Os carboidratos galactose, sorbitol e glicerol foram usados para se avaliar a capacidade de células in vitro de plantas em utilizar fontes alternativas de carbono em culturas de células em suspensão de três diferentes espécies (Bauhinia forficata Link, Curcuma zedoaria Roscoe e Phaseolus vulgaris). Culturas crescendo em sacarose como fonte de carbono foram usadas como controle. A sacarose foi a fonte de carbono que condicionou os melhores resultados de crescimento expressos em ganho de massa fresca e massa seca, bem como de acúmulo protéico para as três espécies testadas. O glicerol e o sorbitol não proporcionaram ganho significativo de massa fresca e nem de massa seca nas culturas de nenhuma das três espécies testadas, exceto um pequeno ganho de massa seca observado para B. forficata quando o glicerol foi empregado como fonte de carbono. A galactose proporcionou aumento de massa fresca e massa seca apenas em culturas de C. zedoaria e B. forficata, sendo que este aumento foi inferior ao proporcionado pela sacarose nas culturas das mesmas espécies. A análise da atividade das enzimas do metabolismo da sacarose indicou que culturas de células em suspensão de C. zedoaria e de P. vulgaris apresentam as duas vias de degradação da sacarose; a via clássica caracterizada pela atividade das enzimas invertases e hexoquinase e a via alternativa caracterizada pela atividade das enzimas sacarose sintase e UDP glicose pirofosforilase. A ausência de atividade da enzima sacarose sintase nas culturas de Bauhinia sugere que células em suspensão desta espécie degradam a sacarose apenas pela via clássica. / not available

Os carboidratos galactose, sorbitol e glicerol foram usados para se avaliar a capacidade de células in vitro de plantas em utilizar fontes alternativas de carbono em culturas de células em suspensão de três diferentes espécies (Bauhinia forficata Link, Curcuma zedoaria Roscoe e Phaseolus vulgaris). Culturas crescendo em sacarose como fonte de carbono foram usadas como controle. A sacarose foi a fonte de carbono que condicionou os melhores resultados de crescimento expressos em ganho de massa fresca e massa seca, bem como de acúmulo protéico para as três espécies testadas. O glicerol e o sorbitol não proporcionaram ganho significativo de massa fresca e nem de massa seca nas culturas de nenhuma das três espécies testadas, exceto um pequeno ganho de massa seca observado para B. forficata quando o glicerol foi empregado como fonte de carbono. A galactose proporcionou aumento de massa fresca e massa seca apenas em culturas de C. zedoaria e B. forficata, sendo que este aumento foi inferior ao proporcionado pela sacarose nas culturas das mesmas espécies. A análise da atividade das enzimas do metabolismo da sacarose indicou que culturas de células em suspensão de C. zedoaria e de P. vulgaris apresentam as duas vias de degradação da sacarose; a via clássica caracterizada pela atividade das enzimas invertases e hexoquinase e a via alternativa caracterizada pela atividade das enzimas sacarose sintase e UDP glicose pirofosforilase. A ausência de atividade da enzima sacarose sintase nas culturas de Bauhinia sugere que células em suspensão desta espécie degradam a sacarose apenas pela via clássica. / not available

O trabalho abrange o estudo de biorreduções de cetonas por espécies vegetais, empregando-se homogenatos de células de tecidos de plantas já desenvolvidas (folhas) ou culturas de células de Rauwolfia sellowii e Cereus peruvianus em suspensão. Dentre os objetivos principais do trabalho estão: reduzir cetonas-modelo por culturas de células vegetais, avaliando a eficiência e estereosseletividade do processo. Desenvolver um procedimento de triagem por enzimas vegetais solúveis entre diversas espécies obtidas no campus \"Armando Salles de Oliveira\", através da manipulação de variáveis que sabidamente alteram a atividade enzimática. Este tipo de preparação enzimática é utilizado no estudo de rotas biossintéticas, mas o emprego de homogenatos de células vegetais na triagem por novos biocatalisadores é inovador, tendo sido demonstrado seu potencial como ferramenta na seleção de enzimas vegetais para a biotransformação de xenobióticos. A metodologia é simples e confiável, possibilitando o estudo de biotransformações por enzimas diferentes daquelas expressas em culturas de células e oferecendo maior garantia de que a atividade enzimática observada é originária da espécie vegetal em estudo, e não de microorganismos endofíticos, que podem atuar nas biotransformações em que se utilizam partes de plantas desenvolvidas como biocatalisador / The work focuses on the study of the bioreduction of ketones by plant species, using homogenates of already developed plant tissues cells (leaves) or of Rauwolfia sellowii and Cereus peruvianus cell cultures suspensions. Among the main objectives of the study are the evaluation of the efficiency and stereoselectivity of the ketone-reduction process in plant cell cultures. It was employed a screening procedure for soluble enzymes from different plant species found on campus \"Armando Salles de Oliveira\", through the manipulation of variables known to be related to the enzyme activity. This type of enzyme preparation has been already reported in studies of biosynthetic routes, but the use of homogenates of plant cells to the screening for new biocatalysts is innovative. In this work we could demonstrate the potential of this approach as a tool in the selection of plant enzymes for the biotransformation of xenobiotics. The methodology is simple and reliable, allows the study of biotransformations by enzymes different from those expressed in cultured cells, and provides greater assurance that the enzymatic activity observed originated in plant species under study, rather than in endophytic microorganisms, which can act in biotransformations that employ parts of developed plants as biocatalyst.

