O gene PROPEP1 codifica o peptídeo sinal AtPep1 em Arabidopsis thaliana e está relacionado à amplificação de sinais de defesa. Este peptídeo aumentou a resistência de A. thaliana contra o patógeno necrotrófico Pythium irregulare, tendo sido caracterizados ortólogos deste peptídeo em milho, soja e tomate. Devido a sua importância na resistência de plantas a patógenos necrotróficos, o objetivo deste estudo foi caracterizar o gene PROPEP em Nicotiana benthamiana e sua importância na resistência a Botrytis cinerea. A partir das buscas in silico, foi encontrado um EST e a partir deste, dois genes, identificados como NbPROPEP1 e NbPROPEP2. Estes genes possuem os 23 aminoácidos da região C-terminal de suas proteínas preditas idênticas entre si. Comparados a outras espécies, assemelhando-se em 39% com a sequência de A. thaliana, 60% com Solanum tuberosum e 65% com Solanum lycopersicum, indicando ser um possível peptídeo sinalizador. Estes genes foram avaliados quanto a sua expressão em diferentes órgãos e durante o desenvolvimento, apresentando mais alta expressão de NbPROPEP1 na raiz e caule e NbPROPEP2 no caule. Além disso, as plantas com 6 e 8 semanas foram aquelas com maior expressão de ambos os genes e redução em tempos mais avançados. Para investigar o possível envolvimento deste peptídeo na resistência a B. cinerea, foi empregado o método VIGS, a fim de silenciar a região correspondente ao peptídeo, bem como a síntese e infiltração do peptídeo em folha. O silenciamento resultou no aumento da lesão em folha, além da morte celular sistêmica. O peptídeo infiltrado resultou em níveis de expressão dos genes NbPROPEP1 e NbPROPEP2 e média de lesão, semelhantes as encontradas nas plantas silenciadas. Plantas com os dois tratamentos juntos apresentaram o dobro de lesão. Os resultados obtidos indicam que os mecanismos induzidos em plantas silenciadas e infiltradas com o peptídeo sintético foram semelhantes, permitindo o avanço do patógeno e induzindo a expressão de genes envolvidos na defesa. Conclui-se que NbPep pode estar envolvido na resistência de N. benthamiana a B. cinerea, permitindo maior severidade da doença quando reduzido ou em excesso na planta. / PROPEP1 gene encodes the peptide signal AtPep1 in Arabidopsis thaliana and is related to the amplification defense signal. This peptide increase the resistance of A. thaliana against necrotrophic pathogen Pythium irregular. Orthologs of this peptide have been characterized in maize, soybean and tomato. Due to this importance in plant resistance to necrotrophic pathogens, the aim of this study was to characterize PROPEP in Nicotiana benthamiana and its importance in resistance to Botrytis cinerea. In silico search was found one EST and from this, two genes, identified as NbPROPEP1 and NbPROPEP2. These genes have the 23 amino acid C-terminal region of their predicted proteins identical to each other. Compared to other species, resembling in 39 % with the sequence of A. thaliana, Solanum tuberosum with 60 % and 65 % with Solanum lycopersicum and could be a possible peptide signal. These genes were measured their expression in different organs and during development, with the highest expression of NbPROPEP1 in the root and stem and NbPROPEP2 in stem. In addition, the 6th and 8th week were those with higher expression of both genes and reduction in more advanced times. To investigate the possible involvement of this peptide in resistance to B. cinerea, VIGS was used in order to silencing the region corresponding to the peptide, the peptide synthesis and infiltration of the sheet. The silencing resulted in increase of leaf lesion and systemic cell death. The infiltrate peptide resulted in expression levels of NbPROPEP2 and NbPROPEP1 genes and average lesion, similar to that found in the silenced plants. Plants with two treatments together demonstrated double of lesion. The results indicate that the mechanisms induced in silencing and infiltrating with synthetic peptide were similar, allowing the advance of the pathogen and inducing the expression of defense genes. We conclude that NbPep may be involved in resistance of N. benthamiana to B. cinerea, allowing greater disease severity when reduce or excess in the plant.

