Made available in DSpace on 2014-12-17T14:03:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HelaineCS_DISSERT.pdf: 3181905 bytes, checksum: 5c020989070824dc8493d5f191c83a23 (MD5) Previous issue date: 2013-01-29 / Ag?ncia Brasileira da Inova??o / Sugarcane (Saccharum spp.) is a plant from Poaceae family that has an impressive ability to accumulate sucrose in the stalk, making it a significant component of the economy of many countries. About 100 countries produce sugarcane in an area of 22 million hectares worldwide. For this reason, many studies have been done using sugarcane as a plant model in order to improve production. A change in gravity may be one kind of abiotic stress, since it generates rapid responses after stimulation. In this work we decided to investigate the possible morphophysiological, biochemical and molecular changes resulting from microgravity. Here, we present the contributions of an experiment where sugarcane plants were submitted to microgravity flight using a vehicle VSB-30, a sounding rocket developed by Aeronautics and Space Institute teams, in cooperation with the German Space Agency. Sugarcane plants with 10 days older were submitted to a period of six minutes of microgravity using the VSB-30 rocket. The morphophysiological analyses of roots and leaves showed that plants submitted to the flight showed changes in the conduction tissues, irregular pattern of arrangement of vascular bundles and thickening of the cell walls, among other anatomical changes that indicate that the morphology of the plants was substantially influenced by gravitational stimulation, besides the accumulation of hydrogen peroxide, an important signaling molecule in stress conditions. We carried out RNA extraction and sequencing using Illumina platform. Plants subjected to microgravity also showed changes in enzyme activity. It was observed an increased in superoxide dismutase activity in leaves and a decreased in its activity in roots as well as for ascorbate peroxidase activity. Thus, it was concluded that the changes in gravity were perceived by plants, and that microgravity environment triggered changes associated with a reactive oxygen specie signaling process. This work has helped the understanding of how the gravity affects the structural organization of the plants, by comparing the anatomy of plants subjected to microgravity and plants grown in 1g gravity / A cana-de-a??car (Saccharum spp.) ? um planta da fam?lia Poaceae que possui uma impressionante capacidade de armazenar sacarose no colmo, o que a torna um significante componente da economia de muitos pa?ses. Aproximadamente 100 pa?ses produzem cana-de-a??car em uma ?rea de 22 milh?es de hectares no mundo. Por essas raz?es, diversos estudos sobre a resposta de culturas a estresse ambiental contemplam a cana-de-a??car. Uma mudan?a na gravidade pode ser um tipo de estresse abi?tico, uma vez que ? capaz de gerar respostas r?pidas ap?s a estimula??o gravitacional. No presente trabalho procurou-se investigar as poss?veis altera??es morfofisiol?gicas, bioqu?micas e moleculares decorrentes da microgravidade. Aqui s?o apresentadas as contribui??es do experimento de submiss?o de plantas de cana-de-a??car ? microgravidade atrav?s de voo em um ve?culo VSB-30, Plantas de cana-de-a??car cultivadas em condi??es controladas, com 10 dias de desenvolvimento, foram assim submetidas a um per?odo de seis minutos de microgravidade real. As an?lises morfofisiol?gicas de ra?zes e folhas mostraram que as plantas sofreram altera??o nos tecidos de condu??o da seiva e ?gua, padr?o de disposi??o irregular de feixes vasculares, espessamento de paredes celulares, entre outras modifica??es anat?micas que indicam que a morfologia das plantas foi substancialmente influenciada pela aus?ncia de est?mulo gravitacional, al?m do ac?mulo de per?xido de hidrog?nio, importante mol?cula de sinaliza??o em condi??es de estresse. Foi realizada a extra??o do RNA e o sequenciamento do RNA atrav?s da plataforma Illumina, e estas sequencias est?o sendo analisadas. Foram tamb?m observadas altera??es nas atividades enzim?ticas, com aumento na atividade de super?xido dismutase em folhas e redu??o da atividade de super?xido dismutase e ascorbato peroxidase em ra?zes. Assim, estes resultados permitem concluir que a altera??o da gravidade foi percebida pelas plantas de cana-de-a??car e o ambiente de microgravidade desencadeou altera??es associadas a um processo de sinaliza??o por meio de esp?cies reativas de oxig?nio em condi??es de estresse. O presente trabalho auxiliou, portanto, a compreender como a gravidade interfere na organiza??o estrutural das plantas, atrav?s da compara??o da anatomia de plantas submetidas ? microgravidade e plantas crescidas em gravidade 1g

