Philosophiae Doctor - PhD / This study explores the roles of exogenously applied nitric oxide, exogenously applied caffeic acid and salt stress on the antioxidant system in cereal (exemplified by maize) and legume (using soybean as an example) plants together with their influence on membrane integrity and cell death.This study investigates changes in H2O2 content, root lipid peroxidation, root cell death and antioxidant enzymatic activity in maize roots in response to exogenously applied nitric oxide (NO) and salt stress. This part of the study is based on the partially understood interaction between NO and reactive oxygen species (ROS) such as H2O2 and the role of antioxidant enzymes in plant salt stress responses. The results show that application of salt (NaCl) results in elevated levels of H2O2 and an increase in lipid peroxidation, consequently leading to increased cell death. The study also shows that by regulating the production and detoxification of ROS through modulation of antioxidant enzymatic activities, NO plays a pivotal role in maize responses to salt stress. The study argues for NO as a regulator of redox homeostasis that prevents excessive ROS accumulation during exposure of maize to salinity stress that would otherwise be deleterious to maize. This study extends the role of exogenously applied NO to improve salt stress tolerance in cereals crops (maize) further to its role in enhancing salt stress tolerance in legumes. The effect of long-term exposure of soybean to NO and salt stress on root nodule antioxidant activity was investigated to demonstrate the role of NO in salt stress tolerance. The results show that ROS scavenging antioxidative enzymes like SOD, GPX and GR are differentially regulated in response to exogenous application of NO and salt stress. It remains to be determined if the NOinduced changes in antioxidant enzyme activity under salt stress are sufficient to efficiently reduce ROS accumulation in soybean root nodules to levels close to those of unstressed soybean root nodules. Furthermore, this study investigates the effect of long-term exposure of soybean to exogenous caffeic acid (CA) and salt stress, on the basis of the established role of CA as an antioxidant and the involvement of antioxidant enzymes in plant salt stress responses. The effect of CA on soybean nodule number, biomass (determined on the basis of nodule dry weight, root dry weight and shoot dry weight), nodule NO content, and nodule cyclic guanosine monophosphate (cGMP) content in response to salt stress was investigated. Additionally, CA-induced changes in nodule ROS content, cell viability, lipid peroxidation and antioxidant enzyme activity as well as some genes that encode antioxidant enzymes were investigated in the presence or absence of salt stress. The study shows that long-term exposure of soybean to salt stress results in reduced biomass associated with accumulation of ROS, elevated levels of lipid peroxidation and elevated levels of cell death. However, exogenously applied CA reversed the negative effects of salt stress on soybean biomass, lipid peroxidation and cell death. CA reduced the salt stress-induced accumulation of ROS by mediating changes in root nodule antioxidant enzyme activity and gene expression. These CA-responsive antioxidant enzymes were found to be superoxide dismutase (SOD), ascorbate peroxidase (APX), glutathione peroxidase (GPX), and glutathione reductase (GR), which contributed to the scavenging of ROS in soybean nodules under salt stress. The work reported in Chapter 2 has been published in a peer-reviewed journal [Keyster M, Klein A, Ludidi N (2012) Caspase-like enzymatic activity and the ascorbate-glutathione cycle participate in salt stress tolerance of maize conferred by exogenously applied nitric oxide. Plant Signaling and Behavior 7: 349-360]. My contribution to the published paper was all the work that is presented in Chapter 2,whereas the rest of the work in the paper (which is not included in Chapter 2) was contributed by Dr Marshall Keyster.

Charles University in Prague, Faculty of Science Department of Experimetnal Plant Biology Ph.D. study program: Plant physiology and anatomy Abstract Antioxidant enzymes response to abiotic stress. Impact of decreased cytokinin level. Zuzana Lubovská Supervisor: RNDr. Naďa Wilhelmová, CSc. Supervisor-consultant: RNDr. Helena Štorchová, CSc. Praha, 2015 The response of the antioxidant enzyme system to drought, heat and a combination of these stresses was followed in tobacco plants overexpressing cytokinin oxidase/dehydrogenase1 (CKX1) under the root-specific WRKY6 promoter (W6:CKX1 plants) and under the constitutive 35S promoter (35S:CKX1 plants) and in the corresponding wild type (WT). CKX1 over-producing lines developed a bigger root system, which contributed to their stress tolerance. The high stress tolerance of 35S:CKX1 plants was also associated with a dwarf shoot phenotype and changed leaf morphology. The genes for chloroplastic antioxidant enzymes, stroma ascorbate peroxidase (sAPX), thylakoid ascorbate peroxidase (tAPX) and chloroplastic superoxide dismutase (FeSOD), which are responsible for scavenging of reactive oxygen species produced via electron transfer during photosynthesis, were all strongly transcribed in control conditions. All the tested stresses down-regulated expression of these genes...

