Orientador: Edson Luiz Furtado / Banca: Marcelo Giovanetti Canteri / Banca: William Mario de Carvalho Nunes / Resumo: O conhecimento das perdas causadas por doenças no campo é considerado um dos mais importante fatores no manejo integrado de doenças em Eucalyptus. A ferrugem do eucalipto, causada pelo fungo Puccinia psidii Winter, também conhecida como ferrugem das Mirtáceas, é considerada uma das mais recentes enfermidades em plantas com menos de dois anos de idade. Desde meados da década de 80 tem sido registrado índices severos da doença, nas regiões Sudeste e Nordeste do Brasil. Apesar de alguns grupos de pesquisadores terem desenvolvido importantes trabalhos sobre o assunto, as informações a respeito dos danos causados pela doença continuam com lacunas. Deste modo, mais informações a respeito da doença, principalmente sobre sua epidemiologia, são necessários na escolha do melhor método de controle a ser adotado. Dentro desse contexto o presente trabalho objetivou: comparar o índice de infecção de duas regiões de plantio, analisar a distribuição temporal da doença e determinar os danos causados pela ferrugem em plantios de Eucalyptus spp. Para comparação de duas regiões de plantio distintas do Estado de São Paulo: Vale do Paraíba e Ribeirão Preto, em relação à ocorrência da ferrugem do eucalipto, calculou-se o índice de infecção a partir de um modelo matemático proposto por Ruiz et al. (1989). O índice de infecção foi estimado, a partir de dados climáticos diários de temperatura e período de molhamento foliar, para cada região durante os anos de 1993 a 1997. A partir dos resultados a região do Vale do Paraíba destacou-se, em termos de condições climáticas, como favorável à ocorrência da ferrugem em eucalipto, enquanto o contrário foi verificado para a região de Ribeirão Preto. Devido ao alto índice de ocorrência da ferrugem na região do Vale do Paraíba, também foram avaliados o aspecto temporal e os danos causados pela doença...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The most important fact about integrated management in Eucalyptus is to know how much the loss caused by diseases in the field is, in other words, the quantification of the production damage and its consequences. The eucalyptus rust, also known as Mirtaceas rust, is considered one of the most recent illness in trees that are younger than two-year-old. Since the mid-80s severe indices of disease incident have been registered on the southeastern and northeastern Brazilian regions. Despite some research groups have developed important works on the subject, the available informations are still very uncertain. Thus, more studies about the disease, mainly on epidemiology, are necessary to choose which disease control method will be taken. In this context, the present work objectived: to compare the infection index between two planting region in São Paulo State, to analysis the disease temporal distribution and to estimate the damage caused by rust in Eucalyptus grandis plantation. The infection index was estimated from Ruiz et al. (1989) mathematical model for to compare two distincts regions in São Paulo State: Vale do Paraíba and Ribeirão Preto. The infection index, from diary climatic data of temperature and wet leaf period, was estimated among 1993 and 1997 for each region. The Vale do Paraíba region became apparent in the eucalyptus rust occurrence, while in the Ribeirão Preto the opposite region was verified. Also temporal analysis and loss assesment were made due the high eucalyptus rust intensity in the Vale do Paraíba region. Experiments were carried out in three environments: Guararema, São José dos Campos and Taubaté, in the Vale do Paraíba region, conducted in 1997 until 2001. Each environment had two experiments with two different ages, where five Eucalyptus grandis genotypes were evaluated, depending on the site... (Complete abstract, click eletronic address below) / Mestre

