Em solos alagados, o amônio é a forma nitrogenada mais estável, ao contrário do nitrato, que é rapidamente perdido por desnitrificação. Por isso, pouca importância é dada ao nitrato como fonte de N para o arroz em solos alagados. Entretanto, a nitrificação na rizosfera e na superfície do solo pode fornecer nitrato para o arroz. Este trabalho, constituído por três estudos, cada um com dois experimentos, foi realizado para avaliar a importância dessas duas formas na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 1, avaliou-se o efeito de proporções de amônio e nitrato, em solução nutritiva, na morfologia do sistema radicular, na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 2, avaliou-se uma metodologia para avaliar a formação de aerênquima, liberação de oxigênio na raiz e sua relação com a oxidação de ferro. No Estudo 3, avaliou-se a relação entre a disponibilidade de nitrato em solo e solução nutritiva, e a expressão gênica de OsNRTs. O efeito combinado de amônio e nitrato promoveu melhor crescimento do arroz em relação às fontes isoladas e indica que o nitrato é fonte importante de nitrogênio para essa cultura. As fontes isoladas podem causar toxidez às plantas. A metodologia testada para obter ambiente de hipoxia foi eficiente por retirar o oxigênio livre, e estabelece uma relação entre a porosidade da raiz e a formação de placa férrica, possibilitando diferenciar genótipos quanto à capacidade de liberar oxigênio para a rizosfera. A detecção de nitrato no solo alagado e na seiva do xilema, aliados à expressão dos genes OsNRTs, de forma diferenciada entre genótipos de arroz, demonstram que o nitrato é uma fonte importante de suprimento de nitrogênio e para o arroz irrigado por inundação. / In flooded soils, ammonium is the stable nitrogen form, while nitrate is lost by denitrification. As result, little importance is given to nitrate as nitrogen source for rice in flooded soils. However, nitrification processes in rhizosphere zone and at soil surface can furnish nitrogen as nitrate for flooded rice. This research was conducted, as three studies, each one by two experiments, to evaluate the importance of each, ammonium and nitrate forms, for nitrogen nutrition and development of rice genotypes. In Study 1, the effect of different proportions of such nitrogen forms, in nutrient solution, on root morphology, nitrogen uptake and rice development were evaluated. In Study 2, a methodology to verify aerenchyma formation, oxygen release and iron plaque formation at root surface was tested. In Study 3, the relation among nitrate availability, in soil and nutrient solution, and OsNRTs gene expression was evaluated. The effect of combined, ammonium and nitrate forms provide better rice growth than each single nitrogen form, and indicate that nitrate is an important nitrogen source to rice. Ammonium and nitrate alone are toxic for rice plants. The proposed methodology to obtain hypoxia environment was efficient to extract free oxygen, and made possible to obtain a relationship of root porosity with iron plaque formation, and to differentiate rice genotypes as the capacity to release oxygen to rhizosphere. The presence of nitrate in flooded soil and in xylem sap, together with OsNRTs gene expression, that is different among rice genotypes, indicate that nitrate is an important nitrogen supply form for flooded rice.

Em solos alagados, o amônio é a forma nitrogenada mais estável, ao contrário do nitrato, que é rapidamente perdido por desnitrificação. Por isso, pouca importância é dada ao nitrato como fonte de N para o arroz em solos alagados. Entretanto, a nitrificação na rizosfera e na superfície do solo pode fornecer nitrato para o arroz. Este trabalho, constituído por três estudos, cada um com dois experimentos, foi realizado para avaliar a importância dessas duas formas na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 1, avaliou-se o efeito de proporções de amônio e nitrato, em solução nutritiva, na morfologia do sistema radicular, na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 2, avaliou-se uma metodologia para avaliar a formação de aerênquima, liberação de oxigênio na raiz e sua relação com a oxidação de ferro. No Estudo 3, avaliou-se a relação entre a disponibilidade de nitrato em solo e solução nutritiva, e a expressão gênica de OsNRTs. O efeito combinado de amônio e nitrato promoveu melhor crescimento do arroz em relação às fontes isoladas e indica que o nitrato é fonte importante de nitrogênio para essa cultura. As fontes isoladas podem causar toxidez às plantas. A metodologia testada para obter ambiente de hipoxia foi eficiente por retirar o oxigênio livre, e estabelece uma relação entre a porosidade da raiz e a formação de placa férrica, possibilitando diferenciar genótipos quanto à capacidade de liberar oxigênio para a rizosfera. A detecção de nitrato no solo alagado e na seiva do xilema, aliados à expressão dos genes OsNRTs, de forma diferenciada entre genótipos de arroz, demonstram que o nitrato é uma fonte importante de suprimento de nitrogênio e para o arroz irrigado por inundação. / In flooded soils, ammonium is the stable nitrogen form, while nitrate is lost by denitrification. As result, little importance is given to nitrate as nitrogen source for rice in flooded soils. However, nitrification processes in rhizosphere zone and at soil surface can furnish nitrogen as nitrate for flooded rice. This research was conducted, as three studies, each one by two experiments, to evaluate the importance of each, ammonium and nitrate forms, for nitrogen nutrition and development of rice genotypes. In Study 1, the effect of different proportions of such nitrogen forms, in nutrient solution, on root morphology, nitrogen uptake and rice development were evaluated. In Study 2, a methodology to verify aerenchyma formation, oxygen release and iron plaque formation at root surface was tested. In Study 3, the relation among nitrate availability, in soil and nutrient solution, and OsNRTs gene expression was evaluated. The effect of combined, ammonium and nitrate forms provide better rice growth than each single nitrogen form, and indicate that nitrate is an important nitrogen source to rice. Ammonium and nitrate alone are toxic for rice plants. The proposed methodology to obtain hypoxia environment was efficient to extract free oxygen, and made possible to obtain a relationship of root porosity with iron plaque formation, and to differentiate rice genotypes as the capacity to release oxygen to rhizosphere. The presence of nitrate in flooded soil and in xylem sap, together with OsNRTs gene expression, that is different among rice genotypes, indicate that nitrate is an important nitrogen supply form for flooded rice.

