Meios de cultura: componentes e tipos de meio

ProfProf.. PauloPaulo HercílioHercílio ViegasViegas RodriguesRodrigues

CENCEN001001

Meios de Cultivo

• Meios de cultura consistem da associação qualitativaqualitativa e quantitativaquantitativa de substâncias que fornecem os nutrientes necessários ao desenvolvimento (cultivo) de organismos fora do seu meio natural.

Meios de Cultivo

-- Soluções inorgânicas simples:Soluções inorgânicas simples:

Solução de Knop (1865)

Solução de Knudson (1925)

Solução de Hoagland & Arnon (1938)

-- Soluções mais completas:Soluções mais completas:

White (White, 1943)

MS (Murashige & Skoog, 1962)

B5 (Gamborg et al, 1968)

KM (Kao & Michayluk, 1975)

Casos...

1- Aula em Cuiabá!

2- Guia com seqüência dos sais e orgânicos na preparação do meio de cultivo

(evita colocar 2 x a mesma solução!!)

Fácil e $$$$...

Componentes Orgânicos

VitaminasVitaminas -São fatores catalíticos de rotas metabólicas nas células;

-São utilizadas fração de 1 mg/L a 10 mg/L

* Primeiros trabalhos em cultura de tecidos

-Definida a mistura básica de vitaminas:

B1 (tiamina), B6 (piridoxina), ácido nicotínico (niacina), ácido pantotênico e ácido ascórbico.

TiaminaTiamina: exerce maior estímulo para o crescimento.

Componentes Orgânicos

•• MioMio--inositolinositol:

É um hexitol ou composto cíclico com grupos

-OH em todos os seus carbonos.

a concentração mais usada é 100 mg/L

é incorporado a moléculas de fosfolipídeos da membrana plasmática.

Componentes Orgânicos

•• Fonte de CarbonoFonte de Carbono:

Células, tecidos e órgãos cultivados in vitro:

# são heterotróficos;

# dependem de fonte externa de energia;

# necessário incorporar fonte de carbono.

- Fornecem energia e esqueletos de carbono para:

* biossintese de polissacarídeos, aminoácidos e proteínas, enfim para o crescimento da célula.

Componentes Orgânicos

•• Fonte de carbonoFonte de carbono:

Sacarose 2 - 3%:

- é a mais utilizada nos meios (açúcar cristal);

- em presença de auxina contribui para a diferenciação celular.

Outros açúcares (frutose, glicose, maltose, galactose, celobiose).

Ácidos orgânicos e alcoóis (sorbitol) Em excesso conservam material vegetal (agente osmótico)

crescimento mais lento da cultura.

Componentes Orgânicos

•• Misturas complexasMisturas complexas: água de coco

extrato de levedura

extrato de malte

água de coco é a mais utilizada:

- estimula o crescimento de calo,

- aumenta a formação de embriões somáticos,

- induz o desenvolvimento de embriões imaturos.

* Endosperma líquido!* Endosperma líquido!

Reguladores de crescimento

• Substâncias orgânicas que regulam o crescimentocrescimento, diferenciaçãodiferenciação e desenvolvimentodesenvolvimento das plantas em baixas concentrações (0,1 – 100 µM).

AuxinasAuxinas

CitocininasCitocininas

GiberilinasGiberilinas

AcAc.. AbscísicoAbscísico

EtilenoEtileno

Reguladores de crescimento

•• AUXINASAUXINAS: crescimento e alongamento celular

divisão celular

indução e crescimento de raízes

dominância apical

produção de etileno

In vitro: divisão celular

enraizamento

indução de calo

embriogênese somática

Reguladores Abreviatura P.M

Auxinas

Ácido 3-indolacético AIA 175,20

Ácido naftalenoacético ANA 186,20

Ácido indolbutírico AIB 203,23

Ácido 2,4-diclorofenoxiacético 2,4-D 221,04

Ácido 4-clorofenoxiacético 4-CPA 184,50

Ácido 4-amino-3,5,6-tricloropico-

línico

Picloran 241,46

Ácido naftóxiacético NOA 202,21

Reguladores de crescimento

• Auxinas

AIA AIA NaturaisNaturais

AIBAIB

ANA

2,4-D SintéticasSintéticas

2,4,5-T

PicloranPicloran Substitutos de auxinasSubstitutos de auxinas

DicambaDicamba

Reguladores de crescimento

•• Auxinas no meio de culturaAuxinas no meio de cultura:

-- ANAANA bastante utilizado em protocolos de protocolos de

estabelecimentoestabelecimento (cerca de 51%);

-- 2,42,4--DD indução de calo indução de calo mesmo em baixa concentração;

-- AIB AIB muito utilizado para enraizamentoenraizamento;

-- AIAAIA menos estável menos estável em meio de cultura (fotoxidação e

ação da AIA-oxidase).

Reguladores de crescimento

•• CITOCININASCITOCININAS: derivadas da adenina (base púrica).

