Defeitos peroxissomais estão associados a diversas doenças complexas. O peroxissomo é responsável pela beta-oxidação de ácidos graxos, quando é gerado peróxido de hidrogênio. A catalase A, de ocorrência peroxissomal, é frequentemente considerada a única defesa antioxidante dessa organela, porém, em diversos organismos, a ausência dessa enzima não acarreta uma alteração fenotípica clara. Em Saccharomyces cerevisiae, linhagens mutantes deficientes em catalase A (Δcta1) apresentam viabilidade muito similar à linhagem selvagem correspondente. Trabalhamos com a hipótese de que peroxidases baseadas em cisteína compensam a ausência de catalase A, contribuindo para a detoxificação de peróxidos provenientes do peroxissomo. De fato, linhagens com os genes para as peroxirredoxinas Ahp1 e Tsa1 nocauteados mostraram-se mais sensíveis a hidroperóxido de terc-butila (tBHP) em comparação a linhagem selvagem. A linhagem de levedura deficiente nas cinco peroxirredoxinas (prxΔ) mostrou-se ainda mais sensível a tBHP. Em relação ao estresse induzido por peróxido de hidrogênio, a prxΔ apresentou maior sensibilidade do que as linhagens selvagem e mutantes com deleções simples, apesar da presença de catalases (peroxissomal e citossólica). Esses dados estão de acordo com resultados obtidos no nosso grupo demonstrando um aumento da expressão de genes referentes às peroxirredoxinas Ahp1, Prx1 e Tsa2 em células Δ cta1 crescidas em condições de alta atividade peroxissomal (oleato), indicando uma cooperação entre catalase e peroxirredoxinas na proteção antioxidante. A peroxirredoxina Ahp1 pode apresentar localização organelar (possivelmente mitocondrial ou peroxissomal), o que sugere que Ahp1 pode ser um componente relevante da defesa contra oxidantes provenientes do peroxissomo. No entanto, a linhagem Δ ahp1, normalmente sensível a peróxido orgânico, apresentou ganho de resistência na ausência de atividade de catalase (com a adição de ATZ e na linhagem duplo-mutante Δcta1/ahp1), indicando a existência de uma via antioxidante compensatória induzida pela ausência de catalase A. A construção das linhagens duplo-mutantes Δcta1/ahp1, Δcta1/tsa1, Δcta1/tsa2, Δ cta1/prx1 e Δcta1/dot5 foi realizada com o objetivo de investigar mecanismos compensatórios entre enzimas que podem proteger a levedura contra os oxidantes provenientes do peroxissomo. Para tanto, foram realizados ensaios de viabilidade comparativa em condições de alta atividade peroxissomal. Além disso, os níveis comparativos de proteínas carboniladas foram analisados nessas linhagens. Os resultados indicaram maior sensibilidade a peróxido e maiores níveis de danos oxidativos na linhagem Δcta1/tsa2, apontando a peroxirredoxina Tsa2 como candidata a importante componente da via antioxidante de compensação à ausência de catalase A. Nesses ensaios, também foram utilizadas a linhagem quíntupla mutante (prxΔ) e uma linhagem deficiente nas cinco peroxirredoxinas e três glutationa peroxidases - deficiente em oito tiól-peroxidases baseadas em cisteína (Δ8). A comparação das linhagens prxΔ e Δ8 com as linhagens selvagem, simples-mutantes e duplo-mutantes evidenciou a importância das peroxirredoxinas na defesa antioxidante da célula e o fato das tiól-peroxidases serem imprescindíveis em condições de estresse oxidativo. Ao examinar a expressão gênica de TSA2 em células crescidas em oleato, foi verificada a indução do gene na ausência de catalase A, em condição basal. Os resultados obtidos indicam a existência de uma eficiente via de defesa antioxidante, na qual estão envolvidas tiól-peroxidases, que compensa a ausência de catalase A na célula e que protege leveduras contra estresse induzido tanto por peróxido de hidrogênio como peróxido orgânico. A peroxirredoxina Tsa2 parece estar envolvida na via compensatória à ausência de catalase peroxissomal através de um mecanismo ainda não esclarecido / Defects in peroxisomes are associated with several complex diseases. Beta-oxidation of fatty acids takes place in these organelles, with the concomitant generation of hydrogen peroxide. Generally, it is assumed that peroxisomal catalase is the enzyme responsible for degradation of hydrogen peroxide, but in several organisms, deletion of its gene results in no clear phenotype. In Saccharomyces cerevisiae, catalase A- null (Δcta1) mutant strains exhibit very similar viability levels when compared with the corresponding wild-type strain. We hypothesized here that Cys-based peroxidases compensate the absence of catalase A, contributing to the detoxification of peroxides derived from the peroxisome. Indeed, null mutante strains for the peroxiredoxins Ahp1 and Tsa1 displayed increased sensitivity for tert-butylhydroperoxide (tBHP) in comparison to the wild type strain. Furthermore, a mutant strain whose five genes for peroxiredoxins were interrupted (prxΔ) was even more sensitive to tBHP. In regards to hydrogen peroxide insult, the prxΔ strain was more susceptible to oxidative stress than the single mutant and wild-type strains, despite the activity of catalases. These data are in agreement with previous results from our group demonstrating increased expression of genes encoding the three peroxiredoxin enzymes: Ahp1, Prx1 and Tsa2 in Δcta1 cells at high peroxisomal activity (media containing oleate). Indeed, a yeast strain deleted of all five peroxiredoxin genes is more sensitive to peroxides than the corresponding wild type cells. These results indicated that catalase and peroxiredoxins cooperate to protect yeast in conditions of high fatty acid intake. There are evidences of an organellar location of Ahp1 (possible peroxisomal or mitochondrial), suggesting it could be a relevant component of antioxidant defense relative to the insult derived from the peroxisome. Nonetheless, the ahp1-null strain (Δahp1), which is usually sensitive to organic peroxide, displayed a gain of resistance in the absence of catalase activity (in the presence of ATZ and in the double-mutant strain Δcta1/ahp1), indicating the existance of a compensatory antioxidant pathway induced in the absence of catalase A. The double-mutant strains Δcta1/ahp1, Δcta1/tsa1, Δcta1/tsa2, Δcta1/prx1 and Δcta1/dot5 were developed in order to elucidate the identity of the enzymes that cooperate to protect yeast against oxidative insult derived from the peroxisome. To this end, comparative viability assays in conditions of high peroxisomal activity were realised, as well as assays in comparative total protein carbonyl levels. Among the double-mutant strains, Δcta1/tsa2 displayed higher sensibility to peroxide and higher levels of oxidative damage, suggesting that the peroxiredoxin Tsa2 may be an important component in the antioxidant pathway that compensates the lack of catalase A. In addition, a quintuple mutant strain, lacking all peroxiredoxins, and a mutant strain lacking all eight Cys-based, thiol peroxidases were used in these assays. The comparison of these strains with the wild-type, single-mutant and double-mutant strains demonstrated the importance of peroxiredoxins in the cellular antioxidant defence and that thiol-peroxidases are vital in conditions of oxidative stress. The expression of the TSA2 was induced in the absence of catalase A in cells grown in oleate and with no exogenous oxidants. The results suggest the existence of an efficient pathway of antioxidant defense, involving thiol-peroxidases, which compensates the absence of catalase A in the cell and protects yeast against oxidative stress induced by both hydrogen peroxide and organic peroxide. The peroxiredoxin Tsa2 may be involved in the antioxidant pathway that compensates the absence of peroxisomal catalase through an unknown mechanism.

