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Ciência Rural

Print version ISSN 0103-8478

Cienc. Rural vol.23 no.3 Santa Maria Sept./Dec. 1993

https://doi.org/10.1590/S0103-84781993000300007 

TRANSFORMAÇÕES CITOMORFOLÓGICAS EM PLANTAS DE Centrosema virginianum (L.) BENTH. PELO USO DA COLCHICINA

 

CYTOMORPHOLOGICALTRANSFORMATION IN PLANTS OF THE Centrosema virginianum (L.) BENTH. BY USING COLCHICINE

 

Alice Battistin1 Denize Rosana Jalovitzki2 Zilda Marileide Santos Leal3

 

 

RESUMO

Diferentes concentrações de colchicina foram aplicadas em sementes de Centrosema virginianum (L.) Benth., por períodos variados de tempo, com a finalidade de detectar reações citomorfológicas no desenvolvimento de suas plantas. Centrosema mostrou alta sensibilidade à colchicina, sobrevivendo apenas 5% das mesmas. Várias alterações foram observadas em seus caracteres morfológicos, e, em pontas de raízes, ocorreu elevada taxa de polissomatia com dois novos níveis de ploidia, 2n = 4X = 36 (tetraplóides) e 2n = 6X = 54 (hexaplóides).

Palavras-chave: Centrosema, citomorfologia, colchicina, ploidia.

 

SUMMARY

Several concentrations of colchicine were applied in the seeds of Centrosema virginianum (L.) Benth, during variable periods of time in order to determine some cytomorphological reactions in the development of the plants. The Centrosema have demonstrated high sensibility to colchicine, with only 5% survived. Several differences were observed in the morphological characters and, in the root-tips it was detected high percentage of polissomaty with two news levels of ploidy, 2n = 4X = 36 (Tetraploids) and 2n = 4X = 54 (hexaploids).

Key words: Centrosema, cytomorfology, colchicine, ploidy.

 

 

INTRODUÇÃO

Novos rumos foram abertos para o melhoramento de plantas, a partir da descoberta do uso da colchicina como agente indutor de poliploidia A colchicina é um alcalóide extraído da Colchicum autumnale, que atua não somente como antimitótico, inibindo a formação do fuso de divisão ou levando à formação de fuso abortivo, mas, também, pelo fato de ser tóxica, contribuo na ocorrência de modificações morfofisiológicas das plantas.

Em espécies forrageiras, as perspectivas de sua aplicação, são bastante boas, e, talvez, sejam aquelas plantas que, ao sofrerem alterações pelo uso do alcalóide, tenham mais chances de serem melhoradas (SlMONDS, 1980; EVANS, 1981 e SCHIFINO, 1985).

Embora possa acontecer uma diminuição na produção de sementes, este fenômeno pode ser altamente vantajoso para plantas que tenham como principal interesse a produção de massa verde (uma vez manifestado o efeito gigantismo).

Diversos trabalhos em leguminosas forrageiras foram feitos, utilizando-se colchicina como agente modificador, com resultados satisfatórios em vários caracteres da planta (DDMBIER et al, 1975).

Sendo o gênero Centrosema (D.C.) Benth., uma das leguminosas que apresenta boas características para uso em pastagens, neste trabalho tentamos evidenciar algumas reações citomorfológicas em resposta à diferentes tratamentos com colchicina.

 

MATERIAL E MÉTODOS

Sementes de C. virginianum, procedentes de Osório (RS), Torres (RS) e Piracicaba (SP), foram plantadas no Jardim Botânico da UFSM, e sementes descendentes destas plantas foram utilizadas neste trabalho.

A curva de absorção de água, foi obtida pela média de 40 sementes imersas em água destilada, e pesadas de hora em hora, até atingirem o platô de estabilidade.

Foram realizados 5 experimentos, usando-se diferentes concentrações de colchicina por períodos variáveis de tempo (Tabela 1). Para cada experimento foram usadas 15 sementes tratadas e 4 testemunhas em cada tratamento.

