Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Botânica, Programa de Pós-Graduação em Botânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-11-01T19:27:34Z No. of bitstreams: 1 2017_RenataCristinaCostaeSilva.pdf: 5493345 bytes, checksum: 8114a537dcfa7dc91ad7294757e02a4a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-12-01T19:21:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_RenataCristinaCostaeSilva.pdf: 5493345 bytes, checksum: 8114a537dcfa7dc91ad7294757e02a4a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-01T19:21:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_RenataCristinaCostaeSilva.pdf: 5493345 bytes, checksum: 8114a537dcfa7dc91ad7294757e02a4a (MD5) Previous issue date: 2017-12-01 / A toxicidade do alumínio (Al) é, atualmente, um dos principais fatores responsáveis por perdas na produção agrícola. Em plantas do Cerrado, devido ao alto teor de Al e acidez do solo, vários mecanismos são acionados para lidar com esse metal. Investigar os efeitos do Al no metabolismo vegetal, principalmente em nível de regulação gênica e produtos dos genes envolvidos, é essencial para se entender os processos fisiológicos associados a esse metal, e abrir a possibilidade de identificar genes que poderão resultar em novos produtos biotecnológicos visando a obtenção de cultivares mais resistentes às condições edáficas do Cerrado. É importante destacar que muitas espécies do Cerrado não só acumulam Al, mas o requerem para seu crescimento e desenvolvimento. Uma dessas plantas é Qualeagrandiflora, uma das oito espécies mais importantes na composição florística do Cerrado que acumula entre 3 e 5 g de Al.kg-1 em matéria seca. Estudos proteômicos em folhas dessa espécie mostraram que várias proteínas são diferencialmente expressas em resposta à presença ou ausência de Al. No presente estudo, foram avaliados os mecanismos moleculares, via análise transcritômica de folhas, e os fluxos metabólicos, via análise cromatográfica gasosa de raízes e folhas, buscando elucidar os mecanismos envolvidos no metabolismo do Al em Q. grandiflora. Os resultados aqui descritos serão utilizados para estudos de caracterização gênica, fundamentais para entender melhor a função fisiológica do Al em plantas acumuladoras. / The toxicity of aluminum (Al) is currently one of the main factors responsible for losses in agricultural production. In Cerrado plants, several metabolic mechanisms are triggered to deal Al due to the high metal content and acid soils. Investigating the effects of Al on plant metabolism, especially at the level of gene regulation and products of the genes involved, is essential to understand the physiological processes associated with this metal, and to open the possibility of identifying genes that may result in new biotechnological products aimed at cultivars that are more resistant to soil conditions in the Cerrado. It is important to note that many Cerrado species not only accumulate Al but require it for their growth and development. One of these plants is Qualea grandiflora, one of the eight most important species in the Cerrado floristic composition that accumulates between 3 and 5 g of Al.kg-1 in dry matter. Leaves proteomic studies of this species have shown several proteins differentially expressed in response to the presence or absence of Al. In the present study, the molecular mechanisms, via transcriptic analysis of leaves, and metabolic fluxes through gas chromatographic analysis of roots and shoots, seeking to elucidate the mechanisms involved in metabolism of Al in Q. grandiflora were performed. The results described here will be used for gene characterization studies, fundamental to better understand the physiological function of Al in accumulating plants.

O nitrogênio é o nutriente mineral essencial mais limitante ao crescimento das plantas. Apenas alguns microorganismos procariotos desenvolveram um mecanismo bioquímico que permite reduzir N2, abundante na atmosfera, a amônia, que pode ser assimilada pelas plantas. Muitos destes microorganismos conseguem associar-se simbioticamente com outros organismos, sendo a associação de bactérias do grupo Rhizobium com plantas do grupo das leguminosas a mais importante a nível econômico. Por outro lado, quando existe disponibilidade de nitrato no meio ambiente, a leguminosa abandona a fixação biológica absorvendo nitrato, que é reduzido a amônia pelas enzimas nitrato redutase (NR) e nitrito redutase (NiR) e, ao final, assimilada pelo sistema GS/GOGAT. Apesar de as duas vias terem amônia como produto final, em leguminosas tropicais, principalmente as pertencentes à tribo Phaseolae, quando a amônia provém de associação simbiótica a planta exporta, via xilema, preferencialmente ureídeos, enquanto quando a amônia provém da redução de nitrato, a planta exporta amidas, principalmente asparagina e glutamina. O objetivo do presente trabalho foi identificar, em Canavalia ensiformes (L.), as alterações metabólicas que ocorriam em função da concentração de nitrato fornecida à planta, através da quantificação localizada dos principais compostos nitrogenados do metabolismo de nitrogênio e dos principais sítios de redução de nitrato; bem como estudar o metabolismo de asparagina na leguminosa em questão desde o estádio de germinação até a fase reprodutiva, identificando os sítios preferenciais de metabolismo desta amida. Observou-se que o metabolismo de aminoácidos foi profundamente alterado em função da concentração de nitrato fornecida. Os níveis de aminoácidos solúveis totais não se alteraram drasticamente, o mesmo ocorrendo com os níveis de proteína e ureídeos, considerando-se os diferentes tratamentos em um mesmo estádio de desenvolvimento. Com a alteração do estádio de desenvolvimento, especialmente com o início da fase reprodutiva, o metabolismo de nitrogênio foi profundamente alterado, observando-se inversão no sítio de redução de nitrato, alterações nas concentrações totais de ureídeos e aminoácidos e alterações profundas no metabolismo de aminoácidos, quando se relaciona com o estádio vegetativo. A atividade de nitrato redutase, em Canavalia ensiformes (L.) mostrou-se regulada pela concentração de glutamina presente