O trabalho abrange o estudo de biorreduções de cetonas por espécies vegetais, empregando-se homogenatos de células de tecidos de plantas já desenvolvidas (folhas) ou culturas de células de Rauwolfia sellowii e Cereus peruvianus em suspensão. Dentre os objetivos principais do trabalho estão: reduzir cetonas-modelo por culturas de células vegetais, avaliando a eficiência e estereosseletividade do processo. Desenvolver um procedimento de triagem por enzimas vegetais solúveis entre diversas espécies obtidas no campus \"Armando Salles de Oliveira\", através da manipulação de variáveis que sabidamente alteram a atividade enzimática. Este tipo de preparação enzimática é utilizado no estudo de rotas biossintéticas, mas o emprego de homogenatos de células vegetais na triagem por novos biocatalisadores é inovador, tendo sido demonstrado seu potencial como ferramenta na seleção de enzimas vegetais para a biotransformação de xenobióticos. A metodologia é simples e confiável, possibilitando o estudo de biotransformações por enzimas diferentes daquelas expressas em culturas de células e oferecendo maior garantia de que a atividade enzimática observada é originária da espécie vegetal em estudo, e não de microorganismos endofíticos, que podem atuar nas biotransformações em que se utilizam partes de plantas desenvolvidas como biocatalisador / The work focuses on the study of the bioreduction of ketones by plant species, using homogenates of already developed plant tissues cells (leaves) or of Rauwolfia sellowii and Cereus peruvianus cell cultures suspensions. Among the main objectives of the study are the evaluation of the efficiency and stereoselectivity of the ketone-reduction process in plant cell cultures. It was employed a screening procedure for soluble enzymes from different plant species found on campus \"Armando Salles de Oliveira\", through the manipulation of variables known to be related to the enzyme activity. This type of enzyme preparation has been already reported in studies of biosynthetic routes, but the use of homogenates of plant cells to the screening for new biocatalysts is innovative. In this work we could demonstrate the potential of this approach as a tool in the selection of plant enzymes for the biotransformation of xenobiotics. The methodology is simple and reliable, allows the study of biotransformations by enzymes different from those expressed in cultured cells, and provides greater assurance that the enzymatic activity observed originated in plant species under study, rather than in endophytic microorganisms, which can act in biotransformations that employ parts of developed plants as biocatalyst.