As análises mitóticas, quanto aos níveis de ploidia, foram feitas em 5 raízes tratadas e 2 testemunhas de cada tratamento. A metodologia usada para as preparações citológicas foi de BATTISTIN e VARGAS (1989). As restantes 10 sementes e 2 testemunhas foram germinadas em copos plásticos e, após o desenvolvimento, transferidas para o campo.

A partir da data do plantio em copos até a coleta dos últimos dados, as plantas foram analisadas quinzenalmente quanto aos seguintes caracteres morfológicos: desenvolvimento dos primeiros folíolos, cor, espessura e forma das folhas, desenvolvimento geral da planta, época de florescimento, produção de flores e sementes. Para constatar a persistência dos níveis de ploidia, foram feitas análises mitóticas em pontas de raízes nas sementes descendentes.

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Verifica-se que a ascensão da curva de absorção é brusca nas 6 primeiras horas seguida pelo estabelecimento de um platô por volta da sétima hora (Figura 1). Baseando-se nestes dados foi escolhido o tempo de 7 horas como o menor período em que as células iniciam suas mitoses. A atuação da colchicina sobre as células interfásicas, nesta espécie, foi considerada eficiente após um tempo mínimo de 6 horas de conforto (Tabela 1).

 

 

Das 400 sementes inicialmente tratadas e germinadas, somente 20 sobreviveram e completaram um ciclo biológico. Isto representa uma sobrevivência de apenas 5% das plantas.

O efeito mais drástico foi observado nos tratamentos de 3,00 x 10-1% de colchicina nos períodos de 6 e 8 horas, em que todas as sementes germinaram (Figura 2), porém a maioria não formou cotilédones e morreu após 25 dias. Outras emitiram um cotilédone anormal, não formaram raízes (Figuras 3 e 4) e morreram após 45 dias.

 

 

 

 

As sementes tratadas com colchicina 2,00 x 10-1% por 6 e 8 horas, germinaram 100% e tiveram um crescimento inicial diferenciado (Figuras 2, 3 e 4), mas quando colocadas no campo, ambas atingiram o mesmo crescimento, emitindo apenas 4 folhas compostas com 2 folíolos (Figuras 5 e 6). Não formaram flores, nem frutos, porém não morreram.

 

 

 

 

 

 

Nos tratamentos de colchicina a 1,50 x 10-1% por 6 e 8 horas, quando comparadas com as testemunhas, as sementes tiveram uma germinação e um crescimento inicial bem mais lento (Figuras 2, 3 e 4). Entretanto, quando colocadas no campo, foram as que mais se assemelharam às testemunhas (Figuras 7, 8 e 9 respectivamente). Apesar das plantas do tratamento 1,50 x 10-1% por 8 horas serem mais vigorosas que as plantas do tratamento 1,50 x 10-1% por 6 horas, em ambas ocorreu formação de touceiras, boa ramificação, grande número de folhas, algumas mais carnosas e outras rugosas. Algumas plantas apresentaram um verde mais intenso. A floração ocorreu na mesma época das plantas testemunhas. Houve diminuição na produção de sementes.

 

 

 

 

 

 

A germinação e o crescimento inicial das plantas tratadas com colchicina 6,25 x 10-3% por 12 horas, foram muito mais rápidos do que as testemunhas (Figuras 2, 3 e 4) e os demais tratamentos. Com colchicina 6,25 x 10-3% por 22 horas, as plantas tiveram um desenvolvimento inicial semelhante às testemunhas (Figuras 2, 3 e 4). Em ambos, o terceiro par de folhas apresentou somente 2 folíolos albinos (Figura 3). No campo atingiram altura semelhante às testemunhas (Figuras 9, 10 e 11). Caracterizam-se por formarem poucas ramificações, não desenvolverem touceiras, produzir folhas de menor espessura e de coloração mais clara. Floresceram na mesma época das testemunhas, formando poucas flores e poucas sementes.

 

 

 

 

A análise das mitoses em pontas de raízes, revelou a condição diplóide (2n = 18 cromossomos) das plantas testemunhas, o mesmo descrito por BATTISTIN & VARGAS (1989) para a espécie.