O gene PROPEP1 codifica o peptídeo sinal AtPep1 em Arabidopsis thaliana e está relacionado à amplificação de sinais de defesa. Este peptídeo aumentou a resistência de A. thaliana contra o patógeno necrotrófico Pythium irregulare, tendo sido caracterizados ortólogos deste peptídeo em milho, soja e tomate. Devido a sua importância na resistência de plantas a patógenos necrotróficos, o objetivo deste estudo foi caracterizar o gene PROPEP em Nicotiana benthamiana e sua importância na resistência a Botrytis cinerea. A partir das buscas in silico, foi encontrado um EST e a partir deste, dois genes, identificados como NbPROPEP1 e NbPROPEP2. Estes genes possuem os 23 aminoácidos da região C-terminal de suas proteínas preditas idênticas entre si. Comparados a outras espécies, assemelhando-se em 39% com a sequência de A. thaliana, 60% com Solanum tuberosum e 65% com Solanum lycopersicum, indicando ser um possível peptídeo sinalizador. Estes genes foram avaliados quanto a sua expressão em diferentes órgãos e durante o desenvolvimento, apresentando mais alta expressão de NbPROPEP1 na raiz e caule e NbPROPEP2 no caule. Além disso, as plantas com 6 e 8 semanas foram aquelas com maior expressão de ambos os genes e redução em tempos mais avançados. Para investigar o possível envolvimento deste peptídeo na resistência a B. cinerea, foi empregado o método VIGS, a fim de silenciar a região correspondente ao peptídeo, bem como a síntese e infiltração do peptídeo em folha. O silenciamento resultou no aumento da lesão em folha, além da morte celular sistêmica. O peptídeo infiltrado resultou em níveis de expressão dos genes NbPROPEP1 e NbPROPEP2 e média de lesão, semelhantes as encontradas nas plantas silenciadas. Plantas com os dois tratamentos juntos apresentaram o dobro de lesão. Os resultados obtidos indicam que os mecanismos induzidos em plantas silenciadas e infiltradas com o peptídeo sintético foram semelhantes, permitindo o avanço do patógeno e induzindo a expressão de genes envolvidos na defesa. Conclui-se que NbPep pode estar envolvido na resistência de N. benthamiana a B. cinerea, permitindo maior severidade da doença quando reduzido ou em excesso na planta. / PROPEP1 gene encodes the peptide signal AtPep1 in Arabidopsis thaliana and is related to the amplification defense signal. This peptide increase the resistance of A. thaliana against necrotrophic pathogen Pythium irregular. Orthologs of this peptide have been characterized in maize, soybean and tomato. Due to this importance in plant resistance to necrotrophic pathogens, the aim of this study was to characterize PROPEP in Nicotiana benthamiana and its importance in resistance to Botrytis cinerea. In silico search was found one EST and from this, two genes, identified as NbPROPEP1 and NbPROPEP2. These genes have the 23 amino acid C-terminal region of their predicted proteins identical to each other. Compared to other species, resembling in 39 % with the sequence of A. thaliana, Solanum tuberosum with 60 % and 65 % with Solanum lycopersicum and could be a possible peptide signal. These genes were measured their expression in different organs and during development, with the highest expression of NbPROPEP1 in the root and stem and NbPROPEP2 in stem. In addition, the 6th and 8th week were those with higher expression of both genes and reduction in more advanced times. To investigate the possible involvement of this peptide in resistance to B. cinerea, VIGS was used in order to silencing the region corresponding to the peptide, the peptide synthesis and infiltration of the sheet. The silencing resulted in increase of leaf lesion and systemic cell death. The infiltrate peptide resulted in expression levels of NbPROPEP2 and NbPROPEP1 genes and average lesion, similar to that found in the silenced plants. Plants with two treatments together demonstrated double of lesion. The results indicate that the mechanisms induced in silencing and infiltrating with synthetic peptide were similar, allowing the advance of the pathogen and inducing the expression of defense genes. We conclude that NbPep may be involved in resistance of N. benthamiana to B. cinerea, allowing greater disease severity when reduce or excess in the plant.