O alumínio é limitante à atividade agrícola em todo o mundo. Nos solos ácidos a disponibilidade de Al aumenta. Estes solos constituem a maioria dos solos do mundo e dois terços dos solos brasileiros. O problema da acidez do solo e da toxicidade por Al é altamente significativo para as perdas na produtividade agrícola e florestal. Para se ter Al disponível, primeiramente tem que se ter condições de pH baixo. O primeiro sintoma causado pela toxicidade por Al é a inibição no alongamento do sistema radicular. Existem trabalhos vinculando a inibição a alterações nos processos de divisão e expansão celular. Embora os mecanismos de toxicidade e resistência ao Al não estejam totalmente elucidados, admite-se que em algumas plantas, a quelação do Al por ácidos orgânicos é um dos mecanismos que confere resistência das células ao Al, assim como em outras plantas a elevação do pH da rizosfera, por compostos liberados pelo sistema radicular, atua na queda da disponibilidade do Al na solução do solo. Porém, existem outras alternativas que vêm sendo propostas na literatura como possíveis mecanismos de resistência das plantas ao Al, principalmente ao nível celular e molecular. Alterações nas composições lipídica e protéica da membrana plasmática, assim como na sua estrutura física; ativação do sistema antioxidante celular; alterações na sinalização celular e de atividade dos canais de troca da membrana plasmática vêm sendo estudados como possíveis contribuintes para os mecanismos de resistência ao Al. A sensibilidade celular ao Al depende do seu estágio de desenvolvimento. As células sensíveis ao Al acumulam o metal, enquanto que as resistentes acumulam muito pouco. Foi constatado em nosso trabalho que as células sensíveis ao Al também são sensíveis ao baixo pH. As células sensíveis não conseguem recuperar seu crescimento e sua viabilidade celular após a exposição ao Al ou ao baixo pH.A sacarose ou manitol conferiram proteção às células quanto ao acúmulo de Al. Isso fez com que a viabilidade mantivesse-se em níveis próximos ao controle (pH5,6) e a cultura conseguisse recuperar seu crescimento e viabilidade após a exposição ao Al e ao baixo pH. O efeito protetor não foi devido ao caráter energético da sacarose, pois o manitol não é metabolizado pelas células BY-2 e os resultados foram semelhantes quando se usou sacarose ou manitol, nas mesmas concentrações. Sabe-se que o Al aumenta a peroxidação lipídica e a oxidação protéica da membrana plasmática, pela geração de EAO?s, desencadeando o processo de estresse oxidativo na célula. Em nosso estudo, nas células sensíveis houve peroxidação dos lipídios, ativação do sistema de enzimas antioxidantes, como SOD, GST, GR, CAT e APX, alteração nos níveis de carboidratos e alteração no perfil protéico de frações enriquecidas de membrana plasmática, obtido por eletroforese 2D. O mesmo comportamento foi verificado em células sensíveis tratadas a baixo pH. Pode-se concluir que o sistema antioxidante celular foi ativado na presença de baixo pH ou Al, pela ocorrência de peroxidação lipídica, que gera maiores concentrações de H2O2 nas células sensíveis (fase log). E que existem diferenças no perfil protéico de células tratadas com Al em relação a células mantidas sob condições de cultivo, tanto em presença de spots como em expressão diferencial. Porém estas diferenças necessitam ser melhores exploradas. A peroxidação lipídica é um bom indicador da sensibilidade celular ao Al e ao baixo pH, assim como a ativação do sistema antioxidante e a geração do peróxido de hidrogênio. Poderiam ser realizados experimentos no tempo, medindo-se o acúmulo de Al e relacionando-o aos níveis de peroxidação lipídica, atividade das enzimas antioxidantes e geração do peróxido, para que pudéssemos indicar talvez um processo que se iniciasse antes que outro, ou mesmo que decaísse antes do outro. Assim como um monitoramento das condições de oxidação protéica na presença de Al. / Aluminum limits crop production in all over the world. In acid solis the Al disponibility is larger. Acid soils compose the major part of the brazillian soils. The problem of acidity and Al toxicity results in losses of productivity in agriculture and forestry. The first symptom of Al toxicity is inhibition of root growth. There is many studies that indicate relations between the inhibition of root growth and cell division and expansion alterations. The mechanisms of Al toxicity and resistance aren?t completely understood in plants. The resistance mechanism of Al chelation by organic acid is one of the mechanisms accept, like the elevation of the rizosphere pH by substances exsudated by the root system. Other possible mechanisms that are being mentionated are the alterations in plasma membrane