A atividade florestal apresenta-se como um vetor de desenvolvimento social, ambiental e econômico no Brasil. Em 2004 as exportações ligadas ao setor renderam US$ 7 bilhões e contribuíram com US$ 5,5 bilhões em impostos. No mesmo ano, no Brasil, dos 6 milhões de hectares de reflorestamento comercial, mais de 50% dos hectares são ocupados por eucalipto. Esta cultura pode ser utilizada para diversas funções, desde à produção de papel e celulose, até a produção de carvão vegetal. Mas a produtividade desta cultura atualmente tem uma série de fatores limitantes. Destes fatores, um dos mais severos é uma doença denominada ferrugem, causada pelo fungo Puccinia psiddii Winter. Este patógeno entre tanto, não é conhecido nos centros de origem do gênero Eucalyptus, mas, utiliza como hospedeiros vários gêneros das Mirtáceas, infectando folhas, flores e frutos em desenvolvimento. O controle da doença é normalmente realizado mediante o uso de fungicidas. Porém, a utilização de plantas resistentes é o método mais aconselhável por diversos motivos, como o baixo custo, a praticidade e o menor impacto ambiental. Neste trabalho a metodologia do SAGE - Serial Analysis of Gene Expression foi utilizada, para a análise da expressão gênica uma vez que permite detectar e quantificar, de maneira global, a expressão de genes conhecidos e desconhecidos, envolvidos no processo de resistência à ferrugem. Neste trabalho analisou-se a expressão do conjunto de genes diferencialmente expressos e 200 genes sem diferenças no padrão de expressão, em Eucalyptus grandis infectado com Puccinia psidii. Utilizou-se para esta análise, indivíduos susceptíveis e resistentes à infecção por Puccinia psidii Winter. A população amostrada constituída por meios irmãos, apresentava segregação para o carácter de resistência à ferrugem. Os resultados produzidos permitiram identificar 421 genes com expressão diferencial (p ≤ 0,05) nos dois fenótipos. Vários destes genes estavam relacionados a diversos mecanismos de defesa da planta, tais como genes envolvidos na formação de barreiras físicas e na resposta hipersensível, resistência sistêmica adquirida, bem como genes relacionados à polarização celular e resposta ao estresse oxidativo. Os dados em conjunto, corroboram a idéia de que são vários os mecanismos que atuam simultaneamente produzindo o fenótipo resistente. Estes genes apresentam-se para serem utilizados futuramente como marcadores moleculares na seleção de indivíduos resistentes, em cruzamentos naturais ou dirigidos e como fonte de genes para experimentos de transformação em estudos mais profundos de fitopatogênese. / In Brazil the forest activities represent a vector for social, ambiental and economic development. In 2004 the exportations produced US$ 7 billions and contributed with US$ 5,5 billion in taxes. In the same year, in Brasil, of 6 million hectares of commercial reforestation, around 50% is occupied by eucalyptus. This crop can be used as the raw material for several industrial processes, from cellulose and paper production to vegetable charcoal production. However, eucalyptus productivity has several limiting factors. One of the most severe diseases is called rust, caused by the fungus Puccinia psiddii Winter. This pathogen is unknown in the Eucalyptus center of origin; however, it has several Myrtaceae genera as its host, infecting leaves, flowers and developing fruits. Rust management normally involves the use of fungicides, but the use of resistant plants is a much better alternative due the lower costs and minimal ambient impact. In the current study SAGE - Serial Analysis of Gene Expression was used for gene expression analysis because it is a quantitative genome-wide method and that obtains expression profiles from known and unknown genes involved in the rust resistant process. This thesis analyzed the expression profile of the differentially expressed genes and 200 genes without significant statistical differences in their expression patterns, in Eucalyptus grandis infected with Puccinia psidii. For this analysis we used susceptible and resistant individuals to Puccinia psidii Winter infection taken from a population half siblings, which showed segregation for fust resistance. The results indicated 421 genes with differential expression (p ≤ 0.05), 239 were preferentially expressed in the susceptible library and 232 in the resistant. Several of these genes were associated with plant defense mechanisms, such as genes involved in formation of physical barriers, hypersensitive response, systemic adquired resistance, genes related to cellular polarization and oxidative stress responses. All the data support the idea that not one but several mechanisms are acting at the same time producing the resistant phenotype. These genes are future candidates for molecular markers useful in the selection of resistant individuals in breeding programs and a source of genes for transformation experiments or as molecular tools to dissect the phytopathogenic process.

