Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-04-06T14:33:41Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 473072 bytes, checksum: fd4c1007a71f87c7d09e47c7eb760e8f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-06T14:33:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 473072 bytes, checksum: fd4c1007a71f87c7d09e47c7eb760e8f (MD5) Previous issue date: 2016-07-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O crescimento e desenvolvimento das plantas envolvem processos que são sensíveis a salinidade dos solos. O aumento da concentração de dióxido de carbono ([CO 2 ]) na atmosfera durante as últimas décadas tem despertado crescente interesse na função desse gás como um sinal do ambiente envolvido na regulação do crescimento e desenvolvimento das plantas. Apesar da conhecida associação entre elevada [CO 2 ] e crescimento vegetal, pouco se sabe sobre as inter-relações entre o estresse salino e o metabolismo central na regulação do crescimento em plantas cultivadas sob elevada [CO 2 ]. Assim, no presente estudo, investigou-se a regulação metabólica e a modulação das trocas gasosas em resposta as alterações no crescimento de plantas de tomate (Solanum lycopersicum L. cv Santa Clara) imposta pelo estresse salino em plantas cultivadas em ambiente (400 μmol mol -1 ) e sob elevada [CO 2 ] (750 μmol mol -1 ). O NaCl promoveu redução na taxa de crescimento relativo (TCR) e biomassa total, atribuídas principalmente a redução na fotossíntese (A), condutância estomática (g s ) e concentração intercelular de CO 2 (C i ), sem ocorrer danos oxidativos e de fotoinibição. No entanto, os efeitos inibitórios do crescimento foram mitigados em plantas tratadas com NaCl cultivada em [CO 2 ] elevada, via aumentos em A, g s e C i . Ademais, aumentos dos níveis de carboidratos e aminoácidos, redução de ácidos orgânicos e baixa respiração no escuro em plantas sob estresse salino em [CO 2 ] ambiente afetou a capacidade energética das plantas. Por outro lado, a habilidade das plantas de tomate tratadas com NaCl em utilizar mais eficientemente o elevado nível de carbono sob [CO 2 ] elevada influenciou diretamente o seu crescimento. Em conclusão, os resultados mostram que [CO 2 ] elevada foi requerida para acoplar o metabolismo primário ao crescimento das plantas mantidas sob condições de estresse salino. / The plant growth and development involve processes that are sensitive to soil salinity. The increased carbon dioxide concentration ([CO 2 ]) into the atmosphere during the latest decades has attracted increasing interest in the function of this gas as an environmental signal involved in the regulation of plant growth and development. Despite the known association between elevated [CO 2 ] and plant growth, little is known about the interrelationships between salt stress and central metabolism in growth regulation in plants grown under elevated [CO 2 ]. Thus, in the present study, it was investigated metabolic regulation and modulation of gas exchange in response to changes in growth of tomato plants (Solanum lycopersicum L. cv Santa Clara) imposed by salt stress in plants grown under ambient (400 μmol mol -1 ) and elevated [CO 2 ] (750 μmol mol -1 ). NaCl promoted reduction in relative growth rate (TCR) and total biomass mainly attributed to decrease in photosynthesis (A), stomatal conductance (g s ) and intercellular CO 2 concentration (C i ), without the occurrence of oxidative damage and photoinhibition. However, the growth inhibitory effects were mitigated in plants treated with NaCl grown under elevated [CO 2 ] via increases in A, g s e C i . Furthermore, increases in the levels of carbohydrates and amino acids, reduction of organic acids and low dark respiration in plants under salt stress cultivated in ambient [CO 2 ] affected the energy capacity of the plants. On the other hand, the ability of tomato plants treated with NaCl to more efficiently use the high level carbon in the elevated [CO 2 ] directly influenced their growth. In summary, the results show that elevated [CO 2 ] was required to couple the primary metabolism to growth of plants cultivated under salt stress.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-05-30T14:01:02Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1950608 bytes, checksum: 86ce9edf2ae6c14704b23eea6f458809 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-30T14:01:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1950608 bytes, checksum: 86ce9edf2ae6c14704b23eea6f458809 (MD5) Previous issue date: 2016-01-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os fatores que regulam a dinâmica do Carbono (C) e Nitrogênio (N) do solo na rizosfera são ainda pouco compreendidos. A mineralização de C na rizosfera pode ser fortemente influenciada pelo estado nutricional da planta, a concentração de CO2 na atmosfera e a temperatura do ambiente, entre outros. Em este estudo, avaliamos o status nutricional de N em plantas de Eucalyptus spp. e sua influência na dinâmica do C e do N n a rizosfera. Realizamos um experimento usando um rhizobox dividido em dois compartimentos. No compartimento de cima plantas foram cultivadas e areia lavada e supridas com uma solução nutritiva contendo todos o nutrientes e a mesma solução porém sem N . No compartimento inferior o contato das raízes com o solo foi limitado usando uma membrana de nylon com abertura de 5 μm. Observamos uma maior razão raiz:parte aérea e maiores concentrações de CO2 no solo das plantas com deficiência de N. As raízes das plantas deficientes em N, apresentaram maiores concentrações em relação as plantas não deficientes em N, de citrato e tallose, e menores concentrações de sucrose e aminoácidos. A