Em solos alagados, o amônio é a forma nitrogenada mais estável, ao contrário do nitrato, que é rapidamente perdido por desnitrificação. Por isso, pouca importância é dada ao nitrato como fonte de N para o arroz em solos alagados. Entretanto, a nitrificação na rizosfera e na superfície do solo pode fornecer nitrato para o arroz. Este trabalho, constituído por três estudos, cada um com dois experimentos, foi realizado para avaliar a importância dessas duas formas na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 1, avaliou-se o efeito de proporções de amônio e nitrato, em solução nutritiva, na morfologia do sistema radicular, na absorção de nitrogênio e no desenvolvimento de genótipos de arroz. No Estudo 2, avaliou-se uma metodologia para avaliar a formação de aerênquima, liberação de oxigênio na raiz e sua relação com a oxidação de ferro. No Estudo 3, avaliou-se a relação entre a disponibilidade de nitrato em solo e solução nutritiva, e a expressão gênica de OsNRTs. O efeito combinado de amônio e nitrato promoveu melhor crescimento do arroz em relação às fontes isoladas e indica que o nitrato é fonte importante de nitrogênio para essa cultura. As fontes isoladas podem causar toxidez às plantas. A metodologia testada para obter ambiente de hipoxia foi eficiente por retirar o oxigênio livre, e estabelece uma relação entre a porosidade da raiz e a formação de placa férrica, possibilitando diferenciar genótipos quanto à capacidade de liberar oxigênio para a rizosfera. A detecção de nitrato no solo alagado e na seiva do xilema, aliados à expressão dos genes OsNRTs, de forma diferenciada entre genótipos de arroz, demonstram que o nitrato é uma fonte importante de suprimento de nitrogênio e para o arroz irrigado por inundação. / In flooded soils, ammonium is the stable nitrogen form, while nitrate is lost by denitrification. As result, little importance is given to nitrate as nitrogen source for rice in flooded soils. However, nitrification processes in rhizosphere zone and at soil surface can furnish nitrogen as nitrate for flooded rice. This research was conducted, as three studies, each one by two experiments, to evaluate the importance of each, ammonium and nitrate forms, for nitrogen nutrition and development of rice genotypes. In Study 1, the effect of different proportions of such nitrogen forms, in nutrient solution, on root morphology, nitrogen uptake and rice development were evaluated. In Study 2, a methodology to verify aerenchyma formation, oxygen release and iron plaque formation at root surface was tested. In Study 3, the relation among nitrate availability, in soil and nutrient solution, and OsNRTs gene expression was evaluated. The effect of combined, ammonium and nitrate forms provide better rice growth than each single nitrogen form, and indicate that nitrate is an important nitrogen source to rice. Ammonium and nitrate alone are toxic for rice plants. The proposed methodology to obtain hypoxia environment was efficient to extract free oxygen, and made possible to obtain a relationship of root porosity with iron plaque formation, and to differentiate rice genotypes as the capacity to release oxygen to rhizosphere. The presence of nitrate in flooded soil and in xylem sap, together with OsNRTs gene expression, that is different among rice genotypes, indicate that nitrate is an important nitrogen supply form for flooded rice.

