O Brasil é o maior exportador e o segundo maior produtor de tabaco do mundo, de acordo com a safra de 2013/2014. A planta de tabaco (Nicotiana tabacum L.) é usada na fabricação de todos os derivados e a composição química do tabaco varia de acordo com o tipo de folha, como foram cultivadas, a região do plantio, as características da preparação (compressão, filtro e papel) e a variação de temperatura resultante da combustão incompleta do tabaco. Os derivados do tabaco são os produtos comercializados mais consumidos no mundo, como por exemplo, o cigarro, o charuto e o narguilé. Os efeitos danosos que estes produtos causam a saúde humana são há anos intensivamente discutidos e muitos estudos são realizados mundialmente relacionando o uso dos derivados do tabaco com diversas doenças. Existe pouca informação a respeito da caracterização radiológica da planta de tabaco na literatura internacional e nacional. O objetivo deste trabalho foi determinar a concentração dos radionuclídeos 238U, 234U, 230Th, 226Ra, 210Pb e 210Po, membros da série de decaimento do 238U, e os radionuclídeos 232Th e 228Ra membros da série de decaimento do 232Th nas variedades Burley e Virginia, as quais são as mais cultivadas no Brasil. Estes radionuclídeos naturais foram determinados em plantas adquiridas de produtores da região Sul do Brasil e também em plantas dessas mesmas variedades cultivadas em vasos com substrato orgânico e fertilizante com o objetivo de verificar prováveis influências dos fertilizantes e defensivos agrícolas usados pelos produtores na concentração dos radionuclídeos determinados. Os isótopos de U e Th, além do 210Po foram determinados por espectrometria alfa, após separação radioquímica e os radionuclídeos 226Ra, 228Ra e 210Pb pela medida alfa e beta total, também após separação radioquímica. Todas as partes da planta foram analisadas: raízes, caules e folhas, bem como os substratos orgânicos, fertilizantes e solos usados nos cultivos. Os isótopos de U e Th apresentaram resultados abaixo dos limites de detecção dos métodos para as folhas e caules de todas as plantas analisadas, apresentando resultados mensuráveis apenas nas raízes, solo e substrato. Os radionuclídeos 226Ra, 228Ra, 210Pb e 210Po foram determinados na grande maioria das partes das plantas, sendo os maiores valores obtidos para o 228Ra, o qual apresentou também o maior valor do fator de transferência. As plantas cultivadas no IPEN apresentaram valores inferiores de concentração dos radionuclídeos analisados quando comparados com as plantas cultivadas pelo produtor, pois estas foram cultivadas em potes com substrato orgânico e adição de fertilizante, cuja análise apresentou baixas concentrações dos radionuclídeos estudados. Baseados em dados da literatura nacional que estudou o fertilizante brasileiro, pode-se concluir, para as plantas do produtor, que o fertilizante exerce uma grande influência na concentração dos radionuclídeos estudados. / Brazil is the largest exporter and second largest producer of tobacco worldwide, according to the crop production of 2013/2014. The tobacco plant (Nicotiana tabacum L.) is used to manufacture all derivatives and the chemical composition of the resulting tobacco products varies with the type of tobacco leaves, how they are grown, the region where they are cultivated, the characteristics of preparation (compression, filter and paper) and the temperature variations resulting from the incomplete combustion of tobacco. Tobacco products are extensively used throughout the world, and the most consumed are cigarettes, cigars and narghile. The damaging effects that these products cause to human health are discussed globally, and many surveys are performed with the aim of relating the use of these products with various illnesses. There is a lack of information about the radiological characterization of the tobacco plant both in international and Brazilian literature. The objective of this study was to determine the concentration of radionuclides 238U, 234U, 230Th, 226Ra, 210Pb and 210Po, members from the 238U decay series, and the radionuclides 232Th and 228Ra members of the 232Th decay series in the varieties Burley and Virginia, which are the most cultivated in Brazil. Plants from these varieties were cultivated in pots with organic substrate and fertilizer and also acquired from the producers and analyzed by alpha spectrometry for U and Th isotopes and 210Po determination, and gross alpha and beta counting, 228Ra, 226Ra and 210Pb determination. The whole plant, from both places, was analyzed; root, stem, leaves, as well as the organic substrate, the fertilizers, and the soil. The results for U and Th isotopes presented values below the detection limits of the methods to the leaves and stems of all plants analyzed, with measurable results only in roots, soil, and substrate. The radionuclides 226Ra, 228Ra, 210Pb, and 210Po, were determined in most parts of the plants, with the highest values obtained for 228Ra, which also had the highest value of the transfer factor. Plants grown at IPEN showed lower concentration of radionuclides analyzed when compared with plants grown by the producer, as these were grown in pots with organic substrate and addition of fertilizer, whose analysis showed low concentrations of radionuclides studied. Based on data from national literature who studied the Brazilian fertilizer, it can be concluded, to the plants from the producer, the fertilizer has a great influence in the concentration of radionuclides studied.

