Orientador: Ione Salgado / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:06:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Modolo_LuziaValentina_D.pdf: 799010 bytes, checksum: 1363bbb027c17ac1fd3b4e9f93479455 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: A origem do óxido nítrico (?NO) em plantas tem sido controversa e uma enzima do tipo óxido nítrico sintase (NOS), bem como nitrato redutase (NR) são consideradas possíveis fontes deste radical livre. Contudo, ainda não há nenhuma evidência direta da formação de ?NO a partir da NR durante interações planta-patógeno. Nos estudos aqui descritos foram utilizadas plantas de Arabidopsis thaliana deficientes na enzima NR para investigar o mecanismo de produção de ?NO em resposta à inoculação da bactéria Pseudomonas syringae pv. maculicola (Psm). Aumento na síntese de L-citrulina a partir de L-arginina foi observado em homogenatos de folhas de plantas do tipo selvagem e daquelas deficientes na síntese de NR, após inoculação com Psm. Experimentos de ressonância paramagnética eletrônica, contudo, mostraram uma produção muito maior de ?NO dependente de NO2-, mas não de L-arginina ou NO3-, síntese esta inibida por alta concentração de L-arginina. A inibição da cadeia de transporte de elétrons da mitocôndria aboliu ou inibiu parcialmente esta atividade em plantas mutantes ou selvagens, respectivamente. A utilização do marcador fluorescente 4,5 diaminofluoresceína diacetato (DAF-2DA) mostrou que a inoculação com Psm aumentou substancialmente a produção de ?NO in situ em plantas selvagens, mas não em mutantes deficientes na síntese de NR. No entanto, a infiltração de L-arginina ou NO2- causou uma produção de ?NO in vivo nas plantas mutantes. Plantas de A. thaliana deficientes na síntese de NR mostraram suscetibilidade à P. syringae que foi prevenida pela co-infiltração de NO2-. O conjunto de resultados sugere que NOS, NR e uma importante atividade mitocondrial de redução de NO2- podem cooperar para produzir ?NO em quantidade suficiente para prevenir a disseminação de Psm em plantas de A. thaliana / Abstract: The origin of nitric oxide (?NO) in plants has been controversial and nitric oxide synthase (NOS)-like enzyme and nitrate reductase (NR) are claimed as potential sources. However, there is still no direct evidence for ?NO formation from NR during plant-pathogen interactions. Here, we used NR-defective double mutants of Arabidopsis thaliana to investigate the mechanism of ?NO production following infection by an avirulent strain of Pseudomonas syringae pv. maculicola (Psm). Increased formation of L-citrulline from L-arginine was observed in leaf homogenates of both wild-type and nia1 nia2 mutant plants. Electron paramagnetic resonance experiments, however, showed a much higher ?NO production that was dependent on NO2- rather than on L-arginine or NO3- and was also inhibited at high L-arginine concentrations. Inhibition of mitochondrial electron transport abolished and inhibited partially this activity in nia1 nia2 mutants and wild-types, respectively. In situ ?NO production was substantially increased in wild type-plants but not in mutants, following Psm challenge, as measured with the fluorescent probe 4,5-diaminofluorescein diacetate. However, in vivo ·NO production in NR-deficient mutants was visualized only after L-arginine or NO2- infiltration into the leaves. A. thaliana plants defective in NR showed susceptibility to P. syringae that was prevented by infiltration of NO2-. The overall results suggest that NOS, NR, and an important mitochondrial-dependent nitrite-reducing activity cooperate to produce ?NO in amounts enough to prevent Psm dissemination in A. thaliana plants / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Maria Lígia Rodrigues Macedo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T23:17:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bezerra_CezardaSilva_M.pdf: 16272882 bytes, checksum: c9bdf2bf628fb555d1bc1ccc47c972c5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os inibidores de proteases de plantas têm sido amplamente estudados como uma alternativa para o controle de insetos-praga devido à capacidade de inibir enzimas envolvidas na digestão. Assim sendo, o objetivo deste trabalho foi estudar a atividade biológica do inibidor de tripsina de sementes de Inga vera (IVTI) sobre o desenvolvimento, fisiologia nutricional e atividade enzimática de Anagasta kuehniellla. Larvas neonatas (n=40) foram mantidas em dieta artificial sem inibidor (controle) ou contendo 1% de IVTI (p/p) até atingirem o quarto e quinto instares. As análises realizadas determinaram o efeito sobre o desenvolvimento destas, desde período larval até emergência dos adultos. Através de outras aferições elaboramos uma tabela de