Orientador: Maria Inês Tiraboschi Ferro / Coorientador: Miguel Angelo Mutton / Banca: Luciana Rossini Pinto / Banca: André Luiz Julien Ferraz / Banca: Rinaldo Cesar de Paula / Banca: Samira Domingues Carlin / Resumo: A cana-de-açúcar tem adquirido crescente importância no cenário mundial, não somente pela produção do açúcar, mas devido ao grande potencial como cultura bioenergética, sendo utilizada na produção do etanol, uma fonte energética alternativa, ecologicamente limpa e renovável e como co-geradora de energia elétrica através da queima do bagaço. O Brasil destaca-se mundialmente como o maior produtor da cultura e exportador de açúcar e etanol. Porém, esta cultura está sujeita a diferentes estresses ambientais, dentre os quais, a disponibilidade de água representa o principal fator que influencia o crescimento e o desenvolvimento vegetal e, conseqüentemente, a produtividade. Dessa forma, para a identificação dos possíveis genes envolvidos nas respostas de tolerância à seca em cana-de-açúcar, realizou-se, por meio da técnica de cDNA-AFLP, a análise comparativa do perfil de transcritos de duas cultivares tolerantes, SP83-5073 e RB867515 com o perfil de expressão da cultivar sensível à seca, SP86-155, quando submetidas a suspensão da rega por 1, 3, 5 e 10 dias. Com 14 combinações de primers seletivos EcoRI/MseI, foram detectados no gel de poliacrilamida, 1.316 fragmentos derivados de transcritos (FDTs) que foram diferencialmente expressos entre as cultivares tolerantes e a sensível, submetidas ao estresse hídrico (1, 3, 5 e 10 dias). Destes, 630 FDTs foram identificados na cultivar SP83-5073 e 686 FDTs na cultivar RB867515. A análise comparativa do perfil de expressão associado ao genótipo da cana-de-açúcar revelou fragmentos de transcritos similares a genes envolvidos em eventos moleculares relacionados às respostas das plantas a diferentes estresses, inclusive ao causado pela seca. Estes genes atuam na sinalização hormonal, regulação da transcrição gênica, senescência, transposição de DNA... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The sugarcane has increased importance in the world not only for sugar production, but also due to the great potential as a generator energy because ethanol production, it is a renewable, alternative energy source, ecologically clean and as energy cogeneration through burning of bagasse. Brazil is the world's largest crop producer and exporter of sugar and ethanol. However, this crop is exposed to different kinds of stress, among which; the availability of water is noticeable as the main factor that negatively influences the vegetable growth and, therefore, the productivity. In order to identify the possible genes involved in the responses to drought tolerance in sugarcane crops, the comparative analysis of transcripts profile from two tolerant cultivars, SP83-5073, RB867515 and the sensitive cultivar SP86-5073, after has been submitted to the interruption of irrigation for 1, 3, 5 and 10 days were performed using the cDNA-AFLP technique. With 14 combinations of EcoRI/MseI selective primers, there was detected on a polyacrylamide gel, 1,316 transcript-derived fragments (TDFs) differently expressed between tolerant and sensitive cultivars submitted to water deficit (1, 3, 5 and 10 days). From these, 630 TDFs were identified on the cultivar SP83-5073 and 686 TDFs corresponded to the cultivar RB867515. The comparative analysis of genotype dependent gene expression profile in sugarcane revealed fragments similarity with genes involved in many molecular events related to the responses of plants to different stresses, including those caused by drought. These genes work in hormonal signaling, regulation of gene transcription, senescence, DNA transposition, transport of amino acids, respiration and metabolism of carbohydrates. However, nine TDFs possibly represent still unknown genes, which may be developing important roles on the responses to drought and contributing to the trait of tolerance / Doutor

Orientadora: Durvalina Maria Mathias dos Santos / Banca: Ricardo Andrade Reis / Banca: David Ariovaldo Banzatto / Banca: Ana Regina Pimentel de Almeida / Banca: José Antonio Proença Vieira de Moraes / Resumo: O objetivo do presente trabalho foi verificar o efeito de interação do estresse hídrico e da toxidez do alumínio no crescimento inicial e teores de prolina livre em duas cultivares de guandu, cv. IAPAR 43-Aratã e IAC Fava Larga, cultivadas em hidroponia. As plantas jovens foram submetidas aos estresses em solução nutritiva (pH 3,8), nos potenciais osmóticos de 0,000; -0,004; -0,006; -0,008 e -0,010 MPa com 0,00; 0,25; 0,50; 0,75 e 1,00 mmol Al3+ dm-3. O experimento foi conduzido em sala de crescimento sob luminária com irradiância média de 190 μmol m-2 s-1, fotoperíodo de 12 horas e temperatura de 25°C + 1ºC. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2x5x5, com quatro repetições. Os dados foram submetidos às análises de regressão polinomial, agrupamento e componentes principais. Pelos resultados obtidos verifica-se que, a deficiência hídrica causa redução do crescimento da parte aérea enquanto a toxidez do alumínio provoca diminuição do crescimento radicular. Houve aumento nos teores de prolina livre nas cultivares sob deficiência hídrica e apenas na cv. IAC Fava Larga sob toxidez do alumínio. A análise multivariada mostrou alta correlação no crescimento e no acúmulo de prolina na cv. IAC Fava Larga, evidenciando provável tolerância aos estresses associados. / Abstract: The objective of the present work was to study the interaction effect of water stress and aluminum toxicity on the initial growth and free proline contents in two cultivars of pigeonpea cv. IAPAR 43-Aratã and IAC Fava Larga cultivated in hydroponics. The seedlings were subjected to stresses in nutritive solution (pH 3.8), osmotic potentials 0.000; -0.004; -0.006; -0.008 and -0.010 MPa with 0.00; 0.25; 0.50; 0.75 and 1.00 mmol Al3+ dm-3. The experiment was carried out in a plant growth room under a luminary unit of average irradiance 190 μmol m-2 s-1, 12-hour photoperiod and 25ºC + 1ºC temperature. A completely randomized experimental design in factorial array 2x5x5 with four replications was used. Data were submitted to polynomial regression, cluster and main components analysis. According to the results it was verified that water stress causes growth reduction of aerial part whereas aluminum toxicity provokes radicular growth reduction. There was increase of the free proline contents in cultivars under water stress and only in cv. IAC Fava Larga under aluminum toxicity. Multivariate analysis showed high correlation in growth and accumulation of proline for the cv. IAC Fava Larga evidencing probable tolerance to associated stresses. / Doutor

Orientadora: Durvalina Maria Mathias dos Santos / Banca: Raffaella Rossetto / Banca: Marcelo de Almeida Silva / Banca: Marcos Omir Marques / Banca: David Ariovaldo Banzatto / Resumo: No presente trabalho foi verificado o ajuste osmótico no crescimento inicial de cana-de-açúcar, cv. IAC91-5155, sob efeito da interação dos estresses hídrico e ácido no solo. Para tanto, foram quantificados os teores de três solutos compatíveis, prolina, glicina betaína e trealose. Também foi estudada a atividade da nitrato redutase e os teores de clorofilas. O estudo de todas estas variáveis teve por objetivo propor a utilização destes compostos como indicadores fisiológicos de aclimatação da cana-deaçúcar sob efeito da interação de ambos os estresses. O experimento foi realizado em casa de vegetação com 29,7±4,3oC e 75±10 UR%. Foram utilizados três tratamentos de disponibilidade hídrica (capacidade de campo, CC): controle (70%), estresse moderado (55%) e estresse severo (40%) e três tratamentos de acidez no solo (saturação por bases, V%): controle (55%), média acidez (33%) e alta acidez (23%). O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados em esquema fatorial 3x3, com quatro repetições. Após 60 dias sob estresses foram determinados os teores dos solutos compatíveis, a atividade da nitrato redutase e os teores das clorofilas. Os resultados mostram que houve acúmulo dos três solutos compatíveis evidenciando que ocorreu ajuste osmótico. Prolina e glicina betaína são indicadores fisiológicos do efeito da interação de ambos os estresses enquanto trealose é indicadora apenas para o estresse hídrico. Também, a atividade da nitrato redutase pode ser utilizada como indicador do estresse hídrico e os teores das clorofilas a, b e total para os estresses hídrico ou ácido. A massa de matéria seca da parte aérea, o número de folhas e a área foliar das plantas jovens de cana-de-açúcar, ajustadas osmoticamente, são reduzidos pelos estresses. Os efeitos interativos de ambos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this present work was verified the osmotic adjustment in the initial plant growth sugarcane cv. IAC91-5155 under interaction effect of water and acid stress in the soil. For this, were quantified three compatible solutes content, as follows: proline, glycine betaine and trehalose. It was verified also the nitrate reductase