Submitted by THAIS BOTAMEDE SPADONI (thaisbotamede@hotmail.com) on 2018-06-29T16:23:05Z No. of bitstreams: 1 ThaisTese Final18_06.pdf: 2244949 bytes, checksum: 444b2793d7dc01c02aeaf1c9ebc71dd0 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Lucia Martins Frederico null (mlucia@fca.unesp.br) on 2018-06-29T16:35:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 spadoni_tb_dr_botfca.pdf: 2162122 bytes, checksum: ffe62e1f864156426c2ad1f17c1d0364 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-29T16:35:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 spadoni_tb_dr_botfca.pdf: 2162122 bytes, checksum: ffe62e1f864156426c2ad1f17c1d0364 (MD5) Previous issue date: 2018-04-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O trabalho teve como objetivo avaliar a partição de fotoassimilados em tomateiro de crescimento indeterminado, utilizando isótopo estável do 13C como marcador na relação fonte-dreno nos diferentes órgãos, bem como, saber em que órgão se encontraria o 13C, visando encontrar o ramo com maior participação no fornecimento de fotoassimilados para os drenos, ou seja, para o crescimento dos frutos de tomateiro. Os experimentos foram conduzidos na estação experimental da Sakata Seed Sudamérica localizada no município de Bragança Paulista (SP). O experimento I foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial com 2 fatores: avaliação do tempo de chegada do 13C a partir do 13CO2 no racemo (6; 12; 18 e 24 horas) e duas folhas de aplicação do 13CO2, em relação ao racemo (folha acima ou abaixo do racemo) com quatro repetições. O experimento II foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições, e após verificar o tempo de chegada do 13C no racemo (18 horas), as folhas enriquecidas com 13C referentes ao racemo foram analisadas em diferentes estádios fenológicos: fase vegetativa; fase de inflorescência; fase de início da frutificação e racemo com frutos no ponto de colheita, observando a mudança de 50-60% da coloração do fruto. Os tratamentos de aplicação do 13CO2 marcado nesse experimento foi realizada em diferentes posições das folhas em relação ao racemo e nas fases fenológicas: folha entre dois racemos do mesmo lado do racemo; folha abaixo e oposta ao racemo e folha acima e oposta ao racemo. Na fase vegetativa, como ainda não havia racemo formado foi medida a taxa de assimilação de CO2 das três folhas presentes e definiuse a aplicação do 13CO2 na folha fotossinteticamente mais ativa, que foi a 2ª folha. A partir dos resultados verificou-se que na particição de fotoassimilados a folha abaixo e oposta ao racemo apresentou maior presença de 13C, na fase de inflorescência e início de frutificação / The objective of this work was to evaluate the partition of photoassimilates in an indeterminate growth tomato using the 13C stable isotope as a source-drain marker in the different organs, as well as to know in which organ the 13C would be found, in order to find the branch with the largest participation in the supply of photoassimilates to the drains, that is, for the growth of tomato fruits. The experiments were conducted at the Sakata Seed Sudamérica experimental station located in the city of Bragança Paulista (SP). The experiment I was conducted in a completely randomized design in a factorial scheme with 2 factors: evaluation of the arrival time of 13C from 13CO2 in racemic (6; 12, 18 and 24 hours) and two application leafs of 13CO2, in relation to racemus (leaf above or below the racemus) with four replicates. Experiment II was conducted in a completely randomized design with four replicates, and after checking the time of arrival of the 13C in the racemic (18 hours), the leaves enriched with 13C racemes were analyzed in different phenological stages: vegetative phase; inflorescence phase; phase of beginning of fruiting and racemes with fruits at harvest point, observing the change of 50-60% in the color of the fruit. The application treatments of 13CO2 marked in this experiment were carried out in different positions of the leaves in relation to the racemic and in the phenological phases: leaf between two racemes of the same side of the racemic; leaf below and opposite the racemus and leaf above and opposite the racemus. In the vegetative phase, as there was no racemic formed, the CO2 assimilation rate of the three leaves present was measured and the application of 13CO2 on the photosynthetically active leaf, which was the second leaf, was measured. From the results it was verified that in the photoassimilates, the leaf below and opposite to the racemic showed a greater presence of 13C, in the inflorescence phase and the beginning of fruiting. / 140212/2015-9

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.), por acumular sacarose em altas concentrações tem sido o foco de diversas pesquisas bioquímicas e fisiológicas. A relação entre a atividade fotossintética do tecido fonte da folha e o acúmulo de sacarose no órgão dreno, o colmo, ainda não é bem compreendida. Em estudos prévios observou-se que a atividade fotossintética declina durante a maturação do colmo em cultivares comerciais. As folhas de cana-de-açúcar aparentam possuir a capacidade de aumentar o fornecimento de açúcares para o colmo sob condições de aumento da demanda. E ainda, em plantas superiores, o açúcar tem um importante papel no controle do crescimento e desenvolvimento, no entanto, as vias de sinalização e seus correspondentes mecanismos moleculares e metabólicos, ainda estão sendo decifrados. Porém, as informações a respeito da regulação por açúcares são escassas em cana-de-açúcar. Assim, para compreender os mecanismos relacionados ao acúmulo de sacarose e os mecanismos metabólicos de sinalização de açúcares e análogos, realizou-se ensaios de sinalização exógena de açúcares, acompanhando as alterações do transcriptôma e metabolôma, de modo a relacionar essas informações para obtermos uma visão de biologia sistêmica. A partir deste estudo foi possível identificar relações entre a sinalização de açúcares e seus homólogos, o desenvolvimento da cana-de-açúcar e as diversas vias em que estes podem atuar, tais como; glicólise, transportadores de açúcares, genes sinalizadores, metabolismo de sacarose e trealose. No que se refere ao desenvolvimento da planta, notou-se diferenças temporais na maneira pela qual os açúcares são reconhecidos, podendo estar relacionado às alterações