Submitted by Celso Magalhaes (celsomagalhaes@ufrrj.br) on 2017-05-03T14:33:01Z No. of bitstreams: 1 2016 - Jo?o Kleber da Costa Fernandes.pdf: 3419179 bytes, checksum: 438592497d93b0e2004465d0aa5c057c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-03T14:33:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - Jo?o Kleber da Costa Fernandes.pdf: 3419179 bytes, checksum: 438592497d93b0e2004465d0aa5c057c (MD5) Previous issue date: 2016-04-29 / Lauraceae Juss. is a pantropical and economically important plant family, consisting of 50 genera and approximately 3,000 species, mostly found in humid forests. Several species are important resource in the construction timber, spice, essential oil, and medicinal plants. Among the 22 genera of Lauraceae occurring in Brazil, Urbandodendron Mez. is a genus with three species found in Southeastern Brazil and in Bahia state. Due to the complexity of that group, several classification systems have been proposed to the family. The most recent system suggests the division of the Lauroidea subfamily into three tribes, based on inflorescence morphology and on characters of wood and bark anatomy. On the other hand, Urbanodendron has not been included in that classification, since there are no studies on wood anatomy for that genus up to date. This study aims to provide information that can support Lauraceae taxonomy by describing wood characters of Urbanodendron bahiense (Meisn.) and U. verrucosum (Ness) Mez., followed by a literature review on the wood anatomy of other 21 genera of Lauraceae. Wood samples of both species were collected with an increment borer and processed based on usual techniques of optical and scanning electron microscopy. In order to verify if environmental factors may affect wood structure, samples were collected in Lowland and Submontane Ombrophilous Dense Forest remnants located in two conservation units in Rio de Janeiro state, the Parque Natural Municipal do Curi? and the Reserva Biol?gica de Po?o das Antas. A Principal Coordinates Analysis (PCoA) was used to evaluate how wood anatomy characters may support an intrafamiliar diagnosis in Lauraceae. The comparative analysis between the wood anatomies of U. bahiense e U. verrucosum indicated a homogeneous wood structure for both species, as observed in the other genera of Lauraceae, showing the following wood anatomical characters: growth ring boundaries distinct; porosity diffuse, solitary vessels and radial multiplex of 2-4, circular to oval outline, exclusively simple perforation plates, alternate intervessel pits; septate fibre; axial parenchyma paratracheal vasicentric; uniseriate and multiseriate (2-3 cells) rays; presence of phenolic compounds, mucilage and oil cells. Both species differ only in the location and frequency of oil/mucilage cells. The PCoA showed that wood anatomical characters effectively supported the diagnosis of tribes Cryptocaryeae, Laureae and Perseeae. The structure of the secondary xylem in Urbanodendronhave characters which are common to genera Aniba, Licaria, Nectandra, Ocotea and Persea, all belonging to tribe Perseeae, suggesting the placement of Urbanodendron in that same tribe. There were no quantitative statistically significant differences between cell elements present in individuals from both forest remnants. / Lauraceae Juss. ? uma fam?lia de grande import?ncia econ?mica sendo empregada na culin?ria, na perfumaria e na ind?stria farmac?utica, na fabrica??o de papel, em marcenaria e constru??o civil. As esp?cies t?m distribui??o pantropical, ocorrem nas florestas tropicais e subtropicais, em ambientes ?midos. A fam?lia ? constitu?da por 50 g?neros e aproximadamente cerca de 3.000 esp?cies. No Brasil s?o encontrados 22 g?neros, dentre eles Urbandodendron Mez, constitu?do por tr?s esp?cies, cuja distribui??o est? restrita aos estados do Sudeste e Bahia. Diversas