activity as well the chlorophyll content. The study of all parameters aimed to propose the use components as physiological indicators to acclimation of sugarcane plants under interaction the both stress. The experiment was carried out in a greenhouse under 29.7±4.3oC and 75±10%. Three water availability treatments (Field Capacity - FC%): control (70%), moderate stress (55%), and extreme stress (40%) and three soil acidification treatment (Base Saturation - BS%): control (55%), average acidity (33%), and high acidity (23%) were used. The experimental design used was the randomized blocks in a 3x3 factorial scheme and four replicates. After sixty days under stress were determined compatible solutes, nitrate reductase and chlorophyll content. Our results showed that there was the accumulation of three compatible solutes exhibiting osmotic adjustment. Glycine betaine and proline are both physiologic indicators of stresses interaction effect whereas trehalose indicates only water stress. The nitrate reductase activity can be used as water stress indicator and chlorophylls a, b and total are indicators to water or acid stress. The dry mass of shoot part, leaves number and leaf area are significantly reduced by stress in young sugarcane plants adjusted osmotically. The interaction of stresses cause decrease of dry mass while water stress reduces leaves number and leaf area. / Doutor

Resumo: O alumínio (Al) é um dos principais responsáveis pela baixa adaptação de plantas em solos ácidos, por isso, se faz necessária a busca por cultivares tolerantes e a definição da dose utilizada no estresse são alvos para estudos no capim-braquiária. O objetivo neste trabalho foi avaliar genótipos de braquiária quanto à tolerância ao Al em solução. Realizaram-se dois experimentos, o primeiro visando auxiliar na escolha de genitores para obtenção de uma população segregante para estudos de herança e mapeamento; e, o segundo para determinar a dose de Al para utilização em estudos de expressão gênica. No primeiro experimento avaliaram-se cinco genótipos de Urochloa decumbens e cinco de U. ruziziensis em solução contendo apenas cálcio (200 mM CaCl2) e duas doses de Al (0 e 200 mM AlCl3) em pH 4,2. Medidas do comprimento da raiz (CR) e diâmetro da raiz (DR) foram avaliadas e os genótipos foram classificados pelos índices de tolerância relativa (ITR). Os resultados apontaram o genótipo D62 (cv. Basilisk) como o único tolerante ao Al e o R50 o único sensível, os demais genótipos apresentaram de média a baixa tolerância ao Al. No segundo experimento, as cultivares U. decumbens cv. Basilisk (tolerante) e U. brizantha cv. Marandu (sensível) foram submetidas a quatro doses de Al (0; 200; 400 e 600 mM AlCl3, pH 4,2). As variáveis avaliadas foram CR, DR e peso seco (PS) das raízes. Os resultados evidenciaram que a cv. Marandu foi sensível a todas as doses e a cv. Basilisk foi tolerante até a dose 400 μM, perdendo sua tolerância em 600 μM de AlCl3 / Abstract: Aluminum (Al) is the one of main causes in low adaptation of plants in acid soils, therefore it's necessary to search for tolerant cultivars and the definition of the dose of stress are targets for studies on brachiariagrass. The objective was to evaluate genotypes for tolerance of Al in solution. There were two experiments, first, seeking help in the choice of parents to obtain a segregating population for studies of inheritance and mapping, and the second, to determine the dose of Al for used in studies of gene expression. In the first experiment was evaluated in five genotypes of Urochloa decumbens and five U. ruziziensis in solution containing only calcium (200 mM CaCl2) and two doses of Al (0 and 200 mM AlCl3) with pH 4,2. Measurements of length of root (CR) diameter of root (RD) were evaluated and the genotypes were classified by the indices of tolerance (ITR). The results indicated the D62 genotype (cv. Basilisk) as the only tolerant to Al and R50 the only sensitive, the other genotypes showed average to low tolerance to Al. In the second experiment, cultivars U. decumbens cv. Basilisk (tolerant) and U. brizantha cv. Marandu (sensitive) were subjected at four doses of Al (0, 200, 400 and 600 mM AlCl3 pH4,2). The variables were evaluated CR, DR and dry weight (PS) of roots. The results showed cv. Marandu was sensitive to all doses and a cv. Basilisk was tolerant to the dose of 400 mM AlCl3, losing their tolerance at 600 μM of AlCl3 / Orientador: José Roberto Moro / Coorientadora: Lucimara Chiari / Banca: Ricardo Machado da Silva / Banca: Rinaldo Cesar de Paula / Mestre