O enrolamento do arroz é uma doença viral emergente no Brasil causada pelo Rice stripe necrosis virus (RSNV) que é transmitido pelo protozoário Polymyxa graminis. RSNV é um membro do gênero Benyvirus com genoma dividido em 4 RNAs de fita simples no sentido positivo (ssRNA +). Em função da falta de conhecimento sobre a seqüência de nucleotídeos do seu genoma, a detecção de RSNV através de métodos moleculares não é utilizada. O objetivo deste trabalho foi identificar seqüências do genoma de RSNV que possibilitassem sua detecção em plantas de arroz através da técnica de transcrição reversa seguida da reação em cadeia da polimerase (RT-PCR). As seqüências do genoma foram identificadas a partir de clones de uma biblioteca de cDNAs obtidos de uma amostra do vírus parcialmente purificado. Os clones que hibridizaram com sondas sintetizadas a partir de RNA de plantas infectadas com RSNV foram seqüenciados e comparados às seqüências do GenBank. Um fragmento de 957 nt da extremidade 3’ da fita de um dos 4 RNAs genômicos de RSNV foi obtido. A análise da seqüência nucleotídeos desse fragmento não revelou qualquer similaridade com seqüências conhecidas, tampouco indicou uma possível função. Um par de oligonucleotídeos iniciadores foi desenhado a partir de um clone que potencialmente contém uma seqüência de RSNV. A especificidade e a sensibilidade da RT-PCR utilizando esse par de oligonucleotídeos iniciadores, bem como sua eficiência na detecção do vírus em diferentes partes da planta de arroz, foram avaliadas. Os resultados indicam que a RT-PCR é específica para RSNV e pode detectar o vírus em tecido oriundo das raízes, do colo e de folhas com distorção. Comparada ao diagnóstico da doença através da observação de sintomas e de estruturas do vetor, a RT-PCR é uma ferramenta confiável para a diagnose do enrolamento do arroz.

A principal característica que diferencia a aveia nuda da aveia com casca é a separação da casca durante o processo de trilha. A expressão incompleta do caráter nuda é um dos entraves à utilização comercial da aveia nuda. Os objetivos deste estudo foram: (i) analisar a expressão do caráter nuda nas panículas dos genitores e da população segregante nas gerações F2 e F3, (ii) estimar o número de genes desse caráter, (iii) analisar possíveis diferenças na expressão do caráter quando utilizadas sementes com e sem casca na semeadura, (iv) determinar a associação do caráter nuda aos caracteres estatura e florescimento. O trabalho foi conduzido na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, nos anos 2005 e 2006. Foram utilizados como genitores as linhagens UFRGS 995080-1 (nuda) e UFRGS 970486-3 (com casca), que foram avaliados conjuntamente com a população segregante quanto a presença e distribuição dos grãos sem casca na panícula. O caráter nuda em aveia é governado por um gene dominante de grande efeito sobre o fenótipo, formando três classes fenotípicas distintas na geração F2, nuda, mosaico e com casca, nas proporções 1:2:1, respectivamente. A expressão do caráter nuda nem sempre foi completa nas panículas, mesmo em genótipos homozigotos para a característica, sendo que a menor expressão do caráter nas panículas ocorreu em ramificações de segunda e terceira ordem, localizadas na base destas. Não foram verificadas diferenças nas proporções fenotípicas observadas nas gerações F2 e F3 quando as sementes provenientes de plantas individuais foram separadas em sementes nuda e com casca. Assim como o caráter nuda, a característica multiflora das espiguetas possui herança monogênica, sendo que os dois caracteres são fortemente ligados. Não houve associação do caráter nuda com a estatura da planta e nem com o número de dias para o florescimento. A seleção de fenótipos que formam apenas grãos sem casca ao longo da panícula facilitará o desenvolvimento de novas variedades de aveia nuda, uma vez que são homozigotos e provavelmente apresentarão uma expressão mais estável desta característica. / The major difference between naked and conventional oats is the capacity of dehulling during threshing. The incomplete expression of the naked trait limits the commercial exploitation of naked oats. The objectives of this work were: (i) to analyze the expression of the naked trait in panicles of F2 and F3 segregating populations and the parental genotypes, (ii) to estimate the number of genes controlling this trait, (iii) to evaluate if there are any differences in the expression of the naked character, due to the type of seeds, naked or husked, used, (iv) to determine the association of the naked character with plant height and flowering date. This work was conduced at the Agronomic Experimental Station of UFRGS, in 2005 and 2006. The inbred lines used as parents, UFRGS 995080-1 (naked) and UFRGS 970486-3 (hulled), and the segregating populations F2 and F3 were evaluated for the presence and distribution of the naked grains within the panicles. The naked trait is controlled by one dominant major gene. In the F2 generation three phenotypic classes were observed, naked, mosaic, and hulled, in the proportion of 1:2:1, respectively. The expression of the naked trait was incomplete, even for the dominant homozygous genotypes, as confirmed by the F3 analysis. The expression of the naked character was less evident in the second and third order branches, located mostly at the base of the panicle. There were no differences in the phenotypic proportions observed in the F2 and F3 generations based on the type of seed used, i.e, naked or hulled seeds. The multiflorous trait was also monogenic and strongly linked to naked character. There was no association between the naked trait with plant height and flowering date. Selection of phenotypes that express only dehulled seeds throughout the panicle will facilitate the development of new naked oat varieties, since they are homozygous and will probably have a more stable expression of this characteristic.