Isoflavones have antioxidant activities in vivo, however, their antioxidative potential against oxidative stress initiated by exercise was not explored. The first study investigated the effect of high-genistin isoflavone (HGI) supplementation on erythrocyte antioxidant enzymes and tissues' thiobarbituric reactive substances (TBARS) in acutely exercised one-year old rats. All tissue genistein concentrations increased after exercise. Ingestion of HGI seemingly enhanced running time to exhaustion, and maintained glutathione peroxidase (GPx) and catalase (CAT) activities decreased due to exercise. The second study investigated the dose effect of HGI supplementation. Genistein concentrations were significantly higher (P<0.05) in tissues of rats fed the 1045 PPM HGI diet than in rats fed 522 or 209 PPM HGI diets and increased the glutathione (GSH)/total glutathione (TGSH) ratio (P<0.03). Reductions of the in vivo MDA concentrations (P<0.05) were observed only in the plasma of rats fed 522 and 1045 PPM HGI diets compared to those fed 0 PPM (-1.08, -0.82, and 0.03 mM, respectively). Therefore, isoflavones at 522-1045 PPM HGI diet have antioxidative effects in rats. The last two studies investigated the effect of isoflavone supplementation on the modulation of erythrocyte antioxidant enzyme activities, glutathione homeostasis, and other oxidative biomolecules in healthy young men undergoing 80%VO2pk exercise. In Study 3 exercise at 80%VO2pk increased oxidative stress which was best demonstrated by increased superoxide dismutase (SOD) activity (16.5%), GSH/TGSH ratio, in vivo MDA (12.6%), plasma uric acid (4.9%) and ferric reducing/antioxidant ability (FRAP) ( 7.8%). Therefore, 30 minutes 80% VO2pk exercise induced oxidative stress in moderately active college men. In study 4, four-week HGI supplementation produced plasma genistein and daidzein concentrations of 499 and 415 ng/ml, which were significantly increased to 633 and 539 ng/ml by exercise (P=0.04 and P=0.05). Isoflavones significantly decreased in vivo pre-exercise plasma MDA (P<0.05), increased pre-exercise blood TGSH (P=0.01) and pre-exercise erythrocyte SOD activity (P=0.0006), and maintained the decreased activities of GPx due to exercise at pre-exercise levels. Results demonstrated that isoflavones had antioxidant activity in vivo under normal physiological conditions in healthy young men. They also maintaining GPx activity which was decreased due to exercise, however, isoflavones may not overcome all oxidative stress initiated by intense exercise. / Ph. D.

O ácido indol-3-acético (AIA) é um produto do metabolismo do triptofano encontrado nos organismos animais, vegetais e em microrganismos. Destacam-se os trabalhos que atribuíram ao AIA efeitos tanto antioxidantes quanto proxidantes em diferentes sistemas biológicos. O objetivo do presente estudo foi o de avaliar os efeitos da administração do AIA no metabolismo muscular e cerebral e na atividade elétrica cerebral de ratos. Foram realizados dois grupos de experimentos. No primeiro grupo foram avaliados os seguintes parâmetros: taxa glicêmica e o ganho de peso corporal de animais tratados por 14 dias com AIA (40 mg/Kg de peso vivo, via intragástrica); atividade das enzimas antioxidantes glutationa redutase (GR), catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD) e das enzimas do metabolismo da glicose hexoquinase (HQ), lactato desidrogenase (LDH) e glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH) nos músculos sóleo e gastrocnêmio e a atividade da enzimas antioxidantes GR, CAT e SOD e a quantificação dos produtos resultantes da peroxidação lipídica (TBARs) no cérebro de ratos tratados por 14 dias com diferentes doses de AIA (1, 18 e 40 mg/Kg de peso animal, via intragástrica). Os respectivos controles de todas essas análises foram obtidos de ratos que receberam 1 mL de tampão fosfato pH 7,4 via intragástrica sob as mesmas condições experimentais. No segundo grupo de experimentos foi obtido o eletroencefalograma (EEG) dos animais. O EEG obtido foi filtrado nas bandas de freqüências delta (0,3-4 Hz), teta (4-8 Hz), alfa (8-12 Hz) e beta (12-30 Hz) e em cada banda calculou-se a energia do sinal. Foram avaliados o EEG de animais tratados com AIA (40 mg/Kg de peso vivo) e tratados com triptofano (40 mg/Kg de peso animal), ambos por via intragástrica. Os controles para esses tratamentos foram o EEG coletado 1 hora antes e 1 hora depois da administração de 1mL de tampão fosfato por via intragástrica no mesmo animal que recebeu o tratamento. Os resultados foram analisados por ANOVA com significância de 0,05 usando o teste de Tuckey e os estimadores foram validados usando-se bootstrap. A adminitração de AIA (40mg/Kg de peso vivo) não alterou a taxa glicêmica e evolução de peso corporal dos animais, em relação ao controle. Não foram observadas diferenças significativas entre os resultados obtidos de amostras de