Cryopreservation of cassava genotypes

Tese apresentada à Universidade Federal de Lavras, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Agronomia/Fisiologia Vegetal, área de concentração em Biologia Molecular, para a obtenção do título de Doutor.

Cassava (Manihot esculenta Crantz) is a staple food crop for human consumption is the third most important source of carbohydrates in the tropics, and ranks sixth place in overall production. In recent years several research groups have reported methods for plant tissue culture of cassava, offering important applications for germplasm collections, such as conservation, ease of exchange, micropropagation, eradication of diseases, among others. One objective of this study was to further these investigations by evaluating factors associated with in vitro regeneration of two cultivars of cassava. Uninodal segments of in vitro grown cassava plants were cultivated until axillary buds elongated, shoot tips were excised from the shoots and cultured in four different culture media. Regeneration, rooting and callus formation were evaluated. As expected, a significant difference was found between the culture media tested due largely to differences in the presence or absence of plant growth regulators. For both cultivars the best culture medium was supplemented with a 0.2 mg.L-1 kinetin and 1.0 g.L-1 of activated charcoal. In this medium, we good regeneration and rooting and the complete absence of callus. Subsequent to this, several cryopreservation methods were tested to development of an efficient cryopreservation protocol for the conservation of these cultivars. Using a vitrification technique with a modified pre-treatment solution containing 0.5% Tween-20 a regeneration rate after liquid nitrogen exposure of more than 50% was achieved.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Biologia Molecular

Mandioca (Manihot esculenta Crantz) é um alimento básico para a alimentação humana. É a terceira mais importante fonte de carboidratos nos trópicos, ocupando a sexta posição quando considerada a produção global. Nos últimos anos vários grupos de pesquisa têm relatado métodos para cultura de tecidos vegetais de mandioca, oferecendo importantes aplicações para as coleções de germoplasma, tais como a conservação, a facilidade de intercambio, micropropagação, erradicação de doenças, entre outros. Assim, um dos objetivos deste estudo foi ampliar essas investigações, avaliando os fatores associados à regeneração in vitro de duas cultivares de mandioca. Segmentos uninodais de plantas de mandioca crescidas in vitro foram cultivados até a obtenção de gemas axilares alongadas. Meristemas foram excisados e cultivados em quatro diferentes meios de cultura. A regeneração, o enraizamento e a formação de calos foram avaliados. Como esperado, uma diferença significativa foi encontrada entre os meios de cultura testados, em grande parte devido à presença ou ausência dos diferentes reguladores de crescimento vegetal. Para ambas as cultivares o melhor meio de cultura foi suplementado com 0,2 mg.L-1 de cinetina e 1,0 g.L-1 de carvão ativado. Neste meio, houve uma boa regeneração e enraizamento, além de uma completa ausência de calos. Em sequência a isso, vários métodos de criopreservação foram testados para o desenvolvimento de um protocolo de criopreservação eficiente para a conservação dessas cultivares. Usando a técnica de vitrificação, com uma solução de pré-tratamento modificada contendo 0,5% de Tween-20, alcançamos uma taxa de regeneração superior a 50% após exposição ao nitrogênio líquido.