Fisiologia Vegetal
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Item Sequenciamento, caracterização e comparação evolutiva dos plastomas de Euterpe edulis e Euterpe Oleracea(Universidade Federal de Viçosa, 2017-07-25) Silva, Odyone Nascimento da; Rogalski, Marcelo; http://lattes.cnpq.br/3969533047091830As espécies E. edulis e E. oleracea pertencem à família Arecaceae e são as espécies mais importantes desse gênero, pela multiplicidade de usos e com destaque para comercialização de seus frutos e palmito. Neste sentido, reportamos a sequência completa e caracterização do genoma plastidial de ambas as espécies, que são as primeiras da tribo Euterpeae a terem seu plastoma sequenciado. Os plastomas das duas espécies apresentam uma estrutura quadripartida circular, que é típica na maioria das angiospermas. A estrutura do plastoma, a ordem dos genes e o conteúdo gênico são semelhantes às outras espécies da família Arecaceae. Exceções foram observadas nos genes ycfl e o rpsló que aparecem como pseudogenes em algumas espécies da família Arecaceae e nesta pesquisa aparecem na forma funcional em ambas as espécies. A análise de divergência de genes mostra que o gene ycfl é um dos genes mais divergentes na família Arecaceae. As espécies do gênero Euterpe mostraram uma alta conservação de sítios de edição de mRNA e a presença de 23 predições de sítios mRNA não observados em outras palmeiras. As duas espécies apresentam distribuição similar de SSRs com algumas regiões contendo um número mais elevado dos localizados principalmente nas regiões de cópia única. Nos plastomas das duas espécies foram localizados e caracterizados seis hotspots de divergência de nucleotídeos entre as espécies em estudo, todos localizados na região de cópia única. Baseadas no plastoma de 36 espécies pertencentes à família Arecaceae, as árvores filogenômicas obtidas por duas análises estatísticas mostraram um alto valor de suporte para as relações entre as tribos amostradas, incluindo o gênero Euterpe dentro da tribo Euterpeae. Por tanto, o sequenciamento permitiu caracterizar o genoma plastidial, identificar sequências repetidas e microssatélites, detectar pontos de divergência gênica, analisar divergência dos genes e previsão de edição de mRNA nas duas espécies do gênero Euterpe, que serão úteis para seleção de dados em futuros estudos filogenéticos e evolutivos da tribo e dentro da família Arecaceae. Palavras-Chave: Arecaceae. Filogenia. Açaí. Genética de cloroplastos. Diversidade genética.Item Importância fisiológica dos transportadores mitocondriais de adenilatos AACs em Arabidopsis thaliana(Universidade Federal de Viçosa, 2019-03-11) Batista, Amanda Lima; Nesi, Adriano Nunes; http://lattes.cnpq.br/5734266643442378A mitocôndria é a organela responsável pela maior parte do fornecimento do ATP necessário para os processos metabólicos de manutenção do crescimento e respostas a vários estresses. O transporte de adenilatos (AMP, ADP e ATP) através da membrana mitocondrial interna é mediado por proteínas carreadoras especializadas, dentre as quais se encontram os carreadores do tipo antiporte ADP/ATP (AAC), que exportam o ATP para o citosol e, simultaneamente, importam o ADP para a matriz mitocondrial. Em Arabidopsis thaliana, são encontradas as isoformas AAC1, AAC2 e AAC3, cujos papeis fisiológicos ainda permanecem desconhecidos. Neste trabalho, avaliou-se em Arabidopsis thaliana o papel dos transportadores mitocondriais de ADP/ATP, denominados AtAAC1, AtAAC2 e AtAAC3. Para tal, foram utilizadas linhagens mutantes homozigotas com baixa expressão obtidas por inserção do T-DNA. Estas plantas foram caracterizadas a nível fisiológico e bioquímico. A análise do padrão de expressão dos genes AACs em plantas selvagens em condições ideais de cultivo demonstrou que de fato eles provavelmente desempenham papeis fisiológicos distintos em função do tecido e estágio do desenvolvimento. O gene AAC1 se apresentou como a isoforma mais abundante, independente do tecido e estágio do desenvolvimento. O AAC2 e o AAC3 tiveram expressão mais relevante em tecidos relacionados à fase reprodutiva, tais como grãos de pólen, flores e síliquas. Análise da expressão demonstrou que, na ausência do gene AAC2, ocorre regulação positiva dos demais transportadores de adenilatos da célula. Os mutantes para os genes AAC1, AAC2 e AAC3 exibiram