A proteômica é uma técnica muito importante e amplamente utilizada na elucidação de diversos mecanismos biológicos. Essa técnica pode ser usada, por exemplo, na avaliação da resposta celular a estímulos ou na determinação de modificações proteicas resultantes de um tratamento. Neste trabalho, a abordagem proteômica foi utilizada em dois sistemas diferentes: (1) na elucidação da resposta à luz no fungo Metarhizium acridum e (2) na determinação dos danos proteicos causados pelo tratamento fotodinâmico da levedura Candida albicans. (1) O fungo entomopatogênico M. acridum, quando crescido na presença de luz, produz conídios com elevada tolerância à radiação ultravioleta-B (290-315 nm). Essa elevada resistência é altamente desejada para aplicação de M. acridum no controle biológico de pragas na agricultura. É possível que esse fenômeno seja decorrente do acúmulo diferencial de proteínas nos conídios produzidos na presença de luz em comparação com aqueles produzidos no escuro. Assim, foi utilizada uma abordagem proteômica para determinar quais proteínas poderiam estar diferencialmente acumuladas nos conídios. Os resultados mostraram que, de um total de 501 proteínas identificadas, somente quatro estavam diferencialmente acumuladas. Apesar de não ser possível estabelecer uma relação clara entre o acúmulo dessas proteínas e a elevada tolerância à radiação ultravioleta-B, dados de proteínas homólogas em Aspergillus fumigatus obtidos da literatura mostraram que essas proteínas são reguladas em condições de estresse. Adicionalmente, experimentos foram conduzidos para expandir o conhecimento sobre a fotobiologia de M. acridum. Estabeleceu-se que, dentro do espectro da luz visível, a luz azul é responsável por induzir o aumento da tolerância à radiação ultravioleta-B, enquanto a luz vermelha não produz o mesmo resultado. Conclui-se que o estudo da resposta à luz através da proteômica de conídios requer o uso de técnicas que resultem na identificação de uma fração maior do proteoma, já que o acúmulo diferencial de proteínas aparentemente não envolve as proteínas mais abundantes. (2) Candida albicans é um importante patógeno humano responsável por micoses superficiais e sistêmicas, principalmente em indivíduos imunocomprometidos. O uso contínuo dos fungicidas tradicionais vem resultando na seleção de linhagens tolerantes. Nesse cenário, o tratamento fotodinâmico antimicrobiano surgiu como importante alternativa no tratamento das micoses causadas por C. albicans. Apesar da efetividade desse tratamento ter sido observada em diversos trabalhos, um estudo no nível proteico ainda não havia sido realizado. A abordagem proteômica por eletroforese bidimensional revelou que, após o tratamento das células, muitos spots nos géis sofreram um desvio ácido, ou seja, um deslocamento para regiões de menor ponto isoelétrico. Por outro lado, foram observados spots resistentes a essa modificação. Proteínas pertencentes a ambos os grupos foram identificadas por espectrometria de massas. A análise de aminoácidos mostrou que o conteúdo de histidina nas células de C. albicans foi reduzido em aproximadamente 60% após o tratamento, o que é uma possível explicação para o desvio ácido observado. Conclui-se, após extensa revisão e discussão da literatura, que os danos em proteínas dependem da interação entre proteína e fotossensibilizador e também da presença de aminoácidos fotooxidáveis nas proximidades dos sítios de interação. / Proteomics is a very important and largely employed technique for the elucidation of a series of biological mechanisms. This technique can be used, for instance, on the evaluation of cellular responses to stimulus or in determining protein modification resulting from a treatment. In the present work, a proteomic approach was used in two distinct biological systems: (1) to evaluate the light response in the fungus Metarhizium acridum, and (2) to determine the protein damage resulting from photodynamic treatment of the yeast Candida albicans. (1) The entomopathogenic fungus M. acridum, when grown in the presence of light, produces conidia with increased tolerance to ultraviolet-B radiation (290-315 nm). This increased resistance is desired for the application of this fungus on the biological control of agricultural pests. It is possible that this phenomenon results from the differential accumulation of proteins in conidia produced in the presence of light as compared to those produced in the dark. Therefore, a proteomic approach was used to determine which proteins could be differentially accumulated in conidia. The results showed that, out of a total of 501 identified proteins, only four were found to be differentially accumulated. Even though establishing a direct relationship between the observed accumulation and the increased tolerance to ultraviolet-B radiation was not possible, data from the literature on homolog proteins in Aspergillus fumigatus have shown that these proteins are regulated under stress conditions. Additionally, experiments were performed to gain further insight on the photobiology of M. acridum. It was stablished that, within visible light spectrum, blue light