Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Being the harvest time of apples concentrated in a short period, fruit storage is needed for market regulation. New storage technologies are being developed, such as dynamic controlled atmosphere with respiratory quotient (DCA-RQ), that needs to be evaluated under different temperatures and with the application of growth regulators such as aminoethoxyvinylglycine (AVG), naphthalene acetic acid (NAA) and 1-methylcyclopropene (1-MCP). This thesis is composed of four papers, which resulted from studies with the following objectives: to evaluate volatile compounds concentration in ‘Galaxy’ and ‘Royal Gala’ apples stored under DCA-RQ, DCA with chlorophyll fluorescence (DCA-CF), controlled atmosphere (CA) with and without 0,625 μL L-1 of 1-MCP application; to evaluate if DCA-RQ and DCA-CF allow employing higher temperatures during apple storage; to evaluate the effect of the application of AVG (0.83 kg ha-1) in combination with NAA (40g ha-1), as well as the effects of 1-MCP in the production of volatile compounds and physical-chemical quality of apples stored under DCA monitored with chlorophyll fluorescence and respiratory quotient; identify if the stress by low O2 partial pressure during RQ measurement has an effect on apple quality conservation. ‘Galaxy’ and ‘Royal Gala’ apples were stored for 9 months plus 7 days at 20 °C. It is worth noting that ‘Galaxy’ apples stored under DCA-RQ1.5 maintained better quality when compared to CA, ultralow oxygen (ULO – 0.4kPa) and DCA-CF, also increasing the production of esters responsible for the aroma. Besides, 1-MCP reduced volatile compounds concentration, even in apples stored under DCA-RQ1.5. Likewise, DCA-CF had a similar effect to ULO with 0.4 kPa of O2. The DCA-RQ1.3 and DCA-CF allowed storing ‘Galaxy’ apples under temperatures higher (2.0 and 2.5 °C) than recommended (1.5 °C). In addition, 1-MCP application did not have additional effects when fruit were stored under DCA and higher temperatures. Higher temperatures (2.0 and 2.5 °C) could be used without reducing the production of important volatile compounds. In DCA-RQ, the stress by low O2 employed during RQ measurement has presented a beneficial effects, with fruit maintaining higher flesh firmness, lower mealiness and decay incidence compared to fruit without RQ calculation. ‘Royal Gala’ apples stored under DCA-RQ1.3 and DCA-CF, submitted to the application of AVG and NAA during prehavest did show an increase in the concentration of volatile compounds. However, the combination of AVG plus NAA and the storage under DCA-RQ1.3 or DCA-CF presents an excellent alternative for storing apples, because maintains higher flesh firmness, reduce physiological disorders and maintain higher percentage of healthy fruit. / Devido à colheita de maçãs ser concentrada em curto período, faz-se necessário o armazenamento de uma grande parte dos frutos para regulação do mercado. Existem tecnologias de armazenamento em desenvolvimento, como a atmosfera controlada dinâmica com quociente respiratório (ACD-QR), a qual precisa ser avaliada em diferentes temperaturas e em frutos com aplicação de fitorreguladores como o 1-metilciclopropeno (1-MCP), a aminoetoxivinilglicina (AVG) e o ácido naftaleno acético (ANA). Esta tese é composta por quatro artigos científicos que resultaram de trabalhos com os seguintes objetivos: Avaliar a produção de compostos voláteis em maçãs ‘Galaxy’ e ‘Royal Gala’ armazenadas em ACD-QR, atmosfera controlada dinâmica com fluorescência de clorofilas (ACD-FC), atmosfera controlada (AC) convencional e com aplicação de 1-MCP; avaliar se a ACD-QR e a ACD-FC permitem utilizar temperaturas mais elevadas para o armazenamento das maçãs; avaliar o efeito da aplicação da AVG (0,83 kg ha-1) em combinação com o ANA (40g ha-1), bem como o efeito do 1-MCP na produção de compostos voláteis e qualidade físico-química dos frutos armazenados em ACD monitorada com fluorescência de clorofilas e com quociente respiratório; identificar se o estresse por baixa pressão parcial de O2 durante o período de cálculo do quociente respiratório possui efeito na conservação da qualidade de maçãs. Foram utilizadas maçãs ‘Galaxy’ e ‘Royal Gala’, armazenadas por nove meses mais sete dias de exposição à temperatura de 20 °C. Pode-se destacar