Tesis por compendio / Las frutas y hortalizas presentan compuestos bioactivos beneficiosos para la salud humana. El desarrollo de variedades con un mayor contenido en este tipo de compuestos es de interés, ya que contribuye a satisfacer una demanda creciente por parte de los consumidores por productos con propiedades funcionales. Dentro de las hortalizas, la berenjena (Solanum melongena) presenta una alta actividad antioxidante, fundamentalmente derivada de su alto contenido en polifenoles, y se ha demostrado que presenta efectos beneficiosos para la salud humana. Entre los compuestos fenólicos de la berenjena destaca el ácido clorogénico, ya que se trata del más abundante en este cultivo y presenta múltiples propiedades beneficiosas para la salud. Esta Tesis Doctoral trata de la caracterización y mejora de la berenjena para obtener información relevante y material vegetal para el desarrollo de variedades de berenjena con un mayor contenido en compuestos bioactivos, en particular polifenoles. Para ello utilizamos la variación intraespecífica e interespecífica. Por otra parte, en una mejora integral se debe tener en cuenta no solo el carácter a mejorar, sino también aquellos caracteres de interés para el éxito de una variedad, por lo que también hemos estudiado otros caracteres relacionados con el incremento del contenido en polifenoles, como puede ser el pardeamiento del fruto, y así como otros caracteres de interés general en mejora. En una primera parte de esta Tesis Doctoral nos centramos en el estudio de la diversidad en berenjena común y especies relacionadas para los caracteres objeto de esta tesis y también para caracteres de interés agronómico. El objetivo es evaluar la diversidad, identificar fuentes de variación y estudiar las relaciones entre caracteres. En un primer estudio, evaluamos una colección de variedades tradicionales de berenjena, en la cual hemos encontrado una alta diversidad para caracteres de calidad funcional y pardeamiento. En este estudio encontramos que el contenido en ácido clorogénico está correlacionado positivamente con la actividad antioxidante y que la correlación con el pardeamiento es baja, demostrando que es posible seleccionar variedades de berenjena con alto contenido en ácido clorogénico y pardeamiento moderado. También comprobamos que incluso con baja actividad polifenol oxidasa (PPO) se puede producir pardeamiento significativo, sugiriendo que la actividad PPO no es el factor limitante para el pardeamiento en la colección estudiada. Con objeto de ampliar la diversidad genética de la berenjena para la mejora de compuestos bioactivos y otros caracteres de importancia hemos estudiado la diversidad en una colección de berenjenas escarlata (S. aethiopicum) y gboma (S. macrocarpon). La caracterización morfológica mediante descriptores convencionales y herramientas fenómicas (Tomato Analyzer) nos ha permitido estudiar las relaciones entre los distintos grupos de cultivares y especies silvestres relacionadas y determinar que los complejos berenjena escarlata y gboma son hipervariables. En esta colección hemos estudiado también la actividad reductora y el contenido en ácido clorogénico, encontrado una enorme variabilidad. En general, la berenjena escarlata presenta contenidos relativamente bajos, mientras que la berenjena gboma, en particular su ancestro silvestre S. dasyphyllum, presentan valores muy elevados. También hemos comprobado en cultivos celulares de macrófagos que las variedades con mayor contenido en ácido clorogénico presentan una mayor inhibición de la producción de óxido nítrico (NO) indicando propiedades beneficiosas para la salud. En la segunda parte de la Tesis Doctoral hemos evaluado el interés de la hibridación interespecífica para la mejora de la berenjena, en particular para el contenido en compuestos bioactivos. Hemos obtenido dos familias, incluyendo retrocruzamientos, entre la berenjena común (S. melongena) por una parte y la berenjena escarlata cultivada (S. aethiopicum) y la especie silvestre S. incanum por otra. Los resultados muestran que la fertilidad de los materiales derivados de la hibridación entre S. melongena y S. aethiopicum es baja y que se obtiene una baja eficiencia en los retrocruzamientos hacia S. melongena. Además, el bajo contenido en polifenoles de S. aethiopicum se comporta como dominante. En cambio el retrocruzamiento hacia S. aethiopicum proporciona muchas plantas con mayores niveles de fertilidad. Sugerimos, por tanto, que S. melongena puede ser una fuente de variación para la mejora en contenido en polifenoles de la berenjena escarlata. La familia obtenida por hibridación interespecífica entre S. melongena y S. incanum mostró altos niveles de fertilidad y en el primer retrocruce hacia S. melongena se encuentran individuos morfológicamente similares a la Resumen berenjena cultivada. El estudio de los compuestos fenólicos mostró que S. incanum es una buena fuente de variación para la mejora de la berenjena común, con valores muy superiores a los de la especie cultivada. En el primer retrocruce se encuentran ya individuos con alto contenido en ácido clorogénico y pardeamiento moderado, lo cual sugiere que es posible introgresar exitosamente el alto contenido en ácido clorogénico de S. incanum en el fondo genético de la berenjena cultivada. En definitiva, los trabajos realizados en esta Tesis Doctoral aportan nuevo conocimiento sobre la diversidad y relaciones entre caracteres implicados en la calidad funcional de la berenjena y otros caracteres de interés en la mejora genética de este cultivo. Los materiales seleccionados y obtenidos son de gran interés para el desarrollo de variedades comerciales de berenjena con propiedades bioactivas mejoradas. / Plazas Ávila, MDLO. (2015). Caracterización y mejora genética de la berenjena (Solanum melongena) para compuestos bioactivos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48563 / Compendio

Potato haploids have been recent components in protoplast fusion research, strategies to combine wild and cultivated potato germplasm and the generation of economically valuable mutant phenotypes. Additionally, most major genetic mapping and QTL analyses in potato have utilized haploid germplasm to simplify linkage-mapping computations. The accuracy of genetic assumptions concerning the randomness and genetic purity of haploid genomes may directly affect the statistical validity of many results in current potato research. In the present study, AFLP analysis was conducted on two sibling S. phureja "BARD 1-3" monoploid populations derived by androgenesis in anther culture, and gynogenesis through the use of a haploid-inducing pollinator, S. phureja "IVP 101." Little indication of somaclonal variation and haploid-inducer gene introgression was found in the monoploid band data suggesting genomic stability. Segregation of marker alleles that were heterozygous in the parent was distorted from the expected 1:1 ratio in both populations, ranging from 35% in the gynogenic monoploids (GM) to 46% in the androgenic monoploids (AM). Genetic diversity appeared more random among the monoploid populations after skewed marker data was removed from phylogenetic analyses. Bilateral and unilateral marker skewness in the monoploid populations may respectively indicate common and unique segregation distorting loci (SDL) present in the AM and GM genomes. Representatives of both SDL types were located on a partial linkage map created using androgenic monoploid data. / Master of Science

