus de Alta Floresta, MT.

    As sementes foram colocadas em caixa tipo gerbox contendo vermiculita, mantidas em cmara de germinao, a 25C, com fotoperodo de 12 horas, por 15 a 25 dias. As razes (1,0 a 1,5 cm de comprimento) foram imersas em Trifluralin 3 M, por 14 h, a 4 2C, conforme Carvalho & Saraiva (1993).

    Aps serem lavadas em gua destilada, as razes foram fixadas no fixador metanol:cido actico (3:1), e estocadas a 5C por pelo menos 24 horas at o momento de ser feita a hidrlise. No procedimento de hidrlise, as razes foram retiradas do fixador 3:1 e lavadas em gua destilada. Em seguida, transferidas para tubos de microcentrfuga Eppendorf de 1,5 mL, contendo cido clordrico (HCl) 5N por 15 min a 28C. Aps a hidrlise, as razes foram lavadas em gua destilada por um perodo de 15 min, com trs trocas e fixadas no fixador 3:1 a -5 C. As lminas foram preparadas pela tcnica de dissociao e secagem ao ar, segundo Carvalho & Saraiva (1993), coradas com Giemsa 3% por trs minutos e observadas em microscpio ptico LMB-2.

    A anlise das lminas contendo as metfases mitticas foi realizada com o uso de microscpio OlympusTM, iluminao de campo claro, usando a objetiva de 100 X (imerso a leo). As imagens foram capturadas pelo programa ACDsee e digitalizadas pelo Corel Photo-Paint X3 (verso13). As imagens dos cromossomos foram processadas em um computador Acer 3660-2314. Para a caracterizao citogentica dos cromossomos foram utilizadas 30 metfases. Os braos de cada cromossomo foram medidos em pixels e convertidos em escala de micrmetros. Os cromossomos foram classificados de acordo com o ndice centromrico IC = BC 100 / T, sendo: IC=ndice centromrico, BC=comprimento do brao curto; T=comprimento cromossmico total e a razo entre os braos (r) que foram determinados segundo os critrios propostos por Levan et al. (1964) e revisados por Guerra (1986a)

    Para o estudo do ndice meitico (IM) e viabilidade dos gros de plen, foram utilizados botes florais em estgio de pr-antese, coletados em diversos estdios de desenvolvimento entre os horrios das 10 s 15 horas, fixados em soluo de metanol e cido actico (3:1) por 24 horas a 4 2C. O fixador 3:1 foi trocado por trs vezes sucessivas e as lminas foram confeccionadas pela tcnica de esmagamento.

    Para o IM foi utilizado orcena actica 2% na colorao das clulas. Foram analisadas 5 lminas com cerca de 120 clulas por lmina em cada populao. O IM foi calculado de acordo com

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    Love (1949): IM = nmero de ttrades normais / nmero total de ttrades x 100. As clulas mes de plen (CMP) com quatro micrsporos foram consideradas ttrades normais e como anormais aquelas com nmeros de micrsporos diferentes de quatro: dades, trades, polades (Corra et al., 2005).

    As mdias do ndice Meitico foram comparadas pelo teste Tukey com probabilidade 5% pelo programa Sisvar (Ferreira, 2003).

    RESULTADOS E DISCUSSO As clulas metafsicas, obtidas na regio do meristema radicular de Theobroma

    speciosum (L.) Willd, nas sete populaes, confirmam o resultado apresentado por Carlleto (1946), com 2n = 20 cromossomos (Figura 1). Outras espcies do gnero Theobroma, alm de T. speciosum, segundo reviso de Cuatrecasas (1964), tambm apresentavam o nmero cromossmico diplide de 20 cromossomos: T. cacao, T. leiocarpa, T. pentagona, T. bicolor, T. microcarpum, T. simiarum, T. capilliferum, T. obovatum, T. cirmolinae, T. angustifolium e T. grandiflorum. Posteriormente, Guerra, (1986

    b) e Santos (2002) confirmaram o mesmo complemento cromossmico para T. grandiflorum. A morfometria dos cromossomos de T. speciosum mostrou que apenas os cromossomos

    4 e 9 apresentaram IC menor do que 40,0, sendo respectivamente 39,29 e 34,55, conforme a Tabela 1. Desta maneira, os pares cromossmicos 4 e 9 so submetacntricos e os demais pares so metacntricos. T. speciosum apresenta frmula cariotpica 18 m + 2 sm, bastante diferente da constatada por Santos (2002) para T. grandiflorum, em que os pares 1 a 3 so metacntricos, os pares 4 a 8 submetacntricos, o par 9 subtelocntrico e o par cromossmico 10 acrocntrico. Difere, tambm, do caritipo de T. cacao que, segundo Davie (1933, citado por Cuatrecasas, 1964), possui poucos metacntricos.