A Amazônia inclui uma grande proporção da biodiversidade encontrada atualmente na Terra. Apesar disso, nosso conhecimento sobre a biodiversidade Amazônica ainda é limitado, dificultando nosso entendimento dos padrões de diversidade nesta região. Entender os processos que levaram à diversidade encontrada na Amazônia representa um grande desafio para a biologia evolutiva. Este estudo foca em Pachyptera (Bignonieae, Bignoniaceae), um pequeno gênero de lianas neotropicais, centrado na Amazônia. Pachyptera tem uma história taxonômica complicada, incluindo problemas na circunscrição genérica e específica. Este estudo visa: (i) reconstruir o parentesco filogenético entre espécies do gênero, (ii) produzir uma revisão taxonômica, incluindo nova circunscrição genérica e específica, (iii) entender a história biogeográfica do grupo e, (iv) desenvolver marcadores microssatélites (SSRs) para futuros estudos filogeográficos. Em primeiro lugar, reconstruímos a filogenia do gênero usando uma ampla amostragem de taxa e uma combinação de marcadores de cpDNA (ndhF and rpl32-trnL) e nDNA (PepC). Em segundo lugar, analisamos a filogenia de Pachyptera utilizando análises de coalescência (GMYC e *BEAST) e morfologia para esclarecer limites específicos dentro do complexo P. kerere. Em terceiro lugar, produzimos uma filogenia datada de Pachyptera, a qual foi utilizada como base para reconstruir a história biogeográfica do gênero utilizando BSSVS e RASP. Por fim, desenvolvemos SSRs utilizando sequenciamento de próxima geração, os quais serão utilizados para guiar estudos filogeográficos futuros com o grupo. Nosso estudo indica que P. ventricosa é mais proximamente relacionada à Mansoa do que Pachyptera, levando ao reestabelecimento de M. ventricosa. Além disso, nossos estudos moleculares e morfológicos sustentam o reconhecimento de P. kerere var. incarnata como uma espécie separada e a descrição de uma espécie nova (P. linearis). Desta forma, reconhecemos um gênero com cinco espécies: (i) P. aromatica, (ii) P. erythraea, (iii) P. incarnata, (iv) P. kerere, e (v) P. linearis. Estas espécies são tratadas em uma revisão taxonômica do gênero. As análises biogeográficas indicam que Pachyptera surgiu durante o Eoceno Tardio, e diversificou durante o Mioceno, um período de intensas perturbações provocadas na América do Sul (i.e., soerguimento dos Andes, eventos de incursões marinhas, e formação de sistemas florestais secos e úmidos). Vinte-e-um SSRs foram desenvolvidos para Pachptera e servirão como base para estudos filogeográficos futuros com este grupo. Esta dissertação faz parte de um projeto multi-disciplinar que visa compreender a evolução da biota amazônica e seu ambiente (FAPESP 2012/50260-6) / The Amazon houses a large proportion of the overall biodiversity currently available on Earth. Despite that, our knowledge of Amazonian biodiversity is still limited, complicating our understanding of diversity patterns within this region. Understanding the drivers of Amazonian biodiversity represents a major challenge in evolutionary biology. This study focuses on Pachyptera (Bignonieae, Bignoniaceae), a small genus of neotropical lianas centered in the Amazon. Pachyptera has a complicated taxonomic history, including problematic generic and species circumscriptions. This study aims to: (i) reconstruct phylogenetic relationships among species of the genus (ii) produce a taxonomic revision, including clear generic and species circumscriptions, (iii) understand the biogeographic history of the group, and (iv) develop microsatellite markers (SSRs) for future phylogeographic and population genetic studies. First, we inferred phylogenetic relationships within a broad sampling of taxa and a combination of cpDNA (ndhF and rpl32-trnL) and nuclear (PepC) markers. Second, we analyzed the phylogeny of Pachyptera using coalescent approaches (GMYC and *BEAST) and morphology to clarify species limits within the P. kerere species complex. Third, we produced a time-calibrated phylogeny of Pachyptera that was used as basis to reconstruct the biogeographical history of the genus using BSSVS and RASP. Lastly, we developed SSRs using next-generation sequencing (NGS) that will be used to guide future phylogeographic studies within this group. Our study indicates that P. ventricosa is more closely related to Mansoa than Pachyptera, leading to the reestablishment of Mansoa vetricosa. Furthermore, our molecular and morphological analyses support the recognition of P. kerere var. incarnata as a separate species, and the description of a new taxon (P. linearis). As such, we here recognize a genus with five species: (i) P. aromatica, (ii) P. erythraea, (iii) P. incarnata, (iv) P. kerere, and (v) P. linearis. These species are treated in a taxonomic revision of Pachyptera. The biogeographical analyses indicate that Pachyptera originated during the Late Eocene, and diversified during the Miocene, a time of intense perturbations in South America (e.g., uplift of the Andes, marine incursions, and formation of dry and wetland systems). Twenty-one SSRs were developed for P. kerere and will serve as basis for future phylogeographic studies. This dissertation is part of a multidisciplinary project that aims to understand the evolution of the Amazonian biota and its environment (FAPESP 2012/50260-6)