Thesis (PhD)--Stellenbosch University, 2015. / ENGLISH ABSTRACT: Soilless production of crops relies on the addition of high concentrations of nutrients with the irrigation water. The drained nutrient solution should be re-used to reduce the risk of pollution and to increase the water- and nutrient use efficiency of the system. Besides the risk of pathogen build-up, one of the main impediments of a wider application of this method is the frequent analysis required to maintain optimum nutrient concentrations and ratios in the rootzone. Yield reductions may be caused by an unbalanced nutrient solution. Alternatively the addition level of nutrients can be calculated through the use of nutrient uptake models that simulate the change in the re-circulated nutrient solution. To simulate crop water and nutrient demand necessary for model based regulation it was necessary to quantify the key factors affecting nutrient uptake by plants. The nutrient solution concentration and ratios between the macro-nutrients affected the uptake of water and nutrients. The total nutrient uptake per root dry weight increased and more specifically the nitrate (NO3 -), phosphate (H2PO4 -), potassium (K+) and sulphate (SO4 2-) uptake increased with an increase in nutrient solution electrical conductivity (EC) from 0.8 to 4.0 mS cm-1 while water uptake decreased. Except for Ca2+ uptake there was no correlation between nutrient and water uptake. Nutrient uptake can thus not be calculated based on water uptake. Instead a mechanistic high-affinity Michaelis-Menten based model can be used to estimate macro-nutrient uptake (Un, mg m-2 hr-1). Water and nutrient uptake was also affected by the solar radiation levels. Since nutrient uptake is related to the growth rate, solar radiation levels can be expected to influence nutrient uptake. The uptake of all ions increased with an increase in the solar radiation levels and for NO3 -, K+ and H2PO4 - the uptake rate was higher at higher nutrient solution concentrations. The Michaelis-Menten based model was adjusted to incorporate the effect of solar radiation levels on nutrient uptake. Water uptake (Wu, L m-2 day-1) was simulated as a function of crop transpiration and crop leaf area using a linear regression model, but since leaf area development was affected by solar radiation levels this was additionally incorporated into the estimation of the leaf area index (LAI). The composition of the nutrient solution also affected the biomass allocation of the crop which can again affect nutrient use as well as the fruit yield. There was also a direct effect of nutrient solution composition on fruit yield and quality with higher EC’s resulting in smaller fruit but an increase in fruit dry matter %, total soluble solids (TSS), titratable acidity (TA) and lycopene content. The results in this thesis make a valuable contribution to our understanding of the effect of nutrient availability (concentration and ratios) and nutrient requirement for growth (solar radiation levels) on nutrient uptake. Incorporating these into nutrient uptake models resulted in the development of a handy tool to simulate changes in composition of re-circulating nutrient solutions ultimately resulting in an improvement of the water and nutrient use efficiency of soilless systems. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die grondlose verbouing van gewasse is afhanklik van toediening van voedingselemente teen hoë peile in die besproeiingswater. Die voedingsoplossing wat dreineer moet hergebruik word om die risiko van besoedeling te verminder en ook om die water en nutriënt verbruik doeltreffendheid van die sisteem te verbeter. ʼn Ongebalanseerde voedingsoplossing kan ʼn verlaging in opbrengste veroorsaak. Benewens die risiko van patogene wat opbou, is die gereelde analises nodig word vir die handhawing van optimale nutriënt konsentrasies en verhouding tussen elemente in die wortelsone een van die hoof faktore wat ʼn meer algemene gebruik van die metode verhoed. Alternatiewelik kan die nutriënt toedieningspeile bereken word deur voedingstof opname modelle en simulasie van die verandering in water en nutriente wat dreineer. Om ʼn model gebaseerde reguleringsmetode daar te stel was dit nodig om die belangrikste faktore wat nutriënt opname beïnvloed te kwantifiseer. Beide die konsentrasie van die voedingsoplossing en die verhouding tussen elemente het ‘n effek gehad op die opname van water en nutriënte. Die totale nutriënt opname per wortel droë massa het toegeneem. Terwyl water opname afgeneem het met ‘n toename in die elektriese geleding (EG) van die voedingsoplossing vanaf 0.8 tot 4.0 mS cm-1 het die nitraat (NO3 -), fosfaat (H2PO4 -), kalium (K+) en sulfaat (SO4 2-) opname verhoog. Behalwe vir Ca2+ opname was daar geen korrelasie tussen water en nutriënt opname nie. Nutriënt opname kan dus nie bepaal word gebaseer op wateropname nie. Alternatiewelik is die gebruik van ʼn meganistiese hoë-affiniteit Michaelis-Menten-gebaseerde model voorgestel om die opname van makro-nutriente (Un, mg m-2 hr-1) te bepaal. Water- en voedingstofopname is beinvloed deur die ligintensiteit vlakke. Voedingsopname word bepaal deur die groei van die plant, daarom is dit verwag dat ligintensiteit vlakke die opname van voedingstowwe sal beïnvloed. Die opname van al die ione het toegeneem met 'n toename in die ligintensiteit vlakke en die tempo van NO3 -, K+ en H2PO4 - opname was hoër by 'n hoër voedingsoplossing konsentrasie. Die Michaelis-Menten gebaseerde model is aangepas om die effek van ligintensiteit vlakke op nutriënt opname te inkorporeer. Opname van water (Wu, L m-2 dag-1) is gesimuleer as 'n funksie van transpirasie en blaaroppervlakte met behulp van 'n lineêre regressiemodel en aangesien die blaaroppervlak ontwikkeling ook deur ligintensiteit vlakke beïnvloed word, is dit opgeneem in die skatting van die blaaroppervlakte-indeks (LAI). Die samestelling van die voedingsoplossing het die biomassa verspreiding beïnvloed. Dit kan nutriënt gebruik en vrug opbrengs beïnvloed. Die voedingsoplossing samestelling het vrug opbrengs en - kwaliteit beinvloed met kleiner vrugte, maar 'n toename in droëmateriaal %, totale oplosbare vastestowwe (TOVS), titreerbare suur (TA) en likopeen inhoud by ʼn hoër EG. Die resultate in hierdie tesis lewer 'n waardevolle bydrae tot ons begrip van die effek van nutriënt beskikbaarheid (konsentrasie en verhoudings) en voedingstof behoefte vir groei (ligintensiteit vlakke) op voedingsopname. Deur die inligting te inkorporeer in voedingsopname modelle het gelei tot die ontwikkeling van 'n handige instrument om die veranderinge in die samestelling van hersirkulerende voedingsoplossings te simuleer. Dit lei gevolglik tot die verbetering van die water en voedingstof gebruik doeltreffendheid van grondlose stelsels.