que a maçã ‘Galaxy’ quando armazenada em ACD com QR 1,5 (ACD-QR1,5) manteve melhor qualidade, do que o armazenamento em AC convencional com pressões parciais de O2 ultrabaixas (ULO – 0,4 kPa CO2) e em ACD-FC, além de aumentar a produção de ésteres responsáveis pela formação do aroma. Além disso, a aplicação de 0,625 μL L-1 de 1-MCP reduziu a concentração de compostos voláteis, mesmo em frutos armazenados em ACD-QR1,5. A ACD-FC teve efeito similar ao armazenamento em ULO com 0,4 kPa de O2. A ACD-QR1,3 e a ACD-FC permitiram armazenar a maçã ‘Galaxy’ em temperatura mais elevada (2,0 e 2,5 °C) do que a normalmente recomendada (1,5 °C). Além disso, a aplicação de 1-MCP não teve efeito adicional em maçãs armazenadas com temperatura mais elevada quando em ACD. A alta temperatura (2,0 e 2,5 °C) pôde ser usada em ACD-QR1,3 sem perda na produção de compostos voláteis importantes. No armazenamento em ACD-QR, o estresse causado pelas baixas pressões parciais de O2 a que os frutos são submetidos durante o período de cálculo do QR (13 h), que pode atingir 0,0 kPa, possuiu efeito benéfico, pois manteve firmeza da polpa mais elevada, menor incidência de polpa farinácea e podridões, comparado aos frutos que não sofreram esse estresse por baixo O2. O armazenamento de maçãs ‘Royal Gala’ em ACD-QR1,3 e ACD-FC tratadas em pré-colheita com AVG e ANA não aumentaram a concentração de compostos voláteis. Entretanto, a aplicação associada de AVG e ANA e o armazenamento em ACD-QR1,3 ou ACD-FC foram excelentes alternativas para a conservação dos frutos, pois mantiveram a firmeza da polpa, reduziram os distúrbios fisiológicos, proporcionando maior volume de frutos sadios.

Submitted by ANNA ISABEL NASSAR BAUTISTA SARAIVA null (annaisabel.ifsp@yahoo.com.br) on 2017-07-28T16:28:07Z No. of bitstreams: 1 tese final pós-correção_ok.pdf: 2224366 bytes, checksum: 14d1d03c22d3e56e61a484a95e72f7c4 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-08-03T13:14:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 saraiva_ainb_dr_rcla.pdf: 2224366 bytes, checksum: 14d1d03c22d3e56e61a484a95e72f7c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-03T13:14:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 saraiva_ainb_dr_rcla.pdf: 2224366 bytes, checksum: 14d1d03c22d3e56e61a484a95e72f7c4 (MD5) Previous issue date: 2017-06-23 / Nos últimos séculos a história do ser humano no planeta Terra tem sido marcada por intensos impactos ambientais antropogênicos negativos, dentre os quais destaca-se a maior exposição da radiação ultravioleta (UV) na superfície terrestre devido à destruição da Camada de Ozônio ocasionada pela liberação de substâncias tais como os CFCs (clorofluorcarbonetos). A radiação UV tem sido considerada com um dos principais fatores que afetam a distribuição dos organismos fotossintetizantes em ambientes aquáticos, tendo efeitos biológicos diversos como danos no DNA e em moléculas proteicas, alteração dos pigmentos fotossintéticos, modificações nos parâmetros fotossintéticos e crescimento desses organismos. Torna-se evidente, portanto, que as mudanças da incidência de radiação UV na superfície terrestre podem levar a alterações ecofisiológicas nas comunidades algais. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo central analisar as respostas fisiológicas (parâmetros fotossintéticos, concentração de pigmentos fotossintéticos e de substâncias fotoprotetoras) à radiação ultravioleta (UVA e UVAB) em macroalgas continentais (ambientes lóticos e aerofíticos). A idéia geral foi avaliar o nível de resposta (tendência de aumento ou diminuição em maior ou menor grau) na performance em função da exposição à radiação ultravioleta. Duas hipóteses gerais foram formuladas: 1) as respostas das macroalgas consistirão essencialmente de tendência de diminuição de sua performance fisiológica (parâmetros fotossintéticos e concentração de pigmentos) e aumento de substâncias fotoprotetoras sob exposição à radiação UV; 2) o nível de resposta será diferente entre os grupos de algas, sendo que para as algas verdes (tipicamente algas de sol) espera-se que sejam mais tolerantes à radiação UV, enquanto que as rodófitas (tipicamente algas de sombra) tenderão a ser mais sensíveis e as cianobactérias deverão apresentar respostas intermediárias. Hipóteses mais específicas foram formuladas para