O Eucalyptus é o gênero mais importante para a indústria brasileira de papel e celulose. Eucalyptus grandis Hill ex. Maiden e seus híbridos são preferencialmente usados pela indústria devido ao rápido crescimento e alta produtividade volumétrica. Embora possua características adequadas à utilização comercial, vários estresses abióticos e bióticos influenciam sua produção. O IPGRI (International Plant Genetic Resources Institute) destaca a Puccinia psidii como sendo a maior ameaça para a cultura nos tempos atuais. A doença não co-evoluiu com o hospedeiro e por essa razão, torna o patógeno um elemento potencial a vencer as barreiras impostas pelo hospedeiro. O fungo ataca plantas jovens, incluindo mudas em viveiros, plantas em jardins clonais e plantações comercias com até 2 anos de idade. Com o objetivo de identificar proteínas diferencialmente expressas e avaliar as mudanças ocorridas na composição química da parede celular das folhas, o presente trabalho analisou o impacto da presença do fungo sobre os clones comerciais, resistentes (7) e suscetíveis (24), de eucalipto. Os clones de E. grandis, 7 e 24, previamente inoculados com uredósporos de P. psidii, foram utilizados para extração de proteínas após 24 horas de interação com o fungo. As análises foram realizadas com auxílio de SDS-PAGE de primeira e segunda dimensão, em gradiente de pH na faixa de 4-7, utilizando-se 750 µg de proteínas. As imagens dos géis, em triplicata, analisadas pelo programa (Image Master Elite v. 3.01), possibilitaram a identificação de 466 spots. A comparação entre os perfis eletroforéticos dos clones que foram analisados e os controles não inoculados, mostrou que o processo de infecção do fungo nas plantas induziu o aparecimento de 72 spots exclusivos para o clone 7 além de alterações do volume de outros 115 spots. Já para o clone 24, a exposição ao fungo promoveu o aparecimento de 22 spots exclusivos e alterações de outros 98. Os perfis eletroforéticos dos clones controle, que não foram expostos ao fungo, mostraram diferenças genéticas entre os clones 7 e 24. O clone resistente, apresentou grande concentração de spots na região entre 14 a 45 kDa. Já para o clone suscetível, os spots se concentraram na região entre 25 a 97 kDa. A avaliação do conteúdo de carboidratos e ácidos urônicos da parede celular mostrou alterações no conteúdo dos açúcares no material inoculado com P. psidii, após 24 horas, 6 e 12 dias de inoculação. Os teores de glicose observados para os clones 7 e 24, já após 24 horas da inoculação, mostraram-se bastante alterados, indicando que esse açúcar possui papel chave no processo de formação da parede celular e conseqüentemente no mecanismo de defesa vegetal. / Eucalyptus is the most important genus for the Brazilian pulp and paper industry. Eucalyptus grandis Hill ex. Maiden and hybrids are preferentially used by the industry due to its rapid growth and high volumetric productivity. Although they possess characteristics adequate for commercial use, various biotic and abiotic stresses influence production. IPGRI (International Plant Genetic Resources Institute) highlight Puccinia psidii as the largest current threat to the culture. The disease did not co-evolve with the host and for this reason has become the pathogen with most potential to overcome the barriers imposed by the host. The fungus attacks young plants, including saplings in nursery, clonal gardens and commercial plants up to 2 years-old. With the objectives of identifying the proteins differentially expressed and evaluate the changes occurring in the chemical composition of the cell walls in the leaves, the present work analyzed the impact of the presence of the fungus on the commercial eucalyptus clones, resistant (7) and susceptible (24). The E. grandis clones (7 and 24) were inoculated with P. psidii urideospores and proteins extracted after 24 hours interaction with the fungus. The analyses were carried out using a pH gradient (4-7) in the first and SDS-PAGE in the second dimension, loading 750 µg onto the gel. The gel images, in triplicate, were analyzed using the software Image Master Elite v. 3.01, allowing the identification of 466 spots. The electrophoretic profiles for each clone were analyzed and compared to the uninoculated controls, showing that the fungal infection process induced the appearance of 72 exclusive spots in clone 7 and an alteration in the volume of another 115 spots. In clone 24, exposure to the fungus induced the appearance of 22 exclusive spots and altered another 98. The electrophoretic profiles of the control clone, not exposed to the fungus, demonstrated genetic differences between the 7 and 24. The resistant clone (7) presented a large concentration of spots around 14 to 45 kDa. In contrast, the susceptible clone (24) presented a concentration of spots around 25 to 97 kDa. Evaluation of the carbohydrate and uronic acid content of the cell wall showed an alteration in the sugar content in the material exposed to P. psidii after 24 hour, 6 and 12 days after inoculation. The glucose levels observed for clones 7 and 24 were considerable altered 24 hours after inoculation, indicating that this sugar has a key role in cell wall formation and consequently in the plant defense mechanism.