nos tecidos, tendo se mostrado mais elevada nos tecidos onde os níveis de glutamina eram menores. A alteração no sítio de redução de nitrato em função da mudança no estádio de desenvolvimento foi acompanhada pelo aumento simultâneo na concentração de glutamina solúvel nos tecidos onde a atividade da enzima foi menor. Em função das mudanças no estádio de desenvolvimento, percebeu-se também uma redução no número de sítios de possível atividade da enzima asparaginase, o que foi inferido pela redução no número de tecidos onde a enzima esteve presente, sugerindo então um possível aumento no catabolismo desta amida por ação da enzima asparagina-aminotransferase. Para maior entendimento dos processos que levam às alterações no metabolismo de nitrato, asparagina e aminoácidos de uma forma geral, os mecanismos de síntese e utilização de aminoácidos devem ser analisados para melhor compreensão dos processos envolvidos, através da análise da atividade das principais enzimas envolvidas nestes processos, bem como de estudos da transcrição dos respectivos genes. / Nitrogen is the most limiting essential nutrient for plant growth. Some prokaryotic microorganisms have developed a biochemical mechanism, which allows the reduction of N2, which is abundantly present in the atmosphere, to ammonium that can be assimilated by the plants. Many of these microorganisms form symbiotic associations with other organisms. This is especially true for leguminous plants that form symbiotic associations with bacteria belonging to the Bradyrhizbium, Rhizobium, and Sinorhizobium groups. Bacterial nitrogen fixation from these interactions are extremely important for the global nitrogen balance and plays a major economically role in agriculture. On the other hand, when nitrate is available in the environment, leguminous plants interrupt the symbiotic fixation process to directly use of the nitrate, which is reduced to ammonium by the enzymes nitrate reductase (NR) and nitrite reductase (NiR), and is finally assimilated by the GS/GOGAST system. Although both will result in ammonium as the end-product, in tropical leguminous plants species, mainly those of the Phaseoleae tribe, when ammonium is produced by the symbiotic association the plant translocates mainly ureides via xylem, whereas the plant translocate mainly amides such as asparagine and glutamine, when the ammonium is produced by nitrate reduction. The objective of this study was to identify in Canavalia ensiformes (L.), metabolic alterations dependent upon the concentration of nitrate supplied to the plant. Specific attention was given to the quantity of nitrogen compounds from nitrogen metabolism and asparagine metabolism from the early stage of germination to the reproductive stage, with the identification of the main locations of metabolism for this amide. Amino acids metabolism was significantly altered when nitrate was supplied at different concentrations. Total soluble amino acids, total protein and ureide contents were not dramatically altered when considering the different treatments at the same developmental stage. However, nitrogen metabolism was shown to be drastically altered when different development stages were compared, particularly at the beginning of the reproductive stage, at which time a switch in the location of nitrate reduction, alterations in the total concentration of ureides and amino acids were observed, when compared to the vegetative stage. Nitrate reductase activity of Canavalia ensiformes was shown to be regulated by the concentration of glutamine present in the tissues, exhibiting higher activity in tissues containing lower concentrations of glutamine, which coincided with the shift of the site of nitrate reduction with the changing developmental stage. The understanding of the processes leading to the alterations in the metabolism of nitrate, asparagine, amino acids, and the mechanism related to the synthesis and utilization of amino acids requires further studies.

A produção de banana no Vale do Ribeira, em São Paulo, está inserida numa região que abriga um fragmento remanescente da Mata Atlântica, considerada um dos principais repositórios de biodiversidade e a floresta mais devastada entre os biomas brasileiros. Medidas sustentáveis, como a adoção de práticas agrícolas alternativas, tem sido o caminho para a conservação da fauna e flora, como também para a redução do uso inapropriado de terras que consequentemente pode aumentar o índice de doenças que atacam as plantas. Apesar, do razoável conhecimento científico sobre a fisiologia pós-colheita da banana, ainda não foram elucidadas quais são as respostas fisiológicas do fruto diante das alterações do meio ambiente decorrentes das práticas agroecológicas. Principalmente quais são os mecanismos de ação de compostos específicos, relacionados com a resistência da planta contra os estresses bióticos e abióticos. Também, não há uma abordagem analítica integrada que identifique os reguladores das vias metabólicas e possibilite um estudo holístico a nível molecular. Neste trabalho, foi avaliado o efeito da proximidade da biodiversidade nativa da Mata Atlântica sobre o perfil de metabólitos da banana (Musa acuminata AAA, Cavendish, cv. Nanicão). Foram comparados os frutos da parcela Biodiversidade, o qual apresenta 60% de seu perímetro limítrofe à floresta com a parcela Controle, inserida em uma área de produção de banana convencional. Neste estudo, foram determinados os perfis de etileno, vida verde, amido, açúcares, textura, cor, metabólitos semi-voláteis e não-voláteis e poliaminas. Como resultado, ambas as parcelas avaliadas apresentaram diferenças significativas no metabolismo primário e secundário, nos frutos verdes e maduros, respectivamente. Os metabólitos com diferença significativa entre as parcelas experimentais apresentaram maior envolvimento no metabolismo primário, sobretudo na via de biossíntese de aminoácidos, compostos precursores de uma ampla faixa de metabólitos secundários. As alterações quanto à abundância destes compostos são uma referência de que as mudanças do meio modificam as respostas da planta a estresses e estímulos. / Banana production in the Ribeira