Orientador: Vera Fernanda Martins Hossepian de Lima / Resumo: Os ácidos graxos poliinsaturados (AGPs) são integrantes da membrana celular espermática, e embora favoreçam sua fluidez, são extremamente susceptíveis ao estresse oxidativo. Nesse contexto, o presente estudo objetivou avaliar a influência da catalase no meio de congelação para criopreservação do sêmen de machos da raça Nelore suplementados com gordura protegida, a fim de evitar a produção das espécies reativas de oxigênio (EROs). Foram utilizados 12 machos da raça Nelore mantidos em pastagem de capim-marandu em lotação contínua e taxa de lotação fixa. Os animais foram divididos em dois grupos: suplementados dos 14 aos 24 meses de idade (S+), ou não suplementados (S-). A colheita de sêmen foi realizada aos 24 meses, e as amostras de sêmen a fresco foram submetidas a analise computadorizada de cinética espermática (CASA). Posteriormente, as amostras foram divididas em duas frações e foram criopreservadas após a adição de meio de congelação, de igual composição, contendo catalase (C+) ou não (C-). Após o descongelamento do sêmen foram realizadas: avaliações de CASA; teste de termorresistência rápido (TTR); integridade das membranas plasmática e acrossomal; potencial mitocondrial, desestabilização da membrana e produção da ERO ânion superóxido (O2 -); produção da EROs; produção in vitro de embriões (PIVE) e quantificação intracitoplasmática de lipídio dos embriões. O delineamento experimental utilizado foi um esquema fatorial 2X2 (suplementação x catalase), totalizando 4 tratamen... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

A utilização de Bromélias tem sido crescente no mercado de plantas onamentais, por outro lado, muitas espécies encontram-se ameaçadas, grande parte pelos impactos humanos no ambiente. Aechmea correia-araujoi E. Pereira & Moutinho, Aechmea gamossepala Wittm, Vriesea ensiformis (Vell.) Beer e Vriesea saundersii (Carrière) E. Morren ex Mez, espécies nativas da Mata Atlântica brasileira, têm sido alvo de extrativismo. Informações básicas sobre a espécie são essenciais para subsidiar a condução de programas de conservação e melhoramento genético, que aliados a ferramentas biotecnológicas permitem a incorporação de estratégias inovadoras aos métodos de melhoramento. Neste sentido, o objetivo do presente trabalho foi descrever essas espécies, quanto à micromorfologia floral, aspectos reprodutivos envolvidos no processo de polinização, desenvolvimento floral e deesenvolvimento gametofítico, como mecanismo de preservação e produção comercial. A caracterização morfológica e anatômica das flores das espécies de Aechmea e Vriesea contribuiu para a compreensão do processo reprodutivo. As espécies apresentam grãos de pólen com alta capacidade reprodutiva, viabilidade polínica superior a 93%, germinação in vitro maior que 80% e o estigma apresenta-se receptivo da antese ao final do dia. A ontogênese floral de A. correia-araujoi é centrípeta, os primórdios desenvolvem-se na ordem, sépala, pétala, androceu e gineceu. O apêndice petalar é formado na fase final do desenvolvimento. O primórdio de óvulo tem origem placentária e caráter trizonal, o óvulo é anátropo, bitegumentado e crassinucelado. O meristema floral de A. gamosepala se desenvolve de forma centrípeta, de forma unidirecional reversa. O estigma diferencia-se na fase inicial do desenvolvimento e os apêndices petalares, na fase final. O óvulo é anátropo, crassinucelado, bitegumentado, tétrade linear, megásporo calazal funcional, desenvolvimento tipo monospórico e Polygonum. As anteras são bitecas, tetraesporangiadas, com tapete secretor. Botões florais de 8,7 - 13,0 mm são indicados no estudo de embriogênese a partir de micrósporo. As alterações celulares e o padrão de distribuição de pectinas e AGPs foram caracterizadas por análise citoquímica com azul de toluidina, KI e DAPI e imunocitoquímica por imunofluorescência com os anticorpos para RNA, pectinas esterificadas (JIM7), não esterificadas (JIM5) e AGPs (LM2, LM6, MAC207, JIM13, JIM14) e analisadas por microscopia de fluorescência. Foram caracterizados padrões de distribuição espaço-temporal de pectinas e AGP que podem ser utilizados