A soja é uma das culturas com maior importância sócio-econômica no mundo, visto o complexo agro-industrial que movimenta. A ocorrência de períodos de seca durante a estação de desenvolvimento das lavouras de soja é muito freqüente, provocando reduções drásticas na produtividade. Sendo a seca um fator limitante de produção fora do controle direto do homem, e a necessidade de suprir a demanda mundial crescente de alimentos, fazem com que a estabilidade da produtividade seja a chave para este entrave. O objetivo deste trabalho foi avaliar as respostas fisiológicas e agronômicas de dois genótipos de soja, um geneticamente modificado contendo a construção rd29A:DREB1A, visando maior tolerância à seca, e sua isolínea convencional, comparando-as frente a diferentes condições de disponibilidade hídrica no solo. Para tal, plantas de soja foram transformadas com o cassete rd29A:DREB1A, ambos elementos de Arabidopsis thaliana, introduzido por biobalística. O efeito da super expressão do gene AtDREB sobre parâmetros fisiológicos e agronômicos foi avaliado em casa de vegetação em três cultivos. Os experimentos foram instalados em blocos casualizados em arranjo fatorial (2x2), com quatros blocos e três amostras por bloco, e os resultados submetidos à análise de variância (ANOVA) e ao teste de Tukey (p 0,05) para comparações múltiplas das médias. Foram utilizadas sementes da cultivar BR16 transformada com a construção rd29A:DREB1A, nomeadas P58, e sementes BR16 não transformadas. As plantas foram submetidas à duas condições de disponibilidade hídrica: 15% de umidade gravimétrica do solo (UG) durante todo o ciclo (controle) e 2,5% de UG (tratamento sob estresse) a partir de R1/R2 (florescimento). Foram avaliadas as taxas fotossintética e transpiratória, condutância estomática e diferença de temperatura entre o ar e a folha com o medidor de trocas gasosas LI-6400 (Li-Cor ®), além da eficiência fotossintética e parâmetros agronômicos. Para condutância estomática, diferença de temperatura, taxas fotossintética e transpiratória, as maiores médias foram verificadas nas plantas sob 15% de UG e, dentro desta umidade, das plantas P58 em relação às BR16 geralmente. No tratamento sob estresse (2,5% de UG), as plantas transgênicas mantiveram valores superiores em praticamente todas as avaliações e, quando não, apresentaram valores que não diferiam estatisticamente das BR16. A eficiência fotossintética foi maior nas plantas P58 apenas nas avaliações finais e para as mesmas UG, e iguais estatisticamente nas demais avaliações. Para as avaliações agronômicas, as plantas BR16 apresentaram as maiores alturas em ambas as umidades, embora o mesmo número de nós que as P58. Para peso da parte aérea, número de sementes e número de legumes com semente e peso de semente, os maiores valores foram das plantas a 15% de UG e, dentro destas, das BR16. Os resultados indicam que a expressão da construção com o gene DREB1A confere maior tolerância à seca das plantas transgênicas, baseado em respostas fisiológicas, embora o desempenho agronômico deva ainda ser comprovado a campo. / Soybean is one of the major socio-economic important crops in the world due to the agro-industrial complex involved. The occurrence of drought during the period of development of soybean fields is very frequent, resulting in drastic yield decrease. As the drought being one limiting factor in the yield without human direct control, and the necessity of supplying the growing world food demand, keeping the stability of the yield seems to be the key for this problem. The objective of this study was to evaluate the physiologic and agronomic response of two soybean genotypes; one genetically modified containing the construction rd29A:DREB1A, aiming drought tolerance, and its conventional isoline, comparing them in different conditions of soil water availability. Soybean plants were transformed with the cassette rd29A:DREB1A, both elements of Arabidopsis thaliana, introduced by biobalistic method. The overexpression effect of AtDREB on physiologic and agronomic parameters was evaluated in greenhouse conditions during three cultivations. The experiment design used was the RBD (Randomized Blocks Design) in factorial scheme (2x2), with four blocks and three samples for block, and the results were submitted to the Analyze of Variance (ANOVA) and to the Tukey test (p 0,05) of multiples means comparisons. Transformed BR16 cultivar seeds were used with the construction rd29A:DREB1A, named P58, and seeds of no-transformed BR16 cultivars. The plants were submitted to two conditions of water availability: 15% of soil gravimetric humidity (GH) during all the experiment time (control) and 2,5% of GH (stress treatment) starting from R1/R2 (flowering stage). Photosynthetic and transpiration rates, stomatal conductance and temperature difference between the air and the leaf were measured with a portable open gas exchange system (LI-6400; Li- Cor ®), besides the photosynthetic efficiency and agronomic parameters, between nine and eleven-thirty in the morning. For stomatal conductance, temperature difference, photosynthetic and transpiration rates, the higher values were verified in the plants under 15% of GH and, within this humidity, these higher values were usually verified in plants P58 in relation to the BR16 plants. In the treatment under stress (2,5% of GH), the transgenic plants maintained higher values in almost all measurements and, when it did not occur, they showed values that did not differ statistically of the BR16 plants. The photosynthetic efficiency was higher in the P58 plants only in the final measures; and for the same GH, and statistically equal in the others measures. For the agronomic evaluations, the BR16 plants showed the highest heights in both humidities, even though they had the same number of nodes as the P58. For the aerial part weight, the number of seeds and the number of legumes with seed and seed weight, the highest values were of the plants under 15% of GH and, within these, of the BR16 plants in general. The results indicate that the expression of the construction with the gene DREB1A leads to a higher drought tolerance of the transgenic plants, based on physiologic response, although they still need tests on the field.