Valley, in São Paulo, is set in a region that embraces a remaining fragment of the Atlantic Coastal Forest (Mata Atlântica), considered one of the main biodiversity repositories and the most devastated forest among the Brazilians´ biomes. Sustainable measures such as the adoption of alternative farming practices has been the way for the conservation of fauna and flora, but also to reduce the inappropriate use of land which in turn may increase the disease index that attack plants. Although, reasonable scientific knowledge about banana postharvest physiology is available, the fruit´s physiologic response given the environment changes as a result agroecological practices has not been elucidated yet. Primarily what are the mechanisms of action of specific compounds, related to plant resistance against biotic and abiotic stresses. In addition, there is not an integrated analytical approach to identify regulators of metabolic pathways and enable a holistic study at the molecular level. In this study, we evaluated the effect of proximity to the native biodiversity of the Atlantic Forest on the banana metabolites profile (Musa acuminata AAA, Cavendish, cv. Nanicão). The fruits of Biodiversity group were compared, which has 60% of its perimeter adjacent to the forest with the Control group set in a conventional banana production area. In this study, we determined the ethylene profiles, green life, starch, sugars, texture, colour, semi- volatile and non- volatile metabolites and polyamines. As a result, both evaluated groups showed significant differences in primary and secondary metabolism, green and ripen fruits respectively. The metabolites with significant differences between treatments showed greater involvement in primary metabolism, especially in amino acid biosynthesis, precursors of secondary metabolites. Changes in the abundance of these compounds are indicators that alterations in the environment modify the plant responses to stresses and stimuli.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-08-14T17:47:20Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 967714 bytes, checksum: c92f6485b9f379f10f5616747d0f04f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-14T17:47:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 967714 bytes, checksum: c92f6485b9f379f10f5616747d0f04f5 (MD5) Previous issue date: 2016-07-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A oxidação de carboidratos na mitocôndria é a principal fonte de energia para metabolismo celular. Contudo, em condições de limitação energética, substratos alternativos são necessários para a manutenção da respiração. A oxidação de aminoácidos tem papel fundamental nesse processo gerando elétrons que podem ser transferidos para cadeia de transporte de elétrons mitocondrial através do sistema flavoproteína de transferência de elétrons/ flavoproteína de transferência de elétrons oxidoredutase da ubiquinona (ETF/ETFQO). A associação entre autofagia e o fornecimento de substratos alternativos para geração de energia tem sido relatada, porém pouco se sabe acerca do papel da autofagia no metabolismo primário para a manutenção do processo respiratório. Com intuito de se investigar a importância metabólica da autofagia durante o desenvolvimento e em condições de senescência induzida pela escuro, plantas mutantes de Arabidopsis thaliana com comprometimento do processo autofágico foram utilizadas. Mutantes atg apresentaram redução no crescimento e na produção de sementes. Sob escuro prolongado, fenótipos de senescência antecipada assim como redução no conteúdo de clorofila e na eficiência fotoquímica máxima do FSII (Fv/Fm) foram observados nos mutantes atg. A análise do perfil metabólico revelou uma extensa reprogramação metabólica em que o aumento do conteúdo de aminoácidos foi parcialmente comprometido, limitando seu uso como substrato para suprir a respiração nos mutantes atg. Adicionalmente, níveis de transcritos de genes envolvidos em vias de catabolismo de aminoácidos e degradação do cloroplasto (CV) foram induzidos nesses genótipos. Em conjunto, os resultados obtidos demonstram uma potencial função compensatória de CV como processo de degradação de proteínas em condições de limitação de carbono, particularmente quando o processo autofágico é comprometido. / The oxidation of carbohydrate in mitochondria is the primary energy source for cellular metabolism. However, during energy-limited conditions alternative substrates are required to support respiration. The oxidation of amino acids plays a key role in this process by generating electrons that can be transferred to mitochondrial electron transport chain via the electron transfer flavoprotein/ ubiquinone oxireductase (ETF/ETFQO) system. Compelling evidence has demonstrated the close association of autophagy in providing alternative substrates for power generation under carbohydrate-limited conditions; however, how and to which extent autophagy and primary metabolism interact to support respiration remains unclear. To obtain a comprehensive picture of the metabolic importance of autophagy during development and extended darkness Arabidopsis thaliana mutants with impairments in autophagy were used. atg mutants showed reduction of growth and seed production. Following extended darkness atg mutants were characterized by early signs of senescence as well as decreased chlorophyll content and maximum photochemical efficiency of PSII (Fv/Fm). Metabolite profile of dark-treated leaves revealed an extensive metabolic reprogramming in which increases in amino acids contents were partially compromised and thus limiting their utilization as substrate to sustain respiration in atg mutants. Additionally, transcript levels of genes involved in alternative pathways of respiration, amino acid catabolism, and chloroplast vesiculation (CV) were up-regulated in atg mutants. Our results thus suggest that autophagy contributes to energy availability by supplying amino acids for alternative pathways of respiration. Furthermore, our finding demonstrated the potential role of CV as a compensatory protein degradation pathway under C-limiting conditions when autophagy is impaired .