como marcadores de desenvolvimento gametofítico masculino. As observações feitas nesse trabalho fornecem dados sobre aspectos reprodutivos das espécies que podem ser utilizados em programas de melhoramento genético, conservação e desenvolvimento de haploides / The use of bromeliads has grown in the ornamental market, however many native species are threatened, mostly due to human impacts. Basic information about the species is essential to support breeding and conservation programs, which combined with biotechnological tools allow for the innovative approaches to breeding methods. The objective of this study was to characterize the floral development and reproductive aspects of the ornamental species Aechmea correia-araujoi, Aechmea gamosepala, Vriesea ensiformis and Vriesea saundersii, with detais on floral morphology and anatomy, reproductive aspects involved in pollination. For the Aechmea species the gametophytic development was characterized, as well as the cellular changes that occur during the development of the male gametophyte, characterizing the distribution pattern of pectin and arabinogalactan proteins (AGPs), for biotechnological applications. The plants were characterized by observations of the material in the greenhouse and floral organs were described using microscopic techniques. The flowers are actinomorphic, trimerous, dichlamydeous, heterochlamydeous, with double petal appendages, six stamens, gamocarpelar, tricarpellate ovary, with septal nectaries and a large number of ovules. Aspects of the floral biology involved in reproduction were assessed by stigma receptivity, pollen morphology, viability and in vitro pollen grain germination. The species produce large amounts of pollen grains with high reproductive capacity, pollen viability higher than 93%, in vitro germination higher than 80% and stigma is receptive throughout the day. The floral ontogeny of A. correia-araujoi is centripetal, the primordia develop sepals, petals, stamens and pistil. The petal appendages are formed in the final stages of floral development. The cellular changes, and the distribution pattern of pectins and AGPs were characterized by cytochemical analysis with IKI and DAPI, and immunocytochemistry and immunofluorescence with antibodies for RNA, esterified pectins (JIM7) de-esterified (JIM5) and AGPs (LM2 , LM6, MAC207, JIM13, JIM14) and analyzed by confocal microscopy. Various spatio-temporal distribution patterns of pectins and AGPs were characterized and may be used as male gametophyte development markers. The observations made in this work provide data on reproductive aspects of the species studied, and can be further used in breeding and conservation programs, and haploid production

A utilização de Bromélias tem sido crescente no mercado de plantas onamentais, por outro lado, muitas espécies encontram-se ameaçadas, grande parte pelos impactos humanos no ambiente. Aechmea correia-araujoi E. Pereira & Moutinho, Aechmea gamossepala Wittm, Vriesea ensiformis (Vell.) Beer e Vriesea saundersii (Carrière) E. Morren ex Mez, espécies nativas da Mata Atlântica brasileira, têm sido alvo de extrativismo. Informações básicas sobre a espécie são essenciais para subsidiar a condução de programas de conservação e melhoramento genético, que aliados a ferramentas biotecnológicas permitem a incorporação de estratégias inovadoras aos métodos de melhoramento. Neste sentido, o objetivo do presente trabalho foi descrever essas espécies, quanto à micromorfologia floral, aspectos reprodutivos envolvidos no processo de polinização, desenvolvimento floral e deesenvolvimento gametofítico, como mecanismo de preservação e produção comercial. A caracterização morfológica e anatômica das flores das espécies de Aechmea e Vriesea contribuiu para a compreensão do processo reprodutivo. As espécies apresentam grãos de pólen com alta capacidade reprodutiva, viabilidade polínica superior a 93%, germinação in vitro maior que 80% e o estigma apresenta-se receptivo da antese ao final do dia. A ontogênese floral de A. correia-araujoi é centrípeta, os primórdios desenvolvem-se na ordem, sépala, pétala, androceu e gineceu. O apêndice petalar é formado na fase