O milho de segunda safra, também conhecido como milho safrinha, é definido como aquele semeado entre os meses de janeiro e março. Esta modalidade de cultivo atingiu no ano agrícola de 2013/2014 uma área plantada de 9,18 milhões de hectares, superior a área cultivada com milho primeira safra, que no mesmo período foi de 6,61 milhões de hectares. Na segunda safra, há alto risco de instabilidades climáticas, principalmente em decorrência de baixas temperaturas, geadas, má distribuição de chuvas e redução do fotoperíodo. Todos estes fatores prejudicam a atividade fotossintética do milho, reduzindo sua produtividade. No entanto, dada a importância deste cultivo, empresas públicas, privadas e universidades vêm buscando incrementar a produtividade e a estabilidade. Para isso, alguns caracteres são especialmente preconizados. Devido ao alto risco de perda por adversidades ambientais, muitos produtores investem pouco em adubação, principalmente adubação nitrogenada. Neste contexto, o desenvolvimento de plantas mais eficientes no uso e, ou, tolerantes ao estresse por nitrogênio, resultaria em maior segurança para o produtor. Não obstante, a precocidade tem elevada importância, já que materiais precoces reduzem o risco de perdas neste período. No entanto, a mesma deve estar sempre associada a alta produtividade. Assim, para a seleção simultânea destes caracteres, pode-se lançar mão de índices per se de resposta das plantas ao estresse, análises gráficas e, ou, índices de seleção simultânea. Adicionalmente, os valores genotípicos das linhagens para essas características, além de serem preditos via REML/BLUP single-trait (análise univariada), também podem ser preditos via REML/BLUP multi-trait (análise multivariada). Dessa forma, os valores genotípicos são corrigidos pela covariância existente entre os caracteres. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar a possibilidade de seleção simultânea para eficiência no uso e tolerância ao estresse por nitrogênio, além de plantas precoces e produtivas. Para isto, linhagens de milho tropical foram cultivadas e avaliadas para estes caracteres. Foram então simulados diversos cenários de seleção simultânea. A partir destes resultados, observou-se que o índice per se de resposta das plantas ao estresse Média Harmônica da Performance Relativa (MHPR) foi o mais eficiente na seleção de plantas eficientes no uso e tolerantes ao estresse por nitrogênio. Isto ocorreu devido a forte correlação desfavorável entre os índices que estimam a eficiência e a tolerância, além da superioridade e em acurácia, herdabilidade e ganhos com a seleção deste índice per se. Já para a seleção simultânea da produtividade e precocidade, o índice Aditivo de seleção simultânea, utilizando os valores genotípicos preditos via REML/BLUP single-trait se mostrou o mais eficiente, já que obteve ganhos satisfatórios em todos os caracteres e há a possibilidade de modular, de forma mais satisfatória, os ganhos em cada caractere. Conclui-se que a seleção simultânea tanto para eficiência no uso e tolerância ao estresse por nitrogênio, quanto para produtividade e precocidade são possíveis. Além disso, a escolha do melhor método de seleção simultânea depende da magnitude e do sentido da correlação entre os caracteres. / Second growing season maize, also known as winter maize, is the maize sowed in Brazil between January and March. This growing modality reached 9.18 million hectares in 2013/2014, higher than the area cultivated in first growing season that was 6.61 million hectares in the same period. In the second season, there is a high risk of climate instabilities, mainly due to low temperatures, frost, poor rainfall distribution and reduction of photoperiod. All these factors harm photosynthetic activity, reducing the maize yield. However, because of the recent plant area increasing, public, private companies and universities have sought increased yield and stability of the second growing season maize. For this, some traits are mainly in the selection process. With the high risk of yield loses due to environmental adversities, many farmers have done little investment in fertilizers, especially nitrogen fertilization. In this context, the development of plants that are nitrogen use efficient and nitrogen stress tolerant could result in a safer activity for the farmers. In addition, the earliness is highly important, since early materials reduce the risk of losses during this period. However, the earliness must always be associated with a high yield. This way, simultaneous selection of these traits can be made by per se responses indexes of stressed plants, graphical analysis and simultaneous selection indexes. Additionally, the genotypic values of the genotypes for the traits can be predicted not only by REML/BLUP single-trait (univariate analysis), but also by REML/BLUP multi-trait (multivariate analysis). In the second, the genotypic values are adjusted considering the covariance between the traits. This way, the objective of this study was to investigate the possibility of simultaneous selection for nitrogen use efficiency and nitrogen stress tolerance, as well as early and high yielding plants. For this, tropical maize lines were grown and evaluate. By these data, it was simulated several simultaneous selection sets. It was observed that Harmonic Mean of the Relative Performance (HMRP) is the most efficient in the selection for nitrogen use efficient and nitrogen stress tolerance. This probably occurs due to the strong unfavorable correlation between the indexes that estimate the efficiency and the tolerance, as well as the superiority in accuracy, heritability and selections gains of HMRP. In case of simultaneous selection for yield and earliness, the additive simultaneous selection index using the genotypic values predicted by REML/BLUP single-trait proved the most efficient selection, because it got satisfactory gains in all the traits and, this index allows the possibility to modulate the gains in each trait. It was concluded that the simultaneous selection for nitrogen use efficiency and nitrogen stress tolerance, as well as for yield and earliness are possible. Furthermore, the choice of the best simultaneous selection method depends on the magnitude and direction of the correlation between the traits.

Orientador: Paulo Mazzafera / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T10:23:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_UiaraRomero_M.pdf: 2641900 bytes, checksum: ad3d22ad5c736583fafb12fd75d1453c (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A rota de biossíntese de lignina é intensamente estudada. Em grande parte, o interesse neste polímero é vinculado à manipulação do teor de lignina em determinadas espécies de plantas, tais como nas gramíneas utilizadas como forrageiras e em espécies utilizadas para a produção de papel e, mais recentemente, em plantas utilizadas na produção de biocombustíveis. Muitos avanços foram realizados no sentido de alterar o teor de lignina em uma determinada espécie a partir da modificação da expressão de determinados genes da rota de biossíntese de lignina. No entanto, estudos mais recentes passaram a levar em consideração também os fatores de transcrição (FTs) envolvidos no controle da expressão destes genes e como estes fatores interagem entre si para modular a expressão destes genes alvo, de acordo com estímulos ambientais e/ou relacionados ao estádio de desenvolvimento. Neste estudo foram realizadas análises bioquímicas para a dosagem de lignina e de expressão gênica de fatores de transcrição relacionados com a via de biossíntese dos monolignóis em uma espécie de eucalipto e dois híbridos utilizados na produção de papel e celulose, e em duas regiões distintas do caule, ápice e base. Para induzir modificações no metabolismo e no nível de expressão os eucaliptos foram submetidos a estresses hídrico e por baixa temperatura. Sob baixa temperatura, Eucalyptus globulus teve aumento do teor de lignina e os FTs envolvidos na regulação positiva de genes da biossíntese de lignina, como VND7, MYB52 e LIM1, apresentaram aumento de expressão. Eucalyptus uroglobulus mostrou pouca variação dos teores de lignina quando submetido a estresse hídrico, assim como E. globulus. A via de regulação para a formação de parede secundária parece ter diferentes respostas nestes dois eucaliptos, visto que, em E. uroglobulus o aumento da expressão de VND7 não foi suficiente para induzir a expressão de seus fatores de transcrição alvo, MYB46 e EgMYB2. Já em E. urograndis P42, na base do caule de plantas estressadas por déficit hídrico, os alvos de VND7 tiveram expressão reduzida acompanhando os valores de lignina também menores. Deste modo, esta pesquisa pode evidenciar as diversas respostas ao estresse apresentadas em três genótipos diferentes de eucaliptos, de forma que foi possível encontrar relações pontuais coerentes com as análises bioquímicas e de expressão / Abstract: The lignin biosynthesis pathway is intensely studied largely because of the interest in modifying lignin content in some plant species used for the production of paper and more recently in plants used in producing biofuels. Many advances have been made to modify the lignin content in species by modification of the expression lignin biosynthesis pathway genes. However, recent studies consider transcription factors involved in control of gene expression and how these factors interact with each other to modulate the expression of target genes in accordance with developmental or environmental signals. In this study, biochemical analysis of lignin and transcription factors genes expression was performed in eucalyptus for two distinct regions of the stem (shoot tips and shoot bases). To induce changes in eucalyptus metabolism plants were exposed to water stress and low temperature. E. globulus, under low temperature stress, showed increased lignin content and increased expression to FTs VND7, MYB52 and LIM1, which plays a positive adjustment. E. uroglobulus and E. globulus showed no variation in lignin content when exposed to water stress condition. The hybrid E. uroglobulus showed increased expression of VND7, but the expression of their target transcription factors, MYB46 and EgMYB2 did not change, unlike E. urograndis P42 because at the dry group shoot base FT VND7 displayed reduced expression and lignin content. In summary, we demonstrate genes differentially expressed during stress in eucalyptus, so that it was possible to find consistent relations between biochemical analysis and expression / Mestrado / Biologia Vegetal / Mestra em Biologia Vegetal

Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2016-09-14T17:13:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Mariana_Kruger.pdf: 976408 bytes, checksum: 6bfde814984b8524fba2bd3708136696 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2016-09-14T18:28:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Mariana_Kruger.pdf: 976408 bytes, checksum: 6bfde814984b8524fba2bd3708136696 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-14T18:28:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Mariana_Kruger.pdf: 976408 bytes, checksum: 6bfde814984b8524fba2bd3708136696 (MD5) Previous issue date: 2013-12-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / O arroz (Oryza sativa L.) é uma cultura que possui grande importância alimentar e econômica, sendo largamente cultivado em ecossistemas de terras baixas, o qual apresenta condições de drenagem deficiente. Nessas condições, o baixo potencial redox do meio leva a redução do ferro presente na solução do solo o qual torna-se prontamente disponível, podendo se tornar tóxico à planta quando absorvido em excesso. A toxidez por ferro é um dos mais importantes estresses abióticos a limitar a produção de arroz irrigado em nível mundial. Em áreas de cultivo de arroz do Rio Grande do Sul, o ferro tem causado problemas de toxidez e o uso de cultivares tolerantes torna-se uma importante estratégia para solucionar o problema, sendo necessário a identificação de genes frente aos diferentes mecanismos que conferem essa tolerância às plantas para aplicação em programas de melhoramento. Estudos recentes descobriram a importância de alguns fatores de transcrição responsivos ao etileno (ERFs) na resposta vegetal a diferentes estresses. Dessa forma o objetivo deste trabalho foi avaliar o perfil de expressão diferencial de 32 ERFs em arroz submetidos a condições de estresse por ferro, em três cultivares, Nipponbare, Epagri 108 (tolerante à toxidez por ferro) e BR-IRGA 409 (sensível à toxidez por ferro) e identificar elementos cis na região promotora de genes ERFs em arroz. Os resultados obtidos relatam que em arroz, a maioria dos membros da família ERF demonstram perfil diferencial nas cultivares Nipponbare, BR -IRGA 409 e Epagri 108, em condições de excesso de ferro. Os ERFs expressos na cultivar tolerante (Epagri 108) podem ser potencialmente importantes na indução da tolerância, enquanto que os que foram altamente induzidos na cultivar sensível (BR – IRGA 409) pertencem a um mecanismo de resposta o qual não é eficiente. Análises de elementos cis demonstram que a regulação da expressão de todos os ERFs analisados se dá de forma complexa e que existe uma associação entre a presença de determinado elemento cis com o perfil de expressão. / Rice (Oryza sativa L.) is a crop of high nourishment and financial importance, largely grown in flat and flooded ecosystems which present deficient drainage conditions. Under such conditions, the low redox potential of the environment leads to the reduction of iron present in the soil solution, which becomes readily available and can become toxic to the plant when absorbed in excess. Iron toxicity is one of the most important types of abiotic stress, limiting the production of irrigated rice worldwide. In rice growth areas of Rio Grande do Sul, Brazil, iron has caused toxicity problems and the use of tolerant cultivars becomes an important strategy in solving the problem, where the identification of genes is necessary in face of the different mechanisms which confer this tolerance to the plants for application in improvement programs. Recent studies discovered the importance of some transcription factors responsive to ethylene (ERFs) in vegetable response to different kinds of stress. Thus, the aim of this study was to evaluate the differential expression profile of 32 ERFs in rice subjected to iron stress conditions in three cultivars; Nipponbare, Epagri 108 (tolerant to iron toxicity) and Br-Irga 409 (sensitive to iron toxicity) and to identify cis elements in the ERF gene promotion region in rice. The results obtained demonstrate that in rice, most members of the ERF family showed differential profiles in the cultivars Npponbare, Epagri 108 and Br-Irga 409, under iron stress conditions. ERFs expressed in the tolerant cultivar (Epagri 108) may be potentially important in the induction of tolerance while those which were more highly induced in the sensitive cultivar (Br-IRGA 409) belong to a response mechanism which is not efficient. Analyses of cis elements demonstrate that the regulation of expression of all analyzed ERFs takes place in complex form and that there exists an association between the presence of a specific cis element and the expression profile.

Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2016-09-14T18:11:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS - TESE.pdf: 3121320 bytes, checksum: 5a704b24078eca8a2b35513ec2a606f6 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2016-09-15T19:42:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS - TESE.pdf: 3121320 bytes, checksum: 5a704b24078eca8a2b35513ec2a606f6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T19:42:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS - TESE.pdf: 3121320 bytes, checksum: 5a704b24078eca8a2b35513ec2a606f6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2012-09-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Estresses ambientais representam grandes ameaças à agricultura e, por consequência, à segurança alimentar, uma vez que limitam a produtividade da maioria das plantas cultivadas. Buscando identificar as respostas das plantas frente a estresses abióticos e suas relações com a tolerância sob diferentes condições ambientais, conceitos e técnicas de biologia molecular, biologia celular e genética vêm sendo continuamente utilizadas. A identificação de genes responsivos a estresses pode ser utilizada na obtenção de plantas tolerantes a condições ambientais adversas através de manipulação genética ou cruzamentos direcionados entre diferentes genótipos. Desta forma, este estudo teve como objetivo estabelecer o perfil de expressão de genes pertencentes às famílias ERF, HSP, HSF, TIM/TOM e TIC/TOC, em arroz e tomate sob condições de estresse por deficiência de O2. Além disso, buscou-se estabelecer o perfil transcricional de pêssegos sob condição de estresse por frio. Os resultados obtidos demonstram que em arroz, alguns membros da família ERF apresentam expressão específica de acordo com o agente estressor, enquanto que outros apresentam sobreposição de expressão entre os estresses, além disso, dentro da família ERF alguns genes apresentam regulação complexa e outros regulação simples. Em arroz, alguns genes codificadores de proteínas pertencentes aos complexos TIM/TOM e TIC/TOC apresentaram altos níveis de expressão 24 horas após estresse por anoxia. Entretanto, após 72 horas sob condições de anoxia, ocorreu a inibição da expressão da maioria dos genes pertencentes a estes complexos, sugerindo que possa haver uma interrupção no transporte de proteínas para a mitocôndria e cloroplasto durante este período de estresse. Ao comparar cultivares de arroz tolerante e sensível ao alagamento, verificou-se que houve um acúmulo de transcritos dos genes codificadores de HSPs em ambas as cultivares. Entretanto, a maioria dos genes avaliados foi mais responsiva ao estresse por anoxia na cultivar sensível, do que na cultivar tolerante, sugerindo que genes HSPs têm relação importante na resposta ao estresse por anoxia, mas não estão diretamente envolvidos na tolerância. Em frutos de tomate armazenados sob hipoxia dois genes codificadores de sHSPs foram altamente induzidos por baixos níveis de oxigênio, indicando uma ação primária destes genes na manutenção da homeostase celular após este estresse. Em pêssegos, a aplicação de ácido giberélico atua na prevenção de danos ocasionados pelo frio através da indução de genes associados ao metabolismo de lipídios, à degradação da parede celular e à síntese de trealose. / Abiotic stresses represent large threats to agriculture and food security, since they limit the productivity of the majority of cultivated plants. In order to identify the responses of plants to abiotic stresses and their associations with tolerance under different environmental conditions, concepts and techniques in molecular biology, cell biology and genetics have been used. The identification of genes responsive to stresses can be used to obtain plants tolerant to adverse environmental conditions by genetic transformation or directed crosses. Thus, this study had the objective the establishing of expression profiles of gene belonging to the ERF, HSP, HSF, TIM/TOM and TIC/TOC families in rice and tomato under low O2 stress. Also, the transcriptional profile of peaches under cold stress as obtained. The results indicate that in rice, some members of the ERF family present specific expression according to the stressing agent, while others have overlapping expression among different stresses. Besides, within the ERF family, some genes do present a complex regulation and others a simple regulation. In rice, some genes encode proteins belonging to the TIM/TOM and TIC/TOC complexes present high expression levels 24 hours after anoxia stress. However, after 72 hours under anoxia, the majority of genes were inhibited, suggesting an interruption on the transport of proteins to the mitochondria and chloroplast during the stress period. When the HSP expression profiles of flooding tolerant and sensitive rice cultivars were compared, transcript accumulation occurred for both cultivar types. However, the majority of genes evaluated were more responsive in the sensitive cultivar than in the tolerant, indicating that HSPs have an important association in the response to anoxia stress but are not directly involved in the tolerance. In tomato fruits stored under hypoxia, two sHSPs genes were highly induced by low oxygen levels, indicating a primary action of these genes on keeping cell homeostasis after the stress. In peaches, the application of gibberellic acid acts on preventing the damaged caused by cold by the induction of genes associated to lipid metabolism, cell wall degradation and trehalose synthesis.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:44:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_mateus_olivo.pdf: 1542852 bytes, checksum: eef3fce232cc6f42fdeb4c704bc87040 (MD5) Previous issue date: 2013-07-24 / Wheat (Triticum aestivum L.) is the third most produced worldwide cereal. In Brazil more than half of the consumed wheat is imported. The species has hexaploid genome, which gives good adaptation to different environmental conditions and tolerance to abiotic stresses. Among the main factors that cause stress can be highlighted the problem of drought and soil salinity. Water deficit is the low availability of water to plants, affecting their growth and development caused death when drastic. The salinity is the high salt concentrations in the soil. Therefore, the objective of this study was to evaluate the performance of 14 wheat genotypes when subjected to salt stress and water deficit during the germination phase. To simulate the salt stress were used three solutions with different NaCl concentrations (44.83, 89.66 and 134.49mM NaCl) and a control treatment, pure water. To water deficit were used three solutions with different concentrations of polyethylene glycol 6000 plus pure water control treatment, providing four different osmotic potentials (0.0, -0.2, -0.4 and -0.6MPa). Germination, first count of germination, speed of germination index, shoot dry matter, root dry matter, shoot length and root length were reduced due to the increase of NaCl concentration and osmotic potential more negative. The Marfim genotype was shown to be more tolerant to salt stress and also the stress by water deficit. The CSR test is a potential indicator for identification of genotypes tolerant to salt stress and water deficit. The test GERM is a potential indicator to identify genotypes tolerant to water stress. / O trigo (Triticum aestivum L.) é o terceiro cereal mais produzido no mundo. No Brasil mais da metade do trigo consumido é importado. A espécie possui genoma hexaplóide, que lhe confere boa adaptação a diferentes condições edafoclimáticas e tolerância a estresses abióticos. Dentre os principais fatores que ocasionam estresse pode ser destacado o problema de déficit hídrico e salinidade do solo. O déficit hídrico consiste na baixa disponibilidade de água para as plantas, prejudicando seu crescimento e desenvolvimento, ocasionado à morte quando drástico. A salinidade consiste na alta concentração de sais presentes no solo. Com isso o objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de 14 genótipos de trigo quando submetidos a estresse salino e déficit hídrico durante a fase de germinação. Para simular o estresse salino foram utilizadas três soluções com diferentes concentrações de NaCl (44,83; 89,66 e 134,49mM de NaCl) e o tratamento controle, água pura. Para o déficit hídrico foram utilizadas três soluções com diferentes concentrações de polietileno glicol 6000 mais o tratamento controle água pura, propiciando quatro diferentes potenciais osmóticos (0,0; -0,2; -0,4 e -0,6MPa). Germinação, primeira contagem da germinação, índice de velocidade de germinação, matéria seca da parte aérea, matéria seca do sistema radicular, comprimento da parte aérea e comprimento do sistema radicular sofreram reduções em função do aumento da concentração de NaCl e potenciais osmóticos mais negativos. O genótipo Marfim foi a que se mostrou mais tolerante ao estresse salino e também ao estresse por déficit hídrico. O teste de CSR é um potencial indicador para identificação de genótipos tolerantes a estresse salino e tolerantes ao déficit hídrico. O teste de GERM é um potencial indicador para identificação de genótipos tolerantes a estresse hídrico.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:59:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_gabriela_peres_moraes.pdf: 2721394 bytes, checksum: 37931b48d7259651d911f5ce19c45303 (MD5) Previous issue date: 2013-08-16 / On the production of rice, the salinization of the soil and the water of irrigation, during the establishment phases its closely related to the variation in the levels of production. Among the main damages caused by saline stress at cellular level, are the disturbances in the plasmatic membrane, being its effects manifested by alterations on the permeability, lipid composition, electrical potential and activity of proteins linked to it. The proteins LTPs ("Lipid Transfer Proteins") are related to the transfer and connection of fatty acids and phospholipids between membranes, in addition to being involved in the modification of the lipid composition and their biogenesis. On this note, the objective of this work was to analyze the expression of ten candidate genes to normalizing for studies of genetic expression and verify the differential expression of eleven genes LTPs in rice seedlings. The genotypes BRS Bojuru (tolerant) and BRS Ligeirinho (sensitive) were exposed to 150mM of NaCl in times 0, 24, 48, 72 and 96 hours. The normalizing gene UBQ10 was the most stable for these experimental conditions tested, while the least stable were IF-4a, Tip41-Like and Cyclophilin, being, therefore not in, the least indicated. Among the analyzed LTPs genes, LTP10 presented a high expression value (70 times more) in the 96 hour of stress, when compared to the control in sensitive genotype. For the BRS Bojuru this same gene kept the expression standards while exposed in different times to the stress. The gene LTP14 showed similar patterns of expression between the genotypes studied. In the beginning of the stress, the level of expression practically unaltered, followed by increase and successive decrease after 72 hrs of salt exposure. After the correlation analysis, it was observed that LTP7 and 14 showed a positive correlation, while LTPs 10,26 and 23 showed negative correlation among genotypes. The phylogenetic tree showed a grouping tendency similar to the nucleotides and amino acids sequences analyzed. Based on the results of this study, it was concluded that the gene UBQ10 is the best normalizing for the experimental conditions tested and the genes LTP10, 23 and 26 can be used as a marker for the assisted selection of rice plants for the saline stress for showing contrasting response of expression between genotypes. / Na orizicultura, a salinização do solo e da água de irrigação, durante as fases de estabelecimento e reprodutiva está intimamente relacionada com a variação nos níveis de produção. Dentre os principais danos causados pelo estresse salino em nível celular, estão os distúrbios na membrana plasmática, sendo seus efeitos manifestados por alterações na permeabilidade, na composição lipídica, potencial elétrico e atividade de enzimas e proteínas ligadas a ela. As proteínas LTPs ( Lipid Transfer Proteins ) estão relacionadas com a transferência e ligação de ácidos graxos e fosfolipídios entre as membranas, além de estarem envolvidas na modificação da composição lipídica e biogênese destas. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi analisar a expressão de dez genes candidatos a normalizadores para estudos de expressão gênica e verificar a expressão diferencial de 11 genes LTPs em plântulas de arroz. Os genótipos BRS Bojuru (tolerante) e BRS Ligeirinho (sensível) foram expostos a 150 mM de NaCl nos tempos 0, 24, 48, 72 e 96 horas. O gene normalizador UBQ10 foi o mais estável para estas condições experimentais testadas, enquanto que os menos estáveis foram IF-4α, TIP41-LIKE e Cyclophilin, sendo, portanto, os menos indicados. Dentre os genes LTPs avaliados, LTP10 apresentou alto valor de expressão (70 vezes mais) nas 96 horas de estresse, quando comparado ao controle no genótipo sensível. Para BRS Bojuru esse mesmo gene manteve o padrão de expressão durante os tempos de exposição ao estresse. O gene LTP14 apresentou padrão de expressão semelhante entre os genótipos estudados. No início do estresse, o nível de expressão manteve-se praticamente inalterado, seguido de aumento e sucessiva diminuição a partir das 72 h de exposição ao sal. A partir da análise de correlação observou-se que LTP7 e 14 apresentaram correlação positiva, enquanto que LTPs 10, 26 e 23 apresentaram correlação negativa entre os genótipos. As árvores filogenéticas mostraram uma tendência de agrupamento semelhante entre as sequências de nucleotídeos e aminoácidos analisadas. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que o gene UBQ10 é o melhor normalizador para as condições experimentais testadas e os genes LTP10, 23 e 26 poderão ser utilizados como possíveis marcadores para a seleção assistida de plantas de arroz para o estresse salino por apresentarem resposta de expressão contrastante entre os genótipos.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:06:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_naciele_marini.pdf: 2585701 bytes, checksum: 33b5a6dcb2a064ddfbf3b977f715ecff (MD5) Previous issue date: 2013-12-07 / There is a constant need for studies aiming to increase yield and quality traits in rice, which have to consider abiotic stress tolerance and genetic variability. This work had as objective to characterize rice mutant families regarding rice iron stress tolerance and validate a technique based on retrotransposons with the goal of detecting genetic variability in rice. Also, to analyse gene expression of genes involved in starch synthesis in the rice grain. Therefore, nine mutant families were characterized for phenotypic traits and iron content in hydroponic conditions. Twenty genotypes were molecularly characterized with the REMAP technique and three cultivars were analysed the profiled for starch biosynthesis related gene expression by qRT-PCR. The results obtained demonstrate that the genotypes BR-IRGA 409 and BRS7-Taim characterized as sensitive presented a higher accumulation of Fe2+ in the shoots. The mutant families CGF-Z-M9-444CD, CGF-Z-M9-328 and CGF-Z-M9-243, were ranked in this study as tolerant. The genotype CGF-Z-M9-444CD was one of the mutants that accumulated less iron in the tissues under stress conditions, being also characterized as resistant in the phenotypic analysis. The variables root length, number of roots, iron, zinc and manganese, were altered in response to hydroponic culture growth with excess iron. In the gene expression study, it was possible to detect contrasting genotypes regarding amylose content presented differential expression for some of the analysed genes. Some of these genes have their expression levels altered at the beginning of starch biosynthesis, suggesting a higher contribution at the beginning of grain filling and other genes at the end of grain maturation. There is a tendency, mainly, for the cultivar BRS Firmeza, to increase the activity of studied genes 20 days after flowering with a decrease at 25 days after flowering and a new increase at 30 days after flowering, indicating an association between the activity of these genes and the stay-green character and the late starch accumulation in this genotype. Also, according with the studies performed, it was possible to measure the genetic variability in the rice germplasm used using the REMAP with a combination of low cost and simple protocols. Therefore, it is possible to discriminate genotypes at DNA level with the goal of predicting genetic distance and directed crosses between elite genotypes, thus exploiting population variability and transgressive segregants within breeding programs / Existe a constante necessidade de estudos visando o aumento da produtividade e da qualidade de grãos de arroz, auxiliados por avaliações de tolerância a estresses abióticos e, detecção da variabilidade genética. Portanto, este trabalho teve por objetivo caracterizar famílias mutantes de arroz quanto à tolerância ao estresse por toxidez de ferro, validar uma técnica de marcadores moleculares baseados em retrotransposons, com o intuito de detectar variabilidade genética em genótipos de arroz e analisar a expressão dos genes envolvidos na síntese do amido no endosperma de grãos de arroz. Sendo assim, nove famílias mutantes foram caracterizadas para caracteres fenotípicos e conteúdo de ferro em condições de hidroponia. 20 genótipos foram caracterizados com a técnica de REMAP e três cultivares de arroz tiveram a sua expressão gênica caracterizada por qRT-PCR. Os resultados obtidos demonstram que os genótipos BR-IRGA 409 e BRS 7 Taim, apresentam maior acúmulo de Fe2+ na parte aérea. As famílias de mutantes CGF-Z-M9-444CD, CGF-Z-M9-328 e CGF-Z-M9-243 foram classificadas neste estudo como tolerantes. O genótipo CGF-Z-M9-444CD foi um dos mutantes que menos acumulou ferro nos tecidos sob condição de estresse, sendo também caracterizado como tolerantes na analise visual. As variáveis comprimento de raiz, número de raiz, ferro, zinco e manganês, sofreram alterações em resposta ao estresse por ferro em condições hidropônicas. No estudo de expressão gênica para qualidade de grão foi possível constatar que constituições genéticas contrastantes quanto ao teor de amilose apresentam expressão diferencial para alguns genes analisados. Alguns destes genes tem seus níveis de expressão alterados no início do desenvolvimento do endosperma, indicando uma maior contribuição no inicio do enchimento dos grãos e que outros genes tem maior atividade no final do ciclo de desenvolvimento. Existe uma tendência, principalmente, para a cultivar BRS Firmeza de aumento na atividade dos genes estudados aos 20 dias após o florescimento com um declínio aos 25 dias após o florescimento e um aumento novamente aos 30 dias após o florescimento, evidenciando a relação existente entre a atividade destes genes com o caráter stay-green e a acumulação tardia de amido no endosperma deste genótipo. Também de acordo com os estudos realizados foi possível mensurar a variabilidade genética no germoplasma de arroz utilizando a técnica REMAP com baixo custo de execução e sem a demanda de equipamentos caros. Assim, é possível identificar indivíduos mais diferentes a nível de DNA, com o objetivo de utilizar essa informação para a realização de cruzamentos entre genitores distantes geneticamente, explorando assim a variabilidade em populações de segregantes transgressivos dentro de programas de melhoramento.