animais tratados com AIA (todas as doses) em relação aos respectivos controles para: atividade das enzimas antioxidantes muscular e cerebral; enzimas envolvidas com o metabolismo da glicose muscular; conteúdo de peroxidação lipídica (TBARs) cerebral. O método não invasivo de aquisição de EEG desenvolvido para ratos permitiu adquirir e analisar o sinal elétrico cerebral. Não foram observadas alterações no padrão do EEG após a administração de tampão fosfato. No entanto, o AIA na dose de 40 mg/Kg de peso vivo alterou o padrão do EEG do animal, pois, a energia das freqüências de ondas alfa (8-12 Hz) e beta (12-30 Hz) foi maior em relação ao estado normal e após administração de tampão fosfato. Já o triptofano na dose de 40 mg/Kg de peso vivo aumentou a energia da onda delta (0,3-4 Hz) e diminuiu na energia da onda beta (12-30 Hz) em relação ao estado normal. O método não invasivo de EEG para rato desenvolvido neste trabalho foi sensível para detectar a atividade elétrica encefálica dos animais e o triptofano serviu como parâmetro de referência, pois promoveu diferentes alterações no padrão do EEG daquelas observadas nos animais tratados com AIA. Conclui-se que o AIA não interferiu nos parâmetros metabólicos oxidativos e energéticos dos músculos e do cérebro dos animais estudados, mas promoveu alterações fisiológicas que desencadearam as mudanças observadas na energia do sinal de EEG dos animais. / Indole-3-acetic acid (IAA) is a tryptophan metabolic found in animals organisms, microorganisms and vegetables. It is remarkable the work done to IAA antioxidants and proxidants effects in several biological systems. The main purpose of these studies was to evaluate the effects of intragastric IAA administration in brain and in muscle metabolism and electrical brain activities in rat. The experiments were done in two groups. The first one, were evaluated the following parameters: glycemic rate and corporal gain weight to those animals treated14 days with IAA (40 mg/Kg of body weight); activity of antioxidants enzymes as glutathione reductase (GR), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD); activities of hexokinase (HQ), lactate dehidrogenase (LDH) and glucose-6-phosphate dehidrogenase (G6PDH) on soleus and gastrocnemic muscle; antioxidants enzymes activities and level of tiobarbituric reactives subtances (TBARs) in brain from rats treated during 14 days with doses of IAA (1,18 and 40 Kg/kg body of weight). All those analyses controls were obtained from rat that was given 1 mL of phosphate buffered saline, pH 7 (PBS), under the same experiments conditions as the group treated with IAA. On the second group of experiments was evaluated EEG pattern obtained from fixed electrodes on the animal skin surface were not sedated, and shown at delta frequency (0.3-4 Hz), theta (4-8 Hz), alpha (8-12 Hz) and beta (12-30 Hz) and the energy of those band frequency was calculated using a developed algorithm software MATLAB®. EEG was evaluated from animals treated with IAA (40 mg/Kg body weight) and treated with tryptophan (40 mg/Kg body weight), both intragastric. The management control for those treatments were EEG collected 1 hour before and 1 hour after the intragstric administration of 1mL PBS at the same animal that received the treatment. The results were analysed by ANOVA with great significance of 0.05 using the Tukey test and were evaluated by bootstrap. The IAA administration (40 mg/Kg body weight) did not change the glycaemia rate and the animal weight evolution, to compare with the control. Were not observed any significant differences among results from animals treated with IAA (all doses) relating to respective controls to: a) brain and muscles antioxidants enzymes activity; b) activities of enzymes with muscular glucose metabolism; c) brain lipid peroxidation contents by TBARs level. No invasive EEG colleting methods developed for rat allowed to collect and analyse electric brain signal. After an administration of PBS, were not observed any changes at EEG pattern. IAA dose of 40 mg/Kg body weight did change the animal EEG standard, the frequency energy of alpha wave to (8-12 Hz) and beta (12-30 Hz) was higher then normal after administration of PBS. On the other side, tryptophan dose of 40 mg/Kg body weight increased the delta wave energy to (0,3-4 Hz) and decreased the beta wave energy to (12-30 Hz), to compare withfthe normal standard. Non invasion EEG colleting methods for rat developed in this studies was sensible in order to detect an animals electric encephalic activity and the tryptophan became as reference parameter, due to several changes on pattern EEG to those animals treated with IAA. Concluding that, IAA did not interfere on oxidative metabolic parameters, neither to the brain and muscles of the studied animals, but promoted physiological changes that was possible to observe on animals electroencephalogram.