final do desenvolvimento. O primórdio de óvulo tem origem placentária e caráter trizonal, o óvulo é anátropo, bitegumentado e crassinucelado. O meristema floral de A. gamosepala se desenvolve de forma centrípeta, de forma unidirecional reversa. O estigma diferencia-se na fase inicial do desenvolvimento e os apêndices petalares, na fase final. O óvulo é anátropo, crassinucelado, bitegumentado, tétrade linear, megásporo calazal funcional, desenvolvimento tipo monospórico e Polygonum. As anteras são bitecas, tetraesporangiadas, com tapete secretor. Botões florais de 8,7 - 13,0 mm são indicados no estudo de embriogênese a partir de micrósporo. As alterações celulares e o padrão de distribuição de pectinas e AGPs foram caracterizadas por análise citoquímica com azul de toluidina, KI e DAPI e imunocitoquímica por imunofluorescência com os anticorpos para RNA, pectinas esterificadas (JIM7), não esterificadas (JIM5) e AGPs (LM2, LM6, MAC207, JIM13, JIM14) e analisadas por microscopia de fluorescência. Foram caracterizados padrões de distribuição espaço-temporal de pectinas e AGP que podem ser utilizados como marcadores de desenvolvimento gametofítico masculino. As observações feitas nesse trabalho fornecem dados sobre aspectos reprodutivos das espécies que podem ser utilizados em programas de melhoramento genético, conservação e desenvolvimento de haploides / The use of bromeliads has grown in the ornamental market, however many native species are threatened, mostly due to human impacts. Basic information about the species is essential to support breeding and conservation programs, which combined with biotechnological tools allow for the innovative approaches to breeding methods. The objective of this study was to characterize the floral development and reproductive aspects of the ornamental species Aechmea correia-araujoi, Aechmea gamosepala, Vriesea ensiformis and Vriesea saundersii, with detais on floral morphology and anatomy, reproductive aspects involved in pollination. For the Aechmea species the gametophytic development was characterized, as well as the cellular changes that occur during the development of the male gametophyte, characterizing the distribution pattern of pectin and arabinogalactan proteins (AGPs), for biotechnological applications. The plants were characterized by observations of the material in the greenhouse and floral organs were described using microscopic techniques. The flowers are actinomorphic, trimerous, dichlamydeous, heterochlamydeous, with double petal appendages, six stamens, gamocarpelar, tricarpellate ovary, with septal nectaries and a large number of ovules. Aspects of the floral biology involved in reproduction were assessed by stigma receptivity, pollen morphology, viability and in vitro pollen grain germination. The species produce large amounts of pollen grains with high reproductive capacity, pollen viability higher than 93%, in vitro germination higher than 80% and stigma is receptive throughout the day. The floral ontogeny of A. correia-araujoi is centripetal, the primordia develop sepals, petals, stamens and pistil. The petal appendages are formed in the final stages of floral development. The cellular changes, and the distribution pattern of pectins and AGPs were characterized by cytochemical analysis with IKI and DAPI, and immunocytochemistry and immunofluorescence with antibodies for RNA, esterified pectins (JIM7) de-esterified (JIM5) and AGPs (LM2 , LM6, MAC207, JIM13, JIM14) and analyzed by confocal microscopy. Various spatio-temporal distribution patterns of pectins and AGPs were characterized and may be used as male gametophyte development markers. The observations made in this work provide data on reproductive aspects of the species studied, and can be further used in breeding and conservation programs, and haploid production

