Submitted by VICTÓRIA CAMPOS MONTEIRO PIRES null (victoriacmpires@hotmail.com) on 2016-10-11T17:26:59Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_definitivo_corrigido_Victória.pdf: 1865337 bytes, checksum: 8172c008e0c1e6969dd7b39fb66a0df8 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-10-18T13:19:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pires_vcm_me_bot.pdf: 1865337 bytes, checksum: 8172c008e0c1e6969dd7b39fb66a0df8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-18T13:19:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pires_vcm_me_bot.pdf: 1865337 bytes, checksum: 8172c008e0c1e6969dd7b39fb66a0df8 (MD5) Previous issue date: 2016-08-15 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A Araucaria angustifolia é a única conífera do gênero Araucaria com ocorrência natural no Brasil. Pertencente ao bioma Mata Atlântica, ocorre na floresta Ombrófila Mista com características ecológicas, econômicas e culturais importantes para a região de ocorrência. O objetivo do presente estudo foi verificar a variação biométrica de pinhas e sementes e o desenvolvimento de plântulas de diferentes matrizes de uma população de Araucaria angustifolia no município de Palma Sola- SC. Foram determinadas a largura, comprimento e massa fresca das pinhas, além de contabilizados o número de sementes intactas, número de sementes vazias e número de escamas estéreis presentes em cada estróbilo avaliado. As sementes intactas tiveram mensuração da largura, espessura, comprimento e massa fresca. Avaliou-se o teor de água das sementes e a massa de cem sementes. Posteriormente, foi realizado o teste de emergência de plântulas em casa de sombra com semeadura em bandejas plásticas, com quatro repetições de 20 sementes por matriz, com avaliações da porcentagem de emergência e índice de velocidade de emergência de plântulas. As plântulas passaram por avaliações de crescimento e massa seca. Houve predomínio de pinhas com largura entre 150 e 156 mm (25%), comprimento variando entre 146 e 150 mm (32,29%) e massa fresca entre 1757 e 2042 gramas (23,96%). A análise de agrupamento das características biométricas das pinhas mostrou a formação de nove grupos, com maior similaridade entre as matrizes 19, 6 e 3, seguidas pelas matrizes 4 e 18. As matrizes 4 e 41 apresentaram o maior número de pinhões viáveis, a matriz 41 também foi a que apresentou o menor número de sementes vazias, enquanto a matriz 35 apresentou a maior variação dos2 dados para o número de escamas estéreis. As sementes tiveram maiores frequências entre os valores de 18 a 20 mm (37,59%) para largura, 15 a 17 mm (35,72%) para espessura, 53 a 57 mm (27,50%) para comprimento e 5 a 6 gramas (22,85%) para massa fresca. O dendrograma do índice de similaridade para as características biométricas das sementes também indicou a formação de nove grupos, com maior similaridade entre as matrizes 18 e 19, seguidas pelas matrizes 1 e 5, com a formação de um grupo isolado com baixa similaridade com as demais matrizes, formado pela matriz 4. A biometria das plântulas mostrou diferença significativa entre as matrizes. Para o diâmetro do coleto (DC), as matrizes 3 e 35 diferiram, sendo a 35 com o maior valor médio e a matriz 3 com o menor valor médio para a variável. Já o comprimento da parte aérea formou dois grupos que diferiram entre si em virtude de maiores valores médio (matrizes 1, 5, 18, 19 e 35) e menores valores médio (matrizes 3, 4, 6, 27 e 41). Enquanto que para o comprimento radicular as matrizes 4, 5, 6 e 35 diferiram da matriz 41, a qual apresentou o menor comprimento radicular. Também foi possível observar diferença significativa entre a biomassa seca das plântulas. A matriz 35 apresentou maior biomassa radicular, diferindo das matrizes 1, 3, 4, 18 e 19. A maior produção de massa seca da parte aérea foi obtida pela matriz 5 que diferiu significativamente das matrizes 1, 3, 4, 6 18, 27 e 41. Foi observado diferenças para massa seca das sementes remanescentes entre as matrizes 1 e 27 com as matrizes 3 e 4. Concluiu-se que houve variação para as características biométricas entre as pinhas e sementes de Araucaria angustifolia, com diferença entre as matrizes no desenvolvimento das plântulas, onde as matrizes 1, 5 e 18 se destacaram positivamente para as características avaliadas entre as demais. / The Araucaria angustifolia is the only conifer of the genus with natural occurrence in Brazil, endangered and essential component of the Mixed Ombrophylous Forest, with ecological, economic and cultural importance. The objective of the present study was to verify the biometric variation of pine cones and seeds and seedling development of different matrices of a population of Araucaria angustifolia in the county Palma Sola, in the State of Santa Catarina-Brazil. Thus, it was assessed the width, length and fresh weight of the cones. In addition we measured the number of viable, empty and failure seeds at each strobilus collected. Following, the viable seeds were measured its width, thickness, length and fresh weight. We also evaluated the seedling emergency, percentage of emergence and speed of seedlings emergence index by sowing the seeds in plastic trays with four replicates of 20 seeds for each matrices. We also evaluated growth parameters and dry mass of the seedlings. There was a predominance of pine cones with width between 150 and 156 mm (25%), length between 146 and 150 mm (32.29%) and fresh weight between 1757 and 2042 grams (23.96%). Cluster Analysis of the biometric characteristics of the cones showed a formation of nine groups, with greater similarity between matrices 19, 6 and 3, followed by matrices 4 and 18. The matrices 4 and 41 had the greatest number of viable pine and the matrice 41 