Espécies vegetais cultivadas em ambientes com altas concentrações de cromo (Cr) apresentam danos estruturais e baixa produção de massa seca da parte aérea e das raízes. O enxofre (S) é capaz de aliviar a toxidez provocada por metais pesados por ativar enzimas antioxidantes e produzir compostos capazes de imobilizar os metais. Objetivou-se avaliar as modificações estruturais, nutricionais e bioquímicas ocorridas no capim tanzânia crescendo com três doses de S (0,1; 1,9 e 3,7 mmol L-1) combinadas com quatro doses de Cr (0,0; 0,5; 1,0 e 2,0 mmol L-1), em solução nutritiva. O experimento foi conduzido em casa de vegetação em período de verão, utilizando um fatorial no delineamento de blocos completos casualizados, com seis repetições. O primeiro corte do capim foi realizado 33 dias após o transplantio das mudas para os vasos e o segundo corte 25 dias após o primeiro. O S amenizou o efeito tóxico do Cr aumentando a emissão de folhas e perfilhos e promovendo maior produção de massa seca de parte aérea. O índice relativo de clorofila (valor SPAD) nas lâminas recém-expandidas relacionou-se com os sintomas de clorose e necrose observados no primeiro crescimento. A dose residual de Cr estimulou a atividade fotossintética das folhas que apresentaram tonalidade verde escuro. Houve aumento na concentração e no acúmulo de S e de Cr na parte aérea do capim tanzânia com o fornecimento das doses combinadas do nutriente com o metal. A deficiência de S fez aumentar as concentrações de fósforo e de cobre na parte aérea. O capim absorveu maiores quantidades de micronutrientes para controlar o estresse provocado pela toxidez do Cr. A taxa fotossintética do capim tanzânia foi menor nas plantas contaminadas com Cr o que causou maior atividade das enzimas catalase, ascorbato peroxidase, guaiacol peroxidase e glutationa redutase na parte aérea. Aumento na concentração do peróxido de hidrogênio foi observado pela maior atividade da enzima superóxido dismutase quando foi utilizada dose de S de 0,1 mmol L-1 combinada com as doses de Cr, principalmente nas demais partes - folhas mais maduras, colmos e bainhas. O S amenizou o efeito tóxico do Cr no capim tanzânia aumentando as emissões de folhas e de perfilhos, a produção de biomassa, a absorção de micronutrientes e a atividade da enzima guaiacol peroxidase. O estresse por deficiência de S ou excesso de Cr resultou em aumento na síntese de prolina. O capim tanzânia possui habilidade em sobreviver sob contaminação com Cr quando adequadamente nutrido com S. / Plant species grown in environments with high concentrations of chromium (Cr) exhibit structural damage and lower dry mass production of shoot and root. Sulfur (S) is able to aleviatte the toxicity caused by heavy metals by activating antioxidant enzymes and producing compounds capable of immobilizing heavy metals. The aim was to evaluate structural, nutritional and biochemical changes occurring in tanzania guinea grass growing with three doses of S (0.1, 1.9 and 3.7 mmol L-1) combined with four doses of Cr (0.0, 0.5, 1.0 and 2.0 mmol L-1) in nutrient solution. The experiment was conducted in a greenhouse during the Summer season, by using a factorial in a randomized complete block design with six replications. The first harvest of the grass was done at 33 days after the transplanting of seedlings to the pots and second harvest at 25 days after the first one. S decreased the toxic effect of Cr increasing the emission of leaves and tillers and promoting higher production of shoots dry mass. Relative chlorophyll index (SPAD value) in newly expanded lamina leaves was associated to symptoms of chlorosis and necrosis observed in the plants during the first growth. Residual Cr stimulated photosynthetic activity of leaves, which presented dark green color. There was an increase in the concentrations and accumulations of S and Cr in shoots of tanzania guinea grass with the supply of combined rates of nutrient and metal. S deficiency increased the concentrations of phosphorus and copper in shoots. The grass uptook larger amounts of micronutrients to control stress caused by toxicity of Cr. The photosynthetic rate in tanzania guinea grass was low in contaminated plants, which resulted in high activity of the enzymes catalase, ascorbate peroxidase, guaiacol peroxidase and glutathione reductase in the shoots. The increase in hydrogen peroxide concentration was observed due to the high activity of the superoxide dismutase enzyme when the S rate was 0.1 mmol L-1 in combination with Cr rates, mainly in the more mature leaves, culms and sheaths. S alleviated the toxic effect of Cr in tanzania guinea grass by increasing leaf emission, tillering, biomass production, micronutrient uptake and guaiacol peroxidase enzyme activity. Stress caused for sulfur deficiency or Cr excess result in high synthesis of proline. Tanzania guinea grass has ability to survive under Cr contamination when adequately supplied with S.

