Orientador: Carmen Silvia Fernandes Boaro / Banca: José Antonio Proença Vieira de Moraes / Banca: Márcia Ortiz Mayo Marques / Banca: Luis Vitor Silva do Sacramento / Banca: João Domingos Rodrigues / Resumo: Embora o cálcio tenha sido extensivamente estudado, o metabolismo deste macronutriente precisa ser melhor avaliado, uma vez que este elemento atua como mensageiro secundário nas vias de transdução de sinal em células vegetais e, devido às variações em sua concentração celular, atua por meio de proteínas moduladoras e suas moléculas-alvo, regulando vários processos celulares, incluindo desde o controle do transporte iônico até a expressão gênica. Neste contexto, existem dúvidas sobre o efeito do cálcio no desenvolvimento das plantas, nas trocas gasosas e na rota de produção dos óleos essenciais, especialmente no rendimento e composição química. Este estudo objetivou ampliar o conhecimento sobre aspectos do metabolismo do cálcio em Mentha piperita, uma espécie medicinal e aromática, quando cultivada em solução nutritiva. Avaliou-se a influência da variação dos níveis de cálcio nos índices fisiológicos, nas trocas gasosas e no rendimento e composição química do óleo essencial. Para tanto, as plantas foram cultivadas durante seu desenvolvimento em solução nutritiva no 2 de Hoagland & Arnon contendo 160 mg L-1 de cálcio e modificada para fornecimento de 200, 120, 80 e 40 mg L-1. Aos 45, 65, 85, 105 e 140 dias após o transplante (DAT) das mudas para a solução de cultivo, foram avaliados os índices fisiológicos área foliar, matéria seca de lâminas foliares e total, além do rendimento e da composição química do óleo essencial. Para análise das variáveis das trocas gasosas foi utilizado sistema aberto portátil de fotossíntese (LI-6400, Li-Cor Inc., NE, USA), determinando-se, aos 65, 85 e 105 DAT, a assimilação de CO2, transpiração, condutância estomática, concentração intercelular de CO2 e eficiência do uso... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Although calcium has been extensively studied, the metabolism of this macronutrient needs further evaluation since this element acts as a secondary messenger in signal transduction pathways in plant cells and, due to variations in its cell level, acts by means of modulator proteins and their target molecules, regulating several cell processes, from ion transportation control to gene expression. Thus, there are doubts about the effect of calcium on plant development, gas exchanges and essential oil production route, especially concerning yield and chemical composition. This study aimed to expand the knowledge of calcium metabolism aspects in Mentha piperita, an aromatic medicinal species, grown under nutrient solution. The influence of calcium level variation on physiological indexes, gas exchanges and essential oil yield and chemical composition was assessed. The plants were grown during their development in Hoagland & Arnon nutrient solution number 2 containing 160 mg L-1 and modified to supply 200, 120, 80 and 40 mg L-1. At 45, 65, 85, 105 and 140 days after transplant (DAT) of seedlings to the culture solution, the assessed physiological indexes were leaf area, leaf blade and total dry matter, and essential oil yield and chemical composition. To analyze gas exchange variables, an open portable photosynthesis system (LI-6400, Li-Cor Inc., NE, USA) was used to determine, at 65, 85 and 105 DAT, CO2 assimilation, transpiration, stomatal conductance, intercellular CO2 concentration and water use efficiency. For the assessments related to essential oil, extraction by hydrodistillation in Clevenger-type device was carried out to determine its yield and chemical composition through gas chromatography coupled to mass spectrometry. The obtained results indicated that the physiological indexes were influenced... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O clima classificado como Cwa é considerado marginal para a cultura da bananeira, pois apresenta inverno típico com baixas temperaturas e deficiência hídrica. O objetivo desse trabalho foi estudar o desenvolvimento da bananeira cv. Nanicão (Musa sp. AAA) em clima Cwa. Foram realizados dois experimentos, o primeiro para verificar a formação do cacho da bananeira desde a emissão da inflorescência até a colheita. No segundo experimento avaliou-se os quatro primeiros ciclos, com o objetivo de verificar a variação da duração do ciclo, produção e rendimento anual de cada ciclo. O experimento foi realizado em bananal com 5 anos de idade localizado no município Tiête SP. O bananal corresponde a uma área de 16,0 hectares com plantas oriundas de mudas micropropagadas, espaçamento de 2,4 m x 2,00m, irrigada por aspersão. Os dados meteorológicos foram retirados do Centro Integrado de Informações Agrometeorológicas. Para a condução do experimento 1 foram avaliadas 1104 famílias, no período de maio de 2010 a julho de 2011. Os fatores em estudo foram: época de emissão da inflorescência, duração do intervalo