Resistance to Anticarsia gemmatalis Hübner (Lepidoptera, Noctuidae) in transgenic soybean (Glycine max (L) Merrill Fabales, Fabaceae) cultivar IAS5 expressing a modified Cry1Ac endotoxin

Somatic embryos of the commercial soybean (Glycine max) cultivar IAS5 were co-transformed using particle bombardment with a synthetic form of the Bacillus thuringiensis delta-endotoxin crystal protein gene cry1Ac, the beta-glucuronidase reporter gene gusA and the hygromycin resistance gene hpt. Hygromycin-resistant tissues were proliferated individually to give rise to nine sets of clones corresponding to independent transformation events. The co-bombardment resulted in a co-transformation efficiency of 44 percent. Many histodifferentiated embryos and 30 well-developed plants were obtained. Twenty of these plants flowered and fourteen set seeds. The integration and expression of the cry1Ac, gusA and hpt transgenes into the genomes of a sample of transformed embryos and all T0, T1, T2 and T3 plants were confirmed by Gus activity, PCR, Southern and western blot, and ELISA techniques. Two T0 plants out of the seven co-transformed plants produced seeds and were analyzed for patterns of integration and inheritance until the T3 generation. Bioassays indicated that the transgenic plants were highly toxic to the velvetbean caterpillar Anticarsia gemmatalis, thus offering a potential for effective insect resistance in soybean.

Evaluation of gelling agents on anther culture: response of two soybean cultivars

Anthers of two soybean cultivars were cultured in B5 long basal culture media gelled with agarose or PhytagelTM. Cytological examinations of the anthers were carried out during the first 45 days of culture to assay the viability and developmental stage of microspores. Frequency of callus formation was recorded at 45 days of culture. The analysis of variance of the microspore viability assay showed significant Cultivar X Gelling Agent X Day of Culture interactions. The frequencies of viable microspores decreased significantly with time of culture, within each cultivar and gelling agent tested. The interaction Day X Cultivar was significant for the frequencies of binucleate symmetrical grains and multinucleate/multicellular structures. The effect of gelling agents on the frequency of binucleate symmetrical pollens grains and multinucleate/multicellular structures was not significant. About the frequencies of calli and embryogenic calli formed, a significant difference was detected between the cultivars (IAS5= 14.8 percent and BRS 133=6.6 percent). Gelling agents showed no effect over these frequencies.

Anteras de duas cultivares de soja foram cultivadas em meio de cultura basal B5 longo gelificado com agarose ou Phytagel®. Análises citológicas das anteras foram conduzidas durante os primeiros 45 dias de cultura para avaliar a viabilidade e o estágio de desenvolvimento dos micrósporos. A freqüência de formação de calos foi analisada após 45 dias do início da cultura. A análise da variância da viabilidade do micrósporo mostrou interações significativas de Cultivar X Agente Gelificante X Dias de Cultura. As freqüências de grãos de pólen viáveis diminuíram significativamente com o tempo de cultura, dentro de cada cultivar e agente gelificante testado. A interação Dia X Cultivar foi significante para as freqüências de grãos de pólen binucleados simétricos e estruturas multinucleados/multicelulares. O efeito do agente gelificante na freqüência de grãos de pólen binucleados simétricos e estruturas multinucleados/multicelulares não foi significante. Com relação às freqüências de calos e estruturas embriogênicas formadas, houve diferença significativa entre cultivares (IAS5= 14.8 por cento e BRS 133=6.6 por cento). O agente gelificante não mostrou efeito em tais freqüências.

Isolation and culture of soybean (Glycine max L. Merrill) microspores and pollen grains

In the last three decades, research on soybean microspore embryogenesis was restricted to anther culture, which presents limitations such as the small number of responsive microspores and the high embryogenic potential of sporophytic tissues. Therefore, a sequence of studies was performed to establish appropriate conditions for the isolation and culture of soybean microspores and pollen grains as an alternative to anther culture. First, a pollen and microspore isolation technique was developed using floral buds from four soybean cultivars (Bragg, IAS 5, MG/BR-46 Conquista and BRSMT Uirapuru). This technique allowed the establishment of cultures with satisfactory density and characteristics. Subsequently, different culture conditions were tested. Although B5 and MS media have been currently recommended for soybean anther culture, the best result was obtained in PTA-15 modified medium, with the formation of enlarged microspores and 0.4 percent of multicellular pollen grains in the cultivar BRSMT Uirapuru.

Nas últimas três décadas, a pesquisa em embriogênese do micrósporo de soja restringiu-se ao cultivo in vitro de anteras, com inúmeras limitações, como o pequeno número de micrósporos responsivos e o alto potencial embriogênico dos tecidos esporofíticos. Por isso, foi executada uma seqüência de testes visando ao estabelecimento de condições adequadas para o isolamento e o cultivo in vitro de micrósporos e grãos de pólen, como um sistema alternativo ao cultivo de anteras. Inicialmente, uma técnica de isolamento foi desenvolvida usando botões florais de quatro cultivares de soja (Bragg, IAS 5, MG/BR-46 Conquista e BRSMT Uirapuru), a qual possibilitou o estabelecimento de cultivos com características e densidade satisfatórias. Posteriormente, diferentes condições de cultivo foram testadas. Apesar de os meios B5 e MS serem recomendados para o cultivo de anteras de soja, o melhor resultado foi obtido em meio PTA-15 modificado, como o aumento do tamanho dos micrósporos e a formação de 0,4 por cento de grãos de pólen multicelulares na cultivar BRSMT Uirapuru.