Plantas medicinais (fitoterápicos) têm uma longa história nos tratamentos de várias desordens de saúde. Nos últimos anos, por suas propriedades medicinais, o interesse no uso de Mikania, um gênero da família Asteraceae, como alternativa ou terapia complementar tem crescido notavelmente. Especificamente, duas espécies de Mikania, M. glomerata e M. laevigata, amplamente conhecidas como \"guaco\" são utilizados para tratar febre, asma, bronquite e outras doenças respiratórias, devido ao seu teor de cumarina, o principal componente desta planta. No entanto, devido à excessiva exploração humana, estas espécies de Mikania se tornaram espécies ameaçadas. O objetivo do presente estudo foi determinar o melhor ambiente para o crescimento de M. glomerata e M. laevigata, quantificando os efeitos de quatro tratamentos de radiação, pleno sol e 25, 50 e 75% de interferência da radiação e de duas condições nutricionais do solo, fertilizado e não fertilizado, sobre o teor de clorofila, fluorescência da clorofila, trocas gasosas, anatomia foliar e produção de biomassa vegetal. Os níveis de irradiância e as condições nutricionais do solo afetaram significativamente o crescimento e as respostas fisiológicas das plantas de ambas as espécies Mikania. As plantas que cresceram à sombra apresentaram menores taxas fotossintéticas, enquanto as plantas sob maior radiação apresentaram maiores taxas fotossintéticas e condutância estomática. A redução da intensidade luminosa em 75% resultou em irradiação insuficiente para manter a fotossíntese, influenciando o balanço de carbono e, conseqüentemente, causando um declínio no crescimento e produtividade das plantas. A fotoinibição, avaliada como a razão Fv/Fm, ocorreu somente em plantas crescidas sob pleno sol e 25% da radiação interferência durante o pico mais alto de radiação e temperatura. As maiores concentrações de clorofila, independentemente da adubação, ocorreram em plantas sob 75% da radiação interferência. A espessura da lâmina foliar diminuiu com o aumento da interferência da radiação. As folhas de M. glomerata que não receberam adubação apresentaram, no final do experimento, maior espessura do limbo do que as plantas adubadas nas condições 0 e 25% de interferência da radiação, enquanto que M. laevigata não adubadas apresentaram maior espessura do limbo sob 25 e 50% de interferência da radiação. A densidade estomática aumentou com baixa radiação interferências, e em M. glomerata foi maior em plantas sem adubação. A massa seca total foi maior em plantas sob maior intensidade luminosa, e em plantas adubadas. O uso de fertilizantes e pouco sombreamento é a melhor recomendação para uma maior produção de massa seca, especialmente de folhas, que é o material utilizado na fitoterapia. Em virtude da baixa capacidade de aclimatação a elevado sombreamento destas espécies de Mikania, áreas cultivadas com intensidade luminosa menor do que 50% de luz ambiente irão diminuir a produtividade. Assim, para fins agrícolas, a fim de obter rendimentos elevados, a partir dos resultados desta pesquisa se recomenda o uso de aproximadamente 25% da interferência da radiação para M. laevigata e indistintamente, o cultivo em pleno sol ou interferência da radiação de 25% para M. glomerata. / Medicinal plants (phytotherapics) have a long history as treatments for several health disorders. In recent years, interest in the use of Mikania, a genus of the Asteraceae family, as alternative or complementary therapies for its medicinal properties has grown notably. Specifically, two Mikania species, M. glomerata e M. laevigata, widely know as guaco are used to treat fever, asthma, bronchitis and other respiratory diseases due to its content in coumarin, the main constituent of this plant. However, due to human overexploitation these Mikania species have become endangered species. The objective of the present study was to determine the optimum environment for the growth of M, glomerata and M, laevigata, by quantifying the effects of four light treatments, full sun and 25, 50 and 75% light interference and two soil nutrient conditions, fertilized and unfertilized, on the chlorophyll content, chlorophyll fluorescence, gas exchange, leaf anatomy and plant biomass production. Light irradiance levels and soil nutrient conditions significantly affected the growth and physiological responses of both Mikania species. The plants that grew in the shade presented lower photosynthetic levels, while the plants under higher radiation had larger photosynthetic rates and stomatal conductance. Light intensity reductions greater than that of 75% shade resulted in insufficient irradiation to maintain photosynthesis, influencing carbon balance and consequently leading to a decline in plant growth and productivity. The photoinhibition, evaluated at the rate Fv/Fm, occurred only in plants grown under full sun and 25% of radiation interference during the highest peak of radiation and temperature. The larger concentrations of chlorophyll, regardless fertilizing, occurred in plants under 75% of radiation interference. The thickness of the leaf blade decreased significantly with the increase of radiation interference. However, the M. glomerata leaves that were no fertilized presented, at the end of the experiment, bigger leaf blade thickness than the fertilized plants under 0 and 25% interference radiation conditions, while unfertilized M. laevigata had bigger leaf blade thickness under 25 and 50% interference radiation. The stomatal density enlarged under lower radiation interference, and in M. glomerata it was bigger in unfertilized plants. The total dry mass was bigger in plants under higher light intensity and in fertilized plants. The use of fertilizing and little protection to radiation is the best recommendation to a bigger production of dry mass, especially of leaves, that is the material used in phytotherapie. In view of the low shade acclimation capacity of these Mikania species, light intensity of cultivated areas with less than that of 50% ambient light will decrease the productivity. Thus, for agricultural purposes, in order to obtain high yields, the results of this study suggest trying to achieve approximately 25% ambient light interference with a shade net for M laevigata and indistinctively, the cultivation under full sun or 25% ambient light interference for M. glomerata.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-06Bitstream added on 2014-06-13T20:48:38Z : No. of bitstreams: 1 lorenzetti_er_me_botfca.pdf: 1497737 bytes, checksum: 301fad7ec025809e7f69e3df89b5a8b9 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Cymbopogon citratus (DC.) Stapf é uma gramínea perene, de grande importância para a indústria farmacêutica e alimentícia, fornecedora de óleo essencial. Um problema limitante para a produção comercial é a ferrugem, causada pelo patógeno Puccinia nakanishikii Dietel. O trabalho objetivou estudar a interação patógeno-hospedeiro e availar princípios ativos naturais no controle da doença. Para os estudos anatômicos foram elaborados cortes, objetivando analisar as estruturas lesionadas e o desenvolvimento do patógeno. Foram avaliadas as trocas gasosas nas diferentes severidades da doença. Realizaram-se testes in vitro, com diferentes agentes de controle sobre a germinação de esporos do patógeno, sendo estes: óleos essenciais de eucalipto, palma-rosa, cravo-da-índia, menta, limão, citronela e mil-folhas; extrato pirolenhoso de eucalipto e mentol cristalizado. A partir destes testes foram escolhidos quatro agentes para os testes em campo, óleo de citronela e de eucalipto, extrato pirolenhoso e mentol. A área foi preparada a partir de mudas, sendo manejadas até os seis meses. Quando todas as plantas apresentavam