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O objetivo do presente trabalho foi caracterizar aspectos fisiolÃgicos e bioquÃmicos que mostrem se plantas de arroz (Oryza sativa) deficientes da enzima citosÃlica peroxidase do ascorbato (cAPX) sÃo mais suscetÃveis ao estresse oxidativo do que as plantas com cAPX. A APX Ã uma importante enzima do metabolismo oxidativo de plantas, atuando na regulaÃÃo dos nÃveis endÃgenos do perÃxido de hidrogÃnio (H2O2). Para isso, plantas deficientes em cAPX (Apx1/2s) e plantas nÃo transformadas (WT) foram utilizadas para a experimentaÃÃo. As plantas foram silenciadas pela tÃcnica do RNA de interferÃncia (iRNA) e cultivadas por 35 dias em vasos de 1.5 L contendo soluÃÃo nutritiva sob condiÃÃes de casa de vegetaÃÃo. O experimento I foi realizado com segmentos de folhas imersos em metil-viologÃnio (MV) 50 M durante 24h, e o experimento II foi realizado pela aplicaÃÃo dos seguintes estresses abiÃticos: salinidade, alta luminosidade e MV. Os resultados do experimento I mostraram que as plantas Apx1/2s possuem um nÃvel basal de H2O2 maior do que os nÃveis encontrados nas plantas WT, sugerindo que as plantas Apx1/2s apresentam um nÃvel de H2O2 prÃximo de um nÃvel de sinalizaÃÃo celular. O fato das plantas WT terem acumulado H2O2 apÃs 1h de tratamento sugere a necessidade de um nÃvel sinalizador de H2O2 para ativaÃÃo dos sistemas de defesa. As plantas Apx1/2s ao contrario das WT apresentaram uma queda constante no conteÃdo de H2O2, indicando uma provÃvel remoÃÃo do excesso de H2O2. ApÃs 3h de tratamento as enzimas SOD, APX e PHGPx de cloroplasto apresentaram atividade superior nas plantas Apx1/2s, tanto no controle quanto no estresse, comparadas com as plantas WT. Esses resultados sugerem existÃncia de um sistema antioxidante bastante ativado nas plantas Apx1/2s. No experimento II as plantas Apx1/2s nÃo apresentaram diferenÃas nos parÃmetros fotoquÃmicos quando comparadas com as plantas WT, mesmo possuindo uma menor fotossÃntese em condiÃÃes controle. A dissipaÃÃo do excesso de energia (NPQ) nas plantas Apx1/2s tratadas com luz foi, em mÃdia, maior que das plantas WT, indicando uma possÃvel maior eficiÃncia na dissipaÃÃo de energia. Mesmo com eficiente dissipaÃÃo de energia ambas as plantas nÃo conseguiram evitar energia excessiva no fotossistema e acabaram sofrendo fotoinibiÃÃo e danos no aparato fotossintÃtico (Fv/Fm). Em relaÃÃo Ãs plantas WT, as Apx1/2s apresentaram maior atividade das enzimas antioxidativas SOD, CAT e PHGPx nas condiÃÃes controle, na provÃvel tentativa de compensar a ausÃncia da cAPX. No tratamento com MV a isoforma cloroplÃstica da PHGPx foi estimulada em mais de 100% nas plantas Apx1/2s, indicando que essas plantas podem reparar danos oxidativos com mais rapidez que as WT. Os dados sugerem que as plantas Apx1/2s, apesar da ausÃncia da cAPX, ativam sistemas adicionais de proteÃÃo antioxidativa para compensar essa ausÃncia e responder mais rÃpida e eficientemente a situaÃÃes de estresse. / The aim of this study was to characterize physiological and biochemical aspects that show if rice plants (Oryza sativa) knockdown on cytosolic ascorbate peroxidase enzyme (cAPX) are more susceptible to oxidative stress than the wild type plants. APX is an important enzyme from oxidative metabolism of plants, acting on regulation of the endogenous levels of hydrogen peroxide (H2O2). For this, rice plants knockdown on cAPX (Apx1/2s) and wild type (WT) were used for the experimentation. The plants were silenced by interference RNA technical (iRNA) and were grown for 35 days into 1.5 L pots containing nutritive solution under greenhouse conditions. The experiment I was performed with leaves segments immersed in methyl viologen (MV) 50 μM for 24h and the experiment II was performed by application of the following treatments: salt stress, high light and MV. The results from experiment I shown Apx1/2s plants have a higher level of H2O2 high than the levels found on WT rice plants, suggesting that Apx1/2s plants present a level of H2O2 near a level of cell signaling. The fact of WT plants had accumulated H2O2 1h after the treatment suggest the necessity of a signaling H2O2 level for stimulate defense systems. Apx1/2s plants unlike of WT plants presented a constant decline on H2O2 content, indicating a likely H2O2 scavenging excess. After 3h of treatment the chloroplastic enzymes SOD, APX and PHGPx presented upper active in Apx1/2s plants, in control and stress, compared with WT plants. These results suggest the existence of an antioxidant system quite active in the Apx1/2s plants. In experiment II the Apx1/2s plants presented no differences in the photochemical parameters when compared with WT plants, even possessing a smaller photosynthesis under controlled conditions. The energy dissipation (NPQ) in the Apx1/2s plants under high light was, in average, higher than WT plants, suggesting better energy dissipation. Even with efficient energy dissipation, the plants could not avoid the excess of energy in the photosystem and they suffered photoinhibition and damage in photosynthetic apparatus (Fv/Fm). In relation the WT plants, Apx1/2s plants presented a higher activity of antioxidant enzymes SOD, CAT and PHGPx under controlled conditions, probably intending compensate the lack of cAPX. In the MV treatment the chloroplastic PHGPx was stimulated above 100% in the Apx1/2s plants, indicating that these plants can repair oxidative damage faster than the WT plants. The results suggest that Apx1/2s plants, despite the absence of cAPX, activated additional security systems to compensate the lack of cAPX and respond quickly and efficiently to stress situations.

