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Orientador: Prof. Dr. Hugo Pacheco de Freitas Fraga Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Botânica. Defesa : Curitiba, 29/06/2022 Inclui referências Resumo: Araucaria angustifolia é a principal componente da Floresta de Araucária, que foi explorada indiscriminadamente e ainda se encontra altamente ameaçada, em perigo crítico de extinção. Para além da sua madeira de alta qualidade, essa espécie fornece subprodutos e alimentação para populações humanas e fauna nativa, além de promover microhabitats adequados para o desenvolvimento de outras espécies. Dessa forma, tendo em vista a atuação que A. angustifolia possui nas relações ecológicas, etnoecológicas e econômicas das regiões onde habita, torna-se de interesse o desenvolvimento de técnicas voltadas à conservação e propagação dessa espécie ameaçada. A embriogênese somática (ES) é uma rota morfogenética da micropropagação que tem mostrado resultados promissores quando avaliada a quantidade de propágulos gerados a partir de uma única planta, e a qualidade genética conferida a eles. No entanto, os conhecimentos que regem os processos moleculares e bioquímicos da ES ainda são bastante fragmentados, gerando um gargalo para a ampla aplicação dessa técnica em A. angustifolia e outras coníferas. Além disso, os embriões zigóticos, tradicionalmente utilizados como explantes iniciais para o estabelecimento das culturas embriogênicas, são retirados das sementes da Araucaria, que se encontram disponíveis para coleta apenas em determinada época do ano, além de apresentarem curta longevidade natural. Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho foi viabilizar culturas embriogênicas de A. angustifolia a partir da utilização de ápices ortotrópicos e plagiotrópicos como explante inicial e aprofundar os conhecimentos a respeito dos processos moleculares que ocorrem na fase de indução da embriogênese somática a partir dessas culturas através de estudos proteômicos. Os resultados alcançados permitiram estabelecer culturas embriogênicas viáveis a partir dos ápices avaliados; identificar processos morfológicos e fisiológicos que ocorrem nas células de cada tipo de calo; identificar e quantificar as proteínas presentes em ambas as culturas; entender os diferentes mecanismos moleculares e biquímicos que ocorrem em cada tipo de calo e; mapear marcadores moleculares do processo de indução da embriogênese somática em A. angustifolia. Abstract: Araucaria angustifolia is the main component of the Araucaria Forest, which has been indiscriminately exploited and is still highly threatened, in critical danger of extinction. In addition to its high-quality wood, this species provides by-products and food for human populations and native fauna and promotes suitable microhabitats for the development of other species. Thus, given the role that A. angustifolia has in the ecological, ethnoecological, and economic relationships of the regions where it inhabits, the development of techniques aimed at conserving and propagating this endangered species becomes of interest. Somatic embryogenesis (SE) is a morphogenetic route of micropropagation that has shown promising results when evaluating the amount of propagules generated from a single plant and the genetic quality. However, the knowledge that governs the molecular and biochemical processes of SE is still quite fragmented, creating a bottleneck for the broad application of this technique in A. angustifolia and other conifers. Furthermore, zygotic embryos, traditionally used as initial explants for the establishment of embryogenic cultures, are taken from Araucaria seeds, which are available for collection only at a specific time of the year and have short natural longevity. In this context, the general objective of this work was to enable embryogenic cultures of A. angustifolia from the use of orthotropic and plagiotropic apexes as initial explants and to deepen the knowledge about the molecular processes that occur in the induction phase of somatic embryogenesis from these cultures through proteomic studies. The results achieved allowed establishing viable embryogenic cultures from the evaluated apexes; identifying morphological and physiological processes that occur in the cells of each type of callus; identifying and quantifying the proteins present in both cultures; understand the different molecular and biochemical mechanisms that occur in each type of callus and to map molecular markers of the process of induction of somatic embryogenesis in A. angustifolia.