análise de C e N da fração de matéria orgânica ligada aos minerais , junto com os dados obtidos pela termoquimolise indicam um aumento na mineralização de C e uma modificação na dinâmica do N. Devido a impossibilidade de contato físico direto com o solo, pela presença da membrana de nylon, a única forma de modificar o solo seria então pela exsudação de compostos pelas raízes. O contrastante conteúdo de aminoácidos e açúcares na raiz, junto com os dados do extrato da solução do solo e de mineralização de C, indica que a composição destes exsudatos diferiu em razão da deficiência de N. Enquanto as plantas deficientes em N exsudaram mais ácidos orgânicos, as plantas com ótimo status nutricional foram capazes de exsudar compostos energeticamente ricos. Os dados de δ13C da matéria orgânica ligada aos minerais indica que as plantas deficientes em N afetaram um maior volume de solo que as plantas supridas de N. Tudo isto mostra que, diferentes mecanismos de efeito priming foram dominantes, dependendo do status nutricional da planta. Em plantas deficiente de N, a mineralização de C no solo foi dominada pelo mecanismo chamado de “mineração de N”, enquanto no solo das plantas supridas de N o mecanismo dominante foi a “estequiometria microbiana”. Este trabalho demostra pela primeira vez, ao nosso saber, a atuação de diferentes mecanismos de efeito priming n a mesma planta, sobre diferente status de N . Assim ressaltando, a importância do manejo de nutrientes na dinâmica do C da rizosfera. / The factors that regulate the dynamics of soil Carbon (C) and Nitrogen (N) in the rhizosphere are still poorl y understood. The soil C mineralization in the rhizosphere ca n be heavil y influenced by plant’s nutritional status, atmospheric CO2 concentration and temperature, among others. In this study, we assess the influence of Eucalyptus spp. N status on the C and N dynamics in the rhizosphere. We performed an experiment us ing two compartment rhizobox. In the upper compartment, plants were cultivated in washed sand and supplied with a solution containing all nutrients or all nutrients but N. The lower compartment limited the contact of the roots with the soil using a 5 μm mesh nylon membrane. We observed a higher root-shoot ratio for the N deficient plants and an increase in its soil CO2 concentration. The roots of the –N planted treatment had higher concentrations of citrate and tallose and lower concentration of sucrose and aminoacids, when compared to the +N planted treatment. The C and N anal ysis of the mineral associated organic matter fraction, together with the thermochemol ysis data showed an increase in C mineralization in both planted treatments and changes in N dynamics. As the roots had no physical contact with the soil due to the nylon membrane, the changes in the soil must have been consequence of root exudation. The contrasting sugar and aminoacid root content, together with the citrate concentration in soil solut ion extract and the C mineralization data, indicate that exudate composition changed due to the plants N status. The data indicates that the plants in the –N treatment exudated more organic acids than the plants of the +N treatment. Still the exudate comp osition of the plants with the +N treatment may had a higher energetic content and thus affected differentl y the soil microbial communities. The δ13C data indicate that the N deficient plants affected a higher volume of soil than the plants of the +N treatment. All this together shows different priming mechanisms were dominant due to the plants N status. As the plants were N deficient, the mineralization of soil C was driven by the “N-mining” mechanism while in the soil of the +N planted treatment the dominant mechanism was “microbial stoichiometry”. This work demonstrates, to our knowledge, by the first time using the same plants, different priming mechanisms due to the plants N status. Thus highlighting, the importance of plants nutrient management in the rhizosphere C dynamics.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-04-27T09:25:06Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 599175 bytes, checksum: 2e3c44bd32f7c387b7c2830d214e0aed (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-27T09:25:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 599175 bytes, checksum: 2e3c44bd32f7c387b7c2830d214e0aed (MD5) Previous issue date: 2015-12-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Atualmente existe uma grande preocupação com os recursos hídricos, tendo em vista que são finitos e um dos pilares dessa preocupação é a sua contaminação por metais pesados. No presente trabalho, plantas de Lemna valdiviana foram expostas por 24 horas a diferentes concentrações de arsênio: arsenato, As +5 , (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 e 7,5 mg L -1 ); arsenito, As +3 , (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 e 7,5 mg L -1 ) a fim de se avaliar o efeito no crescimento, índice de tolerância e absorção e acúmulo dessas formas inorgânicas. Os espécimes expostos ao arsênio absorveram concentrações crescentes do metaloide à medida que se aumentou a disponibilidade do poluente em solução. Tal fato promoveu grande redução na taxa de crescimento relativo (TCR) e no índice de tolerância (IT), porém com maiores quedas para as plantas tratadas com arsenito, que aparentemente se mostrou mais tóxico para Lemna valdiviana, ocorrência essa associada às maiores concentrações internas da forma trivalente verificadas nas plantas. Posteriormente avaliou-se o papel do ácido jasmônico (JA) nessas plantas quando expostas ao arsenato na dose de 4,0 mg L -1 , que foi onde ocorreu redução aproximada de 50% na TCR. Foram utilizadas quatro doses de JA: 50, 100, 250 e 500 μM. A exposição ao metaloide desencadeou uma série de danos celulares, como produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), como o peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) e ânion superóxido (O 2.