A qualidade da farinha de um lote de trigo determina a velocidade e o valor da sua comercialização. O conceito de qualidade é definido a partir da interpretação da análise de diversos parâmetros físicos, químicos e reológicos que possibilita sua indicação para determinada finalidade. O conhecimento das bases genéticas que determinam estas características e a influência do ambiente sobre elas é de interesse dos programas de melhoramento genético que objetivam criar cultivares com qualidade de farinha definida. Neste trabalho foram estudadas as características de qualidade relacionadas a dureza dos grãos, a força do glúten e a cor da farinha. Os experimentos foram conduzidos a campo nos anos de 2007 e 2008 na Estação Experimental Agronômica da UFRGS em Eldorado do Sul, na FUNDACEP em Cruz Alta e em Bom Jesus. Os principais objetivos foram: quantificar a contribuição genética de genitores com valor fenotípico semelhante; determinar parâmetros genéticos de herdabilidade e número de genes envolvidos na expressão das três características em populações de linhagens homozigotas recombinantes (LHR) e verificar a interação genótipo x ambiente (GxA), a adaptabilidade e a estabilidade de 20 cultivares e linhagens elites em seis ambientes do RS. Concluiu-se que os parâmetros de qualidade avaliados foram controlados por genes de efeito aditivos e não aditivos e identificou-se genótipos com maior capacidade para transferir às progênies seu valor fenotípico. A herança das características de cores da farinha e dureza dos grãos foi monogênica e para a força do glúten foi poligênica. A herdabilidade no sentido amplo foi de moderada a elevada para as três características. Os parâmetros de cor da farinha definidas pela luminosidade (L*) e coordenadas de cromaticidade (b*) foram significativamente influenciadas pela dureza dos grãos, sendo que as farinhas escuras derivaram de grãos mais duros. Nas populações de LHR estudadas, a força do glúten não foi correlacionada significativamente com a dureza dos grãos e cor da farinha, indicando a possibilidade de se obter genótipos recombinantes com farinha clara e glúten forte. Houve interação tríplice (genótipo x ano x local) para as três características e foi possível identificar genótipos com maior adaptabilidade e estabilidade. / Flour quality of a wheat lot determines the speed and the value of its commercialization. Quality concept is defined departing from the interpretation of the analysis of several physical, chemical and rheological parameters which determine its indication for a given purpose. The knowledge of the genetic basis which determines these characteristics and the environmental influence on them is of interest of genetic improvement programs aiming to release cultivars with well defined flour characteristics. This work studied the quality characteristics related to grain hardness, gluten strength and flour color. The experiments were carried out in the field in the years 2007 and 2008 at the Agronomic Experimental Station of the Federal University of Rio Grande do Sul, in Eldorado do Sul, and at FUNDACEP, in Cruz Alta and Bom Jesus. The main goals were: quantify the genetic contribution of genitors with similar phenotypic values; determine heritable genetic parameters and number of genes in recombinant inbred line (RIL) progeny population and check the interaction genotype x environment (G x E), the adaptability and the stability of 20 cultivars and elite progenies in six environments in Rio Grande do Sul. It was concluded that the quality parameters evaluated were controlled by additive and nonadditive effect genes, and genotypes with higher capacity to transfer to their progenies their phenotypic value were identified. The flour color parameters lightness (L*) and cromaticity coordinate (b*) grain hardness heritable characteristics were monogenic and for gluten strength polygenic. Heritability in the wide sense was moderate to high in the three characteristics studied. Flour colors were significantly influenced by grain hardness, and dark flours were derived from harder grains. In the RIL populations studied, gluten strength did not correlate significantly with grain hardness characteristics, indicating the possibility to obtain recombinant genotypes with light-colored strong gluten flour. There was triplex interaction (genotype x year x locality) for the three characteristics, and it was possible to identify genotypes with higher adaptability and stability.

