Caracterização físico-química do amido e cultura de células e tecidos vegetais como ferramentas biotecnológicas à seleção e conservação de germoplasma de mandioca de mesa (Manihot esculenta crantz)

Abstract

A mandioca de mesa (Manihot esculenta Crantz) é nativa da América sendo produzida em condições adversas de solo e clima, com muitas aplicações para a alimentação humana e para extração de amido. É considerada a terceira maior fonte de carboidratos consumidos no mundo, com importância social significativa, especialmente em países tropicais. No Estado de Santa Catarina (Sul do Brasil), é produzida como cultura de subsistência por agricultores familiares que conservam em suas propriedades (on farm) inúmeros materiais genéticos. Muitos destes materiais estão depositados no banco de Germoplasma da Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural-Epagri, integrando a coleção de trabalho do seu programa de melhoramento genético. Estes acessos genéticos, bem como os obtidos através de cruzamentos estão sendo avaliados principalmente para características morfo- agronômicas. Todavia existe necessidade de informações detalhadas sobre estes materiais genéticos para definir uma melhor aplicabilidade destes acessos de mandioca. Neste contexto os principais objetivos deste trabalho foram a caracterização físico-química do amido de 40 acessos de mandioca e de cultura de células e tecidos vegetais, buscando desenvolver ferramentas de auxílio à seleção e de conservação de germoplasma desses materiais. Para a caracterização físico-química o amido e suas frações (amilose e amilopectina) dos acessos genéticos foram analisados, por métodos analíticos típicos de uma plataforma metabolômica, i.e. ATR-FTIR, UV-vis e DRX, associados às ferramentas de quimiometria e bioinformática. Os principais resultados alcançados foram: Os acessos AO- 89, AO- 118, AR- 53, AO- 72, AO- 79 apresentaram alto teor de amilose. Os perfis espectrais ATR- FTIR obtidos associados a ferramentas quimiométricas agruparam os acessos AO- 13 , AO- 109, AO- 118 e AO- 121 por apresentaram uma composição química peculiar em relação aos demais. Em relação à cultura e conservação in vitro, o meio de cultura (MS semi-sólido + 4 % de sacarose e 0,01 mg/l de BAP) se mostrou adequado para amicropropagação de mandioca, enquanto o meio de cultura MS semi-sólido + 8 % de sacarose permitiu a manutenção de culturas viáveis durante um período de 12 meses, sem a necessidade de subcultura.<br>

Abstract : The sweet cassava (Manihot esculenta Crantz) is native of South America. It is an important rustic root crop being produced in adverse conditions of soil and climate, with many applications for human food and starch extraction. It is considered the third largest source of carbohydrates consumed in the world, with significant social importance, especially in tropical countries. In the Santa Catarina state (southern of Brazil), cassava is produced by small farmers as subsistence crop and their have been conserving different genetic materials on farm during many years. Many of these materials were introduced in the Germplasm Bank of the official agriculture agency (Santa Catarina State Agricultural Research and Rural Extension Agency ? EPAGRI, Urussanga), integrating the collection work of the breeding program. These accessions as well as those obtained by breeding are being evaluated mainly for morpho-agronomic characteristics. Other useful information of those genetic materials are lacking for EPAGRI and in the literature for a better application of cassava accessions. In this context the main objectives of this work were the physicochemical characterization of starch from 40 cassava accessions and culture of plant cells and tissues to develop tools to aid assisted selection and germplasm conservation of these materials. For physicochemical characterization starch and its fractions (amylose and amylopectin) through the use of analytical techniques such as LC, FTIR, UV-vis, XRD associated to bioinformatics tools. The main results were: Accessions AO-89, AO-118, AO-53, AO-72, AO-79 showed high amylose content. The ATR-FTIR spectral profiles obtained combined with chemometric tools grouped the accessionsAO-13, AO-109, AO-118 and AO-121 as they presented a peculiar chemical composition in relation to others. Regarding the culture and maintenance in vitro culture medium (semi-solid MS + 4 % sucrose and 0.01 mg/L of BAP) was the most efficient for micropropagation of cassava, while the culture medium semi-solid MS + 8% sucrose medium enabled the maintenanceof viable cultures for a period of 12 months without the need for sub-culturing.