A aveia branca (Avena sativa L.) é uma espécie de estação fria de múltiplos propósitos. É usada na sucessão e rotação de culturas quebrando o ciclo de pragas e moléstias e de excelente cobertura de solo ao sistema de semeadura direta. Na alimentação animal fornece ração, feno, silagem e forragem direta de alta qualidade. Na alimentação humana, os grãos se destacam como um alimento funcional rico em proteínas e fibras. Dentre estas, a fibra alimentar beta glucana auxilia na redução do colesterol LDL. A inclusão da aveia na dieta alimentar tem crescido enormemente nos últimos anos, por conta de uma população mais exigente e que busca alimentos mais nutritivos e saudáveis. Por outro lado, o consumo de aveia tem por base o produto “in natura”, que depois de descascado é direcionado a produção de farelo, farinha ou flocos, exigindo maiores cuidados no processo de produção, principalmente no uso de agroquímicos para o controle de doenças fúngicas. Dentre as doenças, a ferrugem da folha (Puccinia coronata Cda. f.sp. avenae) e a mancha amarela [Drechslera avenae (Eidam) El Sharif] têm recebido especial atenção, as quais podem causar perdas de até 100% na produtividade de grãos em anos favoráveis ao desenvolvimento. Com isso a necessidade de construção de modelos que permitam otimização das tecnologias de manejo no controle de doenças à máxima qualidade do produto à alimentação humana e na qualificação da tomada de decisões no manejo da cultura. O objetivo do estudo é modelagem matemática da aveia por regressões e teste de médias na caracterização de grupos de resistência às doenças foliares, que dimensionam o comportamento e previsibilidade com adaptabilidade de cultivares. Além disto, do uso de redes neurais artificiais na simulação da evolução da doença e os reflexos sobre a produtividade pelas condições meteorológicas e de uso de fungicida. O estudo foi realizado no Instituto Regional de Desenvolvimento Rural (IRDeR/DEAg/UNIJUÍ), no município de Augusto Pestana (RS). O experimento foi delineado em blocos casualizados com três repetições, seguindo um modelo fatorial 22x4, para as 22 cultivares de aveia branca e 4 condições de aplicações de fungicida, sem fungicida, com uma aplicação aos 60 dias após a emergência DAE, com duas aplicações 60/75DAE, com três aplicações 60/75/90 DAE, respectivamente. A área foliar necrosada foi avaliada aos 60, 75, 90 e 105 DAE, em cada condição de uso do fungicida em todas as cultivares em estudo. Portanto, 15 dias após aplicação do fungicida, conforme o período residual do produto químico de controle (15 dias). As 22 cultivares de aveia branca avaliadas foram: Barbarasul, Brisasul, FAEM 006, FAEM 007, FAEM 4 Carlasul, FAEM 5 Chiarasul, IPR Afrodite, UPFA Gaudéria, UPFA Ouro, UPFPS Farroupilha, URS 21, URS Altiva, URS Brava, URS Charrua, URS Corona, URS Estampa, URS Fapa Slava, URS Guará, URS Guria, URS Tarimba, URS Taura e URS Torena. Pelo agrupamento de médias segundo modelo de Scott & Knott é definido que as cultivares URS Altiva, FAEM 007, URS Brava são as que obtiveram maior resistência genética as doenças foliares, nas condições de uso de tratamento químico com fungicida no ano favorável (2015). Destaca-se que em 2016, ano desfavorável às doenças, as cultivares FAEM 007, IPR Afrodite, URS Corona, FAEM 5 Chiarasul e URS Altiva, mostraram produtividade de grãos satisfatório com reduzidos valores de área foliar necrosada. Na análise dos dois anos agrícolas, as cultivares com maior destaque são FAEM 007 e URS Altiva que independente do ano ser ou não favorável à incidência de doenças foliares, foram as que obtiveram melhor produtividade de grãos junto a menor área foliar necrosada. Na avaliação da taxa de produtividade de grãos e área foliar danificada pelo incremento do número de aplicações do fungicida, recebem destaque as cultivares, URS Charrua, URS Altiva e URS Guria. Estas cultivares obtiveram a maior eficiência agronômica pelo incremento do número de aplicações do fungicida, com a URS Altiva de menor coeficiente linear de área foliar necrosada, indicando resistência genética superior às demais cultivares. Cabe também destacar, a cultivar URS Charrua que independente do ano de cultivo, indica resultados vantajosos pela elevada eficiência nas aplicações de fungicida em 2015, com elevada produtividade na ausência e presença de fungicida em 2016. A partir dos modelos de adaptabilidade e estabilidade por “Eberhart e Russel” é possível identificar as cultivares IPR Afrodite, URS Altiva e URS Corona com adaptabilidade geral, e estabilidade nas condições de uso de fungicida nos anos agrícolas avaliados. Dentre estas, destaca-se os valores mais reduzidos da área foliar necrosada obtida pela URS Altiva, com previsibilidade de expressão de necrose foliar e adaptabilidade a ambientes desfavoráveis, qualificando seu uso em condições mais restritivas no uso de fungicida. Os modelos de regressão linear múltipla qualificam a estimativa de produtividade de grãos, principalmente, quando incluído no modelo a precipitação, temperatura mínima, área foliar necrosada em cm² e as aplicações de fungicida. No entanto, é verificado que apenas dois anos de cultivo não permite o desenvolvimento de um único modelo de simulação por regressão linear múltipla para todas as cultivares. Por outro lado, quando a equação é desenvolvida para cada cultivar, a eficiência de simulação é obtida. As redes neurais artificiais do tipo Perceptron de Múltiplas Camadas, com o algoritmo de aprendizagem backpropagation e função de treinamento Levember-Marquadt, se mostram eficientes na previsibilidade da produtividade de grãos e área foliar necrosada, pelas condições de uso de fungicida junto aos fatores meteorológicos. Além disso, é possível simular a produtividade final de grãos ao longo do ciclo de desenvolvimento da aveia, atrelando ao modelo, as condições meteorológicos, o manejo do fungicida e área foliar necrosada. Assim, as RNAs somam-se aos demais modelos convencionais de simulação, tornando-se uma ferramenta de auxilio na tomada de decisões, quanto ao manejo da cultura da aveia. / 104 f.

É possível desenvolver representações reais em linguagem matemática, tornando-se uma ferramenta eficiente no desenvolvimento e validação de novas tecnologias na agricultura. No manejo da lavoura de aveia, o uso de fungicida tem sido prática decisiva, pois, a resistência genética às principais doenças foliares não é eficiente. Portanto, o uso indiscriminado de fungicida, principalmente próximo a colheita de grãos, requer atenção especial, devido o cereal ser consumido na maioria dos alimentos em seu estado in natura. Poucos modelos matemáticos na cultura da aveia que tratem de avanços em buscar descrever o comportamento e a estimativa da produtividade sobre o manejo de fungicida tem sido encontrado. O objetivo do estudo é o desenvolvimento de modelos matemáticos que permitam caracterizar e identificar cultivares de aveia ecologicamente mais eficientes à redução de uso de fungicida e de simulações de produtividade pelas condições climatológicas e de manejo de uso de fungicida pelo número de aplicações com maior intervalo entre a colheita e última aplicação. O estudo foi realizado no Instituto Regional de Desenvolvimento Rural (IRDeR/UNIJUI) em Augusto Pestana (RS), em delineamento de blocos casualizados com três repetições, em um fatorial 22x4, para 22 cultivares de aveia recomendadas para cultivo no Brasil e 4 condições de uso de fungicida, sem fungicida, com uma aplicação aos 60 dias após a emergência (DAE), com duas aplicações 60/75DAE, com três aplicações 60/75/90 DAE, respectivamente. O uso de regressões lineares incluindo a média mais um desvio padrão sobre os coeficientes linear e angular da equação permitem identificar cultivares ecologicamente mais eficientes à redução e maior intervalo de uso de fungicida entre a colheita e última aplicação. O modelo de Eberhart e Russel foi importante na identificação de cultivares mais ajustadas à redução ao uso de fungicida pelos parâmetros de adaptabilidade. Além disso, com cultivares ecologicamente mais estáveis ás condições climáticas pelo uso do parâmetro que indica estabilidade a partir dos desvios da regressão. Na análise conjunta envolvendo o efeito cumulativo de diferentes safras agrícolas, o uso de análise multivariada representa técnica eficiente na formação de diferentes grupos para caracterização de cultivares de desempenho superior em diferentes variáveis ligadas a produtividade e área foliar necrosada em comparação a análise de médias. As cultivares UPFPS Farroupilha, URS Altiva, IPR Afrodite, FAEM 4 Carlasul, URS Brava e URS Guará, mostram elevadas produtividades e possibilidade de combinações potenciais em programas de melhoramento genético da aveia voltada à redução de uso de fungicida. A análise de regressão múltipla e redes neurais artificiais evidenciam eficiência em processos de simulação envolvendo variáveis controladas e não controladas a partir de indicadores biológicos e ambientais. / 139 f.

Orientador: Luis Vitor Silva do Sacramento / Banca: João Domingos Rodrigues / Banca: Celso Dornellas Fernandes / Resumo: 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... (Resumo completo clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: 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) / Mestre

It is important to understand the underlying plant defense mechanisms in order to establish best strategies to reduce losses due to diseases in cereals. The current available information is mostly on model organisms and their plant-pathogen interactions. However, this study is focused on the identification of genes involved in the resistance mechanism of one of the most devastating diseases of wheat, yellow rust. The strategy undertaken was to use differential display method (DD) together with microarray technology, on yellow rust differential lines of wheat (Avocet-Yr1 and Avocet-Yr10) infected with the virulent and avirulent Puccinia striiformis f. sp. tritici races (Pst: PST17, PST45, 169E136 and 232E137) together with appropriate control infections. DD primer combinations of ninety allowed the detection of fourteen differentially expressed genes which were also confirmed by real-time QRT-PCR analysis. All of but one were found to be novel sequences in wheat genome. Among those, two very important genes were identified as full ORF including 5&rsquo / and 3&rsquo / end untranslated regions (UTR) / namely cyclophilin like protein (putative antifungal activity) and ubiquitin conjugating enzyme (E2). The sequence homology analysis of the cloned gene fragments reveled that the genes detected have roles in ubiquitinylation, programmed cell death (apoptosis), putative antifungal activities, disease resistance, pathogen related responses, including a few with no known function. In addition to DD analysis, using wheat Affymetrix &ldquo / GeneChip&rdquo / , we identified 93 differentially expressed ESTs of wheat in response to avirulent pathogen attack. We also investigated the differential expression profiles of wheat leaves during the virulent infections and determined 75 differentially regulated ESTs. 1Selected ESTs were further analyzed using QRT-PCR analysis and 15 were confirmed to be differentially regulated. For the further characterization of the identified genes, such as determination of their putative roles in disease response, functional studies have to be performed. For this purpose, BSMV (Barley Stripe Mosaic Virus) mediated virus induced gene silencing (VIGS) method is optimized in this thesis for wheat. We have successfully managed to silence the endogenous PDS gene (Phytoene desaturase) of wheat which can be used as a positive control for the monitoring of silencing of the genes we have identified. Our results show that BSMV mediated VIGS can be used efficiently and effectively to silence wheat genes that we identified through differential display and microarray analysis and can be used to study the functions of those genes

Ph.d.-afhandling. Den Kongelige Veterinær- og Landbohøjskole, 2002. / Haves også i trykt udg.