A cana-de-açúcar é uma das principais culturas agrícolas no cenário econômico e social brasileiro. Na cultura de cana-de-açúcar o estresse hídrico é o principal fator limitante para o aumento de produtividade, sendo responsável por alterações fisiológicas, bioquímicas e moleculares nas plantas, que podem deflagrar perturbações metabólicas que ativam a morte celular programada (MCP). Sabendo-se que o gene BI-1 apresenta o potencial de reduzir os efeitos da MCP desencadeado por estresses bióticos e abióticos em plantas, este trabalho teve como objetivo analisar plantas transgênicas de cana-de-açúcar que expressam o gene BI-1 de Arabidopsis thaliana (AtBI-1) em condições de estresse hídrico. Também, plantas transgênicas e controle foram inoculadas com o fungo Puccinia melanocephala demonstrando que o processo de transformação genética com o gene AtBI-1 alterou as características pré existentes de resistência a ferrugem marrom nas plantas transgênicas. Os estudos de tolerância ao défict hídrico foram realizados em dois experimentos, o experimento 1 com plantas transgênicas e controles de 90 dias e o experimento 2 com plantas de 60 dias. Plantas do experimento 1 foram analisadas quanto características morfológicas como número de estômatos e tricomas, altura e circunferência do colmo e após ficarem 24 dias sem água foram analisadas quanto a taxa fotossintética, comportamento estomático e conteúdo relativo de água nas folhas, enquanto no experimento 2 as plantas foram analisadas quanto aos teores de prolina, atividades das enzimas guaiacol peroxidase (GPOX), ascorbato peroxidase (APX) e catalase (CAT) após as plantas ficarem 17 dias sob déficit hídrico. Estas enzimas estão envolvidas em processos de desativação de elementos ativos de oxigênio. Os resultados demonstraram que as plantas transgênicas expressando o gene AtBI-1 possuem fenótipo de menor altura, e maior taxa fotossintética, maior comportamento estomático e maior conteúdo relativo de água nas folhas, e assim apresentam maior tolerância ao déficit hídrico que plantas controle. Contudo, houve baixo acúmulo de prolina, baixa atividade da GPOX, APX e CAT nas plantas transgênicas durante o estresse hídrico comparada com as plantas controle do mesmo tratamento. Porém foi observado alta atividade constitutiva da catalase nas plantas transgênicas. A atividade da catalase nestas plantas transgênicas sugere a possibilidade da interação entre AtBI-1 e calmudolinas. Futuros estudos podem contribuir para elucidar se a proteína BI-1 é essencial para a ativação das catalases por calmudolinas. / Sugarcane is one of the main agricultural crops in the Brazilian social and economic scenario. Water stress in the culture of sugarcane is the main limiting factor for increasing productivity accounting for physiological, biochemical and molecular plants that can trigger metabolic disturbances activating programmed cell death (MCP). Knowing that the BI-1 gene has the potential to reduce the effects of MCP triggered by biotic and abiotic stresses in plants, this study aimed to analyze transgenic sugarcane that express the BI-1 gene of Arabidopsis thaliana (AtBI-1) under water stress. Also, transgenic and control plants were inoculated with Puccinia melanocephala fungus demonstrating that the genetic transformation process with the AtBI-1 gene altered the pre-existing characteristics of brown rust resistance in transgenic plants. Studies of tolerance to water deficit were performed in two experiments, the experiment 1 was prepared with transgenic and control plants with 90 days and the experiment 2 used plants with 60 days. Plants from experiment 1 were analyzed as for morphological characteristics such as number of stomata and trichomes, height and diameter of stem after plants being under water for 24 days as were analyzed photosynthetic rate, stomatal behavior, relative water content in leaves while in the experiment 2, plants were analyzed for the levels of proline, enzyme activities of guaiacol peroxidase (GPOX), ascorbate peroxidase (APX) and catalase (CAT) under water deficit for 17 days. These enzymes are involved in deactivation of active elements oxygen. The results demonstrated that the transgenic plants expressing the AtBI-1 gene presented the phenotype of lower height, higher index of leaf area, higher photosynthetic rate, higher stomatal behavior and higher relative water content in leaves than control plants increasing tolerance to drought stress. However, there were low levels of proline, low activity of GPOX activity, APX and CAT in transgenic plants during drought stress compared to control plants of the same treatment, but the observed high constitutive activity of catalase in transgenic plants. Catalase activity in these transgenic plants suggests the possibility of interaction between AtBI-1 and calmudolinas. Future studies may contribute to understand whether the BI-1protein is essential for the activation of catalase by calmudolinas.

O ascorbato de monometilsilanotriol (AMS) apresenta as propriedades cosméticas do ácido ascórbico. Além de ser um antioxidante e despigmentante, o AMS apresenta silício em sua estrutura, assim sua presença em formulações tópicas tem como objetivo repor o silício endógeno, proporcionando a regeneração do tecido. O presente trabalho tem por objetivo, caracterizar e analisar o AMS formulações cosméticas. Para caracterização do princípio ativo, foram empregadas as seguintes técnicas: espectrofotometria no ultravioleta, espectrofotometria na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), cromatografia em camada delgada, perda por dessecação, calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG), termogravimetria derivada (DTG) e análise do tamanho de partícula. Avaliou-se o potencial antioxidante in vitro do AMS pelos métodos de DPPH (2,2´-difenil-1- picrilhidrazil) e ORAC(Oxigen Radical Absorbance Capacity Assay) . Para avaliar o comportamento do princípio ativo em formulações cosméticas foi realizado um estudo de estabilidade acelerada, no qual as mesmas foram armazenadas nas seguintes condições: 40º C ± 2, câmera de fotoestabilidade 25º C, armário fechado à temperatura de 25º C± 2 e geladeira a 5º C ± 2. Foram avaliados os caracteres organolépticos, o pH e viscosidade aparente, também foram efetuadas análises por DSC, tamanho de partícula e microscopia de luz polarizada. Para determinação do AMS foi desenvolvido e validado um método por cromatografia líquida da alta eficiência (CLAE) em fase reversa por pareamento iônico. De acordo com os resultados obtidos por TG/DTG/DSC pode-se associar o comportamento térmico do ativo isolado com aquele da espécie incorporada em formulações. Segundo o método de tamanho de partícula, pode-se avaliar que o AMS, apresentou tamanho de aproximadamente 1 µm (919 nm) e índice de polidispersidade de 0,111. Durante os experimentos para determinação da atividade antioxidante por DPPH, o AMS demonstrou ter propriedade antioxidante tão efetiva quanto o ácido ascórbico. O valor de ORAC obtido para o AMS (0,74) é próximo ao valor de ORAC para o ácido ascórbico (0,95). As formulações estudadas