A variação genética natural é uma fonte rica em novos genes e alelos presentes nas espécies selvagens relacionadas às espécies cultivadas. O gênero Solanum seção Lycopersicum possui espécies que evoluíram em variados ecossistemas compreendidos na região que vai do sul do Equador até o norte do Chile. Tais espécies podem ser cruzadas com o tomateiro cultivado (Solanum lycopersicum) e vêm sendo exploradas como fonte de resistência a patógenos, a artrópodes e a estresses bióticos; além de possuírem características ligadas à qualidade do fruto, como alto teor de sólidos solúveis e presença de fitonutrientes. No entanto, tais espécies foram pouco exploradas até o momento quanto a variações alélicas afetando a estrutura da planta, como arquitetura de órgãos dos sistemas caulinares e radiculares. S. galapagense, uma espécie endêmica das Ilhas Galápagos, possui características únicas do gênero, como a presença de folhas bastante recortadas e entrenós curtos. As folhas recortadas de S. galapagense já haviam sido previamente ligadas a Petroselinum (Pts), um alelo com expressão aumentada de um gene da família KNOTTED1-LIKE HOMEOBOX (KNOX). O maior recorte foliar causado por Pts deve-se a interferência na via de desenvolvimento do primórdio foliar, através de sua interação com BIPINNATA (BIP), um gene da família BEL1-LIKE HOMEODOMAIN (BELL), para o qual o tomateiro apresenta um alelo perda de função, bip. No presente trabalho é caracterizado o lócus Galapagos dwarf (Gdw), uma variação genética natural oriunda de S. galapagense. Foram utilizadas em estudos comparativos a cultivar Micro-Tom (MT), uma variedade de tomateiro com pequeno porte e ciclo rápido, e isolinhas contendo o lócus Gdw e os alelos Pts, bip. Nestes estudos, verificou-se que embora todos esses alelos afetem a arquitetura foliar em tomateiro, formando folhas mais recortadas, somente Gdw apresentou fenótipo de entrenó curto, característico do parental S. galapagense. Tal característica, além de ter valor no melhoramento para obtenção de plantas compactas, pode ter implicações adaptativas e ecológicas no contexto em que evoluiu S. galapagense. O lócus Gdw foi mapeado no cromossomo 2 de tomateiro, e no futuro, pretendemos clonar o gene GDW. / Natural genetic variation is a rich source of new genes or alleles, harbored in wild relatives of cultivated plants. The genus Solanum section Lycopersicum has members who had evolved in several ecosystems, extending from southern Ecuador through northern Chile. These species can be hybridized with the cultivated tomato (Solanum lycopersicum) and have been exploited to great extent in tomato breeding, as source of resistance or tolerance to pest, diseases and abiotic stresses. Moreover, wild species bear quality fruit traits that can improve solids soluble content and add phytonutrients into cultivated tomato. However, allelic variations affecting plant architecture coming from wild species have been underexplored. S. galapagense, an endemic species from Galápagos Islands, owns unique features, such as highly subdivided leaves and short internodes. The increased-leaf-dissection phenotype of S. galapagense was previously associated with the higher expression of the causative allele Petroselinum (Pts), a member of the KNOTTED1-LIKE HOMEOBOX (KNOX) gene family. Pts affects the development pattern of leaf primordium, increasing leaf dissection through its interaction with BIPINNATA (BIP), a BEL1-LIKE HOMEODOMAIN (BELL) gene. Also, tomato has a BIP knockout allele, which is present in the bip mutant. The present work characterizes the Galapagos dwarf (Gdw) locus, a natural genetic variation from S. galapagense. Comparative analysis were made among Micro-Tom (MT), a S. lycopersicum cultivar with small size and short life cycle, and its near-isogenic lines (NILs) harboring Gdw, Pts and bip alleles. Although we verified that all these alleles affect leaf architecture, leading to more dissected leaves, only Gdw showed short internodes, which is typical from its parental S. galapagense. Besides its worth for the development of compact plants through breeding, such trait could be adaptive and ecologically meaningful in the evolutionary history of S. galapagense. The Gdw locus was mapped on the chromosome 2, and in the future we intent to clone the causative gene GDW.