Soybean has gained space in lowland areas. Where before had only irrigated rice, grows the interest for soybean, due to to rising issues on weed control and the interst for crop diversification in the same farm. However, the management used and the natural characteristics of lowland areas with rice cultivation collaborate for maintaining saturated soil in the field. Considering the cultivation of an upland crop, it is necessary that some management changes be done to benefit the establishment and development of the crop. In the first experiment different moments of broadcast Nitrogen (N) application were tested, in order to nurish the plant with the nutrient to help the biologic N fixation, that in saturated soils, is damaged. Also was used two seeding mechanisms, the conventional (offset double disc) and a mechanism that disrupts the compacted layer (planter shank) present in lowland soils. There was no difference between N application treatments. However, for the different mechanisms there was a difference in development and productivity, highlighting the planter shank. The second experiment was performed in the greenhouse also using cultivar TECIRGA 6070 RR, with the aim of observing anatomical modifications and their possible benefits among different time of saturation and vegetative stages. The aerenchymas were formed in the hypocotyl and roots, which were used as a survival mechanism by the plant when soil was saturated in the VC-V1 stage during six days, along with the adventitious roots. In the V6 stage, the aerenchymas showed better development, but due to tissue fragility and soil resistance, there was rupture of the atmospheric air conducting canals, formed by aerenchyma. This rupture occurred between the hypocotyl and the root, filling the canals with water and stopping the air conduction to submerged roots.In this stage the plant survived only with the support of the adventitious roots, formed on the plants hypocotyl. / A cultura da soja vem ganhando espaço nas áreas de várzea. Onde antes só havia o cultivo de arroz, cresce o interesse pela soja devido às dificuldades crescentes em relação ao controle de plantas daninhas e ao interesse pela diversificação de culturas. Porém, o manejo utilizado e as características naturais das áreas de várzea para o cultivo de arroz tornam difícil a drenagem. Em vista do cultivo de uma plantas em presença de lâmina de água, como a soja, é necessário que hajam algumas mudanças de manejo para beneficiar o estabelecimento e desenvolvimento da cultura. No primeiro experimento utilizou-se a cultivar TECIRGA 6070 RR e testou-se diferentes momentos de aplicação de nitrogênio (N) em cobertura, com o objetivo de fornecer à cultura o suprimento de N para auxiliar a fixação biológica de nitrogênio, que em ambientes saturados pode ser prejudicada. Também testou-se dois mecanismos de semeadura, o disco duplo e um mecanismo que rompe parte da camada compactada utilizando haste sulcadora, presente nos solos de várzea. Não houve diferença entre tratamentos de aplicações de N, possivelmente devido a não haver estresses hídricos. Porém para diferentes mecanismos houve diferença no desenvolvimento das plantas e na produtividade, destacando-se o mecanismo rompedor com haste sulcadora. O segundo experimento foi realizado em casa de vegetação utilizando também a cultivar TECIRGA 6070 RR, com o objetivo de mensurar modificações anatômicas e seus possíveis benefícios diante de diferentes tempos de saturação em diferentes estádios vegetativos. Os aerênquimas foram desenvolvidos no hipocótilo e raiz, os quais foram utilizados como mecanismo de sobrevivência pela planta quando o solo foi saturado no estádio VC-V1 durante seis dias, juntamente às raízes adventícias. No estádio V6 os aerênquimas apresentaram maior desenvolvimento, mas devido à fragilidade do tecido e resistência do solo, houve o rompimento dos canais de condução de ar atmosférico, formados pelos aerênquimas. Este rompimento ocorreu entre o hipocótilo e raiz, sendo inundado por água e cessando a condução de ar para pelos canais para as raízes submersas. Nesse estádio a planta teve a sua sobrevivência apenas com o auxílio das raízes adventícias, formadas no hipocótilo da planta.

A resistência das paredes celulares vegetais à hidrólise enzimática é um dos grandes gargalos tecnológicos para a obtenção do etanol celulósico. Acredita-se que as modificações nas paredes celulares em processos como a mobilização de reservas, formação de aerênquima, amadurecimento de frutos e senescência, por exemplo, envolvam a ativação de módulos funcionais que culminam em alterações nas paredes celulares. Estes módulos são: 1) recepção de um sinal para início do processo; 2) Morte Celular Programada (PCD); 3) separação celular; 4) expansão celular; 5) hidrólise de hemiceluloses e 6) hidrólise de celulose. No caso da formação de aerênquimas lisígenos o processo que se inicia com a PCD e é seguido pela liberação de glicosil hidrolases que atuam a na degradação e/ou modificação da parede celular, formando espaços de ar no córtex radicular. A formação de aerênquima nas raízes de cana de açúcar é constitutiva e pouco se sabe sobre os mecanismos de modificação que ocorrem na parede celular durante este processo. Este estudo buscou compreender os padrões de variação expressão gênica, proteínas e de atividades enzimáticas associados à formação do aerênquima em raízes de cana de açúcar, com ênfase no papel das hidrolases de parede celular e em algumas proteínas relacionadas à PCD. Foram utilizados 5 segmentos de raízes de 1 cm cada, a partir do ápice radicular. No