Goma gelana em cultura de tecidos de plantas: Tecnologia de gelificação de última geração
No mundo da cultura de tecidos vegetais, a escolha do agente gelificante pode parecer um pequeno pormenor - mas desempenha um papel fundamental no sucesso da propagação e regeneração das plantas. Durante décadas, o ágar tem sido o agente solidificante de eleição para os meios de cultura utilizados na cultura de tecidos de plantas.
No entanto, nos últimos anos, a goma gelana na cultura de tecidos vegetais surgiu como uma alternativa poderosa que oferece várias vantagens em relação ao ágar tradicional. Está a tornar-se cada vez mais popular entre investigadores e produtores comerciais devido às suas propriedades únicas e benefícios de desempenho.
Nesta publicação do blogue, vamos explorar o que é a goma gelana na cultura de tecidos vegetais, como funciona e porque é que cada vez mais laboratórios e investigadores a escolhem atualmente.
A goma gelana é um polissacárido solúvel em água produzido pela bactéria Sphingomonas elodea . Originalmente desenvolvida como um agente espessante e estabilizador para produtos alimentares, as suas propriedades únicas rapidamente chamaram a atenção das comunidades da biotecnologia e da ciência das plantas.
A goma gelana existe em dois tipos principais:
Goma gelana de alto teor de acilo vs. baixo teor de acilo
Goma gelana de alto teor de aciloForma um gel macio e elástico devido à presença de grupos acilo. Oferece maior flexibilidade e é adequado para aplicações em que é necessário um suporte suave.
Goma gelana de baixo teor de aciloO gel de gelatina é um gel firme e quebradiço com elevada clareza e estabilidade. É preferido para aplicações que requerem géis claros e definidos - tais como em microbiologia, cultura de tecidos de plantas e produtos alimentares como geleias, bebidas em suspensão e confeitaria.
Para a maioria das aplicações de cultura de tecidos de plantas, a goma gelana de baixo teor de acilo é preferida devido à sua capacidade de formar géis claros e estáveis a concentrações relativamente baixas (tipicamente entre 0,2% e 0,4%).
2. Principais vantagens da goma gelana de baixo teor de acilo na cultura de tecidos de plantas
Porquê utilizar goma gelana em vez de ágar?
Embora o ágar tenha sido durante muito tempo o padrão para solidificar os meios de cultura de tecidos de plantas, a goma gelana oferece várias vantagens importantes que a tornam uma escolha superior para aplicações modernas.
2.1 Clareza excecional
Uma das diferenças mais notáveis é a clareza do meio. A goma gelana produz um gel cristalino - com níveis de transparência que atingem até 90% - tornando muito mais fácil observar o desenvolvimento das raízes, a formação de calos e outras alterações morfológicas. Este elevado nível de visibilidade é especialmente valioso em ambientes de investigação onde a monitorização visual é crítica, e também permite a deteção precoce de contaminação.
2.2 Menor concentração de utilização
A goma gelana atinge uma forte formação de gel em concentrações muito mais baixas do que o ágar - tipicamente entre 0.05% e 0.5% , ou cerca de um quinto da quantidade necessária para o ágar . Isto não só reduz os custos de material, como também minimiza a interferência com a disponibilidade de nutrientes e o crescimento das plantas.
2.3 Consistência química e reprodutibilidade
Ao contrário do ágar, cuja composição pode variar consoante a sua origem, a goma gelana é um polissacárido bem definido e quimicamente puro. Esta consistência leva a uma maior reprodutibilidade entre experiências e entre laboratórios, tornando os resultados mais fiáveis e mais fáceis de comparar.
2.4 Melhoria da retenção de água
Os géis de goma gelana retêm melhor a humidade do que o ágar, reduzindo significativamente o risco de dessecação durante períodos de cultura prolongados. Isto é particularmente benéfico para espécies de crescimento lento ou quando as culturas têm de ser mantidas durante períodos prolongados sem subculturas frequentes.
2.5 Redução do risco de escurecimento e de contaminação
Estudos demonstraram que a goma gelana pode ajudar a reduzir o acastanhamento fenólico e a contaminação microbiana em comparação com o ágar. A sua pureza e a ausência de hidratos de carbono complexos tornam menos provável que apoie o crescimento de contaminantes como o bolor, melhorando a saúde geral da cultura e as taxas de sucesso.
2.6 Estrutura do gel quebradiço
Os géis formados por goma gelana com baixo teor de acilo são mais firmes e quebradiços do que elásticos. Esta estrutura pode ser vantajosa em determinadas aplicações, especialmente as que envolvem explantes sensíveis ou sistemas de regeneração em que é preferível uma resistência mecânica mínima.
2.7 Remoção fácil dos tecidos vegetais
Graças à sua natureza frágil, a goma gelana pode ser facilmente lavada das raízes das plantas antes do transplante. Isto simplifica o processo de aclimatação, reduz o stress nas plantas e melhora as taxas de sobrevivência após a transferência para o solo ou outros meios de cultivo.
2.8 Gel irreversível ao calor
Uma vez endurecida, a goma gelana não derrete quando reaquecida - uma caraterística útil durante a esterilização e armazenamento de culturas a longo prazo. Esta estabilidade térmica assegura uma estrutura consistente do meio durante todo o período de cultura, mesmo em condições de temperatura variáveis.
