Fitocistatinas são inibidores competitivos de proteases cisteínicas em plantas que atuam principalmente na inibição de papaínas. Entretanto, há uma demonstração in vitro de uma fitocistatina carboxi-estendida com capacidade de inibir também uma protease do tipo legumaína. Em arroz existem 12 genes de fitocistatinas, mas apenas um deles (OcXII), possui a extensão C-terminal. Desta forma, o objetivo geral deste trabalho é compreender a diversidade e os mecanismos de interação entre as fitocistatinas e suas proteases cisteínicas alvo em arroz, com ênfase nas implicações funcionais da OcXII. Neste trabalho, nós demonstramos que, em arroz, os 12 genes de fitocistatinas têm um perfil de expressão gênica diferenciado na germinação e em respostas ambientais, sendo OcI, OcIII e OcXII os genes mais expressos. O peptídeo recombinante, correspondente à extremidade C-terminal da OcXII possui capacidade inibitória de legumaínas e não afeta a atividade das papaínas. Através do silenciamento transcricional da OcXII, via RNAi, foram obtidas plantas com atividades proteolíticas aumentadas tanto de papaínas quanto legumaínas, em adição a um fenótipo de crescimento inicial acelerado. O fenótipo oposto é observado em plântulas crescendo em condições alcalinas. Plantas expressando o promotor OcXII fusionado ao gene repórter gus demonstraram um perfil de ativação de OcXII durante a germinação, principalmente na região do escutelo das sementes. Esta ativação de OcXII permanece alta quando as sementes são mantidas com níveis elevados de ABA e sob estresse alcalino. Como alvos específicos de OcXII, as legumaínas estão relacionadas com a biossíntese de componentes vacuolares e degradação de proteínas de armazenamento. Em arroz, nós encontramos cinco diferentes loci para as legumaínas. Análises filogenéticas e estudos de expressão gênica demonstraram uma maior associação de OsaLeg2 e OsaLeg3 com tecidos de semente, e OsaLeg1, 4 e 5 com tecidos vegetativos. Também foram observadas formas de splicing alternativo, com potencial de originar diferentes isoformas ativas de legumaínas. Em geral, nossos dados demonstram o envolvimento bifuncional da OcXII nos processos de germinação e defesa interagindo e inibindo a atividade de proteases cisteínicas específicas, onde a região N-term de OcXII inibe papaínas, enquanto a C-term inibe legumaínas. / Phytocystatins are competitive inhibitors of cysteine proteases in plants, principally inhibiting papain-like proteases activity. However, there is one in vitro demonstration that a carboxy-extended phytocystatin can inhibit legumain-like proteases either. In rice there are 12 phytocystatins genes, but only one (OcXII) has the C-terminal extension. Thus, the aim of this study is to understand the diversity and interaction mechanisms among phytocystatins and its cysteine protease targets in rice, focusing on OcXII functional implications. In this work we demonstrated that in rice, the 12 phytocystatins genes have a different gene expression profile during the germination and environmental responses, while OcI OcIII and OcXII were the most expressed genes. A recombinant peptide corresponding to the different C-terminus of OcXII was produced and its inhibitory capacity was confirmed against legumains without affecting the activity of papains. OcXII transcriptional silencing, via RNAi, resulted in plants with increased proteolytic activity for both papain and legumains, in addition to an accelerated initial growth phenotype. The opposite phenotype is observed in seedlings growing under alkaline conditions. Plants expressing the OcXII promoter fused to gus reporter gene demonstrated an OcXII activation profile during germination, especially in the seed scutellum region. This OcXII activation remains high when the seeds are kept at high ABA levels or under alkaline conditions. As specific OcXII targets, legumains are related to the biosynthesis of vacuolar storage components and protein degradation. In rice, we found 5 different loci for legumains. Phylogenetic analyses and gene expression studies demonstrated a greater association of OsaLeg3 and OsaLeg2 with seed tissues, while OsaLeg1, 4 and 5 were more abundant in vegetative tissues. Also alternatively spliced forms were observed, with the potential to produce different isoforms of active legumains. Overall, our data demonstrate the involvement of the bifunctional OcXII in germination processes and defense, interacting and inhibiting the activity of specific cysteine proteases, where its N-term region inhibits papain, while the C-term inhibits legumains.

