The epigenetic and physiologic changes as a trigger for indirect somatic embryogenesis in Coffea canephora

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dc.contributor.advisor1Clarindo, Wellington Ronildo
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000288268620
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0339970047422716
dc.contributor.authorSilva, Paulo Marcos Amaral
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2853274010679824
dc.contributor.referee1Fontes, Milene Miranda Praca
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000177389518
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1372644511398549
dc.contributor.referee2Mendonca, Maria Andreia Correa
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-3798-3309
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3412339192891083
dc.contributor.referee3Sanglard, Natalia Arruda
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-3219-8616
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/7809043431671687
dc.contributor.referee4Carrijo, Tatiana Tavares
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000000283660738
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/0479854777557016
dc.date.accessioned2024-05-29T22:11:00Z
dc.date.available2024-05-29T22:11:00Z
dc.date.issued2019-07-15
dc.description.abstractIndirect somatic embryogenesis (ISE) establishment for Coffea species started in the 1970s. Since then, intraspecific variations in the morphogenic pathway have been reported, despite the meticulous standardization of the environmental conditions in vitro. Several authors have suggested that these variations are the result of genetic, epigenetic and/or physiological events, highlighting the need for investigations to know the respective causes. Along these lines, this study aimed to investigate and describe, for the first time, the changes in and influence of epigenetic and physiological aspects during cell proliferation and somatic embryo regeneration from cell aggregate suspensions of Coffea canephora. The cell proliferation step was characterized by increase in cell mass in all subcultures; relatively low mean values of global 5-methylcytosine (5-mC%), abscisic acid (ABA) and indole-3-acetic acid (IAA); high mean value of 1-aminocyclopropane 1-carboxylic acid (ACC, an ethylene precursor); and increases followed by decreases in spermidine (Spd, a polyamine) levels. With regard to the in vitro conditions, these aspects promoted the cell proliferation, showing that the epigenome and metabolome are fundamental for the first morphogenic moment of ISE. In turn, the second ISE moment is correlated with epigenetic and physiological changes. The competence acquisition, determination and cell differentiation steps were marked by increases in mean values of 5-mC%, IAA and ABA and decreases in ACC and Spd, evincing that these epigenetic and physiological changes are the triggers for regeneration and maturation of somatic embryos. Therefore, dynamic and coordinated epigenetic and physiological changes directly affect the two morphogenic moments of C. canephora ISE.
dc.description.resumoO estabelecimento de embriogênese somática indireta (ESI) para espécies de Coffea iniciou-se na década de 1970. Desde então, variações intraespecíficas na via morfogênica vêm sendo reportadas, mesmo com uma meticulosa padronização das condições ambientais in vitro. Diversos autores sugeriram que essas variações são resultado de eventos genéticos, epigenéticos e/ou fisiológicos, destacando a necessidade de pesquisas para conhecer as causas. Nesse sentido, este estudo teve por objetivo investigar e descrever, pela primeira vez, as mudanças e a influência dos aspectos epigenéticos e fisiológicos durante a proliferação celular e regeneração de embriões somáticos a partir de suspensões de agregados celulares de Coffea canephora. A etapa de proliferação celular foi caracterizada pelo aumento na massa celular em todos os subcultivos, sendo observados valores médios relativamente baixos de 5 metilcitosina (5-mC%), ácido abscísico (ABA) e ácido indol-3-acético (AIA); valores médios relativamente altos de ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico (ACC, um precursor do etileno); e aumentos seguidos de reduções nos níveis de espermidina (Epd, uma poliamina). Além das condições in vitro, esses aspectos promoveram a proliferação celular, mostrando que o epigenoma e o metaboloma são fundamentais para o primeiro momento da ESI. Por sua vez, o segundo momento da ESI está correlacionado com mudanças epigenéticas e fisiológicas. As etapas de aquisição de competência, determinação e diferenciação celular foram marcadas por aumentos nos valores médios de 5-mC%, AIA e ABA e diminuições em ACC e Epd, evidenciando que essas mudanças epigenéticas e fisiológicas são os gatilhos para a regeneração e maturação de embriões somáticos. Portanto, mudanças epigenéticas e fisiológicas dinâmicas e coordenadas afetam diretamente os dois momentos morfogênicos da ESI em C. canephora.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santo (FAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/13349
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Genética e Melhoramento
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento
dc.rightsopen access
dc.subject5-metilcitosina
dc.subjectCoffea
dc.subjectCultura de tecidos vegetais
dc.subjectFitohormônios
dc.subjectPoliaminas
dc.subjectRegeneração in vitro
dc.subjectPhytohormones
dc.subjectPlant tissue culture
dc.subjectPolyamines
dc.subjectIn vitro regeneration
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqMelhoramento Vegetal
dc.titleThe epigenetic and physiologic changes as a trigger for indirect somatic embryogenesis in Coffea canephora
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis
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