mantiveram suas características organolépticas, estabilidade física e viscosidade aparente, assim como, não sofreram alterações relevantes em termos de pH durante o período de 90 dias. A metodologia desenvolvida para determinação do AMS apresentou boa linearidade, precisão, limites de detecção e quantificação, podendo ser usada na análise de formulações cosméticas. Esse princípio ativo, mostrou ser uma excelente alternativa, como derivado do ácido ascórbico, por apresentar atividade antioxidante in vitro tão eficiente quanto à desse, assim como, uma estabilidade superior em formulações cosméticas. / The monomethylsilanetriol ascorbate( MSA) presents the same functional properties of vitamin C. Besides presents antioxidant and depigmentant activity, the monomethylsilanetriol ascorbate presents silanol in it chemical structure. The silanol is a privileged active ingredient for cosmetics because it essential for growth, development and regeneration of cutaneous connective tissue. The aim of this work was characterize and analyze the MSA in cosmetic formulations. To characterize and identified MSA was employed: ultraviolet/visible (UV/VIS) spectrophotometry, fourier transform infrared spectrophotometry (FTIR), thin layer chromatography (TLC), thermogravimetry/derivative thermogravimetry (TG/DTG), differential scanning calorimetry (DSC) and particle size determination. For MSA in vitro antioxidant activity evaluation the DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) and ORAC (Oxigen Radical Absorbance Capacity Assay) method were used. To evaluate the behavior of MSA in cosmetic formulations the samples of emulsions were submitted to the accelerated stability study, for 90 days, were stored at 40 ± 2oC and light 25 ± 2oC. All samples were also stored at room temperature protected from light. Appearance, pH and apparent viscosity were evaluated. The DSC, particle size analyze and microscopy also were employed for analyze the cosmetic formulations. To determine MSA in formulations it was employed and validated a reversed phase HPLC method with ion pairing. According to the results obtained by TG/DTG/DSC the thermal behavior of isolated MSA can be associated with thermal behavior of MSA in formulations. Particle size distributions results showed that the average size was approximately 1 µm for MSA (919 nm) and polydispersity index of 0,111. During DPPH experiments, MSA presented antioxidant properties as good as vitamin C. The value of ORAC obtained for MSA was (0,74). The value of ORAC for ascorbic acid is 0,95. All samples remained stable throughout stability studies period. The developed methodology for determination of MSA presented good linearity, precision, limit of quantification and limit of detection and can be employed for analyze cosmetic formulations containing MSA. In conclusion, MSA might have interesting applications in cosmetic products and can be a good alternative for ascorbic acid derivative because it for demonstrated strong in vitro antioxidant properties as efficient as and more stable than vitamin C.

A partição e purificação de ascorbato oxidase de abóbora (Cucurbita maxima) por extração líquido-líquido em sistema de duas fases aquosas (SDFA), pelos processos descontínuos e contínuos, utilizando coluna de discos rotativos perfurados (PRDC), foram estudadas. Foram utilizados planejamentos estatísticos para selecionar as variáveis significativas no processo descontínuo de purificação, e as variáveis estudadas foram massa molar e concentração do polietileno glicol (PEG), concentração de citrato, pH, concentração de NaCl, fator de diluição e massa total do sistema. Os melhores resultados (coeficiente de partição 1,72, recuperação 90,8% e aumento de pureza 3,12) foram obtidos nas seguintes condições: massa molar do PEG 20000 (g/mol), pH 6,0, concentração de PEG 25% (m/m) e concentração de citrato 10% (m/m). No valor de pH 6,0 e temperatura 35°C a ascorbato oxidase apresentou seus maiores valores de atividade, e manteve a estabilidade na faixa de pH 5,0 a 9,0 durante 36 horas e a temperaturas de até 40°C durante 1 hora. Experimentos também foram realizados para estimar as principais propriedades cinéticas e termodinâmicas da atividade e estabilidade da ascorbato oxidase, e esse estudo revelou que a enzima foi estável nas condições testadas. A PRDC mostrou um bom desempenho para extração da ascorbato oxidase em modo contínuo utilizando SDFA. A melhor condição operacional selecionada neste estudo foi selecionada com o auxílio de planejamentos estatísticos, sendo selecionadas as seguintes condições: massa molar do PEG 20000 (g/mol), concentração de PEG 20% (m/m), concentração de citrato 10% (m/m), velocidade de rotação dos discos de 80 rpm e velocidade da fase dispersa de 2 mL/min. Os melhores resultados em valores médios foram: coeficiente de partição 3,36, recuperação 152%, aumento de pureza 2,31, coeficiente de transferência de massa 0,045, eficiência de separação 43,7% e hold up 0,33. Os dados experimentais demonstram o potencial da aplicação do sistema de duas fases aquosas PEG/citrato para purificar a ascorbato oxidase utilizando coluna de discos rotativos perfurados. / The partition and purification of ascorbate oxidase from pumpkin (Cucurbita maxima) by liquid-liquid extraction in aqueous two-phase system (ATPS) by discontinuous and continuous process, using perforated rotating disc contactor (PRDC) was studied. Experimental designs were used to choose the significant variables for discontinuous process, and polyethylene glycol (PEG) molar mass and concentration, citrate concentration, pH, NaCl concentration, dilution factor and total mass of the system, were the variables studied. The better results (partition coefficient 1.72, recovery 90.8% and purification factor 3.12) were obtained with following conditions: PEG molar mass of 20000 g/mol, pH 6.0, PEG concentration of 25% (w/w) and citrate concentration of 10% (w/w). In the pH 6.0 and temperature of 35?C the ascorbate oxidase showed their high activity values and the enzyme was stable in the pH range of 5.0 to 9.0 during 36 hours and temperatures up to 40?C for 1 hour. Experiments were also conducted to estimate the main kinetic and thermodynamic properties of ascorbate oxidase activity and stability, and this study revealed the interesting stability of this enzyme. The PRDC showed a good performance for extracting in continuous mode using aqueous two-phase systems. The best operating condition was selected in this study for the extraction of ascorbate oxidase in the PRDC, and it was obtained with PEG molar mass of 20000 g/mol, PEG concentration of 20% (w/w) and citrate concentration of 10% (w/w), the disc rotational speed of 80 rpm and dispersed phase flowrate of 2 mL/min. The results in mean values were: partition coefficient 3.36, recovery 152%, purification factor 2.31, mass transfer coefficient 0.045, separation efficiency 43.7% and Hold up 0.33. The experimental data showed the potential application of aqueous two-phase systems PEG/citrate to purification ascorbate oxidase using perforated rotating disc contactor.