Inúmeros trabalhos evidenciam o efeito do silício nos processos, estruturas e características das plantas que ocorre em várias culturas. Supõe-se que tais efeitos possam estar associados à vários processos fisiológicos, dentre eles a melhoria da qualidade e produtividade, o favorecimento da fotossíntese e a redução de doenças. O presente trabalho tem por objetivo estudar os efeitos do silício nos aspectos bioquímicos, qualidade de fibra e produtividade do algodoeiro (Gossypium hirsutum L.) na cultivar BRS-Cedro, material amplamente cultivado na região dos cerrados do Brasil. Realizou-se um experimento em vasos com capaciadade de 3,2 litros de solução nutritiva de Johnson et al. (1957), modificada. As soluções nutritivas foram corrigidas para pH inicial igual a 6,0, continuamente arejadas e trocadas quinzenalmente. Conduziu-se o experimento em casa de vegetação, cujo delineamento estatístico foi inteiramente casualizado com seis tratamentos: (0, 10, 25, 50, 100 e 200) mg.L-1 de silício e 05 repetições. A fonte de silício utilizada nos tratamentos, com excessão da testemunha, foi o metassilicato de sódio (Na2SiO3.5H2O). Os parâmetros avaliados foram os seguintes: teor de silício foliar e radicular, teor de potássio, matéria seca, fotossíntese, transpiração, condutância estomática, e concentração interna de CO2; e após a colheita e beneficiamento para qualidade de fibra as amostras foram submetidas à análise de HVI (high volume instruments) e assim avaliados os seguintes parâmetros: % de fibra, peso de 100 sementes, peso de capulhos, comprimento da fibra, uniformidade no comprimento da fibra, índice de fibra curta, tenacidade da fibra, elongação, micronaire, maturidade da fibra, finura, teor de açúcar na fibra (deposição), reflectância, cor amarelada e tenaciadade do fio. O experimento comprendeu-se no período de abril a novembro de 2005, sendo o ciclo da semeadura até a colheita. As doses de silício utilizadas promoveram aumento considerável nos teores radiculares e foliares do algodoeiro. Os resultados das análises de laboratório evidenciaram interações positivas entre as doses utilizadas com a fotossíntese, transpiração, condutância estomática e concentração interna de CO2 e para os parâmetros de qualidade de fibra, somente houve interação positiva com o teor de açúcar na fibra, indicando promissor o uso de silício para a cultura. O decréscimo de açúcar na fibra afeta diretamente a qualidade, melhorando e impede o desenvolvimento do fungo Capnodium sp (fumagina), que também prejudica a fotossíntese. / Several works clearly show the effect of silicon on plant processes, structures and characteristics. It is believed that they are associated to crop quality and yield, enhancing photosynthesis and increasing their resistance to diseases. In the present work effects of silicon on the biochemicals aspects, fiber quality and yield of cotton (Gossypium hirsutum L.), BRS-Cedro cultivar, widely cultivated in Brazilian savannahs, were evaluated. A greenhouse experiment using Johnson et al. (1957) modified nutrient solution in 3.2 liters pots, during a complete crop cycle from April to November of 2005, was carried out. Nutrient solutions were corrected to initial pH 6.0, with continuous aeration and biweekly substitution. Six rates of Si (0, 10, 25, 50, 100 and 200 mg L-1), as sodium metasilicate (Na2SiO3.5H2O), in a completely randomized design with five replications, were applied. During the cropping time leaf and root contents of Si and K, dry matter weight, photosynthesis, respiration, stomatal conductance and internal CO2 concentrations were assessed. After harvest and processing for fiber quality, HVI analyses were performed, and attributes such as percentage of fiber, weight of 100 seeds, cotton balls weight, fiber length and uniformity, short fiber index, tenacity, elongation, micronaire, maturity, thinness, sugar deposition on the fiber, reflectance, yellowish color and fiber tenacity were evaluated. Considerable increases in root and leaf contents of cotton as affected by applied Si rates were found, showing positive relationships among laboratory data with photosynthesis, respiration, stomatal conductance, and internal CO2 concentrations. Concerning the fiber quality, positive interaction was verified with sugar content in the fiber, indicating that Si application to cotton would be a promising cropping practice. Sugar decrease in the fiber improves its quality, hindering the development of the mushroom Capnodium sp, which also harms photosynthesis.