- ), gerando efeitos sobre a integridade de membranas celulares como a peroxidação lipídica e acarretando danos também em pigmentos cloroplastídicos. O JA atuou como um atenuante uma vez que agiu como um antioxidante, diminuindo a peroxidação lipídica e como estimulante da produção de enzimas antioxidantes como catalase, peroxidase, dismutase do superóxido, peroxidase da glutationa, redutase da glutationa, aumenta assim a capacidade antioxidante da plantas. Nos pigmentos fotossintéticos, tanto o arsênio como o JA causaram diminuição nos teores das clorofilas a e b e aumentaram os teores de carotenoides. Esses dados reforçam a ideia de que o JA está relacionado com alterações no estresse oxidativo, alterando as atividades de algumas enzimas chave que controlam este processo. / Currently there is a great concern for water resources, considering that are finite and one of the pillars of this concern is the contamination by heavy metals. In this study, plant Lemna valdiviana were exposed for 24 hours to different concentrations of arsenic: arsenate, As +5 , (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 e 7,5 mg L -1 ); arsenite, As +3 , (0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 e 7,5 mg L -1 ) in order to evaluate the effect growth, tolerance index and absorption and accumulation of these inorganic forms. The specimens exposed to increasing concentrations of arsenic absorbed metalloid as it increased the availability of the pollutant in solution. This fact promoted significant reduction in the growth rate (TCR) and the tolerance index (IT), but with larger declines for plants treated with arsenite, which apparently was more toxic to Lemna valdiviana, occurrence that associated with higher internal concentrations the trivalent form verified in plants. Subsequently evaluated the role of jasmonic acid (JA) in these plants when exposed to arsenate at a dose of 4.0 mg L -1 , which was where there was approximate 50% reduction in TCR. They used four doses of JA: 50, 100, 250 and 500 μM. Exposure to metalloid triggered a series of cell damage, such as production of reactive oxygen species (ROS) such as hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and superoxide anion (O 2.- ), generating effects on the integrity of cell membranes as lipid peroxidation and causing damage also chloroplastid pigments. The JA served as a mitigating once acted as an antioxidant, reducing lipid peroxidation and as stimulating the production of antioxidant enzymes such as catalase, peroxidase, superoxide dismutase, glutathione peroxidase, glutathione reductase, thus increases the antioxidant capacity of plants. In photosynthetic pigments as much arsenic as the JA caused degradation of chlorophyll a and b and increased carotenoid content. These data reinforce the idea that the JA is related to changes in oxidative stress by altering the activities of some key enzymes that control this process.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-08-18T17:41:14Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 741942 bytes, checksum: 3fc8028ea0af6835834db6dfbdde4a16 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-18T17:41:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 741942 bytes, checksum: 3fc8028ea0af6835834db6dfbdde4a16 (MD5) Previous issue date: 2015-07-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Diversos mecanismos foram aprimorados durante a evolução das plantas de modo a se obter uma resposta adequada às variações ambientais, principalmente no que respeita os mecanismos relacionados ao controle dos movimentos estomáticos. Nesse contexto, o vacúolo parece exercer um papel preponderante na tolerância a vários estresses em função da sua plasticidade em acumular solutos para manutenção do turgor e integridade celular ou mesmo para estabilizar compostos tóxicos. Dada a relevância dos estômatos para a fixação de CO2, adicionada à atuação dos ácidos orgânicos no controle dos movimentos estomáticos e o papel do vacúolo como acumulador de solutos, este trabalho buscou investigar como a perda funcional do transportador vacuolar de malato (AttDT) impacta Arabidopsis thaliana, de modo a caracterizá-las e entender como o transportador, em conjunto com ácidos orgânicos, afetam o metabolismo primário e os movimentos estomáticos. Reduções nas taxas fotossintéticas associadas com menores condutâncias estomática e mesofílica foram observadas em mutantes attdt. Entretanto, incrementos nas taxas respiratórias, sem alteração nos níveis totais de clorofilas, açúcares, proteínas e aminoácidos foram observados. De modo a suprir a demanda energética e assim garantiar a manutenção do crescimento, como observado em plantas attdt, substratos alternativos parecem estar sendo utilizados, culminando com um funcionamento não cíclico do ciclo dos ácidos tricarboxilicos (TCA), visto que succinato, fumarato e malato foram reduzidos ao passo que incrementos nos níveis de citrato, simultaneamente à alterações no perfil de aminoácidos, especialmente aspartato e glutamina, foram evidentes. Embora o crescimento não tenha sido drasticamente afetado, cumpre mencionar que plantas com perda do transportador AttDT apresentam fenótipo metabólico que se assemelham grandemente ao de plantas sob estresse, principalmente por seca. Coletivamente, os resultados obtidos indicam que AttDT é um transportador de fundamental importância para