Alguns táxons inseridos na série Shannoni do gênero Psathyromyia ((Diptera, Psychodidae, Phlebotominae) apresentam grande semelhança morfológica: Psathyromyia cuzquena, Pa. abonnenci, Pa. pestanai e Pa. shannoni o que têm levado a proposição de várias sinonímias e identificações errôneas. Psathyromyia shannoni apresenta vários sinônimos-júniores: Phlebotomus limai, Ph. bigeniculata, Ph. microcephala e Ph. pifanoi, e ampla distribuição geográfica, desde os Estados Unidos até a Argentina. Além destas espécies, uma afim de Pa. pestanai, ainda não descrita, foi encontrada no Vale do Ribeira. O objetivo foi discutir o status taxonômico e distribuição geográfica das espécies do complexo. Foram realizados estudos morfológicos e morfométricos de espécimes depositados em coleções e obtidos em coletas no alto e baixo Vale do Ribeira e Serra da Cantareira no Estado de São Paulo. Os espécimes foram analisados de forma individual, ignorando a identificação inicial contida na etiqueta de cada lâmina. Posteriormente foram separados em grupos de morfoespécie e após esse processo, foram feitas medidas as quais foram submetidas à análise de variância. A análise possibilitou revalidar as quatro espécies consideradas sinônimos júniores de Pa. shannoni e um sinônimojúnior foi proposto. Uma espécie nova é descrita e um táxon afim de Pa. microcephala foi identificado. Portanto, o complexo Shannoni passou a ter a seguinte composição: Pa. abonnenci, Pa. shannoni, Pa. microcephala stat. rev.; comb. nov., Pa. pifanoi stat. rev.; comb. nov., Pa. bigeniculata stat. rev.; comb. nov., Pa. limai stat. rev.; comb. nov. (Pa. pestanai syn. nov.) e Psathyromyia sp. nov. Psathyromyia cuzquena possivelmente é sinônimo-júnior de Pa. pifanoi, no entanto, mais estudos são necessários. O táxon que ocorre no baixo Vale do Ribeira corresponde a Pa. limai, e no alto Vale do Ribeira, pertence à nova espécie. O táxon afim de Pa. microcephala ocorre nas regiões Sul e Sudeste do Brasil, Argentina e Colômbia. A ampla distribuição de Pa. shannoni, em parte, corresponde a de Pa. bigeniculata, Pa. abonnenci, Pa. limai e Pa. aff. microcephala. O desconhecimento do atual local de depósito do tipo de Pa. microcephala e a descrição sucinta dos holótipo não possibilitam a sua diferenciação do táxon afim desta espécie. Estudos de espécimes da localidade-tipo de Pa. microcephala são necessários para definição do status de Pa. aff. microcephala. Uma chave para a identificação de machos e fêmeas das espécies do complexo Shannoni é apresentada / Some taxa included in the Shannoni series and Psathyromyia genus (Diptera, Psychodidae, Phlebotominae) show great morphological similarity: Psathyromyia cuzquena, Pa. abonnenci, Pa. pestanai and Pa. shannoni have led to misidentifications. Psathyromyia shannoni has several synonyms-junior: Phlebotomus limai, Ph. bigeniculata, Ph. microcephala and Ph. pifanoi, and wide geographic distribution, from the United States to Argentina. Besides these species, a similar of Pa. pestanai, not yet described, was found in the Ribeira Valley. The objective was to discuss the taxonomic status and the geographic distribution of the complex species. Morphological and morphometric studies were conducted from specimens deposited in collections and collected in the upper and lower Ribeira Valley and Serra da Cantareira in São Paulo State, Brazil. The specimens were analyzed individually, ignoring the initial identification on the label of each slide. Later they were separated into groups of morphospecies and after this process, measures were made to perform variance analysis. The analysis allowed to revalidate the four species considered junior synonyms of Pa. shannoni and one other junior synonyms was proposed. A new species is described and a similar taxa to Pa. microcephala was identified. Therefore, the complex Shannoni now has the following composition: Pa. abonnenci, Pa. shannoni, Pa. microcephala stat. rev.; comb. nov., Pa. pifanoi stat. rev.; comb. nov., Pa. bigeniculata stat. rev.; comb. nov., Pa. limai stat. rev.; comb. nov. (Pa. pestanai syn. nov.) and Psathyromyia sp. nov. Psathyromyia cuzquena is possibly a junior synonym of Pa. pifanoi, however, more studies are needed. The taxon that occurs at the lower part of the Ribeira Valley corresponds to Pa. limai, and that occurring at the upper Ribeira Valley belongs to a Psathyromyia sp. nov. A taxon similar to Pa. microcephala was identified in the South and Southeast of Brazil, Argentina and Colômbia. The wide distribution of Pa. shannoni partly corresponds to Pa. bigeniculata, Pa. abonnenci, Pa. limai and Pa. aff. microcephala. The unawareness of the local where the type of Pa. microcephala is deposited and its succinct description, does not allow distinguish it than Pa. aff. microcephala. Studies of specimens from the type-locality of Pa. microcephala are needed to define the status of Pa. aff. microcephala. A male and female identification key for the species of the Shannoni complex is presented

Enquanto muitas espécies de mosquitos são conhecidas por sua importância epidemiológica, a capacidade vetorial de algumas ainda não é clara. A identificação taxonômica, bem como a sexagem dos espécimes de Culicidae são essenciais para qualquer estudo ou ação, entretanto muitas vezes caracteres-chave estão danificados ou são restritos a uma fase de vida do animal. Em espécies crípticas, a identificação dos espécimes também pode ser prejudicada, o que dificulta, sobretudo, a compreensão da atividade vetorial em mosquitos. A morfometria geométrica alar, uma técnica barata e precisa para identificação de sutis dissimilaridades morfológicas, pode contribuir para a resolução destes tipos de problemas. O grupo de pesquisa MosquitoLab aplica esta técnica há mais de 10 anos e acumulou milhares imagens de asas com seus respectivos metadados. Estas informações, se organizadas como banco de dados relacional, podem permitir a sistematização do uso, consulta e armazenamento dos dados, além de viabilizar novos estudos e servir também como base para aplicações de identificação automática de mosquitos. Portanto, os objetivos deste trabalho foram avaliar a utilidade da morfometria geométrica alar para a resolução de dois problemas biológicos: dimorfismo sexual e espécies crípticas, e desenvolver um protótipo de plataforma para armazenamento de dados biológicos relacionados à morfometria de asa, por meio de um banco de dados relacional e um sistema web nomeado WingBank. Com base na técnica de morfometria geométrica alar, dois estudos de caso foram realizados: a) avaliação do dimorfismo sexual de 10 espécies de mosquitos de interesse médico e, b) diferenciação morfológica alar de Anopheles strodei s.s. e Anopheles arthuri s.l. com base em dois diferentes conjuntos de pontos anatômicos. Para construção do protótipo do WingBank uma equipe multidisciplinar realizou levantamento de requisitos, modelagem e criação do banco de dados relacional, e implementação de uma plataforma web. Os resultados referentes ao dimorfismo sexual alar apresentaram significativa