O Tomato chlorosis virus (ToCV), família Closteroviridae, gênero Crinivirus é um vírus de RNA de fita simples, senso positivo, transmitido de maneira semi-persistente por espécies da família Aleyrodidae, dos gêneros Bemisia e Trialeurodes. Possui uma gama de hospedeiros considerável que inclui plantas domesticadas e ervas daninhas das famílias Alzoaceae, Amaranthaceae, Apiaceae, Apocynaceae, Asteraceae, Plumbaginaceae, e Solanaceae. No estado de São Paulo, Brasil, foi relatado pela primeira vez em 2008, causando clorose internerval nas folhas de tomateiros. A importância desta doença emergente tem incrementado nos últimos anos e, no entanto, até o momento não existem estimativas dos danos causados nem alternativas adequadas para o manejo da doença no campo. Diante disso, esse trabalho teve como objetivos (i) avaliar a resistência de genótipos de tomateiro à infecção com o ToCV, (ii) avaliar a tolerância de alguns dos genótipos à doença e (iii) estimar o dano produzido em campo protegido. Para isso, 57 genótipos, incluindo espécies selvagens, linhagens avançadas e cultivares comerciais de tomateiro foram inicialmente avaliados quanto à resistência à infecção. Plantas jovens, produzidas em bandejas de poliestireno expandido, protegidas por gaiola recoberta com tecido de voil foram inoculadas por meio da liberação massal de B. tabaci MEAM1 virulífera para o ToCV. A incidência de plantas infectadas por genótipo foi determinada mediante observação dos sintomas e a detecção do vírus por RT-PCR. Alguns dos genótipos também foram avaliados quanto à tolerância à doença causada pelo crinivírus. Plantas sadias e sabidamente infectadas com o ToCV foram transplantadas no campo no interior de telados protegidos com tecido de voil. As plantas foram avaliadas quanto ao peso de frutos produzidos. No fim do ensaio, todas as plantas foram cortadas na região do colo e avaliaram-se os pesos fresco e seco da parte aérea. Em dois ensaios independentes de avaliação da resistência à infecção com o ToCV por meio da liberação massal de B. tabaci virulífera constatou-se que em condições de livre chance de escolha dos insetos os acessos Solanum peruvianum LA 444-1 e S. habrochaites PI 127826 e PI 134417 e as linhagens avançadas IAC 14-2-49+14-2-85 (somente no primeiro ensaio) e IAC 68F-22-2-24-1 não tiveram plantas infectadas, sugerindo alto grau de resistência à infecção pelo crinivírus. Para os demais genótipos avaliados a reação das plantas à infecção com o ToCV variou de moderadamente resistente à altamente suscetível. Dois ensaios independentes para avaliar a tolerância dos diferentes genótipos de tomateiro ao amarelão causado pelo ToCV, com base no desenvolvimento e na produção das plantas mostrou resultados bastante variáveis. Os resultados desse trabalho fornecerão subsídios para futuros trabalhos de melhoramento genético para o desenvolvimento de cultivares resistentes/tolerantes ao ToCV. / Tomato chlorosis virus (ToCV), family Closteroviridae, genus Crinivirus is a single-stranded, positive sense RNA virus, transmitted semi-persistently by species of the family Aleyrodidae, belonging to the genus Bemisia and Trialeurodes. ToCV infects several species including domesticated and weed plants belonging to the families Alzoaceae, Amaranthaceae, Apiaceae, Apocynaceae, Asteraceae, Plumbaginaceae and Solanaceae. In São Paulo, Brazil, this crinivirus was first reported in 2008, causing chlorosis in the leaves of tomato plants. The importance of this emerging disease has increased in recent years and yet, so far there are no estimates of the damage, nor suitable alternatives for the management of the disease in the field. Therefore, this study aimed to (i) evaluate the resistance of tomato genotypes to infection with ToCV, (ii) to evaluate the tolerance of some genotypes to the disease and (iii) estimate the damage produced in infected plants. Fifty seven genotypes, including wild species, hybrids and commercial tomato cultivars were initially evaluated for resistance to infection. Seedlings produced in expanded polystyrene trays protected by cage covered with voile fabric were inoculated through the mass release of ToCV viruliferous B. tabaci MEAM1. The incidence of infected plants per genotype was determined by observation of symptoms and virus detection by RT-PCR. Some of the genotypes were also evaluated for tolerance to the disease caused by the crinivirus. Healthy and ToCV infected plants were separately transplanted in the field, in cages protected with voile fabric. Weight of harvested fruits of the plants were evaluated. At the end of the test, all the plants were cut out and their fresh and dry weights were measured. Results from two independent trials showed that the accesses Solanum peruvianum LA 444-1, and S. habrochaites PI 127826 and PI 134417, and the hybrids IAC 14249+14285 and IAC 68F-22-2-24-1 did not have infected plants, suggesting a high degree of resistance to infection by the crinivirus. For all other genotypes the response of the plants to infection with ToCV ranged from moderately resistant to highly susceptible. Results from two independent trials to assess the tolerance of different tomato genotypes to the disease caused by ToCV, based on the development and production of the plants were widely variable. These findings provide insights for future breeding programs for the development of cultivars resistant and/or tolerant to ToCV.