parâmetros nutricionais. A atividade proteolítica do homogenato intestinal e fecal foi analisada através de zimograma e ensaios enzimáticos in vitro, utilizando BApNA e Suc-AAPF-pNA como substratos para tripsina e quimotripsina, respectivamente. IVTI foi incubado com o homogenato intestinal larval para verificar a degradação do mesmo. O consumo de IVTI pelas larvas provocou uma redução de cerca de 50% no peso médio larval e uma redução significativa taxa de sobrevivência de 15%, bem como o prolongamento do período larval em 8 dias. A análise dos índices nutricionais revelou uma redução na eficiência de conversão do alimento ingerido e digerido e um aumento no custo metabólico, sugerindo que IVTI apresenta efeito antinutricional para esta espécie. IVTI alterou a atividade proteolítica intestinal das larvas com a redução atividade tríptica e o aumento da atividade quimotríptica. Na análise fecal, os níveis da atividade tríptica foram semelhantes tanto nas fezes das larvas alimentadas em dieta controle quanto contendo inibidor, entretanto foi observado um aumento no nível da atividade quimotríptica nas larvas alimentadas com inibidor. IVTI não foi degradado pelas enzimas intestinais, sendo excretado nas fezes e permanecendo com sua atividade inibitória ativa. O zimograma não revelou nenhuma forma variante de enzima nas larvas alimentadas com inibidor, mas foi possível observar quais sofreram influências pelo mesmo. Com base nesses resultados, IVTI apresentou uma atividade tóxica e antinutricional contra A. kuehniella / Abstract: Plant protease inhibitors have been extensively studied as an alternative for the control of insect pests because of their ability to inhibit enzymes digestive enzymes. In this work, the biological activity of trypsin inhibitor of Inga vera seed (IVTI) on the development, nutritional physiology and enzyme activity of Anagasta kuehniellla was evaluated. Neonate larvae (n=40) were maintained on artificial diet without inhibitor (control) or containing 1% IVTI (w / w) until fourth and fifth instar. This bioassay determined the effect on the development from the larval period to adult emergence. Through other measurements prepared a table of nutritional parameters. The proteolytic activity of intestinal and fecal homogenate was analyzed by zymography and enzymatic assays, in vitro, using BApNA and Suc-AAPF-pNA as substrates for trypsin and chymotrypsin, respectively. IVTI was incubated with the larval gut and check the degradation of the inhibitor. IVTI consumption by the larvae resulted in a reduction of about 50% of larval weight and a significant larval survival rate of 15%, as well as the extension of the larval period to 8 days. Nutritional analyses showed a reduction of efficiency of conversion of food eaten and digested and an increase in metabolic cost, suggesting that IVTI produces an anti-nutritional effect for this specie. IVTI changed the proteolytic activity in the gut of the larvae with decrease of trypsin activity and increase of chymotrypsin activity. Fecal analyses, the levels of trypsin activity were similar in the feces of larvae fed on control diet as containing inhibitor, however there was an increase in the level of chymotrypsin activity in larvae fed with inhibitor. IVTI was not degraded by intestinal enzymes, but it excreted in the feces and their inhibitory activity remained active. Zymogram revealed no variant form of the enzyme in the larvae fed inhibitor, but was observed which were influenced by it. Based on these results, IVTI presented an anti-nutritional and toxic activity against A. kuehniella / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

The earwigs (Dermaptera) contains mostly nocturnal insects, which are considered subsocial due to formation of aggregated family groups and maternal care. Species of Dermaptera have been shown to play an important role as generalist predators in different crop systems worldwide. Despite that, the knowledge about their behavior and insect-plant interactions remains poorly understood. The earwig Doru luteipes (Dermaptera: Forficulidae) is one of the most important generalist predators in different crops, especially in maize (Zea mays ssp. mays) by voraciously consuming eggs and larvae of Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) and Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae), key pests in this crop. Maize is one of most produced cereals in the word. However, great losses are registered annually due to pest attacks, despite the use of pesticides. Studies have demonstrated that domesticated plants such as maize have reduced defenses against herbivores in detriment to intensely selecting for rapid growth and high yield, when compared with their wild ancestors\' species known as