O alumínio é o metal mais comum na crosta terrestre e está presente em grande parte das regiões de produção agrícola em todo o mundo. Em condições de solos ácidos (pH<4,5), o que caracteriza os solos de grande parte da região Centro-Sul do Brasil, o alumínio torna-se um metal tóxico (Al+2<=>Al+3) à maior parte das plantas cultivadas. Desta forma, é importante identificar variedades e espécies mais tolerantes na tentativa de se isolar genes de tolerância por se tratar de um caráter agronômico de interesse. Em aveia foi identificado um gene dominante de grande efeito e dois alelos (Al e al) na população UFRGS17 e UFRGS930598. Os objetivos deste trabalho foram converter e testar marcadores de DNA, de espécies correlatas à aveia, associados à tolerância ao alumínio e, identificar seqüências de RNA mensageiro diferentemente expressas na presença e na ausência de alumínio tóxico, na tentativa de se isolar possíveis candidatos à tolerância e que sejam exclusivos da espécie. O SNP identificado em aveia para XBCD1117 não se apresentou associado à tolerância ao alumínio quando testado em linhagens recombinantes de UFRGS17 X UFRGS930598. Logo, o gene para tolerância ao alumínio presente em UFRGS17 não é ortólogo ao gene Alp presente no cromossomo 4HS em cevada. Na análise de 68 clones foram identificadas 12 seqüências únicas. Destas, três não apresentaram homologia com seqüências depositadas em bancos de dados e, devido às suas especificidades, merecem ser mais estudadas. Três seqüências apresentaramse como fortes candidatas à tolerância ao alumínio tóxico em aveia, por já haverem sido identificadas como genes que conferem o caráter em outras espécies. Uma delas é um fator de ribosilação ADP e as outras duas são receptores-cinases. / Aluminum is the most common metal on the Earth crust and it is found on most of the arable regions of the planet. Aluminum becomes a toxic metal (Al+2<=>Al+3) to the greatest part of crop plants in acidic soil conditions (pH<4,5), which characterizes most of the soils of the Central and Southern part of Brazil. Therefore, it is important to find more tolerant varieties and species, in order to isolate tolerance genes for it is a caracter of agronomic interest. A major effect dominant gene having two alleles, Al and al, was identified in oat in the population from the cross between UFRGS17 and UFRGS930598. The objectives of this work were to convert and test DNA markers associated with aluminum tolerance from oat related species, and to identify differentially expressed sequences from messenger RNA from a tester probe grown in aluminum stress condition and a not stressed driver probe, so species-specific oat candidate genes could be isolated. The SNP identified in oat from XBCD1117 was not associated to aluminum tolerance in the recombinant lines from UFRGS17 X UFRGS930598. Therefore, the gene involved in the aluminum tolerance at UFRGS17 may not be orthologus to gene Alp present at chromosome 4HS in barley. The analysis of 68 isolated sequences showed 12 exclusive ones. Among them, three clones did not have any homology with genbank sequences, and due to its high specificity are worth of future investigation. Three other sequences revealed high chances as candidates genes for toxic aluminum tolerance in oat, for they are already been identified as genes regulating this trait in other species. One of them is an ADP-ribosilation factor and the others are two receptor kinases.

Visando o aumento da resistência a fungos patogênicos, o presente trabalho foi realizado com o objetivo de introduzir o gene SnOLP, que codifica uma osmotina de Solanum nigrum var. americanum, em cultivares de soja. A estratégia escolhida foi a transformação por biobalística, utilizando o plasmídeo pCL1390-UBQ3-SnOLP, que contém o gene SnOLP e o gene hpt II, que confere resistência ao antibiótico higromicina. Conjuntos de embriões somáticos globulares das cultivares IAS-5, Bragg e BRSMG 68 Vencedora foram utilizados como alvo. Os conjuntos bombardeados foram transferidos para meio seletivo visando obter material estavelmente transformado. Os conjuntos higromicinaresistentes correspondendo a cinco, 12 e 13 eventos de transformação independentes nas cultivares Bragg, IAS-5 e BRSMG 68 Vencedora, respectivamente, foram sequencialmente transferidos para meio de proliferação D20 (sem higromicina), maturação (MSM6) e regeneração (MSO). Um total de 114, 70 e 211 embriões histodiferenciados das cultivares Bragg, IAS-5 e BRSMG 68 Vencedora, respectivamente, foram obtidos. A partir destes, foram regeneradas oito plantas da cultivar IAS-5, correspondentes a três eventos de transformação independentes e 30 plantas da cultivar Bragg, de um evento de transformação. Nenhuma planta da cultivar BRSMG 68 Vencedora foi regenerada. Em conseqüência de um acidente, foram recuperadas apenas duas plantas adultas de IAS-5, cada uma proveniente de um evento de transformação independente e 12 plantas de Bragg, todas do mesmo evento de transformação. A presença do transgene nas plantas foi detectada por PCR e a expressão da proteína recombinante através de Western blot. A herança do transgene seguiu o padrão Mendeliano, para um gene dominante, na linhagem I4 de IAS-5. As progênies das plantas transgênicas de Bragg apresentaram uma segregação excepcional, com deficiência de plantas transformadas. Resultados preliminares dos bioensaios utilizando extratos protéicos totais não mostraram atividade antifúngica dessas plantas transgênicas. / Aiming to enhance resistance to fungal pathogens, the present work was carried out with