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La coiffe racinaire est cruciale à la croissance et survie du méristème subapical de racine. Elle libère des cellules frontières (CFs) qui assurent la protection de l’apex racinaire. Les CFs associées à leur mucilage forment le piège extracellaire de racine (RET). La caractérisation du RET et des exsudats racinaires de trois essences ligneuses sahéliennes à partir de plantules cultivées in vitro a été réalisée. B. aegyptiaca et A. raddiana prospèrent dans les zones semi-arides, à l’opposé de T. indica. La morphologie des CFs et l’organisation du RET ont été déterminées par microscopie. La compostion en glycopolymères et la détection des arabinogalactanes proteines (AGPs) dans le RET et les exsudats racinaires ont été déterminées par des analyses biochimiques. L’effet des exsudats racinaires sur la croissance d’Azospirillum brasilense, une bactérie bénéfique pour la plante a été évalué. B. aegyptiaca produit des CFs de type border cells (BCs) alors que les autres Fabaceae produisent des BCs et des border-like cells. Les BCs sont entourées d’un dense mucilage riche en polymères de paroi. Le RET et les exsudats racinaires issus de B. aegyptiaca et A. raddiana sont plus riches en AGPs que ceux provenant T. indica. Les AGPs pourraient contribuer à la survie des plantules dans un contexte semiaride. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives de recherche concernant l'implication du RET dans la survie des plantes à l'aridité. / The root cap is primordial for seedling growth and supports root apical meristem integrity. The root cap releases root border cells (RBCs) that surround the root tip and ensure seedling protection against numerous stresses. RBCs and their associated mucilage form the root extracellular trap (RET). Here, RET and root exudate characterization of three Sahelian woody seedlings are performed. In contrast to B. aegyptiaca and A. raddiana which thrive in semi-arid areas, T. indica is more sensitive to drought. B. aegyptiaca, A. raddiana and T. indica seedlings were sub-cultured in vitro. RBC morphologies and RET organization were determined using microscopic approaches. The polysaccharide composition and arabinogalactan protein (AGP) content were determined by biochemical approaches in the RET and the root exudates. Moreover, the effect of root exudates on the growth of Azospirillum brasilense a plant benefical bacteria has been performed. While B. aegyptiaca produces only border cell (BC) type, the two Fabaceae seedlings release both BCs and border-like cells (BLCs). BCs are enclosed in a dense mucilage enriched in cell wall polymers. Compared to T. indica, RET and root exudates of B. aegyptiaca and A. raddiana include more abundant AGPs. In this context, AGPs could contribute to woody seedling survival. This work opens new research perspectives regarding involvement of RET in plant survival to aridity.

The first half of the Masters thesis is the result of a survey made on the behalf of the Swedish company KORDAB International AB. The survey includes an overview of different positioning systems and some wireless communication techniques available on the market today. Positioning systems discussed are GPS, DGPS, AGPS and GSM positioning. Mobile Internet connections through mobile phones and communication through radio modems are mentioned and described as examples of wireless communication techniques. Examples of techniques described are HSCSD, GPRS, UMTS and MOBITEX. KORDAB is in the starting blocks to implement a real time positioning feature into their own technical information system GEOSECMA. This survey will give them a base which will help them to decide on which system to use for this feature. The second half of the thesis includes parts concerning a prototype made to exemplify how KORDAB could implement the real time positioning feature into GEOSECMA. The NMEA 0183 protocol, reference systems and transformation are described to give the necessary background knowledge for the construction and functionality of the prototype. The prototype is a GPS-communicator made as an interface between a GPS-receiver and GEOSECMA and its functionality is also described in this second half of the thesis. Feasible applications are also discussed to show the possibilities real time positioning gives. One application discussed is “Zoom and Auto highlighting”. This application is designed to help user of GEOSECMA to zoom in the map and highlighting the nearest object at current location.