material coletado observou-se a formação gradual de aerênquima. Foram realizadas análises transcricional, proteômica e atividade enzimática das glicosil hidrolases e outras proteínas que atuam na modificação da parede celular, os quais foram identificados e quantificados ao longo da formação do aerênquima. As glicosil hidrolases pertencentes às famílias Cazy GH1, GH3, GH17, GH18 bem como expansinas, celulose sintase, lacase, calreticulina, calmodulina e proteínas relacionadas a degradação de pectinas, foram encontradas ao longo dos segmentos, principalmente após o segmento 2. De acordo com a atividade transcricional e dados da proteômica, sugere-se que os polissacarídeos seriam atacados por enzimas nos estágios iniciais da formação do aerênquima (seg 2 e 3). O ataque ocorre principalmente sobre as pectinas e o β-glucano. Contudo, os dados apontam para a deposição de xiloglucano, xilanos e celulose (após seg 3), que formam um compósito ao redor dos espaços de ar. Isto sugere que parte dos polissacarídeos das paredes não sejam degradados ao longo do processo, embora enzimas específicas detectadas possam atuar na modificação dos mesmos, como verificado para algumas pectinases e membros de GH17. Além disso, nos pré-tratamentos com água foi possível observar que há maior sacarificação da parede nos seg. 1 e 2. Contudo quando retira-se a maior parte das pectinas e hemiceluloses após pré-tratamento com NaOH, a sacarificação é maior nos segmentos 2, 3 e 4, devido ao maior acesso e a maior quantidade de celulose. As glicosil hidrolases encontradas neste trabalho sugerem que estas atacam a parede de um específico conjunto de células do córtex que dá origem ao aerênquima. Já no fim do processo, quando há lise celular, algumas paredes de células remanescentes são recalcitrante à hidrólise, provavelmente devido a sua arquitetura e composição. Este trabalho traz informações para o desenvolvimento de futuras tecnologias para a produção do etanol do etanol celulósico de cana-de-açúcar / The resistance of plant cell walls to enzymatic hydrolysis is one of the main bottlenecks of the development of technology of production of cellulosic ethanol. It is believed that the modifications in cell walls related to processes of storage mobilization, aerenchyma formation, fruit ripening and senescence, for instance, involve the activation of functional moduli that culminate in alterations of cell walls. These moduli are: 1) signal perception to start the process; 2) Programmed Cell Death (PCD); 3) cell separation; 4) cell expansion; 5) hydrolysis of hemicelluloses and 6) hydrolysis of cellulose. In the case of the formation of lysigenous aerenchyma, the process starts with PCD and is followed by the release of glycosil hydrolases that act on the degradation and/or cell wall modifications, forming air spaces in the cortex of the root. The formation of aerenchyma in the roots of sugarcane is a constitutive phenomenon and little is known about the mechanisms of modification that occur in cell walls during its development. Thus, the present study focused on the visualization of the patterns of variation of gene expression, proteins and enzyme activities associated to the formation of aerenchyma in roots of sugarcane in order to understand the role of the cell wall hydrolases and some proteins related to PCD in cell wall modifications along the process. Five root segments of 1cm each, starting from root apex, were used. A gradual centripetal formation of aerenchyma was recorded in the cortex of developing roots. Analyses of the transcriptional, proteomic and enzyme activity profiles during the process revealed that several enzymes act on cell wall modifications. The glycosil hydrolases belonging to the Cazy families GH1. GH3, GH17, GH18, as well as expansins, cellulose synthase, laccase, calreticulin, calmodulin and other proteins related to pectin degradation have been found along the segments, mainly after segment 2. According to the data on transcriptomics and proteomics, it is suggested that enzymes attack polysaccharides during the initial stages of aerenchyma formation (seg. 2 and 3). The attack of the enzymes occurs mainly on pectins and β-glucan. Conversely, the data point out to the deposition (or maintenance) of xyloglucan, xylan and cellulose (after seg. 3), which form a composite that surrounds the air spaces. This suggests that part of the polysaccharides present in cell walls are not degraded during the process, although specific enzymes have been detected that could act on polysaccharide mobilization, such as the GH17 family. Further, under pretreatment with water, it has been observed that cell wall saccharification was higher at segments 1 and 2. On the other hand, when most of the pectins and hemicelluloses are retrieved by pretreatment with NaOH, saccharification is higher of segments 2, 3 and 4, probably due to the higher access to the wall and also to the higher proportion of cellulose. The profiles related to the glycosil hydrolases found in this work, suggest that these enzymes attack the cell wall. Initially, they are probably kept within a group of cells that will originate the aerenchyma. At the end of the process, when there is cell lysis, the remaining walls of some cells are recalcitrant to hydrolysis probably due to changes in their architecture and composition. Our findings bring promising information that could be used in the future to improve efficiency of hydrolysis for cellulosic ethanol production from sugarcane