maiores taxas de respiração noturna em relação a plantas WT sem apresentarem alterações na assimilação líquida de carbono e no crescimento. Adicionalmente, a quantificação metabólica nas plantas mutantes das três isoformas apontou tendência de maior acúmulo nos teores de aminoácidos, proteínas, glicose, frutose, sacarose e amido ao longo do período luminoso e alto consumo dos mesmos durante o período noturno. Também foram observadas maiores razões de poder redutor [NAD(P)H/NAD(P) + ] em mutantes para o gene AAC1, AAC2 e AAC3 comparado ao WT. Tomados em conjunto, os resultados sugerem que, esses transportadores ADP/ATP estão envolvidos principalmente no metabolismo do processo respiratório, balanço redox e concentrações de metabólitos nitrogenados e carbonados. Assim, pode-se sugerir que a dinâmica distribuição das moléculas de adenilato, promovida por estes transportadores, tenha vipapeis relevantes na sincronia entre o metabolismo diurno e noturno em plantas, contribuindo assim para a manutenção do steady-state celular, por mecanismos que precisam ser investigados. Para tal, é necessário, aprofundar a compressão do papel destes transportadores nos tecidos vegetais e condições adversas bem como o papel de enzimas chave que atuam no processo.Item Caracterização fisiológica do gene homólogo ao transportador mitocondrial sucinato-fumarato (SFC1) de Arabidopsis thaliana em Solanum tuberosum(Universidade Federal de Viçosa, 2012-07-20) Brito, Danielle Santos; Nesi, Adriano Nunes; http://lattes.cnpq.br/3177036222169807Este trabalho objetivou caracterizar o papel fisiológico do transportador mitocondrial de sucinato-fumarato (mSFC1) em plantas de Solanum tuberosum. Para tanto, introduziu-se no genoma da batata um cassete contendo um fragmento do gene que codifica o SFC1 em Arabidopsis thaliana (AtmSFC1), cuja expressão foi reduzida pela técnica de RNA de interferência (RNAi). Por meio da técnica de PCR em tempo real a expressão do gene StSFC1, homólogo a AtmSFC1, foi quantificada. As linhas com menor expressão foram posteriormente cultivadas em casa de vegetação para as análises de trocas gasosas, parâmetros de fluorescência da clorofila a e de crescimento, bem como análises bioquímicas. Os resultados obtidos revelaram que, apesar de as linhas transgênicas apresentarem uma maior biomassa na parte aérea, a redução na expressão de StSFC1 não proporcionou nenhuma alteração fisiológica e bioquímica significante nas variáveis analisadas em folhas. Já em tubérculos, observou-se um decréscimo significativo nos níveis de amido nas linhas transgênicas, em relação ao controle. Os resultados obtidos sugerem que o gene SFC1 em batata parece possuir uma função fisiológica minoritária em tecidos autotróficos como folhas. Entretanto, em tecidos heterotróficos, como tubérculos em desenvolvimento, a ausência do transportador leva a alterações metabólicas que podem limitar o acúmulo e/ou a síntese de amido nos amiloplastos.Item Embriogênese somática, expressão do gene SERK em Passiflora ligularis Juss. e influência da irradiância no desenvolvimento e metabolismo secundário in vitro de P. mollissima Bailey H.B.K(Universidade Federal de Viçosa, 2013-10-18) Deantonio Florido, Leidy Yibeth; Otoni, Wagner Campos; http://lattes.cnpq.br/5593846696926121O presente estudo abordou duas áreas da cultura de tecidos in vitro aplicada ao gênero Passiflora: a regeneração de plantas via embriogênese somática e a biossíntese de metabólitos secundários influenciados pela irradiância. Os objetivos do presente estudo foram estabelecer um protocolo de indução de embriogênese somática a partir de embriões zigóticos maduros caracterizando a expressão do gene SERK durante a morfogênese de Passiflora ligularis, e analisar a influência da irradiância no desenvolvimento vegetal e metabolismo secundário in vitro de Passiflora mollissima. No primeiro capítulo é apresentado um protocolo de indução de embriogênese somática a partir de embriões zigóticos para Passiflora ligularis e a caracterização da expressão do gene SERK por hibridização in situ. Embriões zigóticos maduros foram incubados em meio Murashige & Skoog (MS) suplementado com a combinação de 45,2 µM de ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D), 2,2 µM de 6-benziladenina (BA) e 2,3 µM de thidiazuron (TDZ) induzindo a formação de calos embriogênicos e