O ascorbato de monometilsilanotriol (AMS) apresenta as propriedades cosméticas do ácido ascórbico. Além de ser um antioxidante e despigmentante, o AMS apresenta silício em sua estrutura, assim sua presença em formulações tópicas tem como objetivo repor o silício endógeno, proporcionando a regeneração do tecido. O presente trabalho tem por objetivo, caracterizar e analisar o AMS formulações cosméticas. Para caracterização do princípio ativo, foram empregadas as seguintes técnicas: espectrofotometria no ultravioleta, espectrofotometria na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), cromatografia em camada delgada, perda por dessecação, calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG), termogravimetria derivada (DTG) e análise do tamanho de partícula. Avaliou-se o potencial antioxidante in vitro do AMS pelos métodos de DPPH (2,2´-difenil-1- picrilhidrazil) e ORAC(Oxigen Radical Absorbance Capacity Assay) . Para avaliar o comportamento do princípio ativo em formulações cosméticas foi realizado um estudo de estabilidade acelerada, no qual as mesmas foram armazenadas nas seguintes condições: 40º C ± 2, câmera de fotoestabilidade 25º C, armário fechado à temperatura de 25º C± 2 e geladeira a 5º C ± 2. Foram avaliados os caracteres organolépticos, o pH e viscosidade aparente, também foram efetuadas análises por DSC, tamanho de partícula e microscopia de luz polarizada. Para determinação do AMS foi desenvolvido e validado um método por cromatografia líquida da alta eficiência (CLAE) em fase reversa por pareamento iônico. De acordo com os resultados obtidos por TG/DTG/DSC pode-se associar o comportamento térmico do ativo isolado com aquele da espécie incorporada em formulações. Segundo o método de tamanho de partícula, pode-se avaliar que o AMS, apresentou tamanho de aproximadamente 1 µm (919 nm) e índice de polidispersidade de 0,111. Durante os experimentos para determinação da atividade antioxidante por DPPH, o AMS demonstrou ter propriedade antioxidante tão efetiva quanto o ácido ascórbico. O valor de ORAC obtido para o AMS (0,74) é próximo ao valor de ORAC para o ácido ascórbico (0,95). As formulações estudadas mantiveram suas características organolépticas, estabilidade física e viscosidade aparente, assim como, não sofreram alterações relevantes em termos de pH durante o período de 90 dias. A metodologia desenvolvida para determinação do AMS apresentou boa linearidade, precisão, limites de detecção e quantificação, podendo ser usada na análise de formulações cosméticas. Esse princípio ativo, mostrou ser uma excelente alternativa, como derivado do ácido ascórbico, por apresentar atividade antioxidante in vitro tão eficiente quanto à desse, assim como, uma estabilidade superior em formulações cosméticas. / The monomethylsilanetriol ascorbate( MSA) presents the same functional properties of vitamin C. Besides presents antioxidant and depigmentant activity, the monomethylsilanetriol ascorbate presents silanol in it chemical structure. The silanol is a privileged active ingredient for cosmetics because it essential for growth, development and regeneration of cutaneous connective tissue. The aim of this work was characterize and analyze the MSA in cosmetic formulations. To characterize and identified MSA was employed: ultraviolet/visible (UV/VIS) spectrophotometry, fourier transform infrared spectrophotometry (FTIR), thin layer chromatography (TLC), thermogravimetry/derivative thermogravimetry (TG/DTG), differential scanning calorimetry (DSC) and particle size determination. For MSA in vitro antioxidant activity evaluation the DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) and ORAC (Oxigen Radical Absorbance Capacity Assay) method were used. To evaluate the behavior of MSA in cosmetic formulations the samples of emulsions were submitted to the accelerated stability study, for 90 days, were stored at 40 ± 2oC and light 25 ± 2oC. All samples were also stored at room temperature protected from light. Appearance, pH and apparent viscosity were evaluated. The DSC, particle size analyze and microscopy also were employed for analyze the cosmetic formulations. To determine MSA in formulations it was employed and validated a reversed phase HPLC method with ion pairing. According to the results obtained by TG/DTG/DSC the thermal behavior of isolated MSA can be associated with thermal behavior of MSA in formulations. Particle size distributions results showed that the average size was approximately 1 µm for MSA (919 nm) and polydispersity index of 0,111. During DPPH experiments, MSA presented antioxidant properties as good as vitamin C. The value of ORAC obtained for MSA was (0,74). The value of ORAC for ascorbic acid is 0,95. All samples remained stable throughout stability studies period. The developed methodology for determination of MSA presented good linearity, precision, limit of quantification and limit of detection and can be employed for analyze cosmetic formulations containing MSA. In conclusion, MSA might have interesting applications in cosmetic products and can be a good alternative for ascorbic acid derivative because it for demonstrated strong in vitro antioxidant properties as efficient as and more stable than vitamin C.