O gene PROPEP1 codifica o peptídeo sinal AtPep1 em Arabidopsis thaliana e está relacionado à amplificação de sinais de defesa. Este peptídeo aumentou a resistência de A. thaliana contra o patógeno necrotrófico Pythium irregulare, tendo sido caracterizados ortólogos deste peptídeo em milho, soja e tomate. Devido a sua importância na resistência de plantas a patógenos necrotróficos, o objetivo deste estudo foi caracterizar o gene PROPEP em Nicotiana benthamiana e sua importância na resistência a Botrytis cinerea. A partir das buscas in silico, foi encontrado um EST e a partir deste, dois genes, identificados como NbPROPEP1 e NbPROPEP2. Estes genes possuem os 23 aminoácidos da região C-terminal de suas proteínas preditas idênticas entre si. Comparados a outras espécies, assemelhando-se em 39% com a sequência de A. thaliana, 60% com Solanum tuberosum e 65% com Solanum lycopersicum, indicando ser um possível peptídeo sinalizador. Estes genes foram avaliados quanto a sua expressão em diferentes órgãos e durante o desenvolvimento, apresentando mais alta expressão de NbPROPEP1 na raiz e caule e NbPROPEP2 no caule. Além disso, as plantas com 6 e 8 semanas foram aquelas com maior expressão de ambos os genes e redução em tempos mais avançados. Para investigar o possível envolvimento deste peptídeo na resistência a B. cinerea, foi empregado o método VIGS, a fim de silenciar a região correspondente ao peptídeo, bem como a síntese e infiltração do peptídeo em folha. O silenciamento resultou no aumento da lesão em folha, além da morte celular sistêmica. O peptídeo infiltrado resultou em níveis de expressão dos genes NbPROPEP1 e NbPROPEP2 e média de lesão, semelhantes as encontradas nas plantas silenciadas. Plantas com os dois tratamentos juntos apresentaram o dobro de lesão. Os resultados obtidos indicam que os mecanismos induzidos em plantas silenciadas e infiltradas com o peptídeo sintético foram semelhantes, permitindo o avanço do patógeno e induzindo a expressão de genes envolvidos na defesa. Conclui-se que NbPep pode estar envolvido na resistência de N. benthamiana a B. cinerea, permitindo maior severidade da doença quando reduzido ou em excesso na planta. / PROPEP1 gene encodes the peptide signal AtPep1 in Arabidopsis thaliana and is related to the amplification defense signal. This peptide increase the resistance of A. thaliana against necrotrophic pathogen Pythium irregular. Orthologs of this peptide have been characterized in maize, soybean and tomato. Due to this importance in plant resistance to necrotrophic pathogens, the aim of this study was to characterize PROPEP in Nicotiana benthamiana and its importance in resistance to Botrytis cinerea. In silico search was found one EST and from this, two genes, identified as NbPROPEP1 and NbPROPEP2. These genes have the 23 amino acid C-terminal region of their predicted proteins identical to each other. Compared to other species, resembling in 39 % with the sequence of A. thaliana, Solanum tuberosum with 60 % and 65 % with Solanum lycopersicum and could be a possible peptide signal. These genes were measured their expression in different organs and during development, with the highest expression of NbPROPEP1 in the root and stem and NbPROPEP2 in stem. In addition, the 6th and 8th week were those with higher expression of both genes and reduction in more advanced times. To investigate the possible involvement of this peptide in resistance to B. cinerea, VIGS was used in order to silencing the region corresponding to the peptide, the peptide synthesis and infiltration of the sheet. The silencing resulted in increase of leaf lesion and systemic cell death. The infiltrate peptide resulted in expression levels of NbPROPEP2 and NbPROPEP1 genes and average lesion, similar to that found in the silenced plants. Plants with two treatments together demonstrated double of lesion. The results indicate that the mechanisms induced in silencing and infiltrating with synthetic peptide were similar, allowing the advance of the pathogen and inducing the expression of defense genes. We conclude that NbPep may be involved in resistance of N. benthamiana to B. cinerea, allowing greater disease severity when reduce or excess in the plant.

Orientador: Amilcar Oscar Herrera / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-07-15T22:05:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bonacelli_MariaBeatrizMachado_M.pdf: 6141005 bytes, checksum: 8a461db12591b1fe0a312390a2a891e0 (MD5) Previous issue date: 1992 / Mestrado / Mestre em Política Científica e Tecnológica

O cádmio (Cd) é considerado um metal extremamente tóxico à maioria dos organismos. As plantas constituem a principal forma de entrada deste metal na cadeia alimentar. O tomate, uma espécie amplamente utilizada para consumo humano, foi recentemente identificado como hiperacumulador de Cd. Diante disso, o presente trabalho objetivou quantificar o teor de Cd nas folhas e frutos de seis cultivares de tomate, bem como caracterizar os genes possivelmente envolvidos na tolerância e na hiperacumulação de Cd nesta espécie. Para tanto, as cultivares de tomate foram cultivadas na presença da dose de Cd de 90 mg Kg-1 ou na ausência deste metal. Simultaneamente, foi procedida uma busca de genes ortólogos aos HMAs (HMA1 – HMA4) de Arabidopsis thaliana, os quais formam um grupo de transportadores de metais, incluindo o Cd. Através desta busca, foi identificado em