•• In vitroIn vitro: divisão celular

quebra da dormência apical

morfogênese (gemas adventícias)

desenvolvimento de brotos laterais

Reguladores de crescimento

Reguladores Abreviatura P.M

Citocininas

6-Benzilaminopurina ou 6-

Benziladenina

BAP ou BA 225,20

6-Furfurilaminopurina ou

Cinetina

CIN 215,20

Isopenteniladenina 2iP 203,30

Zeatina ZEA 219,20

Tidiazuron TDZ 220,20

Reguladores de crescimento

•• CitocininasCitocininas

Zeatina Naturais

2iP

BAP ou BA Sintéticas

Cinetina

TDZ Substituto de citocinina

Reguladores de crescimento

•• Citocininas no meio de culturaCitocininas no meio de cultura

- em excesso é tóxica, produzindo:

*Demasiado entufamento;

*Falta de alongamento das culturas;

*Redução do tamanho das folhas;

*Encurtamento dos entrenós;

*Hiperidricidade (vitrificação);

*Dificuldade de enraizamento;

*Variação somaclonal.

Estágios da propagação in vitro

Stage I:

Introduction of

aseptic cultures

Stage II:

Multiplication

Stage III:

Rooting and

preparation

Stage IV:

AcclimatizationGrowth

Selection of a

superior

germplasm

Chapter 2 Chapter 3 Chapter 4Chapter 4

In vitro under

photomixotrophic

conditions

In vitro under

photoautotrophic

conditions

Ex vitro under

controlled environment

conditions with

artificial light

Stage I:

Introduction of

aseptic cultures

Stage II:

Multiplication

Stage III:

Rooting and

preparation

Stage IV:

AcclimatizationGrowth

Selection of a

superior

germplasm

Chapter 2 Chapter 3 Chapter 4Chapter 4

In vitro under

photomixotrophic

conditions

In vitro under

photoautotrophic

conditions

Ex vitro under

controlled environment

conditions with

artificial light

Adaptado de Couceiro (2006)

0 I II III IV

Balanço Balanço citocininacitocinina/auxina /auxina (c/a)(c/a)

•• Alta relação c/aAlta relação c/a: promove a proliferação de brotos; suprime a formação de raízes (estádio II).

•• Baixa relação c/aBaixa relação c/a: favorece a formação de raízes (estádio III).

•• Concentrações iguaisConcentrações iguais: propiciam a produção de calo.

Foto c/a

• Exemplos:

• Banana ?

• Heliconia ?

• Mirtilo ?

• Mangaba ?

Outros Aditivos

•• Antibiótico e fungicidasAntibiótico e fungicidas:

- Controle de contaminação microbiana;

- Não apresenta ação fitotóxica.

-- BenomilBenomil ((BenlateBenlate))

-- CefotaximaCefotaxima sódica sódica

Outros Aditivos

PolifenóisPolifenóis AntioxidantesAntioxidantes

OxidaçãoOxidação Carvão ativado

Ácido ascórbico

EscurecimentoEscurecimento Ácido cítrico

L-cisteína

Morte da planta Polivinilpirrolidona (PVP)

•• Carvão ativado: 1 a 3 %Carvão ativado: 1 a 3 %

- adsorção de fenóis;

- adsorção de componentes orgânicos (auxinas e citocininas);

- contribui para a morfogênese e embriogênese;

- desenvolvimento de raízes;

- estabiliza pH.

Meios de cultura – forma física

•• LíquidoLíquido

•• Semi sólidoSemi sólido:

– Agar

– Goma (Gelrite, Phytagel)

– Agarose

BifásicoBifásico: meio semi-sólido coberto com meio líquido.

Meio de cultura líquido

• Condições de cultivo + uniformes;

• Renovação do meio sem mudança sem mudança de recipiente;

•• EsterilizaçãoEsterilização pode ser por microfiltraçãomicrofiltração;

•• LavagemLavagem dos recipientes + fácil;

• Asfixia e hiperidratação dos explantes –

distúrbios fisiológicosdistúrbios fisiológicos.

Sistemas de suporte

•• AgarAgar: mistura de polissacarídeos derivados de algas marinhas.

- fusão: 100C

- solidificação: 45C

- concentração: 0,6 – 1,0%

• Não reage com componentes do meio de cultivo;

• Não é digerido pelas enzimas das plantas;

• Não solidifica em pH ácido;

• Impurezas (sais inorgânicos, compostos orgânicos, fenóis, etc)

Sistemas de suporte GomaGoma: polissacarídeo produzido pela bactéria

P.elodea;

• Phytagel (Sigma), Gelrite (Merck) – 0,2%

• Mais translúcido que o ágar (contaminação)

• Impurezas (sais inorgânicos)

• Não contém componentes orgânicos

• Solidifica na presença de ions de Ca e Mg

AgaroseAgarose: extraído do ágar, alto grau de pureza

MecânicoMecânico: pontes de papel de filtro (meio líquido).

VariantesVariantes SomaclonaisSomaclonais dede HH..bihaibihai,,

obtidasobtidas inin vitrovitro..

Variantes Variantes SomaclonaisSomaclonais de de H.bihaiH.bihai, ,

obtidas obtidas in vitro.in vitro.

Variabilidade genética que ocorre em decorrência do processo in

vitro!

repicagens, reguladores de crescimento e tempo de cultivo.