is responsible for inducing the increased tolerance to ultraviolet-B, while red light does not produce the same effect. It is concluded that a light-response study employing proteomics should rely on techniques yielding a higher number of identified proteins, as the differential accumulation does not seem to affect high abundance proteins. (2) Candida albicans is an important human pathogen responsible for superficial and systemic mycoses mainly in immunocompromised patients. The continuous use of the traditional fungicides has resulted in the selection of tolerant strains. In this scenario, antimicrobial photodynamic treatment became an important alternative on the treatment of C. albicans infections. Although the effectiveness of this treatment has been observed in multiple studies, an evaluation at the protein level had not been performed. A proteomic approach by two-dimensional electrophoresis revealed that, after cell treatment, many spots underwent an acidic shift, that is, a shift towards lower isoelectric point. On the other hand, protein spots resistant to modification were also observed. Proteins belonging to both groups were identified by mass spectrometry. Amino acid analysis revealed that the histidine content in C. albicans cells decreased by up to 60% after the treatment, which is a possible explanation to the observed acidic shift. It is concluded, after extensive literature review and discussion, that protein damage depends on protein-photosensitizer interaction and also on the presence of photooxidazible amino acids in the proximity of the interaction site.

Eucalyptus species account for almost 80% of the forests planted in Brazil, which makes silviculture an activity of great importance in the national and international scenario. Despite its adaptability, Eucalyptus is subject to damages caused by climate change, especially the water deficit. Most plants have survival strategies in water deficit situations. Association with mycorrhizal fungi (FM) is one of them, since they increase water and nutrients uptake by the roots. Thus, the main objective of this study was to evaluate the colonization of mycorrhizal fungi in six Eucalyptus species with different levels of drought tolerance: E. brassiana, E. camaldulensis, E. citriodora, E. cloeziana, E. grandis and E. urophylla. Two trials were carried out, one in the field and another in a greenhouse. In the greenhouse, the substrate of the pots were submitted to different levels of water retention, 50, 75 and 100% of the field capacity, for three months. In the field, soil and roots were sampled at two different periods: after the dry period and after the rainy season. The soil samples and fine roots collected from the two experiments were submitted to microbiological and molecular analyses. AMF root colonization was evaluated. The ITS genes were analyzed by quantitative PCR (qPCR) and the fungal community structure by restriction fragment polymorphism (T-RFLP). Among the eucalypt species studied, E. urophylla presented higher colonization in both trials. Soil microbial activity was strongly affected by soil moisture. The fungal community structure did not differ clearly among the treatments. Age of plants and soil moisture seemed to affect the plant species more than levels of water stress tolerance. / As espécies de eucalipto respondem por quase 80% das florestas plantadas no Brasil, o que faz da silvicultura uma atividade de grande importância no cenário nacional e internacional. Apesar de sua adaptabilidade, o eucalipto está sujeito a danos que as alterações climáticas podem causar, especialmente o déficit hídrico. A maioria das plantas possui estratégias de sobrevivência em situações de déficit hídrico. A associação com fungos micorrízicos arbusculares (FMA) é uma delas, pois aumenta a absorção de água e nutrientes pelas raízes. Assim, o objetivo principal deste trabalho foi avaliar a colonização de fungos micorrízicos em seis espécies de Eucalyptus com diferentes níveis de tolerância à seca: E. brassiana, E. camaldulensis, E. citriodora, E. cloeziana, E. grandis e E. urophylla. Dois ensaios foram realizados: um no campo e outro em casa de vegetação. Em casa de vegetação, os vasos foram submetidos a diferentes níveis de água: 50, 75 e 100% da capacidade de campo, por três meses. No campo, as amostras foram coletadas em dois períodos diferentes: após o período seco e após a estação chuvosa. As amostras de solo e raízes finas coletadas nos dois experimentos foram submetidas à análise microbiológica e molecular. A colonização da raiz por FMA foi avaliada. Os genes ITS foram analisados por PCR quantitativo (qPCR) e a estrutura da comunidade fúngica por polimorfismo de fragmentos de restrição (T-RFLP). Dentre as espécies estudadas, E. urophylla apresentou maior colonização em ambos os ensaios. A atividade microbiana do solo foi fortemente afetada pela umidade do solo. A estrutura da comunidade fúngica não se diferenciou claramente entre os tratamentos. A idade das plantas e a umidade do solo parecem ter maior efeito no desempenho das espécies de eucalipto do que seu nível de tolerância ao estresse hídrico.