O Eucalyptus é o gênero mais importante para a indústria brasileira de papel e celulose. Eucalyptus grandis Hill ex. Maiden e seus híbridos são preferencialmente usados pela indústria devido ao rápido crescimento e alta produtividade volumétrica. Embora possua características adequadas à utilização comercial, vários estresses abióticos e bióticos influenciam sua produção. O IPGRI (International Plant Genetic Resources Institute) destaca a Puccinia psidii como sendo a maior ameaça para a cultura nos tempos atuais. A doença não co-evoluiu com o hospedeiro e por essa razão, torna o patógeno um elemento potencial a vencer as barreiras impostas pelo hospedeiro. O fungo ataca plantas jovens, incluindo mudas em viveiros, plantas em jardins clonais e plantações comercias com até 2 anos de idade. Com o objetivo de identificar proteínas diferencialmente expressas e avaliar as mudanças ocorridas na composição química da parede celular das folhas, o presente trabalho analisou o impacto da presença do fungo sobre os clones comerciais, resistentes (7) e suscetíveis (24), de eucalipto. Os clones de E. grandis, 7 e 24, previamente inoculados com uredósporos de P. psidii, foram utilizados para extração de proteínas após 24 horas de interação com o fungo. As análises foram realizadas com auxílio de SDS-PAGE de primeira e segunda dimensão, em gradiente de pH na faixa de 4-7, utilizando-se 750 µg de proteínas. As imagens dos géis, em triplicata, analisadas pelo programa (Image Master Elite v. 3.01), possibilitaram a identificação de 466 spots. A comparação entre os perfis eletroforéticos dos clones que foram analisados e os controles não inoculados, mostrou que o processo de infecção do fungo nas plantas induziu o aparecimento de 72 spots exclusivos para o clone 7 além de alterações do volume de outros 115 spots. Já para o clone 24, a exposição ao fungo promoveu o aparecimento de 22 spots exclusivos e alterações de outros 98. Os perfis eletroforéticos dos clones controle, que não foram expostos ao fungo, mostraram diferenças genéticas entre os clones 7 e 24. O clone resistente, apresentou grande concentração de spots na região entre 14 a 45 kDa. Já para o clone suscetível, os spots se concentraram na região entre 25 a 97 kDa. A avaliação do conteúdo de carboidratos e ácidos urônicos da parede celular mostrou alterações no conteúdo dos açúcares no material inoculado com P. psidii, após 24 horas, 6 e 12 dias de inoculação. Os teores de glicose observados para os clones 7 e 24, já após 24 horas da inoculação, mostraram-se bastante alterados, indicando que esse açúcar possui papel chave no processo de formação da parede celular e conseqüentemente no mecanismo de defesa vegetal. / Eucalyptus is the most important genus for the Brazilian pulp and paper industry. Eucalyptus grandis Hill ex. Maiden and hybrids are preferentially used by the industry due to its rapid growth and high volumetric productivity. Although they possess characteristics adequate for commercial use, various biotic and abiotic stresses influence production. IPGRI (International Plant Genetic Resources Institute) highlight Puccinia psidii as the largest current threat to the culture. The disease did not co-evolve with the host and for this reason has become the pathogen with most potential to overcome the barriers imposed by the host. The fungus attacks young plants, including saplings in nursery, clonal gardens and commercial plants up to 2 years-old. With the objectives of identifying the proteins differentially expressed and evaluate the changes occurring in the chemical composition of the cell walls in the leaves, the present work analyzed the impact of the presence of the fungus on the commercial eucalyptus clones, resistant (7) and susceptible (24). The E. grandis clones (7 and 24) were inoculated with P. psidii urideospores and proteins extracted after 24 hours interaction with the fungus. The analyses were carried out using a pH gradient (4-7) in the first and SDS-PAGE in the second dimension, loading 750 µg onto the gel. The gel images, in triplicate, were analyzed using the software Image Master Elite v. 3.01, allowing the identification of 466 spots. The electrophoretic profiles for each clone were analyzed and compared to the uninoculated