Tamarillo cell suspensions (Solanum betaceum Cav.): effect of elicitors.

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Main Author: Ferreira, Samuel Alexandre Bernardo
Publication Date: 2024
Format: Master thesis
Language: eng
Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Download full: https://hdl.handle.net/10316/117940
Summary: Dissertação de Mestrado em Biodiversidade e Biotecnologia Vegetal apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
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spelling Tamarillo cell suspensions (Solanum betaceum Cav.): effect of elicitors.Suspensões celulares de tamarilho (Solanum betaceun Cav.): efeito de elicitadores.Cell suspension culturesElicitationNon-embryogenic callusProtein metabolismSalicylic acidÁcido salicílicoCalo não-embriogénicoElicitaçãoMetabolismo proteicoSuspensões celularesDissertação de Mestrado em Biodiversidade e Biotecnologia Vegetal apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaSolanum betaceum Cav., commonly known as tamarillo or tree tomato, is a small solanaceous woody plant native to South America, with a rising economic importance. In the past decades, several aspects of somatic embryogenesis (SE) induction and embryo development in tamarillo have been uncovered. Induction of SE is a unique process of embryo development involving many cycles of cellular dedifferentiation and reprogramming events, thoroughly controlled by extensive signaling networks, by which both embryogenic and non-embryogenic cell lines can be obtained from the same plant explant. Plant cell suspensions can be established from these cell lines, in order to research embryogenesis, study cellular behaviour or synthesize metabolites, by way of circumventing the structural complexity inherent to whole plant systems. Offering a simplified representation of separate aspects of plant cell biology, it is a highly versatile tool compatible with scale-up efforts - like large bioreactor systems - and systematic optimization strategies, such as elicitation. Elicitors are compounds capable of modulating some metabolic pathways through systemic signaling, sometimes influencing those associated with defense mechanisms.In this context, a non-embryogenic cell line (NEL1) was induced and thoroughly characterized in a previously optimized tamarillo culture medium and then subjected to several elicitation treatments using two well established plant hormones, salicylic acid (SA) and jasmonic acid (JA), along with glutathione (GSH), an important plant antioxidant and redox buffer. For the first time, these elicitors treatments were applied tonon-embryogenic cell suspension cultures of S. betaceum to investigate its effect on biomass and protein production.The results of this preliminary assay reveal an impressive influence of SA on NEL1 protein metabolism. So much so that it was chosen as the elicitor for subsequent assays on a different non-embryogenic tamarillo cell line (NEL2) and on tobacco BY-2 cells, aimed at comparing its effectiveness at enhancing protein production. Findings showed that, although NEL1 was more sensitive to elicitation, the addition of SA elicitor significantly augmented protein production in all cellular lines studied, especially at low concentrations. NEL1 elicitation with JA exhibited similar results at low concentrations.Solanum betaceum Cav., vulgarmente conhecido como tamarilho ou tomate de árvore, é uma pequena planta lenhosa sul americana da família Solanaceae, com uma afluente importância económica. Nas últimas décadas foram descobertos diversos aspetos relacionados com a indução de embriogénese somática (SE) e desenvolvimento embrionário no tamarilho. A indução de SE é um processo único no desenvolvimento embrionário, que envolve muito ciclos de desdiferenciação celular e reprogramação genética minuciosamente controlados por extensos sistemas de sinalização, através do qual podem ser btidas do mesmo explante linhas celulares, tanto embriogénicas como não-embriogénicas. A partir destas linhas celulares podem ser estabelecidas suspensões de células, que, contornando a complexidade estrutural inerente à planta inteira, facilitam a investigação da embriogénese, o estudo do comportamento celular ou a síntese de metabolitos de valor acrescido. Oferecendo uma representação simplificada de vários aspetos da biologia da célula vegetal, são uma ferramenta versátil compatível com esforços de escalamento - sistemas de larga escala como biorreatores - e com estratégias de otimização, como a elicitação. Elicitadores são moléculas capazes de modular certas vias metabólicas através de sinalização sistémica, por vezes influenciando vias associadas a mecanismos de defesa.Neste contexto, uma linhagem celular não-embriogénica (NEL1) foi induzida e caracterizada detalhadamente num meio de cultura de tamarilho anteriormente otimizado e posteriormente submetida a variados tratamentos de elicitação com duas hormonas vegetais convencionais, ácido salicílico (SA) e ácido jasmónico (JA), juntamente com glutationa (GSH), um antioxidante e tampão redox de células vegetais. Estes tratamentos de elicitação foram aplicados a culturas de suspensão de células vegetais não-embriogénicas de S. betaceum pela primeira vez, com o objetivo de investigar o seuefeito na acumulação de biomassa e proteína.Os resultados deste ensaio preliminar revelam uma impressionante influência do ácido salicílico no metabolismo proteico da linha NEL1. Tanto que foi escolhido como o elicitador para ensaios subsequentes numa outra linha celular não-embriogénica de tamarilho (NEL2) e em células da linha BY-2 de tabaco, com a meta de comparar a sua eficiência no melhoramento da produção proteica. Os resultados mostram que, embora NEL1 seja mais sensível a elicitação, a adição de SA aumentou a produção proteica de todas as linhas estudadas, com particular incidência a baixas concentrações. A elicitação de NEL1 com JA a baixas concentrações exibiu resultados similares.2024-09-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://hdl.handle.net/10316/117940https://hdl.handle.net/10316/117940TID:203828437engFerreira, Samuel Alexandre Bernardoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-01-22T23:45:00Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/117940Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T06:11:49.548525Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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