embriões somáticos em estádio globular com padrões similares a outras Passifloras. O teste histoquímico de dupla coloração com carmim acético e azul de Evans confirmou a competência embriogênica do material. Amostras coletadas aos 5, 15 e 35 dias no meio de indução e 5 dias no meio de maturação foram analisadas quanto a expressão do gene SERK por hibridização in situ com sonda heteróloga de Passiflora cincinnata SERK (PcSERK ) confirmando a expressão do gene, particularmente com um sinal forte ao quinto dia no meio de maturação. Para P. ligularis as informações deste estudo constituem o primeiro relato dos eventos de indução e expressão gênica da embriogênese somática a partir de embriões zigóticos. No segundo capítulo objetivou-se avaliar a influência da irradiância no desenvolvimento vegetal e metabolismo secundário de vitroplantas de Passiflora mollissima. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, os tratamentos foram constituídos de três níveis de irradiância fornecidos por lâmpadas de diodo emissor de luz (LED) e fluorescentes (LF): 2LED (33 µmol m -2 s -1 ), 4LED (57 µmol m -2 s -1 ) e 2LF (21µmol m -2 s -1 ). Observou-se influência da irradiância no crescimento e desenvolvimento das vitroplantas. O perfil fitoquímico foi realizado por meio da Cromatografia de Camada Delgada (CCD), para os extratos de folhas, caules e raízes. Encontrou-se que os níveis de irradiância estimularam a biossíntese de taninos, terpenoides, esteroides, saponinas e flavonoides. Segundo a análise histoquímica, os taninos alocam-se nas raízes de P. mollissima. A concentração de flavonoides C- glicosilados (orientina, vitexina e isovitexina) e tanino (ácido tânico) foram determinados pela Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE), sendo constatada a interação entre a irradiância e o tipo de órgão na concentração destes compostos fenólicos. A irradiância fornecida com 2LED favorece o aumento na concentração de orientina (1,50 µg g -1 ) e vitexina (6,63 µg g -1 ) nas folhas, 4LED de isovitexina na raiz (0,33 µg g -1 ), e 2LF de ácido tânico na raiz (1,99 µg g -1 ). Para P. mollissima este é o primeiro relato da influência da irradiância no metabolismo secundário, o que contribui à realização de futuros trabalhos e melhoramento dos sistemas de produção de compostos fenólicos in vitro a partir desta espécie.Item The role of 2-oxoglutarate dehydrogenase during water deficit and recovery in Arabidopsis thaliana(Universidade Federal de Viçosa, 2018-02-18) Vargas, Jonas Rafael; Nesi, Adriano Nunes; http://lattes.cnpq.br/9028236058582130To deal with periods of water limitation, plants use different mechanisms. Among them, stomatal closure and proline accumulation are the major ones during stress exposure. After stress, proline is degraded releasing glutamate in the mitochondrial matrix. The glutamate is metabolized by different metabolic pathways and may: (i) participate in nitrogen metabolism, being used for ammonia assimilation under the action of enzymes like Glutamine synthetase (GS) and Glutamine 2-oxoglutarate aminotransferase (GOGAT), (ii) being reintroduced in the tricarboxylic acid cycle (TCA cycle) as succinate via GABA shunt activity or (iii) enter the TCA cycle as 2-oxoglutarate (2-OG) when undergoing the action of the enzyme glutamate dehydrogenase. 2-OG is converted into succinyl-CoA by the action of the enzyme 2-oxoglutarate dehydrogenase (2-OGDH). In order to understand the importance of 2-OGDH during water deficit and stress release, two T-DNA insertion lines with low expression of the E1 subunit of 2-OGDH encoding gene, e1-ogdh1.1 and 1.2 were submitted to drought conditions for 22 days and then, after rewatering, three days of recovery period. This work revealed that the TCA cycle goes through downregulation in such a way that allows plants to cope with water deficit and that following recovery period its activity is reestablished. Furthermore, it was observed that the reduction in the activity of 2-OGDH did not demonstrate great impact in the metabolism during the implementation and recovery of water deficit. Keywords: abiotic stress; metabolism; proline; TCA cycle; 2-OGDH.Item Morpho-physiological evaluation of Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen accessions grown under photoautotrophy and water stress