Orientador: Eliana Regina Forni Martins / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-15T09:44:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferrari_Fernanda_M.pdf: 4024604 bytes, checksum: fadaeedca82d057b615fd5bfb85b4706 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A cana-de-açúcar assumiu grande importância no cenário econômico mundial, não só pela produção de açúcar, mas também de etanol. Variedades modernas de cana-de-açúcar são essencialmente derivadas de hibridações feitas no início do século XX entre duas spécies de Saccharum, S. officinarum (2n = 80) e S. spontaneum (2n = 40-128), seguidas de retrocruzamentos dos híbridos com S. officinarum. Devido à poliploidia natural do gênero e a aneuploidia das variedades híbridas o estudo citogenético em cana-de-açúcar é complexo. O advento da citogenética molecular, mediante a técnica de hibridização de DNA in situ (FISH e GISH), vem propiciando avanços no entendimento da organização genômica de Saccharum e de gêneros relacionados. O objetivo deste trabalho foi realizar análises cromossômicas, de número e sítios de rDNA, nas duas principais espécies do gênero, S. officinarum e S. spontaneum, e em mais três importantes variedades brasileiras, RB72454, RB835486 e RB867515. Foi possível confirmar as identidades das espécies S. officinarum (2n = 80) e S. spontaneum (2n = 64) mediante a contagem do número cromossômico. Foram caracterizados, pela primeira vez, os números cromossômicos das variedades RB72454 e RB835486 (2n = 112) e na RB867515 (2n = 110). Através de técnicas de hibridização in situ fluorescente foram quantificados os sítios de rDNA 45S e 5S. As espécies S. officinarum e S. spontaneum, conforme já descrito na literatura, apresentaram 8 sítios de cada locus. As variedades RB72454 e RB835486 apresentaram 12 sítios de cada locus e a variedade RB867515 apresentou 11 sítios do rDNA 45S e 9 sítios do rDNA 5S. Os loci de rDNA 45S e 5S encontram-se em grupos homó(eó)logos distintos e por isso, esses dois genes caracterizam-se dois marcadores cromossômicos em Saccharum spp. A localização do locus de rDNA 45S em posição distinta nos cromossomos de S. officinarum (terminais) e S. spontaneum (intersticiais), possibilitou a quantificação da contribuição dessas espécies, no respectivo grupo homeólogo, para as variedades RB72454 e RB867515 / Abstract: Sugarcane has assumed an eminent position in the world economical scenario, not only for sugar, but also for ethanol production. Current sugarcane varieties are hybrids from initial interspecific crosses involving mainly two species of Saccharum, S. officinarum (2n = 80) and S. spontaneum (2n = 40-128), followed by backcrossing with S. officinarum. Due to the polyploidy nature of the genus Saccharum and the aneuploidy occurring in the interspecific hybrids, the cytogenetic study of sugarcane is complex. Moreover, chromosomes are small and morphologically similar. The molecular cytogenetics, with technique of DNA in situ hybridization (GISH and FISH), has provided advances in the understanding of genomic organization of this crop. The goal of this study was to realize chromosomal analysis, including chromosome number and sites of rDNA of two species, S. officinarum and S. spontaneum, and of three Brazilian varieties, RB72454, RB835486 and RB867515. The identities of the species S. officinarum (2n = 80) and S. spontaneum (2n = 64) were confirmed counting their chromosome numbers. We also counted the chromosome numbers of the varieties RB72454 and RB835486 (2n = 112) and RB867515 (2n = 110). Using FISH techniques, we could quantify the rDNA 45S and 5S sites of all the accesses. S. officinarum and S. spontaneum, as described in the literature, had 8 sites at each locus. For the varieties RB72454 and RB835486, 12 sites at each locus were detected and for RB867515, 11 sites of rDNA 45S and 9 sites of rDNA 5S were detected. The loci rDNA 45S and 5S are in different homo(eo)logues groups being thus characterized as two chromosomal markers for Saccharum spp. Since the rDNA 45S is located in different positions in S. officinarum (terminals) and S. spontaneum (interstitial), this marker could be applied in the quantification, in this homeologue group, of the chromosome numbers inherited from S. officinarum and S. spontaneum by the varieties RB72454, RB867515 / Mestrado / Biologia Vegetal / Mestre em Biologia Vegetal