Leaves are responsible for the majority of the fixed carbon in most plant species. Along leaf development, the photosynthetic capacity increases until the organ reaches maturity. Consequently, at the onset of senescence the leaves have the highest photosynthetic activity, then, as the chloroplasts are dismantled and the photosynthetic machinery is degraded, leaves gradually lose the rate of carbon assimilation. Although the capacity to fix carbon declines as senescence progresses, nutrient remobilization from macromolecule degradation nourishes the developing sink organs. In this regard, delaying leaf senescence stands out as a promising strategy to increase plant yield as extends the window of time with maximum carbon fixation rate. Another approach that is receiving much attention is the manipulation of chlorophyll degradation once it potentially regulates photosynthetic capacity and affects the nutritional quality of harvestable organs. As chlorophyll is degraded, the released phytol is recycled and can be either stored (i.e. as fatty acid phytyl esters), used for chlorophyll synthesis or be incorporated in tocopherol biosynthesis. Tocopherols have high nutraceutical value due to their antioxidant properties. However, the majority of the studies regarding senescence and chlorophyll degradation were carried out in the model plant Arabidopsis thaliana or grasses, creating a knowledge gap about these processes in fleshy fruit-bearing plants of human diet interest. In this regard, the tomato, Solanum lycopersicum, is an excellent model not only for the genetic and genomic resources, but also for its agronomic and nutritional importance. Thus, this project aims to extend what is known about the effects of chlorophyll degradation and senescence manipulation over the metabolism and yield of tomato plants, as well as fruit nutritional quality. In order to evaluate the consequences of alteration in chlorophyll degradation, first the enzymes chlorophyllase and pheophytinase, both capable of dephytylating the chlorophyll molecule, were identified and characterised. An extensive phylogenetic, evolutive and transcriptional analysis allowed the identification of two groups of chlorophyllases, one putatively involved in the response to different stimuli, while the other may act in chlorophyll homeostasis. As for pheophytinase, only one group was identified, being related to physiologically programmed processes that trigger chlorophyll degradation (i.e. leaf senescence and fruit ripening). Given this scenario, pheophytinase was chosen to be constitutively knocked-down in order to evaluate the effects over the metabolism of leaves and fruits. As consequence of this manipulation, transgenic plants were impaired in the leaf senescence-associated chlorophyll breakdown, but, although with an initial delay, fruit ripening-associated degreening was not compromised. Several photosynthetic and biochemical parameters were signs of photoinhibition, possibly due to a deficiency in chlorophyll recycling in leaves. This led to an increase in sugar exportation towards fruits, ultimately increasing soluble sugar content of ripe fruits. However, as a consequence, carotenoid levels were reduced, what, at least partially, it was compensated by an increase in tocopherol content. The results indicated that pheophytinase plays a role beyond senescence-associated chlorophyll degradation and its manipulation led to the development of fruit with increased soluble sugars and tocopherols at the cost of lowering carotenoid levels. Thus, these evidences support the manipulation of chlorophyll breakdown as a strategy for improvement of fleshy fruit plants. In order to address the effects of senescence over yield and fruit quality, the transcription factor ORESARA1, which has been widely characterised in A. thaliana and is considered a key regulator of senescence initiation, was targeted. After a comprehensive phylogenetic analysis and the characterization of the regulatory mechanisms, one putative ortholog was selected to be silenced. As consequence of this manipulation, leaves displayed increased chlorophyll content. Moreover, as senescence was delayed, the extent of photosynthetic activity of the leaves was also expanded. As the number of fruits was increased in the knockdown lines, this reflected in an increment in the harvest index. Ripe fruits accumulated more soluble sugars and tocopherols. Collectively, the results support the manipulation of leaf senescence as a strategy for tomato yield improvement. Altogether, data obtained enhance the knowledge about the impacts of chlorophyll degradation and leaf senescence over the metabolism of fleshy-fruit plants, providing strategies to increase yield and nutritional quality of fruits / As folhas, para a maioria das espécies vegetais, são o principal órgão responsável pela fixação de carbono. Durante o desenvolvimento foliar, o potencial fotossintético aumenta até a folha atingir a sua maturidade. Consequentemente, no momento que o programa de senescência se inicia, a folha apresenta a maior taxa de fotossíntese, a qual passa então a declinar conforme o cloroplasto se desorganiza e a maquinaria fotossintética é degradada. Apesar da redução na fixação de carbono, o catabolismo de macromoléculas possibilita a remobilização de nutrientes para os órgãos dreno em desenvolvimento. Neste contexto, atrasar a senescência destaca-se como uma promissora estratégia para aumento da produtividade, uma vez que estende o período de máxima fixação de carbono das folhas. Outra estratégia que tem recebido atenção por, potencialmente, regular a capacidade fotossintética e afetar a qualidade nutricional dos órgãos coletáveis é a manipulação da degradação da clorofila. Durante o catabolismo deste pigmento, o fitol liberado é reciclado podendo ser armazenado (i.e. na forma de ésteres de fitil com ácidos graxos), ser utilizado na síntese de novas moléculas de clorofila ou ser incorporado na rota biossintética de tocoferóis. Estes últimos compostos, por seu potencial antioxidante, possuem alto valor nutracêutico. No entanto, a maior parte dos estudos sobre senescência e degradação de clorofila foi realizada na planta modelo Arabidopsis thaliana ou em gramíneas, tornando escassas as informações relativas a plantas com frutos carnosos de interesse para a dieta humana. Nesse âmbito, o tomateiro, Solanum lycopersicum, é um excelente modelo de estudo não apenas pela disponibilidade de recursos genético e genômicos, mas também pela importância agronômica e nutricional desta espécie. Assim, este trabalho pretende expandir o conhecimento acerca dos efeitos da manipulação da degradação de clorofila e da senescência sobre o metabolismo e produtividade do tomateiro, bem como sobre a qualidade nutricional dos frutos. De modo a se avaliar as consequências de alterações na degradação de clorofila, iniciou-se por identificar e caracterizar em tomateiro as enzimas clorofilase e feofitinase, as quais catalisam a defitilação da molécula de clorofila. Uma vasta análise filogenética, evolutiva e transcricional permitiu a identificação de dois grupos de clorofilases, um dos quais estaria envolvido na plasticidade de respostas a estímulos e o outro na homeostase dos níveis