Made available in DSpace on 2017-07-21T19:59:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruna Steckling.pdf: 1617437 bytes, checksum: a310841fa34ee2fb3a59be3ff493fbe8 (MD5) Previous issue date: 2013-03-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Agrochemicals have become necessary to improve crops yields and provide the increasing demand for foods. Nevertheless, pesticides can persist in the environment and be harmful to non target organisms. Mesotrione, the active ingredient of Callisto, is a selective herbicide recommended for pre and post-emergent weed control in corn culture, with high leaching potential, and it has the ability to inhibit the activity of HPPD enzyme, interfering with the synthesis of carotenoids in target plants. The aim of this work was to evaluate the strategies used by the strain Bacillus megaterium Mes13 to avoid toxic effects of Callisto and its active substance, mesotrione, by analyzing the differential expression of antioxidative enzymes, mesotrione degradation, and changes in membrane structure. There were no specific responses from isozymes to herbicides. Catalase activity at Callisto treatment was lower than control, suggestingother mechanisms affecting cellular defense. Lipid peroxidation (MDA), which depends on saturation degree of membrane fatty acids, was lower at Callisto treatment, and changes in bacterial membrane were observed at Callisto treatment, probably protecting membrane against lipid peroxidation. Mesotrione was used neither as C nor N source for growing of Bacillus megaterium, although degradation of mesotrione was higher at minimal medium with no N source, suggesting that herbicide degradation occurs as a cometabolism. Probably the membrane modifications and mesotrione degradation made this bacteria able to tolerate the herbicides at experimental conditions. / O uso de agroquímicos se faz necessário para aumentar a produtividade e suprir a crescente demanda por alimentos. Entretanto, estes químicos podem persistir no meio ambiente e serem danosos aos organismos não-alvo. O mesotrione é um herbicida seletivo indicado para o controle pré e pós-emergente de plantas daninhas na cultura do milho com alto potencial de lixiviação, que apresenta a capacidade de inibir a atividade da enzima 4-hidroxifenil-piruvato-dioxigenase (HPPD), interferindo na síntese de carotenóides. Neste trabalho analisamos três possíveis estratégias utilizadas pela linhagem Bacillus megaterium Mes13 para tolerar o herbicida Callisto e seu princípio ativo, mesotrione: expressão de enzimas antioxidativas, degradação do princípio ativo e modificações na estrutura de lipídeos da célula. Avaliações de atividade e perfil proteico de catalase (CAT) e superóxido dismutase (SOD) foram realizadas para avaliar os possíveis danos gerados pelo contato da bactéria com o herbicida. Nenhuma isoforma específica foi observada em resposta aos tratamentos contendo os xenobióticos e a atividade de CAT foi mais baixa no tratamento contendo Callisto indicando outros possíveis mecanismos de defesa celular. Corroborando estes resultados, as análises de peroxidação lipídica (MDA), que dependem do estado de saturação de lipídeos de membrana, mostraram taxas mais baixas no tratamento com Callisto. Modificações na membrana bacteriana foram observadas nos tratamentos contendo Callisto, o que, possivelmente diminuíram as taxas de peroxidação lipídica. Esta linhagem não utiliza mesotrione como fonte de nitrogênio e carbono, contudo, o processo de degradação do herbicida foi mais eficiente na ausência de Nitrato de Sódio em meio de cultura. A degradação provavelmente se dá por uma enzima inespecífica. Na ausência da fonte primária de nitrogênio, esta linhagem degrada o mesotrione por cometabolismo. Provavelmente as modificações na membrana plasmática aliada a degradação da molécula do xenobiótico conferiram a linhagem capacidade de tolerar a presença dos herbicidas nas condições experimentais testadas. Palavras-chave: SOD, CAT, MDA, Biodegradação de herbicidas, Fonte de nitrogênio, modificações na membrana plasmática.