diferenciação entre os sexos e padrões específicos de forma alar em todas as espécies estudadas. Os pontos anatômicos alares mais variáveis foram os das regiões proximal e distal das veias mediana e radial. Fêmeas apresentaram asas significativamente mais largas e curtas do que os machos. Diferenciação morfológica alar entre as espécies crípticas avaliadas foi observada em ambos os conjuntos de dados (18 e 22 pontos), sendo que no conjunto de 22 pontos com alometria, foi mais evidente. Os pontos anatômicos mais variáveis nas análises com os conjuntos de 18 e 22 pontos foram 1, 2 e 17, e 1, 2, 19, respectivamente. Finalmente, o protótipo WingBank foi implementado com dados referentes a 77 espécies pertencentes a 15 gêneros de Culicidae. Ao todo foram catalogados 13.287 registros de asas, dos quais 2.138 já estão disponibilizados a partir do presente trabalho, para uso de terceiros. Globalmente, este é o maior banco de dados de asas de Culicidae de que temos conhecimento. / While many species of mosquitoes are known for their epidemiological importance, the vector capacity of some is still unclear. Taxonomic identification and sexing of Culicidae specimens are essential for any study or action; however, often key characters are damaged or restricted to a stage of life of the animal. In cryptic species, the identification of specimens can also be damaged, which makes it difficult to understand the vector activity in mosquitoes. Geometric morphometry, an cheap and precise technique for identifying subtle morphological dissimilarities, may contribute to the resolution of these types of problems. The MosquitoLab research group has applied this technique for more than 10 years and has accumulated thousands of wing images with their metadata. This information, if organized as a relational database, may allow the systematization of the use, consultation and storage of the data, besides making possible new studies and lso serve as a basis for applications of automatic identification of mosquitoes. Therefore, the aims of this work were to evaluate the usefulness of the geometric morphometry to solve two biological problems: sexual dimorphism and cryptic species, and to develop a prototype of plataform for the storage of biological data related to wing morphometry, by means of a relational database and a web system named \"WingBank\". Based on the technique of wing geometric morphometry, two case studies were carried out: a) evaluation of the sexual dimorphism of 10 species of mosquitoes of medical importance and b) wing morphological differentiation of Anopheles strodei s.s. and Anopheles arthuri s.l. based on two different sets of landmarks. In order to build the WingBank prototype a multidisciplinary team performed requirements survey, modeling and creation of the relational database, and implemented a web platform. The results regarding wing sexual dimorphism showed significant differentiation between the sexes and specific patterns of wing shape in all species studied. The most variable landmarks were those of the proximal and distal regions of the medial and radial veins. Females showed slightly and significantly wider and shorter wings than males. Wing morphological differentiation between An. strodei s.s. and An. arthuri s.l. was observed in both sets of data (18 and 22 landmarks), but in the set of 22 with allometry, it was more evident. The most variable landmarks in the analyzes with the sets of 18 and 22 landmarks were 1, 2 and 17, and 1, 2, 19, respectively. Finally, the WingBank prototype was implemented with data referring to 77 species belonging to 15 genera of Culicidae. In all, 13,287 wing records were cataloged, of which 2,138 are from the present work, already available for use by third parties. Globally, as far as we know, this is the largest database of Culicidae wings.

A modelagem de distribuição de espécies é uma técnica cuja finalidade é estimar modelos baseados em nichos ecológicos. Esses modelos podem auxiliar nos processos de tomadas de decisões, no planejamento e na realização de ações que visem a conservação e a preservação ambiental. Existem diversas ferramentas projetadas para modelagem de distribuição de espécies, dentre elas o framework openModeller, na qual este trabalho está inserido. Várias técnicas de Inteligência Artificial já foram utilizadas para desenvolver algoritmos de modelagem de distribuição de espécies, como Entropia Máxima. No entanto, as ferramentas estatísticas tradicionais não disponibilizam pacotes com o algoritmo de Entropia Máxima, o que é comum para outras técnicas. Além disso, apesar de existir um software gratuito específico para modelagem de distribuição de espécies com o algoritmo de Entropia Máxima, esse software não possui código aberto. Assim, a base deste trabalho é a investigação acerca da modelagem de distribuição de espécies utilizando Entropia Máxima. Desta forma, o objetivo principal é definir diferentes estratégias para o algoritmo de Entropia Máxima no contexto da modelagem de distribuição de espécies. Para atingir esse objetivo, foram estabelecidos um conjunto de alternativas possíveis a serem exploradas e um conjunto de métricas de avaliação e comparação das diferentes estratégias. Os resultados mais importantes desta pesquisa foram: um algoritmo adaptativo de Entropia Máxima, um algoritmo paralelo de Entropia Máxima, uma análise do parâmetro de regularização e um método de seleção de variáveis baseado no princípio da Descrição com Comprimento Mínimo (MDL Minimum Description Length), que utiliza aprendizagem por compressão de dados. / Species distribution modeling is a technique the purpose of which is to estimate models based on ecological niche. These models can assist decision making processes, planning and carrying out actions aiming at environmental conservation and preservation. There are several tools designed for species distribution modeling, such as the open- Modeller framework, in which this work is inserted. Several Artificial Intelligence techniques have been used to develop algorithms for species distribution modeling, such as Maximum Entropy. However, traditional statistical tools do not offer packages with the Maximum Entropy algorithm, which is common to other techniques. Furthermore, although there is specific free software for species distribution modeling with the Maximum Entropy algorithm, this software is not open source. The basis of this work is the investigation of the species distribution modeling using Maximum Entropy. Thus, its aim is to define different strategies for the Maximum Entropy algorithm in the context of the species distribution modeling. For this, a set of possible alternatives to be explored and a set of metrics for evaluation and comparison of the different strategies were established. The most important results were: an adaptive Maximum Entropy algorithm, a parallel Maximum Entropy algorithm, an analysis of the regularization parameter and a variable selection method based on the Minimum Description Length principle, which uses learning by data compression.