sintomas, iniciaram-se os tratamentos com aplicações semanais. Foi avaliada ainda a doença após um corte. Os sintomas iniciais manifestam-se como manchas amareladas evoluindo para a formação de pústulas bronzeadas alongadas. Quanto à avaliação anatômica, após a infecção houve o desenvolvimento das estruturas fúngicas, prosseguindo com o rompimento da cutícula, possibilitando a observação das estruturas do patógeno de forma clara sobre as células da epiderme. Nas regiões lignificadas dos feixes vasculares não há desenvolvimento dessas estruturas. Com o aumento da severidade da doença observou-se a redução da assimilação de gás carbônico. A concentração interna de gás carbônico foi maior em severidades mais altas. Tal fato relaciona-se... / Cymbopogon citratus (DC) Stapf is a perennial grass, that has a large importance to the pharmaceutical and food industry, supplier of essential oil. One limiting problem to the commercial production is the rust caused by pathogen Puccinia nakanishikii Dietel. This work aimed to investigate the pathogen-host interactions and contribute to the researches with alternative methods of disease control. For anatomical studies were prepared anatomical sections, with the objective to analyze the structures injured and the development of the pathogen with different corants. On cultivated plants were evaluated gas exchange in different severity levels. In vitro tests were performed with different control agents, to the germination of pathogen spores, which are: essential oil of eucalyptus, palmarosa, clove, peppermint, lemon, citronella and yarrow; pyroligneous extract of eucalyptus and crystallized menthol. From these tests four products were chosen for the tests in a camp experiment, citronella oil, eucalyptus oil, pyroligneous extract and menthol. The area was prepared from seedlings, which were managed by six months age. When all plants had symptoms the treatments begin, with weekly applications. One avaliation happened after the cut of the lemongrass. The initial symptoms manifest as yellow spots progressing to formation of elongated pustules. These symptoms beginning with the development of fungal structures, after occurred the disruption of the cuticle, so the structures of the pathogen may be clearly observed on epidermis parenchyma cells of the leaf abaxial surface, however, in regions of vascular bundles, no development of such structures, these regions that have lignified structures. With the increase of the disease severity was a significant reduction in the assimilation of carbonic gas. The internal concentration of carbon dioxide was major... (Complete abstract click electronic access below)

The tropical rainforests of the Peruvian Andes are some of the most biodiverse and most vulnerable to climate warming in the world. The Andes are predicted to experience substantial increases in warming of between +2 °C to +5 °C by the end of the century, in addition to an increases in the frequency of high temperature extremes, drought and flood events. The response of these forests to climate change over the next century has global relevance, due to the high levels of endemic species present and the potential role these areas will play as refugia for lowland species. Despite this, the response of tropical montane forests (TMCFs) to climate change remains under-studied. Our current understanding of how Andean species will respond to climate change is based on studies of past compositional changes. Upslope shifts in plant communities of approximately 1.2 - 2.0 m·y-1 have been observed along elevational gradients within Central and South America over the last decade. Based on these migration rates, it has been estimated that the majority of communities will lag behind increases in temperature by 5.5 °C by the end of the century. The implications of this for populations at the trailing range edge is unclear, due to a lack of mechanistic data concerning the acclimatory limits of rainforest species. When faced with rapid warming plant species will need to rapidly adapt, acclimate or migrate in order to survive. In the case of Andean species, migration rates may not be sufficient for a species to remain within its optimal thermal niche and adaptive responses will likely be too slow to be effective, hence individuals will have to acclimate in situ to prevent a decline in performance. The acclimatory ability of species can be quantified by measuring changes in performance, leaf physiology and anatomy in response to experimental manipulations of climate, however such studies are rare within the tropics. Here we carried out a seedling transplant experiment, utilising an extensive 400-3500 m asl elevational gradient in the Peruvian Andes, to simulate climate warming and upslope migration of tree seedlings under real-world conditions. To provide context for the transplant study, natural variation in leaf anatomical traits and physiological stress were explored for twelve species belonging to lowland (LF), mid-elevation (LMF) and tropical montane cloud forest communities. Adults and seedlings from the centre and furthest-most extent of each species' elevational range were studied and compared. Seedlings of each elevational forest community were transplanted downslope and upslope of their local elevational range by the equivalent of ±2 °C and ±4 °C in mean annual temperature. The experiment followed the transplanted seedlings of eleven species over a one year period, monitoring survival, growth and physiological stress (Fv/Fm) of individuals. The acclimatory ability of a subset of these species was quantified by measuring changes in photosynthetic capacity (Vcmax and Jmax), respiratory capacity (Rd) and anatomical traits (Na, Pa, LMA, LDMC) in response to transplantation. The results showed that within the natural population there was little evidence of leaf trait acclimation to elevational shifts in climate, but also little evidence of physiological stress at the trailing range edge. There were however differences in the leaf trait strategies employed by each elevational community, increasing in abiotic stress-tolerance with elevation. Physiological stress was greatest in the seedling population and, unlike the adult population, increased slightly at the trailing edge. This indicated that seedlings were more vulnerable to warming than their adult counterparts and at mid-elevations TMCF seedlings were more vulnerable than LMF seedlings. Seedling survival and growth declined in response to transplantation away from the home elevation for the majority of species, with upslope declines as a result of abiotic limitations, and downslope declines due to biotic limitations. All seedlings were found to be able to acclimate their respiratory capacity in response to transplantation, however this was not the case for photosynthetic capacity. LMF species performed significantly better than TMCF seedlings with transplantation, demonstrating a greater acclimatory capacity for photosynthesis. LMF species were able to adjust Jmax in order to maintain rates at ambient temperatures, but were not able to upregulate Vcmax upslope, whereas TMCF species were not able to respond in either transplant direction. Overall, these findings suggest that under moderate warming scenarios LMF species will have a competitive advantage over TMCF species at mid-elevations, gradually expanding their range into TMCF species' habitat over the next century. As a result of this and due to the slow pace of upslope migration, we predict that TMCF species will undergo range retractions and possible extinctions. The speed of this response will be determined by the trajectory of future warming and the frequency of extreme climatic events.