O glyphosate é um dos herbicidas mais utilizados no mundo, pelo seu amplo espectro de ação, em espécies arbóreas, entretanto, pouco se sabe sobre a sua atuação nessas espécies. O objetivo desta pesquisa foi avaliar as alterações fisiológicas, bioquímicas e morfológicas do glyphosate em Acacia mangium. O experimento foi realizado em condições de campo. As plantas jovens de Acacia Mangium receberam 5 tratamentos correspondentes a doses do herbicida (0, 180, 360, 540 e 720 g.e.a.L-1 de glyphosate) em 6 repetições. No primeiro experimento,foi avaliado o crescimento e aspectos fisiológicos das plantas sob estresse oxidativo. Onde foram avaliadas as variáveis: Incremento em diâmetro, incremento em altura, massa seca do caule, folhas e raiz, intoxicação e também a assimilação líquida de carbono, condutância estomática, transpiração, eficiência do uso da água e eficiência da rubisco. No segundo experimento, avaliou-se as alterações bioquímicas em plantas jovens de Acacia mangium, sob estresse oxidativo. Para tanto, foi avaliado a atividade das enzimas antioxidantes: Ascorbato de peroxidase e superoxido dismutase. O glyphosate afeta a Acacia a partir da dose de 360 g.e.a.L-1 tanto fisiologicamente quanto morfologicamente. Os incrementos foram reduzindo de acordo com o aumento das doses. Em relação a assimilação líquida, as doses de 540 e 720 g.e.a.L-1 foram reduzidas aos 6, 12,18 DAA, se estabilizando a partir dos 24 dias de avaliação. As respostas das enzimas oxidativas ao estresse oxidativo foram variáveis. A enzima superóxido dismutase (SOD) apresentou um aumento na dose de 180 g.e.a.L-1 havendo decréscimo com o aumento das concentrações testadas. Para a Ascorbato de peroxidase (APX), mantiveram atividade semelhante nas duas avaliações, com um aumento continuo de acordo com o aumento das doses. / Glyphosate is one of the most widely used herbicides in the world due to its broad spectrum of action on tree species, but little is known about its performance in these species. The objective of this research was to evaluate the physiological, biochemical and morphological alterations of glyphosate in Acacia mangium. The experiment was carried out under field conditions. The young plants of Acacia Mangium received 5 treatments corresponding to doses of the herbicide (0, 180, 360, 540 and 720 g.e.a.L-1 of glyphosate) in 6 replicates. In the first experiment, the growth and physiological aspects of the plants under oxidative stress were evaluated. The following variables were evaluated: increase in diameter, height increase, stem dry mass, leaves and root, intoxication and also net carbon assimilation, stomatal conductance, transpiration, water use efficiency and rubisco efficiency. In the second experiment, the biochemical alterations were evaluated in young plants of Acacia mangium, under oxidative stress. For that, the activity of the antioxidant enzymes: peroxidase ascorbate and superoxide dismutase was evaluated. Glyphosate affects Acacia from the 360 g.e.a.L-1 dose both physiologically and morphologically. The increments were reduced as the doses increased. Regarding the net assimilation, the doses of 540 and 720 g.e.a.L-1 were reduced to 6, 12,18 DAA, stabilizing from the 24 days of evaluation. The responses of oxidative enzymes to oxidative stress were variable. The enzyme superoxide dismutase (SOD) showed a dose increase of 180 g.e.a.L-1, decreasing with increasing concentrations tested. For the peroxidase Ascorbate (APX), they maintained similar activity in both evaluations, with a continuous increase according to the increase of the doses.