de papel da folha (dreno-fonte) ao longo do desenvolvimento. Observou-se uma sensibilidade maior aos 12 meses, do que aos 4 meses, tanto para a ação dos açúcares quanto para o efeito osmótico, em que houveram maiores alterações no perfil de expressão gênica e na quantidade de metabólitos diferenciais. No entanto, as respostas de alterações de expressão e concentração de metabólitos aparentam ser opostas. E ainda, a concentração ótima de açúcar para desencadear uma sinalização positiva, deve ser posteriormente investigada. / Sugarcane (Saccharum spp.), due the capacity of sucrose accumulation in high concentrations has been the focus in diverse biochemical and physiological studies. The relationship between leaf photosynthesis and sugar accumulation in the sink organ, the culm, is still not fully understood. In previous studies it has been observed that photosynthesis declines during culm maturation in commercial cultivars. Sugarcane leaves appears to posess the capacity to increase the sugars supply at the culm under increased conditions demand. In higher plants, sugar has an important role controlling growth and development, however, the signaling networks and their molecular and metabolic components are still not fully understood. To understand the mechanisms related to sugar accumulation and the metabolic mechanisms of sugar signaling, exogenous sugar signaling assays were performed. Followed by transcriptomics and metabolomics analyzes using a systems biology approach. Through this study it was possible to identify the relationship between the sugars and homologues signaling, the sugarcane development and the diverse pathways where they can act, such as glicolysis, sugar transporters, signaling genes, sucrose and trehalose metabolism. At the plant development, it was possible to notice time differences on the way the sugars were recognized, what can be related to the changing leaf roles, (sink-source) through the development. Also a higher sensitivity at 12 months than 4 months, as for the sugar signaling action or as the osmotic effect was observed, which presented higher expression profile and metabolic amount alteration. However the gene expression and metabolic responses seems to be opposite. Still, an optimal sugar concentration to develop a positive signaling should be forward investigated.

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.), por acumular sacarose em altas concentrações tem sido o foco de diversas pesquisas bioquímicas e fisiológicas. A relação entre a atividade fotossintética do tecido fonte da folha e o acúmulo de sacarose no órgão dreno, o colmo, ainda não é bem compreendida. Em estudos prévios observou-se que a atividade fotossintética declina durante a maturação do colmo em cultivares comerciais. As folhas de cana-de-açúcar aparentam possuir a capacidade de aumentar o fornecimento de açúcares para o colmo sob condições de aumento da demanda. E ainda, em plantas superiores, o açúcar tem um importante papel no controle do crescimento e desenvolvimento, no entanto, as vias de sinalização e seus correspondentes mecanismos moleculares e metabólicos, ainda estão sendo decifrados. Porém, as informações a respeito da regulação por açúcares são escassas em cana-de-açúcar. Assim, para compreender os mecanismos relacionados ao acúmulo de sacarose e os mecanismos metabólicos de sinalização de açúcares e análogos, realizou-se ensaios de sinalização exógena de açúcares, acompanhando as alterações do transcriptôma e metabolôma, de modo a relacionar essas informações para obtermos uma visão de biologia sistêmica. A partir deste estudo foi possível identificar relações entre a sinalização de açúcares e seus homólogos, o desenvolvimento da cana-de-açúcar e as diversas vias em que estes podem atuar, tais como; glicólise, transportadores de açúcares, genes sinalizadores, metabolismo de sacarose e trealose. No que se refere ao desenvolvimento da planta, notou-se diferenças temporais na maneira pela qual os açúcares são reconhecidos, podendo estar relacionado às alterações de papel da folha (dreno-fonte) ao longo do desenvolvimento. Observou-se uma sensibilidade maior aos 12 meses, do que aos 4 meses, tanto para a ação dos açúcares quanto para o efeito osmótico, em que houveram maiores alterações no perfil de expressão gênica e na quantidade de metabólitos diferenciais. No entanto, as respostas de alterações de expressão e concentração de metabólitos aparentam ser opostas. E ainda, a concentração ótima de açúcar para desencadear uma sinalização positiva, deve ser posteriormente investigada. / Sugarcane (Saccharum spp.), due the capacity of sucrose accumulation in high concentrations has been the focus in diverse biochemical and physiological studies. The relationship between leaf photosynthesis and sugar accumulation in the sink organ, the culm, is still not fully understood. In previous studies it has been observed that photosynthesis declines during culm maturation in commercial cultivars. Sugarcane leaves appears to posess the capacity to increase the sugars supply at the culm under increased conditions demand. In higher plants, sugar has an important role controlling growth and development, however, the signaling networks and their molecular and metabolic components are still not fully understood. To understand the mechanisms related to sugar accumulation and the metabolic mechanisms of sugar signaling, exogenous sugar signaling assays were performed. Followed by transcriptomics and metabolomics analyzes using a systems biology approach. Through this study it was possible to identify the relationship between the sugars and homologues signaling, the sugarcane development and the diverse pathways where they can act, such as glicolysis, sugar transporters, signaling genes, sucrose and trehalose metabolism. At the plant development, it was possible to notice time differences on the way the sugars were recognized, what can be related to the changing leaf roles, (sink-source) through the development. Also a higher sensitivity at 12 months than 4 months, as for the sugar signaling action or as the osmotic effect was observed, which presented higher expression profile and metabolic amount alteration. However the gene expression and metabolic responses seems to be opposite. Still, an optimal sugar concentration to develop a positive signaling should be forward investigated.