showed the lowest number of empty seeds, while matrice 35 presented a greater range of data for the number of sterile leaves. The seeds obtained major frequencies between the values 18-20 mm (37.59%) for width, 15-17 mm (35.72%) for thickness, 53-57 mm (27.50%) for length and 5 to 6 grams (22.85%) for fresh weight. The dendrogram of similarity index for biometric characteristics of the seeds also showed a formation of nine groups, with greater similarity between like matrices 18 and 19, followed by the matrices 1 and 5, however the matrices 4 formed one isolated group with low similarity compared to other matrices. For the whole characteristics evaluated there was a significant difference between the matrices. Biometrics of the seedling also showed a significant difference between the matrices. The stem diameter of the matrices 3 and 35 differed, with 35 being the matrice with highest average value and the matrice 3 with the lowest average value. The length of aerial part formed two groups that differed from each other due to higher mean values (matrices 1, 5, 18, 19 and 35) and lower average values (matrices 3, 4, 6, 27 and 41). While for root length of the matrices 4, 5, 6 e 35 differed from matrice 41, which had the lowest root length. It was observed significant difference between the dry mass of seedlings. The matrice 35 showed higher root biomass, differing from matrices 1, 3, 4, 18 and 19. The matrice 5 showed the higher dry matter production of the aerial part which differed significantly from the matrices 1, 3, 4, 6 18, 27 and 41. The dry weight of the remaining seeds showed differences between the matrices 1 and 27 with the matrices 3 and 4. It was concluded that there was differences in the biometric parameters of the pine cones and seeds of Araucaria angustifolia, with the difference between the matrices in the development of the seedlings, where the matrices 1, 5 e18 positively highlighted for the characteristics evaluated than the others. / CNPq: 133777/2014-6

Araucaria angustifolia é uma espécie de conífera native do Brasil, com importância econômica, social e ecológica. Devido a sua intensa exploração ao longo dos anos, atualmente a espécie cobre apenas 2% do sua área florestal original. Neste sistema, a embriogênese somática pode ser integrada em programas de melhoramento e conservação. Além disso, a similaridade entre a embriogênese zigótica e somática tem sido usada para desenvolver estudos baseados em biologia de sistemas, a fim de otimizar o desenvolvimento do embrião somático in vitro, bem como para gerar uma melhor compreensão dos eventos moleculares, bioquímicos e fisiológicos que modulam a formação do embrião. O metabolismo dos carboidratos é uma rota central que desempenha um papel importante durante o crescimento e desenvolvimento das plantas. Além de seu papel essencial como substrato no metabolismo de carbono e energia, os açúcares também desempenham papéis importantes como moléculas sinalizadoras. Para A. angustifolia, os bancos de dados de transcriptoma e proteoma identificaram o metabolismo de carboidratos como uma via importante na modulação do processo embriogênico. Assim, o objetivo principal deste trabalho foi estudar o metabolismo de carboidratos durante três estádios da embriogênese zigótica (globular, cotiledonar e maduro) e nas fases de proliferação e maturação de linhagens celulares embriogênicas com potencial embriogênico contrastante (responsiva e bloqueada). Para tanto, foram analisados os perfis de carboidratos não estruturais e monossacarídeos de parede celular, bem como a identificação e caracterização dos principais genes e proteínas envolvidos nas respostas mediadas por carboidratos, na homeostase de comunicação célula-a-célula e na modulação do metabolismo de sacarose, amido, rafinose e parede celular. Adicionalmente, um banco de dados de metaboloma foi gerado e integrado ao transcriptoma e proteoma de A. angustifolia através de redes de co-expressão, em uma abordagem de biologia de sistema. As respostas mediadas por carboidratos que ocorrem durante a embriogênese somática de A. angustifolia se assemelham às que ocorrem nos estádios iniciais da embriogênese zigótica. Além disso, o acúmulo de sacarose e amido durante o desenvolvimento embrionário foi modulado pelas respostas de detecção de açúcar e sinalização, destacando este processo como uma característica importante que direciona a responsividade das linhas celulares embriogênicas. Associado a isso, a seletividade mediada pela comunicação de plasmodesmas e transporte vesicular na linhagem celular responsiva, apareceu como importante controle de diferenciação e desenvolvimento de tipos celulares. Embora o mecanismo completo da embriogênese somática de A. angustifolia não tenha sido completamente elucidado, nossas análises sobre as alterações metabólicas (metaboloma) durante a embriogênese zigótica e somática indicam que as redes regulatórias envolvidas no crescimento e desenvolvimento estão altamente interconectadas aos níveis de metabólito, proteína e transcrito, mostrando altas correlações entre alvos envolvidos no metabolismo de carboidratos. Os resultados obtidos fornecem informações relevantes e inéditas sobre o metabolismo dos carboidratos na embriogênese zigótica e somática de A. angustifolia, bem como fornecem subsídios para a otimização das condições in vitro para o desenvolvimento de embriões somáticos. / Araucaria angustifolia is a native conifer species of Brazil, that with economic, social and ecological importance. Due to its intense exploitation, the species cover only 2% of its original forest area. In this system, somatic embryogenesis may be integrated into breeding and conservation programs. Beside this, the similarity