the objective of introducing a gene (SnOLP) coding an osmotinlike protein from Solanum nigrum var. americanum in soybean cultivars [Glycine max (L.) Merrill]. Biolistic transformation was the strategy elected, using the plasmid pCL1390-UBQ3-SnOLP, which contain the SnOLP gene and the selectable marker hpt II gene. Somatic globular embryo clusters of IAS-5, Bragg and BRSMG 68 Vencedora cultivars were used as target tissues. Bombarded embryo clusters were transferred to selective medium containg hygromycin, aiming to obtain stable transformed material. Hygromycin-resistant embryogenic clusters corresponding to five, 12 and 13 independent transformation events of Bragg, IAS-5 and BRSMG 68 Vencedora cultivars, respectively, were sequentially transferred to proliferation D20 (without hygromycin), maturation and regeneration media. A total of 70, 114 and 211 histodifferentiated embryos were obtained from IAS-5, Bragg and BRSMG 68 Vencedora cultivars, respectively. Eight plants corresponding to three independent transformation events were recovered for cultivar IAS-5 and 30 plants from one transformation event for Bragg cultivar. No one plant for BRSMG 68 Vencedora cultivar was regenerated. As a consequence of an accident, only two adult plants for IAS-5 cultivar, each one proceeding from an independent transformation event and 12 plants for Bragg, all them from the same transformation event, were obtained. The integration and expression of the SnOLP transgene into the genomes of transformed plants were confirmed by PCR and Western blot. The I4 progeny from IAS-5 cultivar segregated as a single dominant locus as predicted by Mendelian principles. The transgenic Bragg progenies segregated in an exceptional manner, with fewer SnOLP-positive plants. Preliminary bioassays using total protein extracts of transgenic plants did not show antifungal activity.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-09-01T11:01:04Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1539110 bytes, checksum: 761b38941e676292b160b2328156a0ae (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-01T11:01:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1539110 bytes, checksum: 761b38941e676292b160b2328156a0ae (MD5) Previous issue date: 2017-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O cafeeiro é uma das culturas mais importantes no mundo, porém, é atacada por diversas doenças, sendo a ferrugem, causada pelo fungo Hemileia vastatrix, considerada a principal doença em todas as regiões produtivas. O estudo do transcriptoma do cafeeiro durante a interação com H. vastatrix pode auxiliar no controle dessa doença pelo entendimento de quais mecanismos de defesa a planta esta ativando. Em um patossistema, entender a expressão gênica é essencial para a identificação dos genes relacionados com os mecanismos de defesa e resistência da planta, que são ativados pelos genes de patogenicidade do agente causal. Esses genes identificados podem ser utilizados para obtenção de cultivares resistentes. Para estudar o transcriptoma de um organismo, o método que tem sido utilizado é o sequenciamento de mRNA, denominado RNA-Seq. Esta abordagem permite monitorar a expressão de genes da planta e do patógeno em diferentes etapas ao longo do processo infeccioso. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar o transcriptoma do cafeeiro durante a interação com H. vastatrix, fungo causador da ferrugem, a fim de identificar os genes que são ativados ou reprimidos em resposta à infecção. Folhas dos cafeeiros C. arabica cv. Caturra CIFC 19/1 (suscetível) e Híbrido de Timor CIFC 832/1 (resistente) foram inoculadas com urediósporos da raça XXXIII de H. vastatrix e coletadas em diferentes tempos após a inoculação (12, 24, 96 horas e 17 dias). Como controle, foram utilizadas folhas dos dois genótipos de café inoculados com água. Após a extração do RNA das amostras, foram obtidas as bibliotecas de cDNA, que foram sequenciadas usando a plataforma Illumina Miseq. As análises dos dados foram realizadas utilizando ferramentas de bioinformática e consistiram em: i) avaliação da qualidade das sequências com o programa FastQC; ii) limpeza dos dados e sobreposição de reads de acordo com os critérios de qualidade, usando Pear e Clean Solexa; iii) mapeamento dos transcritos com o genoma de referência de Coffea canephora e montagem de novo como estratégia complementar; iv) analise de expressão diferencial de genes; v) anotação; e vi) validação de genes candidatos por PCR em tempo real. Um total de 43.159 contigs foram obtidos após o mapeamento contra C. canephora e a montagem de novo. Os resultados sugerem que durante a infecção inicial (12 e 24 hai), o Híbrido de Timor (HdT) foi mais responsivo ao ataque de H. vastatrix em relação ao Caturra por apresentar maior número de genes up-regulated. Foram selecionados treze genes (up- regulated) exclusivos do HdT, para avaliar o padrão de expressão com o uso de qPCR. As estratégias utilizadas para a montagem do transcriptoma foram eficientes e permitiram a obtenção de um banco de dados com qualidade, o qual poderá ser utilizado para mineração de genes expressos no patossistema C. arabica-H. vastatrix durante a infecção. / Coffee is one of the most important crops in the world; however, several diseases, among which coffee rust, caused by the fungus Hemileia vastatrix, is considered the main disease in all producing regions. The study of coffee transcriptome during the interaction with H. vastatrix can help in the control of this disease as it reveals the mechanism of activation of genes