entre a emergência da inflorescência e colheita (I - C), quantidade de emissão de inflorescência nas diferentes épocas, época de colheita, massas dos cachos e produção. No segundo experimento avaliou-se 16,0 hectares de bananeira no período de setembro de 2005 a agosto de 2011. Avaliou - se a duração do ciclo de produção e o período da colheita de cada ciclo, bem como a produção e rendimento médio anual/ha. Foi observado no estudo que a produção de banana nesse tipo de clima é marcada por oscilações. As maiores taxas de emissões de inflorescências e menores durações de I-C ocorrem na época mais quente e chuvosa e taxas inferiores de emissões e durações de I-C foram maiores na época fria e seca do ano. As massas dos cachos e consequentemente as produções variam ao longo do ano, massas superiores são encontradas na época fria e seca e menores massas ocorrem na época quente do ano. Os quatro primeiros ciclos de produção apresentam variações na duração total do ciclo bem como no período de colheita, em consequência o rendimento médio anual de cada ciclo varia, de modo que, a partir do terceiro ciclo o rendimento médio decresce e estabiliza-se devido à extensão da duração do ciclo de produção. / The climate classificated by Cwa is not considerate totally appropriate for banana crop, because has the typical dry winter with low temperature, conditions that injure the plant development. The objective of this research was to verify the banana development cv. Nanicão (Musa sp. AAA) in Cwa climate. Two experiments were performed, the first one verified the development banana bunch formation, since the inflorescence emission until the harvest. The second experiments evaluated the first four cycles, aimed to verify the cycles variation, production and annual yield per cycle. The experiment was developed in field banana Nanicão with 5 years from planting, localized in Tiête São Paulo city. The total area is 16 ha with plants originated by micropropagated seedlings, spacing of 2,4m x 2,00m, irrigated by sprinkling. The meteorogical data was offered by Integrated Centre of Agrometeorogical Information. For the conduction the experiment 1 was evaluated 1104 families in period from May 2010 to July 2011. The factors studied were: epoch of inflorescence emission, time interval between the inflorescence emissions to harvest (I-H), amounts of inflorescences in different epochs of year, time of harvest, mass of bunch and production. In the second experiments aimed the production in total area of 16 ha, between September 2005 to August 2011. Evaluated the cycle time, the period of harvest, the production and medium annual yield per hectare. It was observed in this study the banana Nanicão production in this kind of climate is characterized for great oscillation in the yield during the production cycle. The higher rates of inflorescence emission and lower duration of I-H occurred in the hottest time of the year. The bunch mass and production vary throughout the year. The bunch mass biggest and production occurred in cooler time of the year. The first four production cycles vary a well as the time interval harvest in consequence the annual yield per cycle, so that from third cycle the medium annual yield decrease due to the extension of cycle duration.

Pattern formation is the process by which undifferentiated cells divide and differentiate to generate complex tissues and organs. In plants, pattern formation begins in embryogenesis and continues post-embryonically with the function of the meristems. microRNAs (miRNAs), which are small regulatory RNAs that repress gene expression, are involved in a variety of patterning processes in plants, including the formation and function of the meristems and establishment of polarity. For example, regulation of the class III HOMEODOMAIN-LEUCINE ZIPPER (HD-ZIP III) transcription factors by miR165/6 is not only involved in the formation and function of the meristems, but also in polarity establishment in the leaf, and in axial patterning during embryogenesis. To gain a better understanding of the role of miRNAs in embryonic patterning, I investigated the tissue-specific functions of the miRNA biogenesis protein SERRATE (SE), which is required for the regulation of the HD-ZIP IIIs via miR165/6. By expressing SE in various domains in se-5 null mutant embryos, I revealed that although SE is expressed throughout the embryonic body, tissue-specific expression of SE from either the upper or lower tier of the embryo is sufficient for correct patterning. This observation suggests a SE-dependent non-cell autonomous and bi-directional mechanism that influences patterning in Arabidopsis embryos. Furthermore, through a suppressor screen of a se-3 loss-of-function mutant allele, I identified mutants in genes that likely function upstream of SE, and downstream or in parallel of the HD-ZIP IIIs. One of those se-3 suppressors is likely to be a mutant in the BELL homeobox gene POUND-FOOLISH (PNF).