classifica??es foram propostas devido a complexidade do grupo. O sistema de classifica??o mais recente sugere a divis?o da subfam?lia Lauroidea em tr?s tribos baseada na morfologia da infloresc?ncia e na anatomia do lenho e da casca. No entanto, Urbanodendron n?o ? citado nesta classifica??o, devido aus?ncia de estudos sobre a anatomia do lenho para o g?nero, at? o momento. O presente estudo tem como objetivo fornecer subs?dios ? taxonomia de Lauraceae, por meio da descri??o das caracter?sticas do lenho de Urbanodendron bahiense (Meisn.) e U. verrucosum (Ness) Mez, e de uma revis?o sobre a anatomia do lenho de 21 g?neros pertencentes ? fam?lia. Al?m de avaliar se as varia??es ambientais encontradas em Floresta Ombr?fila Densa de terras baixas e submontana promovem mudan?as significativas na estrutura do lenho. As amostras foram coletadas atrav?s de m?todos n?o destrutivos e processadas de acordo com as t?cnicas usuais para observa??o do lenho em microscopia ?ptica e microscopia eletr?nica de varredura. Os indiv?duos provem de duas ?reas de estudo do estado do Rio de Janeiro: O Parque Natural Municipal do Curi? e a Reserva Biol?gica de Po?o das Antas. Para a revis?o foram feitos levantamentos em bases de dados e peri?dicos especializados. A an?lise de coordenadas principais (PCoA) foi utilizada para avaliar como os caracteres anat?micos do lenho podem auxiliar no diagn?stico infrafamiliar em Lauraceae A partir do estudo comparativo da anatomia do lenho de U. bahiense e U. verrucosum foi poss?vel verificar que o lenho apresenta uma estrutura homog?nea como os demais g?neros da fam?lia, que incluem: camadas de crescimento distintas; porosidade difusa, vasos solit?rios e m?ltiplos radiais de 2-4 c?lulas, placa de perfura??o exclusivamente simples e pontoa??es intervasculares alternas; fibras septadas; par?nquima axial paratraqueal vasic?ntrico; raios unisseriados e multisseriados (2-3 c?lulas), integrados por c?lulas procumbentes na por??o central e eretas ou quadradas nas margens; presen?a de subst?ncias fen?licas, c?lulas ole?feras/mucilaginosas associadas ao raio. As esp?cies estudadas diferiram apenas na localiza??o e frequ?ncia das c?lulas ole?feras/mucilaginosas. A an?lise de coordenadas principais mostrou que os caracteres anat?micos do lenho auxiliam no diagn?stico das tribos Cryptocaryeae, Laureae e Perseeae. A estrutura do xilema secund?rio de Urbanodendron apresenta caracteres comuns aos g?neros Aniba, Licaria, Nectandra, Ocotea e Persea que pertencem ? tribo Perseeae, sugerindo o posicionamento do g?nero estudado nessa mesma tribo. A an?lise quantitativa dos elementos celulares encontrados nos indiv?duos de ambas as esp?cies, das duas forma??es vegetais, n?o apresentou diferen?as estat?sticas

Orientador: Carmen Regina Marcati / Resumo: Avaliar a estrutura anatômica de plantas que crescem em diferentes ambientes é uma maneira de compreender como as plantas se adaptam às variações destes ambientes. Algumas destas adaptações influenciam no transporte de água e de fotoassimilados, na proteção dos tecidos internos, na força mecânica e na capacidade de armazenamento dos tecidos, que são funções associadas ao caule das plantas. Assim, neste trabalho, avaliamos a estrutura caulinar de duas espécies, Moquiniastrum polymorphum e Zanthoxylum rhoifolium que ocorrem simultaneamente em diferentes tipos vegetacionais: o cerrado sensu stricto, o cerradão, a floresta estacional semidecídua e a floresta ombrófila densa. Os três primeiros tipos vegetacionais têm um período de seca durante o ano, enquanto que na floresta ombrófila densa o regime pluviométrico é relativamente constante ao longo do ano. Os solos de cada local apresentam diferentes propriedades físicas e químicas e no cerrado sensu stricto o fogo é um fator ambiental que pode ocorrer naturalmente. Estes fatores podem influenciar a estrutura anatômica dos tecidos vegetais. Para a descrição anatômica coletamos amostras do caule (a 1,30 m do solo) contendo xilema secundário e casca, pelo método não destrutivo, de cinco indivíduos de cada tipo vegetacional, que foram processadas conforme técnicas usuais em anatomia da madeira. Para verificar as diferenças entre os tipos vegetacionais, nós comparamos as características anatômicas por meio de uma análise de variância. ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Teak tree (Tectona grandis L.f.) has a high value in the timber trade for fabrication of woody products due to its extraordinary qualities of color, density and durability. Despite the importance of this species, genetic and molecular studies available are limited. Also, the lack of molecular information about secondary xylem and tree maturation has hindered genetic exploration of teak. Therefore, gene expression studies and transcriptomic profiling are essential to explore wood formation and lignin biosynthesis through the development and aging of vascular plants. Aiming the gene expression studies, it was essential to identify and clone reference genes for teak. Eight genes were tested, commonly used in qRT-PCR, including TgRP60S, TgCAC, TgACT, TgHIS3, TgSAND, TgTUB, TgUBQ and TgEF1a. Expression profiles of these genes were evaluated by qRT-PCR in six tissue and organ samples (leaf, flower, seedling, root, stem and branch secondary xylem). Stability validation by NormFinder, BestKeeper, geNorm and Delta Ct programs showed that TgUBQ and TgEF1a are the most stable genes to use as qRT-PCR reference genes in teak in the conditions tested. Due to the availability of 12- and 60-year-old teak trees, RNA-seq was performed in diferent organs (seedlings, leaves, flowers, root, stem and branch secondary xylem). A total of 462,260 transcripts were obtained by assembling with \"Trinity\" software. Also, 1,502 and 931 genes differentially expressed were identified for stem and branch secondary xylem, respectively, using DESeq program, and MYB transcription factors, which were characterized. TgMYB1 amino acid sequence displayed a predicted coiled-coil (CC) motif while TgMYB2, TgMYB3 and TgMYB4 showed R2R3-MYB domain. All of them were phylogenetically grouped with several gymnosperms and flowering plants. High expression of TgMYB1 and TgMYB4 in lignified tissues of 60-year-old trees was observed. In this work, the Cinnamyl Alcohol Dehydrogenase (CAD) gene family was also studied. One complete (TgCAD1) and three partial (TgCAD2 to TgCAD4) members were characterized. The four enzymes presented residues for catalytic and structural zinc action, NADPH binding and substrate specificity, consistent with the mechanism of alcohol dehydrogenases. TgCAD3 and TgCAD4 were highly expressed in young and mature sapwood and seem to be duplicated and highly related with lignin biosynthesis. Tree genetic improvement, marker-assisted selection and plant transformation seem to be promising lines of research for the data obtained from this research. This is the first study addressing gene characterization and expression, phylogeny and transcriptomic profiling in teak. / A árvore de teca (Tectona grandis L.f.) tem alto valor no comércio de madeira para a fabricação de produtos lenhosos, devido às suas qualidades extraordinárias de cor, densidade e durabilidade. Apesar da importância desta espécie, são poucos os estudos genéticos e moleculares disponíveis. Também, a falta de informação molecular sobre xilema secundário e maturação da árvore tem dificultado a exploração genética de teca. Assim, estudos de expressão gênica e perfis transcricionais são relevantes para explorar a formação da madeira e a biossíntese de lignina durante o desenvolvimento e envelhecimento das plantas vasculares. Visando os estudos de expressão gênica, foi essencial identificar e clonar genes de referencia para