A reprodução é uma fase crítica e exigente na vida dos animais. Nos mamíferos, as fêmeas costumam investir muito mais no cuidado parental do que os machos e a lactação é o período mais exigente em termos energéticos da vida da fêmea. Aqui, testamos se o estresse oxidativo é uma consequência da reprodução em ratas Wistar. Foram avaliadas as atividades da glutationa peroxidase, glutationa S-transferase, superóxido dismutase, o consumo de peróxido de hidrogênio, carbonilação de proteínas, peroxidação lipídica, níveis de nitrito e nitrato, glutationa total, níveis de vitamina C, bem como os níveis de estradiol no tecido cerebral em 3 , 6, 12, e 24 meses de idade. Os animais foram agrupados de acordo com a experiência reprodutiva: reprodutores ou não reprodutores. A maioria dos parâmetros estudados mostrou uma diferença entre animais não reprodutores e reprodutores de 12 e 24 meses. Aos 24 meses de idade animais reprodutores apresentaram maior atividade de superóxido dismutase, consumo de peróxido de hidrogênio, glutationa peroxidase e carbonilação de proteínas do que os animais não reprodutores. Aos 6 meses de idade, durante o período que representaria o pico da atividade reprodutiva, animais não reprodutores apresentaram níveis mais altos de malondealdeído. Em animais não reprodutores aos 12 meses de idade observou-se níveis mais altos de estrogênio, vitamina C, consumo de peróxido de hidrogênio e atividades de superóxido dismutase e glutationa peroxidase em relação aos animais reprodutores. Demonstramos que o processo de envelhecimento induz a uma elevação no dano oxidativo e também nas defesas antioxidantes em cérebro de ratas reprodutoras, sendo de alguma forma, a reprodução um processo custoso. Este estudo mostra que existe um forte potencial para a investigação do custo reprodutivo e estresse oxidativo. / Reproduction is a critical and demanding phase of the animals’ life. In mammals, females usually invest much more in parental care than males and lactation is the most energetically demanding period of a female’s life. In this work, we tested whether oxidative stress is a consequence of reproduction in female Wistar rats. We evaluated the activities of glutathione peroxidase, glutathione S-transferase, superoxide dismutase, consumption of hydrogen peroxide, protein carbonylation, lipid peroxidation, nitrite and nitrate levels, total glutathione, vitamin C levels, as well as sex hormone levels in brain tissue at 3, 6, 12, and 24 months of age. Animals were grouped according to reproductive experience: breeders or non-breeders. The parameters studied showed a difference between non-breeders and breeders animals at 12 and 24 months. At 24 months of age breeders animals showed higher superoxide dismutase activity, consumption of hydrogen peroxide, glutathione peroxidase and carbonyl level than non-breeders animals. At 6 months of age, during the period that represents peak reproductive activity, non-breeders animals showed higher levels of malondialdehyde. In non-breeders animals at 12 months of age we observed a higher level of estrogen, vitamin C, consumption of hydrogen peroxide, superoxide dismutase and glutathione peroxidase activities than breeders animals. Finally, we demonstrated that the aging process causes higher oxidative damage and higher antioxidant defenses in brain of breeders female rats, being the reproduction process costly somehow. This study shows that there is strong potential for research linking the cost of reproduction and oxidative stress.

Uma das alternativas para reduzir os efeitos negativos das altas temperaturas nas plantas e, consequentemente a perda na produção e qualidade é a utilização de indutores de tolerância. Dentro deste contexto, a L-arginina, se apresenta como uma alternativa, por ser um dos aminoácidos mais funcionais e precursora de importantes compostos na regulação metabólica das plantas, com efeito na atenuação do estresse abiótico. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação foliar de diferentes doses de L-arginina (0; 0,15; 0,25; 0,5; 1,0 e 2,0 g L-1) na fisiologia, produção e qualidade do tomate cultivar Pizzadoro cultivado em ambiente protegido no período de verão. Para avaliação do efeito da L-arginina na fisiologia, foram feitas análises de indicadores de estresse dos compostos malonaldeído (MDA) e peróxido de hidrogênio (H2O2), das enzimas antioxidantes superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e ascorbato peroxidase (APX), teores de aminoácidos livres e teores de nutrientes nas folhas de tomateiro. Na produção foram determinadas a produção total (PT), a produção com presença de defeitos (PRDEF), a produção não comercial (PRNC) e a produção comercial (PC) com a classificação de calibre pequeno (PROP), médio (PROM) e grande (PROG). Além disso, foram determinados o número de frutos totais (NFT), número de frutos com presença de defeitos (NDEF), número de frutos não comerciais (NFNC) e número de frutos comerciais (NFC) com classificação de calibre pequeno (NFP), médio (NFM) e grande (NFG). Amostras de frutos maduros foram colhidas para a determinação de sólidos solúveis (SST), pH da polpa, ácido ascórbico (AA) e acidez total titulável (ATT) para determinação da qualidade do tomate. A aplicação de 1,0 g L-1 de L-arginina diminuiu o teor de MDA, e aumentou a atividade das enzimas CAT e APX. Além disso, essa dose do aminoácido aumentou a PC, PT, NFC, NFT e diminuiu a produção de NFNC. / Tolerance inductor products are one of