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-08-15T14:42:03Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2839884 bytes, checksum: ce7d91680d52bd13d3d8301ea862a08d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T14:42:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2839884 bytes, checksum: ce7d91680d52bd13d3d8301ea862a08d (MD5) Previous issue date: 2016-11-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Glifosato (N-(fosfonometil) glicina) é um herbicidas mais utilizados no mundo. Poucos estudos elucidam quais são os efeitos que ele pode provocar em espécies não agricultáveis e na espécie modelo Arabidopsis thaliana Deste modo, o presente trabalho tem como objetivos: avaliar os efeitos que o glifosato provoca nas espécies arbóreas Handroanthus chrysotrichus (Mart. ex DC.) Mattos (Bignoniaceae) e Garcinia gardneriana (Planch. & Triana) Zappi (Clusiaceae) tendo em vista as alterações bioquímicas, fisiológicas e anatômicas em resposta ao estresse provocado por ele e quais ajustes metabólicos que ocorrem no sistema antioxidante de A. thaliana quando exposta ao mesmo herbicida. Para tal, indivíduos de H. chrysotrichus e G. gardneriana com oito meses de idade foram submetidos a aplicação na parte aérea, do herbicida RoundUp® ultra, contendo 65% (m/m) de glifosato [N- (fosfonometil) glicina] como ingrediente ativo concentrações de 0, 360, 720, 1080 e 1440 g. ia ha -1 . 72 HAA (horas após a aplicação), foram avaliados os parâmetros bioquímicos e aos 7 DAA (dias após a aplicação) foram obtidos fragmentos foliares para análises anatômicas em microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura. O glifosato provocou alterações no metabolismo do carbono, fotossíntese e fluorescência em H. chrysotrichus. Foram observadas alterações no sistema antioxidativo enzimático e houve incremento da peroxidação lipídica em ambas espécies. Ocorreram altrações anatômicas a nível ultraestrutural, estrutural e visual, esta última apenas em H. chrysotrichus. H. chrysotrichus mostrou-se ser a espécie mais sensível ao herbicida por apresentar danos mais pronunciados, tendo, portanto, potencial biosindicador/biosensor de áreas impactadas pelo herbicida glifosato. Plantas de A. thaliana foram germinadas em placa de petri contendo meio de cultivo e 20 M de glifosato, após 14 dias, houve coleta das plantas e realização das análises bioquímicas. Houve detecção histoquímica de O 2.- e de peroxidação lipídica nas plantas tratadas e aumento de oxidação de proteínas, indicando que a produção de ROS colocou a planta sob estresse. Ocorreu aumento da atividade das principais enzimas do sistema antioxidativo e do ciclo ascorbato-glutationa nas plantas tratadas, acompanhado da diminuição do teor de H 2 O 2 . Glicose-6 fosfato desidrogenase (G6PDH) e 6-fosfogluconato desidrogenase (6PGDH) foram as desidrogenases com maior atividade nas plantas tratadas. Além disso, 6PGDH se mostrou a enzima mais estável quando tratamos A. thaliana com diferentes poderes redutores e oxidantes, sugerindo que esta enzima pode ser crucial para o fornecimento de poder redutor nesta espécie quando tratada com o herbicida glifosato. A. thaliana apesar de apresentar sintomas de estresse como redução de crescimento e murcha da parte aérea quando tratada com Glyphose é capaz de reajustar seu sistema antioxidante de forma a minimizar os danos causados por este estresse, o que garante a sua sobrevivência neste tempo de exposição e doses utilizadas. / Glifosato (N- (phosphonomethyl) glycine) is the most used herbicide in the world. Few studies have display what effects it can cause in not cultivable species and in the model species Arabidopsis thaliana. Thus, this study aims to Thus, this study aims to evaluate the effects that glifosato causes the species Handroanthus chrysotrichus (Mart. ex DC.) Mattos (Bignoniaceae) e Garcinia gardneriana (Planch. & Triana) Zappi (Clusiaceae) in view of the changes biochemical, physiological and anatomical response to stress caused by it and what metabolic adjustments that occur in the antioxidant system of A. thaliana when exposed to same herbicide. Individuals of H. chrysotricus and G. gardneriana eight months age were subjected to application in the shoot, the herbicide RoundUp® ultra containing 65% (m / m) of glifosato [N- (phosphonomethyl) glycine] as an active ingredient concentrations of 0 , 360, 720, 1080 and 1440 g. ai ha -1 . 72 HAA (hours after application) were evaluated biochemical parameters and 7 DAA (days after application) were obtained leaf fragments to anatomical analyzes in light microscopy and scanning electron microscopy. Glifosato caused changes in carbon metabolism, photosynthesis and fluorescence in H. chrysotrichus. Changes were observed in antioxidant enzyme system and there was an increase in lipid peroxidation in both species. There were anatomical alterations in the ultrastructural, structural and visual levels, the latter one only in H. chrysotrichus. H. chrysotrichus proved to be the most sensitive species to the herbicide to present more pronounced damage and therefore potential biosindicador / biosensor areas impacted by the glifosato herbicide. A. thaliana plants were germinated in petri dishes containing culture medium 20 M glifosato and after 14 days, was collected from plants and conducting biochemical analyzes. There histochemical detection O2.- and lipid peroxidation in the treated plants and increased oxidation of proteins, indicating that ROS production plant placed under stress. There was increased activity of key enzymes of the antioxidant system ascorbate and glutathione cycle in treated plants, together with the reduction of H 2 O 2 content. Glucose-6 phosphate dehydrogenase (G6PDH) and 6-phosphogluconate dehydrogenase (6PGDH) were desidrogenases with greater activity in the treated plants. Furthermore, 6PGDH proved the most stable enzyme when dealing with different A. thaliana reducing and oxidizing power, suggesting that this enzyme may be critical to provide reducing power in this species when treated with glifosato. A. thaliana despite symptoms of stress as shoot growth and wilting reduction when treated with Glyphose is able to adjust its antioxidant system in order to minimize the damage caused by this stress, which ensures its survival in this time exposure and doses used.