O arroz é considerado o cereal mais tolerante ao alumínio (Al). Entretanto, a variabilidade entre os genótipos leva a uma considerável diferença quanto ao grau de tolerância para cultivares distintas. Diversos estudos mostram que plantas de arroz toleram o Al por intermédio de mecanismos internos e externos. Neste trabalho foi analisada a modulação da expressão da família gênica ASR (Aba, Stress and Ripening) em função do tratamento com Al. O gene ASR5 foi diferencialmente expresso em raízes de arroz tolerante ao Al (ssp Japonica cv Nipponbare). Entretanto, ASR5 não respondeu a exposição ao Al em raízes de arroz sensíveis ao Al (ssp Indica cv Taim). Plantas transgênicas silenciadas para os genes ASR apresentaram um aumento da sensibilidade ao Al. Calos embriogênicos de arroz transformados com a fusão ASR5-GFP revelaram que a proteína ASR5 localiza-se no núcelo e no citoplasma. Em protoplastos transformados, ASR5 localizou-se nos cloroplastos. Usando uma abordagem proteômica, comparando plantas não-transformadas e plantas ASR5_RNAi, um total de 41 proteínas com padrões contrastantes foi identificado. No intuito de identificar genes com expressão alterada pelo Al em arroz, e buscar genes afetados pelo silenciamento de ASR5, foi realizado o sequenciamento total dos transcritos utilizando plantas de arroz não transformadas e ASR5_RNAi em duas condições: controle e tratamento com Al. Essas análises transcriptômicas revelaram que 961 genes responderam ao Al em raízes de plantas de arroz não transgênicas submetidas ao Al. Nas plantas ASR5_RNAi, apenas 309 genes responderam ao tratamento com Al. Entretanto, apenas 52 desses genes se sobrepuseram quando comparados ao grupo de genes modulados em plantas não transformadas, sugerindo que a planta ASR5_RNAi perdeu a capacidade de regular um conjunto de genes. Além disso, análises de imunoprecipitação da cromatina seguida de sequenciamento em massa, revelaram que ASR5 liga-se ao promotor do gene STAR1, entre outros, regulando sua expressão em resposta ao Al. Os resultados mostram pela primeira vez que ASR5 atua como fator de transcrição em arroz e que está envolvido na regulação de genes responsivos ao Al conferindo tolerância frente à toxicidade do Al. / Among cereal crops, rice is considered the most aluminium (Al) tolerant species. However, variability among rice genotypes leads to remarkable differences in the degree of Al tolerance for distinct cultivars. A number of studies have demonstrated that rice plants achieve Al tolerance through internal and external mechanisms. We have analyzed expression changes of the rice ASR (Aba, Stress and Ripening) gene family as a function of Al treatment. The gene ASR5 was differentially regulated in the Al-tolerant rice ssp Japonica cv Nipponbare. However, ASR5 expression did not respond to Al exposure in Indica cv Taim rice roots, which are highly Al-sensitive. Transgenic plants carrying RNAi constructs that targeted the ASR genes displayed increased Al susceptibility in T1 plants. Rice embryogenic calli expressing an ASR5-GFP fusion revealed that ASR5 was localized in both the nucleus and cytoplasm. In transformed protoplasts, ASR5-GFP appears in chloroplast cells. Using a proteomic approach to compare non-transformed and ASR5_RNAi plants, a total of 41 proteins with contrasting expression patterns were identified. In order to identify genes with differential modulation under Al stress in rice, and search for genes affected by ASR5 silencing, RNA-seq was made in non-transformed plants and ASR5_RNAi plants in control conditions and after Al treatment. These analyses revealed that 961 genes responded to Al in non-transformed rice roots under Al stress. A total of 309 genes responded to Al in ASR5_RNAi plants. Only 52 genes overlapped between non transformed and ASR5_RNAi plants when comparing genes modulated by Al, showing that ASR-silenced plants lost the ability to modulate a set of genes in response to Al treatment. Furthermore, ChIP-Seq analysis revealed that ASR5 can bind to the promoter of STAR1, among other genes, regulating its expression under Al stress. These results show for the first time that ASR5 act as a transcription factor in rice and that it regulates Al-responsive genes conferring tolerance in rice against Al toxicity.