Coffee (Coffea arabica L.) nutrient demand depends on fruit load and intensity of the annual variation of vegetative growth. However, nutrient rates recommended for this crop are based only on bean yield, manily yields of old crops. Therefore, this research aimed to determine the source-sink relationship, through the effect of fruit load on vegetative growth, to understand coffee nutritional demand. The hypotheses were (i) the annual biomass of stem, branches and leaves should have a strong negative linear relationship regarding fruit load, (ii) the average nutrients concentration changes in the vegetative plant part due to the number of fruits, and (iii) the plant nutrient demand varies in years of high and low production due to the different proportions between fruiting and annual vegetation. The study was carried out from November 2015 to June 2016 in coffee trees in the municipality of Jacuí - MG, Brazil. The experimental design was completely randomized with one factor (fruit load), six factor levels (100%, 80%, 60%, 40%, 20% and 0%) and five replicates. After flowering, in early November 2015, six fruit loads were manually imposed and the base of the last pair of fully expanded leaf was labeled with wire on all branches of the trees. In early June 2016, during the coffee harvest, branches were cut from the wire-label and characterized. The variables analyzed were: numbers of nodes, leaf area, dry vegetation yield, dry bean yield, volume of fruits and concentration of macro and micro nutrients in vegetation and fruiting. The study revealed that fruit load strongly affects vegetative growth in Coffee arabica L. For each liter of fruit produced, ~ 103 g of dry vegetation yield decreases per tree. Furthermore, the concentration of the macronutrients N, P, K, Mg and S and the micronutrients Mn, Fe, Cu and Zn in vegetation and fruiting not dependent on fruit load. Nutrient demand of a given plant density varies in years of high and low production due to the different yield proportions of mass between fruiting and annual vegetation. / A demanda de nutrients do cafeeiro (Coffea arabica L.) depende da carga de frutos e da intensidade da variação anual do crescimento vegetativo. No entanto, as doses de nutrientes recomendadas para a cultura são baseadas apenas na produtividade de frutos, especialmente produtividades de lavouras antigas. Portanto, o objetivo principal desta pesquisa foi determinar a relação fonte-dreno, por meio do efeito da carga de frutos no crescimento vegetativo, para compreender a demanda nutricional do café. As hipóteses foram (i) a biomassa vegetativa anual teria uma forte relação linear negativa em função da carga de frutos, (ii) a concentração média de nutrientes seria variável na parte vegetativa da planta devido à quantidade de frutos e (iii) a demanda de nutrientes variaria em anos de alta e baixa produção devido às diferentes proporções entre frutificação e vegetação anual. O experimento foi realizado de novembro de 2015 a junho de 2016 em Jacuí - MG, Brasil. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com um fator (carga de frutos), seis níveis do fator (100%, 80%, 60%, 40%, 20% e 0%) e cinco repetições. Após o florescimento, no início de novembro de 2015, as seis cargas de frutos foram aplicadas manualmente e a base do último par de folhas totalmente expandidas foi marcada com um arame indicador em todos os ramos das plantas. No início de junho de 2016, durante o período de colheita do café, os ramos foram cortados a partir do arame indicador e caracterizados. As variáveis analisadas foram: número de nós, área foliar, massa seca da vegetação, massa seca de frutos, volume de frutos e concentração de macro e micronutrientes na vegetação e na frutificação. O estudo revelou que a carga de frutos afeta fortemente o crescimento vegetativo de Coffee arabica L. Para cada litro de fruto produzido a planta deixa de vegetar ~ 103 g de massa seca. Além disso, as concentrações dos macronutrientes N, P, K, Mg e S e os micronutrientes Mn, Fe, Cu e Zn na vegetação e na frutificação não dependeram da carga de frutos. A demanda de nutrientes de uma dada densidade de plantas varia em anos de alta e baixa produção devido às diferentes proporções de produção de massa entre frutificação e vegetação anual.

