As actinobactérias são uma reconhecida fonte de metabólitos secundários bioativos com grande diversidade estrutural e funcional. Dentre elas, o gênero Streptomyces é sem dúvida o mais explorado, correspondendo a cerca de 75% dos metabólitos secundários estudados, e por dois terços dos antibióticos conhecidos. Dessa forma, ainda é crescente a necessidade de novos herbicidas com perfil de baixa toxicidade ambiental e novos mecanismos de ação, para a substituição de produtos que são utilizados extensivamente há anos. Grandes avanços tecnológicos têm sido alcançados em termos de instrumentação analítica nas últimas décadas, tornando a espectrometria de massas a técnica mais eficiente e robusta na identificação de metabólitos secundários, principalmente quando acoplada a técnicas cromatográficas de ultra eficiência (UHPLC-MS). Nessa dissertação foi explorada a diversidade metabólica de actinobactérias isoladas do bioma Caatinga para a identificação de metabólitos secundários com atividade fitotóxica. Foram produzidos 166 extratos brutos de actinobactérias, das quais, 27 apresentaram algum nível de atividade fitotóxica contra Lemna minor. Devido pronunciada bioatividade (MIC = 6,25 ?g) o extrato bruto da actinobactéria, CAAT 7-52, foi selecionado para desreplicação, caracterização e fracionamento guiado por bioensaios, e, ao mesmo tempo, um estudo taxonômico foi realizado para determinar o posicionamento filogenético do novo isolado. A análise da sequência do gene 16S rRNA suportou a classificação da linhagem no gênero Streptomyces e mostrou que CAAT 7-52 formou uma linha filética distinta junto com a linhagem tipo de Streptomyces actinomycinicus, com um valor de identidade da sequência de 99,0%. No extrato bruto de CAAT 7-52 foi identificada a Albociclina como responsável pela atividade fitotóxica (MIC = 3,12 ?g), assim como alguns compostos análogos. O monitoramento da massa micelial seca e produção de Albociclina mostrou uma maior produção do composto ativo aos 21 dias de crescimento. Esse extrato foi submetido a ensaios de inibição de germinação, onde apresentou atividade contra sementes de buva (Conyza canadensis) (MIC = 12,5 ?g), alface (Lactuca sativa) e rúcula (Eruca sativa). Variações no meio de cultivo mostraram uma produção seletiva de Albociclina nos meios de cultivo PMB e Czapeck-GL. Ensaios de fitotoxicidade contra Lemna minor, utilizando o fermentado do meio PMB sem extração com solventes orgânicos, mostrou atividade em uma diluição de 20%. Portanto, foi possível demostrar através desse estudo o grande potencial das actinobactérias na produção de metabólitos secundários bioativos e da espectrometria de massas como técnica analítica na identificação dos compostos ativos. / Actinobacterias are a well know source of bioactive secondary metabolites with great structural and functional diversity. Among them, the Streptomyces genus is certainly the most explored, corresponding to about 75% of studied secondary metabolites, and for two thirds of known antibiotics. Thus, there is still a growing need for new herbicides with low environmental toxicity e new modes of action, for the replacement of products that have been broadly used for years. Great technological progress has been achieved in analytical instrumentation in the last few decades, making mass spectrometry the most efficient and robust technique to identify secondary metabolites, mainly when accoupled to ultra-performance chromatographic techniques (UHPLC-MS). In this essay, was explored the metabolic diversity of the actinobacterias isolated from the Caatinga biome to identification of secondary metabolites with phytotoxic activity. Were produced 166 crude extracts from actinobacterias, from this, 27 showed some phytotoxic activity against Lemna minor. Due to noticeable bioactivity (MIC = 6,25 ?g) the crude extract from actinobacteria CAAT 7-52, was selected to dereplication, characterization and bioassay guided fractionation, and, at the same time, a taxonomic study was carried out to determinate the phylogenetic location of the new isolated. The analysis of 16S rRNA gene sequence supported the lineage classification on the genus Streptomyces and established that CAAT 7-52 assembled a distinct phyletic line together with the lineage type of Streptomyces actinomycinicus, with an identity sequence value of 99,0%. In the crude extract CAAT 7-52, Albocycline was identified as the responsible for the phytotoxic activity (MIC = 3,12 ?g), so as some analogous compounds. The mycelial dry mass and Albocycline production monitoring revealed a major production of the active compound at 21 days of growth. This extract was subjected to germination inhibition assays, where revealed activity against horseweed (Conyza canadensis) (MIC = 12,5 ?g), lettuce (Lactuca sativa) and arugula (Eruca sativa) seeds. Variations in the culture media showed a selective production of Albocycline in the PMB and Czapeck-GL culture media. Phytotoxicity assays against Lemna minor, applying the fermented PMB media without organic solvents extractions, revealed activity with a 20% dilution. Therefore, through this study was able to demonstrate the great potential of the actinobacterias in the production of bioactive secondary metabolites and the mass spectrometry as analytical technique to identification of the active compounds.

The weeds can result in large losses in agricultural production and the main method of control is the use of chemical herbicides. Chemical herbicides are effective and great practicality, however bring direct and indirect consequences that cause different impacts on the environment. An important alternative to reduce the excessive use of chemical herbicides would be the use of biological control, including the use of phytotoxins as organic herbicides. A significant barrier in the production of organic products is the development of an economically viable process. The objectives of this study were to have a biological herbicide from the fungus Phoma sp. phytotoxin through a submerged fermentation,to optimize the formulations of the phytotoxin adjuvants together with the aid of various mixers and evaluate the herbicidal activity of the phytotoxin formulations on the control bioindicators. In submerged fermentation was used a bioreactor. The fermentation time was 5 days, other parameters used were rotation of 50 rpm, 15% dissolved oxygen, of 6.0 pH and aeration ranging from 1.0 to 7.0 L / min.Ultrasound showed the best results, in general, for the physicochemical properties studied, for example the formulations has remained stable with different concentrations together phytotoxin of Silwet L-77 and Aporte Plus.The evaluation of the possible action herbicide was divided in primary screening and secondary screening, with 17 formulations of the Central Composed Delineation Rotaticional (CCRD) made by ultrasound and turrax stirrer. At primary screening was performed by germination tests on seeds of cucumber (Cucumis sativus) and sorghum (Sorghum bicolor). The germination results obtained for control on cucumber seeds ranged from 57.0% to 100%, as in the 45.1% to 100% sorghum. Tests showed that 100% germination control for cucumber and sorghum, were the tests 10, 12, 14 and the central points. Secondary Screening was with the application of the formulations on four bio-indicator species have emerged more than 15 days, where dicotyledon were the lettuce (Lactuca sativa L) and cucumber (Cucumis sativus.), And Monocotyledon (Allium cepa L. - Alliaceae) and sorghum (Sorghum bicolor), determined the possible action herbicide in post-emergence. The results of 17 tests CCRD were similar to the experiment in preemergence tests having 10, 12, 14 and the midpoints of the top herbicidal effects, control of 100%. / As plantas daninhas podem acarretar grandes prejuízos na produção agrícola e o principal método de controle é o uso de herbicidas químicos. Os herbicidas químicos são eficientes e de grande praticidade, porem trazem consequências diretas e indiretas que causam diversos impactos sobre o meio ambiente. Uma alternativa importante para diminuir o uso abusivo de herbicidas químicos seria a utilização do controle biológico, entre eles, o uso das fitotoxinas como herbicidas biológicos. Uma barreira significativa na produção dos produtos biológicos, como as fitotoxinas, é o desenvolvimento de um processo economicamente viável, logo, os objetivos deste trabalho foram produzir um herbicida biológico da fitotoxina do fungo Phoma sp. por fermentação submersa através de um biorreator, otimizar as formulações da fitotoxina em conjunto de adjuvantes com ajuda de diferentes misturadores e avaliar a atividade herbicida das formulações de fitotoxina no controle de plantas bioindicadoras. Na fermentação submersa foi utilizado um biorreator, com um tempo de fermentação de 5 dias, rotação de 50 rpm, 15% de oxigênio dissolvido, pH de 6,0 e malha de aeração variando de 1,0 ate 7,0 L/min. O ultrassom apresentou os melhores resultados, num geral, para as propriedades físico químicas estudadas, onde por exemplo manteve a estabilidade das formulações com as diferentes concentrações de fitotoxina em conjunto do Silwet L-77 e Aporte Plus. A avaliação de o possível poder herbicida foi dividida em Screening primário e Screening secundário, com as 17 formulações do Delineamento Composto Central Rotaticional (DCCR) formuladas por ultrassom e agitador turrax. O Screening primário foi realizado atráves de testes de germinações com sementes de pepino (Cucumis sativus) e sorgo (Sorghum bicolor). Os resultados obtidos para o controle de germinação nas sementes de pepino variaram de 57,0% até 100%, já no sorgo de 45,1% até 100%. Os ensaios que apresentaram controle de germinação de 100% para pepino e sorgo, foram os ensaios 10, 12, 14 e os pontos centrais. O Screening secundário foi com a aplicação das formulações sobre quatro espécies bioindicadoras já emergidas a mais de 15 dias, onde as dicotiledôneas foram à alface (Lactuca sativa L) e pepino (Cucumis sativus.), e as monocotiledôneas a cebola (Allium cepa L. - Alliaceae) e sorgo (Sorghum bicolor), determinaram o possível poder herbicida em pós emergência. Os resultados dos 17 ensaios DCCR foram semelhantes ao experimento em préemergência, apresentando os ensaios 10, 12, 14 e os pontos centrais os melhores efeitos herbicidas, controle de 100%.

A alelopatia pode desempenhar um papel relevante na dinâmica de campos e também no manejo de plantas daninhas em pastagens. Na região dos campos do sul do Brasil, monoculturas de Eucalyptus têm sido plantadas. A vegetação é escassa sob os plantios, o que pode estar associado à alelopatia. Em uma perspectiva aplicada, aleloquímicos de Eucalyptus poderiam ser potencialmente empregados como herbicidas naturais. Esta tese tem como objetivo avaliar se a alelopatia pode ser um fator determinante na estruturação da vegetação campestre, e se pode consistir em uma potencial ferramenta no controle de plantas daninhas. No capítulo I, uma revisão sistemática foi feita, visando evidenciar tendências gerais, antigas e atuais na pesquisa sobre alelopatia em ecossistemas campestres, com foco nos métodos utilizados. O capítulo II objetivou avaliar a fitotoxidez do extrato aquoso e do óleo essencial das folhas da serapilheira de Eucalyptus saligna Sm. sobre espécies campestres em laboratório. No capítulo III, os efeitos das folhas da serapilheira de E. saligna sobre espécies campestres foram investigados em plantios, bem como se esses efeitos estavam relacionados à alelopatia. O capítulo IV visou avaliar o potencial bioherbicida do óleo essencial das folhas da serapilheira de E. saligna e determinar quais componentes estavam associados a sua fitotoxidez. No capítulo I, evidenciou-se a potencial relevância da alelopatia na dinâmica de campos e no manejo de plantas daninhas em sistemas cultivados. Além disso, observou-se que os trabalhos recentes sobre alelopatia melhoraram em alguns aspectos de desenho experimental, mas não em outros, e que há inconsistência na terminologia utilizada. No capítulo II, observou-se que as folhas da serapilheira de E. saligna apresentaram substâncias fitotóxicas que geraram estresse oxidativo e levaram a danos nas membranas, afetando a germinação e o crescimento de plântulas. No capítulo III, evidenciou-se que as folhas da serapilheira inibiram a vegetação campestre em plantios de E. saligna, mas os efeitos foram principalmente físicos, e efeitos alelopáticos não foram detectados. No capítulo IV, foi demonstrado o potencial do óleo essencial de E. saligna como herbicida natural. O óleo foi mais fitotóxico que seus componentes majoritários, mas isso variou com o método e com as espécies receptoras. Esta tese evidenciou que generalizações sobre fitotoxidez e alelopatia devem ser evitadas. Conclui-se que a alelopatia possui um potencial maior como alternativa no manejo de plantas daninhas do que como um fator atuante sobre o estabelecimento e desenvolvimento de espécies vegetais campestres. Um maior conhecimento sobre alelopatia e seus mecanismos pode levar a avanços