A produção de banana no Vale do Ribeira, em São Paulo, está inserida numa região que abriga um fragmento remanescente da Mata Atlântica, considerada um dos principais repositórios de biodiversidade e a floresta mais devastada entre os biomas brasileiros. Medidas sustentáveis, como a adoção de práticas agrícolas alternativas, tem sido o caminho para a conservação da fauna e flora, como também para a redução do uso inapropriado de terras que consequentemente pode aumentar o índice de doenças que atacam as plantas. Apesar, do razoável conhecimento científico sobre a fisiologia pós-colheita da banana, ainda não foram elucidadas quais são as respostas fisiológicas do fruto diante das alterações do meio ambiente decorrentes das práticas agroecológicas. Principalmente quais são os mecanismos de ação de compostos específicos, relacionados com a resistência da planta contra os estresses bióticos e abióticos. Também, não há uma abordagem analítica integrada que identifique os reguladores das vias metabólicas e possibilite um estudo holístico a nível molecular. Neste trabalho, foi avaliado o efeito da proximidade da biodiversidade nativa da Mata Atlântica sobre o perfil de metabólitos da banana (Musa acuminata AAA, Cavendish, cv. Nanicão). Foram comparados os frutos da parcela Biodiversidade, o qual apresenta 60% de seu perímetro limítrofe à floresta com a parcela Controle, inserida em uma área de produção de banana convencional. Neste estudo, foram determinados os perfis de etileno, vida verde, amido, açúcares, textura, cor, metabólitos semi-voláteis e não-voláteis e poliaminas. Como resultado, ambas as parcelas avaliadas apresentaram diferenças significativas no metabolismo primário e secundário, nos frutos verdes e maduros, respectivamente. Os metabólitos com diferença significativa entre as parcelas experimentais apresentaram maior envolvimento no metabolismo primário, sobretudo na via de biossíntese de aminoácidos, compostos precursores de uma ampla faixa de metabólitos secundários. As alterações quanto à abundância destes compostos são uma referência de que as mudanças do meio modificam as respostas da planta a estresses e estímulos. / Banana production in the Ribeira Valley, in São Paulo, is set in a region that embraces a remaining fragment of the Atlantic Coastal Forest (Mata Atlântica), considered one of the main biodiversity repositories and the most devastated forest among the Brazilians´ biomes. Sustainable measures such as the adoption of alternative farming practices has been the way for the conservation of fauna and flora, but also to reduce the inappropriate use of land which in turn may increase the disease index that attack plants. Although, reasonable scientific knowledge about banana postharvest physiology is available, the fruit´s physiologic response given the environment changes as a result agroecological practices has not been elucidated yet. Primarily what are the mechanisms of action of specific compounds, related to plant resistance against biotic and abiotic stresses. In addition, there is not an integrated analytical approach to identify regulators of metabolic pathways and enable a holistic study at the molecular level. In this study, we evaluated the effect of proximity to the native biodiversity of the Atlantic Forest on the banana metabolites profile (Musa acuminata AAA, Cavendish, cv. Nanicão). The fruits of Biodiversity group were compared, which has 60% of its perimeter adjacent to the forest with the Control group set in a conventional banana production area. In this study, we determined the ethylene profiles, green life, starch, sugars, texture, colour, semi- volatile and non- volatile metabolites and polyamines. As a result, both evaluated groups showed significant differences in primary and secondary metabolism, green and ripen fruits respectively. The metabolites with significant differences between treatments showed greater involvement in primary metabolism, especially in amino acid biosynthesis, precursors of secondary metabolites. Changes in the abundance of these compounds are indicators that alterations in the environment modify the plant responses to stresses and stimuli.

O nitrogênio é o nutriente mineral essencial mais limitante ao crescimento das plantas. Apenas alguns microorganismos procariotos desenvolveram um mecanismo bioquímico que permite reduzir N2, abundante na atmosfera, a amônia, que pode ser assimilada pelas plantas. Muitos destes microorganismos conseguem associar-se simbioticamente com outros organismos, sendo a associação de bactérias do grupo Rhizobium com plantas do grupo das leguminosas a mais importante a nível econômico. Por outro lado, quando existe disponibilidade de nitrato no meio ambiente, a leguminosa abandona a fixação biológica absorvendo nitrato, que é reduzido a amônia pelas enzimas nitrato redutase (NR) e nitrito redutase (NiR) e, ao final, assimilada pelo sistema GS/GOGAT. Apesar de as duas vias terem amônia como produto final, em leguminosas tropicais, principalmente as pertencentes à tribo Phaseolae, quando a amônia provém de associação simbiótica a planta exporta, via xilema, preferencialmente ureídeos, enquanto quando a amônia provém da redução de nitrato, a planta exporta amidas, principalmente asparagina e glutamina. O objetivo do presente trabalho foi identificar, em Canavalia ensiformes (L.), as alterações metabólicas que ocorriam em função da concentração de nitrato fornecida à planta, através da quantificação localizada dos principais compostos nitrogenados do metabolismo de nitrogênio e dos principais sítios de redução de nitrato; bem como estudar o metabolismo de asparagina na leguminosa em questão desde o estádio de germinação até a fase reprodutiva, identificando os sítios preferenciais de metabolismo desta amida. Observou-se que o metabolismo de aminoácidos foi profundamente alterado em função da concentração de nitrato fornecida. Os níveis de aminoácidos solúveis totais não se alteraram drasticamente, o mesmo ocorrendo com os níveis de proteína e ureídeos, considerando-se os diferentes tratamentos em um mesmo estádio de desenvolvimento. Com a alteração do estádio de desenvolvimento, especialmente com o início da fase reprodutiva, o metabolismo de nitrogênio foi profundamente alterado, observando-se inversão no sítio de redução de nitrato, alterações nas