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:00:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lilian Prione.pdf: 1165937 bytes, checksum: d73d6916708640fa9af6db139db8b8c2 (MD5) Previous issue date: 2014-02-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Herbicides are widely used to increase crop production and account for 35% of all agrochemicals applied annually. After application, the herbicides can remain in the soil as hazardous residues. Mesotrione, (2-[4-methylsulfonyl-2-nitrobenzoyl]1,3-cyclohenanedione), is the active ingredient of Callisto, an herbicide commonly used in corn. Pantoea ananatis CCT 7673, an Enterobacteria isolated from water, has been previously cited as mesotrione-degrading strain. The aim of this study was to evaluate the influence of mesotrione and Callisto as oxidative stress-inducing agents for cellular metabolism of Pantoea ananatis CCT7673 and identify possible mechanisms of tolerance. SOD, CAT and GR activities were evaluated in non-denaturing PAGE and CAT, GR and GST in spectrophotometer. Also, the rates of malonaldehyde (MDA), superoxid and peroxide hydrogen (H2O2) were measured in a spectrophotometer. Minimal medium with no herbicide (MM) was used as control. Lipid peroxidation, superoxide and peroxide hydrogen quantification and SOD, CAT, GR and GST activities were analyzed before and after degradation of mesotrione. The herbicide proved to be the cause of oxidative stress, according to peroxide hydrogen data. Unexpectedly, the rates of lipid peroxidation (MDA) and GR showed to be lower in the presence of the herbicide when compared to the control, with no changes in bacterial growth. The activity of GST was higher in mesotrione treatment in comparison to control and Callisto, during and after degradation. These results suggest that this enzyme may be related to the mesotrione degradation, probably by cometabolism. The rates of lipid peroxidation were shown to be lower in the presence of the herbicide compared to the control, with no changes in growth rates when exposed to herbicide. P. ananatis CCT 7673 showed changes in the saturation of membrane lipids. These changes may interfere with herbicide entry into the cell. These characteristics may be associated with a level of phenotypic plasticity in P. ananatis CCT 7673, making this an interesting bacterium for studies of herbicide tolerance and evolution of microbiota in environments subjected to different degrees of selective pressure model. / Herbicidas são amplamente utilizados para aumentar a produção agrícola e são responsáveis por 35% de todos os agrotóxicos aplicados anualmente. Após a aplicação, os herbicidas podem permanecer no solo como resíduos perigosos. O mesotrione (2 - [ 4 - metilsulfonil - 2 - nitrobenzoil ] 1,3- cyclohenanedione ) é o ingrediente ativo de Callisto, um herbicida utilizado no milho . Pantoea ananatis CCT 7673, é uma enterobactéria isolada de água e foi previamente caracterizada como linhagem degradadora do mesotrione. Os objetivos deste trabalho foram o avaliar a influência do mesotrione e Callisto como agentes indutores de estresse oxidativo para o metabolismo celular de Pantoea ananatis CCT7673, bem como identificar possíveis mecanismos de tolerância a estes herbicidas. As atividades enzimáticas de SOD, CAT e GR foram avaliadas em PAGE não desnaturante e de CAT, GR e GST em espectrofotômetro. Além disto, as taxas de malondialdeído (MDA), radical superóxido e peróxido de hidrogênio (H2O2) foram medidas em espectrofotômetro. Todas as análises foram realizadas antes e após a degradação do mesotrione. Meio mínimo sem herbicida (MM) foi utilizado como controle. O herbicida provou ser agente causal do estresse oxidativo pelos dados de peróxido de hidrogênio. Inesperadamente, as taxas de MDA e GR mostraram-se inferiores nos tratamentos com herbicida em relação ao controle, sem alteração no crecimento bacteriano. A atividade de glutationa-S-transferase foi maior no tratamento com mesotrione em comparação com o controle e Callisto, durante e após a degradação. Estes resultados sugerem que essa enzima pode estar relacionada com o processo de degradação do mesotrione, provavelmente por cometabolismo. As taxas de peroxidação lipídica mostraram ser menores na presença do herbicida em comparação com o controle, sem mudanças na taxa de crescimento Quando exposta ao herbicida, P. ananatis CCT 7673 apresentou alterações na saturação de lipídios de membrana. Estas mudanças podem interferir na entrada do herbicida na célula. Tais características podem estar associadas a um nível de plasticidade fenotípica em P. ananatis CCT 7673, tornando essa bactéria um modelo interessante para estudos de tolerância a herbicidas e evolução de microbiotas em ambientes submetidos a diferentes graus de pressão seletiva.