Orientador: Antonio Manoel Mansanares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-26T13:53:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mesquita_RicksonCoelho_M.pdf: 13672557 bytes, checksum: bbf3df05cb82c513d1c69aa2b28b84da (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O nível de iluminação das plantas é determinante da estrutura das folhas, em particular no tocante à quantidade e distribuição dos cloroplastos. O objetivo deste projeto é utilizar a técnica fotoacústica para demonstrar as diferenças fisiológicas entre plantas adaptadas a diferentes condições de irradiância. Plantas de tabaco foram cultivadas em dois níveis distintos de irradiância. Plantas congenéricas, provenientes de habitats diferentes (cerrado e mata atlântica), crescidas sob o mesmo nível de exposição à luz, também foram estudadas. Como a técnica fotoacústica é sensível ao O2 produzido na fotossíntese, a resposta dos sistemas fotossintéticos das plantas de diferentes condições foi avaliada por meio de medidas fotoacústicas de indução fotossintética. A quantidade de energia armazenada também foi determinada nessas plantas. A partir da contribuição da evolução de O2 para o sinal fotoacústico, obtivemos espectros de ação para as diferentes amostras. Os resultados mostraram que plantas adaptadas a ambientes de sol são menos eficientes em armazenar energia para as reações fotoquímicas. As curvas de indução indicaram que essas plantas demoram um tempo maior para atingir um estado estacionário de produção de O2. Experimentos de fotoinibição mostraram que plantas adaptadas a baixas irradiâncias são mais sensíveis ao excesso de luz saturante. Foi observada uma absorção de O2 após a saturação fotossintética em plantas de tabaco de sol, associada a uma provável competição entre fotossíntese e fotorrespiração. Os espectros de ação, obtidos pela primeira vez a partir de medidas fotoacústicas de produção de O2, mostraram uma boa concordância com a literatura (valores obtidos por outras técnicas) / Abstract: Ilumination level of plants during its growth is determinant for structure of leaves, specially refering to quantity and distribution of chloroplasts. The aim of this project is to use the photoacoustic technique to show physiological differences among plants adapted to different light intensity conditions. Tobacco plants were grown up under two distint irradiance levels. Congeneric plants, coming from different habitats (cerrado and florest), grown up under the same light level, were also studied. Since photoacoustic technique is sensitive to O2 produced by photosynthesis, photosynthetic response of plants from different light conditions were studied through PA measurements of photosynthetic induction. The energy storage was also determined in these plants. From the oxygen component of the photoacoustic signal it was possible to obtain action spectra for all the samples. Results showed that plants adapted to sunlight present lower efficiency in storing energy to photochemical reactions. The induction curves indicated these plants also take a longer time to reach a steady state of O2 production, after remaining a period in the dark. Photoinhibition experiments showed that plants grown up under lower light are more susceptible to excess of saturating light. It was also observed O2 uptake after photoinhibition in plants grown under full sunlight, which was associated to a competition between photosynthesis and photorespiration. The action spectra, obtained for the first time with photoacoustic measurements of O2 production, showed a good agreement with literature / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Submitted by Maria Beatriz Vieira (mbeatriz.vieira@gmail.com) on 2017-06-21T12:32:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) tese_davi_silva_dalberto.pdf: 2087823 bytes, checksum: b7d0285490b7743c0c6c522caefddca3 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-06-21T18:58:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) tese_davi_silva_dalberto.pdf: 2087823 bytes, checksum: b7d0285490b7743c0c6c522caefddca3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-21T18:58:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) tese_davi_silva_dalberto.pdf: 2087823 bytes, checksum: b7d0285490b7743c0c6c522caefddca3 (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Dentre as espécies vegetais oleaginosas utilizadas como fonte renovável de combustíveis e matéria prima industrial, a mamona (Ricinus communis L.) tem grande destaque em virtude do alto teor de óleo nas sementes e conteúdo de ácido ricinoléico (80-90% da composição dos ácidos graxos), além de sua rusticidade. Em razão da necessidade de aumentar a produção vegetal de forma a suprir as necessidades energéticas frente ao rápido crescimento populacional, o entendimento de como os fatores ambientais alteram a fisiologia das plantas é de grande interesse, uma vez que as plantas são frequentemente expostas a estresses abióticos. Neste trabalho foi avaliado o efeito de estresses ambientais como seca, alagamento do solo e exposição à baixa temperatura sobre a capacidade fotossintética e crescimento de plantas jovens de mamona. No primeiro experimento, plantas jovens de mamona das cultivares ‘BRS Gabriela’ e ‘IAC Guarani’ foram cultivadas em casa de vegetação. Quando apresentaram o par de folhas primárias expandido, as mesmas foram submetidas ao estresse por seca por 36 dias. No segundo experimento, plantas jovens de mamona das cultivares ‘AL Guarany 2002’ e ‘IAC Guarani’ foram cultivadas na mesma condição do primeiro experimento. Quando apresentaram sete a oito folhas foram submetidas ao alagamento do solo por cinco dias. No terceiro ensaio, plantas jovens de mamona das cultivares ‘AL Guarany 2002’, ‘BRS Gabriela’ e ‘IAC Guarani’ foram submetidas ao frio quando apresentaram o par de folhas primárias, pela transferência para condições naturais de campo no período de inverno. No primeiro experimento, a redução da fotossíntese ocorreu em função do aumento da resistência estomática com o decorrer do estresse, e posteriormente, pelo aumento de centros de reação inativos e da dissipação da energia absorvida, sendo observado redução dos índices de performance aos 36 dias estresse. Foi detectado que as plantas estressadas apresentaram menor crescimento. No segundo experimento, a redução da assimilação de carbono ocorreu em função da menor abertura estomática em conjunto com a redução da eficiência de carboxilação. Por outro lado, a atividade da cadeia transportadora de elétrons foi estimulada quando as plantas estão em condições de alagamento do solo, sendo registrado