Genetic Transformation of Immature Sorghum Inflorescence via Microprojectile Bombardment

Brandão, Rogélio Lopes; Carneiro, N. P.; Oliveira, A.C. de; Coelho, Gracielle T. C. P.; Carneiro, A. A.

doi:10.5772/33627

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“…Além disso, sorgo é considerada uma das espécies vegetais mais difíceis de se manipular em cultura de tecidos (Shrawat & Lörz, 2006 A maioria dos estudos que reportam a manipulação de sorgo em cultura de tecidos, todos eles visando a produção de calos embriogênicos ou organogênicos para regeneração de plantas no processo de transformação genética, utilizam embriões imaturos como fonte de explante (Carvalho et al, 2004;Howe et al, 2006;Gurel et al, 2009;Kumar et al, 2011;Liu & Godwin, 2012). No entanto, outros tecidos foram propostos, como embriões maduros (Cai et al, 1987) e inflorescências imaturas (Brandão et al, 2012). Explantes com maiores proporções de porções meristemáticas tendem a responder de maneira mais eficiente ao processo de indução de calos (Gupta et al, 2006).…”

Section: Resultsunclassified

“…Em sorgo, embriões zigóticos imaturos e inflorescências imaturas são as fontes de explante com maior competência embriogênica e são frequentemente utilizados para a regeneração de diversos cultivares (Brandão et al, 2012). Um estudo relativamente recente comparou a regeneração de plantas por cultura de tecidos a partir de embriões imaturos e a partir de inflorescências imaturas em três genótipos de sorgo.…”

Section: Indução De Calos De Sorgo a Partir De Inflorescência Imaturaunclassified

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Cultura de células em suspensão como ferramenta para estudos em parede celular secundária em gramíneas C4

Simões¹

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Agradeço a Deus em primeiro lugar, pelas minhas conquistas, me fortalecendo nas adversidades e dificuldades, e renovando minhas forças a cada dia.Aos meus pais Márcia e José Helio, responsáveis pela formação do meu caráter e projeções profissionais, e por todo sacrifício que fizeram em prol dos meus estudos.Ao meu esposo Felipe M. Araújo, por estar sempre ao meu lado, me incentivando a crescer, principalmente me motivando nos momentos difíceis e por ser meu porto seguro. Por acreditar que eu era capaz e por se alegrar a cada nova conquista, a cada experimento. Por se preocupar com o andamento do meu trabalho, ainda que muitas vezes não entendesse os processos por trás dos experimentos montados, sempre se prontificando a me ajudar e acreditando que uma hora os resultados sairiam.Ao meu Orientador, Profº Dr. Igor Cesarino, pela orientação, pelas oportunidades concedidas, por todo o conhecimento e principalmente pela confiança depositada na realização do meu trabalho. Agradeço grandemente esse tempo de aprendizado que passei ao seu lado, por tudo que aprendi contigo, pela paciência, dedicação, carinho e em especial pelos trabalhos de chinesa grávida. Tenho grande admiração pelo profissional que você é.Aos amigos que conquistei, aos momentos de descontração e risada que tornaram essa caminhada muito mais leve e divertida. Em especial aos meus amigos, Giovanni Victório Cerruti, Bruno Viana Navarro, Amanda Macedo e Leandro Oliveira, os quais espero levar para o resto da vida.Ao grupo de pesquisa Lignin Lab, coordenado pelo meu orientador Profª Dr Igor Cesarino e composto pelos colegas de pesquisa Raphael Svartman, Gabriel Garon Carvalho. Em especial ao Pos Doc Sávio Siqueira Ferreira, pela dedicação, paciência e carinho com o qual me auxiliou e ajudou durante a realização do meu trabalho.A Profª Drª Eny Iochevet Segal Floh, responsável pelo laboratório de BioCel -USP, pelo acolhimento e carinho com o grupo de pesquisa o qual me encontro, pela concessão do espaço e equipamentos cedidos para a realização e execução do presente trabalho.A FAPESP, pela concessão da bolsa de mestrado (processo 2015/18361-5) e pelo fomento do projeto JP (processo 2015/02527-1) do Profº Dr Igor Cesarino, no qual meu projeto de mestrado está inserido. RESUMOAs características físico-químicas da parede celular constituem um grande gargalo na obtenção dos açúcares fermentáveis a partir dos polissacarídeos de parede celular presentes na biomassa, fato conhecido como recalcitrância da biomassa vegetal. A utilização da biomassa na produção de biocombustíveis requer um melhor entendimento sobre os mecanismos que permeiam os processos de deposição de parede celular e metabolismo de lignina. Nesse contexto, a maior parte do conhecimento foi gerado em espécies eudicotiledôneas, havendo uma significativa lacuna para gramíneas, apesar do seu grande potencial para acúmulo de biomassa.Portanto, há uma necessidade de se estabelecer ferramentas-modelos que permitam elucidar características exclusivas da parede celular secundária de gramíneas C4, cujo c...

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Simões¹

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Development of an in vitro regeneration system from immature inflorescences and CRISPR/Cas9-mediated gene editing in sudangrass

Assem,

Basry,

Taha

et al. 2023

Journal of Genetic Engineering and Biotechnology

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Background Sudangrass (Sorghum sudanense) is a major biomass producer for livestock feed and biofuel in many countries. It has a wide range of adaptations for growing on marginal lands under biotic and abiotic stresses. The immature inflorescence is an explant with high embryogenic competence and is frequently used to regenerate different sorghum cultivars. Caffeic acid O-methyl transferase (COMT) is a key enzyme in the lignin biosynthesis pathway, which limits ruminant digestion of forage cell walls and is a crucial barrier in the conversion of plant biomass to bioethanol. Genome editing by CRISPR/Cas9-mediated mutagenesis without a transgenic footprint will accelerate the improvement and facilitate regulatory approval and commercialization of biotech crops. Methods and results We report the overcome of the recalcitrance in sudangrass transformation and regeneration in order to use genome editing technique. Hence, an efficient regeneration system has been established to induce somatic embryogenesis from the immature inflorescence of two sudangrass cultivars on four MS-based media supplemented with different components. Our results indicate an interaction between genotype and medium composition. The combination of Giza-1 cultivar and M4 medium produces the maximum frequency of embryogenic calli of 80% and subsequent regeneration efficiency of 22.6%. Precise mutagenesis of the COMT gene is executed using the CRISPR/Cas9 system with the potential to reduce lignin content and enhance forage and biomass quality in sudangrass. Conclusion A reliable regeneration and transformation system has been established for sudangrass using immature inflorescence, and the CRISPR/Cas9 system has demonstrated a promising technology for genome editing. The outcomes of this research will pave the road for further improvement of various sorghum genotypes to meet the global demand for food, feed, and biofuels, achieving sustainable development goals (SDGs).

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Genetic Transformation of Immature Sorghum Inflorescence via Microprojectile Bombardment

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