conditions(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-28) Chagas, Kristhiano; Otoni, Wagner Campos; http://lattes.cnpq.br/2247931839982225This study aimed to evaluate the morpho-physiological aspects of Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen accessions grown under photoautotrophy and water stress conditions. In order to address that three experiments were conducted. In the first experiment, diploid (Ac 04, 22 and 43) and synthetic polyploid (Poly 28, 60, 68 and 74) accessions of P. glomerata were grown in vitro under photoautotrophy on a sugar-free MS-based medium, using cellulose and vermiculite (1:2 ratio) as supporting material, and maintained in a growth room at 25 ± 2°C and 60 μmol m -2 s -1 irradiation, provided by red/blue led lamps for 30 days. In the second experiment, two P. glomerata accessions (Ac 22 and 43) propagated in vitro were acclimatized in a greenhouse and submitted to moderate and severe water deficit for 15 days, after 7 days were rehydrated and performed analysis in conditions stressed and recovery. In the third experiment, the effects water deficit elicited in vitro by supplementing a MS-based medium withof polyethyleneglycol (PEG 6000) at 0, 0.1, 0.2, 0.3%) evaluated by comparing plants grown for 20 days under stress and after 7 days rehydration. Here, a versatile light chamber formed by 8 high brightness white LEDs disposed on the inside wall of an expanded polystyrene (EPS) box and used with source photosynthetic photon flux (600 μmol m -2 s -1 ) in measurements of photosynthesis in vitro. Under photoautotrophic conditions, the polyploids exhibited lower leaf number, and thicker and more expanded leaves, increased stomata size and reduced stomata density compared to the diploid counterparts. Even with the morphological differences, all assayed accessions showed average in vitro photosynthetic rate of 7.31 μmol m -2 s -1 and Fv/Fm 0.79. The Ac 04 presented and 20-hydroxyecdysone (20E) contents. The drought stress led to a marked decrease in biomass, height, leaf expansion, epidermis and mesophyll, and increased stomatal density, for both accessions (Ac 22 and Ac 43) raised in vitro and ex vitro. The photosynthetic rate and dark respiration increased in stressed plants in greenhouse, whereas the addition of PEG in vitro decreased photosynthesis. On topo of that, the water deficit led to increased contents of abscisic and salicylic acid, stimulated antioxidant enzyme activities, and osmoregulatory status, but to a decreased zeatin levels. The Ac 43 maintained under full irrigation exhibit higher content and field yield of 20E than Ac 22, both accessions the water deficit in greenhouse and in vitro increased 20E levels and decrease in production total of metabolite. This work proposes an innovative, practical and efficient LED-based apparatus to efficiently evaluate the photosynthetic rates of vitroplants, thus providing foundations to expand the understanding of the acquisition of photosynthetic competence during plant development under photoautotrophic in vitro environment. These findings also provide a better understanding of the different morpho-physiological responses of synthetic polyploids P. glomerata under photoautotrophy, and acclimation strategies adopted by the species that enable drought tolerance and pave the way for further studies that can lead to improved 20E production, a bioactive compound with high economic value and biochemical interest. Keywords: Light source; gas exchange; synthetic polyploidy; Brazilian ginseng; 20- hydroxyecdysone; endogenous hormone levels; water stressItem Functional analysis of the thioredoxin system during seed germination in Arabidopsis thaliana(Universidade Federal de Viçosa, 2019-03-29) Nascimento, Carolina Pereira; Nesi, Adriano Nunes; http://lattes.cnpq.br/3331610618877369A series of processes occurs during seed formation, including remarkable changes from early development to the end of germination. The changes associated with processes initiated mainly after seed imbibition are usually characterized by extensive changes in redox state of seed reserve proteins and of pivotal enzymes for protein mobilization and usage. Such changes in redox state are often mediated by Thioredoxins (Trxs), which are protein oxiredutases capable of catalyzing the reduction of disulfide bonds in target proteins, thereby regulating