Diversos trabalhos demonstram que a resposta das plantas ao alumínio é complexa. Porém, nenhum trabalho caracterizou o envolvimento de microRNAs nesta resposta. Parte deste trabalho visou caracterizar o perfil de expressão de diferentes famílias de microRNAs em resposta ao alumínio comparando-se as raízes de plantas de arroz japonica e indica. De um total de dezesseis microRNAs diferencialmente expressos, treze microRNAs tiveram a expressão reduzida e outros seis tiveram a expressão aumentada nas raízes de plantas de arroz japonica tratadas com 450 M de AlCl3 após 8h. Nas plantas de arroz indica tratadas nas mesmas condições, nove microRNAs foram detectados como diferencialmente expressos. Destes, quatro tiveram a expressão aumentada e os outros cinco tiveram a expressão reduzida. Por RT-qPCR foram confirmados dois alvos do miR528. Um dos alvos, o gene L-Ascorbato Oxidase está relacionado com a regulação da divisão celular. Sugere-se que a regulação pelo miR528 pode estar de acordo com a inibição do desenvolvimento das raízes em resposta ao alumínio em plantas sensíveis. Estes resultados demonstram que a resposta dos microRNAs ao tratamento com alumínio também é complexa, pois vários microRNAs, que provavelmente regulam alvos distintos tiveram sua expressão modulada após o tratamento das plantas. Já foi demonstrado que o desenvolvimento de raízes laterais sofre regulação por microRNAs em Arabidopsis. A outra parte deste trabalho visou caracterizar funcionalmente o miR164 e a expressão espacial de diferentes membros da família miR164 em raízes de plantas de arroz. Plantas superexpressando o miR164 apresentaram as raízes laterais reduzidas em comparação com as plantas não transformadas. Interessantemente, a análise por RT-qPCR de dois alvos do miR164 revelaram resultados inversos. A análise das plantas contendo os promotores de três genes da família miR164 fusionados ao gene repórter GUS revelou uma sobreposição da expressão espacial no órgão. Os microRNAs miR164a e miR164d localizam-se nas raízes laterais, e o miR164f está localizado nas raízes laterais e também na raiz primária. Porém, cortes transversais das raízes demonstraram que os miR164a e o miR164f localizam-se na endoderme e no estelo, respectivamente. Uma análise in silico das seqüências dos promotores dos seis membros da família miR164 e de seus respectivos alvos revelou a presença de motivos de DNA provavelmente responsivos a fatores de transcrição envolvidos no desenvolvimento de meristemas primários. Com base nestes resultados, sugere-se que os microRNAs miR164a e miR164f devem estar regulando seus alvos em diferentes tecidos da raiz. Este resultado está de acordo com o desenvolvimento inicial das raízes laterais, pois estas se originam do periciclo componente do estelo. Os microRNAs têm função crucial ao longo do desenvolvimento e em resposta a estresses abióticos. O papel regulatório dos microRNAs reside na complexidade e diversidade das respostas a estresses abióticos e ao desenvolvimento, visto que diversos microRNAs, que provavelmente regulam distintos alvos, estão envolvidos em redes complexas na regulação da expressão gênica. / Previous works showed that the response to aluminum (Al) in plants is complex. However, at present, there is no data regarding microRNA expression in this response. Part of this work aimed to characterize the expression profile of different families of microRNAs in response to Al comparing roots of japonica and indica roots. From sixteen microRNAs differentially expressed, thirteen were down-regulated and six were upregulated in japonica rice roots treated with 450 M of AlCl3 after 8h. For the indica rice roots under the same conditions, nine microRNAs were differentially expressed. From these microRNAs, four were up-regulated and five were down-regulated. Two miR528 targets were confirmed by RT-qPCR. One of the targets is the L-AScorbate oxidase gene, which regulate cell divisions. These results help explaining rice root inhibition under Al teatment in sensitive plants. Our results suggest that microRNA response to Al is also complex, because several microRNAs that had their expression modulated probably regulate distinct target genes. It is known that lateral root development is regulated by microRNAs in Arabidopsis. The other part of this work was to characterize the miR164 function and the spatial expression of different members of the miR164 family in rice roots. Plantas overexpressing the miR164 had less lateral roots when compared to the non-transformed plants. Interestingly, the expression by RT-qPCR of two miR164 target was inverse in the miR164 overexpressing plants. The spatial expression analysis of different members of the miR164 family revealed overlapping domains. MicroRNAs miR164a and miR164d localized in the lateral roots, and miR164 is localized in lateral roots and also in primary roots. However, hand-sectioning of the miR164a and miR164f GUS fusion plants demonstrate that miR164a is expressed in the endodermis and miR164f is expressed in the stele. An in silico analysis of promoter sequences of all miR164 genes revealed the presence of DNA motifs probably responsive to transcription factors involved in the development of primary meristems. Base on these results, we suggest that different members of the miR164 family are regulating their targets in different tissues of rice roots. These results are in agreement with the initial development of lateral roots originating from the pericycle cells. The key of the regulatory role of microRNAs in response to abiotic stresses and during development brought complexity to the regulatory networks of gene expression.