teosintes (Zea spp.). This thesis focuses on the study of the trophic interactions which occur in the system \'Zea plants - herbivores caterpillars - predator earwig\' and is divided in four chapters. In the Chapter 1 is present a general introduction and the thesis outline. In the Chapter 2, we studied through scent collection and multiple-choice bioassays, the communication between D. luteipes individuals which influences their predatory behavior. Our results indicate that earwigs can produce and use chemical cues by conspecifics to orientate them towards foraging resources. In the Chapter 3, we investigated the predation behavior of earwigs during photo- and scotophase and their preference for maize volatiles induced by S. frugiperda or D. saccharalis at different time intervals (early and old damage). Behavior, olfactometry bioassays and plant volatile collections were conducted. As was hypothesized, earwigs showed a predation activity only during night. Besides that, they were attracted by maize odors produced by both caterpillars and showed significant preference to early-damage odors over old-damage. Therefore, it is considered that early-damage volatiles (Green Leaf Volatiles-GLVs) could be the key compounds of D. luteipes attraction. In the last part (Chapter 4) was explored how domestication of Zea plants influences insect-plants interactions through plant defense. Experiments about food utilization by caterpillars, olfactometry bioassays and plant volatile collections were conducted. Interestingly, as in the previous chapter, we suggest that GLVs have an important role in earwig attraction. The results show that life-history of Zea plants influences plant defense and consequently the plant-insect interactions. In conclusion, our findings bring a new contribution to the knowledge about plant defenses in a tritrophic context and predatory strategies in D. luteipes, which would promote alternatives to optimize the conservation and biological control of pest by predators in the field. / As tesourinhas (Dermaptera) são em sua maioria insetos noturnos considerados sub-sociais devido ao cuidado maternal e à formação de grupos familiares agregados. Espécies de Dermaptera possuem um papel importante como predadores generalistas em diferentes culturas em todo mundo. Apesar disso, o conhecimento sobre seu comportamento e as interações inseto-planta permanecem pouco estudadas. A tesourinha Doru luteipes Scudder (Dermaptera: Forficulidae) é um dos predadores mais frequentes em diferentes culturas, especialmente no milho (Zea mays ssp. mays), devido ao voraz consumo de ovos e lagartas de Spodoptera frugiperda e Diatraea saccharalis, pragas chave nesta cultura. O milho é um dos cereais mais produzidos no mundo, embora grandes perdas sejam registradas anualmente devido ao ataque de pragas, apesar do uso de agroquímicos. Estudos recentes demostraram que plantas domesticadas tais como o milho têm reduzido suas defesas contra os herbívoros em detrimento à intensa seleção de cultivares de rápido crescimento e alta produtividade, quando comparados com seus ancestrais selvagens conhecidos como teosintos (Zea spp.). Esta tese foca no estudo das interações tróficas que ocorrem no sistema \'plantas Zea - lagartas herbívoras - tesourinhas predadoras\' e foi dividida em quatro capítulos. No Capítulo 1, apresenta-se uma introdução geral e o esboço da tese. No Capítulo 2, a partir da coleta de voláteis de adultos de D. luteipes e ensaios de múltipla escolha, foi estudada a comunicação química entre estes indivíduos que influencia o comportamento de predação. No Capítulo 3 foi investigado o comportamento de predação das tesourinhas durante a foto e escotofase, e a preferência delas pelos voláteis do milho induzidos por S. frugiperda ou D. saccharalis, em diferentes intervalos de tempo (dano recente ou dano tardio). As tesourinhas mostraram atividade predatória apenas durante a noite, e foram atraídas pelos odores do milho atacados pelas duas lagartas. O dano recente (voláteis de folhas verdes-VFVs) contêm os compostos chaves para a atração de D. luteipes. No Capítulo 4 foi explorado como a domesticação das plantas Zea influenciam as interações com insetos por meio das defesas de plantas. Assim como no capitulo anterior, os VFVs apresentaram um importante papel na atração das tesourinhas. Os resultados indicaram que a história de vida do gênero Zea influenciou as defesas das plantas e consequentemente, as interações inseto-planta. Em conclusão, o presente trabalho traz novas contribuições ao conhecimento sobre defesas de plantas num contexto tritrófico, bem como às estratégias de predação em D. luteipes, o qual pode gerar ferramentas para otimizar a conservação e controle biológico de pragas por predadores em campo.

