Aplicação da biotecnologia ao estudo de lignificação em espécies lenhosas

Abstract

A madeira é o quinto produto mais consumido no mercado mundial e apresenta expectativa de crescimento de consumo de 20% para a próxima década. Sua constituição estrutural é formada por celulose, hemicelulose e lignina. Plantas lenhosas, de maneira geral, possuem alto teor de lignina, podendo alcançar valores superiores a 35% em relação ao seu peso seco. Esta pesquisa teve o objetivo de estudar o processo de lignificação em cultura de calos obtidas das espécies Eucalyptus grandis, E. urophylla, do híbrido E. urograndis e da espécie Lophanthera lactescens Ducke e acompanhar esse processo em plantas de L. lactescens cultivadas in vitro. O trabalho está dividido em dois capítulos. O primeiro é referente à espécie L. lactescens e trata da determinação de um protocolo para indução da calogênese e avaliação do processo de lignificação nos calos e em raízes e caules de plantas cultivadas in vitro. O processo de lignificação nas plantas foi acompanhado através de caracterização anatômica. O segundo capítulo, referente às duas espécies de Eucalyptus e o híbrido trata do estabelecimento de protocolo para indução da calogênese e avaliação da produção de lignina nos calos produzidos a partir de diferentes tipos de explantes. Para avaliação do processo de lignificação foram realizados testes histoquímicos e estudos de microscopia de campo claro, fluorescência, espectrometria e microscopia no infravermelho. O melhor protocolo de indução da calogênese em L. lactescens foi alcançado em meio MS + 9,06 μM 2,4-D. Os calos oriundos de diferentes fontes de explante avaliados pela espectrometria de infravermelho apresentaram lignina do tipo guaiacílica e siringílica. Através da microscopia e espectrometria de infravermelho foi possível verificar que a lignificação em planta de L. lactescens cultivadas in vitro inicia-se nos ângulos das células, desde os tecidos mais jovens e que plantas que tiveram crescimento limitado pelo recipiente de germinação apresentaram a ocorrência de fibras gelatinosas. Para as espécies de Eucalyptus, o protocolo que induziu uma maior produção de calos foi o protocolo MS + 10 μM de 2,4-D, + 2,5 μM de cinetina + 20 g.L-1 de sacarose. A espécie E. urophylla apresentou calos mais friáveis e maiores. Os calos oriundos de diferentes fontes de explantes avaliados no infravermelho também apresentaram sinais indicativos da presença de lignina do tipo guaiacílica e siringílica.

Wood is the fifth most consumed product on the world market and has the expectation of consumption growth of 20% for the next decade. Their structural constitution is formed by cellulose, hemicellulose and lignin. Woody plants, in general, have a high lignin content, reaching values above 35% compared to its dry weight. This research aimed to explore the process of lignification in callus culture obtained from Eucalyptus grandis, E. urophylla hybrid E. urograndis and species Lophanthera lactescens Ducke and monitor this process in plants of L. lactescens cultured in vitro. The work is divided in two chapters. The first is related to the species L. lactescens and deals with the determination of a protocol for callus induction and evaluation of the process of lignification in callus and in roots and stems of plants grown in vitro. The process of lignification in plants was accompanied by anatomical characterization. The second chapter, referring to two species of Eucalyptus and the hybrid is the establishment of protocol for callus induction and assessment of the production of lignin in callus produced from different types of explants. To evaluate the process of lignification histochemical tests were made and studies of bright field microscopy, fluorescence microscopy and infrared spectrometry. The best protocol for callus induction in L. lactescens was achieved on MS medium + 9.06 mM 2,4 D. Callus from different explant sources evaluated by infrared spectroscopy showed lignin guaiacyl and syringyl type. Through the microscope and infrared spectroscopy was possible to verify that the lignification in plant L. lactescens in vitro starts at the corners of cells, tissues from young and that plants whose growth was limited by the container germination showed the occurrence of gelatinous fibers. For species of Eucalyptus, the protocol that induced a higher production of callus was MS protocol + 10 mM of 2,4-D + 2.5 mM kinetin + 20 gL-1 sucrose. The species E. urophylla callus showed larger and more friable. Callus from different sources of explants were also evaluated at the infrared signals indicative of the presence of lignin guaiacyl and syringyl type.