<p>The first half of the Masters thesis is the result of a survey made on the behalf of the Swedish company KORDAB International AB. The survey includes an overview of different positioning systems and some wireless communication techniques available on the market today. Positioning systems discussed are GPS, DGPS, AGPS and GSM positioning. Mobile Internet connections through mobile phones and communication through radio modems are mentioned and described as examples of wireless communication techniques. Examples of techniques described are HSCSD, GPRS, UMTS and MOBITEX. KORDAB is in the starting blocks to implement a real time positioning feature into their own technical information system GEOSECMA. This survey will give them a base which will help them to decide on which system to use for this feature. </p><p>The second half of the thesis includes parts concerning a prototype made to exemplify how KORDAB could implement the real time positioning feature into GEOSECMA. The NMEA 0183 protocol, reference systems and transformation are described to give the necessary background knowledge for the construction and functionality of the prototype. The prototype is a GPS-communicator made as an interface between a GPS-receiver and GEOSECMA and its functionality is also described in this second half of the thesis. Feasible applications are also discussed to show the possibilities real time positioning gives. One application discussed is “Zoom and Auto highlighting”. This application is designed to help user of GEOSECMA to zoom in the map and highlighting the nearest object at current location.</p>

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[ES] Los dobles haploides son una gran herramienta para la mejora genética de híbridos debido a que se puede alcanzar la homocigosis completa en una sola generación. Entre las técnicas usadas para obtener estas plantas, la inducción de la embriogénesis de microsporas, mediante el cultivo de anteras o de microsporas, es la más eficiente y la más usada. La embriogénesis de microsporas es también un ejemplo de totipotencia de las células vegetales gracias a su habilidad de reprogramar su desarrollo gametofítico hacia una ruta esporofítica, donde las células proliferan de forma organizada para crear un nuevo organismo. Como en muchos otros procesos in vitro, las condiciones de cultivo deben ser optimizadas para incrementar la eficiencia. En la presente Tesis Doctoral, hemos usado dos especies como sistemas experimentales para estudiar y optimizar el cultivo de microsporas. Por un lado, usamos berenjena (Solanum melongena) como un ejemplo de cultivo de importancia económica en el que los protocolos todavía tienen mucho margen de mejora. La optimización de la densidad celular y los reguladores de crecimiento han demostrado ser útiles para modificar la eficiencia del cultivo de microsporas de berenjena. Por otra parte, hemos utilizado el cultivo de microsporas de Brassica napus para estudios básicos puesto que ha sido ampliamente usado como modelo para entender procesos celulares que ocurren durante este cambio en el desarrollo. Se detalla un protocolo estandarizado para el cultivo de microsporas de B. napus, el cual ha sido utilizado en todos los cultivos en esta Tesis para explorar una serie de procesos y estructuras celulares potencialmente implicados en el cambio de desarrollo hacia embriogénesis. Estos procesos incluyen estrés del retículo endoplásmico, muerte celular programada, autofagia y estructura y composición de la pared celular. Estudiamos en paralelo el cultivo de microsporas de dos genotipos de B. napus con diferente respuesta androgénica en condiciones estándar y añadiendo Tricostatina A, un modulador epigenético que ha mostrado ser beneficioso para la respuesta androgénica en algunos casos. En conjunto, esta Tesis representa un avance en la optimización del cultivo de microsporas en estas especies y arroja luz sobre el papel de algunos procesos en el contexto de embriogénesis de microsporas. / [CA] Els dobles haploides són una gran eina en millora vegetal per a la producció d'híbrids, a causa de la seua total homozigosi, que es pot aconseguir en només una generació in vitro. Entre les diverses tècniques que s'utilitzen per tal d'obtenir aquestes plantes, la inducció de l'embriogènesi de microspores, mitjançant cultiu d'anteres o microspores, és la més comuna i eficient. L'embriogènesi de microspores també és un exemple de la totipotència de les cèl·lules vegetals, capaços de reprogramar-se d'una via gametofítica a una via