A partição e purificação de ascorbato oxidase de abóbora (Cucurbita maxima) por extração líquido-líquido em sistema de duas fases aquosas (SDFA), pelos processos descontínuos e contínuos, utilizando coluna de discos rotativos perfurados (PRDC), foram estudadas. Foram utilizados planejamentos estatísticos para selecionar as variáveis significativas no processo descontínuo de purificação, e as variáveis estudadas foram massa molar e concentração do polietileno glicol (PEG), concentração de citrato, pH, concentração de NaCl, fator de diluição e massa total do sistema. Os melhores resultados (coeficiente de partição 1,72, recuperação 90,8% e aumento de pureza 3,12) foram obtidos nas seguintes condições: massa molar do PEG 20000 (g/mol), pH 6,0, concentração de PEG 25% (m/m) e concentração de citrato 10% (m/m). No valor de pH 6,0 e temperatura 35°C a ascorbato oxidase apresentou seus maiores valores de atividade, e manteve a estabilidade na faixa de pH 5,0 a 9,0 durante 36 horas e a temperaturas de até 40°C durante 1 hora. Experimentos também foram realizados para estimar as principais propriedades cinéticas e termodinâmicas da atividade e estabilidade da ascorbato oxidase, e esse estudo revelou que a enzima foi estável nas condições testadas. A PRDC mostrou um bom desempenho para extração da ascorbato oxidase em modo contínuo utilizando SDFA. A melhor condição operacional selecionada neste estudo foi selecionada com o auxílio de planejamentos estatísticos, sendo selecionadas as seguintes condições: massa molar do PEG 20000 (g/mol), concentração de PEG 20% (m/m), concentração de citrato 10% (m/m), velocidade de rotação dos discos de 80 rpm e velocidade da fase dispersa de 2 mL/min. Os melhores resultados em valores médios foram: coeficiente de partição 3,36, recuperação 152%, aumento de pureza 2,31, coeficiente de transferência de massa 0,045, eficiência de separação 43,7% e hold up 0,33. Os dados experimentais demonstram o potencial da aplicação do sistema de duas fases aquosas PEG/citrato para purificar a ascorbato oxidase utilizando coluna de discos rotativos perfurados. / The partition and purification of ascorbate oxidase from pumpkin (Cucurbita maxima) by liquid-liquid extraction in aqueous two-phase system (ATPS) by discontinuous and continuous process, using perforated rotating disc contactor (PRDC) was studied. Experimental designs were used to choose the significant variables for discontinuous process, and polyethylene glycol (PEG) molar mass and concentration, citrate concentration, pH, NaCl concentration, dilution factor and total mass of the system, were the variables studied. The better results (partition coefficient 1.72, recovery 90.8% and purification factor 3.12) were obtained with following conditions: PEG molar mass of 20000 g/mol, pH 6.0, PEG concentration of 25% (w/w) and citrate concentration of 10% (w/w). In the pH 6.0 and temperature of 35?C the ascorbate oxidase showed their high activity values and the enzyme was stable in the pH range of 5.0 to 9.0 during 36 hours and temperatures up to 40?C for 1 hour. Experiments were also conducted to estimate the main kinetic and thermodynamic properties of ascorbate oxidase activity and stability, and this study revealed the interesting stability of this enzyme. The PRDC showed a good performance for extracting in continuous mode using aqueous two-phase systems. The best operating condition was selected in this study for the extraction of ascorbate oxidase in the PRDC, and it was obtained with PEG molar mass of 20000 g/mol, PEG concentration of 20% (w/w) and citrate concentration of 10% (w/w), the disc rotational speed of 80 rpm and dispersed phase flowrate of 2 mL/min. The results in mean values were: partition coefficient 3.36, recovery 152%, purification factor 2.31, mass transfer coefficient 0.045, separation efficiency 43.7% and Hold up 0.33. The experimental data showed the potential application of aqueous two-phase systems PEG/citrate to purification ascorbate oxidase using perforated rotating disc contactor.