Coffee (Coffea arabica L.) nutrient demand depends on fruit load and intensity of the annual variation of vegetative growth. However, nutrient rates recommended for this crop are based only on bean yield, manily yields of old crops. Therefore, this research aimed to determine the source-sink relationship, through the effect of fruit load on vegetative growth, to understand coffee nutritional demand. The hypotheses were (i) the annual biomass of stem, branches and leaves should have a strong negative linear relationship regarding fruit load, (ii) the average nutrients concentration changes in the vegetative plant part due to the number of fruits, and (iii) the plant nutrient demand varies in years of high and low production due to the different proportions between fruiting and annual vegetation. The study was carried out from November 2015 to June 2016 in coffee trees in the municipality of Jacuí - MG, Brazil. The experimental design was completely randomized with one factor (fruit load), six factor levels (100%, 80%, 60%, 40%, 20% and 0%) and five replicates. After flowering, in early November 2015, six fruit loads were manually imposed and the base of the last pair of fully expanded leaf was labeled with wire on all branches of the trees. In early June 2016, during the coffee harvest, branches were cut from the wire-label and characterized. The variables analyzed were: numbers of nodes, leaf area, dry vegetation yield, dry bean yield, volume of fruits and concentration of macro and micro nutrients in vegetation and fruiting. The study revealed that fruit load strongly affects vegetative growth in Coffee arabica L. For each liter of fruit produced, ~ 103 g of dry vegetation yield decreases per tree. Furthermore, the concentration of the macronutrients N, P, K, Mg and S and the micronutrients Mn, Fe, Cu and Zn in vegetation and fruiting not dependent on fruit load. Nutrient demand of a given plant density varies in years of high and low production due to the different yield proportions of mass between fruiting and annual vegetation. / A demanda de nutrients do cafeeiro (Coffea arabica L.) depende da carga de frutos e da intensidade da variação anual do crescimento vegetativo. No entanto, as doses de nutrientes recomendadas para a cultura são baseadas apenas na produtividade de frutos, especialmente produtividades de lavouras antigas. Portanto, o objetivo principal desta pesquisa foi determinar a relação fonte-dreno, por meio do efeito da carga de frutos no crescimento vegetativo, para compreender a demanda nutricional do café. As hipóteses foram (i) a biomassa vegetativa anual teria uma forte relação linear negativa em função da carga de frutos, (ii) a concentração média de nutrientes seria variável na parte vegetativa da planta devido à quantidade de frutos e (iii) a demanda de nutrientes variaria em anos de alta e baixa produção devido às diferentes proporções entre frutificação e vegetação anual. O experimento foi realizado de novembro de 2015 a junho de 2016 em Jacuí - MG, Brasil. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com um fator (carga de frutos), seis níveis do fator (100%, 80%, 60%, 40%, 20% e 0%) e cinco repetições. Após o florescimento, no início de novembro de 2015, as seis cargas de frutos foram aplicadas manualmente e a base do último par de folhas totalmente expandidas foi marcada com um arame indicador em todos os ramos das plantas. No início de junho de 2016, durante o período de colheita do café, os ramos foram cortados a partir do arame indicador e caracterizados. As variáveis analisadas foram: número de nós, área foliar, massa seca da vegetação, massa seca de frutos, volume de frutos e concentração de macro e micronutrientes na vegetação e na frutificação. O estudo revelou que a carga de frutos afeta fortemente o crescimento vegetativo de Coffee arabica L. Para cada litro de fruto produzido a planta deixa de vegetar ~ 103 g de massa seca. Além disso, as concentrações dos macronutrientes N, P, K, Mg e S e os micronutrientes Mn, Fe, Cu e Zn na vegetação e na frutificação não dependeram da carga de frutos. A demanda de nutrientes de uma dada densidade de plantas varia em anos de alta e baixa produção devido às diferentes proporções de produção de massa entre frutificação e vegetação anual.

As plantas de café (Coffea arabica L.) têm padrão de produção bienal em razão da competição entre o crescimento vegetativo e reprodutivo que ocorrem ao mesmo tempo. A quantificação de compostos de carbono e nitrogênio, bem como o perfil metabólico desses compostos foram investigados a fim de identificar possíveis alterações do crescimento dos tecidos que compõem o ramo produtivo do cafeeiro em resposta à carga de frutos. Os efeitos da carga de frutos foram estudados em quatro estádios fenológicos (expansão inicial, expansão final, granação e maturação de frutos), avaliando-se o crescimento de folhas velhas, maduras e novas; a secção dos ramos em que elas estão inseridas, assim como os frutos. Para isso, manipulações na carga de frutos foram realizadas na planta inteira cultivada em experimento de campo na região de Presidente Olegário, Minas Gerais, Brasil (18° 35\' 25\" S e 46° 19\' 20\" O; 1045 m de altitude). Os tratamentos consistiram em reduzir as cargas de frutos em seu estágio inicial de desenvolvimento a 0%, 30%, 60% e controle mantendo 100% do frutos na árvore. Este estudo demostrou que a alta carga de frutos prejudica principalmente o crescimento da vegetação nova, mas sem nenhum efeito sobre as folhas e ramos já formados. Também foi evidenciado que a alta carga de frutos promove competição entre os frutos afetando o seu tamanho e sua massa unitária. Essa redução do crescimento vegetativo e de frutos se deve principalmente pelo esgotamento de amido nos ramos que contribuem fortemente para o aporte de carbono para os órgãos dreno. A folha velha fornece sacarose para promover o crescimento vegetativo e de frutos, mas esse suprimento de carbono parece não ser suficiente para manutenção do crescimento dos frutos em excesso. Neste caso, o amido é então consumido dos ramos dessas plantas resultando no aumento do teor de sacarose nos ramos e folhas maduras, os quais são os maiores responsáveis por destinar carbono para o crescimento e desenvolvimento dos frutos. Em plantas com carga de frutos reduzida, os órgãos fonte de carbono são diferentes das plantas com alta produção de frutos. Neste caso, o ramo e folha madura fornecem sacarose para o crescimento da vegetação nova e frutos sem gasto aparente do amido acumulado nos ramos. As folhas e os ramos velhos são os principais contribuintes imediatos de nitrogênio, mas