A protease FtsH pertence à superfamília das proteínas AAA (ATPases Associadas à diversas Atividades celulares) cujos membros estão amplamente distribuídos entre procariotos e eucariotos. Nas plantas superiores, elas são codificadas por genes nucleares e sintetizadas por ribossomos citosólicos com uma seqüência de direcionamento na extremidade amino-terminal responsável pela translocação da pré-proteína para o interior das organelas, notadamente mitocôndrias e cloroplastos. Com o objetivo de caracterizar o processo de translocação da proteína aos tilacóides e sua regulação gênica em plantas, isolou-se um cDNA de frutos de tomate (Lycopersicon esculentum Mill. cv. MicroTom), cuja seqüência de aminoácidos revela a presença de todos os motivos clássicos pertencentes a uma protease do tipo FtsH-p1. A caracterização inicial da proteína indicou a presença de um típico peptídeo de trânsito cloroplástico em sua extremidade amino-terminal. A fim de definir qual região da proteína madura está envolvida no direcionamento da protease às membranas, foram realizadas construções gênicas contendo diferentes comprimentos da região amino-terminal da FtsH-p1 de tomate fusionados ao gene repórter GFP (green fluorescent protein). Estudos realizados a partir de frações enriquecidas de cloroplastos, estroma e tilacóide, provenientes de plantas transgênicas expressando estavelmente estas construções, revelaram que todas as proteínas de fusão acumularam-se no estroma sendo, portanto incapazes de associarem-se aos tilacóides. Estes dados indicam que a inserção da FtsH-p1 de tomate nas membranas dos tilacóides dependem de informação presente na proteína madura, necessária para a interação com as membranas ou mesmo com um fator adicional desconhecido. Alem disso, foi mostrado que membros da família das proteases do tipo das FtsHs em plantas não apresentam o clássico motivo RRXFLK, previamente descrito como essencial para a translocação dependente de uma dupla arginina (Tat). Devido ao envolvimento de ortólogos desta proteína em processos fisiológicos importantes nas plantas, abriu-se a possibilidade de estudar a regulação da FtsH-p1 de tomate via clonagem e caracterização da sua região promotora. Uma vez clonada, 4 deleções à partir da extremidade 5’ nesta região foram realizadas e fusionadas de forma a dirigirem a expressão do gene repórter uidA (GUS). Estas construções foram expressas estavelmente em plantas de tabaco, a fim de estudar sua regulação em diferentes tecidos, estádios de desenvolvimento e em resposta a estímulos ambientais ou situações de estresse. Os resultados preliminares mostraram que a seqüência regulatória clonada é responsível tanto à fatores ambientais, como luz, quanto aos hormônios auxina, citocinina e giberelina. Além disso, foi observada uma regulação negativa na presença de peróxido de hidrogênio. Entretanto, tratamentos envolvendo estresse salino, bem como variações na temperatura não geram nenhum efeito na atividade da enzima GUS. O mesmo ocorre quando as plantas são colocadas em presença de ácido abscísico (ABA). Os resultados deste estudo contribuem significativamente para um melhor entendimento dos mecanismos de regulação envolvidos no controle da expressão gênica da FtsH-p1 de tomate, bem como sugerem novas perspectivas no direcionamento de proteínas às membranas. / The FtsH protease belongs to the AAA family (ATPases associated with different cellular activities) whose members are widely distributed in prokaryotes and eukaryotes. In higher plants, these proteins are nuclear-encoded and synthesized by cytosolic ribosomes as larger molecular weight precursors. These molecules carry at the N-terminal extension a specific targeting sequence that directs translocation of the preproteins to the envelope membranes of mitochondria and chloroplasts. In the present work, a tomato (Lycopersicon esculentum Mill. cv. MicroTom) fruit cDNA encoding a plastid FtsH-p1 