A proteômica é uma técnica muito importante e amplamente utilizada na elucidação de diversos mecanismos biológicos. Essa técnica pode ser usada, por exemplo, na avaliação da resposta celular a estímulos ou na determinação de modificações proteicas resultantes de um tratamento. Neste trabalho, a abordagem proteômica foi utilizada em dois sistemas diferentes: (1) na elucidação da resposta à luz no fungo Metarhizium acridum e (2) na determinação dos danos proteicos causados pelo tratamento fotodinâmico da levedura Candida albicans. (1) O fungo entomopatogênico M. acridum, quando crescido na presença de luz, produz conídios com elevada tolerância à radiação ultravioleta-B (290-315 nm). Essa elevada resistência é altamente desejada para aplicação de M. acridum no controle biológico de pragas na agricultura. É possível que esse fenômeno seja decorrente do acúmulo diferencial de proteínas nos conídios produzidos na presença de luz em comparação com aqueles produzidos no escuro. Assim, foi utilizada uma abordagem proteômica para determinar quais proteínas poderiam estar diferencialmente acumuladas nos conídios. Os resultados mostraram que, de um total de 501 proteínas identificadas, somente quatro estavam diferencialmente acumuladas. Apesar de não ser possível estabelecer uma relação clara entre o acúmulo dessas proteínas e a elevada tolerância à radiação ultravioleta-B, dados de proteínas homólogas em Aspergillus fumigatus obtidos da literatura mostraram que essas proteínas são reguladas em condições de estresse. Adicionalmente, experimentos foram conduzidos para expandir o conhecimento sobre a fotobiologia de M. acridum. Estabeleceu-se que, dentro do espectro da luz visível, a luz azul é responsável por induzir o aumento da tolerância à radiação ultravioleta-B, enquanto a luz vermelha não produz o mesmo resultado. Conclui-se que o estudo da resposta à luz através da proteômica de conídios requer o uso de técnicas que resultem na identificação de uma fração maior do proteoma, já que o acúmulo diferencial de proteínas aparentemente não envolve as proteínas mais abundantes. (2) Candida albicans é um importante patógeno humano responsável por micoses superficiais e sistêmicas, principalmente em indivíduos imunocomprometidos. O uso contínuo dos fungicidas tradicionais vem resultando na seleção de linhagens tolerantes. Nesse cenário, o tratamento fotodinâmico antimicrobiano surgiu como importante alternativa no tratamento das micoses causadas por C. albicans. Apesar da efetividade desse tratamento ter sido observada em diversos trabalhos, um estudo no nível proteico ainda não havia sido realizado. A abordagem proteômica por eletroforese bidimensional revelou que, após o tratamento das células, muitos spots nos géis sofreram um desvio ácido, ou seja, um deslocamento para regiões de menor ponto isoelétrico. Por outro lado, foram observados spots resistentes a essa modificação. Proteínas pertencentes a ambos os grupos foram identificadas por espectrometria de massas. A análise de aminoácidos mostrou que o conteúdo de histidina nas células de C. albicans foi reduzido em aproximadamente 60% após o tratamento, o que é uma possível explicação para o desvio ácido observado. Conclui-se, após extensa revisão e discussão da literatura, que os danos em proteínas dependem da interação entre proteína e fotossensibilizador e também da presença de aminoácidos fotooxidáveis nas proximidades dos sítios de interação. / Proteomics is a very important and largely employed technique for the elucidation of a series of biological mechanisms. This technique can be used, for instance, on the evaluation of cellular responses to stimulus or in determining protein modification resulting from a treatment. In the present work, a proteomic approach was used in two distinct biological systems: (1) to evaluate the light response in the fungus Metarhizium acridum, and (2) to determine the protein damage resulting from photodynamic treatment of the yeast Candida albicans. (1) The entomopathogenic fungus M. acridum, when grown in