cada parte do trabalho (capítulos). Experimentos foram realizados em três condições: PAR apenas (400-700nm); PAR + UVA (320-700nm), UVA; PAR + UVA + UVB (280-700nm), UVAB. A tese foi dividida em três capítulos com seus respectivos objetivos e hipóteses: 1) “Respostas fotossintéticas dos estágios gametofítico e esporofítico da macroalga vermelha continental Kumanoa ambigua (Rhodophyta, Batrachospermales) sob radiação UV”. O objetivo foi analisar o desempenho fotossintético dos estágios (gametófito e esporófito, 'Chantransia') de K. ambigua em cultura sob radiação UV. Hipotetizou-se que os estágios do histórico de vida de K. ambigua exibiriam respostas fotossintéticas diferentes à exposição à UV. 2) “Efeitos da radiação UV na fotossíntese e fotoproteção em duas espécies de Cyanobacteria”. O objetivo foi analisar o desempenho fotossintético (parâmetros derivados da fluorescência da clorofila), as concentrações de pigmentos (clorofila a e carotenóides) e a presença de compostos absorventes de UV (aminoácidos tipo-micosporinas - MAAs e scitoneminas) em duas cianobactérias aerofíticas, Leptolyngbya cf. henningsii e Scytonema sp. em resposta à exposição à radiação UV em condições de cultura. Hipotetizou-se que ambas espécies teriam desempenho fotossintético semelhantes em resposta à exposição de radiação UV, mas elas difeririam em termos de concentrações de pigmento e formação de compostos absorvedores de UV. 3) Efeitos da radiação UV na fotossíntese de três espécies de macroalgas lóticas tropicais. O objetivo foi analisar o desempenho fotossintético (parâmetros derivados da fluorescência da clorofila), as concentrações de clorofila a e a presença de compostos absorventes de UV (MAAs) em Cladophora glomerata (Chlorophyta), Spirogyra sp. (Streptophyta) e Sirodotia delicatula (Rhodophyta) coletadas em condições naturais em resposta à exposição de radiação UV em condições laboratoriais. Hipotetizou-se que Spirogyra sp. and C. glomerata, típicas algas adaptadas ao sol, apresentariam performances fotossintéticas semelhantes, com uma leve resposta à exposição à radiação UV e que S. delicatula, caracterizada por ser uma alga adaptada à sombra, exibiria uma resposta distinta com uma maior sensibilidade à exposição à UV. Os principais resultados e conclusões encontrados foram: i) este é o primeiro trabalho que reportou não somente os efeitos da radiação UV sobre o desempenho fotossintético de macroalgas tropicais, bem como descreveu a presença de MAAs em duas espécies de algas vermelhas de água doce; ii) O gametófito de K. ambigua respondeu com um aumento da sua performance fotossintética, além da presença de shinorina (MAA) sob UVA, sugerindo que é menos sensível à radiação UV, particularmente UVA, em comparação com o esporófito em condições de cultura, além de indicar que a radiação UVA, quando moderada, tem efeitos benéficos em alguns organismos aquáticos, tais como o gametófito de K. ambigua; iii) Espécimes coletados em condições naturais de S. delicatula apresentaram dois tipos de MAAs (shinorina e palatina) e foram praticamente insensíveis aos tratamentos com radiação UV, sugerindo que não somente a presença de MAAs é um importante escudo de proteção contra radiação UV, mas também demonstra que apesar de ser uma rodófita tipicamente adaptada à sombra, pode tolerar altas irradiâncias, incluindo-se a radiação UV; iv) C. glomerata apresentou uma diminuição mais acentuada da fotossíntese em UVA em relação a UVAB, apesar de menor teor de clorofila a ter sido observado em UVAB; v) Spirogyra sp. apresentou uma diminuição da performance fotossintética em PAR, sugerindo que a radiação UVAB deve ser importante na indução de fotoreparo e/ou uma fonte energia para fotossíntese; vi) Apesar de serem algas verdes adaptadas ao sol, C. glomerata e Spirogyra sp., apresentaram respostas distintas no desempenho fotossintético e concentrações de clorofila a sob exposição da radiação UV, indicando que elas utilizam estratégias diferentes para lidar com a radiação UV; vii) A ausência de MAAs e de scitoneminas e a pouca variação do desempenho fotossintético indicam que L. cf. henningsii foi insensível à exposição a UV nas condições testadas, e que o aumento do conteúdo de carotenóides sob UVA e UVAB sugerem que estes pigmentos atuaram como escudo eficaz para a radiação UV; viii) Scytonema