de clorofila. Já para feofitinase, somente um grupo foi identificado, o qual está relacionado a processos fisiologicamente programados que levam à degradação de clorofila (i.e. senescência foliar e amadurecimento de frutos). Dado o panorama obtido, a feofitinase foi escolhida para ser constitutivamente silenciada de modo a se avaliar as consequências para o metabolismo de folhas e frutos. Como consequência do silenciamento, as linhagens transgênicas mostraram-se incapazes de degradar clorofila durante a senescência, mas, embora com um atraso nas etapas iniciais, a degradação ao longo do amadurecimento de frutos não foi comprometida. Diversos parâmetros fotossintéticos e bioquímicos foram indicativos de fotoinibição, possivelmente em virtude de uma deficiência na reciclagem da clorofila em folhas. Isto acarretou em um aumento na exportação de açúcares para frutos, incrementando a concentração de açúcares solúveis nos frutos maduros, que, em contrapartida, resultou na queda nos teores de carotenoides. A queda nestes compostos antioxidantes foi, ao menos parcialmente, compensada por um aumento nos níveis de tocoferóis. Os resultados indicaram que a feofitinase possui um papel além da degradação de clorofila associada à senescência, e que sua manipulação leva ao desenvolvimento de frutos com maior teor de açúcares solúveis e de tocoferóis ao custo da redução no de carotenoides. Desta forma, estas evidências suportam a manipulação da clorofila como estratégia para o melhoramento de frutos carnosos. Para investigar o efeito da senescência sobre a produtividade e qualidade de frutos foi escolhido o fator de transcrição ORESARA1, o qual está amplamente caracterizado em A. thaliana e é considerado um regulador chave no desencadeamento deste processo. A partir de uma extensa análise filogenética e da caracterização de sua regulação, um putativo ortólogo foi selecionado como alvo para silenciamento. Como consequência desta manipulação, folhas apresentaram os níveis de clorofila incrementados. Além disto, taxas fotossintéticas maiores que as do genótipo controle foram mantidas por maior tempo indicando que a iniciação da senescência foi retardada. Assim, estas plantas produziram um maior número de frutos, consequentemente, aumentando o índice de colheita dessas linhagens. Os frutos maduros apresentaram maiores teores de açúcares solúveis e de tocoferóis. Os resultados demostraram que o retardo do início da senescência é uma estratégia efetiva para aumento da produtividade de tomateiro. Coletivamente, os resultados obtidos aprofundam o conhecimento acerta dos impactos da degradação de clorofila e senescência sobre o metabolismo de plantas com frutos carnoso, além de prover estratégias para se incrementar a produtividade e a qualidade nutricional de frutos

O Tomato chlorosis virus (ToCV) é uma espécie do gênero Crinivirus que causa danos, principalmente na cultura do tomateiro (Solanum lycopersicum). Foi primeiramente isolado e descrito em 1998, nos Estados Unidos, e em seguida foi reportado em doze países. No Brasil, foi constatado primeiramente no Estado de São Paulo, na região de Sumaré, em 2008, e posteriormente nos Estados da Bahia, Espírito Santo, Goiás, Minas Gerais e Rio de Janeiro. Há evidência da sua presença também nos Estados do Paraná e Santa Catarina. O ToCV pode infectar outras solanáceas além do tomateiro e, recentemente, foi observado infectando plantas de batata (Solanum tuberosum) no Brasil. Esse crinivirus é transmitido no Brasil principalmente pelo aleirodídeo (mosca branca) Bemisia tabaci MEAM1. Considerando o patossistema batateira/ToCV, não há estudos sobre a ocorrência, sintomatologia em diferentes variedades e danos provocados por esse crinivirus. Também não há antissoro policlonal para o isolado brasileiro do ToCV para uso na diagnose da doença em solanáceas. Esse trabalho teve por objetivos: purificar o ToCV e produzir antissoro policlonal; avaliar a reação de genótipos de batateira à infecção com o ToCV; avaliar o dano provocado por esse vírus em duas variedades de batateira. A purificação do vírus a partir de folhas de tomateiro e a produção de antissoro policlonal em coelho foram satisfatórias. No entanto, o antissoro não foi eficiente em ELISA, mas sim em dot-blot e somente na diluição de 1:20. Foi avaliada a reação de 21 genótipos de batateira à infecção com o ToCV, por meio da inoculação com B. tabaci MEAM1, com chance de escolha do vetor. Nenhum genótipo exibiu resistência à infecção; enquanto a variedade Camila foi assintomática e não apresentou alteração na fotossíntese. Plantas de batateira das variedades Ágata e Asterix sadias foram inoculadas com o ToCV, por meio da B. tabaci MEAM1 e ao final foram avaliadas a massa fresca da parte aérea, peso e número dos tubérculos colhidos. Em dois experimentos independentes, as reduções médias no peso fresco da parte aérea foram de 60,1% para Ágata e 46% para Asterix. Porém, as reduções nas produções dessas variedades, no primeiro experimento foram de 99,5% e 98,1%, respectivamente; enquanto no segundo os valores foram de 82,3% e 56,2%, respectivamente. / Tomato chlorosis virus (ToCV) is a species of the genus Crinivirus, which is causing considerable losses mainly on tomato crop (Solanum lycopersicum). It was first isolated and described on 1998 in the United States and subsequently reported in twelve countries. In Brazil, it was first reported in São Paulo State, in Sumaré region in 2008, and after that on the states of Bahia, Espírito Santo, Goiás, Minas Gerais and Rio de Janeiro. There is evidence of the presence of ToCV on the states of Paraná and Santa Catarina. ToCV can also infect other solanaceae and more recently, it was reported infecting potato plants (Solanum tuberosum) in Brazil. This crinivirus is transmitted by Bemisia tabaci MEAM1. Considering the patosystem potato/ToCV, there are no studies on the occurrence, symptomatology in different varieties, and damages caused by this crinivirus. In addition, there is no polyclonal antiserum for the Brazilian isolate of ToCV for use in diagnosis. The objectives of the present work were: to purify the virus and produce a polyclonal antiserum; to evaluate the reaction of potato genotypes to ToCV infection; to evaluate the yield loss caused by this crinivirus on two potato cultivars. The virus purification from tomato leaves and the production of polyclonal antiserum in rabbit were satisfactorily accomplished. However, the antiserum was not efficient on ELISA test, but in dot-blot, only when diluted 1:20. The reaction of 21 potato genotypes to infection with ToCV was evaluated by inoculation with B. tabaci MEAM1, with chance of choice for the vector. All genotypes were infected with ToCV and Camila was the only one asymptomatic. Plants of cultivars Ágata and Asterix were inoculated with ToCV, by means of viruliferous vector, and at the end were evaluated for the fresh mass of the aerial part, weight and number of harvested tubers. In two independent experiments, average reductions in aerial fresh weight were 60.1% for Ágata and 46% for Asterix. However, reductions in yield of these varieties in the first experiment were 99.5% and 98.1%, respectively; while in the second the values were 82.3% and 56.2%, respectively.