composition and structure, antioxidant cell system activation, alterations in cell signal and alterations in the membrane channels activity. Aluminum cell sensibility depends of the status cellular. The cells that are sensible to Al, are in the log phase of growth and accumulate the metal, whereas the resistant cells do not accumulate and were in the stationary phase of growth. In our work, we observed that the sensible cells are sensible to low pH too. The sensible cells don?t recover their growth rate and cellular viability after the treatment exposition. Sucrose or mannitol confers cellular protection against the Al. The cellular viability was high (next to the control, pH5,6) and the cell culture recovery their growth and viability after the Al or low pH exposition. The protective effect don?t occurs in response to the energetic role of sucrose, because cells treated with mannitol showed the same results and the mannitol did not metabolizated by tobacco BY-2 cells. Al induces lipid peroxidation and protein oxidation in plasma membrane, by the ROS generation promoting the oxidative stress. We found that sensible Al cells showed lipid peroxidation, H2O2 generation, antioxidant enzymes activation (SOD, le carbohydrate levels and protein profile alterations by 2D electrophoresis. The same responses were observed in the pH sensible cells, at log phase of growth. This differences should be more explored. We concluded that the lipid peroxidation is an indicator of sensitivity to Al and low pH, like the antioxidant enzymes activities and the H2O2 generation. Studies should be done with the Al accumulated in time, measuring the activities of antioxidant system and the lipid peroxidation with the objective to indicated what process could start firstly

Rapid Alkalinization Factor (RALF) pertence a uma crescente família de peptídeos com características hormonais em plantas. Inicialmente isolado de folhas de plantas de tabaco, peptídeos RALF podem ser encontrados em todo reino vegetal e são expressos em plantas ubiquamente. Plantas de cana-de-açúcar apresentam quatro isoformas dos genes SacRALF e foi identificado que o gene SacRALF1 é expresso predominantemente. Transcritos de SacRALF1 são abundantes nas zonas de elongação de pontas de raízes, e todos os quatro genes SacRALF são mais expressos em folhas jovens e em expansão do que em folhas expandidas. Nos limbos foliares, transcritos dos genes SacRALF foram encontrados em alta concentração na parte basal da folha e baixa concentração na porção apical. O conjunto das análises de expressão gênica neste estudo sugerem que a expressam dos genes SacRALF está localizada nas zonas de elongação de raízes e folhas. Folhas maduras, que são desprovidas de células em elongação, não mostraram expressão considerável dos genes SacRALF. Culturas de suspensão celular embriogênica de cana-de-açúcar mostraram um nível constitutivo de transcritos de genes SacRALF. O peptídeo SacRALF1 foi adicionado ao meio de cultura e inibiu o crescimento de microcalli derivado de culturas de suspensão celular em concentrações tão baixas quanto 0,1 µM. Microcalli expostos ao SacRALF1 exógeno mostraram um número reduzido de células elongadas. Os resultados obtidos sugerem que os peptídeos RALF possuem uma função no desenvolvimento de plantas, particularmente na elongação celular. / Rapid Alkalinization Factor (RALF) is part of a growing family of peptides with hormone characteristics in plants. Initially isolated from leaves of tobacco plants, RALF peptides can be found throughout the plant kingdom and they are expressed in plants ubiquitously. Sugarcane plants have four isoforms of SacRALF genes and SacRALF1 isoform is expressed predominantly. SacRALF1 transcripts are abundant in the elongation zone of root tips and all four SacRALF genes are more expressed in young and expanding leaves than in expanded leaves. In leaf blades, SacRALF gene transcripts were found at high levels at the basal portion of the leaf and at low levels at the apical portion. The whole set of gene expression analyses showed in this study, suggest that SacRALF genes expression is localized in elongation zones of roots and leaves. Mature leaves that are devoid of elongating cells do not show considerable expression of SacRALF genes. Sugarcane embryogenic cell suspension cultures showed a nearly constitutive level of SacRALF gene transcripts. SacRALF1 peptide was added to culture media and inhibited the growth of microcalli derived from cell suspension cultures at concentrations as low as 0.1 µM. Microcalli exposed to exogenous SacRALF1 showed a reduced number of elongated cells. The findings suggest that RALF peptides have a role in plant development, particularly in cell elongation.