concentrações totais de ureídeos e aminoácidos e alterações profundas no metabolismo de aminoácidos, quando se relaciona com o estádio vegetativo. A atividade de nitrato redutase, em Canavalia ensiformes (L.) mostrou-se regulada pela concentração de glutamina presente nos tecidos, tendo se mostrado mais elevada nos tecidos onde os níveis de glutamina eram menores. A alteração no sítio de redução de nitrato em função da mudança no estádio de desenvolvimento foi acompanhada pelo aumento simultâneo na concentração de glutamina solúvel nos tecidos onde a atividade da enzima foi menor. Em função das mudanças no estádio de desenvolvimento, percebeu-se também uma redução no número de sítios de possível atividade da enzima asparaginase, o que foi inferido pela redução no número de tecidos onde a enzima esteve presente, sugerindo então um possível aumento no catabolismo desta amida por ação da enzima asparagina-aminotransferase. Para maior entendimento dos processos que levam às alterações no metabolismo de nitrato, asparagina e aminoácidos de uma forma geral, os mecanismos de síntese e utilização de aminoácidos devem ser analisados para melhor compreensão dos processos envolvidos, através da análise da atividade das principais enzimas envolvidas nestes processos, bem como de estudos da transcrição dos respectivos genes. / Nitrogen is the most limiting essential nutrient for plant growth. Some prokaryotic microorganisms have developed a biochemical mechanism, which allows the reduction of N2, which is abundantly present in the atmosphere, to ammonium that can be assimilated by the plants. Many of these microorganisms form symbiotic associations with other organisms. This is especially true for leguminous plants that form symbiotic associations with bacteria belonging to the Bradyrhizbium, Rhizobium, and Sinorhizobium groups. Bacterial nitrogen fixation from these interactions are extremely important for the global nitrogen balance and plays a major economically role in agriculture. On the other hand, when nitrate is available in the environment, leguminous plants interrupt the symbiotic fixation process to directly use of the nitrate, which is reduced to ammonium by the enzymes nitrate reductase (NR) and nitrite reductase (NiR), and is finally assimilated by the GS/GOGAST system. Although both will result in ammonium as the end-product, in tropical leguminous plants species, mainly those of the Phaseoleae tribe, when ammonium is produced by the symbiotic association the plant translocates mainly ureides via xylem, whereas the plant translocate mainly amides such as asparagine and glutamine, when the ammonium is produced by nitrate reduction. The objective of this study was to identify in Canavalia ensiformes (L.), metabolic alterations dependent upon the concentration of nitrate supplied to the plant. Specific attention was given to the quantity of nitrogen compounds from nitrogen metabolism and asparagine metabolism from the early stage of germination to the reproductive stage, with the identification of the main locations of metabolism for this amide. Amino acids metabolism was significantly altered when nitrate was supplied at different concentrations. Total soluble amino acids, total protein and ureide contents were not dramatically altered when considering the different treatments at the same developmental stage. However, nitrogen metabolism was shown to be drastically altered when different development stages were compared, particularly at the beginning of the reproductive stage, at which time a switch in the location of nitrate reduction, alterations in the total concentration of ureides and amino acids were observed, when compared to the vegetative stage. Nitrate reductase activity of Canavalia ensiformes was shown to be regulated by the concentration of glutamine present in the tissues, exhibiting higher activity in tissues containing lower concentrations of glutamine, which coincided with the shift of the site of nitrate reduction with the changing developmental stage. The understanding of the processes leading to the alterations in the metabolism of nitrate, asparagine, amino acids, and the mechanism related to the synthesis and utilization of amino acids requires further studies.

O nitrogênio é um dos elementos mais limitantes no desenvolvimento de plantas. Vernonia herbacea (Vell.) Rusby, Asteraceae do cerrado, possui órgãos subterrâneos (rizóforos) que armazenam frutanos do tipo inulina. Estudos anteriores mostraram que o tratamento com solução nutritiva contendo 1,3 mmol L-1 NO3 - (Nlimitado) promoveu o acúmulo de frutanos nos rizóforos em detrimento do aumento de biomassa aérea e que o inverso ocorreu com plantas que receberam 10,7 mmol L-1 NO3 - (N-suficiente). Entretanto, não foram obtidas informações quanto às atividades das enzimas, em plantas sob esses tratamentos. Considerando a importância de estudos de nutrição mineral para a adequação de tratamentos de fertilização visando à produtividade de plantas de interesse econômico e em vista do teor elevado de frutanos em V. hebacea, este projeto teve como objetivos analisar o efeito do nitrogênio no crescimento e na alocação da biomassa, bem como no conteúdo e na composição de frutanos, nas atividades das enzimas de síntese (SST e FFT) e degradação (FEH e INV) de frutanos nos rizóforos e na atividade da redutase do nitrato (RN) e conteúdo de nitrato em folhas de V.herbacea. No presente trabalho, plantas de V. herbacea tratadas com baixo teor de nitrogênio (2,5 mmolL-1 de nitrato) apresentaram atividades de síntese (SST e FFT) superiores às tratadas com teor mais elevado de nitrogênio (11,9 mmol L-1 de nitrato), enquanto o inverso, ou seja, atividade elevada de despolimerização (FEH) ocorreu nas plantas que receberam 11,9 mmol L-1 de nitrato. O conteúdo de frutanos foi maior em plantas sob condições limitantes de nitrogênio, coerente com a maior atividade de síntese encontrada nestas plantas. Entretanto, maiores biomassas aérea e subterrânea foram encontradas nas plantas que receberam 2,5 mmolL-1 NO3 -, não sendo possível afirmar que baixos níveis de nitrato limitaram o seu crescimento. Dessa forma, para melhor compreensão do efeito do nitrato no crescimento, na alocação de biomassa e no metabolismo de frutanos em V. herbacea, foi conduzido um novo experimento que teve como objetivos analisar