aumento dos índices de performance em relação ao controle. No terceiro experimento, a exposição às baixas temperaturas afetou o funcionamento do aparato fotossintético, reduzindo a atividade fotoquímica e o fluxo de elétrons pelo interssistema. O tempo para alcançar fluorescência máxima aumentou nas plantas expostas às baixas temperaturas. Foi identificado que a atividade do fotossistema II foi mais sensível do que o do fotossistema I em plantas de mamona expostas às baixas temperaturas. No entanto, apesar dos danos ocorridos ao aparato fotossintético durante o estresse, as plantas jovens de mamona apresentaram capacidade de recuperação após o retorno à casa de vegetação com temperatura normal. Portanto, durante o desenvolvimento deste trabalho, pode-se notar que os estresses alteraram a atividade fotossintética das plantas de mamona com intensidade e mecanismos distintos, sendo observando menor tolerância da cultivar ‘IAC Guarani’ aos estresses hídricos estudados neste trabalho, quando comparada às cultivares ‘AL Guarany 2002’ e ‘BRS Gabriela’, enquanto que no estresse por baixas temperaturas as três cultivares apresentaram comportamento semelhante, sendo a cultivar BRS Gabriela menos sensível a esse estresse. / Among the oil plant species used as a renewable source of fuels and industrial raw material, castor bean (Ricinus communis L.) is of great importance due high oil content of the seeds and content of ricinoleic acid (80-90% of the acid fatty composition), and its rusticity. The need to increase crop production in order to meet the energy needs ahead with rapid population growth, the understanding about environmental impact in the physiology of plants is of great interest, since the plants are often exposed to abiotic stresses. This study aimed to evaluate the effect of environmental stresses such as drought, flooding and exposure to low temperature on the photosynthetic capacity and growth of young plants of castor bean. In the first experiment, young plants of castor bean cultivars 'BRS Gabriela' and 'IAC Guarani' were grown in the greenhouse. Plants were used at the primary pair leaf stage and divided into well-drained and drought treatments for 36 days. In the second experiment, young plants of castor bean cultivars 'AL Guarany 2002’ and ‘IAC Guarani' were grown in the same condition in the first experiment. Plants were used at the 7- to 8-leaf stage and were divided into well-drained and flooded treatments for five days. In the third test, young plants of castor cultivars 'AL Guarany 2002', 'BRS Gabriela' and 'IAC Guarani’ were subjected to low temperatures at primary pair leaf stage, through of the transfer to natural field conditions during the winter. In the first experiment, the impair of photosynthesis was due to increased stomatal resistance in the course of stress, and subsequently, increase of inactive reaction centers and dissipation of the absorbed energy, being observed reduction in performance indices at 36 days stress. It was noted that stressed plants showed lower growth. In the second experiment, the reduction of carbon assimilation occurred due to decreased of both stomatal aperture and carboxylation efficiency. On the other hand, the transport chain activity of electrons was stimulated in flooded plants, with largest performance index in relation to the control. In the third experiment, exposure to low temperatures affected the functioning of the photosynthetic apparatus, with decrease the photochemical activity and the electron flow from the intersystem. The time to reach maximum fluorescence increased in plants exposed to low temperatures. It was identified that the activity of photosystem II was more sensitive than photosystem I in castor bean plants exposed to low temperatures. However, despite the damage incurred to the photosynthetic apparatus during stress, castor bean seedlings showed resilience after returning to the greenhouse with normal temperature. Therefore, during the development of this work, it can be noted that the stresses changed the photosynthetic activity of the castor bean plants with intensity and different mechanisms, and observed a lower tolerance 'IAC Guarani' to water stress studied in this work compared to cultivars 'AL Guarany 2002' and 'BRS Gabriela', while in stress low temperatures the three cultivars behaved similarly, however, ‘BRS Gabriela’ was less sensitive to this stress.

Nitrogen (N) fertilization and drought stress have large influence on maize grain yield, thus studies about genotypes and management technologies are very important to increase maize production. This study is presented in three chapters; the first two were undertaken in the United States of America and the third one in Brazil. The following objectives are addressed in this order: (1) The primary objective was to understand which traits, if any, differ between similar-maturity tolerant and non-drought tolerant hybrids that govern nutrient uptake and concentrations under different management treatments (varied plant densities (PD) and N rates) and their influence on grain yield (GY). (2) The primary objective was to investigate the physiological and yield responses of comparable-maturity drought and non-drought tolerant hybrids (P1151 vs. P1162, and P1498 vs. 33D49) to varied plant density and N rates. (3) The main objective was to investigate the responses of maize to sidedress N applications, using isotopically labeled urea fertilizer (15N), at different development stages. The secondary objective was to verify the correlations between the chlorophylls and carotenoids with SPAD index (evaluated at V14 and V16) and all these parameters with total biomass (BM), harvest index (HI), GY and grain N content. The major results for objectives 1 and 2 were as follows: All hybrids had similar GY responses to PD (near 79,000 versus near 100,000 plants ha-1) and N rate (from 0 to 269 kg N ha-1) treatment factors. Hybrid 1 (AQUAmax(TM) P1151) demonstrated similar leaf photosynthetic (A) and transpiration (E ) rates than its non-drought tolerant counterpart of similar maturity since Hybrid 2 (P1162) had a higher leaf area Index (LAI) (at the R2 and R3 stages) and a similar GY as Hybrid 1. Hybrid AQUAmax(TM) P1498 maintained higher leaf A and E rates than P33D49 during the grain-fill period, thus perhaps demonstrating improved persistence in root water uptake late in the season. There was no single trait differentiation in photosynthesis or transpiration between drought and non-drought tolerant hybrids. Highest BM and GY at maturity generally followed shorter anthesis-silking intervals and more stover macronutrient (P and S) accumulation, in the drought season, so these characteristics appeared to be important drought-tolerant mechanisms regardless of hybrid designations. The major findings from the objective 3 investigations: Maize crop responded similarly for GY to timing of sidedress N application. Grain N content from 15N fertilizer and N uptake and efficiency were greater for early N applications. SPAD values correlated positively with most pigment variables at V16 in both seasons, thus proving that SPAD was an efficient instrument of indirect evaluation of chlorophylls and carotenoids in maize leaves at early stages. Chlorophyll b at V16, sample stage, was positively correlated (P<0.05) with grain N content, GY, and BM, and total chlorophyll at V16 was positively correlated with GY and grain N content. However the chlorophylls a and total, evaluated at V14, were negatively correlated with GY. So, measurement chlorophyll and carotenoid pigment contents should be done after V14 stage when studies aim to evaluate crop nutritional conditions and prescribe future grain production practices. / Adubação nitrogenada (N) e o estresse hídrico tem grande influência no rendimento de grãos de milho, assim, estudos sobre genótipos e o manejo dessa cultura são muito importantes para o aumento da produtividade. Este estudo é apresentado em três capítulos. Os dois primeiros foram desenvolvidos nos Estados Unidos e o terceiro no Brasil. Os objetivos são apresentados na seguinte ordem: (1) o objetivo principal foi entender quais características, se existirem, diferem entre híbridos tolerantes e não-tolerantes à seca, com semelhança em maturidade, que regem a absorção de nutrientes e concentrações destes sob diferentes tratamentos de cultivo e sua influência na produção de grãos. (2) O objetivo principal foi investigar as respostas fisiológicas (fotossíntese (A) e transpiração (E)) e a produção de milho em genótipos, com semelhante maturidade, tolerantes e não tolerantes ao déficit hídrico (P1151 vs. P1162 e P1498 vs. 33D49) em relação a variação de densidade de plantas e doses de N. (3) O principal objetivo foi investigar as respostas de milho à aplicação de nitrogênio em cobertura, ureia fertilizante (15N), em diferentes estádios fenológicos. O objetivo secundário foi: verificar a correlação entre as clorofilas e carotenoides com SPAD (avaliado em V14 e V16) e destas com a biomassa total (BM), índice de colheita (IC), produção de grãos (PG) e do conteúdo de N nos grãos. Como resultados: (1 e 2) Todos os híbridos responderam de forma semelhante para para PG em relação aos tratamentos. O Híbrido P1151 demonstrou semelhantes A e E e menor area foliar do que seu semelhante em maturidade (P1162). Híbrido P1498 pareceu ser capaz de manter a taxa de transpiração foliar e de fotossíntese mais elevadas do que 33D49, durante o período de enchimento de grãos. Este híbrido apresentou uma melhor persistência na captação de água pela raiz no final da estação de cultivo. Geralmente maiores BM e PG na maturidade foram relacionadas a menores intervalos de diferenciação floral e a maior acumulação, na estação seca, de macronutrientes (P e S) no colmo, sendo as ultimas características consideradas como mecanismos de tolerância à seca. (3) A cultura do milho respondeu de forma semelhante em relação a PG à aplicação de N. O teor de nitrogênio nos grãos derivado do 15N fertilizante e a eficiência de uso do fertilizante nitrogenado foram maiores em relação a aplicação de N nos primeiros estádios. Houve correlação positiva e siginificativa para SPAD com a maioria dos pigmentos no estádio de avaliação V16. Provando ser um instrumento eficaz de avaliação indireta de clorofilas e carotenóides em estágios iniciais. A clorofila b, avaliada em V16, apresentou correlação positiva significativa (p<0,05) com teor de N nos grãos, PG, e BM, a clorofila total em V16 também apresentou uma correlação positiva com o teor de N nos grãos, no entanto, as clorofilas a e total, avaliadas em V14, apresentaram correlação negativa com PG. Assim, a medição do teor de pigmentos com o objetivo de estudar as condições nutricionais e previr a produção de grãos deve ser realizada após o estágio V14.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / In tropical regions, where there is a high incidence of light, electrons can accumulate in the transport chain (PET) producing large quantities of H 2 O 2 and other ROS, which might generate photodamage and photoinhibition. To survive to these challenges, plants have developed several mechanisms to mitigate the excess energy in photosystems, besides having an efficient machinery for removal of excess H 2 O 2 , which includes cytosolic APX (cAPX). However, double - silenced rice plants for cAPX (OsAPX1/2) do not show large differences in morpho - phenotype when compared to non - transformed (NT), although OsAPX1/2 presents induction of expression on several proteins re lated to photosynthesis. The physiological implications of this induction, as well as its consequences for OsAPX1/2 resistance against stresses of high light (HL), are still poorly known. Aiming to clarify the role of cAPx in pho tosynthesis, OsAPX1/2 plant s were produced, subjected to 24 hours of HL (2 , 000 &#956; mol m - 2 s - 1 ) and studied for the expression and activity of proteins related to photosynthesis , ph otorespira tion and redox homeostasis . The amount of several PET proteins (Lhcb1, PsbO, Psb P, PsbQ, PSAC, P C, FNR and FDX) and Chl and Pheo were increased in OsAPX1/2 in normal growth conditions, however without causing changes in the in vivo photochemistry activity parameters (Fv /Fm and &#916;Fm/Fm'). In contrast, expression of proteins associated with Calvin - Benso n cycle (Rls, ativase RBC) and rubisco carboxylation activity ( in vivo and in vitro ) were not altered in mutants under normal growth conditions . In HL, the expression of proteins related to photosynthesis was strongly repressed in all genotypes , as well as gas exchange parameters and Fv/Fm, the latter being strong indication of photoinhibition. Moreover, proteins related to photorespiration showed increased expression/activity in response to HL in NT and maintenance of already high levels in OsAPX1/2. In OsAPX1/2 t h e expression and activity of chloroplastic Cu/Zn - SOD showed a similar response exhibited by photorespiration - related proteins, although the activity of thylakoid APX has been greatly reduced, meaning deficiency in water - water cycle. Taken togeth er, these data demonstrate that induction of expression of proteins related PET in OsAPX1/2 plants may represent a compensatory mechanism