Orientador: Prof. Dr. Hugo Pacheco de Freitas Fraga Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Botânica. Defesa : Curitiba, 30/06/2022 Inclui referências: p. 49-69 Resumo: Embriogênse somática (ES) é definida como um processo no qual uma estrutura bipolar semelhante a um embrião zigótico se desenvolve a partir de uma célula não zigótica sem conexão vascular com o tecido de origem. Os embriões somáticos são utilizados para estudar a regulação e o desenvolvimento embrionário, e também como ferramenta para a propagação vegetativa em larga escala. ES é um processo de regeneração de várias etapas que se inicia com a formação de massas pro-embriogênicas (PEMS) seguida pela formação de embriões somáticos, maturação, e regeneração da planta. Desde o primeiro relato de formação de embriões somáticos in vitro em 1958, o potencial de ES tem sido demonstrado em uma ampla variedade de espécies de plantas. Considerando a diversidade de plantas, mesmo dentro de uma espécie, nem todas as plantas são capazes de passar por esse processo. A ES nas gimnospermas foi relatada pela primeira vez em P. abies, e desde então tem sido obtida para uma grande parcela de espécies como dos gêneros Abies, Araucaria, Larix, Picea, Pinus, Pseudotsuga e Sequoia, todas 'coníferas', um grupo de espécies muito antigo e bem conhecido de gimnospermas que são em sua maioria árvores de grande porte. A maioria dos estudos de ES em gimnospermas pertencem à família Pinaceae, deixando de lado as outras famílias (Cupressaceae, Taxaceae, Cephalotaxaceae e Aaraucariaceae). Dentro da família Pinaceae, a maioria das espécies para as quais protocolos foram estabelecidos são dos gêneros Pinus e Abies. Este fato pode ser constatado pela observação dos inúmeros estudos realizados desde a primeira descrição do SE em gimnospermas, utilizando o abeto norueguês (Picea abies). De fato, a ES é uma via morfogênica complexa na qual várias variantes influenciam o processo para alcançar um resultado satisfatório, algo que também depende da espécie alvo. Por esta razão, esta revisão aborda o progresso dos protocolos de ES nessas famílias de gimnospermas negligenciadas, as espécies não-Pináceas discutindo o que já é conhecido e destacando os gargalos atuais. Abstract: Somatic embryogenesis (SE) is defined as a process in which a bipolar structure resembling a zygotic embryo develops from a non-zygotic cell without vascular connection to the original tissue. Somatic embryos are used to study the regulation of embryonic development, but also as a tool for large-scale vegetative propagation. SE is a multistep regeneration process that begins with the formation of proembryogenic masses (PEMs), followed by somatic embryo formation, maturation, desiccation, and plant regeneration. Since the first report of in vitro somatic embryo formation in 1958, the SE potential has been demonstrated in a wide variety of plant species. Considering the diversity of plants, even within the same species, not all plants are capable of undergoing this process. SE in the gymnosperms was first reported for P. abies, and since then it has been obtained in a large number of species such as Abies, Araucaria, Larix, Picea, Pinus, Pseudotsuga, and Sequoia, all of which are "conifers', a very ancient and well-known group of gymnosperms that are mostly large trees. The majority of SE studies reported on gymnosperms belong to the Pinaceae family, leaving aside the other families (Cupressaceae, Taxaceae, Cephalotaxaceae, and Araucariaceae). Within the family Pinaceae, most species for which protocols have been established are from the genera Pinus and Abies. This fact can be stated by observing the numerous studies performed since the first description of SE in gymnosperms, using Norway spruce (Picea abies). Indeed, SE is a complex morphogenetic pathway in which several variants influence the process to achieve a successful outcome, which also depends on the target plant species. Nevertheless, this type of detachment may result in the "remaining" families of gymnosperms, a large monophyletic group of plants both living and fossil, being unknown and potential discoveries being lost. For this reason, in this review we address the progress of the SE protocols on these neglected gymnosperm families, particularly the non-Pinaceae species, discussing what is already known and highlighting current bottlenecks.