Esta tese visa avaliar técnica e economicamente o tratamento da água de lastro em portos exportadores de minério de ferro do Brasil. Para isso foram estudadas três alternativas de tratamento distintas: (1) estação de tratamento fixa no porto em terra; (2) estação de recepção da água de lastro junto com estação de dessalinização fixa no porto; (3) tratamento a bordo de embarcações aliviadoras dedicadas para operar na barra, ou seja, na área de espera dos navios para atracar no porto. O interesse de estudar estas alternativas para portos de minério de ferro deve-se ao elevado volume de água de lastro despejado pelos navios mineraleiros nesses portos, que pode variar de 10.000 a 120.000 m3 por viagem, caracterizando estes portos como grandes receptores de água de lastro. Foram selecionados três portos para serem avaliados neste trabalho, considerados de pequeno, médio e grande porte, localizados em Vitória-ES e Sepetiba-RJ. Para avaliação do impacto operacional dessas alternativas nos portos selecionados, desenvolveu-se um modelo de simulação de eventos discretos. Por meio do modelo de simulação avaliaram-se os níveis de serviço considerando como parâmetros principais o atendimento da demanda de transporte, tempo médio em fila dos navios e taxa de ocupação dos berços. O modelo foi utilizado para dimensionar as estações de tratamento e a frota necessária de embarcações aliviadoras. Concluiu-se que a utilização desses sistemas de tratamento nos portos não causam impactos significativos nos tempos em fila e taxas de ocupação dos portos. A avaliação econômica realizada apresentou os custos do tratamento para cada alternativa. Esses custos foram comparados com o tratamento da água de lastro a bordo dos navios. Concluiu-se que os custos do tratamento em terra são menores em relação ao tratamento a bordo do navio. Dentre as três alternativas, a (1) foi a que apresentou menor custo, porém a (3) apresenta menor impacto na implantação e operação dos portos, uma vez que não é necessário nenhum tipo de investimento e modificação na infraestrutura portuária. / This thesis aims at making a technical and economic analysis of the ballast water treatment in Brazilian iron ore ports. Three distinct treatment alternatives were studied: (1) onshore ballast water treatment; (2) water desalination plant to ballast water treatment; (3) onboard ballast water treatment in shuttle tanker vessels operating in the mooring, where the ships wait to berth in a queue area. The interest in studying these alternatives for iron ore ports due the high volume of ballast water discharged by ore carriers ships in these ports, which may vary from 10,000 to 120,000 m³ per voyage, characterizing these ports as great ballast water receivers. For this study three ports were selected, with small, medium and large capacities, located in Vitória-ES and Sepetiba-RJ. To analyze the operational impacts of these alternatives in the selected ports, a discrete event simulation model was developed in this study. The simulation model analyzes the service levels considering transportation demand attendance, average time in queue and berth occupation rates as the main parameters. The model was used to estimate the ballast water treatment stations capacity and shuttle tankers fleet necessary. The conclusion that these treatment systems do not cause significant impacts in the queue times and berth occupation rates of ports. The economic analysis presented the costs of each proposed alternative, which were compared to the onboard ballast water treatment. The comparison showed that the onshore treatment is less costly than the onboard treatment. From the three alternatives, the (1) was the less expensive, however the (3) presenting less impact in the implementation and port operations, since are not necessary investments and modifications in the port structure.

Neste trabalho sintetizaram-se novos complexos imínicos e diimínicos de Cu(II) derivados da isatina, um indol endógeno, que foram então extensivamente caracterizados por análise elementar, medidas de condutividade molar, técnicas espectroscópicas: IV, UV/Vis e EPR, e por espectrometria de massa, ESI-MS. Estes compostos apresentaram equilíbrio ceto-enólico em solução, variando a geometria ao redor do íon Cu(II), ao se alterar o pH do meio, indo de tetraédrico em meio ácido à tetragonal em meio básico. Para a elucidação do papel do cobre no mecanismo de oxidação de carboidratos pelo oxigênio molecular, realizaram-se estudos cinéticos tendo como catalisadores estes complexos de cobre. Determinou-se a uma lei cinética global mais abrangente para estas reações, incluindo uma etapa dependente do cobre (a concentrações bem baixas), seguida de outra independente do metal. As etapas no mecanismo proposto, sob condições de pseudo-primeira ordem, combinam transferência eletrônica intramolecular, com provável redução do íon de cobre pelo substrato, levando a espécies muito reativas (OH•-, O2•-, H2O2, CO2•-), responsáveis pelo processo de iniciação e propagação, e a formação de produtos carbonílicos de cadeia curta (glicolato, glicerato e formiato). Para o estudo da interação metal-carboidrato, importante para se entender melhor o papel do cobre frente a este ligante biológico, complexos de Cu(II) com monossacarídeos foram sintetizados e caracterizados por análise elementar e termogravimétrica, medidas de condutividade molar, espectroscopias UV/Vis, IV e EPR, além da espectroscopia Raman, através da qual investigou-se o modo de ligação do carboidrato ao metal em cada um destes complexos. Foram ainda preparados e caracterizados por análise elementar, medidas de condutividade molar, espectroscopias UV/Vis, IV, EPR, ESI-MS e CD dois novos complexos imínicos quirais de Cu(II), com ligantes do tipo aminocarboidrato, e que também foram utilizados para estudos biológicos. Estudos de atividade biológica foram feitos in vitro, usando as linhagens celulares tumorais promonocítica sanguínea U937 e neuroblastoma SH-SY5Y, com os complexos imínicos de cobre, principalmente aqueles derivados da isatina. As células tratadas com os complexos mais ativos sofreram apoptose, verificada por ensaios citofluorimétricos, em que os complexos agiram em diferentes fases do ciclo celular de cada linhagem (fase G1, S ou G2/M). Através da técnica citofluorimétrica foi observada também a geração de radicais livres na célula e, através de ensaios imunológicos, determinou-se a quantidade de proteínas citoplasmáticas carboniladas e glicosiladas, geradas após os tratamentos com os compostos, em diferentes tempos de incubação. De uma maneira geral, estes estudos indicaram modulação da atividade biológica, com um comportamento antiproliferativo muito diferente, indo de baixa eficácia até alta eficiência. Dentre os compostos mais ativos, pode ser observada uma especificidade diferente, tanto com relação ao tipo de célula quanto ao seu modo de ação, evidenciando sua potencial aplicação como agentes antitumorais. / In this work, novel imine and diimine copper(II) complexes with ligands derived from isatin, an endogenous indol, were synthesized, and extensively characterized by elemental analysis, conductivity measurements, spectroscopic techniques (IR, UV/Vis, and EPR), and electrospray mass spectrometry (ESI-MS/MS). These compounds showed a keto-enolic equilibrium in solution, with variations in the geometry around the copper ion with increasing pH, varying from a more tetrahedral configuration in acidic medium to a tetragonal one in basic solution. In order to elucidate the role of copper in the carbohydrate oxidation by molecular oxygen, kinetic studies were performed using these complexes as catalysts. A more comprehensive global rate law was determined for this process, including a copper-dependent pathway (at very low concentrations), in addition to an independent one, both influenced by alkaline medium. The proposed mechanism, under pseudo-first order conditions, combine intramolecular electronic transfer with reduction of the copper ion by the substrate, leading to the formation of intermediary reactive species (OH•-, O2•-, H2O2, CO2•-), responsible for initiation and propagation steps, and of short chain carbonylic products (glycolate, glycerate and formiate ions). To better understanding metal-carbohydrate interactions, copper(II) complexes with simple monosacharides were isolated, and characterized by elemental and thermogravimetric analyses, and spectroscopic techniques (IR, UV/Vis, and EPR), besides Raman spectroscopy, used to investigate the binding mode of the carbohydrate moiety to the copper ion, in each one of these complexes. Additionally, two novel chiral imine copper(II) complexes, derived from aminocarbohydrate ligands, were prepared and characterized by elemental analysis, conductivity measurements, and spectroscopic techniques (IR, UV/Vis, EPR, ESI-MS and CD), and one of them was also used in biological studies. Biological activity studies were carried out with the imine and diimine copper(II) complexes derived from isatin, verifying antiproliferative effect toward some tumor cell lines (promonocite U937 and neuroblastoma SH-SY5Y). Cells treated with the most active complexes were committed by the apoptotic program, as verified by citofluorimetric assays, with the complexes interfering the cell cycle in different ways (G1, G2/M or S phase. Formation of free radicals was detected, and citoplasmatic carbonylated and glycosilated proteins inside the treated cells were determined by imunologic assays. In conclusion, these studies indicated modulation of the biological activity by the imine ligand in the copper(II) complexes, with very different antiproliferative behavior, going from undetectable activity to high efficacy. Among the most active compounds, a different specificity and action mode in both cell type could be observed, evidencing their potential application as antitumoral agents.