O florescimento é um processo essencial no desenvolvimento vegetal. A mudança de fase vegetativa para reprodutiva em plantas reprograma várias vias genéticas e metabólicas fundamentais para a complementação de seu ciclo de vida. Em Arabidopsis thaliana, modelo mais estudado para o desenvolvimento floral, cinco rotas genéticas são descritas para o controle do florescimento, apresentando redundância de regulação entre essas vias. Dentre essas, a via AGE, regulada pela idade da planta, tem como seu principal efetor o microRNA156 (miR156) e os seus alvos diretos, os fatores de transcrição do tipo SBP/SPL (SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-like). Em tomateiro (Solanum lycopersicum L.), planta considerada insensível ou pouco responsiva a duas das cinco vias do florescimento (fotoperíodo e vernalização), a via AGE também controla a transição de fase vegetativa para reprodutiva. Plantas de tomateiro superexpressando o miR156 atrasam a transição de fase vegetativa para reprodutiva. Ao contrário, plantas superexpressando o florígeno SINGLE FLOWER TRUSS (SFT) aceleram a mudança de fase vegetativa para reprodutiva. Após curta exposição a baixa temperatura (16°C) o tomateiro também altera o tempo de florescimento, atrasando a transição de fase e prolongando o número de dias até a antese, tanto no cultivar determinado Micro-Tom (MT), quanto no cultivar indeterminado Ailsa Craig. Interessantemente, houve redução de número de folhas nesses cultivares quando expostos a curto período de baixa temperatura (16°C). Entretanto, a diminuição do número de folhas, que está relacionada ao plastochron, pode ter assumido funções específicas em tomateiro que não estão diretamente correlacionadas com o controle do tempo de florescimento em resposta a baixas temperaturas. A baixa oferta do florígeno SFT, em resposta a baixa temperatura, foi necessária para o atraso no tempo de florescimento das plantas, associando sua expressão a via AGE, com regulação da expressão do miR156 e do seu alvo SlSBP15, alterando o acúmulo de seus transcritos no ápice e cotilédones. Em arabidopsis, a redução da expressão de genes SPLs em plantas superexpressando o miR156 resulta em extremo atraso no florescimento e concomitante aumento da produção de folhas em resposta a baixas temperaturas, Em tomateiro, a repressão dos genes SBPs/SPLs em plantas miR156OE também promove atraso no florescimento, mas não afeta a produção de folhas em resposta a baixa temperatura, o que também é observado com o aumento de SFT e plantas p35S::SFT. Além disso, a regulação transcricional, pós-transcricional e possivelmente epigenética de alguns genes da via miR156/SPL/SBP, sugere uma complexa inter-relação entre essa via e a temperatura ambiental em tomateiro. / Flowering is an essential process in plant development. The change from vegetative to reproductive phase in plants reprograms several genetic and metabolic pathways fundamental to the complementation of their life cycle. In Arabidopsis thaliana, the most studied model for floral development, there are five genetic routes described for the control of flowering, which present regulatory redundancy between them. Among these, the AGE pathway, regulated by plant age, has microRNA156 (miR156) as its main effector and the transcription factors SBP/SPL (SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-like) as its direct targets. In tomato (Solanum lycopersicum L.), plant considered insensitive or not responsive to two of the five flowering pathways (photoperiod and vernalization), the AGE pathway also controls vegetative to reproductive phase transition. Tomato plants overexpressing the miR156 delay the transition from vegetative to reproductive phase. In contrast, plants overexpressing the flowering SINGLE FLOWER TRUSS (SFT) accelerate the vegetative to reproductive phase shift. After short exposure to low temperature (16°C) the tomato also altered the flowering time, delaying the phase transition and extending the number of days until the anthesis, both in the determined Micro-Tom (MT) cultivar and in the indeterminate cultivar Ailsa Craig. Interestingly, there was a reduction in the number of leaves in these cultivars when exposed to a short period of low temperature (16°C). However, the decrease in number of leaves, related to plastochron, may have assumed specific functions in tomatoes that are not directly correlated with the control of flowering time in response to low temperatures. The low supply of the SFT florigen, in response to low temperature, was necessary for the delay in the flowering time of the plants, associating its expression to the AGE path, with regulation of the expression of miR156 and its target SlSBP15, changing the accumulation of its transcripts at the apex and cotyledons. In arabidopsis, the reduction of SPL gene expression in plants overexpressing miR156 results in extreme flowering delay and concomitant increase of leaf production in response to low temperatures. In tomato, repression of SBPs / SPL genes in miR156EE plants also promotes delay in flowering, but does not affect leaf production in response to low temperature, which is also observed with increasing SFT and p35S::SFT plants. In addition, the transcriptional, post-transcriptional and possibly epigenetic regulation of some genes in the miR156 / SPL / SBP pathway suggests a complex interrelationship between this pathway and the environmental temperature in tomato.

A prática da adubação verde tem-se mostrado importante para diferentes cultivos, sejam eles consorciados ou em rotação de culturas. O Objetivo do trabalho foi analisar a dinâmica do nitrogênio em um sistema agroecológico de cultivo protegido com fabáceas intercalares ao minitomateiro em plantio direto sobre palhada de milho durante dois anos de cultivo do minitomateiro. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados com oito tratamentos e cinco repetições. Os tratamentos: testemunha com palha de milho, testemunha sem palha de milho, consórcio com as seguintes espécies com o minitomateiro: feijão-de-porco (Canavalia ensiformis DC), crotalária-júncea (Crotalaria juncea L.), mucuna-anã [(Mucuna deeringiana (Bort) Merrill)], feijão-mungo (Vigna radiata (L.) Wilczek), tremoço-branco (Lupinus albus L.), feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp). O tratamento com feijão-caupi teve menor número e massa de frutos comerciais (NFC e MFC) comparados com os tratamentos mucuna-anã e feijão-de-porco, respectivamente. O tratamento com feijão-de-porco apresentou aproximadamente, 25% e 8% maior massa de fruto total (MFT) e massa média de fruto total (MMFT) comparado ao tratamento com feijão-caupi, nesta ordem. O número e massa dos frutos comerciais e totais foram menores no segundo ano. Para o número de frutos totais (NFT), (MFT) e (MMFT), o ano 1 foi superior em 25%, 33% e 13% comparado ao ano 2, respectivamente. Os frutos no primeiro ano apresentaram maior massa média, menor teor de nutriente e menor relação entre solido solúveis totais e acidez titulável total (SST/ATT) do que no segundo ano. O tratamento com feijão-caupi teve maior porcentagem de N transferido na folha do minitomateiro comparado ao tratamento com feijão-mungo. Os adubos verdes não reduziram a produtividade, os parâmetros químicos da qualidade e os teores de macro e micronutrientes do minitomateiro. Não houve interferência entre os adubos verdes e as plantas de minitomate. As leguminosas utilizadas neste trabalho mostram potencial de transferência de N para o minitomateiro. / The practice of green manure has proven important for different crops, whether when on intercropping or on crop rotation. This paper analyzes the dynamics of nitrogen in an agroecological greenhouse intercropped green manure with cherry tomato under no-tillage system. The experimental design is a randomized block with eight treatments and five replications, which are: control treatment with corn straw, control treatment without corn straw; intercropping of the following species with the cherry tomato: jack bean (Canavalia ensiformis), crotalaria juncea (Crotalaria juncea DC), velvet bean [(Mucuna deeringiana (Bort) Merrill)], mung bean (Vigna radiata (L.) Wilczek), white lupine (Lupinus albus L.), cowpea bean (Vigna unguiculata (L.) Walp). The treatment with cowpea had lower number and weight of commercial fruits (NCF and WCF) compared to the treatments velvet bean and jack bean, respectively. Treatment with jack bean showed approximately 25% and 8% higher total fruit weight (TFW) and total average fruit weight (TAFW), compared to treatment with cowpea bean, in this order. The number and weight of commercial and total were lower in the second year. For the total number of fruits (TNF), (TFW) and (TAFW), year 1 was higher in 25%, 33% and 13% compared to year 2, respectively. The fruits in the first year showed higher average weight, lower nutrient content, and lower relation between total soluble solids and total titratable acidity (TSS/TTA) than in the second year. plants. Treatment with cowpea beans had a higher % of N transferred in the leaf of cherry tomato compared to the treatment with mung bean. Green manures did not reduce productivity, chemical quality parameters, and macro and micronutrient contents of the cherry tomato. There was no interference between green manures and cherry tomato. The legumes used in this work show the potential of transfer of N to the cherry tomato.