manutenção dos níveis adequados de ácidos orgânicos entre os compartimentos celulares, e que a sua perda funcional ocasiona uma reprogramação metabólica e afeta diretamente o metabolismo primário, especialmente a respiração e o catabolismo de aminoácidos. / Several mechanisms were improved during the course of plant evolution to obtain an adequate response to environmental variations, particularly mechanisms related to the control of stomatal movements. Accordingly, the vacuole seems to play an important role in plant stress tolerance, due to its plasticity to accumulate solutes maintaining both cell integrity and turgor or further stabilizing toxic compounds. Given the pivotal importance of stomata to CO2 fixation, in addition to the role of organic acids in controlling stomatal movements coupled with the key role of vacuole in the accumulation of solutes, this study investigated the functional role of the vacuolar malate transporter, AttDT, in order to characterize and understand how the absence of this carrier, together with organic acids, affect both the primary metabolism and stomatal movements. Reductions of photosynthesis rates coupled with decrease on both mesophilic and stomatal conductance were observed in mutant attdt. However, enhanced respiratory rates without impacting the total levels of chlorophyll, sugars, proteins and amino acids were observed. In order to supply the energy demand to maintain growth that was not altered in attdt plants, it seems that alternative substrates are used. This is likely leading to a non-cyclic function of the TCA cycle, as succinate, malate and fumarate were reduced whereas increase of citrate levels was observed, simultaneously to changes in the amino acid profile, especially aspartate and glutamine. Interestingly, plants lacking AttDT display a metabolic phenotype that resembles that of plants under stress, mainly drought, although growth has not been affected. Taken together, the results obtained here indicates that AttDT is an important carrier allowing the maintainance of suitable levels of organic acids between cellular compartments, directly affecting the primary metabolism, especially respiration and amino acids.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-03-26Bitstream added on 2014-06-13T18:50:14Z : No. of bitstreams: 1 silva_cms_me_rcla.pdf: 443732 bytes, checksum: 09449aa6eb3034aee0345fedddfe7b13 (MD5) / O ácido abscísico (ABA) é conhecido como hormônio do estresse hídrico, induzindo o fechamento estomático em episódios de seca. Visto que a concentração deste hormônio é muito baixa, primeiramente foi desenvolvido um método para quantificação foliar de ABA e outros cinco compostos de sua rota metabólica por cromatografia líquida em ionização ‘electrospray’ com espectrometria de massas em tandem (LC-ESI-MS/MS). Espécies de Styrax (S. Ferrugineus, uma espécie de Cerrado sensu stricto e S. pohlii, uma espécie de mata ripária) foram analisadas quanto ao teor de ABA e seus metabólitos na estação seca e na estação chuvosa. Além disso, também medimos, na estação seca, a expressão do gene da enzima 9-cis-epóxi-carotenóide dioxigenase (NCED), chave na biossíntese de ABA. Medidas de trocas gasosas (assimilação de CO2 e transpiração) e potencial da água na folha foram também realizadas nas estações chuvosa e seca. O método analítico desenvolvido mostrou-se eficiente para as quantificações de ABA, evidenciando como evitar o efeito da matriz nas análises. Em conjunto, os dados que obtivemos mostram que a espécie de mata, embora ocorra em hábitat com maior disponibilidade hídrica no solo, não se encontra tão bem adaptada à evento de seca prolongada quanto a espécie de Cerrado, o que pode explicar a distribuição espacial destas espécies / Abscisic acid (ABA) is a plant hormone biosynthesized under water deficiency stress conditions, reducing the stomatal conductance (gs) and transpiration rates (E). Considering that it is detected at very low concentrations in the metabolism, we first developed an adapted method to quantify ABA and other five metabolites from its metabolic pathway, using liquid chromatography-electrospray ionization-tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS). Styrax species (S. ferrugineus, a savana species occurring in the Cerrado sensu stricto, and S. pohlii, a forest species from the riparian forest) had leaf concentrations of ABA and its metabolites analized in the wet (February) and dry (September) seasons. In addition, we have also measured the gene expression of the 9-cis epoxycarotenoid dioxygenase..(NCED) enzyme, which plays a key role on ABA biosynthesis. Leaf gas exchange and leaf water potential were also performed in both seasons. The analytical method proved to be highly efficient for ABA quantification, and it demonstrated how to avoid matrix effects when measuring ABA on leaves. Taken together, our data showed that although occurring in a habitat with great soil water availability, the forest species may not be considered as adapted to long seasonal droughts as compared to the savana species. These results may help explain their distinct distribution patterns in the Cerrado biome