tomate um ortólogo ao HMA1 de A. thaliana. A expressão do HMA1 e também do LeNRAMP3, LeFER, LeIRT1 e LeNRAMP1, os quais são genes envolvidos no transporte de metais em tomate, foi comparada entre as plantas cultivadas com e sem Cd. Na maioria das cultivares de tomate, todos os genes avaliados foram responsivos ao Cd, sendo verificado um aumento nas expressões em resposta a presença do metal no substrato. Todas as cultivares de tomate utilizadas foram caracterizadas como hiperacumuladoras de Cd e foram capazes de acumular o metal nos frutos. No intuito de caracterizar o papel do HMA1 durante o processo de hiperacumulação de Cd em tomate, este gene foi empregado nas etapas que compõem o silenciamento gênico induzido por vírus (VIGS). O silenciamento do HMA1 não teve efeito na acumulação de Cd na parte aérea de tomate. Por outro lado, o silenciamento deste gene resultou na redução do peso seco das raízes e no aumento da intensidade dos sintomas de clorose nas plantas cultivadas com Cd a 0,7 mM. Em conjunto, os resultados indicam que o tomate representa um organismo modelo atrativo para a elucidação dos mecanismos envolvidos na tolerância e na hiperacumulação de Cd. / Cadmium (Cd) is considered an extremely toxic metal to most organisms. Plants are the main pathways for Cd entry into the food chain. Tomato, a species widely used for human consumption, was recently identified as a Cd hyperaccumulator. Therefore, this study aimed to quantify Cd content in leaves and fruits of six tomato cultivars, as well as characterize the genes possibly involved in Cd tolerance and hyperaccumulation in this species. To this end, the tomato cultivars were grown in the presence of Cd at 90 mg kg-1 or in the absence of the metal. Simultaneously, a search for orthologous genes to HMAs (HMA1 - HMA4) from Arabidopsis thaliana was performed, these genes are a group of metal transporters, including Cd. By this search, was identified an ortholog of HMA1 from A. thaliana in tomato. The expression of HMA1 and also of the genes LeNRAMP3, LeFER, LeIRT1 LeNRAMP1, which are involved in transport of metals in tomato, was compared between plants grown with and without Cd. In most tomato cultivars, all genes were responsive to Cd, and it was verified an increase in expression in response to the metal presence. All the tomato cultivars used were characterized as Cd hyperaccumulators and were able to accumulate the metal in the fruits. In order to characterize the role of the HMA1 during the process of Cd hyperaccumulation in tomato, this gene was used in the steps that comprise the virus induced gene silencing (VIGS). The silencing of HMA1 had no effect on Cd accumulation in tomato shoot. On the other hand, this gene silencing resulted in a reduction of the roots dry weight and in an increased severity of the symptoms of chlorosis in plants grown with 0.7 mM of Cd. Taken together, these results indicate that tomato represents an attractive model organism for elucidation of the mechanisms involved in Cd tolerance and hyperaccumulation.

O cádmio (Cd) é considerado um metal extremamente tóxico à maioria dos organismos. As plantas constituem a principal forma de entrada deste metal na cadeia alimentar. O tomate, uma espécie amplamente utilizada para consumo humano, foi recentemente identificado como hiperacumulador de Cd. Diante disso, o presente trabalho objetivou quantificar o teor de Cd nas folhas e frutos de seis cultivares de tomate, bem como caracterizar os genes possivelmente envolvidos na tolerância e na hiperacumulação de Cd nesta espécie. Para tanto, as cultivares de tomate foram cultivadas na presença da dose de Cd de 90 mg Kg-1 ou na ausência deste metal. Simultaneamente, foi procedida uma busca de genes ortólogos aos HMAs (HMA1 – HMA4) de Arabidopsis thaliana, os quais formam um grupo de transportadores de metais, incluindo o Cd. Através desta busca, foi identificado em tomate um ortólogo ao HMA1 de A. thaliana. A expressão do HMA1 e também do LeNRAMP3, LeFER, LeIRT1 e LeNRAMP1, os quais são genes envolvidos no transporte de metais em tomate, foi comparada entre as plantas cultivadas com e sem Cd. Na maioria das cultivares de tomate, todos os genes avaliados foram responsivos ao Cd, sendo verificado um aumento nas expressões em resposta a presença do metal no substrato. Todas as cultivares de tomate utilizadas foram caracterizadas como hiperacumuladoras de Cd e foram capazes de acumular o metal nos frutos. No intuito de caracterizar o papel do HMA1 durante o processo de hiperacumulação de Cd em tomate, este gene foi empregado nas etapas que compõem o silenciamento gênico induzido por vírus (VIGS). O silenciamento do HMA1 não teve efeito na acumulação de Cd na parte aérea de tomate. Por outro lado, o silenciamento deste gene resultou na redução do peso seco das raízes e no aumento da intensidade dos sintomas de clorose nas plantas cultivadas com Cd a 0,7 mM. Em conjunto, os resultados indicam que o tomate representa um organismo modelo atrativo para a elucidação dos mecanismos envolvidos na tolerância e na hiperacumulação de Cd. / Cadmium (Cd) is considered an extremely toxic metal to most organisms. Plants are the main pathways for Cd entry into the food chain. Tomato, a species widely used for human consumption, was recently identified as a Cd hyperaccumulator. Therefore, this study aimed to quantify Cd content in leaves and fruits of six tomato cultivars, as well as