Orientador: Fernando Braz Tangerino Hernandez / Resumo: A ocorrência de geadas nas pastagens causa perdas de alimento para os animais, reduzindo a produção de leite e carne. Existe uma diversidade de espécies forrageiras com grande potencial produtivo e ampla adaptação térmica, que podem ser cultivadas em áreas de risco desse fenômeno. No entanto é necessário caracterizar a tolerância dessas espécies a baixas temperaturas e as regiões com condições climáticas adequadas. Os métodos de avaliação de danos por baixas temperaturas são predominantemente qualitativos, baseados em critérios visuais que têm o viés da subjetividade. Esta tese teve como objetivos determinar as temperaturas mínimas de início de danos para sete espécies forrageiras e efetuar o zoneamento de risco de geadas para o estado do Paraná. Foram incluídas no estudo as forrageiras: Alfafa (Medicago sativa), Sorgo (Sorghum bicolor), Aveia Preta (Avena strigosa), Brachiaria brizantha cv. Marandu, Milheto (Pennisetum glaucum), capim Mombaça (Panicum maximum) e Tifton 85 (Cynodon spp). As plantas foram conduzidas em vasos em casa de vegetação até 60 dias e submetidas a baixas temperaturas no interior de uma câmara de crescimento com condições de luminosidade e temperatura controladas, atingindo valores mínimos de 0,2 -0,9, -1,8, -2,7, -4,1, -4,6 e -6,2oC, durante uma hora. Foram realizadas avaliações quantitativas pós testes de fluorescência da clorofila, condutividade elétrica de solução embebida com discos de folhas e atividade das enzimas ascorbato peroxidase (APX), cata... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos do prÃ-tratamento de pulverizaÃÃo foliar das plantas de milho com perÃxido de hidrogÃnio (H2O2) sobre a aclimataÃÃo ao estresse salino, estudando os mecanismos fisiolÃgicos e bioquÃmicos envolvidos. A presente tese foi dividida em trÃs experimentos independentes que resultaram na produÃÃo de trÃs capÃtulos, cada um correspondendo a um artigo cientÃfico. Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetaÃÃo, sob condiÃÃes hidropÃnicas, utilizando o hÃbrido triplo de milho (Zea mays L), BRS 3003. Oito dias apÃs a semeadura, as plÃntulas foram pulverizadas com Ãgua destilada (controle) ou soluÃÃo aquosa de H2O2 na concentraÃÃo de 10 mM e, 48 h apÃs o inÃcio da pulverizaÃÃo, foram submetidas ao tratamento com NaCl a 80 mM. No primeiro trabalho, foram estudados os efeitos da aplicaÃÃo foliar de H2O2 no crescimento e nos teores de solutos orgÃnicos e inorgÃnicos de plantas de milho crescendo sob condiÃÃes salinas. Verificou-se que o prÃ-tratamento de pulverizaÃÃo das plantas de milho com H2O2 induziu aclimataÃÃo das plantas de milho ao estresse salino, revertendo parcialmente os efeitos deletÃrios da salinidade no crescimento. Este efeito foi atribuÃdo, pelo menos em parte, a um maior acÃmulo de proteÃnas solÃveis, carboidratos solÃveis e NO3-, bem como a um menor acÃmulo de Ãons tÃxicos (Na+ e Cl-) nas folhas. O segundo trabalho avaliou os efeitos da aplicaÃÃo foliar de H2O2 no crescimento, na atividade das enzimas antioxidativas, na peroxidaÃÃo dos lipÃdios (teores de malondialdeÃdo-MDA) e na expressÃo da enzima catalase (CAT) em plantas de milho sob condiÃÃes de estresse salino. Constatou-se que a salinidade reduziu o crescimento das plantas e que a aplicaÃÃo foliar de H2O2 minimizou este efeito. Observou-se tambÃm que as enzimas antioxidativas estudadas (catalase, peroxidase do guaiacol, perdoxidase do ascorbato e dismutase do superÃxido) tiveram suas atividades aumentadas pela aplicaÃÃo foliar de H2O2. A CAT se mostrou a principal enzima responsiva ao H2O2 e seu aumento de atividade parace estar relacionado à regulaÃÃo da expressÃo gÃnica. Sob condiÃÃes salinas, a menor peroxidaÃÃo de lipÃdios foi encontrada nas plantas que apresentaram maiores atividades da CAT. De modo geral, concluiu-se que a pulverizaÃÃo foliar das plantas de milho com H2O2 foi capaz de reduzir os efeitos deletÃrios da salinidade no crescimento das plantas e na peroxidaÃÃo dos lipÃdios. Essas respostas podem ser atribuÃdas, pelo menos em parte, à capacidade do H2O2 de induzir aumento na atividade e/ou expressÃo das enzimas antioxidativas, especialmente a CAT. O terceiro trabalho analisou os efeitos da aplicaÃÃo foliar de H2O2 na Ãrea foliar, nos teores relativos de clorofila, nos teores relativos de Ãgua, nas trocas gasosas e nos teores de H2O2, ascorbato e glutationa de plantas de milho crescendo sob condiÃÃes salinas. De modo geral, a salinidade reduziu a Ãrea foliar, os teores relativos de clorofila e os teores relativos de Ãgua e a pulverizaÃÃo foliar com H2O2 foi eficaz em minimizar esse efeito. A salinidade reduziu os parÃmetros fotossintÃticos (condutÃncia estomÃtica, transpiraÃÃo, fotossÃntese e concentraÃÃo interna de CO2) e o prÃ-tratamento de pulverizaÃÃo das plantas com H2O2 foi capaz de reverter parcialmente esse efeito. Os teores de H2O2 foram aumentados pela salinidade tanto nas folhas como nas raÃzes e a pulverizaÃÃo foliar com H2O2 mostrou-se eficiente em reduzir este efeito, sem, contudo, alterar o estado redox dos antioxidantes analisados (ascorbato e glutationa). / This study evaluated the effects of H2O2 leaf spraying pretreatment on the maize plant acclimation to salt stress, studying the physiological and biochemical mechanisms involved. The present thesis was divided into three independent experiments that resulted in three chapters, each one corresponding to a scientific article. The experiments were conducted under hydroponic conditions and maintained in greenhouse, the plant model used was triple hybrid of maize (Zea mays L.), BRS 3003. Eight days after sowing (DAS), the seedlings were sprayed with 10 mM H2O2 solution or distilled water (as a control). Forty-eight hours after the spraying beginning, the seedlings were subjected to treatment with NaCl at 80 mM. In the first study, we analyzed the effects of H2O2 leaf spraying pretreatment on the growth and on