Uma significativa quantidade de proteínas vegetais apresenta-se compartimentalizada nas diversas estruturas celulares. A sua localização pode conduzir à elucidação do funcionamento dos processos biossintéticos e catabólicos e auxiliar na identificação de genes importantes. A fim de localizar produtos gênicos relacionados à resistência, foi utilizada a fusão de cDNAs de arroz (Oryza sativa L.) ao gene da proteína verde fluorescente (GFP). Os cDNAs foram obtidos a partir de uma biblioteca supressiva subtrativa de genes de arroz durante uma interação incompatível com o fungo Magnaporthe grisea. Estes cDNAs foram fusionados a uma versão intensificada de gfp e usados para transformar 500 plantas de Arabidopsis thaliana. Outras 50 plantas foram transformadas com o mesmo vetor, porém sem a fusão (vetor vazio). Foram obtidas aproximadamente 25.500 sementes oriundas das plantas transformadas com as fusões EGFP::cDNAs e 35.000 sementes das transformadas com o vetor vazio, produzindo, respectivamente, 750 e 800 plantas tolerantes ao herbicida glufosinato de amônio. Após a seleção, segmentos foliares das plantas foram analisados por microscopia de fluorescência, visando o estabelecimento do padrão de localização de EGFP. Foram observadas 18 plantas transformadas com a fusão EGFP::cDNAs e 16 plantas transformadas com o vetor vazio apresentando expressão detectável de GFP. Uma planta transformada com uma fusão EGFP::cDNA apresentou localização diferenciada da fluorescência, notadamente nas células guarda dos estômatos e nos tricomas. Após seqüenciamento do cDNA fusionado, foi verificado que esta planta apresentava uma inserção similar a uma seqüência codificante de uma quinase, uma classe de enzimas envolvidas na transdução de sinais em resposta à infecção por patógenos. / A significant amount of plant proteins is compartmentalized in different cellular structures. The location of such proteins is essential to understand the function of biosynthetic and catabolic processes and also to help the identification of important genes. To identify the location of gene products related to resistance, rice (Oryza sativa) cDNAs were fused to a gene coding a GFP protein (green fluorescent protein). The cDNAs were obtained from a suppressive subtractive library of rice plants during an incompatible interaction with Magnaporthe grisea fungus. The cDNAs were fused to an enhanced version of gfp and they were used to transform 500 Arabidopsis thaliana plants, yielding 25.500 T1 seeds. Other 50 plants were transformed with the same vector, but without the EGFP::cDNA fusion (empty vector), yielding 35.000 T1 seeds. Seven hundred and fifty and 800 plants were generated from T1 seeds of the EGFP::cDNA fusions and empty vector transformations, respectively. Following herbicide selection, detached leaves were analyzed under a fluorescence microscope to evaluate the pattern of EGFP localization. It was observed that 18 plants transformed with EGFP:cDNA fusion and 16 plants transformed with empty vector showed detectable EGFP accumulation. One plant transformed with EGFP::cDNA showed a unique localization of the fluorescent signal. In this plant, the EGFP expression was predominantly visible at the stomata guard cells and trichomes. After, cDNA sequencing, the cDNA from this plant has shown insert similarity to kinase protein sequence, an enzyme class frequently related to signal transduction in response to pathogenic infections.

O conhecimento da biologia, habilidade competitiva e variabilidade genética em espécies de angiquinho pode fornecer informações importantes para reduzir seu prejuízo em arroz irrigado. Os objetivos do trabalho foram confirmar a ocorrência de três espécies de angiquinho (Aeschynomene denticulata, A. indica e A. sensitiva), enfocando sua distribuição em lavouras de arroz no Sul do Brasil, conhecer sua biologia, habilidade competitiva e variabilidade genética e as respostas da infestante a práticas de manejo. Para isso, avaliaram-se a emergência das plântulas, características morfológicas e habilidade competitiva das três espécies, potencial competitivo de A. denticulata e redução da produtividade de grãos em arroz e efeitos de cultivares de arroz e de épocas da adubação nitrogenada e da irrigação na resposta da cultura. Os resultados mostram que as três espécies de angiquinho ocorrem nos Estados do RS e de SC, mas com distribuição variável. As três espécies emergem sob lâmina d’água quando as sementes se localizam na superfície do solo. A. indica e A. sensitiva reúnem características que mostram maior capacidade competitiva do que A. denticulata. A aplicação do adubo nitrogenado na semeadura do arroz aumenta a habilidade competitiva da cultivar precoce (Irga 418), enquanto a cultivar de ciclo médio (Irga 409) responde melhor à competição quando o adubo é fracionado. A antecipação da irrigação mostra-se vantajosa à competitividade da cultura. A perda média de produtividade do arroz por competição de A. denticulata é de 1,4 % para cada planta da infestante m-2, considerando-se população de até 35 plantas m-2, mas este índice varia com as práticas de manejo. A utilização dos marcadores moleculares ISSRs indica baixa variabilidade genética, tanto intrapopulacional quanto intra-específica, para as três espécies de Aeschynomene investigadas. / The knowledge about biology, competitive ability, and genetic variability in jointvetch species may provide important informations in order to reduce their damage in flooded rice. The objectives of this study were to confirm the occurrence of three species of jointvetch (Aescynomene denticulata, A. indica, and A. sensitiva) and their distribution in rice fields in Southern Brazil, to study their biology, competitive ability, and genetic variability¸ as well as the response of the weed to management practices. To accomplish these, there were evaluated jointvetch seedling emergency, morphological characteristics and competitive ability of the species, competitive potential of A. denticulata and loss of grain yield which it may cause to the rice crop, and the effects of rice cultivars and times of nitrogen fertilization and flood starting in the crop response. The results show that the three jointvetch species do occur in rice fields in the States of RS and SC, but with variable distribution. The three species emerge under water layer when the seeds are located on soil surface. A. indica and A. sensitive add plant characteristics which show greater competitive potential than A. denticulata. Anticipation of nitrogen fertilization to rice seeding time increases the competitive ability of the early rice cultivar (Irga 418), whereas the medium cycle rice cultivar (Irga 409) responds better to jointvetch presence when the fertilizer is divided. Anticipation of flooding to rice plants with three leaves shows benefit to crop competitivity. Average loss of rice grain yield due to A. denticulata competition is 1,4 % for each weed plant m-2, when its density is below 35 plants m-2, but this loss varies according to management practices. Use of the ISSR molecular marker points out the occurrence of low genetic variability intrapopulation, as well as intraspecific, for the three Aeschynomene species evaluated.