Em Angiospermas, o pistilo, contido na flor, é um órgão de extrema importância na reprodução vegetal, sendo que analisar a função dos genes expressos nos tecidos especializados que o compõem, é fundamental para um melhor entendimento do processo reprodutivo vegetal. Utilizando a técnica de screening diferencial de uma biblioteca de cDNA de estigma/estilete de Nicotiana tabacum, foi identificado um clone de cDNA (PA3), com alta similaridade a metiltransferases (SAMT, BAMT, e JAMT). O gene correspondente ao cDNA (PA3) foi denominado NtPMT (Nicotiana tabacum Pistil Methyltransferase). As metiltransferases são enzimas envolvidas em processos como desenvolvimento vegetal, respostas de defesa, sinalização química, polinização, entre outros. Dois clones de cDNAs, (46B11 e 134B02), codificando proteínas com alta similaridade a metiltransferases, foram isolados de um banco de ESTs (TOBEST), e utilizados para experimentos de expressão heteróloga. Para tanto, foram construídos dois plasmídeos recombinantes, contendo uma \"tag\" de histidinas em fusão N-terminal com as regiões codificadoras das proteínas, sob controle de um promotor forte e regulável. Os vetores de expressão bacterianos foram utilizados para transformar diferentes linhagens de Escherichia coli [BL21 (DE3), BL21(DE3) Códon Plus-RP e BL21 (DE3) Rosetta], de forma a analisar os níveis de expressão em diferentes temperaturas de cultivo (37°C, 30°C e 20°C) e diferentes tempos de indução (1, 2, 3, 4, 5 e 20hs). O vetor de expressão pEXP17¬46B11 foi utilizado para transformar as três linhagens de E. coli, enquanto o vetor de expressão pEXP17-134B02 foi introduzido apenas em BL21(DE3) Rosetta. Em BL21 (DE3) a proteína esperada (22,7kDa), correspondente ao clone pEXP17-46B11, foi produzida apenas em 37°C, apresentando um bom nível de expressão já nas primeiras três horas de indução. Por outro lado, as cepas BL21 (DE3)Códon Plus-RP e BL21 (DE3) Rosetta foram capazes de produzir boa quantidade da proteína recombinante, em todas as condições testadas. Entretanto, a proteína de fusão (22,7kDa) pôde ser observada apenas na fração celular insolúvel, na maioria das condições testadas, provavelmente na forma de corpos de inclusão. Contudo, ao se utilizar 20h de indução, na temperatura de 20°C, foi possível detectar uma pequena quantidade da proteína recombinante pEXP17-46B11 na fração celular solúvel, resultado confirmado por análises de Western blot. A linhagem BL21(DE3) Rosetta também apresentou bons níveis de expressão da proteína recombinante pEXP17-134B02, em todas as condições testadas. Entretanto, a proteína, com massa esperada (13,9kDa), foi observada apenas na fração celular insolúvel, provavelmente na forma de corpos de inclusão. Apesar de a proteína pEXP17-46B11 estar insolúvel, os bons níveis de expressão obtidos tornaram possível a utilização da mesma para a produção de anticorpos policlonais. Para tanto, bandas da proteína recombinante, induzidas em BL21(DE3) Rosetta, por três horas, à 37ºC, foram cortadas do gel de poliacrilamida, e utilizadas para a imunização de camundongos. Dois fragmentos do gene NtPMT foram amplificados via PCR, a partir do DNA genômico de N. tabacum e de suas prováveis espécies parentais, Nicotiana sylvestris e Nicotiana tomentosiformis. Após clonagem e sequenciamento, os fragmentos obtidos foram utilizados para análises comparativas de seqüências, visando um melhor entendimento da história evolutiva desse gene, nas três espécies de Nicotiana. Os resultados obtidos corroboraram com uma das hipóteses de origem evolutiva, segundo a qual, a espécie N. tabacum teria surgido a partir de um cruzamento entre um ancestral de