the alternatives to reduce the negative effects of abiotic factors in plants, for instance the decrease of crop yield and quality. In this context, L-arginine is one option of this products to mitigate abiotic plant stress, due to its importance as a functional amino acid and precursor of metabolic plant compounds. Hence, the project objective was to evaluate the exogenous foliar application of different rates of L-arginine (0; 0.15; 0.25; 0.5; 1.0 e 2.0 g L-1) on physiology, yield and quality of tomato cultivar Pizzadoro growth in protected enviroment during Summer. Physiological effect were analized by markers of oxidative stress, as malondialdehyde (MDA) and hydrogen peroxide; activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX) enzymes; free amino acids and nutrient contents in tomato leaves. Yield was estimated by total production (TP), production of defective fruit (PDF), non-commercial fruit production (NCFP) and commercial fruit production (CP). CP was classified as small (SPRO), medium (MPRO) and large (LPRO) sizes. Number of total fruit (NTF), number of defective fruit (NDF), number of non-commercial fruit (NNCF) and number of commercial fruit (NCF) were classified as small (NSF), medium (NMF) and large (NLF) sizes. Sample of mature tomatoes were harvested to assess quality, by content of soluble solids (SST), pH of tomato pulp, ascorbic acid (AA) and titratable acidity (TA). Application of L-arginine at rate of 1.0 g L-1 reduced MDA and increased CAT and APX. Besides physiological aspects, this level of amino acid increased CP, TP, NCF, NTF and decreased NNCF.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-08-10Bitstream added on 2014-06-13T18:41:26Z : No. of bitstreams: 1 ferreira_lc_dr_botib.pdf: 605974 bytes, checksum: 21faaee3dc7114822645569609ea23c0 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O lactofen é um herbicida do grupo dos difenil-éteres utilizado na cultura da soja para o controle de plantas daninhas de folhas largas e possui como mecanismo de ação a inibição da enzima protoporfirinogênio oxidase (Protox), que catalisa a etapa de oxidação do protoporfirinogênio-IX a protoporfirina-IX (proto-IX) na via de biossíntese das clorofilas e citocromos. A inibição é seguida de um acúmulo de proto- IX, que leva à formação de espécies reativas do metabolismo do oxigênio (ERMO), peroxidação de lipídios das membranas e diminuição dos teores de pigmentos fotossintéticos, caracterizando-se assim o estresse oxidativo. Como conseqüência, podem ocorrer manchas, enrugamento e queima das folhas, levando à paralisação temporária do crescimento da cultura. Em contrapartida, o óxido nítrico (NO) é uma molécula capaz de eliminar diretamente as ERMO e assim finalizar reações propagadas em cadeia, podendo atuar como um antioxidante. Desta forma, o presente estudo teve como objetivo avaliar se o pré-tratamento de plantas de soja com solução de nitroprussiato de sódio (SNP), substância doadora de NO, promove proteção contra o estresse oxidativo gerado pelo lactofen. Assim, plantas de soja no estádio fenológico V3, após pré-tratamento com as diferentes doses de SNP (0, 50, 100 e 200 μmol.L-1) por dois dias consecutivos, foram pulverizadas com lactofen na dose recomendada para esta cultura, equivalente a 0,7 L.ha-1. Às 24, 48, 72, 96 e 120 h após a aplicação de lactofen (HAAL), folíolos foram coletados para a quantificação dos teores de lipoperóxidos, clorofilas totais e suas frações a e b e carotenóides totais, bem como para a determinação da atividade das enzimas antioxidantes glutationa S-transferase (GST), superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e peroxidase (POD). Além disso,... / Lactofen is a diphenylether herbicide applied in soybean fields to control broadleaf weeds whose mechanism of action is the inhibition of protoporphyrinogen oxidase (Protox) enzyme, which catalyses oxidation of protoporphyrinogen-IX to protoporphyrin-IX (proto-IX) in the chlorophyll and cytochrome biosynthesis pathway. This inhibition is followed by accumulation of proto- IX, which leads to generation of reactive oxygen species (ROS), lipid peroxidation of membranes and decrease of photosynthetic pigment levels, which characterizes oxidative stress. Consequently, spots, wrinkles and leaf burn can occur, which results in transitory cessation of crop growth. However, nitric oxide (NO) is a molecule able to scavenge ROS directly and to end chain reactions, acting as an antioxidant. Thus, the present research aimed to evaluate if the pre-treatment of soybean plants with sodium nitroprusside (SNP) solution, a NO donor substance, promotes protection against oxidative stress generated by lactofen. Thus, soybean plants at V3 phenologic stage were pre-treated with different SNP levels (0, 50, 100 and 200 μmol.L-1) for two consecutive days and on the third day were sprayed with lactofen at recommended rate for this crop, equivalent to 0.7 L.ha-1. At 24, 48, 72, 96 and 120 h after application of lactofen (HAAL), leaflets were collected in order to quantify the levels of lipoperoxides, total chlorophylls and their a and b fractions, total carotenoids, as well as the activity assay of glutathione S-transferase (GST), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD) antioxidant enzymes. In addition, at two, four and seven days after application of lactofen (DAAL), visual injury evaluations were performed, and at 7 and 14 DAAL, the plants were evaluated for height, root length and leaflets number count. Afterwards, the plants were separated into leaf blades,...(Complete abstract click electronic access below)