Na tabela 2, encontram-se os resultados das análises mitóticas das sementes submetidas a diferentes tratamentos com colchicina, em diferentes tempos, bem como as análises mitóticas das sementes descendentes das plantas tratadas.

 

 

Observando-se a tabela 2, verifica-se que concentrações de colchicina 3,00 x 10-1% e 2,00 x 10-1% (6 e 8 horas), mostraram boa eficiência para a indução de poliploidia, embora a laxa de mortalidade fosse 100% em um dos tratamentos e, as do outro tratamento, não pudessem ser avaliadas citologicamente na descendência, pelo fato de não produzirem sementes.

Foi detectada ocorrência de polissomatia em muitas raízes tratadas e analisadas, com exceção nos tratamentos 3,00 x 10-1% e 2,00 x 10-1% (6 e 8 horas), cujas células pertencentes a mesma raiz, possuíam o mesmo número de cromossomos.

Tratamentos com colchicina 1,50 x 10-1% por 6 e 8 horas, mostraram inicialmente boa resposta à indução (16%), entretanto, na descendência só foram encontrados diplóides (Tabela 2).

Dos tratamentos com colchicina 6,25 x 10-3%, o mais eficiente foi o que permaneceu durante 22 horas. Sua descendência manteve os diferentes níveis de células poliplóides (43%) embora, todas as sementes analisadas apresentassem polissomatia.

 

CONCLUSÕES

Centrosema virginianum (L.) Benth., mostrou grande sensibilidade ao tratamento com colchicina, mantendo apenas sobrevivência de 5% de suas plantas. Somente as concentrações mais baixas permitiram o desenvolvimento das mesmas.

Além de ocorrerem diversas modificações morfológicas, foram encontrados entre as células, vários níveis de ploidia, indicando ser possível conseguir nesta espécie plantas poliplóides através do método de indução pela colchicina.

A elevada taxa de polissomatia encontrada nas raízes, provavelmente fosse causada pela colchicina, uma vez que nas testemunhas o fenômeno não ocorreu.

 

AGRADECIMENTOS

As autoras agradecem ao CNPq, FAPERGS e FIPE pelo apoio financeiro. Ao Departamento de Biologia da Universidade Federal de Santa Maria, RS onde foi realizado o trabalho. Aos Professores Dr. Reinaldo Simões Gonçalves e Engenheiro Oscar Carvalho pelo apoio técnico.

 

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BATTISTIN, A., VARGAS, M. G. A cytogenetics study of-seven species of Centrosema (D.C.) Benth. (Leguminosae-Papilionoideae). Rev Bras Genet, v. 12, n. 2, p. 319-329, 1989.         [ Links ]

DÜMBIER, M. W., ESKEW, D.L, BINGHAM, E.T, et al. Performance of genetically comparable diploid and tetraploid alfalfa; agronomic and physiological parameters. Crop Science, v. 15, p. 211-214, 1975.         [ Links ]

EVANS, G. M. Polyploidy and crop improvement. Journal of the Agricultural Society of the University of Wales, v. 62, p. 93-116, 1981.         [ Links ]

SCHIFINO, M.T. Estudos citogenéticos em Trifolium rio-grandense Burkart, T. polymorphum Poir e T. repens L. Indução de poliploidia, número cromossômico, cariótipo, comportamento meiótico. Porto Alegre, 1985. 255 p. Tese (Doutorado em Ciências) - Curso de Pós-Graduação em Genética Universidade Federal do Rio Grande do Sul. 1985.         [ Links ]

SIMONDS, N.W. Polyploidy in plant breeding. Span, v. 23, n. 2, p. 73-75, 1980.         [ Links ]

 

 

1Professor Titular, Doutor em Agronomia. Departamento de Biologia - Genética, Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). 97119-900 - Santa Maria, RS.

2Bolsista de Iniciação Científica - CNPq

3Bolsista de Iniciação Científica - FAPERGS, Departamento de Biologia - Genética.

Recebido para publicação em 25.01.93. Aprovado para publicação em 02.06.93.

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