os ramos são os principais órgãos fonte desse nutriente tendo grande capacidade de armazenar nitrogênio e de disponibilizá-lo para as plantas sob alta produção de frutos. Assim, o nitrogênio e carbono armazenado nos ramos têm papel fundamental para tamponar a depleção desses nutrientes causada pelo número excessivo de drenos metabólicos. Os frutos das plantas com carga reduzida parecem ter sido sombreados pelo abundante crescimento de folhas e ramos de forma distinta dos frutos oriundos das plantas com carga excessiva de frutos. Esse sombreamento parece ter ocasionado menor grau de maturação dos frutos dessas plantas em razão do aumento dos compostos fenólicos e redução de pectina e antocianina nos frutos e/ou nos seus tecidos. Entretanto, esse efeito sobre a maturação dos frutos é tênue não alterando a quantidade de sacarose e aminoácidos solúveis totais nos frutos e em nenhum dos tecidos que os compõem. Utilizando uma abordagem metabolômica, foi confirmada que os ácidos orgânicos foram influenciados pelo menor grau de maturação dos frutos oriundos das plantas com carga reduzida. Essa evidência também suporta a ideia de que o maior crescimento vegetativo das plantas com carga reduzida pode aumentar o tempo de maturação dos frutos. Analisando o perfil de aminoácidos, foi confirmada que as folhas velhas e maduras são os órgãos fonte principais de nitrogênio para os drenos fisiológicos. A redistribuição de nitrogênio dessas folhas na forma de asparagina, glutamina, tirosina e fenilalanina para os drenos ocorreu em plantas com carga de frutos excessiva. Esse fluxo de nitrogênio para os drenos fisiológicos em conjunto com a degradação de proteínas dos ramos dessas plantas culminaram com aumento de fenialanina nos grãos, glutamina e aspartato nos frutos e alanina nas folhas novas em comparação com as plantas com carga de frutos reduzida. Houve estímulo da síntese de putrescina nos grãos provavelmente como um mecanismo para reajustar o fluxo de carbono e nitrogênio no organismo vegetal inicialmente pertubado em resposta à carga de frutos. Neste sentido, novas investigações pré e pós traducionais precisam ser desenvolvidas a fim de elucidar a interrelação do metabolismo de carbono e nitrogênio para a homeostase de seus metabólitos em resposta à carga de frutos. / Coffee plants (Coffea arabica L.) have a biennial production pattern because of the competition between vegetative and reproductive growth occurring at the same time. The quantification of carbon and nitrogen compounds as well as the metabolic profile of these compounds were investigated in order to identify possible changes in the growth of the tissues of productive branch of the coffee tree in response to the fruit load. The effects of fruit loading were studied in four phenological stages (initial expansion, final expansion, fruit granulation and maturation), evaluating the growth of old, mature and young leaves; the section of the branches in which they are inserted, as well as the fruits. For this, manipulations in the fruit load were carried out on the whole plant cultivated in a field experiment in the region of Presidente Olegário, Minas Gerais, Brazil (18 ° 35\' 25\" S and 46° 19\' 20\'\' O; 1045 m level). The treatments consisted in reducing the loads of fruits in their initial stage of development to 0%, 30%, 60% and control maintaining 100% of the fruits in the tree. This study showed that the high fruit load mainly impairs the growth of young vegetation, but with no effect on already formed leaves and branches. It was also evidenced that the high fruit load promotes competition among the fruits affecting its size and its unit mass. This reduction of vegetative and fruit growth is mainly due to the depletion of starch in the branches that contribute strongly to the carbon supply to the sink organs. Old leaf provides sucrose to promote fruit and vegetative growth, but this carbon supply does not seem to be sufficient to maintain excess fruit growth. In this case, the starch is then consumed from the branches of these plants resulting in the increase of the sucrose content in the mature branches and leaves, which are the main responsible for allocating carbon for the growth and development of the fruits. In plants with reduced fruit load, the carbon source organs are different from plants with high fruit yield. In this case, the branch and mature leaf provide sucrose for the growth of young vegetation and fruit without apparent expense of starch accumulated in the branches. The old leaves and branches are the main immediate contributors of nitrogen, but the branches are the main source organs of this nutrient having great capacity to store nitrogen and to make it available to the plants under high yield of fruits. Thus, the nitrogen and carbon stored in the branches play a fundamental role in buffering the depletion of these nutrients caused by the excessive number of metabolic sinks. The fruits of the plants with reduced load seem to have been shaded by the abundant growth of leaves and branches of distinct form of the fruits originating from the plants with high fruit load. This shading seems to have caused a lower degree of maturation of the fruits of these plants due to the increase of phenolic compounds and reduction of pectin and anthocyanin in fruits and/or their tissues. However, this effect on fruit maturation is tenuous without altering the amount of sucrose and total soluble amino acids in the fruits and in none of the tissues that compose them. Using a metabolomic approach, it was confirmed that the organic acids were influenced by the lower degree of maturation of fruits from the plants with reduced load. This evidence also supports the idea that the higher vegetative growth of the plants with reduced load can increase the maturation time of the fruits. Analyzing the amino acid profile, it was confirmed that the old and mature leaves are the main source organs of nitrogen for the physiological sinks. The nitrogen redistribution of these leaves as asparagine, glutamine, tyrosine and phenylalanine to the drains occurred in plants with excessive fruit load. This nitrogen flow to the physiological sinks together with the protein degradation of the branches of these plants culminated with increase of phenylalanine in the grains, glutamine and aspartate in the fruits and alanine in the young leaves compared to the plants with reduced fruit load. There was stimulation of putrescine synthesis in the grains probably as a mechanism to readjust the carbon and nitrogen flux in the initially disturbed plant organism in response to the fruit load. Thus, new pre- and post-translational research needs to be developed in order to elucidate the interrelation of carbon and nitrogen metabolism to the homeostasis of its metabolites in response to fruit load.