sp. apresentou um aumento da atividade fotossintética em UVA, sinalizando que também é capaz de usar UVA como fonte de energia para a fotossíntese, e/ou em mecanismos de reparo relacionados ao DNA. Em contrapartida, observou-se uma diminuição do desempenho fotossintético em UVAB, acompanhada de maiores concentrações de MAAs, sugerindo que estes pigmentos não foram suficientemente eficazes para evitar os efeitos negativos da radiação UV. Em síntese, as duas hipóteses iniciais foram refutadas: a primeira, pois nem sempre as algas responderam com tendência à diminuição de sua performance fotossintética ou de produção de substâncias fotoprotetoras à radiação ultravioleta. A segunda, pois as duas espécies de algas verdes, C. glomerata e Spirogyra sp., típicas algas adaptadas ao sol, não mostraram ser mais tolerantes à radiação UV em relação às algas vermelhas, consideradas adaptadas à sombra. Além disso, as respostas foram espécie-específicas, como exemplificado pelas duas espécies de cianobactérias (Leptolyngbya cf. henningsii e Scytonema sp.) e entre os dois estágios de vida de K. ambigua. Estes resultados são muito relevantes por representarem a primeira abordagem para compreensão da adaptação e aclimatação fisiológica de macroalgas tropicais às mudanças globais do clima, notadamente radiação UV. / The history of human on planet Earth has been marked by intense negative anthropogenic environmental impacts, which enhanced the exposure to ultraviolet (UV) radiation the Earth's surface due to depletion of the ozone layer caused by the release of substances, such as, CFCs (chlorofluorocarbons). UV radiation has been considered as one of the main factors that affect the distribution of photosynthetic organisms in aquatic environments, with varied biological effects, such as, damage to DNA and protein molecules, alteration of photosynthetic pigments, changes in photosynthetic parameters and growth of these organisms. Changes in the incidence of UV radiation on the Earth's surface can lead to ecophysiological alterations in algal communities. In this context, the objective of this investigation was to analyze the physiological responses (photosynthetic parameters, concentration of photosynthetic pigments and photoprotective substances) to ultraviolet radiation (UVA and UVAB) in inland macroalgae (lotic and aerophytic habitats). The general idea was to evaluate the level of response (trend of increase or decrease to greater or lesser degree) in photosynthetic performance to ultraviolet exposure. Two general hypotheses were formulated: 1) the responses of macroalgae will essentially consist of a trend to decrease in their physiological performance (photosynthetic parameters and pigment concentration) and increase photoprotective substances under UV exposure; 2) the response level will be different among algal groups, with green algae (typically sun-adapted algae) expected to be more tolerant to UV radiation, whereas red algae (typically shaded-adapted algae) to be more sensitive and the cyanobacteria having intermediate responses. Specific hypotheses were formulated for each part of the work (chapters). Experiments were performed under three conditions: PAR only (400-700nm); PAR + UVA (320-700nm), UVA; PAR + UVA + UVB (280-700nm), UVAB. The thesis was divided into three chapters with their respective objectives and hypotheses: 1) “UV-radiation effects on photosynthesis and photoprotection in gametophytic and sporophytic stages of the freshwater red alga Kumanoa ambigua (Rhodophyta, Batrachospermales)”. The aim was to analyze the photosynthetic performance of gametophytic and sporophytic (‘Chantransia’) stages of Kumanoa ambigua in culture under UV radiation. We hypothesized that the life history stages of K. ambigua would exhibit different photosynthetic responses to UV exposure; 2) “UV-radiation effects on photosynthesis and photoprotection of two species of Cyanobacteria”. The aim was to analyze the photosynthetic performance (parameters derived of chlorophyll fluorescence), pigment concentrations (chlorophyll a and carotenoids) and the presence of UV-absorbing compounds (mycosporine-like aminoacids - MAAs and scytonemin) in two terrestrial cyanobacteria, Leptolyngbya cf. henningsii and Scytonema sp. in response to UV radiation exposure under culture