N. sylvestris e um ancestral de N. tomentosiformis. / In Angiosperms, the pistil of the flower is an organ of extreme importance in plant reproduction and to analyze the function of the genes expressed in the specialized tissues of the pistil is very important for a better understanding of the reproductive process. Through the differential screening of a Nicotiana tabacum stigma/style cDNA library, a cDNA clone (PA3), encoding a protein with high similarity to methyltransferases (SAMT, BAMT and JAMT), has been identified. The gene corresponding to the cDNA (PA3) has been designated NtPMT (Nicotiana tabacum ? Pistil Methyltransferase). The methyltransferases are enzymes involved in processes such as: plant development, defense responses, chemical signaling, pollination, among others. Two cDNA clones (46B11 and 134B02), encoding proteins with high similarity to methyltransferases have been isolated from the TOBEST cDNA library and have been used in heterologous expression experiments. For this purpose, two recombinant plasmids have been constructed, containing a histidine tag in N-terminal fusion with the regions encoding the proteins, under the control of a strong and regulated promoter. The bacterial expression vectors were used for the transformation of different Escherichia coli strains [BL21 (DE3), BL21(DE3) Codon Plus-RP and BL21 (DE3) Rosetta], in order to analyze the expression levels in different growth temperatures (37°C, 30°C and 20°C) and different induction periods (1, 2, 3, 4, 5 and 20 hours). The expression vector pEXP17¬46B11 was used to transform the three strains of E. coli, and the expression vector pEXP17-134B02 has been introduced only in BL21(DE3) Rosetta. In BL21 (DE3), the expected protein (22.7kDa), corresponding to the pEXP17-46B11 clone, has been produced only at 37°C, showing a good expression level already at the first three hours of induction. On the other hand, the strains BL21 (DE3) Codon Plus-RP and BL21 (DE3) Rosetta were capable of producing good quantity of the recombinant protein in all conditions tested. However, the fusion protein (22.7kDa) could be observed only at the insoluble cellular fraction, in the majority of conditions tested, probably as inclusion bodies. However, using 20 h of induction at the temperature of 20°C, it was possible to detect a small quantity of the pEXP17-46B11 recombinant protein in the soluble cellular fraction, a result that has been confirmed by Western blot analyzis. The strain BL21(DE3) Rosetta has also shown good expression levels of the pEXP17-134B02 recombinant protein in all conditions tested. However, the protein with the expected mass (13.9kDa) has been observed only in the insoluble cellular fraction, probably as inclusion bodies. Despite the fact the pEXP17-46B11 protein was insoluble, the good expression levels obtained made possible its use in the production of policlonal antibodies. For this purpose, bands of the recombinant protein obtained in BL21(DE3) Rosetta, induced for three hours at 37ºC, were cut from the poliacrylamide gel and used for the immunization of mouses. Two fragments of the NtPMT gene were amplified by PCR, from genomic DNA of N. tabacum and its putative parental species Nicotiana sylvestris e Nicotiana tomentosiformis. After cloning and sequencing, the obtained fragments were used for comparative sequence analysis, aiming a better understanding of the evolutionary history of this gene in the three Nicotiana species. The results corroborate the hypothesis of the N. tabacum evolutionary origin in which it was originated by the cross between an ancestral of N. sylvestris and an ancestral of N. tomentosiformis.

Em Angiospermas, o pistilo, contido na flor, é um órgão de extrema importância na reprodução vegetal, sendo que analisar a função dos genes expressos nos tecidos especializados que o compõem, é fundamental para um melhor entendimento do processo reprodutivo vegetal. Utilizando a técnica de screening diferencial de uma biblioteca de cDNA de estigma/estilete de Nicotiana tabacum, foi identificado um clone de cDNA (PA3), com alta similaridade a metiltransferases (SAMT, BAMT, e JAMT). O gene correspondente ao cDNA (PA3) foi denominado NtPMT (Nicotiana tabacum Pistil Methyltransferase). As metiltransferases são enzimas envolvidas em processos como desenvolvimento vegetal, respostas de defesa, sinalização química, polinização, entre outros. Dois clones de cDNAs, (46B11 e 134B02), codificando proteínas com alta similaridade a metiltransferases, foram isolados de um banco de ESTs (TOBEST), e utilizados para experimentos de expressão heteróloga. Para tanto, foram construídos dois plasmídeos recombinantes, contendo uma \"tag\" de histidinas em fusão N-terminal com as regiões codificadoras das proteínas, sob controle de um promotor forte e regulável. Os vetores de expressão bacterianos foram utilizados para transformar diferentes linhagens de Escherichia coli [BL21 (DE3), BL21(DE3) Códon Plus-RP e BL21 (DE3) Rosetta], de forma a analisar os níveis de expressão em diferentes temperaturas de cultivo (37°C, 30°C e 20°C) e diferentes tempos de indução (1, 2, 3, 4, 5 e 20hs). O vetor de expressão pEXP17¬46B11 foi utilizado para transformar as três linhagens de E. coli, enquanto o vetor de expressão pEXP17-134B02 foi introduzido apenas em BL21(DE3) Rosetta. Em BL21 (DE3) a proteína esperada (22,7kDa), correspondente ao clone pEXP17-46B11, foi produzida apenas em 37°C, apresentando um bom nível de expressão já nas primeiras três horas de indução. Por outro lado, as cepas BL21 (DE3)Códon Plus-RP e BL21 (DE3) Rosetta foram capazes de produzir boa quantidade da proteína recombinante, em todas as condições testadas. Entretanto, a proteína de fusão (22,7kDa) pôde ser observada apenas na fração celular insolúvel, na maioria das condições testadas, provavelmente na forma de corpos de inclusão. Contudo, ao se utilizar 20h de indução, na temperatura de 20°C, foi possível detectar uma pequena quantidade da proteína recombinante pEXP17-46B11 na fração celular solúvel, resultado confirmado por análises de Western blot. A linhagem BL21(DE3) Rosetta também apresentou bons níveis de expressão da proteína recombinante pEXP17-134B02, em todas as condições testadas. Entretanto, a proteína, com massa esperada (13,9kDa), foi observada apenas na fração celular insolúvel, provavelmente na forma de corpos de inclusão. Apesar de a proteína pEXP17-46B11 estar insolúvel, os bons níveis de expressão obtidos tornaram possível a utilização da mesma para a produção de anticorpos policlonais. Para tanto, bandas da proteína recombinante, induzidas em BL21(DE3) Rosetta, por três horas, à 37ºC, foram cortadas do gel de poliacrilamida, e utilizadas para a imunização de camundongos. Dois fragmentos do gene NtPMT foram amplificados via PCR, a partir do DNA genômico de N. tabacum e de suas prováveis espécies parentais, Nicotiana sylvestris e Nicotiana tomentosiformis. Após clonagem e sequenciamento, os fragmentos obtidos foram utilizados para análises comparativas de seqüências, visando um melhor entendimento da história evolutiva desse gene, nas três espécies de Nicotiana. Os resultados obtidos corroboraram com uma das hipóteses de origem evolutiva, segundo a qual, a espécie N. tabacum teria surgido a partir de um cruzamento entre um ancestral de N. sylvestris e um ancestral de N. tomentosiformis. / In Angiosperms, the pistil of the flower is an organ of extreme importance in plant reproduction and to analyze the function of the genes expressed in the specialized tissues of the pistil is very important for a better understanding of the reproductive process. Through the differential screening of a Nicotiana tabacum stigma/style cDNA library, a cDNA clone (PA3), encoding a protein with high similarity to methyltransferases (SAMT, BAMT and JAMT), has been identified. The gene corresponding to the cDNA (PA3) has been designated NtPMT (Nicotiana tabacum ? Pistil Methyltransferase). The methyltransferases are enzymes involved in processes such as: plant development, defense responses, chemical signaling, pollination, among others. Two cDNA clones (46B11 and 134B02), encoding proteins with high similarity to methyltransferases have been isolated from the TOBEST cDNA library and have been used in heterologous expression experiments. For this purpose, two recombinant plasmids have been constructed, containing a histidine tag in N-terminal fusion with the regions encoding the proteins, under the control of a strong and regulated promoter. The bacterial expression vectors were used for the transformation of different Escherichia coli strains [BL21 (DE3), BL21(DE3) Codon Plus-RP and BL21 (DE3) Rosetta], in order to analyze the expression levels in different growth temperatures (37°C, 30°C and 20°C) and different induction periods (1, 2, 3, 4, 5 and 20 hours). The expression vector pEXP17¬46B11 was used to transform the three strains of E. coli, and the expression vector pEXP17-134B02 has been introduced only in BL21(DE3) Rosetta. In BL21 (DE3), the expected protein (22.7kDa), corresponding to the pEXP17-46B11 clone, has been produced only at 37°C, showing a good expression level already at the first three hours of induction. On the other hand, the strains BL21 (DE3) Codon Plus-RP and BL21 (DE3) Rosetta were capable of producing good quantity of the recombinant protein in all conditions tested. However, the fusion protein (22.7kDa) could be observed only at the insoluble cellular fraction, in the majority of conditions tested, probably as inclusion bodies. However, using 20 h of induction at the temperature of 20°C, it was possible to detect a small quantity of the pEXP17-46B11 recombinant protein in the soluble cellular fraction, a result that has been confirmed by Western blot analyzis. The strain BL21(DE3) Rosetta has also shown good expression levels of the pEXP17-134B02 recombinant protein in all conditions tested. However, the protein with the expected mass (13.9kDa) has been observed only in the insoluble cellular fraction, probably as inclusion bodies. Despite the fact the pEXP17-46B11 protein was insoluble, the good expression levels obtained made possible its use in the production of policlonal antibodies. For this purpose, bands of the recombinant protein obtained in BL21(DE3) Rosetta, induced for three hours at 37ºC, were cut from the poliacrylamide gel and used for the immunization of mouses. Two fragments of the NtPMT gene were amplified by PCR, from genomic DNA of N. tabacum and its putative parental species Nicotiana sylvestris e Nicotiana tomentosiformis. After cloning and sequencing, the obtained fragments were used for comparative sequence analysis, aiming a better understanding of the evolutionary history of this gene in the three Nicotiana species. The results corroborate the hypothesis of the N. tabacum evolutionary origin in which it was originated by the cross between an ancestral of N. sylvestris and an ancestral of N. tomentosiformis.

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Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2015-2016 / La moléculture végétale est une approche prometteuse pour la production de protéines d’intérêt médical ou industriel. Considérant les variations de rendement possibles dans une plante soumise à différentes conditions culturales, nos objectifs étaient : (i) de cartographier l’accumulation d’un antigène viral d’intérêt clinique dans les feuilles du tabac sauvage Nicotiana benthamiana utilisé comme bio-usine, et (ii) d’évaluer l’impact de la lumière en période de croissance sur le rendement total en antigène. Nous avons étudié les relations entre l’âge foliaire, le régime lumineux, l’expression du transgène et le rendement final en antigène dans les feuilles. Nos données confirment l’influence de l’âge sur les variations de rendement d’une feuille à l’autre, et l’impact positif de l’intensité lumineuse sur le rendement par plante. Elles mettent aussi en relief l’importance des tiges secondaires sur le rendement et le rôle clé de la transcription du transgène sur la teneur en antigène à l’échelle cellulaire. / Plant molecular farming is a promising approach to produce proteins of medical or industrial interest. Considering possible variations of protein yield in plants exposed to different cultural conditions, our goals were : (i) to map the accumulation of a clinically useful viral antigen in leaves of the tobacco relative Nicotiana benthamiana used as protein biofactory, and (ii) to evaluate the impact of light conditions during plant growth on total antigen yield. We looked at eventual relations in planta between leaf age, light intensity, light quality, transgene expression and final protein yield in leaves. Our data confirmed the central influence of leaf age on antigen yield variation from one leaf to another, and the positive impact of light intensity on total yield per plant. They also highlight the importance of secondary stem growth on total yield, and the key role of transgene transcription on antigen content at the cell scale.

Bacterial fruit blotch (BFB) of cucurbits is caused by Acidovorax citrulli, a Gram-negative seedborne bacterium that can cause up to 100% fruit yield losses in the field. Currently, BFB is a major problem for the cucurbits industry worldwide. Thus far, attempts to identify resistance in cucurbit germplasm for controlling BFB have been unsuccessful. Despite the importance of the disease, little is known about the molecular mechanisms of A. citrulli pathogenicity, due to a lack of molecular tools for studying the A. citrulli/cucurbit interaction. The genomic sequence of A. citrulli strain AAC00-1 has been determined, and the components of type III secretion system have been identified. The goal of this research was to develop molecular tools for studying the BFB disease. Nineteen putative type III effector genes were cloned from two representative A. citrulli strains (AAC00-1 and M6). The distribution of 19 type III effectors among A. citrulli strains, collected worldwide, was studied. A novel Gateway-compatible binary vector was developed for transient expression of A. citrulli type III effectors genes in planta. A set of modified vectors for marker-exchange mutagenesis in A. citrulli were constructed. The model plant species Nicotiana benthamiana was found to be susceptible to A. citrulli, while Nicotiana tabacum was resistance to A. citrulli, so therefore could carry nonhost resistance genes. Two T3S effectors, Aave1548 and Aave2166, triggered water soaking-like cell death in N. benthamiana, but HR-like cell death in N. tabacum. Bacterial mutagenesis and in planta disease assay confirmed that both Aave1548 and Aave2166 have significant virulence contributions to A. citrulli in N. benthamiana plant and melon seeds. Aave2166 encodes a putative acetyltransferase that belongs to the YopJ super family, which is conserved in both animal and plant pathogenic bacteria. Wild type but not the putative catalytic mutant (C232A) of Aave2166 can trigger cell death phenotype in N. benthamiana and N. tabacum. N. benthamiana yeast two-hybrid cDNA library screening using Aave2166 identified six N. benthamiana proteins/peptides which specifically interacted with Aave2166. Further characterization of these Aave2166 interactors may allow us to understand the virulence mechanism provided by Aave2166. The identification of nonhost resistance genes that can recognize Aave2166 and other type III effectors may help to develop novel strategies to control BFB disease of cucurbit. / Ph. D.

Šio darbo tikslas buvo patikrinti ar įmanoma padidinti mielių Saccharomyces cerevisiae K2 tipo kilerinio preprotoksino geno raiškos galimybes augaluose, naudojant konstitutyvų žiedinio kopūsto mozaikos viruso CaMV 35S promotorių. Šiam tikslui pasiekti buvo atlikta: neonkogeninių agrobakterijų (Agrobacterium tumefaciens) kamieno konjugantų atrinkimas, turinčių augalų transformacijos vektorių pART27-KillK2 su mielių K2 tipo kilerinį preprotoksiną koduojančiu genu; atlikta paprastojo tabako (Nicotiana tabacum L.) transformacija minėtų agrobakterijų pagalba bei selektyvi Nicotiana tabacum L. transgeninio kaliaus atranka. Po sėkmingos Agrobacterium tumefaciens konjugacijos su E.coli kamienu, turinčiu kilerinę plazmidę pART27-KillK2 ir sėkmingos modelinio augalo N.tabacum agrobakterinės lapų eksplantų transformacijos, buvo taikomas PGR metodas bei vykdomas kileriškumo patikrinimas. PGR ir DNR elektroforezės pagalba buvo nustatyta, kad KillK2 genas yra įsiterpęs į augalo genomą ir vyksta silpna šio geno raiška, tačiau žiedinio kopūsto mozaikos viruso CaMV 35S promotoriaus prieš šį geną aptikti nepavyko. Ankstesnių tyrimų metu buvo manoma, kad K2 tipo kilerinio preprotoksino geno informacija transformuotuose augaluose su vektoriumi pGA482-KillK2 yra realizuojama kuomet šio geno transkripcija tiesiogiai reguliuojama mielių alkoholdehidrogenazės ADH1 promotoriumi, tačiau šio darbo metu, atliekant tyrimus, buvo parodyta, kad promotorius ADH1 taip pat nėra prisijungęs prie geno KillK2... [toliau žr. visą tekstą] / The aim of this work was to verify the possibility to increase expression of yeast (Saccharomyces cerevisiae), K2 type killer preprotoxin in plants, using constitutive cauliflower mosaic virus CaMV 35S promoter. In order to achieve it, the following was done: selection of unoncogenic strain of agrobacterium (Agrobacterium tumefaciens) with plant transformation vector pART27-KillK2, containing K2 type killer preprotoxin gene; transformation of plain tobacco (Nicotiana tabacum L.) with mentioned agrobacteria; selection of Nicotana tabacum L. transgenic callus. Following the success of the Agrobacterium tumefaciens conjugation with E.coli strain (containing killer plasmid pART27-KillK2) and successful transformation of model N.tabacum plant with A.tumefaciens, there was used the PCR method to check out the killer effect of it. PCR and DNA electrophoresis showed that KillK2 gene is incorporated into plant genome and there is weak expression of this gene. However there was not found the promoter of couliflower mosaic virus CaMV 35S upstream this gene. In the previous studies, it was considered that the expression of mentioned transformed gene exist only when the transcription of it is directly regulated by alcoholdehidrogenase ADH1 promoter. However after investigation it was shown that promoter ADH1 isn’t connected to beginning of gene KillK2. There is the possibility that both ADH1 and CaMV35S promoters are remote from the beginning of KillK2 gene, or the iniciation is done by... [to full text]

In this project the effect of viral infection on the metabolism of nitrogenous compounds in tobacco plants (Nicotiana tabacum L. cv. Petit Havana SR1) was studied. The tobacco plants were infected with Potato virus Y, strain NTN, ELISA confirmed the presence of the virus. Enzymes that participate in C4 plants in Hatch-Slack cycle fosfoenolpyruvate carboxylase (EC 4.1.1.31, PEPC), NADP-dependent malic enzyme (EC 1.1.1.40, NADP-ME), pyruvate, phosphate dikinase (EC 2.7.9.1, PPDK) are present also in C3 plants and are related to plant responses to stress conditions. As a result of viral infection, the activities of all these enzymes were increased. Infection caused by PVYNTN decreased activity of nitrate reductase (EC 1.7.1.1, NR), an enzyme catalyzing reduction of nitrates to nitrites. The activity of enzymes catalyzing the synthesis of glutamine from glutamate and ammonium ions: glutamine synthetase (EC 6.3.2.1, GS) and glutamate synthase (EC 1.4.1.14, GOGAT) was enhanced. In addition to this main route of nitrogen fixation the plant can still use glutamate dehydrogenase (EC 1.4.1.2, GDH). This enzyme can also catalyze the opposite reaction, deamination of glutamate. The direction of response depends on environmental conditions. In this case a significant increase of oxidative-deaminating activity...

A produção de fumo na região sul do Brasil, mais precisamente no Estado do Rio Grande do Sul (RS), exerce grande importância na atividade econômica e social. Na área econômica, o fumo é responsável pela arrecadação de grandes somas em impostos. No campo social, a atividade fumageira é grande geradora de empregos diretos e indiretos. Os agricultores que trabalham nas lavouras de fumo estão em constante contato com a planta. Consequentemente, estes trabalhadores se expõem tanto aos compostos orgânicos e inorgânicos presentes nas folhas, como aos pesticidas naturais e sintéticos relacionados. “Green tobacco sickness” (GTS) é conhecida como risco ocupacional à saúde de trabalhadores do campo no plantio de tabaco. Os sintomas têm sido atribuídos ao envenenamento agudo por nicotina seguido por contato dermal com as folhas do fumo. Contudo autores salientam que os efeitos sinérgicos da nicotina e dos pesticidas devem ser examinados. Neste trabalho utilizou-se Cantareus aspersus com o objetivo de identificar a ação genotóxica e/ou mutagênica das folhas de Nicotiana tabacum através da exposição dermal. O caracol terrestre tem sido utilizado nos últimos anos devido a sua fácil aclimatação e manipulação em laboratório e por sua sensibilidade e resistência aos testes de genotoxicidade. Nestes animais foram realizados testes de biomonitoramento de exposição: Ensaio Cometa e quantificação dos elementos químicos pela técnica PIXE; bem como, testes de biomonitoramento de efeito: Teste de Micronúcleo e quantificação do Citocromo P450. Nosso estudo dosou a quantidade de nicotina na água, exposta à superfície da folha, por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e realizou “screening” fitoquímico de N. tabacum. Trinta moluscos terrestres foram expostos a diferentes tratamentos: dez expostos a folhas de tabaco sem pesticida; dez expostos a folhas de tabaco com pesticida e dez expostos a folhas de Lactuca sativa L. (grupo controle). Células da hemolinfa foram coletadas após 0, 24, 48 e 72 horas de exposição, o dano ao DNA foi avaliado pelo Ensaio Cometa em todos os períodos e a freqüência de micronúcleos somente em 72 horas. Resultados significativos foram encontrados nos grupos expostos a folhas de fumo, através do Ensaio Cometa, no período de 24, 48 e 72 horas de exposição e em 72 horas através doTeste de Micronúcleos, quando comparados ao grupo controle. Não houve diferença significativa entre caracóis expostos a folhas de fumo com e sem pesticida, portanto, podemos afirmar que o pesticida flumetralin não contribuiu com os danos ao DNA observados. “Screening” fitoquímico revelou presença de alcalóide, cumarina, traços de saponina e flavonóides. Inibição da atividade da enzima do Citocromo P450 ocorreu somente no grupo exposto a folhas de fumo sem pesticida. Doze elementos inorgânicos diferentes foram quantificados nas folhas de tabaco e nos caracóis expostos a folhas sem pesticida e, dez nos caracóis expostos a folhas com pesticida. Por cromatografia foram dosados 0,02% de nicotina por folha. A presença de alcalóides (nicotina), cumarinas, saponinas, flavonóides e diferentes metais provavelmente influenciaram o efeito mutagênico e genotóxico em C. aspersus expostos ao fumo. Estes efeitos possivelmente tenham sido causados pela complexa mistura presente nas folhas que podem interagir produzindo efeitos sinérgicos, antagônicos ou influenciando a absorção de um dado composto. As enzimas do sistema Citocromo P450 em C. aspersus expostos a folhas de fumo sem veneno podem ter sido inibidas pela nicotina, pelos flavonóides e pelo cobre. Por fim, nosso estudo providencia dados biológicos e químicos sobre C. aspersus expostos à folha de fumo e confirma a sensibilidade do Ensaio Cometa e do Teste de Micronúcleos na avaliação de misturas complexas, indicando associação entre nicotina, cumarina e interação flavonóide/metal (principalmente cobre e ferro) como principais causadores de dano ao DNA em células de hemolinfa do molusco terrestre C. aspersus por folhas de N. tabacum. / Tobacco production in southern Brazil, precisely in Rio Grande do Sul state (RS) play a major role in economic and social activity. Tobacco farmers are routinely exposed to complex mixtures present in tobacco leaves including organic and inorganic compounds. Green tobacco sickness (GTS) is a form of nicotine poisoning that affects workers who have direct dermal contact with tobacco plants during cultivation and harvesting. However, some authors suggest that the synergistic effects of nicotine and pesticide should be examined. The purpose of this study was to evaluate the genotoxic and mutagenic effect of tobacco leaves, with and without exposure to flumetralin in Cantareus aspersus through dermal exposure. The land mollusk was utilized because of its easy acclimatization and manipulation in the laboratory and for its sensibility and resistance in genotoxicity tests. Biomonitoring exposure test was performed on these animals: Comet Assay and chemical elements quantification by PIXE; biomonitoring tests for effects were also carried out: Micronuclei Test and cytochrome P450 quantification. Nicotine dosage was performed in water exposed to the surface of tobacco leaves, by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and screening phytochemistry in Nicotiana tabacum. Thirty land mollusks were exposed to different treatments; ten snails to tobacco leaves with pesticide; ten to tobacco leaves without pesticide and ten snails exposed to lettuce leaves (control group). Hemolymph cells were collected after 0, 24, 48 and 72 hours, the DNA damage was evaluated by single cell gel assay for all these periods, and the frequency of micronuclei only in 72h. Significant results were found in groups exposed to tobacco leaves during 24, 48 and 72 hours of exposure by Comet Assay and by Micronucleus Test when compared to the control group. No difference was observed between different periods or between exposure to leaves with and without pesticide. This result shows that no genotoxic effect can be attributed to pesticide. Chemical results found alkaloid, coumarin, saponin traces, flavonoids and different metals. Inhibition of cytochrome P450 enzymes occurs only in the group without pesticide. Twelve inorganic elements were found in tobacco leaves and in snails exposed to tobacco leaves without pesticide. Ten inorganic elements were found in tobacco leaves with pesticide. Nicotine dosage found 0.02% of this alkaloid per leaf. The presence of coumarin, saponin traces, flavonoids, alkaloid (nicotine) and different metals probably causes genotoxic effects on land mollusks exposed to tobacco leaves with and without pesticide. This induction of DNA damage by dermal exposure to tobacco leaves was caused by a complex mixture present in the leaves. The enzymes of cytochrome P450 systems were inhibited by nicotine, flavonoids and copper. Our study provided chemical and biological data on C. aspersus exposed to tobacco leaves. The results of our study confirm the sensibility of the Comet Assay and Micronucleus Test for the evaluation of the complex mixture, indicating an association between nicotine, coumarin and flavonoid/metal interaction (mainly copper and iron) as the main causes of DNA damage in hemolymph cells from the land mollusk C. aspersus by N. tabacum.

Abstract not available