Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-07-18T19:37:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Marciana Bizerra de Morais.pdf: 4114435 bytes, checksum: dc6f4c9eed81fa38638d76ff408b3f78 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-07-20T17:48:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Marciana Bizerra de Morais.pdf: 4114435 bytes, checksum: dc6f4c9eed81fa38638d76ff408b3f78 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-20T17:48:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Marciana Bizerra de Morais.pdf: 4114435 bytes, checksum: dc6f4c9eed81fa38638d76ff408b3f78 (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / CAPES / As lentilhas-d'água são plantas capazes de crescer densamente na superfície das águas, gerando rápida produção de biomassa com alto teor de proteínas e amido. Além disso, apresenta características naturais relevantes para estudos de biologia e biotecnologia de plantas e aplicações práticas, como exemplo, o estresse salino que é capaz de induzir a produção e armazenamento de amido em níveis elevados. Por outro lado, a tolerância à salinidade pode contribuir para expandir as aplicações biotecnológicas potenciais destas plantas, as quais apresentam ampla variação intraespecífica. Neste trabalho, objetivou-se identificar mecanismos antioxidativos que favorecem a aclimatação das lentilhas-d’água, visando investigar estratégias de tolerância da espécie ao estresse oxidativo ocasionado pelo estresse salino, bem como a identificação de proteínas significativamente associadas com aplicações biotecnológicas. Análises bioquímicas, fisiológicas e moleculares foram realizadas em quatro clones (M1, U1, RC e DI) da espécie Lemna aequinoctialis submetidos adiferentes concentrações de NaCl (0, 25 e 50 mM). No geral, o estresse estimulou nos clones o acúmulo de amido, açúcares redutores e reduziu o teor dos pigmentos fotossintéticos, além de provocar inibição do crescimento e respostas antioxidantes nos clones submetidos a 50 mM de NaCl. A inibição no crescimento das plantas foi reflexo do estresse oxidativo, evidenciado pelo significativo incremento no conteúdo de malondialdeído (MDA) e peróxido de hidrogênio (H₂O₂). No entanto, os clones M1 e DI cultivados sob estresse moderado (25 mM), apresentaram um incremento na atividade e no acúmulo das enzimas antioxidativas, paralelo a manutenção dos níveis de MDA. Ademais, o clone M1 destacou-se por apresentar maior extração de Na⁺, o que reflete a eficiência da aclimatação. A partir dos dados bioquímicos foram selecionados os clones M1 (mais tolerante) e U1 (mais sensível) para análise proteômica. Os géis bidimensionais apresentaram um total de 188 spots diferencialmente acumulados nos clones M1 e U1 (82 e 106, respectivamente), dos quais 131 (67 em M1 e 64 em U1) foram identificados a partir da análise por espectrometria de massa. Os perfis proteômicos tiveram coeficiente de correlação maior que 0,90. As proteínas responsivas ao estresse salino foram principalmente associadas à produção de energia, aos componentes de fotossistemas e indução de resposta a estímulos ambientais, sugerindo a existência de mecanismos de ajuste fisiológico aos fatores do estresse estudado. A redução de crescimento associado à elevada produção de amido indica que estas macrófitas podem se cultivadas sob condições salinas moderadas, podendo ser útil no processo de dessalinização, produzindo matéria-prima potencial para a produção de biocombustíveis, além de boa fonte de proteínas vegetais que pode ser direcionada para outros produtos de interesse, como consumo animal. / Duckweed are plants that grow densely on the water surface, creating fast production of biomass with high content of protein and starch. In addition to present relevant natural characteristics for biology studies and plant biotechnology and practical applications. For example, the salt stress is capable of inducing high levels of starch accumulation, while the salinity tolerance can contribute to expanding the potential biotechnological applications of these plants. However this feature, tolerance to salinity has wide intraspecific variation. The purpose of this work is to identify antioxidant mechanisms that benefit the duckweed, aiming to investigate mechanisms of tolerance of the specie to the oxidative stress caused for the salt stress, and identification of proteins Lemnoiceae significantly associated to biotechnogical applications. Biochemical analyses, physiological and molecular were performed in four clones (M1, U1, RC e DI) Lemna aequinoctialis (water lentils), subjected to different concentrations