o efeito de diferentes concentrações de nitrato (0, 2,5, 5, 10 e 15 mM de KNO3) nos mesmos parâmetros analisados no experimento anterior em rizóforos e folhas de V. herbacea. Assim foi possível concluir que plantas tratadas com 10 mM apresentaram melhor eficiência no acúmulo total de biomassa e de frutanos nos rizóforos. Neste experimento, também foi demonstrado que plantas de V. herbacea, além dos frutanos, acumulam quantidades elevadas de nitrato nos rizóforos, mas assimilam preferencialmente esse mineral nas folhas. Uma vez que as plantas apresentaram maior massa seca aérea e subterrânea quando receberam soluções nutritivas enriquecidas com 10 mM de nitrato, foi realizado outro experimento para verificar a melhor fonte de nitrogênio no cultivo dessa espécie. As plantas foram submetidas ao cultivo com nitrato (KNO3), amônio ((NH4)2SO4) e a mistura de nitrato e amônio(NH4NO3), ambas na concentração de 10 mM, sendo possível verificar que esta espécie não apresentou preferência pela fonte nitrogenada, e sugerindo que o cultivo pode ser realizado em qualquer uma das fontes nitrogenadas estudadas. / Nitrogen is the most limiting element to plant development. Vernonia herbacea (Vell.) Rusby, Asteracea from the cerrado, bears underground organs (rhizophores) which accumulate inulin-type fructans. Previous studies showed that nutrient solution containing 1.3 mmol L-1 NO3 - (N-Limited treatment) promoted fructan accumulation in rhizophores and decrease of aerial biomass, while the opposite occurred in plants treated with nutrient solution containing 10.7 mmol L-1 NO3 - (N-sufficient treatment). However, as the activities of fructan metabolizing enzymes were not measured in these plants, new experiments were designed with this purpose. Thus, considering the importance of studies on mineral nutrition for the adjustment of the fertilization treatment, aiming at high contents of fructan and increase in plant productivity, the aim of this project was to analyse the effect of nitrogen on growth and biomass allocation, on fructan content and composition, on the activity of enzymes involved in fructan metabolism (SST, FFT, FEH and INV) in rhizophores, as well as on the activity of nitrate reductase (NR) and nitrogen content in leaves and rhizophores of V. herbacea. In the present work, plants treated with a low nitrogen concentration (2.5 mmol L-1 NO3 -) presented higher fructan biossynthetic activities than those treated with higher nitrogen concentration (11.9 mmol L-1 NO3 -). Oppositely, a higher mobilization activity occurred under high nitrogen concentration. Fructan content was higher in plants under low nitrogen concentration, in accordance with the higher biosynthetic activity in this treatment. However, higher aerial and underground biomass were detected in the 2.5 mmol L-1 NO3 - plants, indicating that growth was not limited under low levels of nitrate. Therefore, in order to improve the understanding of the effect of nitrate on growth, biomass allocation and fructan metabolism in V. herbacea, a new experiment was performed in which different concentrations of nitrate concentration (0, 2.5, 5.0, 10.0, 15.0 mM) were supplied in the same conditions mentioned above. The results showed that 10 mM nitrate was the most efficient concentration for total plant biomass and fructan accumulation in the rhizophore. It was also shown that, besides fructan, nitrate is accumulated in the rhizophores, but is preferably assimilated in leaves, where RN activity is higher. Considering results obtained with 10 mM nitrate, a third experiment was done in order to compare the effect of different nitrogen sources on growth of V. herbacea. The plants were treated with nutrient solutions containing ammoniun ((NH4)2SO4), nitrate(KNO3) and a mixture of nitrate and ammoniun (NH4NO3), both at a final concentration of 10 mM. No preference for the nitrogen source was observed when growth parameters were analysed. Therefore, the results suggest that plants of V. herbacea can be cultivated under any of the nitrogen sources used in this study.

A principal fonte de proteínas para alimentação humana e animal é fornecida pelas sementes de cereais e leguminosas. O conteúdo de aminoácidos solúveis em endospermas de milho normal e mutantes opaco-2 e floury foram determinadas por HPLC. A análise indicou que a concentração total de aminoácidos solúveis variou entre os mutantes e seus tipos selvagens. Nos mutantes o10, o11 e o13, as concentrações foram aumentadas significativamente quando comparadas ao tipo selvagem W22, enquanto os mutantes o1, o2, o13, fl1 e fl2 exibiram baixas concentrações em relação ao seu respectivo tipo selvagem Oh43. Resultados similares foram obtidos para os mutantes o5, o7 e fl3 em relação aos seus tipos selvagens (B79, B37 e WT3, respectivamente). Para metionina, o mutante o2 e o tipo selvagem Oh43 apresentaram as mais altas concentrações deste aminoácido. Diferenças significativas não foram observadas para os outros aminoácidos analisados, tais como lisina e treonina. Os resultados sugerem que as altas concentrações sugeridas originalmente para estes mutantes devem ser devidas aos níveis destes aminoácidos incorporados nas proteínas de reserva, mas não na forma solúvel. / For human nutrition the main source of vegetable proteins are cereal and legume seeds. The content of total soluble amino acids in mature endosperms of wildtype and maize opaque and floury mutants have been determined by HPLC. The total absolute concentration of soluble amino acids among the mutants and their wild-type counterparts varied depending on the mutant. In the o10, o11 and o13 mutants the concentrations were significantly increased when compared to their wild-type counterpart W22, whereas the mutants o1, o2, o13, fl1 and fl2 exhibited lower concentrations when compared to the wild-type Oh43, Similar results were observed for o5, o7 and fl3 in relation to their specific wild-type counterparts (B79, B37 and WT3, respectively). For soluble methionine content, o2 and Oh43 exhibited the highest concentrations. Significant differences were not observed for other amino acids such as lysine and threonine. The results suggest that the high-lysine concentrations indicated originally for these mutants must be due to the amino acids incorporated into storage proteins, but not in the soluble form.