Somatic embryogenesis from immature cotyledons of soybean ( Glycine max ( L. ) Merr. ): ontogeny of somatic embryos

Embriões somáticos de soja em diferentes estádios de desenvolvimento, obtidos a partir de embriões zigóticos imaturos, foram estudados histologicamente com o objetivo de caracterizar as possíveis rotas ontogenéticas seguidas por esses embriões. Foram encontrados embriões nos estádios de proembrião, globular, cordiforme, torpedo e cotiledonar, revelando uma ontogenia similar àquela encontrada nos embriões zigóticos. Entretanto, a ausência de um suspensor definido, bem como o retardo no aparecimento de organização interna são diferenças marcantes entre esses dois processos embriogênicos. Além dessa rota de desenvolvimento, prováveis rotas alternativas de diferenciação são apresentadas.

Initial segmentation patterns of microspores and pollen viability in soybean cultured anthers: indication of chromosome doubling

Anteras obtidas de botões florais da cultivar IAS-5 de soja foram cultivadas em dois meios de cultura basais (B5 e B5 longo). Análises citológicas das anteras cultivadas in vitro foram realizadas durante os primeiros 20 dias de cultura, a fim de avaliar a viabilidade (por testes de carmim propiônico e FDA) e o estágio de desenvolvimento dos grãos de pólen. As freqüências de grãos de pólen viáveis variaram significativamente entre os tamanhos de botões florais na análise com carmim propiônico. O meio de cultura basal e o tamanho do botão floral não têm um claro efeito nas freqüências de pólens binucleados simétricos e multinucleados. Contagens cromossômicas de micrósporos metafásicos ao longo do período de cultura mostraram nível de ploidia superior ao normal (n=20).

Association between floral bud size and developmental stage in soybean microspores

This study was carried out to establish the association between floral bud size and the corresponding microspore developmental stages for Brazilian soybean cultivars. Microspore developmental stage distributions were examined in young buds from cv Década, IAS5 and RS7. The data indicated that for a given bud-size group, the microspores of different cultivars were at different developmental stages, with cv RS7 and Década distributed at the youngest and cv IAS5 at the most advanced stages. Microspore stages distribution were also compared among the ten anthers of the same bud of the above cultivars. The ten anthers from a given bud were clearly distributed at different developmental stages. Caution should be exercised when adopting the standard anther culture practice of using the microspore stage of one anther to represent the entire bud

Genes de Bacillus thuringiensis: uma estratégia para conferir resistência a insetos em plantas / Bacillus thuringiensis genes: an approach to confer insect resistance to plants

Os insetos constituem uma das principais causas de danos à produçäo agrícola no mundo. O controle de insetos tem sido realizado por meio de agroquímicos e, em muito menor escala, pelo emprego de inseticidas biológicos. As plantas transgênicas resistentes a insetos representam uma nova alternativa no combate aos insetos-praga das lavouras. A bactéria entomopatogênica Bacillus thuringiensis Berlinier (Bt) é a fonte dos genes de resistência nas chamadas plantas-Bt, produzidas comercialmente. No presente trabalho de revisäo, säo abordados os aspectos relacionados à bactéria Bt como fonte de genes de resistência a insetos-pragas, plantas geneticamente modificadas, vantagens do uso de plantas-Bt, bem como perspectivas dessa ferramenta biotecnológica

Detection of cry1 genes in Bacillus thuringiensis isolates from South of Brazil and activity against Aanticarsia gemmatalis (Lepidoptera: Noctuidae)

A bactéria Bacillus thuringiensis (Bt) é caracterizada pela sua habilidade de produção de corpos paraesporais durante a esporulação. As proteínas cry1 têm atividade inseticida e são altamente específicas para certos insetos e não são tóxicas para outros insetos, plantas e vertebrados. Neste trabalho, a patogenicidade de doze isolados foram testados contra Anticarsia gemmatalis, um dos mais importantes insetos pragas da cultura da soja. Para tanto, foi aplicada sobre a superfície da dieta uma suspensão de esporo-cristal e a mortalidade de lagartas de Anticarsia gemmatalis foi avaliada sete dias após a aplicação. Quando comparado com uma linhagem de Bt controle, conhecido pela sua alta toxicidade para lagartas da soja, quatro novos isolados exibiram atividade tóxica superior, acima de 90 per center de mortalidade. Foi utilizada a técnica de PCR para amplificar fragmentos de DNA de regiões codificantes de genes cry1. Os isolados de Bt com alta mortalidade produziram produtos de PCR de tamanho esperado, em torno de 280 pb, isolados não tóxicos ou pouco tóxico não produziram qualquer produto de PCR ou mostraram fragmentos amplificados com padrões diferentes do esperado. Os isolados de Bt com alta atividade contra a lagarta da soja mostraram a presença de proteínas com tamanho de aproximadamente 150 kDa, quando o extrato protéico total foi analisado em SDS-PAGE.