Wheat (Triticum aestivum L.) is an important crop used in crop rotation on no-tillage system, serving as an option for cultivation in winter and contributing to the maintenance of mulch. Due to surface applications of both fertilizers and lime on no-till soils, reactive aluminum species can coexist with low phosphorus availability, especially in deeper soil layers, limiting root growth in depth and by consequence the development of the culture. This work aimed to identify responses of wheat cultivars to aluminum (Al) and phosphorus (P) exposure, classifying the genotypes according to their sensitivity and tolerance to Al through assessments of morphology, anatomy and chromosomal abnormalities (Chapter I), the effect of such differences in sample size dimension (Chapter II) and the use efficiency of P, considering growth and biochemical parameters by multivariate principal component analysis (Chapter III). It was possible to identify notable anatomical differences between the Al-tolerant (IAC 5) and Al-sensitive (Galego Shave) cultivar. Among the array of adaptations to the metal, an increased intercellular space of leaves and their stomatal density were observed in conditions of greater toxicity of Al, with the formation of stomatal clusters in Galego Rapado. These differences contribute to the superiority of cultivar effect when compared to the dose effect in determining the sample size, which is recommended to be used at least 9 and 74 plants for evaluation of height and root length in wheat cultivars used in Al tolerance studies, respectively, also considering that accuracy estimative lower than 10 %, in general, are impractical due to the great number of plants needed. Finally, we found a consistent response pattern of acid phosphatase activity on shoot tissue with use and response efficiency of P, with a lower activity in efficient genotypes. / A cultura do trigo (Triticum aestivum L.) é uma importante alternativa utilizada na rotação de culturas do sistema de plantio direto, servindo como opção de cultivo no inverno e contribuindo para a manutenção da cobertura do solo com resíduos culturais. Em virtude de aplicações superficiais de fertilizantes e corretivos adotadas neste sistema, espécies reativas de alumínio podem coexistir com a baixa disponibilidade de fósforo, principalmente em camadas mais profundas do solo, limitando o crescimento das raízes em profundidade e o pleno desenvolvimento da cultura. O presente trabalho busca identificar respostas de cultivares de trigo à exposição aos elementos alumínio (Al) e fósforo (P), classificando os genótipos quanto sua sensibilidade e tolerância ao Al por meio de avaliações da morfologia, anatomia e alterações cromossômicas (Capítulo I), o efeito no dimensionamento amostral em estudos desta natureza (Capítulo II), bem como sua eficiência de uso e resposta ao P considerando parâmetros de crescimento e bioquímico por meio de análise multivariada de componentes principais (Capítulo III). Foi possível identificar notáveis diferenças anatômicas entre a cultivar tolerante (IAC 5) e sensível (Galego Rapado) ao Al. Dentre as adaptações ao metal, estão o aumento do espaço intercelular das folhas e sua densidade estomática, em condições de maior toxicidade do Al, com a formação de agrupamentos estomáticos na cultivar Galego Rapado. Tais diferenças contribuíram para a superioridade do efeito cultivar quando comparado ao efeito dose na determinação do tamanho de amostra dos materiais. Recomenda-se utilizar pelo menos 9 e 74 plantas para avaliação de altura e Cde cultivares de trigo, em estudos de tolerância ao Al, respectivamente, considerando ainda que estimativas com precisão inferior a 10%, de modo geral, são impraticáveis devido o elevado número de plantas necessário. Por fim, foi encontrado um consistente padrão de resposta da atividade da enzima fosfatase ácida da parte aérea com índices de eficiência de uso e resposta ao P, com uma menor atividade em materiais eficientes.