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:06:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese _Mauricio_ Marini_ Kopp.pdf: 840580 bytes, checksum: aa13499ffc402e82213fc46d39ba5dd0 (MD5) Previous issue date: 2008-04-07 / Hydromorphic soils present as main feature a reduced natural drainage ability, being mostly used for growing irrigated rice. Thus, the occurrence of anaerobic conditions associated to the presence of organic matter enables the development of anaerobic microorganisms which, while decomposing the organic matter, generate phytotoxic substances represented mainly by short chain aliphatic organic acids. The selection of promising genotypes adapted for use in these situations requires complicated field evaluations, which can be simulated under hydroponic culture. The research was composed of four articles that had as major goals to establish an adequate methodology for growing rice under organic acid rich hydroponic culture. The first work aimed at determining the range of concentrations and response variables most indicated for evaluating rice genotypes under hydroponics. The effects of six different concentrations for the three major acids formed in the soil: acetic (0; 4; 8; 12; 16 and 20 mM), propionic (0; 3; 6; 9; 12 and 15 mM) and butyric (0; 2; 4; 6; 8 and 10 mM) acids in two genotypes of high divergence (BRS 7-TAIM and SAIBAN). The results indicated that the most adequate concentration range for organic acid studies in rice are between 15.8 and 8.4; 9.1 and 4.2 and 7.7 and 3.7 mM for acetic, propionic and butyric acids, respectively. Also, the most responsive variable was root length. The second experiment had as goal to determine, under hydroponics, the influence of the pH level used in the hydroponic solution on the phytotoxicity caused by acetic, propionic and butyric acids in rice, as well as the performance of some variables currently used in studies of abiotic stress tolerance in hydroponic systems. For this experiment, three acids (acetic, propionic and butyric) and four pH (4.0; 5.0; 6.0 and 7.0) levels were evaluated. The results allow one to conclude that reduced pH levels increase the phytotoxicity of all acids. The root and shoot lengths have independent behavior from the acid used, as opposite to root number and root and shoot dry matter. Root length was the variable most affected by the treatments. The third article had as objective to evaluate the response of 25 rice genotypes to the phytotoxic effect of acetic, propionic and butyric acids, individually. In this work, 4 treatments were used for each acid: 0 (control); 4; 8 and 12 mM for acetic; 0; 3; 6 and 9 mM for propionic and 0; 2; 4 and 6 mM for butyric acid, respectively. The variables measured were root (CR) and shoot (CPA) length, root number (NR) and root (MSR) and shoot (MSPA) dry matter. The relative performance of the variable CR was the most affected by the acids and the regressions established for this variable revealed ix ix tolerant and sensitive genotypes to organic acids, with 6; 6 and 9 tolerant genotypes for acetic, propionic and butyric acids, respectively. It was observed a higher number of tolerant genotypes on the japonica than on the indica group. The fourth experiment had as objective to evaluate the response of 20 rice cultivars to the interactive phytotoxic effect of acetic, propionic and butyric acids. In these work, four treatments, 0 (control); 3; 6 and 9 mM were used, consisting of the mixture of three acids (acetic, propionic and butyric) at a 6:3:1 ratio. The variables measured were root (CR) and shoot (CPA) length, root number (NR) and root (MSR) and shoot (MSPA) dry matter, phosphorus (P) and potassium (K) content. The results indicated significant differences between the genotypes evaluated for the characters CR, CPA, P and K. Four genotypes were ranked as tolerants. The variable CR associated to CPA, P and K are indicated for the selection of tolerant genotypes. The results obtained allowed one to establish an adequate methodology for the selection of rice genotypes under hydroponic systems combined with organic acid stress (acetic, propionic and butyric) as well as to select promising genotypes regarding their response to this stress. / Os solos do tipo hidromórfico apresentam como característica principal uma reduzida capacidade de drenagem natural, sendo utilizados principalmente para cultivo de arroz irrigado. Assim, a ocorrência de condições anaeróbias associada com a presença de matéria orgânica favorece o desenvolvimento de microrganismos anaeróbios que causam a fermentação desta matéria orgânica produzindo substâncias fitotóxicas representadas principalmente pelos ácidos orgânicos alifáticos de cadeia curta. A seleção de constituições genéticas de arroz promissoras e adaptadas para utilização nestas situações requer avaliações de difícil execução a campo, sendo simplificada com a utilização de sistemas hidropônicos. A pesquisa foi composta de quatro trabalhos que tiveram como objetivo principal estabelecer uma metodologia adequada para estudos com ácidos orgânicos em arroz mediante cultivo hidropônico. O primeiro trabalho determinou a faixa de concentrações e variáveis resposta mais indicadas para avaliações de genótipos de arroz em hidroponia. Foram estudados os efeitos de seis concentrações dos três principais ácidos formados no solo: ácido acético (0; 4; 8; 12; 16 e 20 mM), ácido propiônico (0; 3; 6; 9; 12; e 15 mM) e ácido butírico (0; 2; 4; 6; 8 e 10 mM) em