characterize the genes possibly involved in Cd tolerance and hyperaccumulation in this species. To this end, the tomato cultivars were grown in the presence of Cd at 90 mg kg-1 or in the absence of the metal. Simultaneously, a search for orthologous genes to HMAs (HMA1 - HMA4) from Arabidopsis thaliana was performed, these genes are a group of metal transporters, including Cd. By this search, was identified an ortholog of HMA1 from A. thaliana in tomato. The expression of HMA1 and also of the genes LeNRAMP3, LeFER, LeIRT1 LeNRAMP1, which are involved in transport of metals in tomato, was compared between plants grown with and without Cd. In most tomato cultivars, all genes were responsive to Cd, and it was verified an increase in expression in response to the metal presence. All the tomato cultivars used were characterized as Cd hyperaccumulators and were able to accumulate the metal in the fruits. In order to characterize the role of the HMA1 during the process of Cd hyperaccumulation in tomato, this gene was used in the steps that comprise the virus induced gene silencing (VIGS). The silencing of HMA1 had no effect on Cd accumulation in tomato shoot. On the other hand, this gene silencing resulted in a reduction of the roots dry weight and in an increased severity of the symptoms of chlorosis in plants grown with 0.7 mM of Cd. Taken together, these results indicate that tomato represents an attractive model organism for elucidation of the mechanisms involved in Cd tolerance and hyperaccumulation.

O cádmio (Cd) é considerado um metal extremamente tóxico à maioria dos organismos. As plantas constituem a principal forma de entrada deste metal na cadeia alimentar. O tomate, uma espécie amplamente utilizada para consumo humano, foi recentemente identificado como hiperacumulador de Cd. Diante disso, o presente trabalho objetivou quantificar o teor de Cd nas folhas e frutos de seis cultivares de tomate, bem como caracterizar os genes possivelmente envolvidos na tolerância e na hiperacumulação de Cd nesta espécie. Para tanto, as cultivares de tomate foram cultivadas na presença da dose de Cd de 90 mg Kg-1 ou na ausência deste metal. Simultaneamente, foi procedida uma busca de genes ortólogos aos HMAs (HMA1 – HMA4) de Arabidopsis thaliana, os quais formam um grupo de transportadores de metais, incluindo o Cd. Através desta busca, foi identificado em tomate um ortólogo ao HMA1 de A. thaliana. A expressão do HMA1 e também do LeNRAMP3, LeFER, LeIRT1 e LeNRAMP1, os quais são genes envolvidos no transporte de metais em tomate, foi comparada entre as plantas cultivadas com e sem Cd. Na maioria das cultivares de tomate, todos os genes avaliados foram responsivos ao Cd, sendo verificado um aumento nas expressões em resposta a presença do metal no substrato. Todas as cultivares de tomate utilizadas foram caracterizadas como hiperacumuladoras de Cd e foram capazes de acumular o metal nos frutos. No intuito de caracterizar o papel do HMA1 durante o processo de hiperacumulação de Cd em tomate, este gene foi empregado nas etapas que compõem o silenciamento gênico induzido por vírus (VIGS). O silenciamento do HMA1 não teve efeito na acumulação de Cd na parte aérea de tomate. Por outro lado, o silenciamento deste gene resultou na redução do peso seco das raízes e no aumento da intensidade dos sintomas de clorose nas plantas cultivadas com Cd a 0,7 mM. Em conjunto, os resultados indicam que o tomate representa um organismo modelo atrativo para a elucidação dos mecanismos envolvidos na tolerância e na hiperacumulação de Cd. / Cadmium (Cd) is considered an extremely toxic metal to most organisms. Plants are the main pathways for Cd entry into the food chain. Tomato, a species widely used for human consumption, was recently identified as a Cd hyperaccumulator. Therefore, this study aimed to quantify Cd content in leaves and fruits of six tomato cultivars, as well as characterize the genes possibly involved in Cd tolerance and hyperaccumulation in this species. To this end, the tomato cultivars were grown in the presence of Cd at 90 mg kg-1 or in the absence of the metal. Simultaneously, a search for orthologous genes to HMAs (HMA1 - HMA4) from Arabidopsis thaliana was performed, these genes are a group of metal transporters, including Cd. By this search, was identified an ortholog of HMA1 from A. thaliana in tomato. The expression of HMA1 and also of the genes LeNRAMP3, LeFER, LeIRT1 LeNRAMP1, which are involved in transport of metals in tomato, was compared between plants grown with and without Cd. In most tomato cultivars, all genes were responsive to Cd, and it was verified an increase in expression in response to the metal presence. All the tomato cultivars used were characterized as Cd hyperaccumulators and were able to accumulate the metal in the fruits. In order to characterize the role of the HMA1 during the process of Cd hyperaccumulation in tomato, this gene was used in the steps that comprise the virus induced gene silencing (VIGS). The silencing of HMA1 had no effect on Cd accumulation in tomato shoot. On the other hand, this gene silencing resulted in a reduction of the roots dry weight and in an increased severity of the symptoms of chlorosis in plants grown with 0.7 mM of Cd. Taken together, these results indicate that tomato represents an attractive model organism for elucidation of the mechanisms involved in Cd tolerance and hyperaccumulation.