na ciência e em áreas aplicadas. / Allelopathy may play a relevant role in dynamics of grasslands, and also in weed management in pastures. In Southern Brazilian grasslands region, Eucalyptus monocultures have been planted. Vegetation is scarce under plantations, which may be associated with allelopathy. In an applied perspective, Eucalyptus allelochemicals may be potentially employed as natural herbicides. This thesis aimed to evaluate if allelopathy may be a key factor shaping grassland vegetation, and if it consists in a potential tool for weed control. In chapter I, a systematic review was conducted, in order to evidence general, old and current trends in allelopathy research in grassland ecosystems, focusing in used methods. Chapter II aimed to assess the phytotoxicity of Eucalyptus saligna Sm. leaf litter aqueous extract and essential oil on grassland species, in laboratory conditions. In chapter III, effects of E. saligna leaf litter on grassland species were investigated in plantations, as well as if these effects were related to allelopathy. Chapter IV aimed to evaluate the bioherbicide potential of E. saligna leaf litter essential oil, and to determine which compounds were related to the oil phytotoxicity. In chapter I, the potential relevance of allelopathy was evidenced in dynamics of grasslands and in weed management in cultivated systems. Moreover, the review demonstrated that allelopathy research has improved in some experimental design issues, but not in others, and inconsistency in terminology was observed. In chapter II, Eucalyptus saligna leaf litter showed phytotoxic compounds that generated oxidative stress and led to membrane damage, affecting seeds and seedling growth. In chapter III, leaf litter was evidenced to inhibit grassland species in E. saligna plantations, but effects were mainly physical, and allelopathic effects were not detected. In chapter IV, the essential oil showed potential as a natural herbicide. In general, E. saligna essential oil was more phytotoxic than its major compounds, but this varied according to the method and the recipient species. This thesis evidenced that generalizations should not be made, neither about phytotoxicity, nor about allelopathy. In conclusion, allelopathy showed greater potential as a tool for weed management than as a relevant factor influencing establishment and development of grassland vegetation. A better knowledge about allelopathy and its mechanisms may lead to advances in science and in applied fields.

A alelopatia pode desempenhar um papel relevante na dinâmica de campos e também no manejo de plantas daninhas em pastagens. Na região dos campos do sul do Brasil, monoculturas de Eucalyptus têm sido plantadas. A vegetação é escassa sob os plantios, o que pode estar associado à alelopatia. Em uma perspectiva aplicada, aleloquímicos de Eucalyptus poderiam ser potencialmente empregados como herbicidas naturais. Esta tese tem como objetivo avaliar se a alelopatia pode ser um fator determinante na estruturação da vegetação campestre, e se pode consistir em uma potencial ferramenta no controle de plantas daninhas. No capítulo I, uma revisão sistemática foi feita, visando evidenciar tendências gerais, antigas e atuais na pesquisa sobre alelopatia em ecossistemas campestres, com foco nos métodos utilizados. O capítulo II objetivou avaliar a fitotoxidez do extrato aquoso e do óleo essencial das folhas da serapilheira de Eucalyptus saligna Sm. sobre espécies campestres em laboratório. No capítulo III, os efeitos das folhas da serapilheira de E. saligna sobre espécies campestres foram investigados em plantios, bem como se esses efeitos estavam relacionados à alelopatia. O capítulo IV visou avaliar o potencial bioherbicida do óleo essencial das folhas da serapilheira de E. saligna e determinar quais componentes estavam associados a sua fitotoxidez. No