dois genótipos de elevada divergência (BRS 7-TAIM e SAIBAN). Os resultados indicam que as faixas de concentração mais adequadas para estudos de tolerância de arroz a ácidos orgânicos estão entre 15,8 e 8,4; 9,1 e 4,2 e 7,7 e 3,7 mM para os ácidos acético, propiônico e butírico respectivamente, e a variável mais responsiva foi comprimento de raízes. O segundo experimento teve como objetivo determinar, em hidroponia, a influência do nível de pH utilizado na solução hidropônica na fitotoxidade causada pelos ácidos acético, propiônico e butírico em arroz, bem como o desempenho de algumas variáveis atualmente utilizadas em estudos de tolerância a estresses abióticos em sistemas hidropônicos. Neste experimento, foram avaliados três ácidos (acético, propiônico e butírico) e quatro níveis de pH (4,0; 5,0; 6,0 e 7,0). Os resultados permitem concluir que níveis reduzidos de pH aumentam a fitotoxidez de todos os ácidos. Os comprimentos de raízes e parte aérea têm comportamento independente do ácido utilizado, ao contrário do número de raízes e matérias secas de raízes e parte aérea. O comprimento de raízes foi a variável mais afetada pelo efeito das doses. O terceiro trabalho teve como objetivo avaliar a resposta de 25 genótipos de arroz à ação fitotóxica dos ácidos acético, propiônico e butírico individualmente. Neste trabalho foram utilizadas quatro doses para cada ácido: 0 vii vii (testemunha); 4; 8 e 12 mM para ácido acético; 0; 3; 6 e 9 mM para ácido propiônico e 0; 2; 4 e 6 mM para ácido butírico As variáveis mensuradas foram comprimento de raízes (CR) e parte aérea (CPA), número de raízes (NR) e matéria seca de raízes (MSR) e parte aérea (MSPA). O desempenho relativo da variável CR foi o mais afetado pelos ácidos e as regressões estabelecidas para essa variável revelaram genótipos tolerantes e sensíveis aos ácidos orgânicos, com seis; seis e nove genótipos tolerântes para os ácidos acético, propiônico e butírico, respectivamente. Foi constatado ainda maior número de tolerantes no grupo japonica do que no indica. O quarto experimento teve como objetivo avaliar a resposta de 20 genótipos de arroz a ação fitotóxica interativa dos ácidos acético, propiônico e butírico. Neste trabalho foram utilizados quatro doses, 0 (testemunha); 3; 6 e 9 mM, que foram constituídos da mistura dos três ácidos (acético, propiônico e butírico) na relação 6:3:1. As variáveis mensuradas foram comprimento de raízes (CR) e parte aérea (CPA), número de raízes (NR) e matéria seca de raízes (MSR) e parte aérea (MSPA), teor de fósforo (P) e de potássio (K). Os resultados demonstraram diferenças significativas entre os genótipos avaliados nos caracteres CR, CPA, P e K. Quatro genótipos foram classificados como tolerantes. A variável CR associada a CPA, P e K são indicadas para seleção de genótipos tolerantes. Os resultados obtidos pelos trabalhos permitiram estabelecer uma metodologia adequada para utilização em seleção de genótipos de arroz mediante sistemas de hidroponia sob estresse por ácidos orgânicos (acético, propiônico e butírico) bem como selecionar genótipos promissores quanto a resposta à este estresse.

L'Eucalyptus, feuillu le plus planté dans le monde, est fortement exposé au froid en raison de l'absence de dormance. Les gènes DREB sont connus comme étant les principaux régulateurs de la réponse aux stress abiotiques. Un nombre élevé de gènes DREB1/CBF (C-Repeat Factor) a été identifié chez Eucalyptus grandis. Le but de l'étude est de mieux comprendre le rôle de la voie DREB chez Eucalyptus pour le contrôle de la tolérance au stress, du développement et de la formation du bois. La présente étude a permis une annotation des gènes CBF et DREB2 dans le cadre d'un projet de sequençage partiel du génome d'E. gunnii. Une analyse complète de l'expression des genes par qRT-PCR a été réalisée sur les différents organes des deux espèces d'Eucalyptus après les traitements au stress. L'existence d'une copie de CBF supplémentaire dans le génome E. gunnii par rapport à E. grandis suggère que ce groupe est encore en évolution contrairement au groupe DREB2. Un nombre élevé de transcrits CBF chez E. gunnii, tolérant au froid, et forte une vitesse d'induction ce ces facteurs chez E. grandis, à croissance rapide, suggère que les facteurs CBF sont impliqués à la fois dans la protection au stress et la limitation de croissance. Des facteurs de transcription des familles MYB, NAC, KNOX et AP2/ERF impliqués dans le contrôle de la croissance et de la formation de la paroi cellulaire ont été identifiés comme étant des gènes putatifs cibles de CBF. Ces résultats sont en accord avec le phénotype modifié de surexpresseurs CBF. Les deux approches suggèrent un rôle central de la voie de DREB dans le compromis entre la croissance et la résistance au stress chez cette espèce ligneuse. / Eucalyptus, the most widely planted hardwood in the world, is highly exposed to the cold due to the lack of dormancy. DREB (Drought Responsive Element Binding) genes are known as master regulators of abiotic stress response. A high number of the DREB1/CBF (C-Repeat Factor) genes has been annotated in Eucalyptus grandis. The aim of the study was to better understand the role of DREB pathway in Eucalyptus for the control of stress tolerance, development and wood formation. The present study provides an annotation of the CBF and DREB2 genes from a partial draft of the E. gunnii genome sequence. A comprehensive transcriptional analysis through high-throughput qRT-PCR was carried out on different organs from the two Eucalyptus species after stress treatments. An additional CBF copy in the E. gunnii genome compared to E. grandis suggests that this group is still evolving unlike the DREB2 group. The higher CBF transcript amounts in the cold tolerant E. gunnii together with higher induction rates in the fast growing E. grandis suggest that CBF factors promote both stress protection and growth limitation. In addition, transcription factors from MYB, NAC, KNOX and AP2/ERF families involved in the control of growth and cell wall formation have been identified as putative CBF target genes. These results are in agreement with the modified phenotype of CBF overexpressors. Both approaches suggest a central role of DREB pathway in the trade-off between growth and stress resistance in this woody species.