the presence of light, produces conidia with increased tolerance to ultraviolet-B radiation (290-315 nm). This increased resistance is desired for the application of this fungus on the biological control of agricultural pests. It is possible that this phenomenon results from the differential accumulation of proteins in conidia produced in the presence of light as compared to those produced in the dark. Therefore, a proteomic approach was used to determine which proteins could be differentially accumulated in conidia. The results showed that, out of a total of 501 identified proteins, only four were found to be differentially accumulated. Even though establishing a direct relationship between the observed accumulation and the increased tolerance to ultraviolet-B radiation was not possible, data from the literature on homolog proteins in Aspergillus fumigatus have shown that these proteins are regulated under stress conditions. Additionally, experiments were performed to gain further insight on the photobiology of M. acridum. It was stablished that, within visible light spectrum, blue light is responsible for inducing the increased tolerance to ultraviolet-B, while red light does not produce the same effect. It is concluded that a light-response study employing proteomics should rely on techniques yielding a higher number of identified proteins, as the differential accumulation does not seem to affect high abundance proteins. (2) Candida albicans is an important human pathogen responsible for superficial and systemic mycoses mainly in immunocompromised patients. The continuous use of the traditional fungicides has resulted in the selection of tolerant strains. In this scenario, antimicrobial photodynamic treatment became an important alternative on the treatment of C. albicans infections. Although the effectiveness of this treatment has been observed in multiple studies, an evaluation at the protein level had not been performed. A proteomic approach by two-dimensional electrophoresis revealed that, after cell treatment, many spots underwent an acidic shift, that is, a shift towards lower isoelectric point. On the other hand, protein spots resistant to modification were also observed. Proteins belonging to both groups were identified by mass spectrometry. Amino acid analysis revealed that the histidine content in C. albicans cells decreased by up to 60% after the treatment, which is a possible explanation to the observed acidic shift. It is concluded, after extensive literature review and discussion, that protein damage depends on protein-photosensitizer interaction and also on the presence of photooxidazible amino acids in the proximity of the interaction site.

Abiotic and biotic stresses affect tree growth and play a major role in determining the geographic distribution of species. The objective of this study is to elucidate the following questions: (1) are GABA aminoacid and stomatal control good indicators of tolerance to water stress in Eucalyptus clones? In addition, what are the anatomical differences between drought-tolerant and drought-sensitive clones of Eucalyptus? (2) Are there differences of xylem vulnerability to cavitation in Pinus flexilis families susceptible and resistant to white pine blister rust (WPBR) and with different origins (high and low altitudes)? Two studies were carried out to elucidate the issues above. On chapters 1, eight Eucalyptus clones from different geographical and climatological conditions, three drought-sensitive (CNB, FIB and JAR), three drought-tolerant (GG, SUZ and VM), and two plastics (VER and COP), were studied in normal water supply (control treatment) and in water stress conditions (stress treatment). The first chapter concluded that GABA is an aminoacid very sensitive to water stress, but there was no relation between GABA concentration and tolerance to water stress of the clones. In addition, all clones decreased stomatal conductance with increasing vapor pressure deficit, and plastics and drought-tolerant clones (except GG) presented