involved in defense. In a pathosystem, understanding gene expression is essential for the identification of genes related to plant defense and resistance mechanisms, which are activated by the presence of the pathogen as well as the pathogenicity genes of the microorganism. To study the transcriptome of an organism, the method that has been used is the sequencing of next generation sequencing of mRNA, called RNA-Seq. This approach allows monitoring the gene expression of an organism at different stages throughout the infection process. Thus, the objective of this work was to study the coffee transcriptome during interaction with Hemileia vastatrix, rust-causing fungus, in order to identify genes that are activated or repressed in response to infection. Leaves of two Arabica coffee cultivars, Caturra CIFC 19/1 (susceptible) and Híbrido de Timor CIFC 832/1 (resistant), were inoculated with H. vastatrix race XXXIII and collected at different times after inoculation (12, 24, 96 hours and 17 days). As a control, leaves of the two coffee cultivars were inoculated with water. After extraction of the RNA from the samples, cDNA libraries were constructed and sequenced using the Illumina Miseq platform. Data analyzes were performed using bioinformatics tools and consisted of: i) evaluation of sequence quality with FastQC program; ii) data cleaning and overlapping of reads according to the quality criteria, using Pear and Clean Solexa; iii) mapping of transcripts with the reference genome of Coffea canephora and de novo assembly as a complementary strategy; iv) analysis of differential gene expression; v) annotation; and vi) validation of candidate genes by real-time PCR. A total of 43,159 contigs were obtained after mapping against C. canephora and de novo assembly. The results suggest that during the initial infection (12 and 24 hai), Híbrido de Timor (HdT) was more responsive to H. vastatrix attack than Caturra because it had a higher number of up-regulated genes. Thirteen (up-regulated) genes unique to HdT were selected to evaluate the expression pattern by qPCR. The strategies used to assemble the transcriptome were efficient and allowed to obtain a high quality database, which will be used for mining of genes expressed in the C. arabica-H. vastatrix interaction.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-09-01T16:11:09Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 398074 bytes, checksum: 931fa11c0d194026a72b5369cc6e39a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-01T16:11:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 398074 bytes, checksum: 931fa11c0d194026a72b5369cc6e39a1 (MD5) Previous issue date: 2016-10-13 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / O gênero Eucalyptus compreende espécies de angiospermas lenhosas mais amplamente cultivadas no mundo. No Brasil, espécies cultivadas de eucalipto têm sido alvo de programas de melhoramento principalmente em virtude do seu alto valor como fonte de matéria-prima para produção de madeira, celulose, papel, óleos essenciais e energia. Para suprir novas demandas de plantas com valor a ser agregado dentro do setor da silvicultura, a poliploidia tem sido uma estratégia biotecnológica alternativa com grande potencial da geração de plantas mais robustas dentro de programas de melhoramento. Além do efeito “giga” característicos de poliploides, incrementos em biomassa, taxa de crescimento e tolerância a estresses bióticos e abióticos, são efeitos conhecidos advindos da poliploidia. Considerando a ausência de poliploides naturais, o objetivo desse estudo foi desenvolver protocolos para indução de poliploidização in vitro em plântulas de Eucalyptus grandis, visando a obtenção de plantas tetraploides. Após estabelecimento da cultura in vitro, plântulas de 1,0 e 1,5 cm foram submetidas a diferentes concentrações de colchicina e tempos de exposição. Decorridos 40 dias após os tratamentos, foi realizada a análise de sobrevivência dos materiais e coleta de amostras para análise da ploidia de DNA via citometria de fluxo. Os resultados demonstram 73,8 % e 77,7 % de sobrevivência para explantes de 1,0 e 1,5 cm, respectivamente. Para explantes de 1,0 cm, obteve-se 38 % de tetraploides na concentração de 0,5 mM por 96 horas, e em explante de 1,5 cm, 68 % de tetraploides na concentração de 1,5 mM por 120 horas. Embora seja possível obter 68 % de tetraploides com concentração de 1,5 mM por 120 horas, os resultados sugerem que o sucesso da poliploidização pode não estar relacionado a doses elevadas de colchicina, mas a tempos ótimos de exposição ao antitubulínico. A citometria de fluxo possibilitou o diagnóstico precoce da ploidia de DNA em plântulas. A metodologia estabelecida nesse estudo tem potencial para ser empregada na obtenção de poliploides sintéticos em larga escala em campos experimentais e em programas de melhoramento de eucalipto. / Eucalyptus genus comprises woody angiosperms species most cultivated in the world. In Brazil, cultivated species of eucalyptus have been the subject of breeding programs mainly because of their high value as a source of raw material for production of wood, pulp, paper, essential oils and energy. To suply new demands of plants with value to be added in the forestry sector, polyploidy has been an alternative biotechnological strategy with great potential of generating more robust plants in breeding programs. Besides the "giga" effect characteristic of polyploid, increases in biomass, growth rate and tolerance to biotic and abiotic stresses are known effects from polyploidy. Considering