capítulo I, evidenciou-se a potencial relevância da alelopatia na dinâmica de campos e no manejo de plantas daninhas em sistemas cultivados. Além disso, observou-se que os trabalhos recentes sobre alelopatia melhoraram em alguns aspectos de desenho experimental, mas não em outros, e que há inconsistência na terminologia utilizada. No capítulo II, observou-se que as folhas da serapilheira de E. saligna apresentaram substâncias fitotóxicas que geraram estresse oxidativo e levaram a danos nas membranas, afetando a germinação e o crescimento de plântulas. No capítulo III, evidenciou-se que as folhas da serapilheira inibiram a vegetação campestre em plantios de E. saligna, mas os efeitos foram principalmente físicos, e efeitos alelopáticos não foram detectados. No capítulo IV, foi demonstrado o potencial do óleo essencial de E. saligna como herbicida natural. O óleo foi mais fitotóxico que seus componentes majoritários, mas isso variou com o método e com as espécies receptoras. Esta tese evidenciou que generalizações sobre fitotoxidez e alelopatia devem ser evitadas. Conclui-se que a alelopatia possui um potencial maior como alternativa no manejo de plantas daninhas do que como um fator atuante sobre o estabelecimento e desenvolvimento de espécies vegetais campestres. Um maior conhecimento sobre alelopatia e seus mecanismos pode levar a avanços na ciência e em áreas aplicadas. / Allelopathy may play a relevant role in dynamics of grasslands, and also in weed management in pastures. In Southern Brazilian grasslands region, Eucalyptus monocultures have been planted. Vegetation is scarce under plantations, which may be associated with allelopathy. In an applied perspective, Eucalyptus allelochemicals may be potentially employed as natural herbicides. This thesis aimed to evaluate if allelopathy may be a key factor shaping grassland vegetation, and if it consists in a potential tool for weed control. In chapter I, a systematic review was conducted, in order to evidence general, old and current trends in allelopathy research in grassland ecosystems, focusing in used methods. Chapter II aimed to assess the phytotoxicity of Eucalyptus saligna Sm. leaf litter aqueous extract and essential oil on grassland species, in laboratory conditions. In chapter III, effects of E. saligna leaf litter on grassland species were investigated in plantations, as well as if these effects were related to allelopathy. Chapter IV aimed to evaluate the bioherbicide potential of E. saligna leaf litter essential oil, and to determine which compounds were related to the oil phytotoxicity. In chapter I, the potential relevance of allelopathy was evidenced in dynamics of grasslands and in weed management in cultivated systems. Moreover, the review demonstrated that allelopathy research has improved in some experimental design issues, but not in others, and inconsistency in terminology was observed. In chapter II, Eucalyptus saligna leaf litter showed phytotoxic compounds that generated oxidative stress and led to membrane damage, affecting seeds and seedling growth. In chapter III, leaf litter was evidenced to inhibit grassland species in E. saligna plantations, but effects were mainly physical, and allelopathic effects were not detected. In chapter IV, the essential oil showed potential as a natural herbicide. In general, E. saligna essential oil was more phytotoxic than its major compounds, but this varied according to the method and the recipient species. This thesis evidenced that generalizations should not be made, neither about phytotoxicity, nor about allelopathy. In conclusion, allelopathy showed greater potential as a tool for weed management than as a relevant factor influencing establishment and development of grassland vegetation. A better knowledge about allelopathy and its mechanisms may lead to advances in science and in applied fields.