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-01-03T20:39:14Z No. of bitstreams: 1 AnaPaulaAvelinoDosSantos_DISSERT.pdf: 2080451 bytes, checksum: 9737052d213c1f0b3b98f544f229f3a2 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-01-09T13:34:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 AnaPaulaAvelinoDosSantos_DISSERT.pdf: 2080451 bytes, checksum: 9737052d213c1f0b3b98f544f229f3a2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-09T13:34:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AnaPaulaAvelinoDosSantos_DISSERT.pdf: 2080451 bytes, checksum: 9737052d213c1f0b3b98f544f229f3a2 (MD5) Previous issue date: 2016-06-23 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A degrada??o das reservas, a parti??o de metab?litos e a atividade de enzimas degradadoras foram estudadas em pl?ntulas de girassol cultivadas in vitro sob fotoper?odo de 12/12 h (claro/escuro) ou na aus?ncia de luz (escuro) para investigar o envolvimento da rela??o fonte-dreno e da insufici?ncia de carbono nos mecanismos que regulam a mobiliza??o das reservas durante a exposi??o ao escuro cont?nuo. Nas primeiras 24 h de tratamento (fase de aclimata??o), a aus?ncia de luz n?o afetou o crescimento, mas restringiu a utiliza??o de carbono e nitrog?nio, indicada pela acumula??o de a??cares e amino?cidos nos diferentes ?rg?os da pl?ntula. Ap?s 5 dias de tratamento (fase de sobreviv?ncia), a exposi??o prolongada ao escuro limitou o crescimento e retardou a mobiliza??o dos lip?deos e das prote?nas de reserva devido ? insufici?ncia de carbono, evidenciada pela deple??o de carboidratos nos cotil?dones e no hipoc?tilo e de amino?cidos no hipoc?tilo e nas ra?zes. As altera??es verificadas na rela??o fonte-dreno devem ter sido uma resposta ? escurid?o prolongada, ao inv?s de um mecanismo utilizado para regular a mobiliza??o das reservas, considerando que estas altera??es n?o puderam ser associadas ? retroinibi??o mediada pela acumula??o de metab?litos. A degrada??o dos lip?deos de reserva depende, pelo menos em parte, de mecanismos que regulam coordenadamente as atividades de lipases e ICL, mas as atividades de proteases ?cidas e amilases n?o puderam ser diretamente relacionadas ? regula??o da hidr?lise das prote?nas de reserva e do amido. Os resultados obtidos permitem sugerir que a mobiliza??o das reservas em pl?ntulas de girassol cultivadas no escuro deve ser regulada por mecanismos que percebem a aus?ncia de luz e preveem a insufici?ncia de carbono, ajustando a utiliza??o das reservas de acordo com as demandas energ?ticas futuras para garantir, pelo menos a curto prazo, a sobreviv?ncia da pl?ntula. / Reserve mobilization, metabolite partitioning, and reserve-degrading enzyme activities were studied in sunflower seedlings cultivated in vitro under 12-h photoperiod or in the absence of light to investigate the involvement of source-sink relation and carbon starvation in the mechanisms that regulate reserve mobilization during the exposure to continuous darkness. At the first 24 h of treatment (acclimation phase), the absence of light did not affect growth, but restricted carbon and nitrogen utilization, indicated by sugar and amino acid accumulation in the different seedling parts. After 5 days of treatment (survival phase), extended exposure to darkness limited growth and retarded storage lipid mobilization due to carbon starvation, evidenced by the depletion of carbohydrates in cotyledons and hypocotyl, as well as the consume of amino acids in hypocotyl and roots. Alterations in the source-sink relation may have been a response to extended darkness, instead of a mechanism utilized to regulate reserve mobilization, as these alterations cannot be associated with negative feedback mediated by metabolite accumulation. Storage lipid degradation depended, at least in part, on mechanisms that co-ordinately regulate the activities of lipases and isocitrate lyase, but the activities of acid proteases and amylases could not be directly related to the regulation of storage protein and starch hydrolysis, respectively. Taking these results together, it is possible to suggest that reserve mobilization in sunflower seedlings cultivated in the dark may be regulated by mechanisms that perceive the absence of light and predict carbon starvation, adjusting reserve utilization according to future energy demands to allow, at least in short term, seedling survival.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-05-04T18:21:12Z No. of bitstreams: 1 PaulaSimoneOrtizBarros_DISSERT.pdf: 1974784 bytes, checksum: 875673ea036b35aada057e293fc939d7 (MD5) / Approved for entry into archive by Monica Paiva (monicalpaiva@hotmail.com) on 2017-05-04T18:29:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PaulaSimoneOrtizBarros_DISSERT.pdf: 1974784 bytes, checksum: 875673ea036b35aada057e293fc939d7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-04T18:29:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PaulaSimoneOrtizBarros_DISSERT.pdf: 1974784 bytes, checksum: 875673ea036b35aada057e293fc939d7 (MD5) Previous issue date: 2015-10-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Experimentos de suplementa??o in vitro utilizando pl?ntulas de girassol foram realizados para investigar o efeito modulador de a??cares ex?genos sobre a mobiliza??o de diferentes reservas e as altera??es concomitantes sobre a parti??o de metab?litos e a atividade de enzimas degradadoras. Quando sacarose 100 mM foi adicionada ao meio de cultura, a mobiliza??o de lip?deos e prote?nas de reserva foi retardada nos cotil?dones. Uma mistura equimolar de glicose e frutose falhou em mimetizar esta resposta, mas resultados semelhantes foram encontrados utilizando concentra??o equimolar de glicose ou an?logos n?o metaboliz?veis da glicose. O atraso da mobiliza??o lip?deos e prote?nas de reserva ? acompanhado pela acumula??o de a??cares n?o redutores em um gradiente decrescente das ra?zes para os cotil?dones. Al?m disso, a glicose e os a??cares n?o-metaboliz?veis, manose e 3-O-metil-glicose, foram capazes de diminuir a atividade de lipases, amilases e proteases ?cidas nos cotil?dones. De acordo com estes resultados, a??cares ex?genos modulam a mobiliza??o das principais reservas (lip?deos e prote?nas de reserva) durante o estabelecimento de pl?ntulas em girassol. Esta resposta n?o foi especificamente desencadeada por sacarose e n?o foi exclusivamente devido a efeitos metab?licos dos a??cares. As atividades das diferentes