    FIGURA 1. Metafase mittica e caritipo de Theobroma speciosum (L.) Willd (cromossomos de meristema radicular, 2n = 20). Barra = 10 m.

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    TABELA 1. Medidas e morfologia dos cromossomos de Theobroma speciosum (L.) Willd, de acordo com a posio do centrmero.

    Brao (m)

    Cromossomo Comprimento Total (m) Curto Longo

    Razo entre

    Braos

    ndice Centromrico

    (IC) Morfologia

    Cromossmica 1 1,69 0,76 0,93 1,22 44,97 M 2 1,61 0,68 0,93 1,37 42,24 M 3 1,56 0,63 0,93 1,48 40,38 M 4 1,40 0,55 0,85 1,55 39,29 SM 5 1,35 0,55 0,80 1,45 40,74 M 6 1,27 0,59 0,68 1,15 46,46 M 7 1,27 0,55 0,72 1,31 43,31 M 8 1,23 0,55 0,68 1,24 44,72 M 9 1,10 0,38 0,72 1,89 34,55 SM 10 1,09 0,50 0,59 1,18 45,87 M

    Razo entre braos = Brao longo/Brao curto; C = Brao curto/ comprimento total x 100; M = metacntrico; SM = submetacntrico

    Os cromossomos de T. speciosum variaram de 1,69 m a 1,09 m de tamanho (Tabela 1). Cuatrecasas (1964), em sua extensa reviso sobre taxonomia do gnero Theobroma, cita que de doze espcies analisadas citogeneticamente at 1964, T. cacao, apresentou o par de cromossomos de maior tamanho (2,20 m) e T. grandiflorum, o de menor comprimento (0,50 m). J, Santos (2002), encontrou cromossomos de 2,50 m a 1,00 m para T. grandiflorum.

    Ao analisar o IM das populaes de T. speciosum, somente foram observadas trades e dades entre as CMP anormais. Somente ocorreram diferenas significativas entre as populaes 2 e 3, mostrando desuniformidade entre estas populaes quanto ao comportamento meitico, sendo que, o IM foi prximo a 80% em todas populaes (Tabela 2). Segundo Love (1949), uma planta para ser considerada com processo meitico normal deve ter o IM acima de 85%. Caso ocorra a mesma irregularidade na megasporognese, estas plantas provavelmente apresentaro problemas na formao de sementes e frutos viveis.

    TABELA 2. ndice meitico (IM) das populaes de Theobroma speciosum (L.) Willd, avaliado atravs do mtodo de colorao de ttrades (T) com orcena actica 2%.

    Populaes de Theobroma speciosum

    Pontos de coleta em Alta Floresta, MT

    IM = no T normais/no T total x

    100 (%) Pop. 1 S 09 5141; W 056 04 31 78,33ab Pop.2 S 09 5323; W 056 76,33c Pop.3 S 09 5231; W 056 79,33a Pop.4 S 09 5129; W 056 77,67ab Pop.5 S 09 5223; W 056 78,67ab Pop.6 S 09 5125; W 056 0430 78,67ab Pop.7 S 09 5423; W 056 78,67ab

    Valor de F 8,57* DMS (5 %) 1,61

    Mdias seguidas por letras iguais no diferem entre si a 5% de probabilidade pelo teste de Tukey. * significativo pelo teste F a 5%. DMS: Diferena mnima significativa.

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    A determinao da viabilidade do plen fundamental na investigao das causas de infertilidade das plantas e dos problemas de fertilidade que possam ocorrer (Pealoza, 1995). No foi possvel diferenciar a intina da exina com os trs corantes utilizados: verde metila 1%, fucsina bsica 1% e orcena actica 2%. A diferena observada entre os gros de plen foi somente quanto intensidade de colorao. Nos trs corantes, os gros de plen viveis apresentaram uma colorao mais escura em relao aos inviveis (Figura 2). A orcena actica 2%, foi a mais indicativa para estimar a viabilidade dos gros de plen do cacau, pois permitiu distinguir com maior segurana os plens viveis (Figu...