for maintaining the photosynthetic activity levels similar to NT. Moreover, in HL, it is possible that the increased e xpression of photorespiration - related proteins in OsAPX1/2 acts as alternative electron sink, compensating the deficiency in the water - water cycle from these plants / Em regiÃes tropicais, onde existe alta incidÃncia luminosa, os elÃtrons podem se acumular na cadeia transportadora (PET) produzindo grandes quantidades de H 2 O 2 e outras ROS, que podem gerar fotodano e fotoinibiÃÃo. Para sobreviver a esse desafio, plantas desenvolveram vÃrios mecanismos de atenuaÃÃo do excesso de energia nos fotossistemas, alÃm de contar com uma eficiente ma quinaria de remoÃÃo do excesso de H 2 O 2 , da qual fazem parte as APX citosÃlicas (cAPX). Entretanto, plantas duplamente silenciadas para as cAPX (OsAPX1/2) nÃo apresentam grandes diferenÃas morfo - fenotÃpicas quando comparadas Ãs nÃo transformadas (NT), embor a OsAPX1/2 apresente induÃÃo de expressÃo de diversas proteÃnas relacionadas com a fotossÃntese, comparadas com as NT. As implicaÃÃes fisiolÃgicas dessa induÃÃo, assim como suas consequÃncias para a resistÃncia de OsAPX1/2 contra estresses de alta luz (HL) , ainda sÃo pouco conhecidas. Objetivando clarificar o papel das cAPx na fotossÃntese, plantas de arroz OsAPX1/2 foram produzidas, submetidas a 24 horas de HL (2000 &#956; mol m - 2 s - 1 ) e estudadas quanto à expressÃo e atividade de proteÃnas relacionadas com a fotossÃntese, fotorespiraÃÃo e homeostase redox. A quantidade de diversas proteÃnas da PET (Lhcb1, PsbO, PsbP, PsbQ, PSAC, PC, e FDX FNR), bem como teores de Chl e Pheo foram aum entadas em OsAPX1/2 em condiÃÃes normais de crescimento sem causar alteraÃÃes nos parÃmetros de atividade fotoquÃmica in vivo (Fv/Fm e &#916; Fm/Fm'). Em contraste, as proteÃnas relacionadas com expressÃo ciclo de Calvin - Benson (Rls, ativase de Rbc) e a ativida de de carboxilaÃÃo da rubisco ( in vivo e in vitro ) nÃo foram alterados nos mutantes em condiÃÃes normais de crescimento. Em HL, a expressÃo de proteÃnas relacionadas com fotossÃntese foi fortemente reprimida em ambos os genÃtipos, assim como os parÃmetros de trocas gasosas e Fv/Fm, sendo esse Ãltimo forte indÃcio de fotoinibiÃÃo. Por outro lado, as proteÃnas relacionadas com a fotorespiraÃÃo, ou mostraram aumento na expressÃo/atividade em resposta à luz elevada (NT) ou manutenÃÃo de nÃveis jà elevados (OsAP X1/2) . A expressÃo e atividade de Cu/Zn - SOD de cloroplastos mostrou resposta similar a exibida pelas proteÃnas da fotorespiraÃÃo, embora a atividade de APX de tilacÃides tenha sido fortemente reduzida em OsAPX1/2, evidenciando deficiÃncia no ciclo Ãgua - Ãgu a. Tomados em conjunto, estes dados demonstram que a induÃÃo da expressÃo de proteÃnas relacionadas com o PET em OsAPX1/2 pode representar um mecanismo compensatÃrio para a manutenÃÃo da atividade fotossintÃtica aos nÃveis da NT. Por outro lado, sob HL, à possÃvel que o aumento da expressÃo de proteÃnas associadas com fotorespira ÃÃo em OsAPX1/2 atue como dissipador alternativo de elÃtrons, compensando a deficiÃncia no ciclo da Ãgua - Ãgua dessas plantas

Phytoplankton chlorophyll-a fluorescence, measured in situ, can be applied as a tool to estimate primary production in the ocean over a large range of temporal and spatial scales. This non-invasive technique allows for fast assessments of photo-physiological parameters in contrast to the traditional methodologies (14C uptake and O2 evolution). The main photo-physiological parameters derived by the available instruments are yields, and as such, require careful interpretation. The comprehension of the main sources of variability of the photochemical and the light absorption efficiencies in marine phytoplankton has increased in the past years, largely by studies using monospecific cultures. In natural communities, however, the development of primary production models based on chlorophyll-a fluorescence remain limited as they are simultaneously subjected to a wide range of environmental and biological factors. This study will test the hypothesis that photo-physiological models for primary production estimates can be improved when key phytoplankton features, such as the pigments composition and dominant cell size, are taking into account. The approach was to contrast the photo-physiological parameters derived from measurements in distinct oceanographic regions, as well as those derived in a specific environment with presented different nutrient concentration according to the time of sampling. In addition, we showed for monospecific cultures, how the photo-physiological parameters are quantitatively related to the production of carbon under the interactive effects of taxonomic composition and cell size. The proportions of photosynthetic and photoprotective pigments present in the community were related to the bulk photochemical efficiency and the cross-section of light absorption, but varied among oceanographic regions and the depth of the water column. A parameterization of fluorescence-derived primary production rates, using four dominant size classes, was derived for natural phytoplankton communities under different nutrients conditions in a coastal environment, showing that the parameters differed among size classes above a threshold of nutrient concentration. The direct conversion rates between fluorescence-derived primary production and carbon assimilation rates, computed for two distinct phytoplankton cell sizes grown in controlled laboratorial conditions, showed that cell size strongly influences the efficiency of light absorption and photochemistry, however species-specific responses in photosynthetic energy allocation dominated the differences observed in how absorbed light is utilized to carbon assimilation, i.e., in the electron requirements for carbon assimilation. The results highlighted the importance of the tight coupling of nutrients availability and phytoplankton communities, as well as for measurements of chlorophyll-a fluorescence in the ocean and primary production models. This work presents a novel contribution to the increasing efforts to apply fluorescence-based techniques to understand and parameterize primary production estimates in marine systems, especially at highly dynamic environments. / A fluorescência da clorofila-a do fitoplâncton, medida in situ, pode ser uma ferramenta para estimar produção primária no oceano em grande escala temporal e espacial. Esta técnica não-invasiva permite análises rápidas de parâmetros foto-fisiológicos ao contrário de metodologias tradicionais (assimilação de 14C e produção de O2). Os principais