lower stomatal sensitivity to vapor pressure deficit under stress conditions than drought-sensitive clones. Besides, all clones showed differences on the anatomical parameters between, and only COP (plastic) and SUZ (drought-tolerant) showed homogeneous mesophyll and amphi-hipostomatic leaves. All clones increased the number of stomata and reduced leaf thickness of the leaves formed after water stress period. On the chapter 2, we studied 12 families of Pinus flexilis originating from high and lower altitudes, in which six families previously shown to contain the dominant C4 allele (resistant to WPBR) and six families without C4 allele (susceptible to WPBR). This study showed that the mean cavitation pressure (MCP) of Pinus flexilis varying between 3.63 a -4.84 Mpa, although there was a significant difference in vulnerability to cavitation comparing all families, this variable was not related to WPBR and origin region. These studies highlight that the physiological responses of plants under water stress conditions are important tools that can be used to complement the strategies of genotype selection in forest breeding programs. / Estresses abióticos e bióticos podem afetar o crescimento das árvores e desempenham um papel importante na determinação da distribuição geográfica das espécies. O objetivo deste estudo, foi elucidar as seguintes questões: (1) o aminoácido GABA e o controle estomático são bons indicadores da tolerância ao estresse hídrico em clones de Eucalyptus? E quais são as diferenças anatômicas entre clones de Eucalyptus tolerantes e sensíveis ao estresse hídrico? (2) existem diferenças de vulnerabilidade a cavitação do xilema entre famílias de Pinus flexilis suscetíveis e resistentes à ferrugem do pinho branco (WPBR) e com diferentes procedências (elevada e baixa altitudes)? Dois estudos foram desenvolvidos para elucidar as questões acima descritas. No capítulo 1, oito clones de Eucalyptus de diferentes procedências e condições climáticas, sendo três clones sensíveis ao estresse hídrico (CNB, FIB e JAR), três clones tolerantes ao estresse hídrico (GG, SUZ e VM) e dois clones plásticos (VER e COP), foram estudados sob duas condições distintas: sob adequado suprimento de água (tratamento controle) e sob condições de estresse hídrico (tratamento estresse). Do primeiro capítulo concluiu-se que o GABA é um aminoácido que possui alta sensibilidade ao estresse hídrico, no entanto, não houve relação entre a concentração de GABA e os níveis de tolerância ao estresse hídrico dos clones. Além disso, todos os clones reduziram a condutância estomática em relação ao aumento do déficit de pressão de vapor (DPV), sendo que, sob condições de estresse hídrico, os clones plásticos e tolerantes à seca (exceto o clone GG) apresentaram menor sensibilidade estomática ao DPV do que os clones sensíveis ao estresse hídrico. Além disso, todos os clones apresentaram diferenças anatômicas, sendo que, diferentemente dos demais, os clones COP (plástico) e SUZ (tolerante) apresentaram mesofilo homogêneo e folhas anfi-hipoestomáticas. Todos os clones aumentaram a quantidade de estômatos e reduziram a espessura foliar das folhas formadas após períodos de estresse hídrico. No segundo capítulo foram avaliadas 12 famílias de Pinus flexilis procedentes de regiões de baixa e alta altitudes, sendo seis famílias contendo um alelo dominante C4 (resistente à WPBR) e seis famílias sem o alelo C4 (suscetíveis à WPBR). Este estudo apresentou uma variação da pressão média da cavitação (MCP) para Pinus flexilis de -3,63 a -4,84 Mpa, e embora tenha havido uma diferença significativa da susceptibilidade a cavitação entre todas as famílias estudadas, esta variável não relacionou-se com a susceptibilidade a doença WPBR e com a região de procedência das famílias. Estes estudos comprovam que a avaliação das respostas fisiológicas das plantas sob condições de estresse hídrico são importantes ferramentas que podem ser utilizadas para complementar as estratégias da seleção de genótipos em programas de melhoramento florestal.