of NaCl (0, 25 e 50 mM of NaCl). To the most of the clones, the effects of salt stress stimulated accumulation of starch and reducing sugars and reduced the concentration of photosynthetic pigments. Furthermore, caused growth inhibition and antioxidant responses in 50 mM of NaCl. The inhibition in growth of the plants is reflex of oxidative stress evidenced by the significant increment in the malondialdehyde content (MDA) and hydrogen peroxide (H₂O₂). However, the clones M1 and DI cultivated under moderate stress (25mM) presented a increment in the activity and in accumulation of antioxidative enzymes parallel to the maintenance of MDA levels, besides that M1 presented higher extraction of Na⁺ which reflects the efficiency of acclimatization. The results of two-dimensional electrophoreses presented that a total of 188 spots differentially accumulated in clones M1 and U1 (82 and 106, respectively) of which 131 (67 in M1 and 64 in U1) were identified from mass spectrometry analysis. Proteomic profiles had a correlation coefficient higher than 0.90. The proteins responsive to the salt stress were mainly associated to energy production, components of photosystems and induction of response to environmental stimuli. The pattern of behavior of the identified protein suggests the existence of mechanisms of physiological adjustment to the studied stress factors. The reduction of growth associated to high starch production indicates that macrophytes can be grown under moderate salt conditions, and may be useful in the desalination process, producing material with potential biofuel, as well as a good source of plant proteins that can Products of interest, such as animal consumption.

Em diversos países, extensas áreas agrícolas são afetadas por inundações temporárias que ocasionam significativos prejuízos à produção de alimentos. Os objetivos deste trabalho foram: a) avaliar os efeitos da exposição de plantas de lentilha (Lens culinaris Medik) ao estresse por excesso hídrico em relação ao manejo do nível freático; b) avaliar o comportamento de cultivares de soja (Glycine max L. Merrill) a hipoxia e à aplicação de nitrogênio na atenuação dos danos ocasionados pelo excesso hídrico e c) avaliar as respostas de plantas de trigo (Triticum aestivum, L.) à saturação hídrica, total ou parcial, da camada de solo correspondente à zona radicular da cultura. Em plantas de lentilha, o excesso de água no solo reduziu a expansão foliar, o acúmulo de biomassa, a produção de grãos e reduziu a concentração de N, K, Ca, Mn e Mg nas folhas e intensificou o processo de senescência foliar. As taxas de ascensão e de rebaixamento do nível freático de 15 e 30 cm dia-1 influenciaram positivamente o desenvolvimento e a produção. Os danos mais drásticos foram ocasionados pela elevação e pelo rebaixamento do nível freático em 5 cm dia-1. O efeito negativo da inundação do solo na produção de grãos foi reduzido em 21% pelo aumento da taxa de ascensão e de rebaixamento do nível freático de 5 para 30 cm dia-1. A adição de 50 kg N ha-1 não minimizou os danos ocasionados pela hipoxia. Em soja, a área foliar, o acúmulo de matéria seca, a produção e a qualidade dos grãos dos cultivares decresceram com o prolongamento da inundação do solo. Os teores foliares de N, K, Mg e Mn decresceram linearmente e a concentração de Fe aumentou com a inundação do solo. O cultivar FT-Abyara apresentou maior crescimento vegetativo e o cultivar CD205 maior produtividade e maior teor protéico. Os maiores danos à produção foram ocasionados pela inundação do solo por período superior a 48 h. A aplicação de 50 e 100 kg N ha-1 aumentou o crescimento da parte aérea das plantas, a produção e a concentração de proteína dos grãos. O cultivar FT-Abyara apresentou melhores resultados à adição de N. A aplicação de N reduziu em 15% os danos causados pelo excesso de água no solo à produção de grãos. Em plantas de trigo, a saturação hídrica do solo intensificou a senescência das folhas, reduziu a produção de matéria seca, a taxa de crescimento da cultura e prejudicou a produção de grãos. Os efeitos ocasionados pela ocupação total dos poros do solo pela água foram mais severos para o desenvolvimento e a produção de grãos do que a saturação parcial dos poros pela água. O nível freático a 15 cm de profundidade minimizou em 30% os danos ocasionados pelo excesso de água no solo à produção de grãos. A aplicação de 50 kg N ha-1 reduziu em 16% os danos ocasionados pela saturação hídrica do solo à produção de grãos. / In many countries, extensive agricultural areas are affected by short-term waterlogging that cause significant damages to the