their structure and function. Here, we analyzed the previously characterized mutants of NADPH-dependent Trx reductase A and B (ntra ntrb), two independent mutant lines of mitochondrial thioredoxin o1 (trxo1) and two mutant thioredoxin h2 (trxh2) mutant lines. Our results indicate that plants deficient for the NADPH-dependent thioredoxin system are able to mobilize their reserves, but at least partially fail to use these reserves during germination, thereby leading to lower availability of energy substrates than wild type seeds. Trx mutants also show decreased activity of regulatory systems needed to maintain cellular homeostasis. Moreover, we observed reduced respiration in mutant seeds and seedlings, which in parallel with an impaired energy metabolism, disrupts core biological processes responsible for proper germination and early development of Trx mutants. In conclusion, the results suggest that the lack of thioredoxin induces a substantial adaptation in seeds and seedlings, which undergo a metabolic reprogramming to adapt to a new redox state.Item In vitro neoformation of organs in Bixa orellana L.: morphoanatomy, cloning and characterization of pluripotency-associated putative transcription factors(Universidade Federal de Viçosa, 2016-07-28) Correia, Ludmila Nayara de Freitas; Otoni, Wagner Campos; http://lattes.cnpq.br/0302170800368756Pluripotency is the characteristic of plant cells that allows a single cell to originate the tissues that will compose the plant body. Organogenesis is a regeneration pathway with basis of these principles to induce organ neoformation. The plant growth hormones associated with molecular events are essential to the success of these morphogenic pathways. Thus, the objectives of this study were: to evaluate the morphogenic response in vitro from different explants of Bixa orellana submitted to organogenic induction; to characterize the cytological changes that occur during shoot and root formation, as well as to follow the mobilization of reserves, and to isolate and characterize genes expressed during the organogenic events. To assess the shoot formation, hypocotyls, injured hypocotyls, rooted hypocotyls with reversed polarity, and petiolate leaves were inoculated in JADS medium, supplemented with B5 vitamins, sucrose (3% w/v), myo- inositol (0.01% w/v), agar (0.6% w/v) and 4.56 μM zeatin, or 2.07 μM meta-topolin, or 4.14 μM meta-topolin. Samples with 0, 3, 6, 9, 18, 21, 24 and 30 days were collected for light microscopy, scanning electron microscopy, and histochemical tests following specific protocols. In order to assess the root formation, plantlets were inoculated in JADS medium in similar conditions as cited above, but with 0 or 2.46 μM indolilbutyric acid (IBA). After 0, 2, 4, 6, 8, 10, 18 and 20 days, samples were collected to perform the same analyses mentioned before. Total RNA was extracted from the organogenic material, from which the cDNA was obtained and used as a template for the amplification of coding sequences using degenerate primers for BABY BOOM (BBM) and SHOOT MERISTEMLESS (STM). It was observed that in Bixa orellana zeatin and meta-topolin induced shoot formation, but the injured hypocotyls as well as rooted hypocotyls with reversed polarity optimized the process when compared with hypocotyl and petiolate leaves. The first cell divisions were observed in the first weeks of culture in induction medium, especially in explants cultured in medium supplemented with zeatin. After 30 days of cultivation, zeatin and meta-topolin induced the formation of leaf primordia in the evaluated explants. Proteins were evidenced mainly in rooted hypocotyls and petiolate leaves. Starch grains were found in all types of explant evaluated, and a gradual increase in the concentration of this reserve compound was observed during the induction period. The neutral red test did not indicate the presence of lipids during the organogenic process. Plantlets inoculated in JADS with IBA have cell divisions after four days of culture, originating lateral root primordia. The maintenance in the induction medium supplemented with IBA for 20 days led to the formation of lateral roots. In the same period, lateral root primordia were observed in the control. The histochemical tests evidenced the presence of protein, which were consumed during the organogenic