esporofítica, on proliferen de manera organitzada per crear un nou organisme. Com en moltes altres tecniques in vitro, s'han d'optimitzar les condicions del cultiu per tal d'augmentar l'eficiència. En la present Tesi Doctoral, hem utilitzat dues espècies de plantes com a sistemes experimentals per estudiar i optimitzar el cultiu de microspores. Per una banda, hem utilitzat l'albergínia (Solanum melongena) com a exemple de cultiu d'importància econòmica on els protocols encara tenen marge per a l'optimització. La optimització de la densitat de cèl·lules en cultiu i la concentració de reguladors de creixement van demostrar ser útils per modificar l'eficiència de la resposta dels cultius de microspores d'albergínia. D'altra banda, hem utilitzat cultius de microspores de Brassica napus principalment per a estudis bàsics, ja que s'utilitza àmpliament com a model per entendre els processos cel·lulars que es produeixen durant aquest canvi de desenvolupament. Es detalla un protocol estandarditzat per al cultiu de microspores de B. napus, que s'ha utilitzat en tots els cultius inclosos en aquesta Tesi per explorar una sèrie de processos i estructures cel·lulars potencialment implicades en el canvi de desenvolupament cap a l'embriogènesi. Aquests inclouen l'estrès del reticle endoplasmàtic, la mort cel·lular programada, l'autofàgia i l'estructura i composició de la paret cel·lular. Vam estudiar en paral·lel cultius de microspores de dos genotips de B. napus amb diferent resposta androgènica, cultivats en condicions estàndard i afegint-hi Tricostatina A, un modulador epigenètic que s¿ha demostrat beneficiós per a la resposta androgènica en alguns casos. En conjunt, aquesta Tesi representa un avanç en l'optimització dels cultius de microsporas en aquestes espècies i aporta llum sobre el paper d'alguns processos en el context de l'embriogènesi de microspores. / [EN] Doubled haploids are a great tool for hybrid breeding due to their complete homozygosity achievable in only one in vitro generation. Among the several techniques used to obtain these plants, induction of microspore embryogenesis, via anther or microspore culture, is the most common and efficient approach. Microspore embryogenesis is also an example of totipotency of plant cells due to their ability to reprogram themselves from a gametophytic to a sporophytic pathway, where cells proliferate in an organized way to create a new organism. As in many other in vitro procedures, culture conditions must be optimized in order to increase efficiency. In the present Doctoral Thesis, we used two plant species as experimental systems to study and optimize microspore culture. On one hand, we used eggplant (Solanum melongena) as an example of economically important crop where protocols have still room for optimization. Optimization of cell density and growth regulators demonstrated to be useful to modify the efficiency of eggplant microspore cultures. On the other hand, we used B. napus microspore cultures principally for basic studies since it is widely used as a model to understand cellular processes occurring during this developmental switch. A standardized protocol for Brassica napus microspore culture is detailed, which was used in all the cultures included in this Thesis to explore a series of processes and cellular structures potentially involved in the developmental switch towards embryogenesis. These included endoplasmic reticulum stress, programmed cell death, autophagy, and cell wall structure and composition. We studied in parallel microspore cultures from two B. napus genotypes with different androgenic response cultured in standard conditions and adding Trichostatin A, a epigenetic modulator shown to be beneficial for the androgenic response in some cases. Together, this Thesis represents an advance in the optimization of microspore cultures in these species, and sheds light on the role of some processes within the context of microspore embryogenesis. / Thanks are due to the Electron Microscopy Service of Universitat Politècnica de València, Marisol Gascón (IBMCP Microscopy Service). This work was supported by grant AGL2017-88135-R to JMSS from MICINN jointly funded by FEDER and by a Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowship (656579) to PC-M This work was supported by grant AGL2017-88135-R to JMSS from MINECO jointly funded by FEDER. / Camacho Fernández, C. (2021). Microspore embryogenesis: cell wall dynamics and reprogramming of cell fate [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/163698 / TESIS