enzimas degradadoras de reservas s?o simultaneamente moduladas pela glicose ex?gena. Um gradiente de a??cares n?o redutores (provavelmente sacarose) pode desempenhar um papel na sinaliza??o ? longa dist?ncia, indicando altera??es da rela??o fonte-dreno. / Experimentos de suplementa??o in vitro utilizando pl?ntulas de girassol foram realizados para investigar o efeito modulador de a??cares ex?genos sobre a mobiliza??o de diferentes reservas e as altera??es concomitantes sobre a parti??o de metab?litos e a atividade de enzimas degradadoras. Quando sacarose 100 mM foi adicionada ao meio de cultura, a mobiliza??o de lip?deos e prote?nas de reserva foi retardada nos cotil?dones. Uma mistura equimolar de glicose e frutose falhou em mimetizar esta resposta, mas resultados semelhantes foram encontrados utilizando concentra??o equimolar de glicose ou an?logos n?o metaboliz?veis da glicose. O atraso da mobiliza??o lip?deos e prote?nas de reserva ? acompanhado pela acumula??o de a??cares n?o redutores em um gradiente decrescente das ra?zes para os cotil?dones. Al?m disso, a glicose e os a??cares n?o-metaboliz?veis, manose e 3-O-metil-glicose, foram capazes de diminuir a atividade de lipases, amilases e proteases ?cidas nos cotil?dones. De acordo com estes resultados, a??cares ex?genos modulam a mobiliza??o das principais reservas (lip?deos e prote?nas de reserva) durante o estabelecimento de pl?ntulas em girassol. Esta resposta n?o foi especificamente desencadeada por sacarose e n?o foi exclusivamente devido a efeitos metab?licos dos a??cares. As atividades das diferentes enzimas degradadoras de reservas s?o simultaneamente moduladas pela glicose ex?gena. Um gradiente de a??cares n?o redutores (provavelmente sacarose) pode desempenhar um papel na sinaliza??o ? longa dist?ncia, indicando altera??es da rela??o fonte-dreno.

A concentração de CO2 na atmosfera tem aumentado progressivamente nos últimos anos. Este aumento é atribuído em sua maior parte à ação humana e à atividades como mudanças no uso da terra, desflorestamento e uso de combustíveis fósseis. É previsto que as mudanças do clima decorrentes desse aumento do CO2 irão impactar de forma significativa na agricultura. A cana-de-açúcar é uma planta de grande importância na economia mundial devido ao seu uso na indústria sucroalcoleira. Neste sentido, conhecer como o aumento de CO2 irá impactar nesta cultura é de importância estratégica para o país e para o mundo. Experimentos com cana-de-açúcar cultivada em elevado CO2 têm demonstrado aumento na taxa de fotossíntese, biomassa e no conteúdo de sacarose. Especula-se que a maior taxa de fotossíntese observada nesses experimentos é regulada por meio da taxa de transporte de elétrons, uma vez que genes relacionados a este processo foram observados com maior expressão em alto CO2. No entanto, os mecanismos que envolvem este processo ainda são desconhecidos. Com o objetivo de compreender os mecanismos envolvidos na regulação e funcionamento da fotossíntese em cana-de-açúcar, este trabalho apresenta dados sobre o ciclo diário de fotossíntese e carboidratos não estruturais, bem como dados fisiológicos, bioquímicos e de expressão gênica de plantas cultivadas em atmosfera enriquecida de CO2. Os resultados obtidos mostram que a regulação da fotossíntese em alto CO2 é dada pela manutenção do crescimento que esta condição proporciona às plantas, uma vez que o cultivo no vaso limita o crescimento na raiz e leva a um possível déficit hídrico. Genes e proteínas relacionados direta ou indiretamente ao processo de transporte de elétrons foram encontrados com expressão diferencial, corroborando os dados obtidos nas medidas in vivo. Por outro lado, os dados mostram pouca variação no sistema de captação de CO2, indicando que a principal regulação da fotossíntese em cana-de-açúcar ocorre por meio do sistema de captura de luz. Foram observados proteínas e genes relacionados com o conteúdo de açúcares e com o crescimento, que podem ser pontos importantes de regulação da fotossíntese em cana-de-açúcar. Com os dados obtidos foi possível inferir que o aumento do CO2 na atmosfera irá beneficiar as plantas de cana-de-açúcar, sendo que pontos de regulação descritos neste trabalho têm potencial de utilização como ferramentas que auxiliem na determinação de cultivares mais produtivos. / The atmospheric CO2 concentration has been increasing progressively along the last years. This increase is attributed mainly to humans action and to land use changes, deforestation and fossil fuel burning. Is it predicted that the global climate changes resulting from CO2 increase will impact significantly agriculture. Sugarcane is very important for worlds economy due to its use for sugar and alcohol industry. In this way, the knowledge of how sugarcane will respond at elevated CO2 is important to design strategies for biofuel production and use in Brazil and in the world. In experiments with sugarcane grown under elevated CO2 sugarcane plants have shown an increase in photosynthesis, biomass and sucrose content. It was then speculated that the higher photosynthesis observed in these experiments might be regulated by electron transport rates, since genes related to this process were observed with higher expression in elevated CO2. However, the mechanisms that are related with this process are still unknown. The aim of this thesis was to understand the mechanisms related in the regulation and functioning of photosynthesis in sugarcane in elevated CO2. This work presents data about diurnal cycle of photosynthesis and non structural carbohydrates, physiology, biochemistry and gene expression. The results show that photosynthesis regulation in elevated CO2 is linked with the plant growth that remains under these conditions, since the pots cause roots growth limitations and leads a possibly water deficit. Genes and proteins were found that are related directly or indirectly to electron transport process as seen from differential expression. This corroborates the data obtained from in vivo measurements. On the other hand, our data show little variation in CO2 capture system, indicating that the mainly regulations of photosynthesis in sugarcane occurs due changes in light capture system. Proteins and genes have been observed that associated with sugar content and growth. These might be key for understanding regulation of photosynthesis in sugarcane. With the data obtained it is possible to speculate that elevation of CO2 will benefit the sugarcane plants in the future. Also, the regulation points described in this work have potential to be used as tools to help finding more productive cultivars.