conditions. It was hypothesized that the responses to UV exposure would be similar in both species for photosynthetic performance but they would differ in terms of pigment concentrations and UV-absorbing compounds; 3) “UV-radiation effects on photosynthesis in three species of tropical lotic macroalgae”. The aim was to analyze the photosynthetic performance (parameters derived of chlorophyll fluorescence), chlorophyll a concentrations and the presence of UV-absorbing compounds (mycosporine-like aminoacids - MAAs) in three tropical lotic macroalgae, Cladophora glomerata (Chlorophyta), Spirogyra sp. (Streptophyta) and Sirodotia delicatula (Rhodophyta) collected in natural conditions in response to UV radiation exposure under laboratory conditions. We hypothesized that Spirogyra sp. and C. glomerata, typical sun-adapted algae, would present similar photosynthetic performance with slight responses to UV exposure, while S. delicatula, a typical shaded-adapted alga, would exhibit a distinct strategy with higher sensitivity to UV exposure. The main results and conclusions were: i) this is the first work that reported not only the effects of UV radiation on the photosynthetic performance of tropical macroalgae, but also described the presence of MAAs in two species of freshwater red algae; ii) the increase of photosynthetic performance and the presence of shinorine (MAA) under UVA, suggests that gametophyte of K. ambigua is less sensitive to UV radiation, particularly UV in comparison to the sporophyte under culture conditions. In addition, UVA radiation, in moderate levels, could have beneficial effects in some aquatic organisms, such as the gametophyte of K. ambigua; iii) specimens collected under natural conditions of S. delicatula had two types of MAAs (shinorine and palythine) and were practically insensitive to treatments with UV radiation. These results suggest that not only the presence of MAAs is an important protection shield against UV radiation, but also demonstrates that some Rhodophyta, typically shaded-adapted algae, can tolerate high irradiances, including UV radiation; iv) C. glomerata presented a more pronounced decrease of photosynthesis under UVA in relation to UVAB, although a lower chlorophyll a content has been observed in UVAB; v) Spirogyra sp. had a decrease in photosynthetic performance in PAR, suggesting that UVAB radiation should be important in the induction of photorepair and/or as energy source to photosynthesis; vi) C. glomerata and Spirogyra sp., although considered typical sun-adapted algae, presented distinct responses on photosynthetic performance and chlorophyll concentrations under UV exposure, indicating that they use different strategies to deal with UV radiation; vii) the lack of MAAs and scitonemins and the weak responses of photosynthetic performances indicate that L. cf. henningsii was insensitive to UV exposure under the conditions tested. In addition, the increased carotenoid content under UVA and UVAB suggests that these pigments act as effective shield for UV radiation; viii) Scytonema sp. showed an increase in photosynthetic activity under UVA, signaling that it is also capable to use UVA as a source of energy for photosynthesis, and/or in repair mechanisms of DNA. In contrast, a decrease in the photosynthetic performance in UVAB was observed, although associated to higher concentrations of MAAs, suggested that these pigments were not effective enough to avoid the negative effects of UV radiation. In summary, the two initial hypotheses were rejected: the first, because the algal species not always responded with a trend to decrease of their physiological performances or to produce photoprotective substances under UV radiation. The second, because the two green algae, C. glomerata and Spirogyra sp., typical sun-adapted, were not shown to be more tolerant to UV radiation in comparison to the red algae, considered as shade-adapted. In addition, the responses were species-specific as clearly demonstrated by the two cyanobacterial species (Leptolyngbya cf. henningsii e Scytonema sp.) and between the two stages of K. ambigua. These results are relevant to be a first approach to a understanding of the adaptation and physiological acclimation of tropical macroalgae to global climate changes, notably UV radiation.

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.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:59:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_cristina_copstein_cuchiara.pdf: 1598054 bytes, checksum: c173cd2f249af7652ae103efd04aea67 (MD5) Previous issue date: 2013-10-01 / Actually, the excess of micronutrients has been considered one of the main environmental problems, especially in areas influenced by human activity. Among them, stand out the copper (Cu) and zinc (Zn), which at low concentrations are essential in many physiological processes. Therefore, this work aimed to study the effect of different Cu concentration and its interaction with Zn in nutrient solution. The parameters analyzed in sweet potato plants were morphology, photosynthesis, antioxidant metabolism, mineral profile and stomatal characteristics. For this analysis, the plants were evaluated under hydroponics system, to different Cu concentrations (0.041 control; 0.082; 0.123 e 0.164 mM) and different Cu-Zn treatments T1 (0.041 mM Cu + 0.085 mM Zn control); T2 (0.041 mM Cu + 0.850 mM Zn); T3 (0.123 mM Cu + 0.085 mM Zn) e T4 (0.123 mM Cu + 0.850 mM Zn)]. The high Cu concentrations (0.123 and 0.164 mM) affected the photosynthetic reaction, reducing the photochemical activity and increasing the PSII energy dissipation and incrementing the FSI efficiency. However, it resulted in losses of biomass production and decrease of the stomata size. The excess of Cu also activated the antioxidant system, particularly in roots. This behavior is related to the immobilization mechanism of this element in root tissue. Independent of the Cu concentration (T2 and T4), the increase of Zn was toxic to plants which showed nutritional disturbances with reduced nutrients absorption and transport, and biomass reduction. Thus, this increase unleashed oxidative stress and membrane damage with increased antioxidant enzymes activity. In these conditions the roots also developed mechanisms for immobilization of micronutrients. However, further studies on the isolated physiological effects or in combination with nutrients are necessary to complete the current knowledge. / Atualmente, o excesso de micronutrientes tem sido considerado um dos sérios problemas ambientais, principalmente em áreas influenciadas pela atividade antrópica. Dentre eles, destacam-se o cobre (Cu) e o zinco (Zn), que em baixas concentrações, são essenciais em diversos processos fisiológicos. Com base nisso, o trabalho teve como objetivo estudar o efeito de diferentes concentrações de Cu bem como a sua interação com o Zn em solução nutritiva sobre parâmetros relacionados a morfologia, fotossíntese, metabolismo antioxidativo, perfil mineral e características estomáticas em plantas de batata-doce. Para tanto, as plantas foram submetidas, sob sistema de hidroponia, a diferentes concentrações de Cu (0,041 controle ; 0,082; 0,123 e 0,164 mM) e a diferentes tratamentos Cu-Zn [T1 (0,041 mM Cu + 0,085 mM Zn controle); T2 (0,041 mM Cu + 0,850 mM Zn); T3 (0,123 mM Cu + 0,085 mM Zn) e T4 (0,123 mM Cu + 0,850 mM Zn)]. As altas concentrações de Cu (0,123 e 0,164 mM) afetaram as reações fotossintéticas, com redução da atividade fotoquímica e aumento da dissipação de energia luminosa do FSII e incremento da eficiência do FSI. Porém, resultou em perdas na produção de biomassa e diminuição do tamanho dos estômatos. O excesso de Cu também acionou o sistema antioxidante, principalmente nas raízes. Esse comportamento está relacionado com os mecanismos de imobilização desse elemento nos tecidos radiculares. Independente da concentração de Cu (T2 e T4), o aumento de Zn foi tóxico para as plantas, nas quais apresentaram distúrbios nutricionais com diminuição na absorção e transporte de macronutrientes e redução de biomassa. Com isso, foi desencadeado estresse oxidativo e danos nas membranas, com aumento da atividade das enzimas antioxidantes. As raízes, nessas condições, também desenvolveram mecanismos de imobilização de micronutrientes. Contudo, mais estudos fisiológicos sobre os efeitos isolados ou combinados de nutrientes são necessários para completar o conhecimento atual.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Due to the historical application of cupric fungicides in vineyards, the amounts of copper (Cu) in these soils can reach levels that cause toxicity to plants. Recently researchers have tried alternative products to the cupric ones, in order to reduce the amount of Cu applied to the vineyards, which usually shows zinc (Zn) in its composition. This study aimed to evaluate the biochemical and physiological changes in corn plants, grown in soil with a high content of Cu and different levels added of Zn. In November 2011 the soil was collected from the 0-15 cm layer of a vineyard with high Cu content and in an area of native grass adjacent to the vineyard, with low concentrations of Cu and Zn, which served as treatment control, and both soils were classified as Typic Hapludalf. The experiment was performed in a greenhouse and was divided into two corn crops, the first between March and April, and the second between October and