O nitrogênio é um dos elementos mais limitantes no desenvolvimento de plantas. Vernonia herbacea (Vell.) Rusby, Asteraceae do cerrado, possui órgãos subterrâneos (rizóforos) que armazenam frutanos do tipo inulina. Estudos anteriores mostraram que o tratamento com solução nutritiva contendo 1,3 mmol L-1 NO3 - (Nlimitado) promoveu o acúmulo de frutanos nos rizóforos em detrimento do aumento de biomassa aérea e que o inverso ocorreu com plantas que receberam 10,7 mmol L-1 NO3 - (N-suficiente). Entretanto, não foram obtidas informações quanto às atividades das enzimas, em plantas sob esses tratamentos. Considerando a importância de estudos de nutrição mineral para a adequação de tratamentos de fertilização visando à produtividade de plantas de interesse econômico e em vista do teor elevado de frutanos em V. hebacea, este projeto teve como objetivos analisar o efeito do nitrogênio no crescimento e na alocação da biomassa, bem como no conteúdo e na composição de frutanos, nas atividades das enzimas de síntese (SST e FFT) e degradação (FEH e INV) de frutanos nos rizóforos e na atividade da redutase do nitrato (RN) e conteúdo de nitrato em folhas de V.herbacea. No presente trabalho, plantas de V. herbacea tratadas com baixo teor de nitrogênio (2,5 mmolL-1 de nitrato) apresentaram atividades de síntese (SST e FFT) superiores às tratadas com teor mais elevado de nitrogênio (11,9 mmol L-1 de nitrato), enquanto o inverso, ou seja, atividade elevada de despolimerização (FEH) ocorreu nas plantas que receberam 11,9 mmol L-1 de nitrato. O conteúdo de frutanos foi maior em plantas sob condições limitantes de nitrogênio, coerente com a maior atividade de síntese encontrada nestas plantas. Entretanto, maiores biomassas aérea e subterrânea foram encontradas nas plantas que receberam 2,5 mmolL-1 NO3 -, não sendo possível afirmar que baixos níveis de nitrato limitaram o seu crescimento. Dessa forma, para melhor compreensão do efeito do nitrato no crescimento, na alocação de biomassa e no metabolismo de frutanos em V. herbacea, foi conduzido um novo experimento que teve como objetivos analisar o efeito de diferentes concentrações de nitrato (0, 2,5, 5, 10 e 15 mM de KNO3) nos mesmos parâmetros analisados no experimento anterior em rizóforos e folhas de V. herbacea. Assim foi possível concluir que plantas tratadas com 10 mM apresentaram melhor eficiência no acúmulo total de biomassa e de frutanos nos rizóforos. Neste experimento, também foi demonstrado que plantas de V. herbacea, além dos frutanos, acumulam quantidades elevadas de nitrato nos rizóforos, mas assimilam preferencialmente esse mineral nas folhas. Uma vez que as plantas apresentaram maior massa seca aérea e subterrânea quando receberam soluções nutritivas enriquecidas com 10 mM de nitrato, foi realizado outro experimento para verificar a melhor fonte de nitrogênio no cultivo dessa espécie. As plantas foram submetidas ao cultivo com nitrato (KNO3), amônio ((NH4)2SO4) e a mistura de nitrato e amônio(NH4NO3), ambas na concentração de 10 mM, sendo possível verificar que esta espécie não apresentou preferência pela fonte nitrogenada, e sugerindo que o cultivo pode ser realizado em qualquer uma das fontes nitrogenadas estudadas. / Nitrogen is the most limiting element to plant development. Vernonia herbacea (Vell.) Rusby, Asteracea from the cerrado, bears underground organs (rhizophores) which accumulate inulin-type fructans. Previous studies showed that nutrient solution containing 1.3 mmol L-1 NO3 - (N-Limited treatment) promoted fructan accumulation in rhizophores and decrease of aerial biomass, while the opposite occurred in plants treated with nutrient solution containing 10.7 mmol L-1 NO3 - (N-sufficient treatment). However, as the activities of fructan metabolizing enzymes were not measured in these plants, new experiments were designed with this purpose. Thus, considering the importance of studies on mineral nutrition for the adjustment of the fertilization treatment, aiming at high contents of fructan and increase in plant productivity, the aim of this project was to analyse the effect of nitrogen on growth and biomass allocation, on fructan content and composition, on the activity of enzymes involved in fructan metabolism (SST, FFT, FEH and INV) in rhizophores, as well as on the activity of nitrate reductase (NR) and nitrogen content in leaves and rhizophores of V. herbacea. In the present work, plants treated with a low nitrogen concentration (2.5 mmol L-1 NO3 -) presented higher fructan biossynthetic activities than those treated with higher nitrogen concentration (11.9 mmol L-1 NO3 -). Oppositely, a higher mobilization activity occurred under high nitrogen concentration. Fructan content was higher in plants under low nitrogen concentration, in accordance with the higher biosynthetic activity in this treatment. However, higher aerial and underground biomass were detected in the 2.5 mmol L-1 NO3 - plants, indicating that growth was not limited under low levels of nitrate. Therefore, in order to improve the understanding of the effect of nitrate on growth, biomass allocation and fructan metabolism in V. herbacea, a new experiment was performed in which different concentrations of nitrate concentration (0, 2.5, 5.0, 10.0, 15.0 mM) were supplied in the same conditions mentioned above. The results showed that 10 mM nitrate was the most efficient concentration for total plant biomass and fructan accumulation in the rhizophore. It was also shown that, besides fructan, nitrate is accumulated in the rhizophores, but is preferably assimilated in leaves, where RN activity is higher. Considering results obtained with 10 mM nitrate, a third experiment was done in order to compare the effect of different nitrogen sources on growth of V. herbacea. The plants were treated with nutrient solutions containing ammoniun ((NH4)2SO4), nitrate(KNO3) and a mixture of nitrate and ammoniun (NH4NO3), both at a final concentration of 10 mM. No preference for the nitrogen source was observed when growth parameters were analysed. Therefore, the results suggest that plants of V. herbacea can be cultivated under any of the nitrogen sources used in this study.