A alelopatia pode desempenhar um papel relevante na dinâmica de campos e também no manejo de plantas daninhas em pastagens. Na região dos campos do sul do Brasil, monoculturas de Eucalyptus têm sido plantadas. A vegetação é escassa sob os plantios, o que pode estar associado à alelopatia. Em uma perspectiva aplicada, aleloquímicos de Eucalyptus poderiam ser potencialmente empregados como herbicidas naturais. Esta tese tem como objetivo avaliar se a alelopatia pode ser um fator determinante na estruturação da vegetação campestre, e se pode consistir em uma potencial ferramenta no controle de plantas daninhas. No capítulo I, uma revisão sistemática foi feita, visando evidenciar tendências gerais, antigas e atuais na pesquisa sobre alelopatia em ecossistemas campestres, com foco nos métodos utilizados. O capítulo II objetivou avaliar a fitotoxidez do extrato aquoso e do óleo essencial das folhas da serapilheira de Eucalyptus saligna Sm. sobre espécies campestres em laboratório. No capítulo III, os efeitos das folhas da serapilheira de E. saligna sobre espécies campestres foram investigados em plantios, bem como se esses efeitos estavam relacionados à alelopatia. O capítulo IV visou avaliar o potencial bioherbicida do óleo essencial das folhas da serapilheira de E. saligna e determinar quais componentes estavam associados a sua fitotoxidez. No capítulo I, evidenciou-se a potencial relevância da alelopatia na dinâmica de campos e no manejo de plantas daninhas em sistemas cultivados. Além disso, observou-se que os trabalhos recentes sobre alelopatia melhoraram em alguns aspectos de desenho experimental, mas não em outros, e que há inconsistência na terminologia utilizada. No capítulo II, observou-se que as folhas da serapilheira de E. saligna apresentaram substâncias fitotóxicas que geraram estresse oxidativo e levaram a danos nas membranas, afetando a germinação e o crescimento de plântulas. No capítulo III, evidenciou-se que as folhas da serapilheira inibiram a vegetação campestre em plantios de E. saligna, mas os efeitos foram principalmente físicos, e efeitos alelopáticos não foram detectados. No capítulo IV, foi demonstrado o potencial do óleo essencial de E. saligna como herbicida natural. O óleo foi mais fitotóxico que seus componentes majoritários, mas isso variou com o método e com as espécies receptoras. Esta tese evidenciou que generalizações sobre fitotoxidez e alelopatia devem ser evitadas. Conclui-se que a alelopatia possui um potencial maior como alternativa no manejo de plantas daninhas do que como um fator atuante sobre o estabelecimento e desenvolvimento de espécies vegetais campestres. Um maior conhecimento sobre alelopatia e seus mecanismos pode levar a avanços na ciência e em áreas aplicadas. / Allelopathy may play a relevant role in dynamics of grasslands, and also in weed management in pastures. In Southern Brazilian grasslands region, Eucalyptus monocultures have been planted. Vegetation is scarce under plantations, which may be associated with allelopathy. In an applied perspective, Eucalyptus allelochemicals may be potentially employed as natural herbicides. This thesis aimed to evaluate if allelopathy may be a key factor shaping grassland vegetation, and if it consists in a potential tool for weed control. In chapter I, a systematic review was conducted, in order to evidence general, old and current trends in allelopathy research in grassland ecosystems, focusing in used methods. Chapter II aimed to assess the phytotoxicity of Eucalyptus saligna Sm. leaf litter aqueous extract and essential oil on grassland species, in laboratory conditions. In chapter III, effects of E. saligna leaf litter on grassland species were investigated in plantations, as well as if these effects were related to allelopathy. Chapter IV aimed to evaluate the bioherbicide potential of E. saligna leaf litter essential oil, and to determine which compounds were related to the oil phytotoxicity. In chapter I, the potential relevance of allelopathy was evidenced in dynamics of grasslands and in weed management in cultivated systems. Moreover, the review demonstrated that allelopathy research has improved in some experimental design issues, but not in others, and inconsistency in terminology was observed. In chapter II, Eucalyptus saligna leaf litter showed phytotoxic compounds that generated oxidative stress and led to membrane damage, affecting seeds and seedling growth. In chapter III, leaf litter was evidenced to inhibit grassland species in E. saligna plantations, but effects were mainly physical, and allelopathic effects were not detected. In chapter IV, the essential oil showed potential as a natural herbicide. In general, E. saligna essential oil was more phytotoxic than its major compounds, but this varied according to the method and the recipient species. This thesis evidenced that generalizations should not be made, neither about phytotoxicity, nor about allelopathy. In conclusion, allelopathy showed greater potential as a tool for weed management than as a relevant factor influencing establishment and development of grassland vegetation. A better knowledge about allelopathy and its mechanisms may lead to advances in science and in applied fields.