Biotechnological improvement of ornamental plants

Abstract

The discovery of commercial transgenic varieties of orange petunias sold in Europe and the United States although they had never reached the approved status, and the consequent recommendation to destroy them, was the trigger to discuss about biotechnological improvement of ornamental plants. Inside the restricted world of 26 vegetal transgenic species, according to the ISAAA’s reports (http://www.isaaa.org), there are three ornamental species: carnation, rose and the Beijing University developed petunia; all of them with the same trait, a change in their colour. On the other hand, in 2014, the whole-genome sequence of carnation appeared which was the first and until now the only one among ornamental species. In this context, we review the publications from the last five years in petunia, rose, chrysanthemum and carnation. In these papers there are detailed descriptions of modification of the cascade of genes and transcription factors involved in stress situations, in different developmental stages and their regulation through different plant hormones. This knowledge will allow breeding for better and new varieties with changes in their abiotic or biotic stress tolerance, altered growth or yield and modified product quality as colour or fragrance.

A descoberta de variedades transgênicas de petúnias laranja vendidas na Europa e nos Estados Unidos que nunca alcançaram o status aprovado e a consequente recomendação de destruí-las foi o fator desencadeador para a discussão sobre a melhoria biotecnológica de plantas ornamentais. Dentro do mundo estrito de 26 espécies transgênicas vegetais, de acordo com os relatórios do ISAAA (http://www.isaaa.org), existem três espécies ornamentais: cravo, rosa e as petúnias desenvolvidas pela Universidade de Pequim que tem como característica mudança na cor. Por outro lado, em 2014 foi realizado pela primeira vez o sequenciamento completo do genoma do cravo que é o único sequenciado entre as espécies ornamentais. Neste contexto, revisamos as publicações dos últimos cinco anos em petúnia, rosa, crisântemo e cravo. Nestes trabalhos, há descrições detalhadas da modificação da cascata de genes e fatores de transcrição envolvidos em situações de estresse, diferentes estágios do crescimento e sua regulação através de diferentes hormônios vegetais. Este conhecimento contribuirá diretamente no melhoramento vegetal, o qual permitirá o desenvolvimento de novas variedades que sejam resistentes a diferentes situações de estresse abiótico ou biótico, alterações nos fatores que contribuem para o crescimento ou produtividade e modificações nos parâmetros de qualidade (como cor ou fragrância).