Submitted by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-07-25T20:09:08Z No. of bitstreams: 1 TESE Diogenes Jose Gusmão Coutinho.pdf: 5846772 bytes, checksum: a354cb598f031ceafbfc656a8eb95527 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-07-25T20:11:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE Diogenes Jose Gusmão Coutinho.pdf: 5846772 bytes, checksum: a354cb598f031ceafbfc656a8eb95527 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-25T20:11:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE Diogenes Jose Gusmão Coutinho.pdf: 5846772 bytes, checksum: a354cb598f031ceafbfc656a8eb95527 (MD5) Previous issue date: 2017-02-09 / CAPES / CNPq / O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial biocombustível e alimentício de frutos e sementes de espécies silvestres nativas da Floresta Atlântica e Caatinga, a fim de valorizá-las e indicar sua possível aplicação tecnológica. A tese é dividida em seis artigos, o primeiro reúne sete espécies de Euphorbiaceae com potencial para aplicação em biodiesel, publicado no periódico Renewable Energy. O segundo reuniu seis espécies agrupadas pela elevada proporção dos ácidos oleico, linoleico, palmítico e eicosenoico: Rauwolfia grandiflora e Tabernaemontana flavicans - Apocynaceae, Protium heptaphyllum - Burseraceae, Cissampelos andromorpha – Menispermaceae e Serjania caracasana e Serjania salzmanniana – Sapindaceae, publicado no periódico JAOCS. No terceiro e o quarto artigo foram analisados o óleo e o biodiesel de espécies de Clusicaeae (Clusia nemorosa, C. paralicola e Tovomita brevistaminea) e Malvaceae (Basiloxylon brasiliensis, Ceiba pentandra, Christiana africana e Sterculia excelsa), respectivamente, quanto ao potencial biocombustível. Essas espécies apresentaram elevado teor de óleo, perfil de ácidos graxos predominantemente insaturado e propriedades físico-químicas do óleo e biodiesel compatível à utilização como biocombustível, ou seja, dentro das normas ASTM D6751 e EN 14214. No quinto artigo se avaliou o potencial alimentício de frutos e sementes de quatro espécies de Arecaceae, que demonstraram um elevado valor energético e nutricional, revelando um grande potencial para utilização na indústria de alimentos. No sexto artigo se avaliou frutos e sementes de duas espécies de Chrysobalanaceae e quatro espécies de Myrtaceae. As espécies de Chrysobalanaceae tiveram elevados teores de óleo nas polpas e sementes, com a predominância de ácidos graxos insaturados. As espécies estudadas revelaram boas características tanto na industrialização quanto no consumo dos frutos in natura. A composição química revelou que as Chrysobalanaceae são boas fontes de lipídios, com elevado índice calórico. Por outro lado, as Myrtaceae foram pouco nutritivas. Os dados mostram que os frutos e sementes analisados são fontes de óleos com possível aplicação não só para consumo alimentar, mas também como uma importante fonte de bioativos a serem empregados nas indústrias. / The aim of this work was to evaluate the biofuel and food potential of fruits and seeds of native wild species of the Atlantic Forest and Caatinga, in order to valorize them and indicate their possible technological application. The thesis is divided into six articles, the first brings seven species of Euphorbiaceae with potential for application in biodiesel, published in the journal Renewable Energy. The second consisted of six species grouped by the high proportion of oleic, linoleic, palmitic and eicosenoic acids: Rauwolfia grandiflora and Tabernaemontana flavicans - Apocynaceae, Protium heptaphyllum - Burseraceae, Cissampelos andromorpha - Menispermaceae and Serjania caracasana and Serjania salzmanniana - Sapindaceae, published in the journal JAOCS. The third and fourth articles analyzed the oil and biodiesel of Clusicaeae species (Clusia nemorosa, C. paralicola and Tovomita brevistaminea) and Malvaceae (Basiloxylon brasiliensis, Ceiba pentandra, Christiana africana and Sterculia excelsa), respectively, regarding biofuel potential. These species presented high oil content, predominantly unsaturated fatty acid profile and physicochemical properties of the oil and biodiesel compatible to the use as biofuel according to ASTM D6751 and EN 14214. The fifth article evaluated the fruits and seeds of four species of Arecaceae, which demonstrated a high energy and nutritional value, revealing great potential for use in the food industry. The sixth article evaluated fruits and seeds of two species of Chrysobalanaceae and four species of Myrtaceae. The species of Chrysobalanaceae had high oil contents in the pulps and seeds, with the predominance of unsaturated fatty acids. The species studied showed good characteristics both in the industrialization and consumption of the in natura fruits of these fruits. The centesimal composition revealed that Chrysobalanaceae are good sources of lipids, with a high caloric content; on the other hand, Myrtaceae were not very nutritious. The data show that the fruits and seeds analyzed are sources of oils with possible application not only for food consumption, but also as an important source of bioactives to be used in the industries.