a teca. Foram testados oito genes comumente usados em qRT-PCR, TgRP60S, TgCAC, TgACT, TgHIS3, TgSAND, TgTUB, TgUBQ e TgEF1a. Perfis de expressão destes genes foram avaliados por qRT-PCR em seis amostras de tecidos e órgãos (folhas, flores, plântulas, raiz, xilema secundário de caule e ramo). A validação da estabilidade pelos programas NormFinder, BestKeeper, geNorm e Delta CT mostrou que TgUBQ e TgEF1a são os genes mais estáveis para usar como genes de referência em teca nas condições testadas. Em virtude da disponibilidade de árvores de teca de diferentes idades, entre 12 e 60 anos, foi realizado o RNAseq de diferentes órgãos (plântulas, folhas, flores, raiz, ramos e caules de árvores de 12 e 60 anos). Obteve-se um total de 462.260 transcritos pela montagem com o software \"Trinity\". Foram identificados 1.502 e 931 genes diferencialmente expressos para xilema secundário de caule e ramo, respectivamente, utilizando o programa DESeq e fatores de transcrição MYB, que foram posteriormente caracterizados. A sequência de aminoácidos do TgMYB1 exibiu um motivo \"coiled-coil\" (CC), enquanto TgMYB2, TgMYB3 e TgMYB4 mostraram domínio R2R3-MYB. Todos eles foram filogeneticamente agrupados com várias gimnospermas e angiospermas. Observou-se alta expressão do TgMYB1 e TgMYB4 em tecidos lignificados de árvores de 60 anos de idade. Neste trabalho também foi estudada a família gênica Cinamil álcool desidrogenase (CAD). Foi caracterizado um membro completo (TgCAD1) e três parciais (TgCAD2 a TgCAD4). As quatro enzimas apresentaram resíduos de ação catalítica e estrutural de zinco, de ligação ao NADPH e de especificidade de substrato, em conformidade com o mecanismo conservado de álcool desidrogenases. TgCAD3 e TgCAD4 foram altamente expressos no alburno jovem e maduro e parecem estar duplicados e relacionados com a biossíntese de lignina. O melhoramento genético de árvores, a seleção assistida utilizando marcadores moleculares e a transformação de plantas parecem ser linhas promissoras de pesquisa, a partir dos dados obtidos nesta pesquisa. Este é o primeiro estudo sobre caracterização e expressão gênica, filogenia e perfis transcricionais em teca.

Teak tree (Tectona grandis L.f.) has a high value in the timber trade for fabrication of woody products due to its extraordinary qualities of color, density and durability. Despite the importance of this species, genetic and molecular studies available are limited. Also, the lack of molecular information about secondary xylem and tree maturation has hindered genetic exploration of teak. Therefore, gene expression studies and transcriptomic profiling are essential to explore wood formation and lignin biosynthesis through the development and aging of vascular plants. Aiming the gene expression studies, it was essential to identify and clone reference genes for teak. Eight genes were tested, commonly used in qRT-PCR, including TgRP60S, TgCAC, TgACT, TgHIS3, TgSAND, TgTUB, TgUBQ and TgEF1a. Expression profiles of these genes were evaluated by qRT-PCR in six tissue and organ samples (leaf, flower, seedling, root, stem and branch secondary xylem). Stability validation by NormFinder, BestKeeper, geNorm and Delta Ct programs showed that TgUBQ and TgEF1a are the most stable genes to use as qRT-PCR reference genes in teak in the conditions tested. Due to the availability of 12- and 60-year-old teak trees, RNA-seq was performed in diferent organs (seedlings, leaves, flowers, root, stem and branch secondary xylem). A total of 462,260 transcripts were obtained by assembling with \"Trinity\" software. Also, 1,502 and 931 genes differentially expressed were identified for stem and branch secondary xylem, respectively, using DESeq program, and MYB transcription factors, which were characterized. TgMYB1 amino acid sequence displayed a predicted coiled-coil (CC) motif while TgMYB2, TgMYB3 and