In the literature on plant respiration, there are two viewpoints concerning the source of respiratory control: supply (photosynthate availability) or demand (temperature dependent) limitations. While different studies indicate the primary dependency for respiration is either the supply or demand side, the two paradigms cannot both be true. The relative importance of each paradigm may depend on a number of factors including period of time during which respiration is measured, phase of plant development, environmental conditions, and species. Studies were performed using continuous CO2 gas-exchange instrumentation to monitor short- and long-term changes in whole canopies of lettuce, tomato, soybean, and rice in response to changes in light and temperature during vegetative growth. Respiration in all crops was less sensitive to temperature than previously reported. This is likely due to large amounts of temperature-insensitive growth respiration as a fraction of total respiration during early growth. Carbon use efficiency (CUE) decreased with warm night temperatures, but the change was too small to decrease the final dry mass or carbon gain after night temperatures decreased. Canopies with constant day/night temperature had the same CUE, in elevated CO2 (1,200 μmol moJ- 1), regardless of temperature. In ambient CO2 (400 μmol mol-1), CUE decreased significantly when temperatures were above 32C. Applying shade initially decreased CUE because of low photosynthesis and high respiration. After about 12 days, canopies acclimated, based on recovery of CUE. Different species acclimated to shade to different extents, but no interaction was evident between light and shade stress. These data were used to predict changes in photosynthesis, respiration, and carbon use efficiency given light, temperature, and CO2 concentrations.

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Siekiant nustatyti genetinius, fiziologinius ir fizinius veiksnius, darančius įtaką dygliuotojo šaltalankio (Hippophae rhamnoides L.) auginių rizogenezei, tirti trijų veislių žalieji auginiai, paimti iš ūglių lignifikacijos pradžioje. Nustatyta, kad ISR 40 ir 50 mg/l koncentracijos tirpalas, palyginus su kontroliniu variantu, nežymiai, bet patikimai spartina rizogenezės procesą. Net mažiausios NAR koncentracijos mažina auginių su šaknimis išeigą. IAR rizogenezės spartos nedidina, bet 40–50 mg/l koncentracijų tirpalai didina įsišaknijusių auginių procentą. ISR ir NAR poveikyje nežymiai didėja vidutinis pagrindinių šaknų skaičius ant šaknies regeneruojančio auginio. Intensyviausiai šaknis regeneruoja iš ūglio viršūnės paimti auginiai, kuriems būdingas mažiausias sumedėjimo lygis. Auginiai nuo juvenaliniame tarpsnyje esančių medžių pagal rizogenezės spartą atsilieka nuo auginių, paimtų nuo derančių medžių. Esminę įtaką dygliuotojo šaltalankio žaliųjų auginių rizogenezei daro auginio ilgis. Parodyta, kad egzistuoja minimalūs auginio, turinčio potencijų rizogenezei, parametrai. Tik pavieniai penkių centimetrų ilgio auginiai regeneruoja šaknis. Didėjant auginio ilgiui rizogenezės dažnumas didėja. / In order to evaluate genetic, physiologic and physical factors influencing rhizogenesis of green cuttings of sea buckthorn, cuttings from three cultivars were taken at the beginning of lignification. It was estimated, that 40 and 50 mg/L IBA solutions narrowly but reliably quicken rhizogenesis compared to control. Solution with even the lowest NAA concentration reduces output of cuttings with roots. IAA doesn’t accelerate process of rhizogenesis, but 40 and 50 mg/L IAA solutions increase percentage of rooted cuttings. Average main root quantity on the rooted cutting increases under the influence of IBA and NAA. Cuttings with the lowest lignification level, which were taken from terminal shoot part, regenerated roots more intensively. Cuttings taken from juvenile plants lag behind the cuttings from bearings plants according to rhizogenesis speed. The length of cutting is crucial for the rhizogenesis of sea buckthorn cuttings. Minimal cutting parameters for potential rhizogenesis are shown. Only several 5 cm length cuttings regenerate roots, rate of rhizogenesis increases in longer cuttings.

