As plantas têm a capacidade de regenerar partes dos seus órgãos e, partindo de células somáticas, formar novas plantas, quer directamente a partir de uma só célula (embriogénese somática directa), quer indirectamente (com origem num callus intermédio – embriogénese somática indirecta e organogénese). O desenvolvimento é determinado durante a embriogénese zigótica da planta, quando são definidos os meristemas apical e radicular. Durante o desenvolvimento pós-embrionário, a capacidade mitótica está restrita às zonas onde se encontram os meristemas primários, mas alguns grupos de células diferenciadas mantêm a capacidade de entrar em mitose (Frank et al., 2002).
Na cultura in vitro, as pressões externas, a localização e estado fisiológico das células no explante, ou no callus, podem induzir modificações no desenvolvimento das células. Assim, células que estavam vocacionadas para diferenciar, proliferar ou morrer, podem ser direccionadas para um programa de desenvolvimento alternativo (Thorpe, 1980; 1994). A este processo, que passa pela aquisição de capacidades de percepção e reconhecimento de sinais específicos relacionados com o desenvolvimento, dá-se o nome de competência (Halperin, 1986). Na presença desses sinais, as células ditas competentes, ou seja, que têm a capacidade de reconhecer esses sinais de alteração do seu programa de desenvolvimento, sofrem um processo de indução (McDaniel et al., 1992). Esta indução conduz à resposta por parte de populações de células que, deste modo, podem evoluir no sentido da organogénese. Esta resposta in vitro, é essencialmente induzida de forma empírica, para cada espécie, com algumas excepções como o género Arabidopsis (Smigocki & Owens, 1989; Werner et al., 2001) em que, são conhecidos alguns dos genes envolvidos neste processo.
A regeneração de plantas por cultura in vitro tem vindo a ser desenvolvida, com os mais variados objectivos. Esta consiste na formação de novo de plantas, partindo de porções destas – os explantes. De entre os diferentes objectivos da regeneração de
deste modo é possível obtê-las com a nova informação genética. Assim, para se desenvolver um método eficiente de transformação, é fundamental o estabelecimento de um protocolo de regeneração de novas plantas a partir de material vegetal transformado. O estudo dos processos de regeneração de novas plantas in vitro desenvolveu-se no sentido de multiplicar espécies que, de algum modo, apresentassem problemas nos métodos tradicionais de multiplicação, associado a um valor económico elevado, tanto por serem variedades de interesse agrícola e/ou florestal, como por serem plantas de grande valor ornamental.
Com base em estudos desenvolvidos desde a década de 50 do século XX, o processo organogénico em plantas, tem vindo a ser parcialmente explicado. Sabe-se que, nas angiospérmicas, a morfogénese depende do controlo do padrão de formação, do número de células em divisão e do controlo do crescimento celular (Frank et al., 2002).
Verificou-se que, numa primeira fase do processo morfogénico, razões altas de auxina/citocinina levam à formação de raízes e razões baixas favorecem a formação de meristemas adventícios, sendo a combinação destes dois tipos de fitorreguladores (as auxinas e as citocininas), fundamental na indução de organogénese nas células vegetais
in vitro (Skoog & Miller, 1957). Com base nos estudos de Skoog & Miller (1957), foi
formulada a hipótese de que, as citocininas, em conjunto com as auxinas, teriam papel essencial na morfogénese vegetal, tendo uma influência profunda na formação de raízes e meristemas e no seu desenvolvimento relativo (Werner et al., 2001). A razão entre as concentrações de cada um destes reguladores de crescimento varia com a família, género, espécie e até mesmo variedade da planta em causa (Ducan & Widholm, 1988; Frello et al., 2002).
Segundo alguns autores, o etileno poderá também ter efeito como inibidor e não indutor da organogénese (Perl et al., 1988; Sethi et al., 1990; Williams et al., 1990; Chi et
al., 1990; Aloni et al., 1998).
As auxinas estarão mais intimamente ligadas ao processo de replicação do DNA, numa fase inicial do ciclo de divisão celular, enquanto que, as citocininas estarão mais relacionadas com o processo de divisão celular propriamente dito (Taiz & Zeiger, 1991). Apesar de se associarem as citocininas à multiplicação celular, elas podem também estar envolvidas na indução de diferenciação celular (Wener et al., 2001). A participação destes fitorreguladores (auxinas e citocininas) na regulação do ciclo celular é universalmente aceite, mas o processo específico como cada um actua, não está completamente esclarecido. Têm-se multiplicado os trabalhos relacionados com estes fitorreguladores, as enzimas envolvidas na sua activação/inibição e os genes, envolvidos
no ciclo celular afectados por estes compostos (Frank et al., 2000; Mizukami & Fischer, 2000; Werner et al., 2001; Souter & Lindsey, 2000).
Em qualquer planta, a diferenciação celular está, de algum modo, definida desde a fase embrionária. Durante a formação do embrião ficam definidos dois tipos fundamentais de meristemas: meristema apical vegetativo (SAM) e meristema apical da raiz (RAM). Na fase pós-embrionária, a divisão mitótica, está reduzida a estas duas zonas da planta que, além de se manterem, iniciam a formação dos vários órgãos necessários à vida e desenvolvimento da planta. Esses meristemas são sensíveis ao balanço de auxinas/citocininas (Miller et al., 1955; Frank et al., 2002). Esta regulação parece ser parcialmente responsável, pela capacidade de indução de meristemas in
vitro. Porém o processo de morfogénese é tão complexo que, pequenas variações nas
condições de cultura levam a significativas alterações nas células. Apesar de, ainda se desconhecerem todos os mecanismos de actuação dos fitorreguladores, no processo de regeneração in vitro, devem ter-se em linha de conta algumas variáveis, tais como o transporte, receptores, luz, temperatura, tipo de explante (Baraldi et al., 1988; Gasper et
al., 1996; Jarillo & Cashmore, 1998; Saitou et al., 1999). Pode dizer-se que, as
alterações celulares são resultado das alterações bioquímicas, a maioria delas ainda pouco conhecidas que, em última análise, resultam de alterações da expressão génica (Thorpe, 1980; Taiz & Zeiger, 1991). Muitos dos estímulos que afectam a expressão dos genes, direccionando-a para a morfogénese, tem a sua acção a nível do citoplasma, mas exercem o seu efeito a nível do núcleo (Strebbins, 1992). De um modo geral, os fitorreguladores têm acção sobre determinados genes, podendo ser, através de factores transmembranares e transcripcionais, e/ou sobre enzimas, como as CDKA cinases (Werner et al., 2001; Shwechheimer et al., 1998, Stals & Inzé, 2001). A regulação da concentração dos fitorreguladores vai estar relacionada com a expressão de alguns genes. Em tabaco, verificou-se que estes genes têm o seu nível de RNAm regulado por auxinas e induzido por citocininas (Coenen & Lomax, 1997). Dados recentes indicam que, existe uma interacção reguladora entre as citocininas e um conjunto de genes activos nos SAM como o KNAT1 e STM (Reinhardt et al., 2000; Frank et al., 2002). A alteração da expressão dos genes pode, também estar associada com a modificação do número de receptores hormonais e alteração dos níveis de metilação do DNA (Christianson, 1985; Litz, 1993) sendo muitas vezes o nível de metilação do DNA determinado pela acumulação do seu transcrito (RNA). Este processo de expressão dos genes obedeceria a um modelo de auto-regulação em que os fitorreguladores, como activadores, mediavam a transcrição dos genes envolvidos no processo (Meyer &
Saedler, 1996). Esta é, no entanto, uma área de estudo intenso com muitos pontos a esclarecer