Abiotic and biotic stresses affect tree growth and play a major role in determining the geographic distribution of species. The objective of this study is to elucidate the following questions: (1) are GABA aminoacid and stomatal control good indicators of tolerance to water stress in Eucalyptus clones? In addition, what are the anatomical differences between drought-tolerant and drought-sensitive clones of Eucalyptus? (2) Are there differences of xylem vulnerability to cavitation in Pinus flexilis families susceptible and resistant to white pine blister rust (WPBR) and with different origins (high and low altitudes)? Two studies were carried out to elucidate the issues above. On chapters 1, eight Eucalyptus clones from different geographical and climatological conditions, three drought-sensitive (CNB, FIB and JAR), three drought-tolerant (GG, SUZ and VM), and two plastics (VER and COP), were studied in normal water supply (control treatment) and in water stress conditions (stress treatment). The first chapter concluded that GABA is an aminoacid very sensitive to water stress, but there was no relation between GABA concentration and tolerance to water stress of the clones. In addition, all clones decreased stomatal conductance with increasing vapor pressure deficit, and plastics and drought-tolerant clones (except GG) presented lower stomatal sensitivity to vapor pressure deficit under stress conditions than drought-sensitive clones. Besides, all clones showed differences on the anatomical parameters between, and only COP (plastic) and SUZ (drought-tolerant) showed homogeneous mesophyll and amphi-hipostomatic leaves. All clones increased the number of stomata and reduced leaf thickness of the leaves formed after water stress period. On the chapter 2, we studied 12 families of Pinus flexilis originating from high and lower altitudes, in which six families previously shown to contain the dominant C4 allele (resistant to WPBR) and six families without C4 allele (susceptible to WPBR). This study showed that the mean cavitation pressure (MCP) of Pinus flexilis varying between 3.63 a -4.84 Mpa, although there was a significant difference in vulnerability to cavitation comparing all families, this variable was not related to WPBR and origin region. These studies highlight that the physiological responses of plants under water stress conditions are important tools that can be used to complement the strategies of genotype selection in forest breeding programs. / Estresses abióticos e bióticos podem afetar o crescimento das árvores e desempenham um papel importante na determinação da distribuição geográfica das espécies. O objetivo deste estudo, foi elucidar as seguintes questões: (1) o aminoácido GABA e o controle estomático são bons indicadores da tolerância ao estresse hídrico em clones de Eucalyptus? E quais são as diferenças anatômicas entre clones de Eucalyptus tolerantes e sensíveis ao estresse hídrico? (2) existem diferenças de vulnerabilidade a cavitação do xilema entre famílias de Pinus flexilis suscetíveis e resistentes à ferrugem do pinho branco (WPBR) e com diferentes procedências (elevada e baixa altitudes)? Dois estudos foram desenvolvidos para elucidar as questões acima descritas. No capítulo 1, oito clones de Eucalyptus de diferentes procedências e condições climáticas, sendo três clones sensíveis ao estresse hídrico (CNB, FIB e JAR), três clones tolerantes ao estresse hídrico (GG, SUZ e VM) e dois clones plásticos (VER e COP), foram estudados sob duas condições distintas: sob adequado suprimento de água (tratamento controle) e sob condições de estresse hídrico (tratamento estresse). Do primeiro capítulo concluiu-se que o GABA é um aminoácido que possui alta sensibilidade ao estresse hídrico, no entanto, não houve relação entre a concentração de GABA e os níveis de tolerância ao estresse hídrico dos clones. Além disso, todos os clones reduziram a condutância estomática em relação ao aumento do déficit de pressão de vapor (DPV), sendo que, sob condições de estresse hídrico, os clones plásticos e tolerantes à seca (exceto o clone GG) apresentaram menor sensibilidade estomática ao DPV do que os clones sensíveis ao estresse hídrico. Além disso, todos os clones apresentaram diferenças anatômicas, sendo que, diferentemente dos demais, os clones COP (plástico) e SUZ (tolerante) apresentaram mesofilo homogêneo e folhas anfi-hipoestomáticas. Todos os clones aumentaram a quantidade de estômatos e reduziram a espessura foliar das folhas formadas após períodos de estresse hídrico. No segundo capítulo foram avaliadas 12 famílias de Pinus flexilis procedentes de regiões de baixa e alta altitudes, sendo seis famílias contendo um alelo dominante C4 (resistente à WPBR) e seis famílias sem o alelo C4 (suscetíveis à WPBR). Este estudo apresentou uma variação da pressão média da cavitação (MCP) para Pinus flexilis de -3,63 a -4,84 Mpa, e embora tenha havido uma diferença significativa da susceptibilidade a cavitação entre todas as famílias estudadas, esta variável não relacionou-se com a susceptibilidade a doença WPBR e com a região de procedência das famílias. Estes estudos comprovam que a avaliação das respostas fisiológicas das plantas sob condições de estresse hídrico são importantes ferramentas que podem ser utilizadas para complementar as estratégias da seleção de genótipos em programas de melhoramento florestal.