O alumínio é limitante à atividade agrícola em todo o mundo. Nos solos ácidos a disponibilidade de Al aumenta. Estes solos constituem a maioria dos solos do mundo e dois terços dos solos brasileiros. O problema da acidez do solo e da toxicidade por Al é altamente significativo para as perdas na produtividade agrícola e florestal. Para se ter Al disponível, primeiramente tem que se ter condições de pH baixo. O primeiro sintoma causado pela toxicidade por Al é a inibição no alongamento do sistema radicular. Existem trabalhos vinculando a inibição a alterações nos processos de divisão e expansão celular. Embora os mecanismos de toxicidade e resistência ao Al não estejam totalmente elucidados, admite-se que em algumas plantas, a quelação do Al por ácidos orgânicos é um dos mecanismos que confere resistência das células ao Al, assim como em outras plantas a elevação do pH da rizosfera, por compostos liberados pelo sistema radicular, atua na queda da disponibilidade do Al na solução do solo. Porém, existem outras alternativas que vêm sendo propostas na literatura como possíveis mecanismos de resistência das plantas ao Al, principalmente ao nível celular e molecular. Alterações nas composições lipídica e protéica da membrana plasmática, assim como na sua estrutura física; ativação do sistema antioxidante celular; alterações na sinalização celular e de atividade dos canais de troca da membrana plasmática vêm sendo estudados como possíveis contribuintes para os mecanismos de resistência ao Al. A sensibilidade celular ao Al depende do seu estágio de desenvolvimento. As células sensíveis ao Al acumulam o metal, enquanto que as resistentes acumulam muito pouco. Foi constatado em nosso trabalho que as células sensíveis ao Al também são sensíveis ao baixo pH. As células sensíveis não conseguem recuperar seu crescimento e sua viabilidade celular após a exposição ao Al ou ao baixo pH.A sacarose ou manitol conferiram proteção às células quanto ao acúmulo de Al. Isso fez com que a viabilidade mantivesse-se em níveis próximos ao controle (pH5,6) e a cultura conseguisse recuperar seu crescimento e viabilidade após a exposição ao Al e ao baixo pH. O efeito protetor não foi devido ao caráter energético da sacarose, pois o manitol não é metabolizado pelas células BY-2 e os resultados foram semelhantes quando se usou sacarose ou manitol, nas mesmas concentrações. Sabe-se que o Al aumenta a peroxidação lipídica e a oxidação protéica da membrana plasmática, pela geração de EAO?s, desencadeando o processo de estresse oxidativo na célula. Em nosso estudo, nas células sensíveis houve peroxidação dos lipídios, ativação do sistema de enzimas antioxidantes, como SOD, GST, GR, CAT e APX, alteração nos níveis de carboidratos e alteração no perfil protéico de frações enriquecidas de membrana plasmática, obtido por eletroforese 2D. O mesmo comportamento foi verificado em células sensíveis tratadas a baixo pH. Pode-se concluir que o sistema antioxidante celular foi ativado na presença de baixo pH ou Al, pela ocorrência de peroxidação lipídica, que gera maiores concentrações de H2O2 nas células sensíveis (fase log). E que existem diferenças no perfil protéico de células tratadas com Al em relação a células mantidas sob condições de cultivo, tanto em presença de spots como em expressão diferencial. Porém estas diferenças necessitam ser melhores exploradas. A peroxidação lipídica é um bom indicador da sensibilidade celular ao Al e ao baixo pH, assim como a ativação do sistema antioxidante e a geração do peróxido de hidrogênio. Poderiam ser realizados experimentos no tempo, medindo-se o acúmulo de Al e relacionando-o aos níveis de peroxidação lipídica, atividade das enzimas antioxidantes e geração do peróxido, para que pudéssemos indicar talvez um processo que se iniciasse antes que outro, ou mesmo que decaísse antes do outro. Assim como um monitoramento das condições de oxidação protéica na presença de Al. / Aluminum limits crop production in all over the world. In acid solis the Al disponibility is larger. Acid soils compose the major part of the brazillian soils. The problem of acidity and Al toxicity results in losses of productivity in agriculture and forestry. The first symptom of Al toxicity is inhibition of root growth. There is many studies that indicate relations between the inhibition of root growth and cell division and expansion alterations. The mechanisms of Al toxicity and resistance aren?t completely understood in plants. The resistance mechanism of Al chelation by organic acid is one of the mechanisms accept, like the elevation of the rizosphere pH by substances exsudated by the root system. Other possible mechanisms that are being mentionated are the alterations in plasma membrane