Submitted by MAGNUN ANTONIO PENARIOL DA SILVA null (penariol@fca.unesp.br) on 2017-03-20T14:07:54Z No. of bitstreams: 1 TESE FINAL MAGNUN.pdf: 1184516 bytes, checksum: 33f0c41c91f8f4d05c677615ccd2d145 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-03-22T13:27:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_map_dr_bot.pdf: 1184516 bytes, checksum: 33f0c41c91f8f4d05c677615ccd2d145 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T13:27:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_map_dr_bot.pdf: 1184516 bytes, checksum: 33f0c41c91f8f4d05c677615ccd2d145 (MD5) Previous issue date: 2016-10-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A cultura do crambe começou a ser estudada no Brasil por apresentar elevado teor de óleo nos grãos. A produção é totalmente mecanizada e de baixo custo por utilizar as ferramentas disponíveis para outras espécies. O crambe é uma cultura de inverno, então se torna também uma excelente opção para o cultivo em safrinha. No entanto a cultivar desenvolvida para a comercialização no país apresenta maturação irregular dos grãos, o que se torna um problema tanto para a colheita quanto para os processos pós-colheita, por não se haver uma época ideal para colheita mecanizada sem que ocorram perdas durante esta etapa, ou ainda durante a secagem e armazenamento. Diante do exposto, o objetivo do presente trabalho foi acompanhar o processo de secagem dos grãos de crambe, e ainda o período de 12 meses de armazenamento, relacionando esses processos com a dinâmica de formação de lipídeos dos grãos, os sistemas antioxidantes, o acúmulo de açúcares, lipídeos e proteínas ao longo do desenvolvimento, os estresses ocasionados pela secagem e a pigmentação durante o armazenamento. Para isso, um experimento foi instalado na área de produção da Fazenda Experimental Lageado, onde utilizou-se para semeadura sementes de crambe da cultivar FMS Brilhante (Fundação Mato Grosso do Sul), na qual o processo foi acompanhado semanalmente verificando os teores de água dos grãos (82, 74, 60, 40, 30, 20 e 10%) que foram submetidos à diferentes métodos de secagem (testemunha, natural, secagem em estufa à 30ºC e secagem em estufa à 40ºC). Para melhor entendimento dos dados obtidos este trabalho foi dividido em quatro capítulos. O primeiro capítulo trata-se de uma revisão de literatura a respeito dos processos de desenvolvimento, secagem e armazenamento de grãos de crambe. O segundo capítulo estudou a dinâmica de formação de lipídeos nestes grãos. No terceiro capítulo avaliou-se o acúmulo das principais reservas (proteínas, açúcares e lipídeos) e os danos oxidativos ocasionados pela secagem dos grãos. E no quarto o foco foi verificar se o tempo de armazenamento afeta as reservas, pigmentação e a atividade enzimática dos grãos. Conclui-se que a maior reserva encontrada em grãos de crambe são os lipídeos, seguido por açúcares e proteínas, os grãos de crambe apresentam maior acúmulo de lipídeos aos 49 dias após a floração, a secagem à 80 ºC provoca danos aos grãos e que os grãos de crambe começam aumentar o conteúdo de pigmentos à partir dos 6 meses de armazenamento. / The culture of crambe began to be studied in Brazil by a high oil content in grain. The production is fully mechanized and low cost to use the tools available for other species. It is a winter crop, then it also makes an excellent choice for growing in off-season. However cultivating developed for sale in the country is irregular grain maturity, which becomes a problem for both the harvest time to post-harvest processes, not be an ideal time for mechanized harvesting without incurring losses during this step or during drying and storage. Given the above, the objective of this study was to follow up the development process of crambe grain, and also the steps of drying and storage, linking these processes with the dynamics of grain lipid formation, antioxidant systems, the accumulation of sugars , lipids and proteins throughout the development of the stresses caused by drying and pigmentation during storage. For this, an experiment was conducted in the area of Fazenda Experimental Lageado. We used to cultivate the crambe sowing seeds FMS Brilhante (Fundação Mato Grosso do Sul), in which the process was monitored weekly by checking the water content of grains (82, 74, 60, 40, 30, 20 and 10%) which were subjected to different drying methods (control, natural drying oven at 30 ° C and dried at 40 ° C). For better understanding of the data from this study was divided into four chapters. The first chapter it is a literature review about the development processes, drying and crambe grain storage. The second chapter studied the dynamics of the formation of lipids in these grains. In the third chapter, we evaluated the accumulation of the main reserves (proteins, sugars and lipids) and the oxidative damage caused by the drying of the beans. And in the room the focus was to determine whether the storage time affects the reserves, pigmentation and the enzymatic activity of the grains. It follows that the largest reserve found in crambe grains are lipids, followed by sugars and proteins, crambe grains have higher accumulation of lipids at 49 days after flowering, drying at 80 ° C causes damage to the beans and that crambe grains begin to increase the content of pigments from 6 months of storage. / CNPq: 140263/2013-6