Durante a produção industrial de etanol combustível, as linhagens comerciais de Saccharomyces cerevisiae introduzidas no processo são naturalmente substituídas por linhagens selvagens, cuja origem é desconhecida. Com os objetivos de entender melhor esta questão, de se saber mais sobre o habitat natural de S. cerevisiae, e também na busca de fenótipos de interesse para aplicações industriais, avaliamos neste estudo características fisiológicas e genéticas de 14 linhagens selvagens de S. cerevisiae isoladas de Mata Atlântica e Cerrado brasileiros. Cultivos foram realizados em condições padrão de laboratório, sem ou com estresses térmico, ácido ou etanólico e também em condições similares às usadas na indústria. Como principal resultado, a linhagem S. cerevisiae UFMG-CM-Y257 apresentou alta velocidade específica de crescimento (0,57 ± 0,02 h-1), alto rendimento em etanol (1,65 ± 0,02 mol etanol mol hexose-equivalente-1), alta produtividade em etanol (0,19 ± 0,00 mol L-1 h-1), alta tolerância ao ácido acético (10 g L-1) e à alta temperatura (40 oC). / During industrial fuel ethanol production, the commercial Saccharomyces cerevisiae strains introduced in the process are naturally substituted by wild strains, whose origin is unknown. With the aims of gaining insight into this issue, of getting a better understanding on the natural habitat of S. cerevisiae, and also of identifying industrially relevant phenotypes, we performed a physiological and genetic characterization of 14 indigenous S. cerevisiae strains, isolated from Atlantic Forest and Cerrado biomes in Brazil. Cultivations were performed under standard laboratory conditions, with or without stress (high temperature, acid or ethanol), and also under conditions mimicking the industrial environment. As a main result, we identified S. cerevisiae UFMG-CM-Y257 as a strain displaying high specific growth rate (0.57 ± 0.02 h-1), high ethanol yield (1.65 ± 0.02 mol ethanol mol hexose-equivalent-1), high ethanol productivity (0.19 ± 0.00 mol L-1 h-1), high acetic acid tolerance (10 g L-1) and high temperature tolerance (40 oC).

A caracterização e o entendimento das variações genômicas e morfológicas, bem como a estrutura genética de variedades locais armazenadas em bancos de germoplasma é importante para sua efetiva utilização em programas de melhoramento visando tolerância a estresses. Neste trabalho um conjunto de 192 variedades oriundas de diferentes regiões geoclimáticas do Japão foram testadas quanto à suas características morfológicas e produtivas, utilizando ensaios de campo e metodogias de fenotipagem de alto desempenho. A fenotipagem por meio da metodologia de camadas de herbicida (Aminotriazol+Diuron+2,4D, 100mg/plant) alocado a 30 centímetros de profundidade foi possível detectar variação entre as variedades para comprimento de raiz e velocidade de emissão de raiz sendo possível a distinção de variedades com sistema radicular profundo e sistema radicular superficial baseando-se na sua pontuação no ensaio de herbicida, destacando-se 20 genótipos como possíveis doadores de genes para comprimento, densidade e velocidade de emissão de raízes. Ensaios a campo foram conduzidos em 4 localidades expondo as variedades as mais distintas condições climáticas, buscando analisar a diversidade fenotípica para caracteres agromorfológicos. Os dados fenotípicos obtidos pelos marcadores morfológicos geraram um total de 15 grupos de acessos quando utilizados os 13 caracteres avaliados. A média do índice de sensibilidade a seca foi de 0,99 havendo materiais tolerantes com índices próximos a 0,6 e materiais sensíveis com índice próximos a 1,12. Os 384 marcadores SNP detectaram um total de 73728 alelos indicando alta porcentagem de A (40,8%) e G (34,6%) comparado com C (15,6%) e T (3,6%). Quanto aos heterozigotos, a maior porcentagem foi observada de A/G (0,54%) e a menor porcentagem de A/T (0,04%), sendo a maior parte dos heterozigotos observados nos cromossomos 3 e 8 comparado com outros cromossomos. As análises caracterizaram os acessos japoneses como 98,4% pertencentes à subespécie Japônica. Para associação entre marcadores e fenótipos, foi utilizada a abordagem de modelo linear misto (MLM), o qual incorpora informações de estrutura populacional e parentesco. Os resultados obtidos deverão ser investigados futuramente a fim de confirmar as associações em diferentes populações. O aumento do estresse hídrico teve efeito significativo no desempenho dos acessos, e a interação genótipo e