the absence of natural polyploids, the aim of this study was to develop protocols to induce in vitro polyploidy in Eucalyptus grandis seedlings, in order to obtain tetraploid plants. After in vitro culture establishment, plantlets with 1.0 and 1.5 cm were submitted to different concentrations of colchicine and exposure times. Forty days after treatment, the survival analysis was performed of materials and collection of samples for analysis of DNA ploidy via flow cytometry. The results showed 73, 8 and 77.7% of survival for explants with 1.0 and 1.5 cm, respectively. For explants 1.0 cm, 38% of tetraploid were obtained at a concentration of 0.5 mM for 96 hours, and the explant 1.5 cm, 68% of tetraploid in a concentration of 1.5 mM for 120 hours. Although it is possible to obtain 68% of tetraploid with a concentration of 1.5 mM for 120 hours, the results suggest that the success of polyploidy may not be related to high doses of colchicine, but the optimal time of exposure to antimicrotubular. Flow cytometry enabled the early diagnosis of DNA ploidy in seedlings. The established methodology in this study has the potential to be used in large-scale to obtain synthetic polyploid in experimental fields and eucalyptus breeding programs.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-06-06T16:07:15Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1826443 bytes, checksum: d5304a575fc041fa7cd7350206cd3bad (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-06T16:07:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1826443 bytes, checksum: d5304a575fc041fa7cd7350206cd3bad (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Plantas são organismos paleopoliplóides que sobreviveram ao deletério processo de duplicação do genoma. Após a duplicação, cópias de um mesmo gene (parálogos) evoluem de forma divergente devido ao relaxamento da seleção purificadora, tornando os genes duplicados fonte de diversificação evolutiva. No entanto, nem todas as categorias de genes são retidas nos genomas, ou perdidas, de forma aleatória. Vários modelos evolutivos têm sido propostos para explicar o destino evolutivo e retenção tendenciosa de genes duplicados, para consequentemente entender melhor a poliploidia. Entretanto, a aplicabilidade destes modelos têm sido pouco investigadas. Usamos abordagens de genômica comparativa e de filogenia molecular para investigar o destino evolutivo de genes duplicados em plantas. Inicialmente, inferimos sobre a ancestralidade de duas pequenas famílias de genes duplicados — metionina sintase e oligossacarídeos de rafinose — em genomas de nove espécies de plantas superiores para, então, caracterizar as forças evolutivas que moldaram os destinos evolutivos dos parálogos, usando dados de resequenciamento de 31 genomas de soja. Posteriormente, usamos dados genômicos de 25 espécies de plantas taxonomicamente divergentes para associar mecanismos de duplicação, categoria funcional do gene e idade de duplicação na retenção tendenciosa de genes duplicados. Nas duas famílias gênicas, cada parálogo evoluiu de forma divergente devido ao relaxamento da seleção purificadora, o que permitiu que mutações aleatórias com valor adaptativo fossem eventualmente fixadas por seleção positiva. No entanto, a seleção purificadora parece ter sido mais restritiva em ao menos um dos parálogos de cada família gênica, preservando função ancestral. Tanto a idade quanto o mecanismo de duplicação contribuíram para variação nos padrões de retenção de genes duplicados nos 25 genomas alvos deste estudo. O destino evolutivo e a retenção de genes duplicados nos genomas parecem ser moldados por peculiaridades inerentes a cada organismo poliplóide. / Plants are paleopolyploid organisms that survived the deleterious process of genome duplication. After duplication, copies of the same gene (paralogs) evolve in different ways due to the relaxation of purifying selection, making the duplicated genes the greatest source of evolutionary diversification. However, not all categories of genes are retained in the genomes, or lost, randomly. Several evolutionary models have been proposed to explain the evolutionary fate and biased retention of duplicate genes, to thereby better understand polyploidy. However, the applicability of these models has been ill defined. We used approaches of comparative genomics and molecular phylogeny to investigate the fate of duplicated genes in plants. Initially, we inferred about the ancestry of two small families of duplicated genes — methionine synthase and raffinose oligosaccharides — in the genomes of nine species of plants to then characterize the evolutionary forces that have shaped the evolutionary fate of paralogs, using resequencing data from 31 soybean genomes. Later, we used genomic data from 25 taxonomically different plant species to associate mechanisms of duplication, functional gene category and age of duplication to the biased retention of duplicate genes. In each of the two gene families, paralog evolved in different ways due to the relaxation of purifying selection, which allowed random mutations with adaptive value be fixed by positive selection. However, purifying selection seems to be more restrictive in at least one of paralogs of each gene family, preserving the ancestral function. Both the age and the mechanism of duplication contributed to variation in duplicate genes retention patterns in the 25 target genomes in this study. The fate and retention of duplicate genes in the genomes is apparently shaped by peculiarities inherent to each polyploid organism.