Eventos como fosforilação e desfosforilação estão presentes nos processos de crescimento e diferenciação celular. As proteínas tirosina fosfatases estão envolvidas nestes processos. Estas enzimas são encontradas em animais, plantas e ocorrem em diversas formas, diferindo no peso molecular, substrato específico e sensibilidade a inibidores. As enzimas que possuem baixo peso molecular (entre 18-20 KDa), hidrolisam p-nitrofenilfosfato e são sensíveis ao p-hidroximercuribenzoato são chamadas como proteínas tirosina fosfatases de baixo peso molecular relativo (PTP-BMr) ou fosfatases ácidas. Vários dados sugerem que tipos de células de osso, como osteoblastos, podem expressar esta enzima ativa. Aqui, culturas de osteoblastos derivadas da medula removida do fêmur de rato foram investigadas para padronizar a metodologia de obtenção da PTP-BMr. A expressão e atividade catalítica desta enzima em diferentes estágios de crescimento de osteoblastos também foram verificadas. Foi observado que são necessários de 16-19 dias de cultura para obter maiores níveis de atividade da PTP-BMr em extrato citoplasmático. O nível de expressão do gene da PTP-BMr foi determinado por PCR em tempo real e uma maior quantificação de RNAm foi obtida em 16 dias de crescimento de osteoblasto. A caracterização bioquímica parcial confirma uma banda de atividade em gel de poliacrilamida com peso molecular de 17,6 KDa, e pH ótimo de 5,5. A hidrólise do p-nitrofenilfosfato demonstra uma pequena cooperatividade relativa (n=1,2) com K0,5= 0,12 e Vmax= 3,5U/mg. Esta atividade foi fortemente inibida (60 a 75%) por molibdato de amônio (10mM); fosfato de sódio (10mM); ortovanadato de sódio (10mM) e p-hidroximercuribenzoato de sódio (10mM). Estas propriedades são típicas desta classe. A interação entre osteoblastos e diferentes superfícies pode ativar ou desativar genes. Este presente projeto investigou se a interação com superfície de titânio pode modificar o perfil de atividade da PTP-BMr. Quando em presença de uma superfície de titânio há um maior aumento na atividade catalítica do que nos níveis de RNAm da PTP-BMr o que sugere uma estimulação da enzima a qual pode estar auxiliando no processo de formação óssea. / Events as phosphorilation and desphosphorilation are experienced in cell growth and differentiation processes. Tyrosine phosphatases proteins are involved in these processes. These enzymes are found in animals, plants and occur in multiple forms, differing in relative molecular weight, substrate specificity and sensitivity to inhibitors. The enzymes that have low molecular weight (between 18-20KDa), hydrolize p-nitrophenilphosphate and are sensible to p-hidroximercuribenzoate are known as low molecular weight relative tyrosine phosphatase proteins (PTP-LMWr) or acid phosphatase. Several data suggest that bone cell types, such as osteoblasts, may express this enzyme activity. Here, osteosblast cultures derived from medulla removed from rat femur were investigated to standardize the methodology of PTP-LMW obtainment. The expression and the catalytic activity of this protein in different stages of osteoblast growth were checked as well. It was observed that 16-19 culture days are necessary to obtain greater levels of activity of PTP-LMW in the cytoplasmatic extracts. The gene expression level of PTP-LMW was determined by quantitative real-time PCR, and a greater quantity of mRNA was observed within sixteen days of osteoblast growth. The partial biochemistry characterization confirms a single active band in poliacrilamide gel with molecular weight of about 17.6KDa, and a pH-optimum around 5.5. p-nitrophenilphosphate hydrolysis shows a small cooperative behavior (n=1.2) with K0.5=0.12mM and Vmax=3.5U/mg. This activity was strongly inhibited (about 60-95%) by ammonium molybdate (10mM); sodium phosphate (10mM); sodium orthovanadate (10mM) and sodium p-hydroximercuribenzoate (10mM). These properties are typical for this enzyme class.

As alterações pulpares e periapicais decorrentes de sobrecarga oclusal são problemas que acometem considerável parcela da população. Geralmente causadas por contato prematuro de restaurações com material em excesso, provocam um trauma de baixa intensidade, porém de alta frequência. Objetivo: Avaliar as alterações pulpares e periapicais, induzidas por esta sobrecarga oclusal associada ou não à doença periodontal induzida em dentes de ratas. Método: Foram utilizadas vinte ratas (Wistar) com noventa dias de idade e peso aproximado de 250g divididas em quatro grupos (n=5): GC (controle), GT (trauma), GL (ligadura) e GLT (ligadura e trauma), com sobrecarga oclusal e periodontite induzida restritas aos primeiros molares inferiores, que receberam a ligadura. As superfícies oclusais dos segundos e terceiros molares superiores receberam desgastes, sem que houvesse exposição pulpar e os animais foram observados por um período de quatro semanas. Depois de anestesiados, estes foram decapitados com uma guilhotina e, após a eutanásia, as hemi-mandíbulas foram enviadas para a análise histológica do