Capítulos 1 e 2 da dissertação estão em inglês / Orientador: Gustavo Habermann / Coorientador: Guilherme Julião Zocolo / Banca: Rafael Vasconcelos Ribeiro / Banca: Alberto Jose Cavalheiro / Resumo: O ácido abscísico (ABA) é conhecido como hormônio do estresse hídrico, induzindo o fechamento estomático em episódios de seca. Visto que a concentração deste hormônio é muito baixa, primeiramente foi desenvolvido um método para quantificação foliar de ABA e outros cinco compostos de sua rota metabólica por cromatografia líquida em ionização 'electrospray' com espectrometria de massas em tandem (LC-ESI-MS/MS). Espécies de Styrax (S. Ferrugineus, uma espécie de Cerrado sensu stricto e S. pohlii, uma espécie de mata ripária) foram analisadas quanto ao teor de ABA e seus metabólitos na estação seca e na estação chuvosa. Além disso, também medimos, na estação seca, a expressão do gene da enzima 9-cis-epóxi-carotenóide dioxigenase (NCED), chave na biossíntese de ABA. Medidas de trocas gasosas (assimilação de CO2 e transpiração) e potencial da água na folha foram também realizadas nas estações chuvosa e seca. O método analítico desenvolvido mostrou-se eficiente para as quantificações de ABA, evidenciando como evitar o efeito da matriz nas análises. Em conjunto, os dados que obtivemos mostram que a espécie de mata, embora ocorra em hábitat com maior disponibilidade hídrica no solo, não se encontra tão bem adaptada à evento de seca prolongada quanto a espécie de Cerrado, o que pode explicar a distribuição espacial destas espécies / Abstract: Abscisic acid (ABA) is a plant hormone biosynthesized under water deficiency stress conditions, reducing the stomatal conductance (gs) and transpiration rates (E). Considering that it is detected at very low concentrations in the metabolism, we first developed an adapted method to quantify ABA and other five metabolites from its metabolic pathway, using liquid chromatography-electrospray ionization-tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS). Styrax species (S. ferrugineus, a savana species occurring in the Cerrado sensu stricto, and S. pohlii, a forest species from the riparian forest) had leaf concentrations of ABA and its metabolites analized in the wet (February) and dry (September) seasons. In addition, we have also measured the gene expression of the 9-cis epoxycarotenoid dioxygenase..(NCED) enzyme, which plays a key role on ABA biosynthesis. Leaf gas exchange and leaf water potential were also performed in both seasons. The analytical method proved to be highly efficient for ABA quantification, and it demonstrated how to avoid matrix effects when measuring ABA on leaves. Taken together, our data showed that although occurring in a habitat with great soil water availability, the forest species may not be considered as adapted to long seasonal droughts as compared to the savana species. These results may help explain their distinct distribution patterns in the Cerrado biome / Mestre

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-08-14T12:27:23Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1599727 bytes, checksum: 30b91715f49dd87a99f4a0b3b128176c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-14T12:27:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1599727 bytes, checksum: 30b91715f49dd87a99f4a0b3b128176c (MD5) Previous issue date: 2017-02-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O alumínio (Al) é um metal tóxico para a maioria das espécies cultivadas e se liga primariamente a tecidos, estruturas e organelas não fotossintetizantes, o que evita, por consequência, o contato do metal com os cloroplastos. Entretanto, em Rudgea viburnoides, espécie nativa de Cerrado hiperacumuladora de Al, o metal foi detectado nos cloroplastos sem que efeitos nocivos fossem verificados. Por isso, neste trabalho, dados estruturais, fisiológicos e metabólicos de R. viburnoides foram comparados com os de Alibertia edulis, espécie nativa de Cerrado não acumuladora de Al, visando avaliar os possíveis efeitos do acúmulo de Al nos cloroplastos. Em área de Cerrado strictu sensu da Floresta Nacional (FLONA) de Paraopeba – MG, folhas de primeiro e terceiro nó de ambas as espécies foram selecionadas para quantificação de nutrientes, histolocalização do Al, análise estrutural e química sob microscopia eletrônica de transmissão, avaliação de parâmetros fotossintéticos e de fluorescência, além da análise do metabolismo primário e secundário. A concentração de Al nas folhas de A. edulis foi próxima de 1g Al kg -1 de matéria seca (MS), enquanto em R. viburnoides, folhas de primeiro nó acumularam 10 g Al kg -1 MS e as de terceiro, 16 g Al kg -1 MS. Apesar do elevado acúmulo de Al, as espécies estudadas não apresentaram limitação na absorção de nutrientes e houve relação entre a maior concentração de Ca, Mg e Fe e a maior concentração de Al em folhas de terceiro nó de R. viburnoides. A histolocalização do Al confirmou a presença do metal em folhas de R. viburnoides inclusive no interior dos cloroplastos, enquanto em A. edulis o resultado do teste foi negativo. Cloroplastos saudáveis com a presença de plastoglóbulos foram observados em folhas de ambas as espécies e, naquelas de terceiro nó de R. viburnoides, o maior número de plastoglóbulos foi associado ao sequestro de Al no seu interior. Apesar de A, g s e E terem sido maiores em folhas de primeiro nó de R. viburnoides, folhas do terceiro nó apresentaram médias equivalentes às de folhas de terceiro nó de A. edulis. Com isso, junto aos dados de fluorescência, não foi constatada limitação fotoquímica na fotossíntese em nenhuma das espécies. A. edulis apresentou concentrações maiores de amido, aminoácidos e proteínas em relação a R. viburnoides, sugerindo que, na segunda espécie, estes compostos foram degradados e os esqueletos de carbono foram desviados do metabolismo primário para a produção de compostos fenólicos, como flavonoides e fenilpropanoides, os quais agem como antioxidantes e são capazes de quelar o Al. A elevada concentração de Al nas folhas de R. viburnoides e a presença do metal nos cloroplastos não gerou comprometimento estrutural e/ou fisiológico da organela, devido aos ajustes metabólicos que a espécie