between zygotic and somatic embryogenesis have been used to develop studies based on system biology, in order to optimize the in vitro somatic embryo development, as well as to generate a better understanding of molecular, biochemical and physiological events that modulate the embryogenesis. Carbohydrates metabolism is a central route that plays an important role during plant growth and development. In addition to its essential role as a substrate in carbon and energy metabolism, sugars also play important roles as signal molecules. For A. angustifolia, transcriptome and proteome databases identified carbohydrates metabolism as an important pathway in the modulation of embryogenic process. Thus, the main objective of this work was to study the carbohydrates metabolism during three zygotic embryogenesis stages (globular, cotyledonal and mature) and in proliferation and maturation phases of embryogenic cell lines with contrasting embryogenic potential (responsive and blocked). To achieve this purpose, the profiles of non-structural carbohydrates and cell wall monosaccharides were generated, as well as the identification and characterization of the main genes and proteins involved in carbohydrate-mediated responses, cell-to-cell communication homeostasis and modulation of sucrose, starch, raffinose and cell wall metabolism. Additionally, a metabolome database was generated and integrated with A. angustifolia transcriptome and proteome through co-expression networks in a system biology approach. The carbohydrate-mediated responses that occur during A. angustifolia somatic embryogenesis resembled those occurring in the early stages of zygotic embryogenesis, where the main responses that affect the targeting of the tissue differentiation of the seed occur. Beside this, sucrose and starch accumulation during embryo development were modulated by sugar sensing and signaling responses, highlighting this process as an important trait that directs the responsiveness of embryogenic cell lines. Associated to this, the selectivity mediated by plasmodesmata communication and vesicular transport in the responsive cell line, appeared as an important control of cell types differentiation and development. Even though the complete mechanism of A. angustifolia somatic embryogenesis has not been completely elucidated, our analyses about the metabolic changes (metabolome) during zygotic and somatic embryogenesis indicate that the regulatory networks involved in growth and development are highly inter-connected at the metabolite, protein and transcript levels, showing high correlations between targets involved in carbohydrate metabolism. The results obtained provide relevant and inedited information about the carbohydrates metabolism in A. angustifolia zygotic and somatic embryogenesis, as well as provide news subsidies for optimization of in vitro conditions for somatic embryos development.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work aims at modeling the diameter growth for individual trees of Araucaria angustifolia, present in the Mixed Ombrophylous Forest at National Forest of São Francisco de Paula, northeast of Rio Grande do Sul. Therefore, 8 years remeasurements of 251 araucaria individuals were used, they were distributed over the permanent plots of the Project PELD CNPq. After the data consistency confirmation, a yield model was built, having as dependent variable the future diameter, using regression and analysis of covariance. As independent variable, the dimensional characteristic of the individuals were used and the distance independent competition indices. The most correlated variable with the future diameter was the current diameter. The competition indices showed high correlation with the dependent variable, correctly representing the competitive pressure exerted on the tree, but they didn´t enter in the regression model. Only the current diameter, multiplied by a coefficient, plus a constant value which differed according to the sociological position of the individuals, it was effective to predict the future diameter. The model showed better estimates for emerging individuals of Araucaria angustifolia, however, its use in the individual tree growth prognosis should be cautious due to the magnitude of the errors it presented. / Este trabalho objetivou modelar o crescimento em diâmetro para árvores individuais de Araucaria angustifolia, ocorrentes na Floresta Ombrófila Mista da Floresta Nacional de São Francisco de Paula, no nordeste do Rio Grande do Sul. Para tanto, foram utilizadas remedições de 8 anos de 251 indivíduos de araucária, distribuídos ao longo das parcelas permanentes do Projeto PELD CNPq. Após confirmação da consistência dos dados, foi construído um modelo de produção, tendo como variável dependente o diâmetro futuro, utilizando regressão e análise de covariância. Como variáveis independentes, foram utilizadas as características dimensionais dos indivíduos e os índices de concorrência independentes de distância. A variável mais correlacionada com o diâmetro futuro foi o diâmetro atual. Os índices de concorrência apresentaram alta correlação com a variável dependente, representando corretamente a pressão competitiva exercida sobre a árvore, mas não entraram no modelo de regressão. Somente o diâmetro atual, multiplicado por um coeficiente, acrescido de um valor constante o qual diferiu de acordo com a posição sociológica do indivíduo, foi eficiente para predizer o diâmetro futuro. O modelo apresentou melhores estimativas para indivíduos de Araucaria angustifolia emergentes, no entanto, o seu emprego na prognose de crescimento de árvores individuais deve ser cauteloso devido a magnitude dos erros de predição que apresentou.