As espécies reativas de oxigênio (ERO) são produzidas constantemente pelo metabolismo aeróbico. Em situações de estresse biótico ou abiótico, a produção é aumentada e a toxicidade das ERO pode conduzir a diversos danos celulares. As ERO atuam também como moléculas sinalizadoras regulando a expressão de genes de defesa a estresses, senescência, morte programada da célula, crescimento e desenvolvimento da planta, entre outros processos. Uma vez que as ERO são tóxicas e também participam de eventos de sinalização, as células vegetais requerem mecanismos que regulem finamente a concentração intracelular dessas moléculas. A ascorbato peroxidase (APx) é uma enzima fundamental do metabolismo antioxidante, catalisando a decomposição do peróxido de hidrogênio. Em arroz, a família APx é codificada por oito genes, cujas isoformas são caracterizadas por sua localização subcelular: citosólica, peroxissomal, mitocondrial ou cloroplastidial. Este trabalho teve como objetivo caracterizar funcionalmente as ascorbato peroxidases citosólicas (APx1 e APx2) e peroxissomais (APx3 e APx4) de arroz, estudando o papel destas isoformas nos mecanismos de defesa das plantas. A estratégia utilizada foi a obtenção e caracterização de plantas silenciadas para diferentes genes por RNA de interferência (RNAi). O padrão de expressão global da planta silenciada para os genes de APx citosólicas, em comparação com a planta não-transformada, foi avaliado através de análises de microarranjo e proteômica. A análise das plantas silenciadas APx1/2s revelou a existência de um mecanismo de compensação, com alteração de parâmetros fotossintéticos, ativação de outras enzimas antioxidantes e aclimatação, possivelmente sinalizados pelos níveis mais elevados de peróxido de hidrogênio. As plantas silenciadas para os genes de APx peroxissomais apresentaram atraso no desenvolvimento da panícula e maior susceptibilidade à senescência. Os genes OsAPx3 e OsAPx4 são mais expressos em folhas. A isoforma APx4 apresentou expressão em folhas, raízes e panícula de arroz, principalmente nas regiões do sistema vascular. Estas análises mostram que as isoformas de APx de arroz possuem funções diferentes, relacionadas com o compartimento celular em que estão localizadas. As enzimas APx fazem parte do complexo sistema antioxidante vegetal e estes resultados visam contribuir para um melhor entendimento do papel de APx no metabolismo celular e na defesa da planta. / The reactive oxygen species (ROS) are produced constantly by aerobic metabolism. In abiotic and biotic stress, the production is increased and ROS toxicity can cause several cellular damages. ROS also act as signaling molecules in the regulation of defense gene expression, senescence, programmed cell death, plant growth and development and other processes. Since ROS are toxic and also participate of signaling events, plant cells require mechanisms that tightly regulate the intracellular concentration of these molecules. Ascorbate peroxidase (APx) is an antioxidant metabolism enzyme, which catalyzes the hydrogen peroxide scavenging. In rice, the APx family is formed by eight genes, which isoforms are characterized by their subcellular localization: cytosol, peroxisome, mitochondria and chloroplast. This work aimed to characterize at functional level the cytosolic (OsAPx1 and OsAPx2) and the peroxisomal (OsAPx3 and OsAPx4) ascorbate peroxidase encoding genes in rice, studying the role of their products in plant defense mechanisms. The general strategy used was to produce and to characterize plants silenced for different APx genes by RNA interference (RNAi). The global expression pattern of silenced plants for cytosolic APx, compared with the non-transformed plant, was analyzed by microarray and proteomics experiments. These revealed the existence of a compensatory mechanism, which include alterations in photosynthetic parameters, activation of other antioxidant enzymes and acclimation, possibly induced by higher levels of hydrogen peroxide. Plants silenced for peroxisomal APx genes showed a delay in panicle development and were more susceptible to senescence. The expression analyses revealed that OsAPx3 and OsAPx4 genes present higher expression in leaves. The APx4 isoform is expressed in leaves, roots and panicles of rice, mainly in the vascular system. These analyses showed that rice APx isoforms may play different functions related to the cellular compartment in which they are located. APx enzymes are part of the complex plant antioxidant system and these results may contribute to a better understanding of the APx role in the cellular metabolism and plant defense.