has been isolated, cloned and characterized. In order to define the protein domains involved on thylakoid targeting, several gene constructions were prepared carrying increasing lengths of the N-terminal region of tomato FtsH fused to the gfp (green fluorescent protein) reporter gene. In vivo expression studies based on onion cells or stable expression in transgenic tobacco plants showed that the chimeric proteins were translocated to plastids. In addition, sub-organellar fractionation indicated that GFP accumulated in the stromal fraction, instead of being translocated to the thylakoid membrane. These data suggest that membrane insertion of tomato FtsH-p1 requires information present in the mature protein. One remarkable finding was that members of the FtsH family do not present the classical RRXFLK motif, that has been shown to be essential for the Tat-dependent pathway. The FtsH-family members are involved in important physiological processes in plant cells. Therefore, this study opened up the possibility of studying the FtsH-p1 gene regulation by characterization of its regulatory region. After cloning a 1700 bp fragment corresponding to 5’ upstream region of the tomato FtsH coding sequence, four deletions of the promoter region were performed and the resulting fragments were fused to the uidA (GUS) reporter gene. These gene constructs were stable expressed in tobacco plants and further characterized. The results showed that the promoter region is positively regulated by light and the phytohormones auxin, cytokine and gibberelin. Besides, the promoter was down regulated by hydrogen peroxide. However, GUS activity was not affected by salt stress, variations on the temperature and abcisic acid treatment. The results presented here expand the current understanding of factors involved on FtsH gene regulation as well as bring new insights on the protein targeting to membranes.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-10-21T01:01:09Z No. of bitstreams: 1 shaianysabrinalopesgomes.pdf: 8345225 bytes, checksum: 345de5fe2a909ceb0a04bbb96016c1ff (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-10-21T13:13:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 shaianysabrinalopesgomes.pdf: 8345225 bytes, checksum: 345de5fe2a909ceb0a04bbb96016c1ff (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-21T13:13:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 shaianysabrinalopesgomes.pdf: 8345225 bytes, checksum: 345de5fe2a909ceb0a04bbb96016c1ff (MD5) Previous issue date: 2017-03-22 / As orquídeas do complexo "Zygopetalum maculatum" (Kunth) Garay são típicas dos campos rupestres e de altitude do leste do Brasil. Atualmente são reconhecidas seis espécies para este grupo que, por compartilharem características morfológicas diagnósticas, são reconhecidas aqui como um complexo de espécies. De forma a contribuir para entender o padrão de variação fenotípica observado entre as populações e com isso tentar esclarecer a formação deste complexo, este trabalho caracterizou do ponto de vista genético ar 22 populações de "Z. maculatum", sendo 21 provenientes do Brasil e uma da Bolívia. As análises compreenderam estimativa da quantidade de DNA nuclear, determinação do número cromossômico, comportamento meiótico e diversidade genética identificada por marcadores do tipo ISSR. O conteúdo médio de DNA revelou três níveis de ploidia no complexo, 7,36 pg, 10,52 pg e 14,09 pg de DNA, sendo estes relacionados a números cromossômicos de 2n=48; 2n=72; 2n=96, respectivamente. Tal variação ocorreu entre e dentro das populações. Dados cariotípicos (morfometria, DNAr 5S e 45S) evidenciaram similaridade entre os três níveis de ploidia. A meiose mostrou-se irregular, com ocorrência de atraso e perda cromossômica, pontes, “cromossomos aderentes”, micronúcleos e assincronia em todos os níveis de ploidia. O dendrograma baseado em marcadores ISSR revelou tendência de agrupamento de indivíduos com o mesmo nível de ploidia e originados das mesmas regiões geográficas. Os resultados sugerem que as populações possuem baixos índices de diversidade genética entre indivíduos e que a maior diversidade encontra-se entre