crop yields. The objectives of this work were: a) to evaluate the stress effect of the soil water excess on lentil plants (Lens culinaris Medik) related to water table management; b) to evaluate the behavior of soybean cultivars (Glycine max L. Merrill) to hypoxia conditions and to the nitrogen supplying for reducing flood damages c) to evaluate wheat (Triticum aestivum, L.) responses to complete or partial soil water saturation in the root zone. On lentil plants the excess of water reduced the growth of the leaves, the dry matter and grain production and the concentration of N, K, Ca, Mn and Mg in leaves. Also the senescence process was increased. The elevation and lowering by 15 and 30 cm day-1 affected positively the crop development and yield production. The most severe damage was induced by rate elevation of 5 cm day-1 and drawdown of water table. The increasing of water table ascension and lowering rate from 5 to 30 cm day-1 alleviated the damage effect on grain production in 21%. Hypoxia injuries were not minimized by a supplemental addition of 50 kg ha-1 of nitrogen. The leaves area, shoot dry matter accumulation, the grain production and the grain protein concentration of soybean plants were reduced proportionally to the flooding duration. The N, K, Mg and Mn concentration in leaves decreased linearly while Fe concentration increased for the waterlogging duration. The soybean cultivar FT-Abyara showed the higher vegetative growth, while CD205 produced a greater grain yield and grain protein concentration. A flooding period of 48 h caused severe damage to grain yield. The leaf area, shoot growth, grain yield and grain protein increased with supplemental N application of 50 and 100 kg N ha-1. The soybean cultivar FT-Abyara showed the best results due to the nitrogen supply. The N addition reduced the grain production damages by 15%. In wheat plants, the water excess increased leaves senescence, reduced dry matter and the growth rate and produced a significant decreasing on grain weight. The effects caused by total water saturation of soil pores were more severe to the plant growth and grain yield than those caused by partial water saturation, even for large periods. A water table at 15 cm depth minimized by 30% the harmful effects of water excess to the grain production. The application of 50 kg N ha-1 reduced by 16% the damages on the crop yield caused by flooding.

Orientadores : Sonia Maria Alves Bueno, Ricardo de Lima Zollner / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T11:50:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Duarte_IsaSantos_D.pdf: 749498 bytes, checksum: 83d66753c75e7828fd4a8b858aecf473 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A alergia é uma enfermidade do sistema imunológico que afeta aproximadamente de 20 a 30% da população mundial. Dentre as reações alérgicas, a reação de hipersensibilidade imediata é mediada pelas imunoglobulinas E (IgE). Os indivíduos geneticamente predispostos a manifestar reações por hipersensibilidade imediata e polissensibilizados aos alérgenos ambientais são considerados atópicos e, geralmente, possuem teores de IgE total até 10.000 vezes mais elevados do que as pessoas não-atópicas. O conhecimento das interações entre a IgE e ligantes de afinidade pode levar ao desenvolvimento de novos tratamentos da hipersensibilidade imediata, por exemplo a terapia de adsorção seletiva através de circulação extracorpórea, assim como ao desenvolvimento de métodos de obtenção de IgE purificada, para aplicação nas áreas de diagnóstico, pesquisa molecular, dentre outras. Os adsorventes empregados na terapia de adsorção seletiva, bem como na purificação de IgE, geralmente são anticorpos anti-IgE imobilizados em agarose, os quais são de alto custo e difícil obtenção. Este trabalho avaliou o desempenho de adsorventes alternativos ao Sepharose-anti-IgE, visando a remoção de IgE total e específica aos ácaros Dermatophagoides pteronyssinus e Blomia tropicalis de amostras plasmáticas e a preparação de soluções enriquecidas em IgE, como uma das etapas do processo de purificação de IgE. Os adsorventes estudados constituíram-se de lectinas (concanavalina A e Lens culinaris), aminas (poli-L-lisina e aminohexil) e o aminoácido D-triptofano, imobilizados em agarose. Dentre eles, o gel agarose-Lens culinaris mostrou-se o mais promissor para aplicação na terapia de adsorção seletiva de IgE e o gel Sepharose-concanavalina A mostrou-se o mais adequado para ser usado na obtenção de soluções enriquecidas em IgE. Experimentos cromatográficos foram realizados visando estabelecer condições experimentais (velocidade superficial, número de passagens de plasma pela coluna, temperatura e razão entre volume de plasma e volume de leito) mais favoráveis à adsorção de IgE em agarose-Lens culinaris. Posteriormente, essas condições foram utilizadas nos experimentos de simulação in vitro de circulação extracorpórea, nos quais o gel agarose-Lens culinaris removeu de 40,7 a 42,8% de IgE¿s total e específicas. A obtenção da solução enriquecida em IgE foi realizada por meio de duas etapas cromatográficas, empregando-se os princípios de afinidade (colunas agarosejacalina e Sepharose-concanavalina A) e de exclusão por tamanho (permeação em gel). A solução final enriquecida em IgE obtida, continha como principais impurezas, IgA e IgG. Como resultado das duas etapas, 36,6% de IgE foi recuperada e o fator de enriquecimento em IgE, em relação a IgA, IgG, IgM e albumina, foi de 75,8. Apesar do gel Sepharose-anti- IgE apresentar desempenho melhor tanto na remoção quanto na purificação de IgE, os adsorventes agarose-Lens culinaris e Sepharose-concanavalina A apresentam custos mais atrativos / Abstract: Allergy is a disorder of the imune system, affecting approximately 20%-30% of the general population. Among allergic reactions, immediate hypersensitivity is mediated by immunoglobulin E (IgE). Individuals that have a genetic predisposition for responses to immediate hypersensitivity are named atopic and generally have elevated serum IgE concentration, up to 10,000-fold higher than in the normal population. The knowledge of the interactions between IgE and affinity ligands may lead to the development of new methods of treatment for immediate hypersensitivity, for example, IgE selective adsorption therapy through extracorporeal circulation, as well as to new methods for obtaining purified IgE, which is employed in diagnostic and in molecular research. The adsorbents employed in IgE selective adsorption therapy, as well as in IgE purification, are usually antibodies anti-IgE immobilized on agarose, which have high costs and are difficult to obtain. This work assessed the performance of adsorbents (alternative to Sepharose-anti-IgE) for the removal of total IgE and IgE specific for the airbone allergens Dermatophagoides pteronyssinus and Blomia tropicalis from plasma samples, as well as in the production of IgE enriched solutions, considered as a step of IgE purification. The adsorbents studied were lectins (concanavalina A and Lens culinaris), amines (poli-L-lisina e aminohexil) and the aminoacid D-tryptophan, all of them immobilized on agarose. Among them, Lens culinaris-agarose showed the best performance for IgE selective adsorption therapy, and Sepharose¿concanavalin A was considered the most appropriate for the production of IgE enriched solutions. Chromatographic experiments were accomplished in order to determine operating conditions (superficial velocity, number of times the plasma passed through the column, temperature, and ratio of plasma volume to bed volume) more favorable to IgE adsorption on Lens culinaris-agarose. The selected conditions were utilized in in vitro simulation assays of extracorporeal circulation, in which the Lens culinaris-agarose removed from 40.7% to 42.8% of total and specific IgE. The production of IgE enriched solutions was carried out with two chromatographic steps, employing affinity (columns jacalin-agarose and Sepharose-concanavalin A) and size exclusion (gel permeation) principles. The IgE enriched final solution contained IgA and IgG as the major impurities. As a result of both steps, 36.6% of IgE was recovered and the IgE enrichement number concerning IgA, IgG, IgM, and albumin was 75.8. Despite Sepharose-anti-IgE has better performance in removal and purification of IgE, Lens culinaris-agarose and Sepharose-concanavalin A adsorbents have more attractive costs / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutora em Engenharia Quimica

Em diversos países, extensas áreas agrícolas são afetadas por inundações temporárias que ocasionam significativos prejuízos à produção de alimentos. Os objetivos deste trabalho foram: a) avaliar os efeitos da exposição de plantas de lentilha (Lens culinaris Medik) ao estresse por excesso hídrico em relação ao manejo do nível freático; b) avaliar o comportamento de cultivares de soja (Glycine max L. Merrill) a hipoxia e à aplicação de nitrogênio na atenuação dos danos ocasionados pelo excesso hídrico e c) avaliar as respostas de plantas de trigo (Triticum aestivum, L.) à saturação hídrica, total ou parcial, da camada de solo correspondente à zona radicular da cultura. Em plantas de lentilha, o excesso de