Trichoderma spp. são fungos benéficos que após interagir com as raízes melhora o vigor das plantas. Trichoderma spp. produzem uma variedade de MAMPs (Padrões Moleculares Associados a Micro-organismos) que estimulam a indução de resistência (IR) em plantas. A IR por Trichoderma spp. pode aumentar a resistência contra patógenos através das respostas mediadas por ácido salicílico (AS), ácido jasmônico (JA), etileno (ET). Estas respostas reguladas são antagônicas entre as diferentes vias de sinalização de defesa relacionadas à JA/ ET e AS, sensibilizando a planta para uma resistência melhorada contra patógenos. Neste estudo utilizamos um sistema entre três componentes Solanum lycopersicum, Trichoderma harzianum e Alternaria alternata. A sinalização molecular envolvido durante a supressão da doença por T. harzianum foi analisado nas plantas de tomate cv. Micro-Tom subsequente à infecção por A. alternata. As vias de sinalização de AS, JA e ET foram exploradas durante IR por T. harzianum. À aplicação dos esporos de T. harzianum nas raízes das plantas de tomate aumentou a resistência contra A. alternata causador da mancha foliar da cultura. O intervalo de 15 dias entre a aplicação de T. harzianum e de A. alternata foi suficiente para suprimir os sintomas causados por A. alternata no tomate. A severidade da doença foi estimada 96 horas após inoculação do patógeno desafiante. A quantificação do DNA por qPCR foi utilizado para verificar as diferenças da biomassa do patógeno. O resultado obtido da quantidade de DNA de A. alternata foi 74 vezes menor nas plantas previamente tratadas com T. harzianum isolado Th1 em comparação com as plantas não tratadas com Th 1. O tratamento com os hormônios etileno e metil jasmonato indicou que as vias do JA e ET estão parcialmente relacionadas com a suscetibilidade à A. alternata em plantas de tomate. Foi avaliado o fenótipo de IR de plantas de tomate silenciadas para o gene de fator de resposta de ET. A análise do desenvolvimento dos sintomas demonstrou que a IR por T. harzianum não envolveu a resposta do ET. Finalmente, análise da expressão gênica indica que a resistência induzida por T. harzianum é controlada pelo aumento da biossíntese do JA combinado com a diminuição da sinalização de resposta do AS e ET. / Trichoderma spp. are beneficial fungi that after interacting with the roots improves plant health. Trichoderma spp. produce a variety of MAMPs (Associated Molecular Patterns Micro-organisms) that stimulate the induction of resistance (IR) in plants. The IR by Trichoderma spp. can increase resistance against pathogens mediated through salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA), ethylene (ET) responses. These responses regulated are antagonistic between different defense signaling pathways related to JA/ET and AS, sensitizing the plant for enhanced resistance against pathogens. In this study we used a system of three components Solanum lycopersicum, Trichoderma harzianum and Alternaria alternata. The molecular signaling involved during disease suppression by T. harzianum was analyzed in tomato plants cv. Micro-Tom subsequent to infection by A. alternata. The signaling pathways of SA, JA and ET have been explored for IR T. harzianum. In the application of spores of T. harzianum in the roots of tomato plants increased resistance against A. alternata causing leaf spot of culture. The 15 day interval between application of T. harzianum and A. alternata was sufficient to suppress symptoms caused by A. alternata in tomato. The effect of IR elicited by T. harzianum was from his association with the roots of tomato for 15 days. Disease severity was estimated 96 hours after inoculation the challenge pathogen. DNA quantification by qPCR was used to determine differences in biomass of the pathogen. The result of the amount of DNA of A. alternata was 74 times lower in treated plants T. harzianum isolated Th1 compared with plants not treated with Th 1. Treatment with ethylene and methyl jasmonate indicated that the hormones JA and ET pathways are partially related to susceptibility to A. alternata in tomato plants. IR phenotype of tomato plants silenced for gene ET response factor was evaluated. The analysis of the development of symptoms demonstrated that IR by T. harzianum did not involve the response of ET. Finally, gene expression analysis indicates that IR by T. harzianum is controlled by increasing the biosynthesis of JA combined with the decrease in the response signaling SA and ET.