Submitted by Michele Mologni (mologni@unoeste.br) on 2017-06-13T13:30:56Z No. of bitstreams: 1 Viviane Cacefo.pdf: 1556310 bytes, checksum: 3f9d8dc2ff4a08b8acc2ec7e1a731117 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-13T13:30:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Viviane Cacefo.pdf: 1556310 bytes, checksum: 3f9d8dc2ff4a08b8acc2ec7e1a731117 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / C4 plants have been classified into three groups based on the enzymes used to decarboxylate C4 acids in the bundle sheath: NADP-ME, NAD-ME and PEPCK subtypes. Numerous molecular, biochemical and physiological evidences indicate that C4 plants could exhibit a certain degree of flexibility in the use of the three established decarboxylation mechanisms, depending on environmental factors. In this context, the objective of this work was to evaluate the modulation of the pathways of decarboxylation of the C4 photosynthesis in sugarcane (NADP-ME specie) under water deficit. The experiment was realized with two genotypes - RB92579 (tolerant to water deficit) and SP80-3280 (susceptible to water deficit) submitted to four treatments: control (normal conditions of water supply), moderate stress (-1,5 to -1,8 MPa), severe stress (below -2,0 MPa) and recovery (48 hours after rehydration). Leaf water potential, leaf gas exchange and biomass production were measured for the physiological characterization of the plants. Changes in the transcriptional responses of genes encoding C4-cycle enzymes (NADP-ME, NAD-ME, PEPCK, AspAT, AlaAT, PEPC, NADP-MDH and PPDK) and the activities of the enzymes NADP-ME, NAD-ME, PEPCK, AspAT and AlaAT were analyzed by RT-qPCR and spectrophotometry, respectively. Under water deficit conditions the genotypes SP80-3280 was more sensitive to drought stress in terms of increased loss of above ground biomass and lower leaf water potential. It also showed less capacity of photosynthetic recovery following rehydration compared to the tolerant genotypes RB92579. The analysis of transcriptionals and of the activities of enzymes involved in the C4 photosynthetic pathway showed that sugarcane uses the PEPCK pathway as a decarboxylation mechanism in addition to the NADP-ME, which was more evident under water deficit conditions for both the drought tolerant and susceptible genotypes. Finally, the results here obtained, together with the existing information, do not support the established classification of sugarcane (Saccharum spp.) as a classical NADP-ME C4 subtype, but instead should be considered as a NADP-ME + PEPCK species. / As plantas C4 são classificadas em três grupos de acordo com as enzimas utilizadas para descarboxilação de ácidos C4 na bainha dos feixes vasculares: subtipos NADP-ME, NAD-ME e PEPCK. Inúmeras evidências moleculares, bioquímicas e fisiológicas indicam que plantas C4 podem exibir certo nível de flexibilidade na utilização dos três mecanismos de descarboxilação, dependendo de fatores ambientais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a modulação das vias de descarboxilação da fotossíntese C4 em cana-de-açúcar (espécie NADP-ME) sob déficit hídrico. O experimento foi realizado com dois genótipos - RB92579 (tolerante ao déficit hídrico) e SP80-3280 (suscetível ao déficit hídrico) submetidos a quatro tratamentos: controle (condições normais de suprimento de água), estresse moderado (-1,5 a -1,8 MPa), estresse severo (abaixo de -2,0 MPa) e recuperação (48 hrs após a reidratação). Foram realizadas análises de potencial de água foliar, trocas gasosas foliares e biomassa para caracterização fisiológica das plantas. As alterações nas respostas transcricionais dos genes codificadores de enzimas do ciclo C4 (NADP-ME, NAD-ME, PEPCK, AspAT, AlaAT, PEPC, NADP-MDH e PPDK) e atividades das enzimas NADP-ME, NAD-ME, PEPCK, AspAT e AlaAT, foram analisadas por RT-qPCR e espectrofotometria, respectivamente. Em condições de déficit hídrico, o genótipo SP80-3280 foi mais sensível ao estresse por seca em termos de aumento da perda de biomassa e menor potencial de água foliar. Também mostrou menor capacidade de recuperação fotossintética após reidratação do que o genótipo tolerante RB92579. As análises transcricionais e das atividades das enzimas envolvidas na via fotossintética C4 mostraram que a cana-de-açúcar utiliza a via PEPCK como mecanismo de descarboxilação, além da NADP-ME, mais evidente em condições de déficit hídrico tanto para genótipos tolerantes à seca como para suscetíveis. Finalmente, os resultados aqui obtidos, juntamente com a informação existente, não suportam a classificação estabelecida da cana-de-açúcar (Saccharum spp.) como um subtipo C4 NADP-ME clássico, mas considerá-la como uma espécie NADP-ME + PEPCK.