A fim de contornar a problemática imposta pela recalcitrância da parede celular à hidrólise, o processo de produção de etanol a partir de biomassa vegetal requer um passo denominado de pré-tratamento, que consiste em tornar a biomassa mais acessível à ação de glicosil hidrolases que atacam a parede celular. O melhor conhecimento de processos de degradação de parede operados pela própria planta tem o potencial de direcionar as pesquisas em bioernegia, indicando quais os mecanismos mais eficientes para desmontar o complexo de polímeros da parede celular. Cunhado pré-tratamento biológico, este consiste na hidrólise de polissacarídeos estruturais empregando mecanismos e elementos chave de processos de degradação de parede celular que ocorrem na própria planta. Um exemplo de evento com esta característica é a formação de aerênquima lisígeno, que consiste na abertura de espaços de gás em tecidos parenquimáticos. A formação do aerênquima em cana-de-açúcar se dá de forma modular, sendo o processo constituído por seis etapas: 1) percepção do sinal inicial; 2) separação celular: 3) expansão celular; 4) morte celular programada; 5) hidrólise de hemiceluloses e 6) hidrólise de celulose. O presente trabalho teve como principal foco estudar a regulação das duas etapas iniciais, visando obter conhecimentos que possibilitem para tornar a biomassa de cana de açúcar menos resistente à penetração de enzimas. O aerênquima ocorre na raiz de cana-de-açúcar por um processo constitutivo. Sua independência de um indutor externo foi corroborada mediante tratamento com nutrientes e inibidor da percepção por etileno (1-MCP) pela análise dos cinco centímetros mais apicais da raiz. O atraso na formação do aerênquima após tratamento com nutrientes levou à expressão diferencial de genes relacionados à degradação de parede celular, morte celular programada e sinalização por etileno. Por outro lado, o 1-MCP não afetou visivelmente a formação do aerênquima, porém alterou o balanço hormonal na raiz. O padrão transcricional das raízes tratadas com 1-MCP revelou aumento da expressão de genes relacionados à expansão celular e estresse oxidativo. Tais padrões são discutidos à luz da regulação hormonal da formação do aerênquima através do estabelecimento de um balanço hormonal definido entre auxina e etileno. Ambos os experimentos levaram à seleção de quatro genes candidatos: dois fatores de transcrição (ScRAV1 e ScERF1) e duas glicosil hidrolases (ScEPG1 e ScARA1), sequenciados e analisados quanto à diversidade hom(e)óloga, sequências promotoras e estrutura gênica em comparação a S. bicolor. A topologia das reconstruções filogenéticas e a distribuição diferencial de sítios para RAV e ERF nos promotores de ScEPG1 e ScARA1 não parece refletir padrões de expressão distintos, visto que os diferentes hom(e)ólogos demonstraram ser igualmente expressos. Em sistema heterólogo, o fator de transcrição RAV apresentou atividade repressora sobre o promotor de ScEPG1. Tal papel de RAV sugere regulação negativa sobre a degradação da lamela média e sobre o processo de perda de adesão e separação celular. A identificação de reguladores-chave da formação do aerênquima consiste em importante elo entre a sinalização hormonal e a degradação de parede celular, possibilitando a melhor compreensão dos mecanismos de controle da degradação endógena de parede celular. Os dados produzidos possibilitam a aplicação biotecnológica dos genes sequenciados, além de consistirem em significativo avanço no conhecimento sobre a fisiologia do processo estudado e na dinâmica da regulação da expressão gênica acoplada a aspectos filogenéticos das sequências alvo. / In order to circumvent the problems imposed by the cell wall recalcitrance to hydrolysis, the process underlying biofuel production requires a step called pretreatment, aimed at making biomass more accessible to the action of glycosil hydrolases that attack the cell wall. The increased knowledge of wall degradation processes operated by the plant itself has the potential to influence research in the bioernergy field, pointing out the most efficient mechanisms to disassemble the cell wall complex polymeric structure. The term coined biological pretreatment means taking advantage of key elements and mechanisms of cell wall degradation processes occurring in the plant itself in order to disassemble the entangled polysaccharide structure. One example of endogenous cell wall degradation process is the lysigenous aerenchyma formation, which consists in the opening of gas spaces in parenchyma tissue. The aerenchyma formation in sugarcane is thought to be a modular process that occurs in six steps: 1) target cells perception; 2) cell separation; 3) cell expansion; 4) programmed cell death; 5) hemicellulose hydrolysis and 6) cellulose hydrolysis. This work has as the main objective to study the regulation of the two initial steps, aiming at acquiring knowledge that would afford to turn biomass less resistant to enzyme penetration. The aerenchyma develops within the roots of sugarcane as a constitutive process. Its independence from an external inducer was corroborated in this work by subjecting sugarcane plants to treatment with nutrients and one inhibitor of ethylene perception (1-MCP) when the five more apical centimeters of the root were analyzed. After treatment with nutrients, the delayed aerenchyma formation led to differential expression of cell wall degradation-, programmed cell death- and ethylene signalling-related genes. Under visual inspection, 1-MCP did not show effect on aerenchyma development. Instead, it changed the hormone balance mainly in the two most apical root segments. The transcriptional pattern of 1-MCP treated roots revealed