parâmetros foto-fisiológicos de instrumentos disponíveis hoje tratam-se de eficiências, e como tal, requerem cuidados em serem interpretados. A compreensão das principais fontes de variabilidade da eficiência fotoquímica e de absorção de luz no fitoplâncton marinho tem aumentado nos últimos anos, em sua maioria em cultivos monoespecíficos. Em comunidades naturais, entretanto, o desenvolvimento de modelos de produção primária baseados na fluorescência da clorofila-a ainda é limitado uma vez que estão sujeitos à uma ampla gama de fatores ambientais e biológicos. Esse estudo testa a hipótese de que modelos foto-fisiológicos para estimar produção primária podem ser aprimorados considerando-se características fundamentais do fitoplâncton, como a composição de pigmentos e tamanho celular dominante. A estratégia foi contrastar parâmetros foto-fisiológicos derivados de medidas em regiões oceanográficas distintas, assim como medidas em um ambiente específico com diferentes concentrações de nutrientes ao longo do período amostrado. Adicionalmente, apresentamos através de cultivos monoespecíficos, como parâmetros foto-fisiológicos são quantitativamente relacionados à produção de carbono e os efeitos interativos da composição taxonômica e tamanho celular nessa relação. A proporção de pigmentos fotossintéticos e fotoprotetores da comunidade foram relacionados à eficiência fotoquímica e seção transversal de absorção de luz, porém variaram de acordo com a região oceanográfica e profundidade na coluna d\'água. Uma parameterização de taxas de produção primária derivadas da fluorescência, usando quatro classes de tamanho dominantes, foi proposta para comunidades naturais de fitoplâncton sob condições de nutrientes diferentes em um ambiente costeiro, mostrando que os parâmetros diferiram entre as classes de tamanho acima de um limiar de concentração de nutrientes. As taxas de conversão diretas entre produção primária derivada da fluorescência e taxas de assimilação de carbono, computadas para dois tamanhos de fitoplâncton crescidos em condições controladas em laboratório, mostraram que tamanho celular influencia as eficiências de absorção de luz e fotoquímica, porém respostas espécie-específicas na alocação de energia fotossintética dominaram as diferenças observadas em como a luz absorvida é utilizada para assimilação de carbono, ou seja, na razão de elétrons exigidos para assimilação de carbono. Os resultados destacam a importância do acoplamento da disponibilidade de nutrientes com a comunidade fitoplanctônica, assim como das medidas de fluorescência da clorofila-a no oceano e nos modelos de produção primária. Este trabalho apresenta uma contribuição inédita nos esforços crescentes em aplicar técnicas baseadas na fluorescência para entender e parameterizar estimativas de produção primária nos sistemas marinhos, especialmente em ambientes altamente dinâmicos.

Os sistemas de integração lavoura-pecuária-floresta têm se apresentado promissores, e são apontados como alternativas mais sustentáveis de uso da terra, assim como ferramentas para mitigar as emissões de gases de efeito estufa e diminuir os efeitos que as mudanças climáticas possam gerar na produção agropecuária. Contudo, devido à complexidade desses sistemas, existem ainda muitas limitações técnicas que dificultam a otimização da produção de forragem. O componente arbóreo reduz a quantidade e qualidade da luz, modificando o microclima, e interferindo em processos morfofisiológicos das plantas essenciais para produção de biomassa. Visando entender essas modificações e gerar informações sobre acumulo de biomassa de plantas forrageiras e produção animal em ambientes sombreados, o objetivo geral com este estudo foi avaliar as alterações no microclima do sub-bosque florestal e seus efeitos sobre a produção de forragem, o desempenho animal, e as características morfofisiológicas e estruturais de gramíneas tropicais em diferentes arranjos florestais de sistemas ILPF.. A Brachiaria brizantha cv. Piatã avaliada em dois sistemas de integração lavoura-pecuária-floresta, com espaçamento entre linhas simples de árvores de eucalipto de 14 m (ILPF14) e de 22 m (ILPF22), comparados a um sistema de integração lavoura-pecuária (ILP, a pleno sol), com estratégia de rotação de culturas de 4 anos, sendo 1 ano de lavoura e 3 de pasto. O delineamento experimental foi de blocos casualizados, em esquema de faixas subdivididas, com 4 repetições. Avaliou-se a produção de forragem e o desempenho novilhas nelore, durante 2 ciclo de rotação, no período de 2009 a 2016, comparando as estações de cada ano. No último ano do segundo ciclo, no período de julho de 2015 a junho de 2016, com as árvores adultas e sombreamento intenso, foram realizadas avaliações das respostas morfofisiológicas e estruturais do capim-piatã, no sub-bosque florestal, conforme a distancia das árvores, e estações do ano. / The crop-livestock-forest integrated systems have been pointed out as sustainable alternatives to land use, as well as a tool to mitigate greenhouse gases emissions and to reduce the effects that climate change can generate on agricultural production. However, due the complexity of these systems, there are still many technical limitations that hamper the optimization of forage production. The arboreal component reduces the quantity and quality of light, and modifies the microclimate, interfering in morphophysiological processes essential for biomass accumulation in forage species. The objective of this study was to evaluate the shading effect of different densities of trees on microclimate, and how their interactions influence physiological and structural characteristics of forage plants, and forage production, along the seasons andcrop rotation cycle. Brachiaria brizantha cv. Piatã was evaluated in two crop-livestock-forest integration systems, with single lines of eucalyptus trees spacing by 14 m (ILPF14) and 22 m (ILPF22) (ILPF22), compared to a crop-livestock integration system (ILP; sun), with a crop rotation strategy of 4 years, with 1 year of crop cultivation and 3 years of pasture. A randomized complete blocks design, arranged in a split strips scheme, with 4 replicates was adopted. The forage production and performance of nellore heifers were evaluated during 2 rotation cycles between 2009 and 2016, comparing the seasons of each year. In the last year of the second cycle, from July 2015 to June 2016, with adult trees and intense shading, evaluations of the morphophysiological and structural responses of the piatã palisadegrass were carried out in the sub-forest, according to the distance of the trees, and seasons of the year.