Ensaios pioneiros sobre o manejo de florestas tropicais, no final da década de 70, foram executados na Floresta Nacional (FLONA) do Tapajós; e atualmente surge a oportunidade de se iniciar os estudos relativos ao segundo ciclo de corte. Nisto, áreas experimentais em que a exploração inicial foi intensiva apresentam mudanças na cobertura vegetal, com abundância de espécies menos conhecidas ou não comerciais, sendo então necessário analisar tecnologicamente a madeira dessas espécies com o intuito de inseri-las no mercado. Visando colaborar nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo principal caracterizar tecnologicamente e elaborar programas de secagem para as madeiras de Acariquarana (Rinorea guianensis), Breu (Protium apiculatum) e Urucu da mata (Bixa arborea); espécies com alta densidade populacional na área do segundo ciclo de corte na FLONA Tapajós. Para tal, abateu-se cinco árvores de cada espécie, sendo coletado material tanto para a identificação botânica como para a caracterização anatômica, ensaios físico-mecânicos e elaboração dos programas de secagem, além destes foram realizados testes estatísticos de correlação canônica para identificar as associações entre as características estudadas. Com base nos resultados, a madeira das espécies Rinorea guianensis e Protium apiculatum apresentaram características anatômicas semelhantes às encontradas em literatura ao nível de gênero e, Bixa arborea para o nível de espécie. Em relação às principais propriedades físico-mecânicas, as madeiras de Acariquarana, Breu e Urucu possuem densidade básica de, respectivamente, 0,78; 0,51 e 0,27 g/cm³; e com Módulo de Ruptura (MOR) na flexão estática de 147,98; 79,10 e 34,06 Mpa, na mesma ordem. Em comparação com espécies já comercializadas, a espécie Rinorea guianensis (Acariquarana) pode ser indicada para construção civil, móveis, ferramentas, além de torneados e chapas; a espécie Protium apiculatum (Breu) pode ser usada na construção civil, embalagens, caixas, venezianas, para decoração, móveis e compensados e, Bixa arborea (Urucu da mata) pode ser indicada para molduras, palito de fósforo, compensados, laminados, divisórias internas, engradados, brinquedos, aeromodelismo, além de produção de papel. Foi possível a indicação de programas de secagem específicos para as madeiras de cada uma das espécies estudadas, os quais se mostraram coerentes com as indicações encontradas em literatura para espécies já comercializadas e com características semelhantes às das espécies em estudo. Com relação à analise das correlações canônicas ao nível de 1% de probabilidade entre as propriedades das madeiras observa-se que madeiras de maior frequência e espessura do raio e parede celular de menor espessura estão associadas a madeiras de alta contração tanto tangencial como radial, e baixa densidade básica; madeiras de maior frequência e espessura do raio e com paredes menos espessas estão associadas a madeiras de elevado módulo de ruptura no ensaio de flexão estática e menor módulo de ruptura no ensaio de compressão paralela; madeiras com paredes mais espessas e menor espessura dos raios estão associadas a madeiras de maior módulo de ruptura no ensaio de compressão paralela e menor módulo de ruptura no ensaio de flexão estática; madeiras com raios mais espessos e parede menos espessa estão associados a madeiras de baixo nível de colapso e elevado nível de rachadura. / Pioneering trials on management of tropical forests, in the 70s, were executed in the Tapajós National Forest (FLONA); and presently appears the opportunity to begin the studies for the second cutting cycle. However, experimental areas where initial exploration was intensive present changes in the forest composition, with abundance of lesser-known or non commercial species; being necessary technological analysis of these species lumber to insert it in the market. In order to contribute in this direction, the present work aimed the technological characterization and the development of drying programs for woods of Acariquarana (Rinorea guianensis), Breu (Protium apiculatum) and Urucu da mata (Bixa arborea); species with high population density in areas of second cutting cycle in the Tapajós National Forest. For this, the material was collected for botanical identification and for anatomical characterization, physical and mechanical testing and development of drying programs. The wood of Acariquarana presents some distinct growth rings, straight grain, very large vessels, solitary to multiple, intervascular switches pit, garnished, long fibers with thick cell wall, not septate; Axial parenchyma scanty paratracheal, heterogeneous rays, multiseriate, numerous and the presence of parenchymatical crystals. The wood of Breu has distinct growth rings, crossed grain, big vessels, solitary to multiple, diffuse porosity, intervascular switches pit, garnished, medium-wall fibers, septate, paratracheal vasicentric axial parenchyma, heterogeneous rays, multiseriate, numerous. Wood of Urucu da mata presents distinct growth rings, straight grain, big vessels, diffuse porosity, intervascular switches pit, garnished, thin-walled fibers, septate, axial parenchyma diffuse apotracheal, storied rays, heterogeneous, multiseriates and numerous. Regarding the main physical and mechanical properties the wood of Acariquarana, Breu and Urucu have basic density of, respectively, 0,78; 0,51 and 0,27 g/cm³; and with Module of Rupture (MOR) in static bending of 147,98; 79,10 and 34,06 MPa, in the same order. Compared to species already marketed, Rinorea guianensis (Acariquarana) may be indicated for construction, furniture, tools, turned and plates; Protium apiculatum (Breu) may be used in construction, packages, boxes, blinds, decorating parts, furniture and plywood, and Bixa arborea (Urucu da mata) may be indicated for frames, safety match, plywood, laminates, crates, toys, model airplanes, as well to paper production. It was possible to indicate specific kiln schedules for each one of the studied species lumber, which demonstrated consistent with the information found in literature for species already on the market and with similar characteristics to the studied species.