as populações. De forma geral, os resultados indicam que eventos de poliploidização estejam relacionados à diversificação e especiação de “Z. maculatum”, sendo um processo importante para explicar as variações morfológicas observadas dentro do complexo. / The orchids of the "Zygopetalum maculatum" (Kunth) Garay complex are typical of the “campos rupestres” of the east side of Brazil. Currently, six species are recognized for this group which, due to their morphological similarity, is recognized here as a species complex. In order to understand the phenotypic pattern observed among the populations and contribute to clarify the formation of this complex, this study characterized 22 populations of “Z. maculatum”, being 21 populations from Brazil and one population from Bolivia. The study included DNA amount estimation, determination of the chromosome number, meiotic behavior and genetic diversity estimation. The average of DNA content revealed three 2C values, 7.36 pg, 10.52 pg and 14.09 pg of DNA, which were associated to 2n = 48; 2n = 72 and 2n = 96 chromosomes, respectively. The variation was observed within and among populations. Karyotypic data (morphometry, 5S and 45S rDNA) showed similarity among all ploidy levels. Meiosis behavior was not regular being observed chromosome delay and loss, bridges, micronuclei, chromosomal stickiness and asynchrony. The dendrogram based on ISSR revealed similarity regarding the ploidy level and the geographical distribution of the individuals. The data also suggested low genetic diversity within populations being most of the diversity observed among populations. In general, the results indicate that polyploidization events are probably related to the Zygopetalum diversification and speciation, being an important process to explain the morphological variations observed within the complex.

Viguiera arenaria Baker é uma Asteraceae de Cerrado de porte herbáceo, filotaxia alterna, inflorescência em capítulo e que apresenta formação de raízes tuberosas. Apesar de análises fitoquímicas terem encontrado substâncias com atividades biológicas de interesse terapêutico, sabe-se pouco sobre a biologia da planta. Neste trabalho, buscou-se contribuir para o conhecimento de aspectos relacionados ao desenvolvimento de V. arenaria, visando atingir três objetivos específicos: verificar a taxa de germinação em condições in vitro; estabelecer um protocolo de regeneração in vitro; verificar modificações epigenéticas (metilação de citosina) no DNA de células cambiais de raízes tuberizadas e não-tuberizadas que possam estar associadas ao processo de tuberização. As sementes e raízes foram coletadas em área de Cerrado no Estado de São Paulo, Brasil, em duas épocas diferentes: em maio de 2008 (apenas sementes) e março de 2009 (sementes e raízes). Sementes e embriões de V. arenaria foram colocados para germinar, respectivamente, em papel filtro embebido com solução de nistatina e em meio de cultura sólido (MS com metade da concentração de macronutrientes), sendo mantidos em sala de crescimento (24°C e 16 horas/ luz) para avaliação do tempo e da porcentagem de germinação e embriões viáveis. No experimento de regeneração in vitro, folhas de plântulas, sete semanas após a germinação e segmentos hipocotiledonares, uma semana após a germinação, foram inoculados no mesmo meio, porém acrescido de diferentes concentrações de NAA (0,0; 0,01 e 0,05 mg.L-1), BAP (0,0; 0,2; 0,4 e 0,8 mg.L-1) e Zeatina (0,0; 0,2; 0,4 e 0,8 mg.L-1). Os explantes foram mantidos sob condições idênticas ao experimento de germinação. No estudo sobre imunolocalização de 5-metilcitosina, lâminas permanentes contendo cortes transversais de raízes tuberizadas e não-tuberizadas foram coradas com anticorpos fluorescentes contra 5-metilcitosina e contracoradas com DAPI. Foi observado um efeito de época de coleta de sementes, sendo aquela realizada em março de 2009 a que apresentou maiores porcentuais de embriões viáveis (72%) e de germinação de sementes e embriões (> 62% e 87%, respectivamente), embora o tempo de germinação tenha sido maior (~7 dias), comparativamente à coleta feita em maio de 2008 (~3 dias). Os