Nas últimas décadas, com aumento da industrialização e o uso mais intenso de práticas agrícolas, está havendo a liberação de altas quantidades de elementos potencialmente tóxicos na biosfera, como o metal pesado cádmio (Cd), que é muito tóxico à maioria dos organismos. Uma alternativa para solucionar este problema é o uso da fitoextração, que se baseia no cultivo de plantas para recuperar áreas degradadas. Porém, atualmente, poucas espécies de plantas foram descritas como hiperacumuladoras de Cd e há pouca informação sobre os mecanismos envolvidos na tolerância das plantas dessas espécies a altos teores deste metal em seus tecidos. Assim, o objetivo deste trabalho foi identificar e caracterizar novas espécies da família Solanaceae hiperacumuladoras de cádmio e os respectivos genes relacionados à sua absorção, translocação e acúmulo em plantas. Utilizaram-se três estratégias de análise. Inicialmente foram identificadas novas espécies hiperacumuladoras de Cd. Após, realizou-se um estudo na espécie modelo Arabidopsis thaliana para identificar genes relacionados a absorção, translocação e acúmulo de Cd nas plantas e, finalmente, buscou-se a aplicação dos conhecimentos obtidos em A.thaliana em duas espécies identificadas neste trabalho como hiperacumuladoras de Cd. Foram identificadas e caracterizadas duas espécies hiperacumuladoras de plantas, Solanum americanum e Solanum lycopersicum (tomate), cultivares Micro-Tom e Gaúcho. Os resultados obtidos evidenciaram que os genes HMA2 e HMA3 de A. thaliana estão relacionados ao processo de acúmulo de Cd na parte aérea da planta. Nesse estudo, foram identificados genes ortólogos aos genes HMA2 e HMA3 de A. thaliana em tomate, cv. Micro-Tom. A análise dos genes HMA2 e HMA3 indica alteração de suas expressões quando as plantas são expostas a Cd, sugerindo a participação desses genes em algum mecanismo de tolerância do tomate a esse metal pesado. Estudos de análise funcional dos genes identificados (HMA2 e HMA3) em tomate, cv. Micro- Tom, será importante para comprovar a importância desses dois genes nos processos de detoxificação e acúmulo de Cd nos tecidos das plantas. / In recent decades, with increasing industrialization and more intensive management of agricultural practices, the release of large quantities of potentially toxic elements in the biosphere has also increased, such as the heavy metal cadmium (Cd), which is extremely toxic element to most organisms. An alternative to solve this problem is phytoextraction, which is based on the use of plants to recover degraded areas. But so far, few plant species have been described as a Cd hyperaccumulator and there is little information about the mechanisms that allow these plants to tolerate high levels of this methal in their tissues. The aim of this study was to identify and characterize new species of Solanaceae Cd hyperaccumulators species and the genes related with Cd absorption, translocation and accumulation in these plants. Three strategies were used. First, Cd hyperaccumulators species were identified. Then, a study in the model specie Arabidopsis thaliana was performed to indentify genes related to Cd absorption, translocation and accumulation and, finally, we tried to apply the knowledge obtained in A. thaliana to two species described here as Cd hyperaccumulators. Two new Cd hyperaccumulator plant species were identified and characterized, Solanum americanum and Solanum lycopersicum (tomato), cultivar Micro-Tom and Gaucho. In this study, the A. thaliana genes HMA2 and HMA3 were related to the process of shoot Cd accumulation. From this result, we identified orthologous genes in tomato cv. Micro-Tom to the A. thaliana genes HMA2 and HMA3. The analysis of these genes indicates change in their expressions patterns when plants are exposed to cadmium, suggesting their participation in some mechanism of tolerance of this species to heavy metal. Functional analysis studies of identified genes (HMA2 and HMA3) in tomato cv. Micro-Tom will be important to demonstrate the importance of these two genes in the process of detoxification and accumulation of Cd in tissues.