A fertilização química é amplamente utilizada para aumento da produtividade de plantações, mas sua produção e uso levaram a severos danos ambientais. Para reduzir o uso de fertilizantes, pode-se fazer uso de bactérias promotoras de crescimento vegetal (Plant Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR), que são bactérias associadas a plantas e que melhoram a sua saúde, tamanho e produtividade através de vários mecanismos. A eficiência das PGPR sabidamente flutua com as condições ambientais; porém, há poucos estudos abordando os efeitos da fertilização química nas características de promoção de crescimento dessas bactérias. Neste trabalho foram analisados os efeitos da fertilização a longo prazo na diversidade de 190 linhagens bacterianas isoladas do solo rizosférico e de raízes de arroz, além da ocorrência e níveis de expressão de algumas características de promoção de crescimento vegetal. Os resultados obtidos demonstraram que a fertilização tem pequeno efeito na diversidade bacteriana, mas um grande efeito nas habilidades de solubilização de fosfato e produção de compostos indólicos. Propõe-se que, em condições de ausência de nutrientes, as plantas selecionam bactérias que apresentem boa capacidade de solubilização de fosfato para uma íntima associação com suas raízes, ao invés de bactérias que sejam boas produtoras de compostos indólicos. Quando em condições de disponibilidade moderada de nutrientes as plantas selecionam bactérias que sejam boas produtoras de compostos indólicos, ao invés de boas solubilizadoras de fosfato. Em condições de abundância de nutrientes essa preferência seletiva parece estar desativada. Após sete linhagens bacterianas terem sido testadas para promoção de crescimento vegetal in vivo de arroz em casa de vegetação, as previsões descritas acima foram avaliadas em um experimento a campo. De fato observou-se que bactérias eficientes em solubilizar fosfato promoveram o crescimento das plantas apenas em condições limitadas de nutrientes e que bactérias produtoras de compostos indólicos promoveram o crescimento vegetal apenas em condições de disponibilidade moderada de nutrientes. Quando a disponibilidade de nutrientes foi abundante, a solubilização de fosfato e a produção de compostos indólicos não foram fatores chave para promover o crescimento vegetal. Essas observações podem ser utilizadas para uma prospecção direcionada de PGPRs e seleção antecipada de candidatas à promoção de crescimento vegetal, de acordo com as necessidades da planta e os interesses dos agricultores. / Chemical fertilization is widely used for increased crop productivity, but its production and use lead to serious environmental damage. To reduce the use of fertilizers, one can make use of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR), which are plant-associated bacteria that increase plant health, size and yield through various mechanisms. PGPR effectiveness is known to fluctuate with environmental conditions; however, studies regarding the effect of chemical fertilization on plant growth promoting (PGP) traits of PGPR are scarce. In this work, the effects of long-term fertilization on the diazotrophic diversity, occurrence and expression levels of PGP traits from 190 bacterial strains isolated from rhizospheric soil and roots of rice were analyzed. We found that fertilization had a limited effect on diversity but had a major effect on phosphate solubilization and indolic compounds (IC) production abilities. We propose that plants select bacteria that present good phosphate solubilization ability for intimate root association in lieu of good IC production under nutrient-poor conditions and select good IC producers in lieu of good phosphate solubilizers under nutrient-moderate conditions. In nutrient-rich conditions, this selection preference seems to be deactivated. After testing seven selected isolates for effective in vivo plant growth promotion in greenhouse conditions, our predictions were tested in the field. We found that good phosphate solubilizers only promoted growth at nutrient-poor conditions and that good IC producers only promoted growth at nutrient-moderate conditions. In nutrient-rich conditions, phosphate solubilization and IC production were not key factors to promote plant growth. These findings may be used for directed PGPR prospection and anticipated PGPR candidate selection, according to plant needs and farmer interests.