TgMYB4 showed R2R3-MYB domain. All of them were phylogenetically grouped with several gymnosperms and flowering plants. High expression of TgMYB1 and TgMYB4 in lignified tissues of 60-year-old trees was observed. In this work, the Cinnamyl Alcohol Dehydrogenase (CAD) gene family was also studied. One complete (TgCAD1) and three partial (TgCAD2 to TgCAD4) members were characterized. The four enzymes presented residues for catalytic and structural zinc action, NADPH binding and substrate specificity, consistent with the mechanism of alcohol dehydrogenases. TgCAD3 and TgCAD4 were highly expressed in young and mature sapwood and seem to be duplicated and highly related with lignin biosynthesis. Tree genetic improvement, marker-assisted selection and plant transformation seem to be promising lines of research for the data obtained from this research. This is the first study addressing gene characterization and expression, phylogeny and transcriptomic profiling in teak. / A árvore de teca (Tectona grandis L.f.) tem alto valor no comércio de madeira para a fabricação de produtos lenhosos, devido às suas qualidades extraordinárias de cor, densidade e durabilidade. Apesar da importância desta espécie, são poucos os estudos genéticos e moleculares disponíveis. Também, a falta de informação molecular sobre xilema secundário e maturação da árvore tem dificultado a exploração genética de teca. Assim, estudos de expressão gênica e perfis transcricionais são relevantes para explorar a formação da madeira e a biossíntese de lignina durante o desenvolvimento e envelhecimento das plantas vasculares. Visando os estudos de expressão gênica, foi essencial identificar e clonar genes de referencia para a teca. Foram testados oito genes comumente usados em qRT-PCR, TgRP60S, TgCAC, TgACT, TgHIS3, TgSAND, TgTUB, TgUBQ e TgEF1a. Perfis de expressão destes genes foram avaliados por qRT-PCR em seis amostras de tecidos e órgãos (folhas, flores, plântulas, raiz, xilema secundário de caule e ramo). A validação da estabilidade pelos programas NormFinder, BestKeeper, geNorm e Delta CT mostrou que TgUBQ e TgEF1a são os genes mais estáveis para usar como genes de referência em teca nas condições testadas. Em virtude da disponibilidade de árvores de teca de diferentes idades, entre 12 e 60 anos, foi realizado o RNAseq de diferentes órgãos (plântulas, folhas, flores, raiz, ramos e caules de árvores de 12 e 60 anos). Obteve-se um total de 462.260 transcritos pela montagem com o software \"Trinity\". Foram identificados 1.502 e 931 genes diferencialmente expressos para xilema secundário de caule e ramo, respectivamente, utilizando o programa DESeq e fatores de transcrição MYB, que foram posteriormente caracterizados. A sequência de aminoácidos do TgMYB1 exibiu um motivo \"coiled-coil\" (CC), enquanto TgMYB2, TgMYB3 e TgMYB4 mostraram domínio R2R3-MYB. Todos eles foram filogeneticamente agrupados com várias gimnospermas e angiospermas. Observou-se alta expressão do TgMYB1 e TgMYB4 em tecidos lignificados de árvores de 60 anos de idade. Neste trabalho também foi estudada a família gênica Cinamil álcool desidrogenase (CAD). Foi caracterizado um membro completo (TgCAD1) e três parciais (TgCAD2 a TgCAD4). As quatro enzimas apresentaram resíduos de ação catalítica e estrutural de zinco, de ligação ao NADPH e de especificidade de substrato, em conformidade com o mecanismo conservado de álcool desidrogenases. TgCAD3 e TgCAD4 foram altamente expressos no alburno jovem e maduro e parecem estar duplicados e relacionados com a biossíntese de lignina. O melhoramento genético de árvores, a seleção assistida utilizando marcadores moleculares e a transformação de plantas parecem ser linhas promissoras de pesquisa, a partir dos dados obtidos nesta pesquisa. Este é o primeiro estudo sobre caracterização e expressão gênica, filogenia e perfis transcricionais em teca.