tecido pulpar e periapical, com coloração por hematoxicilina-eosina, para avaliação da presença de nódulos pulpares, lacunas de reabsorção e células inflamatórias, além de submetidos à análise histoquímica pela Fosfatase Ácida Tartarato Resistente (TRAP) para avaliação da presença de células clásticas e pré-clásticas. Resultados: Histologicamente, os dentes submetidos à ligadura apresentaram presença moderada de fibras e vasos, enquanto os submetidos ao trauma e ao conjunto trauma-ligadura apresentaram grande aumento de vasos e fibras além de infiltrado neutrofílico e, por vezes, nódulos. Histoquimicamente, notou-se certa normalidade no GC, uma irregularidade na região cervical externa no GL e maior presença de lacunas dentinárias e células multinucleadas no GT e GLT. Conclusão: A sobrecarga oclusal provoca alterações pulpares e periapicais assim como a doença periodontal induzida. Mas a associação da doença periodontal e da sobrecarga é mais lesiva aos tecidos pulpares e radiculares. / Pulp and periapical changes resulting from occlusal overload are problems that affect a considerable portion of the population. Generally caused by premature contact of restorations with material in excess, cause a trauma of low intensity, however high frequency. Objective: To evaluate the changes of pulpal and periapical induced by this overload occlusal associated or not to the induced periodontal disease in teeth of rats. Method: Used twenty rats (Wistar) with ninety days old and weighing approximately 250g divided into four groups (n = 5): GC (control), GT (overload), GL (ligature) and GLT (ligature and overload) with occlusal overload and induced periodontitis restricted to lower first molars, which received the ligature. The occlusal surfaces of upper second and third molars were worn away, with no pulp exposure and the animals were observed for a period of four weeks. Once anesthetized, they were beheaded with a guillotine and, after euthanasia, the hemi-mandibles were sent for histological analysis of pulp and periapical with hematoxylin-eosin staining for evaluation of nodules pulp, resorption gaps and inflammatory cells, and analyzed by immunohistochemistry Tartrate Resistant Acid Phosphatase (TRAP) for assessing the presence of clastic cells and pre-clastic. Results: Histologically, the teeth underwent to ligature showed the presence of fibers and vessels, while the other submitted to overload and overload-ligature group showed a large increase in vessels and fibers as well as neutrophil infiltration and sometimes nodules. Histochemically, it was noted some degree of normality in the GC, an irregularity in the external cervical region in the GL and greater presence of dentinal gaps and multinucleated cells in the GT and GLT. Conclusion: The occlusal overload causes changes pulp and periapical as well as induced periodontal disease. But the association between periodontal disease and the overload occusal is more damage to pulp and root tissues.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Phosphorus (P) is one of the macronutrient that most limits crop production, especially of that potato, a crop that is highly responsive to soil fertility. The deficiency of this nutrient occurs in more than half of the world's arable land. This work aimed to study the effect of two contrasting levels of P in potato genotypes through physiological (growth, chlorophyll a fluorescence, photosynthetic pigments) and biochemical parameters (acid phosphatase activity, phosphorus content in tissues), as well as determinate the efficiency and response index to P. The experiment was conducted hydroponically in a greenhouse, using sand as substrate. The treatments consisted of four potato genotypes SMIC148-A (C), SMIF212-2 (M), SMIG145-1 (O) and SMIJ319-7 (S) and two levels of phosphorus (P), 5% P and 50% (2,32 e 23,23 mg L-1) P of the standard solution. Evaluations were performed at 18, 39 and 62 days after transplanting (DAT). The low level of P was responsible for reductions in tuber yield and production of shoot and root, as decreases in the number of leaves and fresh and dry weight of these parts of the plant were found. The activity of the acid phosphatase enzyme was higher on 5% of P in root and lower in the fourth leaf at initial period of cultivation. The concentration of soluble phosphorus (Pi) and total P content in the tissue, were generally lower at the lower phosphorus level that at the highest level. The concentration of the photosynthetic pigments has been generally kept similar between levels. The Fv/Fm and Fv/Fo ratios as well as a transport rate of electrons (ETR1500) for some genotypes had reductions on 5% P. On the basis of P use and response efficiency indexes, genotypes SMIC148-A (C) and SMIF212-2 (M) were classified into NENR and genotypes SMIJ319-7(S) and SMIG145-1 (O) ER. Keywords: Solanum tuberosum, P use efficiency, P response efficiency, acid phosphatase, phosphorus content, a chlorophyll fluorescence, photosynthetic pigments. / O fósforo (P) é um dos macronutrientes que mais limita a produção agrícola, especialmente a produção de batata, que é uma cultura altamente responsiva à fertilidade do solo. A deficiência deste nutriente ocorre em mais da metade dos solos agricultáveis do mundo. Este estudo teve como objetivo estudar o efeito de níveis contrastantes de P em genótipos de batata através de parâmetros fisiológicos (crescimento, fluorescência da clorofila a, pigmentos fotossintéticos) e bioquímicos (atividade da fosfatase ácida, teor de fósforo nos tecidos), bem como a determinação de índices de eficiência e resposta ao P. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em sistema hidropônico em areia. Os tratamentos utilizados constaram de quatro genótipos de batata, SMIC148-A (C), SMIF212-2 (M), SMIG145-1 (O) e SMIJ319-7 (S) e dois níveis de fósforo (P), 5% de P e 50% (2,32 e 23,23 mg L-1, respectivamente) de P da solução padrão. As avaliações foram realizadas aos 18, 39 e 62 dias após o transplantio (DAT). O baixo nível de P foi responsável por reduções na produção de tubérculos bem como na produção de parte aérea e raiz, pois se verificou decréscimos no número de folhas e na massa fresca e seca destas partes da planta. A atividade da enzima fosfatase ácida foi maior em 5% de P em raiz e menor na quarta folha em período inicial de cultivo. A concentração de fósforo solúvel (Pi) bem como o conteúdo de P total no tecido, foram em geral menores no menor nível de P que no maior nível. A concentração de pigmentos fotossintéticos de maneira geral foi mantida em baixo P. As razões Fv/Fm e Fv/Fo, bem como a taxa de transporte de elétrons (ETR1500) para alguns genótipos tiveram reduções em 5% de P. A partir de índices de eficiência de uso e resposta ao P o genótipos SMIC148-A (C) e SMIF212-2 (M) foram classificados em NENR e os genótipos SMIJ319-7(S) e SMIG145-1 (O) em ER.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This thesis has the aim to evaluate growth of native grasses of natural grasslands Rio Grande do Sul state: Axonopus affinis, Paspalum notatum, Andropogon lateralis e Aristida laevis belonging to plant functional types A, B, C and D, respectively, in response to increasing N and P in soil. For this, the four grasses were grown in greenhouse with different N and P soil availability. The results were presented in two articles: the first evaluated species responses to increase N and P soil availability and relationships with functional traits and with tissue nitrogen concentration. The second article describes species response to increasing soil P availability besides P chemical fractions accumulated on plant tissue and acid phosphatase activity on leaves. All species respond to increase soil N and P availability but it was evidenced that resources capture species presented shorter time responses than conservation species. Independent of soil nutrients availability conditions where species were grown, the grass P. notatum showed the greater N and P use efficiency. The higher potential of relative response to increase N plus P and P availability was found for the grass A. affinis, which has leaf traits of resources capture species. For this, it was suggested that resources capture species have greater potential response to fertilization in relation to resources conservation species. / Esta tese tem o objetivo de avaliar o crescimento das gramíneas nativas das pastagens naturais do Rio Grande do Sul: Axonopus affinis, Paspalum notatum, Andropogon lateralis e Aristida laevis representantes dos tipos funcionais de plantas A e B de captura de recursos, e C e D de conservação de recursos, respectivamente, em reposta ao aumento na disponibilidade de nitrogênio e de fósforo no solo. Para isso, as quatro espécies foram cultivadas em casa de vegetação com diferentes condições de disponibilidade de P e N no solo. Os resultados foram apresentados em dois artigos: O primeiro avaliou a resposta das espécies à disponibilidade de N e P e as relações com atributos funcionais e com as concentrações de nitrogênio no tecido. O segundo artigo trata da capacidade das plantas em responder ao aumento da disponibilidade de P no solo além das frações químicas de acúmulo de P no tecido e da atividade da fosfatase ácida nas folhas. Nos dois artigos, as espécies responderam em massa tanto ao aumento da disponibilidade de N e de P quanto só de P. Porém no primeiro artigo, ficou evidenciado que a resposta foi identificada em um período mais curto para as espécies com características de captura de recursos em relação às de conservação de recursos. Independente das condições de disponibilidade de nutrientes onde as espécies foram cultivadas, a gramínea P. notatum demonstrou a maior eficiência de utilização tanto de N quando de P. O maior potencial de resposta relativo ao aumento da disponibilidade de N e P e de P foi encontrado para a gramínea A. affinis, a qual possui atributos foliares de captura de recursos. Assim, como esperado as espécies de captura de recursos têm maior potencial de resposta a adubação em relação às espécies de conservação de recursos.