O café é uma planta de crescimento contínuo. A cada novo ciclo vegetativo novos órgãos são formados e completa o crescimento dos órgãos existentes. As folhas presentes nos nós com frutos são fontes de fotoassimilados e de parte de nutrientes, por meio da redistribuição, durante a frutificação. A redistribuição é influenciada por vários fatores, entre os quais a carga de frutos e o estádio fenológico, a qual é incorretamente avaliada pela variação da concentração de nutriente no 3° e/ou 4° pares de folhas de café. Esse processo deve ser avaliado nas folhas maduras (folhas velhas) associadas aos nós com frutos, pois são as folhas fontes. Esta pesquisa foi realizada com o objetivo de avaliar duas metodologias para quantificar a redistribuição, identificar a fase da frutificação que o processo é significativo e, ainda, se a carga de frutos interfere na redistribuição. O trabalho foi realizado na fazenda São João, em Presidente Olegário - MG. Foram simuladas quatro cargas de frutos (0%, 30%, 60% e 100%) entre fases fenológicas: chumbinho (CH) - expansão (EX), expansão (EX) - granação (GR), granação (GR) - maturação (MT) e chumbinho (CH) - maturação (MT). A redistribuição dos nutrientes (N, P, K, Mg e Zn) foi calculado com base na metodologia de Maillard e Zhao. As maiores redistribuições de N, P, K, Mg e Zn para a metodologia de Maillard et al. (2015) ocorreram entre as fases GR-MT; enquanto para a metodologia de Zhao et al. (2014) a maior redistribuição de N se deu entre as fases GR-MT, K, Mg e Zn entre as fases CH-EX e de P entre EX- GR. Para carga de frutos, a maior redistribuição de N, P, K, Mg ocorreu na ausência de frutos e Zn com 100% dos frutos presentes (metodologia Maillard ), enquanto para a metodologia de Zhao a redistribuição de N e K foi maior na presença de 100% dos frutos; P e Mg na carga de 60% de frutos e Zn quando havia 30% de frutos nas plantas. As cargas pendentes de frutos e as fases de frutificação influenciaram na redistribuição dos nutrientes. O nutriente mais redistribuído foi o K e a maior fase de redistribuição ocorreu entre o período de granação e maturação. Das metodologias avaliadas no ensaio, recomenda-se o uso da metodologia de Maillard. / Coffee is a plant of continuous growth. With each new vegetative cycle new organs are formed and complete the growth of existing organs The leaves present in the nodes with fruits are sources of photoassimilates and part of nutrients, through the redistribution, during the fruiting. Redistribution is influenced by several factors, including fruit load and phenological stage, which is incorrectly assessed by the variation of nutrient concentration in the 3rd and / or 4th pairs of coffee leaves. This process must be evaluated in the mature leaves (old leaves) associated to the nodes with fruits, since they are the source leaves. This research was carried out with the objective of evaluating two methodologies to quantify the redistribution, to identify the fruiting phase that the process is significant and also, if the fruit load interferes with the redistribution. The work was carried out at Fazenda São João, in Presidente Olegário - MG. Four fruit loads (0%, 30%, 60% and 100%) were simulated between phenological phases: small green (CH) - expansion (EX), expansion (EX) - seed- filling (GR), seed-filling (GR) - maturation (MT) and small green (CH) - maturation (MT). Redistribution of nutrients (N, P, K, Mg and Zn) was calculated based on the methodology of Maillard and Zhao. The largest redistributions of N, P, K, Mg and Zn for the methodology of Maillard occurred between the GR-MT phases; while for the methodology of Zhao the greatest N redistribution occurred between the GR-MT, K, Mg and Zn phases between the CH-EX and P phases between EX-GR. For the fruit load, the highest redistribution of N, P and Mg occurred in the absence of fruits and Zn with 100% of the fruits present (Maillard), while for the methodology of Zhao the redistribution of N and K was greater in the presence of 100% of the fruits; P and Mg at 60% fruit load and Zn when there were 30% fruits in the plants. Pending fruit loads and fruiting phases influenced nutrient redistribution. The most redistributed nutrient was K and the largest redistribution phase occurred between the period of granation and maturation. Of the methodologies evaluated in the essay, the use of Maillard\'s methodology is recommended.