A maioria das plantas transgênicas disponíveis atualmente possuem seus insertos regulados por promotores fortes que induzem uma transcrição intensa, permanente e generalizada, o que causa gastos energéticos desnecessários e dificulta a regeneração de um maior número de indivíduos transgênicos. O objetivo principal que norteou o presente trabalho foi desenvolver uma série de vetores plasmidiais contendo sequências promotoras projetadas e artificialmente sintetizadas para modular a expressão de genes de interesse em plantas. O promotor CaMV35S serviu como base para teste de elementos cis e geração de novos cassetes artificiais de expressão (CAEs). Os elementos cis TATA-box, CAAT-box e sítio de início da transcrição (TSS) originais da sequência de 90 pb do promotor mínimo CaMV35S foram substituídos pelos consensos já definidos para sequências promotoras de plantas, e a distância entre o TSS e o ATG de início da tradução, que originalmente era de 8 nucleotídeos, foi alterada para 75. Sítios de restrição para endonucleases foram introduzidos em posições estratégicas do promotor de forma a permitir a ligação dos elementos cis a serem testados e substituição de genes repórteres por genes de interesse. A distância entre o CAAT-box e o TATA-box, que originalmente era de 28 pb, foi alterada para 34 pb pela inclusão de um sítio para EcoRV na posição -46 do promotor artificial. Para compor o CAE, foram escolhidos o gene repórter tdTomato-ER e o terminador da nopalina sintase (Tnos). Foi desenvolvida, também, uma versão do CAE contendo o promotor CAMV35S (35S-CAE) integral para ser utilizada como controle positivo nesse trabalho. A partir de dados da literatura científica, foram selecionados os elementos cis W1, AC e RHE cujas atividades foram comprovadas como críticas à expressão regulada em sementes, tecidos vasculares e raízes respectivamente. Os elementos W1 e AC foram adaptados ao sítio de SmaI do CAE, dando origem às versões W1-CAE e AC-CAE. Não foram obtidas versões de RHE-CAE até o momento. Todas as versões do CAE obtidas nesse trabalho foram adaptadas ao vetor pKGW da série Gateway e empregadas para a transformação genética de Arabidopsis thaliana. Somente plantas transformadas com as versões CAE e 35S-CAE foram recuperadas. Sinais de fluorescências do gene repórter regulado pelas diferentes versões do CAE, necessários para validação da atividade promotora dos mesmos, não foram verificados em quaisquer das plantas recuperadas até o presente. / Most transgenic plants currently available have their inserts regulated by strong promoters that induce intense, permanent, and generalized transcription, which may cause unnecessary energy costs, preventing the regeneration of a larger number of transgenic events. The main purpose of this work was to develop a set of plasmid vectors containing designed promoter sequences, artificially synthesized to modulate the expression of genes of interest in plants. The CaMV35S was used as core promoter to test cis elements and to generate new artificial expression cassettes (AECs). Original-TATA box, CAAT-box and transcriptional start site (TSS) of the minimal 90 bp CaMV35S promoter sequence were replaced by already defined plant consensus sequences, and the distance between TSS and ATG, that was originally of 8 bp, was changed to 75 bp. Endonuclease restriction sites were introduced in strategic positions of the promoter in order to enable the cloning of cis elements and the replacement of reporter genes by genes of interest. The distance between CAAT-box and TATA-box, originally with 28 bp, was changed to 34 bp since one EcoRV site was included at position -46 of the artificial promoter. The reporter gene TdTomato-ER and the terminator of the nopaline synthase gene (Tnos) were chosen to compose the AEC. It was also developed an AEC version containing the CAMV35S promoter (35S-AEC) to be employed as positive control in this study. The W1, AC and RHE cis elements, whose activities were respectively proven as critical to the regulated expression in seeds, vascular tissues and roots, were selected from the scientific literature to be assayed. The W1 and AC cis elements were adapted to the SmaI site of the AEC, giving rise to the W1-AEC and AC-AEC versions. We did not obtain RHE-AEC versions. All AEC versions that were obtained in this study were ligated into pKGW vector of the Gateway series, and all vectors were employed to genetically transform Arabidopsis thaliana. Only plants transformed with the AEC and 35S-AEC versions were recovered. Fluorescence signals of the reporter gene regulated by AEC different versions, which were necessary for validation of promoter activity, were not observed in any of the recovered plants up to the present.