event, in addition to starch grains and lipids present in all evaluated days. Consensus sequence obtained from BBM and STM degenerate primers were cloned and sequenced. The consensus sequences obtained were compared to non-redundant protein databases NCBI, Phytozomee TAIR, using the BLAST algorithm. The analysis and alignment of sequences yielded three contigs similar to members of APETALA2-like family, especially BBM, WRINKLED (WRI) and AINTEGUMENTA (ANT), and three contigs with high similarity to transcription factors of Class I KNOX, especially STM. These results demonstrate the morphogenetic responses of different types of explants subjected to induction medium, and the possible members of the AP2-like and Class I KNOX families cloned from the analyzed sequences, which are associated with the acquisition of competence for in vitro organogenesis in Bixa orellana.Item Physiological, hormonal and metabolic alterations caused by selenium in rice seedlings(Universidade Federal de Viçosa, 2019-07-30) Malheiros, Rafael Soares Pozzi; Ribeiro, Dimas Mendes; http://lattes.cnpq.br/0869713643496189Selenium (Se) can alter the growth of some plant species and causes changes in levels of plant hormones, such as auxin and ethylene. However, the impact of Se supply on relationships between hormones biosynthesis and primary metabolism during growth of rice (Oryza sativa L.) seedlings is poorly understood. Thus, the hypothesis that Se induces changes in the interactions between auxin and ethylene to modulate primary metabolism and growth of rice seedlings was investigated. The application of selenite did not affect the of growth shoot of seedlings, but promoted the elongation of the primary root with reduction in the number and length of the lateral roots. There was a decrease in the concentrations of ethylene, 1- aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) and indole-3-acetic acid (IAA) in roots of rice seedlings treated with selenite as compared with the control. Selenite led to decreased expression of genes associated with the biosynthesis of auxin and ethylene, concomitantly with reduced production of these hormones by the roots. Moreover, selenite decreased the abundance of transcripts encoding auxin transport proteins. Treatment with IAA overrode the repressive effect of selenite on lateral root growth. The ethylene synthesis inhibitor L-α-(2- aminoethoxyvinyl)-glycine (AVG) increased elongation of primary root, whereas the ethylene precursor ACC resulted in the opposite effect. Moreover, soluble sugars accumulate in roots under selenite treatment. Together, these findings suggest that selenite affects primary and lateral root development by blocking ethylene and auxin biosynthesis, respectively. Experiments with organic Se showed that seleno-L-methionine (SeMet) at low concentration increased concentrations of hydrogen peroxide and superoxide anion production, inhibiting auxin biosynthesis and increasing ethylene production in both shoot and root. The effect of SeMet on seedlings was mediated by the inhibition of the abundance of transcripts encoding auxin transport and cell expansion proteins. Moreover, SeMet led to increased respiration, which was positively correlated with organic acids consumption, but negatively with sugars consumption, thereby decreasing seedling growth. In contrast with SeMet treatment, L- methionine did not affect reactive oxygen species production, hormone biosynthesis and growth of seedlings, indicating an exclusive Se effect. Treatment with 1,4-diazabicyclooctane (DABCO), a singlet oxygen scavenger, overrode the repressive effect of SeMet in seedling growth. It is concluded that Se regulates physiological and metabolic processes in rice seedlings are dependent on the form of Se supplied. Keywords: Cell expansion. Primary metabolism. Hormonal regulation. Oryza sativa L.Item Caracterização morfoanatômica, transcriptômica e estudo da aquisição de competência para a organogênese in vitro de espécies do gênero Melocactus (Cactaceae)(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-20) Silva, Gabriela Torres da; Otoni, Wagner Campos; http://lattes.cnpq.br/2974906293894879O Brasil é área prioritária na conservação da família Cactaceae por possuir grande número de espécies endêmicas. No entanto, fatores como degradação do habitat e coleta