composition and structure, antioxidant cell system activation, alterations in cell signal and alterations in the membrane channels activity. Aluminum cell sensibility depends of the status cellular. The cells that are sensible to Al, are in the log phase of growth and accumulate the metal, whereas the resistant cells do not accumulate and were in the stationary phase of growth. In our work, we observed that the sensible cells are sensible to low pH too. The sensible cells don?t recover their growth rate and cellular viability after the treatment exposition. Sucrose or mannitol confers cellular protection against the Al. The cellular viability was high (next to the control, pH5,6) and the cell culture recovery their growth and viability after the Al or low pH exposition. The protective effect don?t occurs in response to the energetic role of sucrose, because cells treated with mannitol showed the same results and the mannitol did not metabolizated by tobacco BY-2 cells. Al induces lipid peroxidation and protein oxidation in plasma membrane, by the ROS generation promoting the oxidative stress. We found that sensible Al cells showed lipid peroxidation, H2O2 generation, antioxidant enzymes activation (SOD, le carbohydrate levels and protein profile alterations by 2D electrophoresis. The same responses were observed in the pH sensible cells, at log phase of growth. This differences should be more explored. We concluded that the lipid peroxidation is an indicator of sensitivity to Al and low pH, like the antioxidant enzymes activities and the H2O2 generation. Studies should be done with the Al accumulated in time, measuring the activities of antioxidant system and the lipid peroxidation with the objective to indicated what process could start firstly

Rapid Alkalinization Factor (RALF) pertence a uma crescente família de peptídeos com características hormonais em plantas. Inicialmente isolado de folhas de plantas de tabaco, peptídeos RALF podem ser encontrados em todo reino vegetal e são expressos em plantas ubiquamente. Plantas de cana-de-açúcar apresentam quatro isoformas dos genes SacRALF e foi identificado que o gene SacRALF1 é expresso predominantemente. Transcritos de SacRALF1 são abundantes nas zonas de elongação de pontas de raízes, e todos os quatro genes SacRALF são mais expressos em folhas jovens e em expansão do que em folhas expandidas. Nos limbos foliares, transcritos dos genes SacRALF foram encontrados em alta concentração na parte basal da folha e baixa concentração na porção apical. O conjunto das análises de expressão gênica neste estudo sugerem que a expressam dos genes SacRALF está localizada nas zonas de elongação de raízes e folhas. Folhas maduras, que são desprovidas de células em elongação, não mostraram expressão considerável dos genes SacRALF. Culturas de suspensão celular embriogênica de cana-de-açúcar mostraram um nível constitutivo de transcritos de genes SacRALF. O peptídeo SacRALF1 foi adicionado ao meio de cultura e inibiu o crescimento de microcalli derivado de culturas de suspensão celular em concentrações tão baixas quanto 0,1 µM. Microcalli expostos ao SacRALF1 exógeno mostraram um número reduzido de células elongadas. Os resultados obtidos sugerem que os peptídeos RALF possuem uma função no desenvolvimento de plantas, particularmente na elongação celular. / Rapid Alkalinization Factor (RALF) is part of a growing family of peptides with hormone characteristics in plants. Initially isolated from leaves of tobacco plants, RALF peptides can be found throughout the plant kingdom and they are expressed in plants ubiquitously. Sugarcane plants have four isoforms of SacRALF genes and SacRALF1 isoform is expressed predominantly. SacRALF1 transcripts are abundant in the elongation zone of root tips and all four SacRALF genes are more expressed in young and expanding leaves than in expanded leaves. In leaf blades, SacRALF gene transcripts were found at high levels at the basal portion of the leaf and at low levels at the apical portion. The whole set of gene expression analyses showed in this study, suggest that SacRALF genes expression is localized in elongation zones of roots and leaves. Mature leaves that are devoid of elongating cells do not show considerable expression of SacRALF genes. Sugarcane embryogenic cell suspension cultures showed a nearly constitutive level of SacRALF gene transcripts. SacRALF1 peptide was added to culture media and inhibited the growth of microcalli derived from cell suspension cultures at concentrations as low as 0.1 µM. Microcalli exposed to exogenous SacRALF1 showed a reduced number of elongated cells. The findings suggest that RALF peptides have a role in plant development, particularly in cell elongation.