November, both in 2012. The treatments were the doses of 0, 30, 60, 90, 180 and 270 mg kg-1 of Zn added to the soil of the vineyard, plus the control treatment. Treatments had pH values in water and levels of available phosphorus and exchangeable potassium similar. At 35 days after emergence the plants were harvested and the accumulation of dry matter from roots and shoots and the concentration of Cu and Zn in leaves were determined. It was also evaluated the operation of the photosynthetic apparatus from the fluorescence of chlorophyll a and the photosynthetic pigments, biochemical parameters related to oxidative stress in leaves of plants, such as activity of superoxide dismutase (SOD) and of non-specific peroxidase (POD) were evaluated. The high concentrations of Cu and Zn in soil caused toxicity to corn plants and provided foliar concentrations above the levels considered normal in the leaves, from both cultivations. The Zn toxicity was evidenced by the decrease in the growth of both roots and shoots, as well as the induction of symptoms of toxicity and deficiency in photosynthetic parameters, reflecting photoinhibition. Moreover, it was observed oxidative stress and the antioxidant system of maize plants was not effective enough to reverse the condition of stress, especially in cultivated soils received higher doses of Zn. / Devido ao histórico de aplicação de fungicidas cúpricos em vinhedos, os teores de cobre (Cu) nestes solos podem atingir níveis que causam toxicidade às plantas. Recentemente tem-se buscado produtos alternativos aos cúpricos, com o intuito de reduzir a quantidade de Cu aportado aos vinhedos, os quais geralmente apresentam zinco (Zn) em sua composição. O objetivo foi avaliar se o aumento na concentração de Zn no solo poderia significar toxidez adicional às plantas de milho cultivadas, em um ambiente já contaminado com alto teor de Cu no solo. Em novembro de 2011 o solo foi coletado na camada de 0-15 cm de um vinhedo com alto teor de Cu e em uma área de campo nativo adjacente ao vinhedo, com baixos teores de Cu e Zn, o qual serviu como tratamento controle, sendo que ambos os solos foram classificados como Argissolo Vermelho. O experimento foi conduzido em casa de vegetação e foi dividido em dois cultivos de milho. O primeiro entre março e abril, e o segundo entre outubro e novembro, ambos no ano de 2012. Os tratamentos foram as doses de 0, 30, 60, 90, 180 e 270 mg kg-1 de Zn adicionadas ao solo de vinhedo, mais o tratamento controle, todos com valores de pH em água e teores de fósforo disponível e potássio trocável semelhantes. Aos 35 dias após a emergência as plantas foram coletadas e o acúmulo de matéria seca de raízes, de parte aérea e a concentração de Cu e Zn nas folhas foram determinados. Foi avaliado também o funcionamento do aparato fotossintético a partir da fluorescência da clorofila a e os pigmentos fotossintéticos, parâmetros bioquímicos ligados ao estresse oxidativo nas folhas das plantas, tais como atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD) e das peroxidases não específicas (POD). Os teores elevados de Cu e Zn no solo causaram toxicidade às plantas de milho e proporcionaram teores foliares acima dos níveis considerados normais nas folhas das plantas, nos dois cultivos. A toxicidade de Zn se evidenciou através da diminuição no crescimento, tanto das raízes, como da parte aérea, bem como pela indução de sintomas de toxicidade e deficiência nos parâmetros fotossintéticos, refletindo na fotoinibição. Além disso, foi observado estresse oxidativo e o sistema antioxidante das plantas de milho não foi suficientemente eficaz para reverter a condição de estresse, especialmente nas plantas cultivadas nos solos que receberam as maiores doses de Zn.

No description available.

No description available.

The aims of this work were 1) to assess whether sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench) genotypes originating from the India can be grown and analyzed in the climatic conditions of central Europe and 2) to find out the utilization potential of selected non- destructive and destructive methods based mostly on the chlorophyll a fluorescence measurements and the determination of photosynthetic pigments' content for the differentiation of sorghum genotypes based on their presumed drought tolerance. Field experiments made during 2 years compared 15 genotypes of this species (2 stay-green parental lines, 2 senescent parental lines and 11 introgression lines with stay-green loci), 2 of these genotypes were further analyzed in greenhouse conditions where the water deficit was induced by a cessation of watering for 12 days. The field-grown plants showed some differences between individual genotypes in all measured parameters; however, for the majority of the genotypes these differences were not statistically significant. The stay-green parental genotype B35 differred the most from the other ones in both field seasons, but the other stay-green genotypes usually did not differ from the senescent genotypes. No significant differences between both greenhouse-tested genotypes (presumably contrasting in their...