apresentou. O processo de destoxificação de Al foi constituído pelo maior teor de Ca, Mg e Fe nas folhas, pelo maior número de plastoglóbulos e pelo investimento em vias de biossíntese de compostos fenólicos em R. viburnoides. / Aluminum (Al) is a toxic metal to most cultured species and binds primarily to non- photosynthetic tissues, structures and organelles, thereby avoiding metal contact with chloroplasts. However, in leaves of Rudgea viburnoides, a Cerrado native species, Al hyperaccumulator, the metal was detected in the chloroplasts without no harmful effects. Therefore, in this work, structural, physiological and metabolic data of R. viburnoides were compared with those of Alibertia edulis, a Cerrado native species, Al non-accumulator, to evaluate the possible effects of Al accumulation in chloroplasts. In the Cerrado strictu sensu area at the Floresta Nacional (FLONA) de Paraopeba - MG, first and third node leaves of both species were selected for nutrient quantification, Al histolocalization, structural and chemical analysis under transmission electron microscopy, photosynthetic and fluorescence parameters, as well as the analysis of primary and secondary metabolism. The Al concentration in the leaves of A. edulis was close to 1g Al kg -1 of dry matter (DM), whereas in R. viburnoides, first node leaves accumulated 10g Al kg -1 DM and those of third, 16g Al kg -1 DM. In spite of the high Al accumulation, the studied species did not present limitation on nutrient uptake and there was a relation between the highest Ca, Mg and Fe concentration and the highest Al concentration in third node leaves of R. viburnoides. The Al histolocalization confirmed the presence of the metal in leaves of R. viburnoides including inside the chloroplasts, whereas in A. edulis the test result was negative. Healthy chloroplasts with the presence of plastoglobuli were observed in leaves of both species and, in those of third node of R. viburnoides, the greater number of plastoglobuli was associated to the Al sequestration in its interior. Although A, gs and E were larger in first node leaves of R. viburnoides, third node leaves presented mean equivalent to that of third node leaves of A. edulis. Thus, together with the fluorescence data, no photochemical limitation was observed in photosynthesis in any of the species. A. edulis showed higher concentrations of starch, amino acids and proteins than R. viburnoides, suggesting that, in the second species, these compounds were degraded and the carbon skeletons were diverted from the primary metabolism to the production of phenolic compounds such as flavonoids and phenylpropanoids, which act as antioxidants and are able to chelate Al. The high Al concentration in the leaves of R. viburnoides and the presence of the metal in the chloroplasts did not generate structural and/or physiological involvement of the organelle due to the metabolic adjustments presented. The Al detoxification process consisted of the higher Ca, Mg and Fe content in the leaves, the higher number of plastoglobuli and the investment in biosynthesis pathways of phenolic compounds in R. viburnoides.

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-08-15T17:54:14Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1414217 bytes, checksum: 535aa962a48f95dc9d66359751480756 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T17:54:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1414217 bytes, checksum: 535aa962a48f95dc9d66359751480756 (MD5) Previous issue date: 2016-12-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O crem (Tropaeolum pentaphyllum Lam.) tem ocorrência natural na América do Sul com maior incidência nos estados da Região Sul do Brasil, compondo ambiente de florestas e margens de rios. Os tubérculos da planta são apreciados na culinária tradicional na forma de conservas, suas folhas e flores também são consumidas como hortaliças. O crem também é considerado planta medicinal, atuando na redução do colesterol, apresentado atividades antimicrobiana e antiescorbútica, entre outras. A espécie está na lista das Espécies Ameaçadas de Extinção do Rio Grande do Sul decorrente da ameaça das populações naturais pela grande expansão das atividades agrossilvopastoris e ao extrativismo descontrolado dos tubérculos. Tradicionalmente, sua propagação é feita com o plantio de tubérculos semente que apresentam dormência, dificuldades na propagação e ramificação desuniformes. O presente estudo propõe estabelecer um sistema de propagação in vitro via meristemas pré-existentes, visando à propagação massiva. Para tal, buscou-se a otimização de alguns fatores como a combinação de reguladores de crescimento, as trocas gasosas (por ventilação natural dos frascos), a irradiância e qualidade espectral das fontes luminosas. Também objetivou-se identificar e quantificar potenciais compostos secundários de interesse medicinal, bem como caracterizar os principais metabólitos do metabolismo primário. Os resultados obtidos permitiram conhecimentos sobre o comportamento morfofisiológico in vitro e proporcionaram um protocolo eficiente na obtenção de mudas em quantidade e de qualidade fitossanitária, de modo a minimizar os danos negativos do extrativismo acelerado às populações de ocorrência natural. / The crem (Tropaeolum pentaphyllum Lam.) Has a natural occurrence in South America with a higher incidence in the southern Brazilian states, composing the environment of forests and riverbanks. The tubers of the plant are appreciated in traditional cooking in the form of preserves, its leaves and flowers are also consumed as greenery. Crem is also considered medicinal plant, acting in the reduction of