Orientadores: Marcos Antonio Machado, Juliana de Freitas Astúa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-19T08:50:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kubo_KarenSumire_D.pdf: 11235043 bytes, checksum: fb3c7d7e7af4e5fc35ef4a27c3364fda (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O Citrus leprosis virus C (CiLV-C) é o agente causal da leprose dos citros, uma doença incomum transmitida pelo ácaro Brevipalpus phoenicis. Uma vez que o CiLV-C permanece confinado em lesões localizadas nas folhas, ramos e frutos sem causar infecção sistêmica, o vetor precisa se alimentar nestas lesões para adquirir o vírus. O objetivo deste trabalho foi analisar os perfis de expressão diferencial entre um genótipo resistente (tangor 'Murcott') e um suscetível (laranja 'Pera') em resposta à leprose dos citros e identificar os possíveis mecanismos de resistência envolvidos na resistência à doença. Por esse motivo, antes da instalação dos experimentos biológicos, nós aperfeiçoamos a detecção do CiLV-C em seu vetor, para certificação da aquisição viral. O experimento biológico incluiu quatro grupos: genótipo resistente ou suscetível infestados com ácaros virulíferos ou avirulíferos para CiLV-C. Com o intuito de se identificar genes diferencialmente expressos, nós utilizamos lâminas de microarranjo com sondas baseadas na base de dados do Citrus EST (CitEST). As análises estatísticas foram realizadas por two-way ANOVA considerando os fatores genótipo e a infecção pelo CiLV-C, de maneira a se encontrar respostas envolvidas na resistência ao CiLV-C. Os resultados foram interpretados por Gene Set Enrichment Analysis (GSEA). Os resultados sugerem que existem receptor-like proteins (RLP) e receptor-like kinase (RLK) que podem reconhecer o vírus ou o ácaro, ativando uma resposta de defesa baseada na assinatura de 'Ca POT.2+' e ativação da via do ácido salicílico. Estudos adicionais ainda são necessários para verificar se a resposta de defesa pode estar relacionada à resistência sistêmica adquirida (SAR) / Abstract: Citrus leprosis virus C (CiLV-C) is the causal agent of citrus leprosis, an unusual disease transmitted by the mite Brevipalpus phoenicis. Since CiLV-C remains confined in localized lesions in leaves, stems and fruits without causing systemic infection, the vector needs to feed in these lesions to acquire the virus. The aim of this work was to analyze the differential gene expression profiles between resistant ('Murcott' tangor) and susceptible ('Pera' sweet orange) citrus genotypes in response to CiLV-C, and to identify possible mechanisms involved in disease resistance. For this reason, before the biological experiments were set, we improved the detection of CiLV-C in the mite vector to ensure virus acquisition. The biological experiment consisted in four groups: susceptible or resistant genotype infested with CiLV-C viruliferous or nonviruliferous mites. In order to identify differentially expressed genes, we used microarray chips designed using the Citrus EST database (CitEST). The statistical analysis was performed by two-way ANOVA considering the genotype and the infection by CiLV-C, aiming to find defense responses against CiLV-C. The results were interpreted by Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) and led to the hypothesis that receptor-like proteins (RLP) and receptor-like kinase (RLK) may recognize the virus or the mite triggering a defense response based on 'Ca POT.2+' signature and activation of Salicylic acid pathway (SA). Further studies are necessary to evaluate if the defense response could be related to the development of systemic acquired resistance (SAR) / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular