Photosystem II (PSII) is the primary generator of electrons required for photosynthesis. The reaction center protein of PSII (RCII) is the most susceptible component of the photosynthetic machinery to damage. Photodamage can lead to long-term downregulation of photosynthesis. This occurs because plants are exposed to rapid light fluctuations and high light conditions, leading to the over accumulation of excess energy around PSII. Plants have developed a mechanism to dissipate this excess energy called nonphotochemical quenching (NPQ). In order to quantify the protectiveness of NPQ (pNPQ), a novel methodology was developed and employed. During methodology development, development, it is shown that a variable PSI fluorescence should be taken into account, and how it can be calculated. Application of the procedure assessed the contribution of xanthophylls lutein, violaxanthin, zeaxanthin, and the PsbS protein to pNPQ. Results show that the most important factors governing photoprotection are the PsbS protein and the correct xanthophyll composition in their natural binding sites. The more xanthophyll variation, the greater the photodamage at the end of the pNPQ assessment procedure. PsbS is essential to achieve the maximum pNPQ. PsbS increases the aggregation of LHCII. Arabidopsis with excess PsbS has three-times more aggregated LHCII than wild type levels of PsbS. The phototolerance and pNPQ required for Arabidopsis grown under different conditions and for leaves of different ages was also calculated. Plants grown under low light conditions accumulate disconnect antenna (LHCII), which is inefficient at protecting RCII, despite the high NPQ levels. Investigating plants of different ages, it was found that eight-week old Arabidopsis are the optimum age for pNPQ effectiveness. Younger and older leaves suffer photodamage at lower light intensities and form less pNPQ. This thesis demonstrates the novelty and adaptability of the pNPQ assessment procedure, and offers a sound case for its use in acclimation and photoinhibition experiments.

The C₄ biochemical pathway is the most efficient form of photosynthesis in warm environments and introducing this system into globally significant, but less efficient, C₃ photosynthetic crops could bring major yield increases. The most photosynthetically efficient C₄ grass species have a specialised leaf anatomy characterised by high vein density with two distinct cell types radially arranged around the vascular bundles (Kranz anatomy). Although this anatomy was first described in 1882, the genetic regulators controlling Kranz development are still not known. In recent years, transcriptomic analysis has allowed researchers to identify candidate Kranz regulator genes, and a model for Kranz development has been proposed, however, this model has not been experimentally validated. This study used in situ hybridisation to visualise expression patterns for a set of candidate Kranz regulator genes in maize and the orthologous genes in rice. Further, morphological analysis of rice lines with constitutive expression of the candidate Kranz regulator genes AINTEGUMENTA 1 and DAG-LIKE 1 and 2 were used to characterise protein function during C₃ monocot leaf development. The function of maize AINTEGUMENTA in the C₃ eudicot arabidopsis was also investigated. The results of the in situ hybridisation experiments led to the refinement of the Kranz model and identified potential roles for the candidate regulators during leaf development. The constitutive expression experiments highlighted the regulatory differences between eudicot and monocot leaf development and implicated the regulation of auxin-cytokinin homeostatis as a key factor in Kranz development. Ultimately, this work can be used to guide research into Kranz development and has direct implications for engineering C₄ photosynthesis into rice.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-07-27Bitstream added on 2014-06-13T19:07:36Z : No. of bitstreams: 1 girotto_m_me_botfca.pdf: 1124137 bytes, checksum: f471a1ec763f311947a80040e905dc5b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A seletividade de herbicidas à cana-de-açúcar não deve ser avaliada observando-se somente os sintomas visuais de fitointoxicação, pois há tanto a possibilidade dos produtos reduzirem a produtividade da cultura sem manifestar sintomas visuais e, assim como a ocorrência de injúrias acentuadas, mas que permitem à cultura manifestar plenamente seu potencial produtivo. O amicarbazone é um herbicida inibidor da fotossíntese, e atua mais especificamente sobre a taxa de transporte de elétrons no fotossistema II (FSII) sendo necessário que alcance os cloroplastos das células das folhas para atuar em seu sítio de ligação. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a ação do amicarbazone no FSII e a fitointoxicação de plantas daninhas e de três variedades de cana-de-açúcar submetidas a aplicação deste herbicida. O trabalho foi desenvolvido em dois experimentos, sendo que no primeiro estudo foram avaliados os efeitos do amicarbazone sobre a taxa de transporte de elétrons no fotossistema II em áreas comerciais de cana-de-açúcar (variedades de cana-deaçúcar PO8862, SP80-3280 e RB83-5486). No segundo experimento foram avaliados os efeitos sinergísticos ou antagonísticos do amicarbazone com outros herbicidas em Ipomoea grandifolia e Brachiaria decumbens. Os herbicidas utilizados nos tratamentos foram diuron, hexazinone, sulfentrazone e imazapic de forma isolada e em mistura com o amicarbazone. As leituras do ETR foram realizadas com um fluorômetro portátil. Verificou-se através dos experimentos que o herbicida amicarbazone afetou mais o transporte de elétrons para a variedade de cana-de-açúcar SP80-3280, em relação às outras variedades sendo que este apresentou maior sensibilidade tanto em relação à época de avaliação do ETR, quanto às doses aplicadas... / The selectivity of herbicids to sugarcane should not be assessed only by observing the visual symptoms of phytotoxicity, it is known that there are products that reduce crop productivity without any visual symptoms and others that cause severe injuries without any effect in the yield. As amicarbazone is PSII inhibitor, it is necessary to reach the binding site in the chloroplasts. Thus, the objective of this study was to evaluate the inhibition of the eletrons flow in PSII and the intoxication level of weeds and different sugarcane varieties treated with amicarbazone. In a first experiment, carried out under field conditions, it were evaluated the effects of amicarbazone on the growth and the eletron transport rate (ETR) of three sugarcane varieties PO8862, SP80-3280 and RB83-5486. ETR was assessed using a portable fluorometer. In a second experiment, carried out under greenhouse conditions, it was evaluated the efficacy of amicarbazone (applied alone or in mixtures with hexazinone, diuron, imazapic or sulfentrazone) to control I. grandifolia and B. decumbens. The effects of these herbicides on the ETR of both weeds were evaluated using a portable fluorometer. Significant negative effects of amicarbazone on sugarcane ETR and growth under field conditions were observed only for the sugarcane variety SP80- 3280. It must be pointed out that the plots of this variety (SP80-3280) were accidentally tillered 120 days after the herbicide application. Imazapic provide high control levels of both species (I. grandifolia and B. decumbens). I. grandifolia was more sensitive to amicarbazone than B. decunbens). The ETR values assessed... (Complete abstract click electronic access below)

O estresse causado pelo deficit hídrico em plantas de feijão é descrito como responsável por alterações na assimilação de carbono e produção de etileno. O objetivo deste estudo foi avaliar e caracterizar o desempenho fotossíntético e hormonal de plantas de feijão, variedade IAC Imperador, condicionadas a diferentes teores de água no solo durante seu ciclo. Plantas cultivadas em vasos foram submetidas a dois, quatro e seis dias sem irrigação na fase vegetativa ou reprodutiva da cultura, avaliando-se evapotranspiração da cultura, potencial hídrico das folhas, temperatura foliar, condutância estomática, transpiração, fotossíntese, produção de etileno, número de vagens por planta, número de grãos por vagem, massa média de grãos e produtividade por planta, comparando-se os tratamentos sob estresse com um controle de irrigação diária. As plantas apresentaram reduções significativas na condutância estomática, transpiração e fotossíntese com apenas dois dias sem irrigação em ambas as fases de desenvolvimento. Não foi verificado aumento de produção de etileno nas plantas de nenhum dos tratamentos sob estresse quando comparadas com plantas do controle com irrigação diária. Não houve diferença estatística entre os tratamentos para nenhum dos componentes de produtividade. O cultivar apresenta características que podem favorecer a tolerância a períodos de seca. / The stress caused by water deficit in bean plants is described as responsible for changes in carbon assimilation rates and ethylene production. The goal of this study was assess and characterize the photosynthetic and hormonal behaviour of bean plants, variety IAC Imperador, under different soil moisture contents during its cycle. Plants grown in pots were imposed to two, four and six days without irrigation at vegetative or reproductive phases, assessing crop evapotranspiration rate, leaf water potential, leaf temperature, stomatal conductance, transpiration, photosynthesis, ethylene production, number of pods per plant, number of grains per pod, grain average weight and yield per plant, comparing treatments under water stress against control with daily irrigation. Plants showed significant decreases in stomatal conductance, transpiration and photosynthesis with only two days without irrigation in both plant development stages. Plants from none of the seven treatments showed increased ethylene production when compared against plants from control with daily irrigation. There was no significant statistical difference among treatments for yield components. The variety showed characteristics that may favour the tolerance to low soil moisture periods.

As plântulas de jatobá apresentam grandes quantidades de reserva de carbono, na forma de polissacarídeos constituintes de parede, presentes em seus cotilédones. Estas reservas são inicialmente utilizadas para expansão dos eófilos. Após esta fase, as plântulas passam a dispor de duas fontes de carbono, sendo elas, as reservas (que ainda não se esgotaram totalmente) e a autotrófica (compreendida pela fotossíntese) (Santos e Buckeridge, 2004). O acompanhamento em condições constantes de diversas variáveis nos permitiu concluir que a maioria dos parâmetros envolvidos com a fotossíntese são controlados circadianamente. Este controle apresenta, ao menos, dois sistemas oscilatórios independentes, que atuam, quando sob um ciclo ambiental, em conjunto. O controle da degradação das reservas é mais incerto, apesar de apresentarmos fortes evidências que apontam para a existência de um controle temporal endógeno. Conseguimos identificar, em alguns casos, uma influência forte do ambiente agindo diretamente sobra a expressão de algumas variáveis, como a concentração de clorofila. Por fim, desenhamos um quadro geral do controle temporal envolvido na questão fonte dreno (durante a fase de estabelecimento desta espécie), no qual, pudemos integrar os dados de todas as variáveis aferidas, definindo os principais mecanismos de controle envolvidos / Jatobá seedlings have large amounts of carbon reserves in the form of wall constituent polysaccharides, present in their cotyledons. These reserves are initially used in the expansion of the eophylls. After this stage, the seedlings have two sources of carbon, the reserves (which are not fully degraded yet) and autotrophic (understood as photosynthesis) (Santos and Buckeridge, 2004). The constant conditions allowed us to conclude that most of the parameters involved in the photosynthesis process are circadian controlled. This control mechanism has at least two independent oscillatory systems, which are coupled when under the influence of an environmental cycle. The nature of the temporal control of the reserves degradation is yet unclear. Although, evidences are that it\'s being controlled by an endogenous component. We were able to identify, in some cases, a strong influence of the environment, acting directly on the expression of some variables (such as chlorophyll concentration). Finally, we draw a general picture of the temporal control mechanism involved in the source-sink balance (during the establishment phase of this species), in which we were able to integrate all our data and therefore, identify some important control mechanisms involved

No description available.

As plântulas de jatobá apresentam grandes quantidades de reserva de carbono, na forma de polissacarídeos constituintes de parede, presentes em seus cotilédones. Estas reservas são inicialmente utilizadas para expansão dos eófilos. Após esta fase, as plântulas passam a dispor de duas fontes de carbono, sendo elas, as reservas (que ainda não se esgotaram totalmente) e a autotrófica (compreendida pela fotossíntese) (Santos e Buckeridge, 2004). O acompanhamento em condições constantes de diversas variáveis nos permitiu concluir que a maioria dos parâmetros envolvidos com a fotossíntese são controlados circadianamente. Este controle apresenta, ao menos, dois sistemas oscilatórios independentes, que atuam, quando sob um ciclo ambiental, em conjunto. O controle da degradação das reservas é mais incerto, apesar de apresentarmos fortes evidências que apontam para a existência de um controle temporal endógeno. Conseguimos identificar, em alguns casos, uma influência forte do ambiente agindo diretamente sobra a expressão de algumas variáveis, como a concentração de clorofila. Por fim, desenhamos um quadro geral do controle temporal envolvido na questão fonte dreno (durante a fase de estabelecimento desta espécie), no qual, pudemos integrar os dados de todas as variáveis aferidas, definindo os principais mecanismos de controle envolvidos / Jatobá seedlings have large amounts of carbon reserves in the form of wall constituent polysaccharides, present in their cotyledons. These reserves are initially used in the expansion of the eophylls. After this stage, the seedlings have two sources of carbon, the reserves (which are not fully degraded yet) and autotrophic (understood as photosynthesis) (Santos and Buckeridge, 2004). The constant conditions allowed us to conclude that most of the parameters involved in the photosynthesis process are circadian controlled. This control mechanism has at least two independent oscillatory systems, which are coupled when under the influence of an environmental cycle. The nature of the temporal control of the reserves degradation is yet unclear. Although, evidences are that it\'s being controlled by an endogenous component. We were able to identify, in some cases, a strong influence of the environment, acting directly on the expression of some variables (such as chlorophyll concentration). Finally, we draw a general picture of the temporal control mechanism involved in the source-sink balance (during the establishment phase of this species), in which we were able to integrate all our data and therefore, identify some important control mechanisms involved

Orientador: João Domingos Rodrigues / Banca: Elizabeth Orika Ono / Banca: Durval Dourado Neto / Banca: Rogério Peres Soratto / Resumo: A deficiência hídrica destaca-se como um dos principais fatores limitantes na produção vegetal. A fotossíntese possui relação direta na produtividade das plantas e é um dos processos fisiológicos afetados pelo estresse hídrico. Há uma interação entre a cultura, elementos ambientais e manejo. Neste último, a aplicação de fungicidas vem apresentando resultados significativos nos processos metabólicos das plantas, além do controle de doenças. O fungicida piraclostrobina possui efeito verdejante, influências na regulação hormonal, assimilação de carbono e nitrogênio e retardo na senescência. Baseado nos efeitos fisiológicos que as estrobilurinas desenvolvem nas plantas, em função de seu modo de ação na fotossíntese; este trabalho teve por objetivo avaliar seus efeitos em plantas sob diferentes tensões de água no solo. O delineamento experimental utilizado parcelas subdivididas no esquema fatorial 4x4, quatro doses de piraclostrobina (zero, 0.050, 0.075 e 0.1 L.ha-1) e quatro tensões de água no solo (-10, -20, -30 e -40 kPa) em dois momentos, inicio da fase reprodutiva R5 e no inicio da fase de enchimento de grãos R7 na cultura do feijoeiro cultivar Carioca precoce (Phaseolus vulgaris L.) de crescimento determinado e ciclo médio de 70 a 90 dias. A semeadura ocorreu em canteiros de 2X5 m, na qual a população de plantas utilizada foi de 250.000 plantas.ha-1 com espaçamento de 40 cm entre linhas e 12,5 sementes por metro. O sistema de irrigação foi constituído de uma linha principal de onde saíam às fitas gotejadoras diretamente na linha de semeadura, na qual a irrigação era controlada por tensiômetros. Na primeira aplicação da piraclostrobina (R5) aplicou-se as tensões de irrigação e fizeram-se coletas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The water deficit stands out as one of the major limiting factors in crop production. Photosynthesis has a direct relationship in the productivity of plants and is one of the physiological processes affected by water stress. There is an interaction between culture, environmental factors and management. In the latter application of fungicides has shown significant results in the metabolic processes of plants beyond the control of diseases. The fungicide pyraclostrobin has green effect, influences the hormonal regulation, carbon and nitrogen assimilation and delayed senescence. Based on the physiological effects that strobilurins develop in plants, due to its mode of action in photosynthesis; before that this work was to evaluate its effects on plants under water stress. The experimental design was split-plot factorial design in four doses of pyraclostrobin (zero, 0,050, 0,075 and 0.1 L.ha-1) and four soil water tensions (-10, -20, -30 and -40 kPa) in two stages, beginning of reproductive stage (R5) and during early grain filling stage R7 in the bean crop to cultivate early Carioca (Phaseolus vulgaris) Growth determined and average cycle of 70 to 90 days. Sowing occurred in beds of 2x5 m, where the plant population of 250,000 was used plants.ha-1 with 40 cm spacing between rows and 12.5 seeds per meter. The irrigation system consisted of a main line to the left of where drip tape directly in the row in which irrigation was controlled by tensiometers. In the first application of pyraclostrobin (R5) was applied tensions irrigation where they were collecting material for the enzymatic determination. Three days after the application of... (complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Ciro Antonio Rosolem / Banca: Ederaldo José Chiavegato / Banca: Eleusio Curvelo Freire / Banca: Napoleão Esberard de Macedo Beltão / Banca: João Domingos Rodrigues / Resumo: O algodoeiro é considerado um dos fotossistemas mais complexos entre as plantas cultivadas, com alta demanda por luminosidade. A hipótese foi de que o efeito do sombreamento sobre a produtividade e qualidade de fibra do algodoeiro depende da sua época de incidência e da população de plantas. Foram conduzidos experimentos em Paranapanema- SP (espaçamentos de 0,48; 0,75 e 0,96 cm); Primavera do Leste - MT (espaçamentos de 0,45 e 0,76 m) e Chapadão do Céu - GO, (espaçamentos de 0,45 e 0,90 m). A redução da luz incidida foi de 50%, durante 7-10 dias, no início de cada estádio fenológico: B1 (1º botão floral), F1 (1ª flor), F7 (1ª flor no 7o nó), C3 (1º capulho no 3o nó) e o controle sem sombra. O efeito da idade da folha e do sombreamento foi avaliado em casa de vegetação na FCA/Unesp em Botucatu, SP, sendo construídas curvas de resposta das trocas gasosas à densidade de fótons em função da idade da folha; do sombreamento em função da idade da folha e do sombreamento em função da densidade de fótons. Não houve interação do espaçamento com a época de incidência da sombra sobre a produtividade e na qualidade da fibra, pois as folhas mais velhas, da parte inferior do dossel, necessitam de menos luz para atingirem a saturação luminosa. A sombra reduziu o potencial fotossintético da folha e o seu efeito foi maior que a diminuição causada pela idade da folha. Folhas jovens sombreadas não recuperaram a sua capacidade fotossintética, mesmo após receberem fluxo crescente de fótons. O aumento da temperatura noturna diminuiu o conteúdo de carboidratos disponíveis aos frutos, entretanto o estádio fenológico que é mais sensível não está definido. Objetivou-se avaliar o efeito da alta temperatura noturna sobre componentes fotossintéticos e de produção do algodoeiro nas fases de botão... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Cotton plant, as a C3 photosynthetic mechanism, is extremely dependent of good conditions of luminosity. The hypothesis was that the effect of shading on yield and fiber quality depends on shading stage and plant population. Three sets of experiments were conducted in the field, one in Paranapanema, SP, during a normal growing season (row width of 0.48, 0.75 and 0.96 m); the second in Primavera do Leste - MT, as a second crop (0.45 and 0.76 m) and last one in Chapadão do Céu - GO, also as a second crop (0.45 and 0.90 m). The row width ranged from 0.45 to 0.96 m, and shading periods were B1, F1, F7, C3, and a control treatment. The reduction of incident light was 50% for 7 days in Paranapanema and 10 days in Chapadão do Céu and Primavera do Leste. The greenhouse experiments were conducted in Botucatu, SP. Curves of gas exchange response to photon density as a function of leaf age were fitted, also the effect of shading as a function of leaf aging and shading as a function of photon density were investigated. There was no significant interaction between row spacing and shading periods on cotton yield and fiber quality in any of the three sets of field experiments, because the oldest leaves of the lower canopy, require less light to reach the light saturation point. Shading reduced leaf photosynthetic potential and its effect was greater than the decrease caused due to leaf aging. Young leaves shaded did not recover their photosynthetic capacity, even after increasing photon flux density. Increasing high night temperatures has been reported to decrease the content of available carbohydrate to cotton fruits, however the phenological stage which is more sensitive to this effect has not been defined. The objective of this study was to evaluate the effect of high night temperature on the carbohydrate content, photosynthetic... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Durvalina Maria Mathias dos Santos / Coorientador: Rana Munns / Banca: Jose Antonio Proença Vieira de Moraes / Banca: Priscila Lupino Gratão / Banca: Raffaella Rossetto / Banca: Arthur Bernardes Cecílio Filho / Resumo: A cana-de-açúcar é uma cultura mundialmente importante. O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar e se destaca na comercialização e exportação de açúcar e etanol originados a partir desta cultura. Os diferentes estresses abióticos alteram negativamente o desenvolvimento das plantas e, entre os estresses, a salinidade de solos se apresenta pela grave redução de produtividade, sendo o principal fator estressante em regiões de clima árido e semiárido. Este trabalho objetivou verificar os efeitos do NaCl sobre o desenvolvimento de plantas jovens de cana-de-açúcar, cultivares SP 81-3250 e IAC 87-3396, mediante o estudo de variáveis fisiológicas-bioquímicas: (I) os osmoprotetores prolina, glicina betaína e sacarose, (II) a ocorrência de alterações nutricionais pela relação Na+/K+, (III) a peroxidação lipídica (IV) a influência do NaCl na atividade da enzima redutase do nitrato; (V) o efeito do estresse salino nas trocas gasosas; (VI) o crescimento de parte aérea e raízes das diferentes cultivares de cana-de-açúcar sob estresse salino. Para tanto, foram utilizadas quatro concentrações de NaCl (0, 40, 80 e 160 mM) e realizadas as seguintes avaliações: teores de Na+ e K+ nas folhas e raízes, os osmólitos compatíveis prolina, glicina betaína e sacarose, potencial hídrico, a peroxidação lipídica, atividade da enzima redutase do nitrato, trocas gasosas, clorofilas totais, rendimento quântico do FSII e crescimento de parte aérea e raiz aos 15 e 30 dias de desenvolvimento após aplicação do estresse. A partir dos resultados, observou-se maior suscetibilidade das plantas da cv. IAC 87-3396 pelo maior acúmulo de Na+ e relação Na+/K+, maior peroxidação lipídica pelo acúmulo de MDA e maior efeito negativo sobre as trocas gasosas. Ambas as cultivares apresentaram acúmulo de prolina sob estresse, porém, plantas da cv. SP 81-3250 apresentaram, além de mais rápido acúmulo deste aminoácido... / Abstract: Sugarcane is a globally important crop. Brazil is the largest producer of sugarcane and stands out in the marketing and exportation of sugar and ethanol derived from this culture. The various abiotic stresses adversely change plant growth and between the stresses, soil salinity is presented by the severe reduction in productivity, it is the main stressor in arid and semi-arid climates. This study aimed to verify the effects of NaCl on the development of sugarcane young plants, SP 81- 3250 and IAC 87-3396 cultivars, through the study of physiological-biochemical variables: (I) the osmoprotectors proline, glycine betaine and sucrose, (II) the occurrence of nutritional changes the ratio Na+/K+ (III) lipid peroxidation (IV) effect of NaCl in the activity of nitrate reductase enzyme; (V) the effect of salt stress on gas exchange; (VI) the growth of shoots and roots of the sugarcane cultivars under salt stress. Thus, it was used four concentrations of NaCl (0, 40, 80 and 160 mM) and made the following assessments: Na+ and K+ accumulation in the leaves and roots, compatible osmolytes: proline, glycine betaine and sucrose, water potential, peroxidation lipid, activity of nitrate reductase enzyme, gas exchange, total chlorophyll, quantum yield of PSII and shoot and root growth at 15 and 30 days of development after stress application. The results showed higher susceptibility of the cv. IAC 87-3396 by higher accumulation of Na+ and Na+/K+ ratio, increase in lipid peroxidation by MDA accumulation and greater negative effect on gas exchange. Both cultivars showed proline accumulation under stress, however, the cv. SP 81- 3250 showed in addition faster accumulation of this amino acid, reduced lipid peroxidation and higher growth. Under severe salt stress cv. IAC 87-3396 is more susceptible / Doutor