ilegal para comercialização como ornamental tem levado algumas espécies dessa família ao perigo de extinção, dentre estas espécies estão Melocactus paucispinus e M. glaucescens. Neste contexto, as técnicas de cultura de tecidos são uma importante ferramenta, pois permitem a propagação in vitro de material vegetal em larga escala, fornecendo uma alternativa à retirada dos indivíduos do seu habitat para a comercialização como ornamental. Contudo, a propagação in vitro de Melocactus apresenta alguns desafios, como o baixo número de brotos por explante, de brotos com variação morfológica e a ocorrência de variação somaclonal. Apesar do crescente interesse dos Melocactus como ornamental e da sua forma de propagação in vitro ser via cladódio, pouco se sabe sobre os aspectos morfofisiológicos relacionados à aquisição de competência para a organogênese in vitro dos membros deste gênero. Com o objetivo de aumentar o conhecimento sobre os processos da organogênese em espécies do gênero Melocactus, foi realizada a caracterização anatômica do cladódio de M. glaucescens e M. paucispinus, assim como a análise da ploidia das regiões do cladódio e a microtomografia de raio-X. As duas espécies de Melocactus estudadas apresentaram o mesmo padrão de organização dos tecidos e picos de ploidia, onde a periferia do cladódio e a medula apresentaram quatro picos de ploidia (2C, 4C, 8C e ~16C), as raízes são diploides e o córtex do cladódio apresentou um pico a mais de ploidia (~32C). A mixoploidia do cladódio foi atribuída ao programa de formação dos diferentes tecidos que compõem este órgão, o qual possui como uma das principais funções o armazenamento de água. As células com alta ploidia passaram por endociclos que aumentaram seus conteúdos de DNA, o que permite que o volume de armazenamento de água nos vacúolos seja maior para que assim possam desempenhar sua função de parênquima aquífero. A análise de microtomografia de raio-X mostrou que o diâmetro das células da região do córtex é maior do que na periferia e na medula do cladódio, corroborando com os dados de ploidia. Para compreender as modificações anatômicas durante a organogênese de M. glaucescens, foi realizada a caracterização anatômica de explantes cultivados na ausência de regulador de crescimento e explantes cultivados na presença de 1,34 μM de ácido naftaleno acético (ANA), 17,76 μM de 6- benzilaminopurina (BA) e com as aréolas feridas. Além disso, foi realizada a análise de expressão do gene SOMATIC EMBRYOGENESIS RECEPTOR-LIKE KINASE (MgSERK-like) nos mesmos tratamentos. Foi observada a formação de brotações derivadas da ativação da região meristemática das aréolas, assim como de regiões mais internas do cladódio, sendo que mais meristemoides foram observados no córtex dos explantes que foram submetidos à ação de reguladores de crescimento e ferimento. Este tratamento também mostrou elevado número de brotações, ocorrência de variação morfológica e expressão do gene MgSERK-like em todos os períodos analisados da organogênese. Alterações no padrão de expressão durante a organogênese in vitro também foram observadas nas análises de expressão diferencial (ED) de explantes antes e após a indução de organogênese na presença de 1,34 μM de ANA, 17,76 μM de BA e com as aréolas feridas. A análise do transcriptoma mostrou que os explantes antes da indução da organogênese apresentavam o metabolismo mais comprometido com o metabolismo primário, principalmente com a fotossíntese, além da alta expressão do fator de transcrição TCP, o qual é responsável pela forte dominância apical nessa espécie que não apresenta ramificações laterais naturalmente. As análises no Gene Ontology, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, BiNGO e Plant Transcription Factor Database demonstram que o metabolismo nos explantes submetidos à organogênese é modificado e concentrado em genes relacionados com mitocôndria, parede celular, retículo endoplasmático, organização celular e biogênese, o que tem relação com o aumento da síntese de proteínas para dar suporte na divisão celular e formação de parede durante a regeneração. As análises de ED também indicam que os tecidos submetidos à organogênese apresentaram grande potencial na produção de compostos do metabolismo secundário, o que amplia as possibilidades de aplicação das culturas in vitro de M. glaucescens.