Em trigo, os genes de tolerância ao alumínio tóxico (Al3+) tem sido identificada no cromossomo 4DL, incluindo o gene presente em BH1146, o mais estudado dos genótipos tolerantes brasileiros. Embora Toropi tenha sido identificado como um genótipo altamente tolerante ao Al3+, a genética e a singularidade dessa fonte nunca tinha sido investigada. Os objetivos desse estudo foram investigar a genética da tolerância ao Al3+ em Toropi e verificar se o gene é o mesmo presente em BH1146; mapear quantitative trait loci (QTLs) associados à tolerância ao alumínio em Toropi e investigar suas localizações no genoma de trigo e desenvolver uma biblioteca de subtração de Toropi objetivando identificar genes candidatos regulados por estresse de alumínio. Duas populações de linhagens recombinates (recombinant inbred line – RIL), uma F7 de Toropi (tolerante) por Anahuac (sensível) e outra F6 RIL de Toropi por BH1146 foram avaliadas quanto à tolerância ao alumínio, avaliando a taxa de crescimento da raiz após tratamento com alumínio em solução hidropônica. A segregação genética indica a presença de um gene principal para tolerância ao Al3+, denominado AltTp, que difere do gene presente em BH1146. AltTp está a 21cM do marcador microssatélite Xgdm129, previamente mapeado no cromossomo 4DS. Linhagens nulitetrassômicas e ditelossômicas foram utilizadas para confirmar a posição do AltTp no braço curto do cromossomo 4D de trigo. Este é o primeiro estudo reportando a presença de um gene para tolerância ao Al3+ em trigo no cromossomo 4DS, confirmando a singularidade de Toropi como fonte de genes para essa característica. Outros QTLs foram identificados nesse estudo, incluindo um presente no cromossomo 3B de trigo que corresponde ao cromossomo 1 de arroz, onde foram identificados os maiores QTLs para a tolerância ao Al3+ nessa espécie. Cento e nove sequências foram obtidas pela análise de Supression Subtractive Hybridization (SSH), sendo 99 sequências únicas. Análises de seqüências revelaram genes envolvidos em diversas vias metabólicas incluindo metabolismo de ácidos orgânicos e carboidratos, transdução de sinais, fatores de transcrição, biossíntese de proteínas, proteínas envolvidas na aliviação de estresse oxidativo, estrutura de membrana e outras funções. É possível que AltTp seja o gatilho para uma cascata de resposta ao estresse de Al3+ que envolve vias de sinalização e metabólicas complicadas. Esses genes de resposta ao estresse de trigo fornecem uma visão sobre o mecanismo de tolerância ao Al3+ em plantas. / In wheat most of the of aluminum tolerance genes have been identified on chromosome 4DL, including one present in BH1146, the most studied wheat Brazilian tolerant genotype. Although Toropi has been identified as a highly tolerant genotype to Al3+, the genetics and uniqueness of this source has never been investigated. The objectives of this study were to investigate the genetics of Toropi aluminum tolerance and its uniqueness compared to AltBH gene present in BH1146; to map the quantitative trait loci (QTLs) associated to Toropi aluminum tolerance and investigate their genome locations in wheat; and to develop a differential library from Toropi aiming to identify candidate genes regulated by aluminum stress. Two recombinant inbreed line populations (RILs), one F7 from Toropi (tolerant) by Anahuac (sensitive) and another F6 RIL from Toropi by BH1146, were screened for Al-tolerance by mensuring root growth rate following Al treatment in hidroponic solution. Genetic segregations indicated the presence of a major gene for aluminum tolerance in Toropi, named as AltTp, which differs from the one present in BH1146. AltTp is 21cM from Xgdm129 SSR marker, which has been previously mapped on chromosome 4DS. Nulitetrasomic and ditelosomic lines were used to confirm AltTp position on the wheat short arm of chromosome 4D. This is the first study to report a gene for aluminum tolerance in wheat on chromosome 4DS, confirming the uniqueness of Toropi as a genetic source for this trait. Other QTLs were identified in this study, including one present on wheat chromosome 3B which corresponds to rice chromosome 1, where most of aluminum tolerance QTLs have been identified in that species. One-hundred and nine sequences were obtained by the analysis of Supression Subtractive Hybridization (SSH), being 99 unique ones. Sequence analysis has revealed genes involved in several metabolic pathways including organic acid and carbohydrates metabolism, signal transduction, transcription factors, protein biosynthesis, oxidative stress alleviation, membrane structure and other functions. It is possible that AltTp triggers a cascade of responses to aluminum stress, which involves complex signaling and metabolic pathways. These wheat response stress genes provide new insights about Al-tolerant mechanisms in plants.