A exemplo do que ocorre em animais, peptídeos hormonais em plantas desempenham papéis importantes no crescimento, desenvolvimento e defesa. RALF é um peptídeo hormonal ubíquo em plantas que foi primeiramente isolado de folhas de tabaco. Embora não se saiba exatamente sua função, as informações até agora existentes apontam para um envolvimento com aspectos básicos da biologia celular, provavelmente alongamento celular. Peptídeos RALF em Arabidopsis são encontrados em uma família multigênica de 37 membros. Plantas transgênicas superexpressando o AtRALF1 sob o controle do forte promotor constitutivo 35S, mostram um fenótipo semi-anão e inibição do crescimento das raízes. Um fenótipo semelhante também foi observado quando o AtRALF23 foi superexpresso. O AtRALF23, ao contrário do AtRALF1, tem sua expressão inibida por brassinosteróides. Esses fatos sugerem que diferentes peptídeos hormonais RALF, apesar de convergirem para a mesma função, apresentam uma relação individualizada com outros hormônios. O objetivo desse trabalho foi contribuir para a determinação da função dos peptídeos RALF em plantas e para o esclarecimento da inter-relação existente entre eles e os demais hormônios vegetais. Para tal, selecionou-se as isoformas AtRALF1 e AtRALF34 com base em semelhança/dessemelhança estrutural e padrão de expressão. Plantas silenciadas e com altos níveis de expressão para ambos os genes foram obtidas e avaliadas. A construção gênica AtRALF1-GFP foi inserida em Arabidopsis sob o controle do promotor 35S e foi observada fluorescência no retículo endoplasmático, complexo de Golgi e apoplasto. Genes anteriormente reportados como induzidos em plantas 35S:AtRALF1 foram validados e utilizados em experimentos com o AtRALF1 e o brassinolide. O conjunto dos resultados sugere um efeito antagônico do peptídeo AtRALF1 com relação ao efeito do brassinolide no alongamento de hipocótilos e raízes. Plantas com altos níveis de AtRALF1 são resistentes a aplicação exógena de brassinolide, não exibindo as respostas características do hormônio esteróide. O antagonismo entre os dois hormônios também foi sugerido pela análise da expressão de genes que são induzidos por AtRALF1 e brassinolide. / Like in animals, plant peptide hormones play important roles in growth, development and defense. RALF is a peptide hormone ubiquitous in plants that was first isolated from tobacco leaves. Although its function has not been established, the information gathered so far suggest its involvement with basic aspects of cellular biology, probably cellular elongation. RALF peptides in Arabidopsis are found in a multigene family of 37 members. Transgenic plants overexpressing AtRALF1 under the control of the strong constitutive promoter 35S, show a semi-dwarf phenotype and root growth inhibition. A similar phenotype was also observed when AtRALF23 was overexpressed. AtRALF23, as opposed to AtRALF1, is inhibited by brassinosteroids. These facts suggest that different RALF peptide hormones, despite the convergence to the same function, show a unique relationship with other hormones. The goal of this work was to contribute to the determination of the function of RALF peptides in plants and to clarify the inter-relationship between RALF and the other plant hormones. With that in mind, the isoforms AtRALF1 and AtRALF34 were selected based on primary structure similarity/dissimilarity and pattern of gene expression. Plants with high levels of expression or silenced for both genes were obtained and evaluated. The gene construct AtRALF1-GFP was introduced in Arabidopsis under the control of the 35S promoter and fluorescence was observed in the endoplasmic reticulum, Golgi apparatus and apoplast. Genes previously reported as induced in 35S:AtRALF1 plants were validated and used in AtRALF1 peptide and brassinolide experiments. Taken together our results suggest an antagonistic effect of the peptide AtRALF1 regarding the elongation effect of brassinolide in hypocotyls and roots. Plants with high levels of AtRALF1 are resistant to exogenously applied brassinolide, and do not show typical responses to the steroid hormone. The antagonism between the two hormones was also suggested by the gene expression analysis of the AtRALF1 and brassinolide inducible genes.