No description available.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Phosphorus (P) is one of the macronutrient that most limits crop production, especially of that potato, a crop that is highly responsive to soil fertility. The deficiency of this nutrient occurs in more than half of the world's arable land. This work aimed to study the effect of two contrasting levels of P in potato genotypes through physiological (growth, chlorophyll a fluorescence, photosynthetic pigments) and biochemical parameters (acid phosphatase activity, phosphorus content in tissues), as well as determinate the efficiency and response index to P. The experiment was conducted hydroponically in a greenhouse, using sand as substrate. The treatments consisted of four potato genotypes SMIC148-A (C), SMIF212-2 (M), SMIG145-1 (O) and SMIJ319-7 (S) and two levels of phosphorus (P), 5% P and 50% (2,32 e 23,23 mg L-1) P of the standard solution. Evaluations were performed at 18, 39 and 62 days after transplanting (DAT). The low level of P was responsible for reductions in tuber yield and production of shoot and root, as decreases in the number of leaves and fresh and dry weight of these parts of the plant were found. The activity of the acid phosphatase enzyme was higher on 5% of P in root and lower in the fourth leaf at initial period of cultivation. The concentration of soluble phosphorus (Pi) and total P content in the tissue, were generally lower at the lower phosphorus level that at the highest level. The concentration of the photosynthetic pigments has been generally kept similar between levels. The Fv/Fm and Fv/Fo ratios as well as a transport rate of electrons (ETR1500) for some genotypes had reductions on 5% P. On the basis of P use and response efficiency indexes, genotypes SMIC148-A (C) and SMIF212-2 (M) were classified into NENR and genotypes SMIJ319-7(S) and SMIG145-1 (O) ER. Keywords: Solanum tuberosum, P use efficiency, P response efficiency, acid phosphatase, phosphorus content, a chlorophyll fluorescence, photosynthetic pigments. / O fósforo (P) é um dos macronutrientes que mais limita a produção agrícola, especialmente a produção de batata, que é uma cultura altamente responsiva à fertilidade do solo. A deficiência deste nutriente ocorre em mais da metade dos solos agricultáveis do mundo. Este estudo teve como objetivo estudar o efeito de níveis contrastantes de P em genótipos de batata através de parâmetros fisiológicos (crescimento, fluorescência da clorofila a, pigmentos fotossintéticos) e bioquímicos (atividade da fosfatase ácida, teor de fósforo nos tecidos), bem como a determinação de índices de eficiência e resposta ao P. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em sistema hidropônico em areia. Os tratamentos utilizados constaram de quatro genótipos de batata, SMIC148-A (C), SMIF212-2 (M), SMIG145-1 (O) e SMIJ319-7 (S) e dois níveis de fósforo (P), 5% de P e 50% (2,32 e 23,23 mg L-1, respectivamente) de P da solução padrão. As avaliações foram realizadas aos 18, 39 e 62 dias após o transplantio (DAT). O baixo nível de P foi responsável por reduções na produção de tubérculos bem como na produção de parte aérea e raiz, pois se verificou decréscimos no número de folhas e na massa fresca e seca destas partes da planta. A atividade da enzima fosfatase ácida foi maior em 5% de P em raiz e menor na quarta folha em período inicial de cultivo. A concentração de fósforo solúvel (Pi) bem como o conteúdo de P total no tecido, foram em geral menores no menor nível de P que no maior nível. A concentração de pigmentos fotossintéticos de maneira geral foi mantida em baixo P. As razões Fv/Fm e Fv/Fo, bem como a taxa de transporte de elétrons (ETR1500) para alguns genótipos tiveram reduções em 5% de P. A partir de índices de eficiência de uso e resposta ao P o genótipos SMIC148-A (C) e SMIF212-2 (M) foram classificados em NENR e os genótipos SMIJ319-7(S) e SMIG145-1 (O) em ER.