As invasões biológicas ameaçam áreas naturais e em processo de restauração, atuando como filtros à sucessão ecológica. O controle químico de espécies competidoras é realidade para diversas áreas em restauração, sendo o glyphosate o principal principio ativo empregado. Apesar de eficientes e com baixos custos, existem preocupações sobre a utilização de herbicidas em áreas naturais e em restauração referentes ao comportamento ambiental destes produtos químicos. Assim, entender a realidade do manejo de espécies competidoras, incluindo espécies invasoras, em projetos de restauração no panorama mundial e os reais benefícios e riscos do uso de glyphosate na restauração de matas ciliares é fundamental para aperfeiçoar a condução de projetos no Brasil e no mundo. Primeiramente, uma revisão estruturada foi realizada objetivando reunir informações sobre técnicas de restauração, fatores de degradação, principais grupos de plantas competidoras e características sobre técnicas de manejo para biomas mundiais e para diferentes grupos de países em relação ao Índice de Desenvolvimento Humano, com análise dos quatro herbicidas utilizados com maior frequência quanto seu potencial de contaminação e toxicidade. Os principais fatores de degradação foram a invasão por espécies não nativas, a agricultura e o pastoreio, sendo a semeadura direta a principal técnica de restauração. A família Poaceae apresentou a maior frequência de ocorrência como plantas competidoras na restauração em todos os biomas analisados. De modo geral, o manejo físico foi o mais utilizado, sendo a roçada a principal intervenção. Para o manejo químico, os principais herbicidas foram o Glyphosate, Imazapic, Imazapyr e Triclopyr, sendo o último considerado com maior potencial de danos ambientais. Na segunda etapa, um estudo de campo foi conduzido com o objetivo de avaliar os benefícios e riscos relacionados ao uso do herbicida glyphosate na restauração de matas ciliares. Nesse contexto, testamos em um experimento de campo três tratamentos de controle de plantas competidoras: 1) roçagem sempre que necessário; 2) roçagem com menor frequência; 3) aplicação dirigida de glyphosate. Foram realizadas avaliações de ordem econômica (custos de manutenção), silvicultural (produção de biomassa de plantas competidoras, crescimento das mudas plantadas em altura, cobertura de copa e diâmetro de colo), ecológica (densidade e riqueza de regenerantes e riqueza de plantas ruderais) e de potencial de poluição (análise de glyphosate e AMPA no solo e em água e sedimento de solução de enxurrada, por cromatografia). O tratamento submetido ao controle de plantas competidoras com glyphosate apresentou maior crescimento de mudas e menor custo de manutenção. Não foram detectados resíduos de glyphosate ou AMPA em solo ou água, porém, foram encontrados valores residuais das duas moléculas em sedimentos. O controle de gramíneas com glyphosate apresentou baixos custos, foi mais efetivo e permitiu maior crescimento de mudas e expressão da regeneração natural em comparação ao mecânico, porém medidas de conservação de solo e implementação de faixas de proteção são necessárias para sua utilização em áreas de restauração ripárias. / Biological invasions threaten natural and restoration areas, acting as filters to ecological succession. Chemical control of competitive species is a reality in many restoration areas, with glyphosate as the main herbicide used. Although efficient and with low costs, there are some concerns on the use of herbicides in natural and restoration areas relating to environmental performance of these chemicals. Thus, understanding the reality of managing competitive species, including invasive species, in restoration projects on the world scenario and the real benefits and risks of glyphosate use on restoration of riparian forests is essential to improve restoration projects in Brazil and in the world. First, a structured review was conducted focusing on gathering information of restoration techniques, degradation factors, major groups of invasive plants and characteristics of management techniques for global biomes and for different country groups related to the Human Development Index, with analysis of contamination potential and toxicity for the top four herbicides listed. The main degradation factors were the invasion of non-native species, agriculture and grazing, with direct sowing as the main restoration technique. The Poaceae had the highest frequency for competing plants on restoration in all analyzed biomes. In general, the physical management was most used, with mowing as the main intervention. For chemical management, the main herbicides were Glyphosate, Imazapic, Imazapyr and Triclopyr, the last one considered with the greatest potential for environmental damage. In the second stage, a field study was conducted to evaluate benefits and risks related to glyphosate use in the restoration of riparian forests. In this context, we tested on a field experiment three weed control treatments: 1) mowing as needed; 2) mowing less frequently; 3) directed application of glyphosate. There were conducted evaluations of economic order (maintenance costs), forestry order (biomass of competitive plants, growth of planted seedlings in height, canopy cover and stem diameter), ecological order (density and richness of regenerating and richness of ruderal plants) and pollution potential (analysis of glyphosate and AMPA in soil and water and sediment from runoff solution, by chromatography). The plots submitted to weed control with glyphosate showed better seedling growth and lower management costs. Residual glyphosate or AMPA were not detected in soil or water, but residues of the both molecules were found on sediments. Chemical control of grasses with glyphosate had low costs, was more effective and allowed better seedling growth and expression of natural regeneration comparing to mechanic treatments, but actions of soil conservation and implementation of buffer strips are required for its use on riparian restoration areas.