increased expression of cell expansion- and oxidative stress-related genes. Such patterns are discussed in the light of the hormone regulation of the aerenchyma development through the establishment of a balance between auxin and ethylene within root segments. Both experiments led to the selection of four two candidate genes, two transcription factors (ScRAV1 and ScERF1) and two glycosil hydrolases (ScEPG1 and ScARA1), that were sequenced and analyzed regarding homEURologous diversity, promoter sequences and gene structure compared to S. bicolor. The topology of the phylogenetic reconstructions and the differential distribution of sites for RAV and ERF within ScEPG1 and ScARA1 promoters did not reflect distinct expression patterns. Different hom(e)ologous of each target gene were equally expressed. In an heterologous system, RAV transcription factor interacted with ScEPG1 promoter, reducing the activity encoded by the reporter gene. This suggests the repressive role of RAV on pectin degradation within the middle lamella, leading to reduced cell adhesion and cell separation, possibly regulated by this glycosyl hydrolase. The identification of key regulators of the aerenchyma formation is an important link between hormone signaling and the wall degradation within the sugarcane roots. It enables a better understanding of control mechanisms underlying wall modifications when performed by the plant itself. Altogether, the data produced in this work allows biotechnological application of sequenced genes. Moreover, the produced data unveil key aspects regarding physiologycal aspects of aerenchyma development and highlights features related to the dynamics of gene expression in sugarcane coupled to the phylogenetic aspects of the four target sequences.

As respostas das plantas ao ambiente são orquestradas por fatores genéticos, bem como sua flexibilidade metabólica, uma vez que essas são sésseis. As respostas das plantas ao ambiente são regidas por fatores genéticos, bem como sua flexibilidade metabólica, uma vez que essas são sésseis. A forma com que os padrões gênicos e metabólicos redundam entre as células, refletem nos diferentes níveis organizacionais (célula, tecido, órgão e até o organismo como um todo). Por isso, para entendermos as respostas das plantas em determinados estágios de desenvolvimento ou condições é importante explorarmos ao máximo os diferentes níveis de regulação. Neste sentido, tem crescido a quantidade de dados biológicos obtidos através de métodos que produzem dados em larga escala, visando um estudo de forma sistêmica. Embora existam várias ferramentas para a integração de dados biológicos, elas estão desenvolvidas para organismos modelos, inviabilizando análises para outros, como a cana-de-açúcar, que possui vários dados biológicos disponíveis, mas com genoma complexo e incompleto. Tendo em vista a importância econômica da cana-de-açúcar e o interesse em entendermos o processo de degradação da parede celular, desenvolvemos a ferramenta SIT (Systems Integration Tool), para integração dos dados disponíveis (transcritoma, proteoma e atividade enzimática). A implementação da ferramenta foi realizada utilizando as linguagens de programação Perl e Java. SIT possui uma interface gráfica, podendo ser executada localmente, a qual possibilita a integração de até seis diferentes conjuntos de dados. A visualização do resultado é obtida na forma de redes complexas, permitindo ao usuário a visualização e edição dinâmica da integração. O uso da SIT permitiu no presente estudo, entre outros, a identificação de elementos chave na degradação da parede celular, presentes nos diferentes conjuntos de dados explorados, apontando portanto, potenciais alvos de estudos experimentais. SIT pode ser aplicada à diferentes conjuntos de dados, a qual poderá auxiliar em estudos futuros em várias áreas do conhecimento. / Plant are sessile organisms, and their responses to environmental stimuli are orchestrated by genetic factors, as well as by their metabolic flexibility. Inside the cell, there are genetic and metabolic patterns responsible for cell redundancy, and that reflects on different organizational levels (cell, tissue, organ, until a whole organism). Thus, to understand plant responses to certain conditions, it is important to understanding different regulatory levels. Recently, there was a large increase in availability of biological data. This happened due to the advance in next-generation sequencing techniques, which now enables more profound system biology studies. Despite the availability of several integration tools for analysis of biological data, these were developed for organism modeling. However, such tools are partially effective for sugarcane, for which there are large amounts of data, but has incomplete genome data. Due to the economic importance of sugarcane and aiming at understanding cell wall degradation process, we develop the software Systems Integration Tool (SIT). The tool integrates available data (transcriptomics, proteomics, and enzymatic activity). The implementation was performed in Perl and Java. SIT has a graphical interface, standalone execution, enabling integration until six layers of data. Integration results are generated as complex networks, allowing the users to visualize and dynamically edit the networks. The present study allowed the identification of key cell wall regulatory elements present on different data sets pointing out to potential targets for experimental validation. SIT can be applied to various data sets being capable of helping future studies in different areas of knowledge.