água no solo reduziu a expansão foliar, o acúmulo de biomassa, a produção de grãos e reduziu a concentração de N, K, Ca, Mn e Mg nas folhas e intensificou o processo de senescência foliar. As taxas de ascensão e de rebaixamento do nível freático de 15 e 30 cm dia-1 influenciaram positivamente o desenvolvimento e a produção. Os danos mais drásticos foram ocasionados pela elevação e pelo rebaixamento do nível freático em 5 cm dia-1. O efeito negativo da inundação do solo na produção de grãos foi reduzido em 21% pelo aumento da taxa de ascensão e de rebaixamento do nível freático de 5 para 30 cm dia-1. A adição de 50 kg N ha-1 não minimizou os danos ocasionados pela hipoxia. Em soja, a área foliar, o acúmulo de matéria seca, a produção e a qualidade dos grãos dos cultivares decresceram com o prolongamento da inundação do solo. Os teores foliares de N, K, Mg e Mn decresceram linearmente e a concentração de Fe aumentou com a inundação do solo. O cultivar FT-Abyara apresentou maior crescimento vegetativo e o cultivar CD205 maior produtividade e maior teor protéico. Os maiores danos à produção foram ocasionados pela inundação do solo por período superior a 48 h. A aplicação de 50 e 100 kg N ha-1 aumentou o crescimento da parte aérea das plantas, a produção e a concentração de proteína dos grãos. O cultivar FT-Abyara apresentou melhores resultados à adição de N. A aplicação de N reduziu em 15% os danos causados pelo excesso de água no solo à produção de grãos. Em plantas de trigo, a saturação hídrica do solo intensificou a senescência das folhas, reduziu a produção de matéria seca, a taxa de crescimento da cultura e prejudicou a produção de grãos. Os efeitos ocasionados pela ocupação total dos poros do solo pela água foram mais severos para o desenvolvimento e a produção de grãos do que a saturação parcial dos poros pela água. O nível freático a 15 cm de profundidade minimizou em 30% os danos ocasionados pelo excesso de água no solo à produção de grãos. A aplicação de 50 kg N ha-1 reduziu em 16% os danos ocasionados pela saturação hídrica do solo à produção de grãos. / In many countries, extensive agricultural areas are affected by short-term waterlogging that cause significant damages to the crop yields. The objectives of this work were: a) to evaluate the stress effect of the soil water excess on lentil plants (Lens culinaris Medik) related to water table management; b) to evaluate the behavior of soybean cultivars (Glycine max L. Merrill) to hypoxia conditions and to the nitrogen supplying for reducing flood damages c) to evaluate wheat (Triticum aestivum, L.) responses to complete or partial soil water saturation in the root zone. On lentil plants the excess of water reduced the growth of the leaves, the dry matter and grain production and the concentration of N, K, Ca, Mn and Mg in leaves. Also the senescence process was increased. The elevation and lowering by 15 and 30 cm day-1 affected positively the crop development and yield production. The most severe damage was induced by rate elevation of 5 cm day-1 and drawdown of water table. The increasing of water table ascension and lowering rate from 5 to 30 cm day-1 alleviated the damage effect on grain production in 21%. Hypoxia injuries were not minimized by a supplemental addition of 50 kg ha-1 of nitrogen. The leaves area, shoot dry matter accumulation, the grain production and the grain protein concentration of soybean plants were reduced proportionally to the flooding duration. The N, K, Mg and Mn concentration in leaves decreased linearly while Fe concentration increased for the waterlogging duration. The soybean cultivar FT-Abyara showed the higher vegetative growth, while CD205 produced a greater grain yield and grain protein concentration. A flooding period of 48 h caused severe damage to grain yield. The leaf area, shoot growth, grain yield and grain protein increased with supplemental N application of 50 and 100 kg N ha-1. The soybean cultivar FT-Abyara showed the best results due to the nitrogen supply. The N addition reduced the grain production damages by 15%. In wheat plants, the water excess increased leaves senescence, reduced dry matter and the growth rate and produced a significant decreasing on grain weight. The effects caused by total water saturation of soil pores were more severe to the plant growth and grain yield than those caused by partial water saturation, even for large periods. A water table at 15 cm depth minimized by 30% the harmful effects of water excess to the grain production. The application of 50 kg N ha-1 reduced by 16% the damages on the crop yield caused by flooding.