cholesterol, antimicrobial and antiscorbous activities, among others. The species is in the list of Threatened Species of Extinction of Rio Grande do Sul due to the threat of the natural populations in the great expansion of agrosilvopastoral activities and to the uncontrolled extractivism of the tubers. Traditionally, its propagation is done by planting tubers without that numbness, difficulties in propagation and branching uneven. The present study proposes to establish a system of in vitro propagation through pre-existing meristems, aiming at massive propagation. To do so, look for an optimization of some factors such as a combination of growth regulators such as gas exchange, irradiance and spectral quality of light sources. It was also aimed to identify and quantify potential secondary compounds of medicinal interest, as well as to characterize the main metabolites of the primary metabolism. The results obtained allowed the knowledge about the in vitro morphophysiological behavior and provided an efficient treatment in the obtaining of seedlings in quantity and phytosanitary quality, in order to minimize the negative damages of the accelerated extractivism to the populations of natural occurrence.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-09-19T17:34:45Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 672894 bytes, checksum: 1244927f20e5eed71f3171916884e265 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-19T17:34:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 672894 bytes, checksum: 1244927f20e5eed71f3171916884e265 (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Botrytis cinerea, o agente etiológico do mofo cinzento, é um patógeno importante em morangueiros. Clonostachys rosea é efetivo no biocontrole dessa doença em diversas culturas, em condições controladas e de campo. O antagonista pode, ainda, promover o crescimento, aumentar a produção e induzir respostas de defesa nas plantas. Objetivando-se investigar os efeitos da aplicação do antagonista na população do patógeno e no metabolismo da planta, estudou-se a interação entre C. rosea, B. cinerea e morangueiros com base na dinâmica populacional dos fungos e no perfil metabólico do hospedeiro. Avaliou-se a colonização foliar de ambos os fungos e a sobrevivência epifítica de C. rosea em folhas, em câmara de crescimento e em cultivos comerciais. O antagonista se estabeleceu e reduziu a colonização por B. cinerea, principalmente quando aplicado semanalmente. A população de C. rosea diminuiu com o tempo após a aplicação, e a intensidade de colonização pelo patógeno foi inversamente proporcional à do antagonista. Em câmara de crescimento, a população epifítica do antagonista reduziu-se substancialmente aos 3 dias da aplicação. Em condições de campo, onde o intervalo mínimo entre a última aplicação e coleta de folhas foi de 7 dias, não foi possível quantificar a população epifítica do antagonista. Comparou-se o perfil metabólico de morangueiros tratados com C. rosea em intervalos de 7, 14 ou 28 dias ao de morangueiros não tratados, e verificou-se que a aplicação semanal alterou o perfil metabólico. Aumentos significativos nos níveis de citrato e succinato, compostos intermediários do ciclo de Krebs, de alguns fitoesteróis, fitoestrogênios, cafeína e piceatanol foram observados. Tais alterações podem estar relacionadas à promoção de crescimento e ativação do sistema de defesa. Concluiu-se que C. rosea afetou a dinâmica populacional de B. cinerea em tecidos assintomáticos e alterou o perfil metabólico de morangueiros. Esses resultados subsidiam estudos subsequentes para elucidar o modo de ação de agentes de biocontrole. / Botrytis cinerea, the causal agent of gray mold, is an important pathogen of strawberry plants. Clonostachys rosea is effective in the biocontrol of gray mold in several crops, in growth chamber or field conditions. The antagonist may also promote growth, increase the production and induce defense responses of plants. Aiming to investigate the effects of antagonist application on pathogen population and plant metabolism, we studied the interaction of C. rosea, B. cinerea and strawberry plants based on the population dynamics of both fungi and metabolic profile of the host. We assessed leaf colonization of both fungi and the epiphytic survival of C. rosea on leaves, under growth chamber and in commercial cultivations. The antagonist established in leaves and reduced the colonization by B. cinerea, mainly when applied weekly. The population of C. rosea decreased over time after the application and tissue colonization by the pathogen was inversely proportional to the colonization by the antagonist. Under growth chamber the antagonist population was substantially reduced 3 days after applied. Under field conditions, which the minimal interval between last application and the collection of leaves was 7 days, it was not possible to quantify the epiphytic population of the antagonist. We compared the metabolic profiles of strawberry plants treated with C. rosea at intervals of 7, 14, or 28 days with the profiles of untreated plants, and found that weekly applications altered the metabolic profiles. There was a significant increase in the levels of citrate and succinate, intermediate compounds in the Krebs cycle, some phytosterols, phytoestrogens, caffeine, and piceatannol. These changes may be related to growth promotion and activation of plant defense system. In conclusion, C. rosea affected the population dynamics of B. cinerea in symptomless tissues and changed the metabolic profile of strawberry plants. These results can support subsequent studies aiming to elucidate the action mode of biocontrol agents.