Na subfamília Bromelioideae o chamado Complexo Nidularioide apresenta gêneros intimamente relacionados que apresentam historicamente problemática circunscrição genérica. A busca por caracteres morfológicos, em especial os caracteres reprodutivos tem auxiliado a compreensão de processos evolutivos em diferentes grupos. Esse trabalho buscou descrever a estrutura anatômica do ovário e do rudimento seminal nas espécies do Complexo Nidularioide: Canistropsis billbergioides, Canistrum aurantiacum, Edmundoa lindenii, Neoregelia johannis, Nidularium innocentii e Wittrockia superba. Ovários dessas espécies em diferentes estádios do desenvolvimento foram coletados e fixados em glutaraldeído 1% e formaldeído 4%, lavados em tampão fosfato de sódio 0,1 M, pH 7,2, desidratados em série etílica (10- 100%), e incluídos em hidroxietilmetacrilato. Cortes de 4 μm de espessura foram montados em lâmina e corados com azul de toluídina O. Em todas as espécies analisadas foi observada a formação de aerênquima tipo esquizógeno no mesofilo ovariano. As espécies C. billbergioides, E. lindenii var. rosea, N. johannis, N. innocentii e Wittrockia superba apresentaram grande número de caracteres compartilhados, como a presença de três camadas de células no tegumento externo, epiderme nucelar e estrato parietal compostos por uma ou duas camadas de células. A espécie E. lindenii var. rosea apresentou tricomas epidérmicos na superfície do ovário, sendo esses tricomas descritos como uma nova morfologia de tricomas para a família Bromeliaceae. Considerando os caracteres observados, a espécie C. aurantiacum apresentou menor número de caracteres compartilhados com as demais espécies do Complexo Nidularioide. / In Bromelioideae subfamily, the so-called Nidularioid Complex presents intimately related genera, bearing historical generic circumscription issues. The search of morphological features, concerning mainly reproductive characters, has helped to enlighten evolution processes between different groups within the family. This work aimed to describe the ovary and ovule anatomical structure of the Nidularioid Complex species: Canistropsis billbergioides, Canistrum aurantiacum, Edmundoa lindenii var. rosea, Neoregelia johannis, Nidularium innocentii and Wittrockia superba. Ovaries in different development stages were collected and fixed in a 1% glutaraldehyde and 4% formaldehyde solution, washed in a sodium phosphate 0.1 M and 7.2 pH solution, and subsequently dehydrated in a crescent ethylic series, ranging from 10% to 100%; lately, the specimens were included in hydroxyethylmethacrylate. 4 μm cuts were mounted in glass blades, and stained with toluidine blue O. In all analyzed species a schizogenous type aerenchyma could be observed within the ovarian mesophyll. C. billbergioides, E. lindenii, N. johannis, N. innocentii and Wittrockia superba presented a great amount of common characters, such as a three layer cell in the outer tegument, nucellar epidermis and parietal tissue composed of two or more cell layers. E. lindenii var. rosea presented epidermic trichomes in the ovary surface, being these trichome described as a new kind of trichome morphology for the Bromeliaceae family. C. aurantiacum presented a minor quantity of common characters with the other analyzed species of the Nidularioid Complex.

Na subfamília Bromelioideae o chamado Complexo Nidularioide apresenta gêneros intimamente relacionados que apresentam historicamente problemática circunscrição genérica. A busca por caracteres morfológicos, em especial os caracteres reprodutivos tem auxiliado a compreensão de processos evolutivos em diferentes grupos. Esse trabalho buscou descrever a estrutura anatômica do ovário e do rudimento seminal nas espécies do Complexo Nidularioide: Canistropsis billbergioides, Canistrum aurantiacum, Edmundoa lindenii, Neoregelia johannis, Nidularium innocentii e Wittrockia superba. Ovários dessas espécies em diferentes estádios do desenvolvimento foram coletados e fixados em glutaraldeído 1% e formaldeído 4%, lavados em tampão fosfato de sódio 0,1 M, pH 7,2, desidratados em série etílica (10- 100%), e incluídos em hidroxietilmetacrilato. Cortes de 4 μm de espessura foram montados em lâmina e corados com azul de toluídina O. Em todas as espécies analisadas foi observada a formação de aerênquima tipo esquizógeno no mesofilo ovariano. As espécies C. billbergioides, E. lindenii var. rosea, N. johannis, N. innocentii e Wittrockia superba apresentaram grande número de caracteres compartilhados, como a presença de três camadas de células no tegumento externo, epiderme nucelar e estrato parietal compostos por uma ou duas camadas de células. A espécie E. lindenii var. rosea apresentou tricomas epidérmicos na superfície do ovário, sendo esses tricomas descritos como uma nova morfologia de tricomas para a família Bromeliaceae. Considerando os caracteres observados, a espécie C. aurantiacum apresentou menor número de caracteres compartilhados com as