the levels of organic and inorganic solutes in maize plants under salt stress. It was observed that H2O2 leaf spraying pretreatment promoted plant acclimation to salt stress, reducing the deleterious effects of salinity on the maize growth. This effect can be attributed, at least partially, to a great production of proteins, and soluble carbohydrates and NO3- as well as lower levels of Cl- and Na+ in leaves. The second study evaluated the effects of H2O2 leaf spraying pretreatment on growth, antioxidative enzymes activity, lipid peroxidation (levels of malondialdehyde - MDA) and on the catalase expression (CAT) in maize plants under salt stress. It was observed that salinity reduced maize seedling growth when compared to control conditions, and H2O2 foliar spraying was effective in minimizing this effect. Analysis of the antioxidative enzymes (catalase, guaiacol peroxidase, ascorbate peroxidase and superoxide dismutase) revealed that H2O2 leaf spraying increased antioxidant enzyme activities. CAT was the most responsive of these enzymes to H2O2, with higher activity since the beginning of the treatment (48 h), while guaiacol peroxidase and ascorbate peroxidase were responsive only at later stages (240 h) of treatment. Increased CAT activity appears linked to gene expression regulation. Lower MDA levels were detected in plants with higher CAT activity, which may result from the protective function of this enzyme. Overall, we can conclude that pretreatment with H2O2 leaf spraying was able to reduce the deleterious salinity effects on seedling growth and lipid peroxidation. These responses could be attributed to the H2O2 ability to induce antioxidant defenses, especially CAT activity. The third study evaluated the effects of H2O2 leaf spraying pretreatment on leaf area, relative chlorophyll content, relative water content, gas exchange and on the H2O2, ascorbate and glutathione contents in salt-stressed maize plants. In general, the salinity reduced leaf area, relative chlorophyll content and relative water content of the maize plants in comparison to the plants that grew under control conditions, moreover H2O2 leaf spraying was effective in minimize this effect. The salt treatment reduced photosynthetic parameters and, the H2O2 leaf spray was able to partially reverse this effect. The H2O2 content was increased by salinity in both, leaves and roots, and H2O2 leaf spray was effective in reducing this negative effect. The H2O2 foliar application did not alter the redox state of the antioxidants studied (ascorbate and glutathione).

Elevada disponibilidade de bário (Ba) no meio de cultivo pode resultar em severa toxidez nas plantas. A toxidez causada pelo metal pesado nas plantas pode ser amenizada pelo fornecimento de nutrientes, particularmente o enxofre (S). Objetivou-se avaliar os parâmetros produtivos, sintomas visuais, estado nutricional, índice SPAD, indicadores de estresse (malondialdeído, peróxido de hidrogênio e prolina) e a atividade de enzimas do sistema antioxidante (glutationa redutase, superóxido dismutase, catalase, ascorbato peroxidase e guaiacol peroxidase) do capim tanzânia (Panicum maximum Jacq. cv. Tanzânia) cultivado com combinações de doses de S e de Ba na solução nutritiva, em casa de vegetação, em dois ciclos de crescimento das plantas. As plantas foram submetidas às combinações de cinco doses de S (0,1; 1,0; 1,9; 2,8 e 3,7 mmol L-1) com cinco doses de Ba (0,0; 2,5; 5,0; 10,0 e 20,0 mmol L-1), utilizando esquema fatorial fracionado (52), em blocos ao acaso, com seis repetições e seis plantas por unidade experimental. Os parâmetros produtivos e o estado nutricional das plantas foram severamente afetados pelas combinações de S e Ba em ambos os ciclos de crescimento. O aumento na dose de Ba na solução nutritiva prejudicou acentuadamente o crescimento e o estado nutricional das plantas, principalmente na área foliar, e nos nutrientes potássio e magnésio, enquanto o aumento da dose de S amenizou o efeito tóxico do metal. Maiores concentrações de malondialdeído foram observadas nas plantas que apresentaram maior acúmulo do metal pesado. As atividades das enzimas glutationa redutase, catalase e ascorbato peroxidase foram mais altas nas plantas cultivadas com baixo fornecimento de S, enquanto a atividade da guaiacol peroxidase foi aumentada com incremento das doses de Ba e de S. / High barium (Ba) availability in growth medium can cause severe toxicity in plants. Nutrient supply may mitigate heavy metal phytotoxicity, especially the sulphur (S) supply. The study was carried out to evaluate the plant growth, visual symptoms, nutritional status, indicators of stress (malondialdehyde, hydrogen peroxide and proline) and activities of the antioxidant enzymes (glutathione reductase, superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase and guaiacol peroxidase) in Tanzania guineagrass (Panicum maximum Jacq. cv. Tanzania) grown with combinations of S rates and Ba rates in nutrient solution, in a greenhouse, for two growth periods. Plants received nutrient solutions where combinations of five S rates (0.1, 1.0, 1.9, 2.8 and 3.7 mmol L-1) with five Ba rates (0.0, 2.5, 5.0, 10.0 and 20.0 mmol L-1) were used in a fractionated factorial (52), in randomized block design, with six replications and six plants per experimental unit. Plant production and nutritional status were highly affected by combinations of S and Ba rates, in both growth periods. Increase on Ba rates impaired growth, mainly on leaf area production. Barium rates impaired nutritional status, mainly on potassium and calcium, while increasing on S rates alleviated Ba toxic effects. High concentrations of malondialdehyde was observed in plants with increase of Ba application. The activities of catalase and ascorbate peroxidase were high in plants grown with low S availability, while guaiacol peroxidase activity was enhanced by increasing Ba and S rates in the nutrient solution.