Orientador: Sonia Nair Bao / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-17T17:33:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fank-de-Carvalho_SuzaneMargaret_D.pdf: 16381065 bytes, checksum: 37dffed971377c79c257dea1b955e34c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A família Amaranthaceae no sensu lato, incluindo Chenopodiaceae, é formada por cerca de 2.360 espécies, 145 delas encontradas no Brasil; 94 espécies subsistem em diversas fitofisionomias do Bioma Cerrado, 71 são endêmicas de diferentes regiões e biomas brasileiros e 27 aparecem em listas regionais de espécies ameaçadas de extinção. Visando contribuir para o conhecimento das espécies dessa família, foram estudados aspectos ecológicos, micromorfológicos, anatômicos e ultraestruturais de folhas de Amaranthaceae nativas do Brasil, com ênfase nos gêneros Alternanthera, Gomphrena, Froelichiella, Hebanthe e Pfaffia. As espécies nativas de regiões abertas de cerrado apresentam adaptações que favorecem a sobrevivência em condições adversas (seca e fogo), tais como raízes tuberosas ou lenhosas e xilopódios, hábito herbáceo e/ou subarbustivo, pilosidade densa nas porções aéreas, senescência de ramos aéreos durante as fases mais secas, dependência de fogo ou chuva para rebrotação e/ou floração, frutificação rápida seguida de dispersão anemocórica, epidermes com cutículas bem desenvolvidas e metabolismo fotossintético C4. O comportamento pirofítico das espécies favorece o estabelecimento pioneiro das mesmas, principalmente nas áreas abertas do Cerrado. As superfícies foliares de algumas espécies do gênero Gomphrena apresentam cristais de cera epicuticular do tipo plaquetas, orientadas paralelamente, aspecto anteriormente descrito apenas em espécies de Chenopodiaceae. Em duas espécies foram encontrados fungos Ascomyceto colonizando folhas, cujos aspectos ultraestruturais foram descritos. A anatomia Kranz foi caracterizada em seis espécies do gênero Gomphrena, que também possuem cloroplastos dimórficos, demonstrando estrutura foliar compatível com o metabolismo fotossintético C4. Na análise das duas espécies do gênero Alternanthera (uma C3 e outra intermediária C3-C4) verificou-se que a posição das organelas nas células da bainha pode ser um elemento chave na determinação do tipo metabólico. As espécies de Froelichiella, Hebanthe e Pfaffia possuem anatomia e ultraestrutura compatíveis com o metabolismo C3. A anatomia foliar e a ultraestrutura das espécies estudadas apresentam um padrão já descrito para outras espécies da família Amaranthaceae, exceto para os gêneros Hebanthe e Froelichiella, cuja descrição anatômica e ultraestrutural foi realizada pela primeira vez. A evolução do metabolismo C4 pode estar relacionada, pelo menos em parte, ao desenvolvimento da anfiestomia associada à maior espessura do limbo foliar em espécies herbáceas. Plastoglóbulos bem desenvolvido foram encontrados em cloroplastos de algumas das espécies do Cerrado e parecem associados aos mecanismos de defesa, além do metabolismo de lipídios. A família Amaranthaceae pode ser um bom marcador da biodiversidade de dicotiledôneas de pequeno porte e da capacidade de regeneração das áreas de campos rupestres, campos úmidos e outros tipos de vegetação aberta dos cerrados. A riqueza de informações obtidas durante o estudo de espécies dessa família ilustram a importância da ampliação das pesquisas básicas e aplicadas em suas espécies, especialmente as que ocorrem naturalmente no Cerrado. A ampliação do conhecimento relativo à anatomia e à especialização das organelas de diferentes gêneros para o metabolismo fotossintético pode contribuir para o entendimento da evolução da via C4 e do ambiente onde as plantas se especializaram. O estudo do Bioma Cerrado pretende ampliar as justificativas para esforços de preservação de sua biodiversidade. / Abstract: The Amaranthaceae family sensu lato, including Chenopodiaceae, is comprised of approximately 2,360 species, 145 of them found in Brazil. 94 species exist in various vegetation types of the Cerrado, 71 are endemic to different regions and Brazilian biomes, and 27 appear in regional lists of endangered species. To contribute to the knowledge of this family species the ecological aspects, micromorphology, anatomy and ultrastructure of leaves of brazilian Amaranthaceae were studied, with emphasis on the genera Alternanthera, Gomphrena, Froelichiella, Hebanthe and Pfaffia. The native species of open areas of Cerrado (a savannah-like vegetation) exhibit adaptations that promote survival in adverse conditions (drought and fire), such as tuberous or woody roots, xylopodium, herbaceous or subshrub habit, dense pubescence in aerial portions, senescence of shoots and leaves during the driest season, dependence on rain or fire to resprout and/or flowering, fruiting followed by rapid wind dispersion, tick cuticle on epidermis and C4 photosynthetic metabolism. The species' fire behavior favors their establishment as pioneers, especially in open areas of the Cerrado. Leaf surfaces of some species of the genus Gomphrena present epicuticular wax crystals in platelet form, oriented in parallel, an aspect previously described only in Chenopodiaceae species. In two of the species studied Ascomycete fungi were found colonizing its leaves, and ultrastructural aspects were described. Kranz anatomy was found in six species of the genus Gomphrena, which also have dimorphic chloroplasts, showing leaf structure compatible with the C4 photosynthetic metabolism. In the analysis of two species of Alternanthera (a C3 and a C3-C4 intermediate) showed that besides the Kranz anatomy, the position of organelles in bundle sheath cells can be a key element in determining the metabolic type. The Froelichiella, Hebanthe and Pfaffia species have leaf anatomy and ultrastructure consistent with C3 metabolism. The leaf anatomy and ultrastructure have a pattern already described for other species of the Amaranthaceae family, except for the genera Hebanthe and Froelichiella, whose anatomical and ultrastructural aspects were described for the first time. The evolution of C4 metabolism may be related, at least in part, to the development of amphystomy associated with increased leaf thickness in herbaceous species. Large plastoglobuli were found in chloroplasts of some Cerrado species and appear associated with defense mechanisms, and lipid metabolism. The Amaranthaceae family can be a good marker of the biodiversity of nonwoody Eudicotyledons with ability to regenerate areas of rocky fields, wet grasslands and other open vegetation of the cerrado. These results illustrate the importance of expansion of basic and applied research in Amaranthaceae species, especially those that occur naturally in Brazilian cerrados. The expansion of knowledge concerning the anatomy and the specialization of organelles of different genera to perform its photosynthetic metabolism may contribute to understanding of the evolution of C4 pathway and the environment where plants specialize. The study of Cerrado Biome aims to broaden the justification for efforts to preserve its biodiversity. / Doutorado / Biologia Celular / Doutor em Biologia Celular e Estrutural