demais espécies do Complexo Nidularioide. / In Bromelioideae subfamily, the so-called Nidularioid Complex presents intimately related genera, bearing historical generic circumscription issues. The search of morphological features, concerning mainly reproductive characters, has helped to enlighten evolution processes between different groups within the family. This work aimed to describe the ovary and ovule anatomical structure of the Nidularioid Complex species: Canistropsis billbergioides, Canistrum aurantiacum, Edmundoa lindenii var. rosea, Neoregelia johannis, Nidularium innocentii and Wittrockia superba. Ovaries in different development stages were collected and fixed in a 1% glutaraldehyde and 4% formaldehyde solution, washed in a sodium phosphate 0.1 M and 7.2 pH solution, and subsequently dehydrated in a crescent ethylic series, ranging from 10% to 100%; lately, the specimens were included in hydroxyethylmethacrylate. 4 μm cuts were mounted in glass blades, and stained with toluidine blue O. In all analyzed species a schizogenous type aerenchyma could be observed within the ovarian mesophyll. C. billbergioides, E. lindenii, N. johannis, N. innocentii and Wittrockia superba presented a great amount of common characters, such as a three layer cell in the outer tegument, nucellar epidermis and parietal tissue composed of two or more cell layers. E. lindenii var. rosea presented epidermic trichomes in the ovary surface, being these trichome described as a new kind of trichome morphology for the Bromeliaceae family. C. aurantiacum presented a minor quantity of common characters with the other analyzed species of the Nidularioid Complex.

Na subfamília Bromelioideae o chamado Complexo Nidularioide apresenta gêneros intimamente relacionados que apresentam historicamente problemática circunscrição genérica. A busca por caracteres morfológicos, em especial os caracteres reprodutivos tem auxiliado a compreensão de processos evolutivos em diferentes grupos. Esse trabalho buscou descrever a estrutura anatômica do ovário e do rudimento seminal nas espécies do Complexo Nidularioide: Canistropsis billbergioides, Canistrum aurantiacum, Edmundoa lindenii, Neoregelia johannis, Nidularium innocentii e Wittrockia superba. Ovários dessas espécies em diferentes estádios do desenvolvimento foram coletados e fixados em glutaraldeído 1% e formaldeído 4%, lavados em tampão fosfato de sódio 0,1 M, pH 7,2, desidratados em série etílica (10- 100%), e incluídos em hidroxietilmetacrilato. Cortes de 4 μm de espessura foram montados em lâmina e corados com azul de toluídina O. Em todas as espécies analisadas foi observada a formação de aerênquima tipo esquizógeno no mesofilo ovariano. As espécies C. billbergioides, E. lindenii var. rosea, N. johannis, N. innocentii e Wittrockia superba apresentaram grande número de caracteres compartilhados, como a presença de três camadas de células no tegumento externo, epiderme nucelar e estrato parietal compostos por uma ou duas camadas de células. A espécie E. lindenii var. rosea apresentou tricomas epidérmicos na superfície do ovário, sendo esses tricomas descritos como uma nova morfologia de tricomas para a família Bromeliaceae. Considerando os caracteres observados, a espécie C. aurantiacum apresentou menor número de caracteres compartilhados com as demais espécies do Complexo Nidularioide. / In Bromelioideae subfamily, the so-called Nidularioid Complex presents intimately related genera, bearing historical generic circumscription issues. The search of morphological features, concerning mainly reproductive characters, has helped to enlighten evolution processes between different groups within the family. This work aimed to describe the ovary and ovule anatomical structure of the Nidularioid Complex species: Canistropsis billbergioides, Canistrum aurantiacum, Edmundoa lindenii var. rosea, Neoregelia johannis, Nidularium innocentii and Wittrockia superba. Ovaries in different development stages were collected and fixed in a 1% glutaraldehyde and 4% formaldehyde solution, washed in a sodium phosphate 0.1 M and 7.2 pH solution, and subsequently dehydrated in a crescent ethylic series, ranging from 10% to 100%; lately, the specimens were included in hydroxyethylmethacrylate. 4 μm cuts were mounted in glass blades, and stained with toluidine blue O. In all analyzed species a schizogenous type aerenchyma could be observed within the ovarian mesophyll. C. billbergioides, E. lindenii, N. johannis, N. innocentii and Wittrockia superba presented a great amount of common characters, such as a three layer cell in the outer tegument, nucellar epidermis and parietal tissue composed of two or more cell layers. E. lindenii var. rosea presented epidermic trichomes in the ovary surface, being these trichome described as a new kind of trichome morphology for the Bromeliaceae family. C. aurantiacum presented a minor quantity of common characters with the other analyzed species of the Nidularioid Complex.