O método envolve a avaliação da geração termoelétrica regionalizada, em pequena escala e a partir dos resíduos agrícolas existentes em fontes locais de pós-colheita, beneficiamento e transformação da produção primária. O trabalho está apoiado na adequação técnico-tecnológica, na viabilidade econômico-financeira, no inventário geo-referenciado da disponibilidade de biomassa e na aproximação multicriteríal de apoio a decisão. Para subsidiar as informações com dados, fez-se uma varredura das principais tecnologias existentes, sua disponibilidade e custo, e aplicou-se um questionário específico, dirigido ao diagnóstico energético das empresas trabalhadas, todas do setor arrozeiro. Esses números, que alimentam as simulações efetuadas para os casos reais, são amostrados em um Município tomado como representativo da média das regiões do Estado do Rio Grande do Sul. As avaliações econômicas utilizam-se de dois índices: a TIR e o Payback, ambos descontados a uma taxa empregada como mínima de atratividade econômica. O pequeno volume investido e as grandes oscilações dos indicadores, conduzem a instabilidade da análise, em que pequenas variações, relativas ao valor total do investimento expresso em termos de fluxo de caixa, causam grandes alterações nos valores finais da TIR. Um maior prazo de financiamento e percentual de participação nos itens financiados é desejável para alavancar projetos termoelétricos dessa natureza. Alternativas tecnológicas, como de gaseificação, e associação de empresas geradoras de resíduo potencialmente combustível, são recomendáveis especialmente para escalas inferiores a 200 kW, de potência instalada. O método multicriterial mostrou-se útil, especialmente se acompanhado da tecnologia do sistema de infomações geográficas (SIG). É uma eficiente e valiosa ferramenta para avaliação de projetos e para hierarquizqão de preferências das possióilidades existentes, apresentando uma priorização que pode, ou não, ser adotada para o estabelecimento de políticas de incentivo. É, ainda, perfeitamente aplicável a projetos de geração termoelétrico de pequeno porte, especialmente em co&guração de auto consumo, em empresas que se utilizem dos resíduos agrícolas próprios, próximos, ou em conjunto com outras unidades, abrindo caminhos para a gestão ambienta1 dos resíduos através da geração de biotermoeletricidade. / The study develops an evaluation of the regionalised thermoelectrical power generation, in small scale using the local existent agricultural residues like those fiom crops, benefiting and transformation procedures of the primary production. The work is based on the techniciantechnological settle down, the economic-hancial viability, the geo referenciated inventory of the residual biomass disponibility, and in the multicriterial decision aid approach. To provide the system with information data, a survey of the main existent technologies are made, and the readiness and cost are saved. Also a spesc questionnaire was applied, intended to obtain an energy diagnosis of the worked companies, all of thern dealing with rice. Those numbers feed the simulations that are made based on real cases, sampled in a county taken as representative of the average areas of the State of Rio Grande do Sul - Brazil. The economic evaluations make use of two indexes: the real discount rate (RDR) and the Payback, both discounted for a minimum economic attractiveness. The small amount invested and the great oscillations of the indexes, conduce to a moderate instabiity of the analysis, where small variations of the whole investrnent, expressed in cash flow terms, cause great alterations in the final values of RDR. Increasing the h c i n g perbd and percentage of participation in the financed items is desirable to improve thermoelectrical project competitiveness. Technological advancing like gaseification, and association of some companies that are potentidy fbel residue generators, are altematives to power plants, especially recornmended for scales lower than 200 kWe. The multicriterial method seems to be very usem, especially if accompanied of the geographical information system (GIS) methodology. It is an efficient and valuable to01 in the evaluation of projects and in the preferences hierarchization of the existing possibilities, presenting a priorization scale that can or not, be adopted for incentive policy. It is also perfectly applicable to small scale power generation projects, especially in self consumer contiguration, and in companies that used their own or nearby agricultural residues, or together with other enterprise, so open opportunities for the residues administration by the biothermoelechicity generation way.

A disponibilidade dos íons + 4 NH e - 3 NO em concentrações e proporções desbalanceadas entre si no solo pode interferir na absorção e assimilação do N de forma distinta entre plantas alterando o seu crescimento e desenvolvimento. O presente trabalho objetivou caracterizar esta dinâmica do N pelas culturas de arroz e de cevada supridas com distintas concentrações e proporções destes íons. Para isso foram conduzidos sete experimentos em sistema hidropônico e dois em meio estéril na casa de vegetação da Faculdade de Agronomia da UFRGS, nos anos de 2005 a 2007. Quatro experimentos (três com aeração na solução) foram conduzidos com a cultivar de cevada MN 698 e cinco experimentos (quatro sem aeração na solução e um com aeração na solução) foram conduzidos com a cultivar de arroz IRGA 417. Os tratamentos constaram de uma testemunha (sem N) e de cinco concentrações de N (1, 5, 10, 20 e 30 mmol