experimentos de regeneração demonstraram certa recalcitrância da espécie na regeneração adventícia de brotos, pois os porcentuais de explantes com brotos foram inferiores a 25% na maioria dos tratamentos. Porém, houve 100% de formação de calos em diversos tratamentos. Por fim, verificaram-se mudanças no padrão de metilação e aumento de três vezes no conteúdo de DNA nas raízes tuberizadas relativamente às raízes não-tuberizadas. / Viguiera arenaria Baker is an herbaceous Asteraceae from Cerrado presenting alternate phyllotaxis, capitulum inflorescence and tuberized roots. Although phytochemical analyses have found substances with biological activities of therapeutic interest, little is known about the biology of the plant. In this study, we sought to contribute to the knowledge of aspects related to the development of V. arenaria, aiming to achieve three specific goals: to determine the germination rate under in vitro conditions; to establish a protocol for in vitro regeneration; to check epigenetic modifications (cytosine methylation) in DNA of cambial cells in tuberized and non-tuberized roots, which may be associated with the tuberization process. The seeds and roots were collected in a Cerrado area in the State of Sao Paulo, Brazil, in two different times: in May 2008 (seeds only) and March 2009 (seeds and roots). Seeds and embryos of V. arenaria were placed to germinate, respectively, on filter paper soaked with a solution of nystatin and solid medium (MS with half-strength macronutrients), and maintained in a growth chamber (24 ° C and 16 hours/ light) to evaluate time for germination and percentages of germination and viable embryos. In the experiment of in vitro regeneration, leaves of seedlings, seven weeks after germination and hypocotyl segments, one week after germination were inoculated in the same medium supplemented with different concentrations of NAA (0, 0.01 and 0.05 mg.L-1), BAP (0.0, 0.2, 0.4 and 0.8 mg.L-1) and Zeatin (0.0, 0.2, 0.4 and 0.8 mg.L-1). Explants were kept under the same conditions of the germination experiment. In the study of immunolocalization of 5- methylcytosine, permanent slides containing transverse sections of tuberized and non-tuberized roots were stained with fluorescent antibodies against 5-methylcytosine and counterstained with DAPI. We observed an effect of harvest time, as the one held in March 2009 presented the highest percentage of viable embryos (72%) and germination of seeds and embryos (> 62% and 87% respectively), although the germination rate was higher (~7 days) compared to the harvest made in 2008 (~3 days). The in vitro assays showed some recalcitrance of the species in the regeneration of adventitious buds, as the percentage of explants with shoots were less than 25% in most treatments. However, there was 100% callus formation in different treatments. Finally, changes in the methylation pattern were observed as well as three-fold increase in DNA content in tuberized roots relatively to non-tuberized roots.

Viguiera arenaria Baker é uma Asteraceae de Cerrado de porte herbáceo, filotaxia alterna, inflorescência em capítulo e que apresenta formação de raízes tuberosas. Apesar de análises fitoquímicas terem encontrado substâncias com atividades biológicas de interesse terapêutico, sabe-se pouco sobre a biologia da planta. Neste trabalho, buscou-se contribuir para o conhecimento de aspectos relacionados ao desenvolvimento de V. arenaria, visando atingir três objetivos específicos: verificar a taxa de germinação em condições in vitro; estabelecer um protocolo de regeneração in vitro; verificar modificações epigenéticas (metilação de citosina) no DNA de células cambiais de raízes tuberizadas e não-tuberizadas que possam estar associadas ao processo de tuberização. As sementes e raízes foram coletadas em área de Cerrado no Estado de São Paulo, Brasil, em duas épocas diferentes: em maio de 2008 (apenas sementes) e março de 2009 (sementes e raízes). Sementes e embriões de V. arenaria foram colocados para germinar, respectivamente, em papel filtro embebido com solução de nistatina e em meio de cultura sólido (MS com metade da concentração de macronutrientes), sendo mantidos em sala de crescimento (24°C e 16 horas/ luz) para avaliação do tempo e da porcentagem de germinação e embriões viáveis. No experimento de regeneração in vitro, folhas de plântulas, sete semanas após a germinação e segmentos hipocotiledonares, uma semana após a germinação, foram inoculados no mesmo meio, porém acrescido de diferentes concentrações de NAA (0,0; 0,01 e 0,05 mg.L-1), BAP (0,0; 0,2; 0,4 e 0,8 mg.L-1) e Zeatina (0,0; 0,2; 0,4 e 0,8 mg.L-1). Os explantes foram mantidos sob condições idênticas ao experimento de germinação. No estudo sobre imunolocalização de 5-metilcitosina, lâminas permanentes contendo cortes transversais de raízes tuberizadas e não-tuberizadas foram coradas com anticorpos fluorescentes contra 5-metilcitosina e contracoradas com DAPI. Foi observado um efeito de época de coleta de sementes, sendo aquela realizada em março de 2009 a que apresentou maiores porcentuais de embriões viáveis (72%) e de germinação de sementes e embriões (> 62% e 87%, respectivamente), embora o tempo de germinação tenha sido maior (~7 dias), comparativamente à coleta feita em maio de 2008 (~3 dias). Os experimentos de regeneração demonstraram certa recalcitrância da espécie na regeneração adventícia de brotos, pois os porcentuais de explantes com brotos foram inferiores a 25% na maioria dos tratamentos. Porém, houve 100% de formação de calos em diversos tratamentos. Por fim, verificaram-se mudanças no padrão de metilação e aumento de três vezes no conteúdo de DNA nas raízes tuberizadas relativamente às raízes não-tuberizadas. / Viguiera arenaria Baker is an herbaceous Asteraceae from Cerrado presenting alternate phyllotaxis, capitulum inflorescence and tuberized roots. Although phytochemical analyses have found substances with biological activities of therapeutic interest, little is known about the biology of the plant. In this study, we sought to contribute to the knowledge of aspects related to the development of V. arenaria, aiming to achieve three specific goals: to determine the germination rate under in vitro conditions; to establish a protocol for in vitro regeneration; to check epigenetic modifications (cytosine methylation) in DNA of cambial cells in tuberized and non-tuberized roots, which may be associated with the tuberization process. The seeds and roots were collected in a Cerrado area in the State of Sao Paulo, Brazil, in two different times: in May 2008 (seeds only) and March 2009 (seeds and roots). Seeds and embryos of V. arenaria were placed to germinate, respectively, on filter paper soaked with a solution of nystatin and solid medium (MS with half-strength macronutrients), and maintained in a growth chamber (24 ° C and 16 hours/ light) to evaluate time for germination and percentages of germination and viable embryos. In the experiment of in vitro regeneration, leaves of seedlings, seven weeks after germination and hypocotyl segments, one week after germination were inoculated in the same medium supplemented with different concentrations of NAA (0, 0.01 and 0.05 mg.L-1), BAP (0.0, 0.2, 0.4 and 0.8 mg.L-1) and Zeatin (0.0, 0.2, 0.4 and 0.8 mg.L-1). Explants were kept under the same conditions of the germination experiment. In the study of immunolocalization of 5- methylcytosine, permanent slides containing transverse sections of tuberized and non-tuberized roots were stained with fluorescent antibodies against 5-methylcytosine and counterstained with DAPI. We observed an effect of harvest time, as the one held in March 2009 presented the highest percentage of viable embryos (72%) and germination of seeds and embryos (> 62% and 87% respectively), although the germination rate was higher (~7 days) compared to the harvest made in 2008 (~3 days). The in vitro assays showed some recalcitrance of the species in the regeneration of adventitious buds, as the percentage of explants with shoots were less than 25% in most treatments. However, there was 100% callus formation in different treatments. Finally, changes in the methylation pattern were observed as well as three-fold increase in DNA content in tuberized roots relatively to non-tuberized roots.