A demanda por minitomates do tipo grape tem-se mostrado em ascensão no mercado brasileiro. A adubação verde em cultivo consorciado com o minitomateiro e a utilização de efluentes tratados provenientes de indústria de laticínios para irrigação são técnicas sustentáveis que podem viabilizar a produção econômica desta cultura. O objetivo do trabalho foi avaliar a produtividade e qualidade do minitomateiro cultivado em sistema de consórcio com adubos verdes fertirrigados com efluente tratado de laticínio. O delineamento foi em blocos casualizados em esquema fatorial (5 x 2) com quatro adubos verdes em consório com o minitomateiro: Canavalia ensiformis (feijão-de-porco), Crotalaria spectabilis (crotalária-espectábilis), Lupinus albus (tremoço-branco) e Pennisetum glaucum (milheto) e uma testemunha (sem adubação verde - minitomateiro solteiro), e duas fontes de água utilizadas na fertirrigação (água de torneira e efluente anaeróbio tratado), com quatro repetições. O efluente tratado por sistema anaeróbio foi caracterizado quinzenalmente ao longo do experimento e foram avaliados: a diagnose foliar do minitomateiro, produção de fitomassa dos adubos verdes e acúmulo de nutrientes, produtividade, composição química e qualidade de frutos do minitomateiro e eficiência de uso da água. Os maiores teores de nitrogênio foram determinados nas folhas do minitomateiro solteiro fertirrigado com água de torneira e para o minitomateiro em consórcio com crotalária-espectábilis fertirrigado com efluente anaeróbio tratado. A aplicação do efluente tratado de laticínio supriu de maneira adequada o fornecimento de nitrogênio ao minitomateiro. Os adubos verdes, com exceção do milheto, não competiram por nutrientes com o minitomateiro, no entanto, não favoreceram a produtividade do minitomateiro. O maior número de fruto ocorreu para o cultivo solteiro e para o minitomateiro em consórcio com tremoço-branco. Os frutos do minitomateiro grape apresentaram maior teor de sólidos solúveis totais quando fertirrigados com efluente tratado de laticínio. Os consórcios com crotalária-espectábilis e feijão-de-porco apresentaram as maiores eficiências de uso da água na produção de frutos, e os tratamentos fertirrigados com água de torneira apresentaram maior EUA em comparação aos fertirrigados com efluente anaeróbio. A utilização do efluente anaeróbio tratado de laticínio reduziu em média 90,89 % da aplicação de nitrogênio via fertilizante. É possível substituir a água pura ou potável pelo efluente tratado de laticínio na fertirrigação do minitomateiro. / The consumption of cherry tomato has been on the rise in the Brazilian salad market. The green manures in intercropping with the cherry tomato and the use of treated effluents from the dairy industry for irrigation are sustainable techniques that can allow the economic production of this crop The objective of the present work was to evaluate the productivity and post-harvest of the cherry tomato cultivated in a consortium system with different green manures, fertirrigated with treated dairy effluent. The experiment was carried out in a randomized complete block (5 x 2) with four green manures: Canavalia ensiformis (jack bean), Crotalaria spectabilis (Crotalaria-espectábilis), Lupinus albus (white lupine) and Pennisetum glaucum (millet) and one control (no green manuring), and two water sources used in fertigation (tap water and treated anaerobic effluent), with four replications. The effluent treated by anaerobic system was characterized biweekly throughout the experiment and were evaluated: foliar diagnosis of mini tomato, phytomass production of green manures and nutrient accumulation, productivity, chemical composition and fruit quality of mini tomato and water use efficiency. The highest levels of nitrogen were determined in the leaves of the single cherry tomato fertirrigated with tap water and for the cherry tomato in consortium with crotalaria-espectábilis fertirrigated with treated anaerobic effluent. The application of the treated dairy effluent adequately provided the nitrogen supply to the cherry tomato. The green manures, with the exception of millet, did not compete for nutrients with the cherry tomato, although, did not favor the productivity of the cherry tomato. The highest number of fruits occurred for the single crop and for the cherry tomato in consortium with white lupine. The fruits of the cherry tomato showed higher soluble solids contents when fertirrigated with treated dairy effluent. The crotalária-espectábilis and jack bean consortia had the greatest water use efficiencies in fruit production, and fertirrigated treatments with tap water showed higher WUE in comparison to fertirrigates with anaerobic effluent. The use of the treated anaerobic effluent of dairy reduced on average 90.89% of the application of nitrogen via fertilizer. It is possible to replace pure or potable water by treated dairy effluent in the cherry tomato fertirrigation.