L-¹) sendo que em cada concentração foram distribuídas cinco proporções entre as formas dos íons + 4 NH e - 3 NO sendo elas: 100% + 4 NH ; 75% + 4 NH e 25% - 3 NO ; 50% + 4 NH e 50% - 3 NO ; 25% + 4 NH e 75% - 3 NO ; 100% - 3 NO. A baixa atividade das enzimas NAR (reductase do nitrato) e GS (sintetase da glutamina) na parte aérea e raízes de arroz e de cevada com o aumento no suprimento de N contribuiu para o incremento no conteúdo de N mineral livre ( + 4 NH e - 3 NO ) na raiz e parte aérea das culturas. O fornecimento de N sob as formas amoniacal e nítrica promoveu incremento no N acumulado pela biomassa resultando em maior desenvolvimento foliar do colmo principal (CP), maior freqüência e sincronismo dos afilhos emitidos com o CP e maior rendimento de biomassa em relação ao suprimento de N nas formas isoladas. O suprimento crescente de N sob a forma amoniacal resultou em absorção e acúmulo de + 4 NH livre na raiz e parte aérea das plantas o que reduziu o crescimento e o desenvolvimento das plantas das duas culturas ocasionando senescência em plantas de arroz. O incremento na assimilação do N absorvido com o suprimento de - 3 NO em mistura com + 4 NH contribuiu para a redução no conteúdo de + 4 NH livre na raiz e parte aérea e, conseqüentemente, promoveu o crescimento e o desenvolvimento das plantas de cevada e de arroz. / The unbalanced concentration and proportion of ammonium ( + 4 NH ) and nitrate ( - 3 NO ) ions in the soil may affect N (nitrogen) absorption and assimilation in plant species, thus influencing their growth and development. Nitrogen (N) dynamics in rice and barley crops induced by varying the concentration and ratio of the above mentioned ions was the aim of the present work. Seven sets of experiments were carried out in a hydroponic system and two sets in a sterile environment, in a greenhouse at UFRGS in Porto Alegre, RS, between 2005 and 2007. Four experiments (three in aerated conditions) were carried out with MN 698 barley cultivar and five experiments (one in aerated conditions) were carried out with IRGA 417 rice cultivar. Treatments consisted of basic Hoagland nutrient solution with five distinct N concentrations (1, 5, 10, 20 and 30 mmol L-¹). For each concentration five different ratios of ammonium and nitrate ions were used: 100% + 4 NH ; 75% + 4 NH and 25% - 3 NO ; 50% + 4 NH and 50% - 3 NO ; 25% + 4 NH and 75% - 3 NO ; 100% - 3 NO. NAR and GS enzymes showed low activity in shoots and roots in both rice and barley with increased N availability which was also responsible for the high amount of free mineral N found in the shoots and roots of these crops. The supply of both + 4 NH and - 3 NO compared with any single ion increased the amount of N in the plant biomass. It also led to a greater rate of main-stem leaf development, frequency and synchronism between main-stem and tillers leaf and increase in the amount of plant biomass. The supply of N in the form of + 4 NH or - 3 NO resulted in free ammonium accumulation in roots and shoots and also reduced growth and development of the barley and rice plants, sometimes causing plant death in the case of rice. A mixed supply of ammonium and nitrate and contributed to the reduction of the free ammonium content in roots and shoots and promoted growth and development of the barley and rice crops.

Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) e X. oryzae pv. oryzicola (Xoc), agentes causais do crestamento foliar bacteriano (CFB) e estria bacteriana da folha (EBF), respectivamente, são pragas ausentes no Brasil, transmitidas por sementes, com potencial de comprometer seriamente a produção brasileira de arroz. O intercâmbio comercial de sementes aponta o exame laboratorial como estratégia fundamental na exclusão de tais pragas. O objetivo desta pesquisa foi desenvolver e validar um método detecção, dos patovares de X. oryzae (Xo) em sementes de arroz através de qPCR. A sonda XRS foi desenvolvida e, apesar de não distinguir os dois patovares, sua alta sensibilidade, 30 fg/μL de DNA, equivalendo a seis células bacterianas, evidenciou sua eficiência. O método sem isolamento em meio de cultura permitiu detectar até 4,2x102 UFC.mL-1. A análise de 468 amostras (162 nacionais e 306 importadas) de sementes de arroz de três safras não indicou a presença de Xo. A caracterização de 21 isolados de Xanthomonas sp., positivos no ELISA (Agdia, BRA 85000) para Xoo, mostrou variabilidade entre os isolados e a distinção destes de Xo. / Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) and X. oryzae pv. oryzicola (Xoc), the causal agents of bacterial leaf blight (BLB) and bacterial leaf streak (BLS), respectively, are pests absent in Brazil, transmitted by seeds, with potential to seriously compromised the Brazilian rice production. The commercial interchange of seeds indicates the laboratory analysis as a fundamental strategy in the exclusion of such pests. The objective of this research was to develop and validate a method for detection of pathovars of X. oryzae (Xo) in rice seeds by qPCR. The XRS probe was developed and, despite not distinguish the two pathovars of Xo, its high sensitivity, 30 fg/μL of DNA, equivalent to six bacterial cells, demonstrated its efficiency. The method without isolation in culture medium, allowed to detect up to 4,2 x102 CFU.mL-1. The analysis of 468 samples of rice seeds (162 national and 306 imported) in three crops, not indicated the presence of Xo. Characterization of 21 isolates of Xanthomonas sp. positive on ELISA (Agdia, BRA 85000) to Xoo, showed variability among isolates and distinction from Xo.