3. Aplicações da goma gelana na cultura de tecidos de plantas
A goma gelana tem sido utilizada com sucesso numa vasta gama de técnicas de cultura de tecidos de plantas, provando ser um agente gelificante versátil e eficaz. Estas aplicações incluem:
3.1 Micropropagação de plantas ornamentais e frutíferas
A goma gelana apoia a multiplicação rápida de espécies de elevado valor, como orquídeas, rosas e bananeiras, oferecendo um meio claro e estável para a proliferação de rebentos e o desenvolvimento de raízes.
3.2 Embriogénese somática
A sua estrutura de gel uniforme e a sua transparência tornam-no ideal para a indução e o desenvolvimento de embriões somáticos, especialmente em espécies como as coníferas e o café.
3.3 Organogénese
As propriedades gelificantes estáveis da goma gelana apoiam a formação de rebentos, raízes e outros órgãos a partir de explantes, tornando-a adequada para estudos de regeneração.
3.4 Indução e regeneração de calos
A goma gelana fornece uma matriz consistente que suporta o crescimento de calos e a subsequente regeneração em plantas inteiras, particularmente útil em experiências de transformação genética.
3.5 Produção de haplóides e de duplos haplóides
Nos programas de melhoramento, a goma gelana é frequentemente utilizada na cultura de anteras ou micrósporos devido à sua capacidade de manter um ambiente estável para a divisão e desenvolvimento celular.
Provou ser eficaz tanto para espécies monocotiledóneas como dicotiledóneas, com sucesso notável em plantas difíceis de cultivar, como orquídeas, bananas, batatas e várias espécies lenhosas. O seu desempenho em diversos sistemas torna-o uma escolha preferida para laboratórios que pretendem melhorar a eficiência e a reprodutibilidade na cultura de tecidos vegetais.
4. Como utilizar a goma gelana em meios de cultura
A utilização de goma gelana na cultura de tecidos é simples, mas existem algumas práticas recomendadas a ter em conta para obter resultados óptimos:
4.1 Medir a quantidade correta
Para a maioria das aplicações de cultura de tecidos de plantas, uma concentração de 0,2% a 0,4% (p/v) de goma gelana é normalmente suficiente. Isto traduz-se em 2-4 gramas por litro de meio de cultura. Uma marca comummente utilizada é GELRITE®, e 2 g/L é frequentemente suficiente para formar um gel estável.
4.2 Dissolver em meio líquido
Para a maioria das aplicações de cultura de tecidos de plantas, uma concentração de 0,2% a 0,4% (p/v) de goma gelana é normalmente suficiente. Isto traduz-se em 2-4 gramas por litro de meio de cultura. Uma marca comummente utilizada é GELRITE®, e 2 g/L é frequentemente suficiente para formar um gel estável.
4.3 Adicionar outros componentes
Incluir todos os nutrientes necessários, vitaminas, açúcares e reguladores de crescimento de plantas antes de aquecer. Algumas formulações podem também beneficiar da adição de pequenas quantidades de CaCl₂ ou MgSO₄ para aumentar a força do gel.
4.4 Aquecer e dissolver completamente
Aquecer a mistura, mexendo sempre, até ferver. Deixe ferver durante cerca de um minuto para dissolver completamente a goma gelana.
4.5 Ajustar o pH
Depois de dissolver a goma gelana e outros componentes, verificar e ajustar o pH do meio conforme necessário - normalmente entre 5,6 e 5,8 para a maioria das espécies de plantas.
4.6 Autoclave de forma adequada
Verter o meio para recipientes de cultura (por exemplo, frascos, tubos de ensaio, placas de Petri) e esterilizar por autoclavagem a 121°C durante 15-20 minutos .
4.7 Deixar arrefecer sem perturbações
Após a autoclavagem, deixar o meio arrefecer à temperatura ambiente sem perturbações. O gel formar-se-á à medida que a solução arrefece.
Ao contrário do ágar, a goma gelana forma um gel claro e estável após o arrefecimento, sem necessitar de temperaturas elevadas para a solidificação. A sua clareza e consistência tornam-na especialmente útil para observar o desenvolvimento das raízes e outras alterações morfológicas durante a cultura.
5. Conclusão
À medida que a cultura de tecidos vegetais continua a evoluir, o mesmo acontece com as ferramentas e materiais que utilizamos - especialmente quando se trata de selecionar o agente gelificante correto. A goma gelana na cultura de tecidos vegetais representa um avanço significativo na tecnologia de gelificação, oferecendo maior clareza, consistência e desempenho em comparação com o ágar tradicional.
Quer esteja a trabalhar num laboratório de micropropagação comercial ou a realizar investigação académica, a incorporação de goma gelana na cultura de tecidos vegetais pode levar a melhores resultados de crescimento, menos contaminantes e fluxos de trabalho mais eficientes.
Por isso, da próxima vez que preparar os seus meios de cultura, considere a hipótese de experimentar a goma gelana - as suas plantas podem agradecer-lhe!
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Com a missão de fornecer gomas e estabilizadores à base de plantas para uma vida mais saudável, a Gino Gums & Stabilizers foi fundada em 2018.
Concentramos a nossa principal atenção em vários tipos de hidrocolóides à base de plantas e sistemas de soluções estabilizadoras.
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