controls, showing that the fungal infection process induced the appearance of 72 exclusive spots in clone 7 and an alteration in the volume of another 115 spots. In clone 24, exposure to the fungus induced the appearance of 22 exclusive spots and altered another 98. The electrophoretic profiles of the control clone, not exposed to the fungus, demonstrated genetic differences between the 7 and 24. The resistant clone (7) presented a large concentration of spots around 14 to 45 kDa. In contrast, the susceptible clone (24) presented a concentration of spots around 25 to 97 kDa. Evaluation of the carbohydrate and uronic acid content of the cell wall showed an alteration in the sugar content in the material exposed to P. psidii after 24 hour, 6 and 12 days after inoculation. The glucose levels observed for clones 7 and 24 were considerable altered 24 hours after inoculation, indicating that this sugar has a key role in cell wall formation and consequently in the plant defense mechanism.

Infection of barley (Hordeum vulgare) leaves with the rust fungus, Puccinia hordei, causes changes in the host protein synthesis. This thesis analyses these changes in the barley cultivar Triumph following inoculation of 7-day-old leaves with either a virulent or an avirulent race of P. hordei. The initial approach was to isolate membrane-bound polysomes from infected leaves, translate them in vitro and analyse the translation products. These products include the integral membrane proteins which were expected to be involved in the response of the host to the pathogen. A method based on differential centrifugation in the presence of a ribonuclease-inhibiting buffer was developed for separating membrane-bound polysomes from the rest of the cytoplasmic polysomes. Membrane-bound polysomes were found to comprise one fifth of the total polysomes in the leaves. Analysis of the translation products of membrane-bound polysomes by SDS-PAGE showed them to be of higher average molecular weight than those from free polysomes. Comparison of polypeptides produced by membrane-bound polysomes from healthy and inoculated plants showed some differences however the low yield of membrane-bound polysomes made it difficult to obtain conclusive results. Thus it was decided to isolate total polysomes by including 1% Triton X-100 in the extraction buffer. Polysomes were extracted from 12 to 72 h after inoculation. Infection caused a decline in yield of polysomes during this period when compared with healthy leaves of the same age. Polysomes isolated 16 h after inoculation with the virulent race were 20% less efficient at translation than polysomes from control leaves. In contrast polysome isolated from leaves inoculated with the avirulent race were 20% more efficient. Analysis of the labelled translation products by SDS-PAGE and fluorography showed relative increases in the synthesis of some proteins by 16 h after inoculation with either race when compared to products from healthy leaves. Protein synthesis in the infected plants was further analysed by in vivo labelling and one- and two-dimensional PAGE. The fluorographs revealed increased synthesis of a group of proteins from 58 to 116 kDa starting 12 h after inoculation with either race of P. hordei; confirming the results from the polysome translations. Two polypeptides with molecular weights of about 66 kDa were found to increase following infection only with the virulent race. By three days after inoculation with either fungal race the most obvious change in protein synthesis was a marked decrease in the synthesis of the two most prominent polypeptides with molecular weights of 15 and 51 kDa which were considered to be the subunits of ribulose bisphosphate carboxylase. The elicitor hypothesis, in attempting to explain cultivar-specific resistance in plants, postulates that resistance is controlled by the interaction of specific fungal elicitors and plant receptors and that this interaction which only occurs between resistant hosts and avirulent pathogens triggers specific gene expression leading to resistance. This hypothesis does not fit the situation in the barley-P. hordei interaction as protein synthesis showed similar changes following infection with either a virulent or an avirulent race.