O sistema radicular é indispensável para a obtenção de água e nutrientes do solo, síntese de reguladores de crescimento, e para o armazenamento de carboidratos. Embora seja indiscutível sua importância, esse órgão tem sido pouco estudado em relação a parte área. Provavelmente, em função da dificuldade de seu estudo, tendo em vista que seu desenvolvimento ocorre no solo, o que dificulta observações diretas. Consideramos de suma importância o desenvolvimento de métodos mais práticos, mais baratos, e que possibilitem avaliações rápidas, não destrutivas do sistema radicular. O conhecimento de uma estreita relação entre fitomassa fresca do sistema radicular e valor de capacitância, é antigo, mas na prática, é pouco empregado. Através do uso de um medidor manual de capacitância, visamos relacionar valores de capacitância com diversos parâmetros, tais como fitomassa seca, comprimento, área e respiração do sistema radicular de plantas do feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.). Uma vez estabelecidas essas relações, é possível realizar medições com o capacitor para avaliar o desenvolvimento radicular, sob diferentes condições de disponibilidade de fósforo, de uma maneira rápida, prática e não destrutiva. A deficiência de fósforo, em solos tropicais e, subtropicais tem limitado a produção de muitas culturas, inclusive a do feijoeiro, uma das principais fontes de proteínas na dieta de países localizados nessas regiões. Estudos anteriores mostram uma ampla variação com relação à eficiência no uso do elemento fósforo no germoplasma do feijoeiro comum, viabilizando adaptação às condições de baixa disponibilidade deste elemento no solo. Devido sua baixa mobilidade do no solo, genótipos que apresentem plasticidade do sistema radicular, com relação a esse elemento, são considerados mais eficientes. Para verificar a eficiência do sistema radicular do feijoeiro comum, foram realizados estudos com o fósforo aplicado de forma desuniforme ao substrato, simulando as condições normalmente encontradas no campo. Supõe-se que existam diferentes mecanismos que conferem maior aproveitamento do fósforo pela planta, sendo muitos destes relacionados ao sistema radicular. Para elucidar essa questão, foram avaliados parâmetros tais como, o posicionamento das raízes ao longo do perfil, o comprimento, a área, a taxa de respiração e a fitomassa seca do sistema radicular. Foi dada especial atenção a formação de raízes adventícias, em diferentes níveis de fósforo, por essas se desenvolverem preferencialmente nas camadas superficiais do solo, onde segundo diversos autores, é o local de maior disponibilidade deste elemento. Além disto, foram avaliados os efeitos do posicionamento do P no substrato, sobre a parte aérea e sobre a produtividade. O uso da capacitância é uma opção metodológica para: (i) aferir o crescimento de plantas de feijão em termos de fitomassa seca total, e (ii) avaliar a parte funcional do sistema radicular. Em condições ótimas de água e fertilidade do solo, a distribuição de fósforo uniformemente na camada superficial (0 a 5 cm de profundidade) proporciona o aumento dos componentes de produção. O acúmulo e a partição de fitomassa seca em plantas de feijão são condicionados pela disponibilidade (quantidade e posicionamento) de fósforo no solo. / The root system is essential to water and nutrient acquisition, hormone synthesis and carbohydrate storage. Although the knowledge about its importance, there are much less studies with this organ, than with the shoots. Probably, due to the difficulties in its study, since it develops in the soil, making directs observations harder. The stabeleshiment of cheap, practical, fast and non-destructive methods to evaluate the root system development would be very useful. Despite the observation of a close relationship between fresh matter and capacitance is not new, there are not many studies with it. The use of a portable capacitance meter to relate capacitance values with different root system parameters, such as dry weight, length, area and respiration, would provide the fast one, and non-destructive evaluation, under different growing conditions, such as different phosphorus levels in the soil. The lack of phosphorus in tropical and sub-tropical soils has limited many crops yield, as common beans, one of the main protein sources of these region countries. Previous studies had shown a wise genetic variation on phosphorus efficiency in common bean germoplasm, which allows the adaptation to low phosphorus condition. Since P presents low mobilization in the soil, genotypes with root plasticity are considered efficient. This study includes experiments where the phosphorus was placed not uniformly in the substrate, simulating the field natural conditions, to verify the common beans root system response. Different mechanism that confers better plants P use is known, and most of them, are related to the root system. Some root parameters such as root position along the profile, root length, root area, root respiration and root dry weight were evaluated to clarify this question. Special focus were given to adventitious root formation under different phosphorus levels, since they grow in shallower soil layer, where according to several author is where there is higher phosphorus availability. Furthermore, the effect of the P position on the shoot and yield were evaluated. The capacitance can be used as an alternative method to evaluate: (i) the bean plants growth, as total dry weight and, (ii) the functional root portion. When water and nutrients are in optimal level, the phosphorus distribution on the top soil layer (0 to 5 cm), results in the yield component increase. The available phosphorus position in the soil, determines the accumulation and distribution pattern of the dry matter.