estresse hídrico foi significativa para rendimento final e tamanho de panícula. Entre os acessos estudados foi observada variação genética para as características relacionadas com a tolerância a estresse hídrico e encontraram-se acessos com reduções no rendimento devido ao déficit hídrico comparáveis com o das testemunhas, embora com tamanho de panícula menor, inclusive em condições ótimas. Dos 384 marcadores utilizados, 10 foram responsáveis por associações significativas com o índice de sensibilidade a seca, com base nos diferentes métodos de correção para múltiplos testes. Estas associações foram selecionadas para verificar o efeito alélico sobre o genótipo observado, gerando informações preliminares para a aplicação futura de seleção assistida por marcadores (SAM). O tamanho dos blocos de ligação foram estimados em ~100 kb (r < 0,05) e ~75kb (r < 0,1). / Germplasm characterization and the knowledge of its diversity and population structure are important to effective utilization of genetic resources in breeding programs specially drought breeding program. In this work 192 landraces from all over Japan were evaluate for their morphological and productive characteristics, using field trials and high throughput screening methods. The screening using herbicide barrier approach at 30 cm depth was able to detect genetic diversity between the landraces for root length and clearly distinguish between deep root landraces and shallow root landraces. With this approach was possible to select 20 landraces with deep root system as possible donor of drought tolerance genes. Aiming characterize the landraces to agromorphological characteristics field trials were carried in 4 different locations exposing the landraces for a diversity environment effect. Using 13 traits phenotypically data generate a total of 15 groups during cluster analysis. The average result for drought sensitive index was 0.99, however this results presents a huge variability having landraces with scores about 0.6 to landraces with score up to 1.12. Drought effect was huge and statistically significant affecting directly yield and panicle size. The landraces presented genetic variability for drought tolerance and some landraces presenting yield and panicle size reductions due to drought comparable with drought-tolerant controls were detected. A total of 73728 alleles were detected by the SNP markers, indicated a high percentage of A (40,8%) and G (34,6%) alleles compared to C(15,6%) and T (3.6%). Heterozygocity of A/G was highest (0,54%) and lowest in A/T (0.04%). Of 3 chromosomes of rice, chromosome 8 produced highest percentage of heterozygocity compared to other chromosomes. Accessions were classified as 98.4% belonging to japônica subspecies. Association between markers and phenotypes was performed using a mixed linear approach (MLM), which incorporates information regarding population structure and kinship. Among the 384 markers used, 10 were responsible for significant associations with drought sensibility index, based on different criteria to correct for multiple tests.These associations were selected to determine the allelic effects over the traits, in order to generate preliminary data for marker assisted selections (MAS). Estimated size of haplotype blocks were ~100 kb (r <0.05) and ~75 kb (r <0.1). Future studies should confirm marker trait associations here found using different populations.

Atualmente a contaminação ambiental é um problema mundial. A contaminação do solo por metais pesados tem aumentado nos últimos anos, estando associada à demandas de tecnologias que exigem esses elementos contaminantes. O cádmio (Cd) é um elemento normalmente encontrado em baixas concentrações na natureza, sendo altamente tóxico para microrganismos, plantas e animais. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo analisar as modificações no perfil protéico de duas cultivares de tomateiro, cv. Calabash Rouge (CR) e cv. Pusa Ruby (PR), submetidas a 50 ?M de CdCl2, em sistema de hidroponia. Diferentes métodos de extração de proteínas para as análises de eletroforese bidimensional (2- DE) foram conduzidas (Fenol; TCA/Acetona; Tris-base; Tris/TCA). O método TCA/Acetona foi o mais eficiente, apresentando maior rendimento total protéico (mg gMF-1), padronização e abundância de proteínas, e alta resolução no perfil protéico. Após a exposição das plantas ao Cd, foram realizadas análises de taxa de crescimento, índice de tolerância, quantificação do conteúdo de Cd, malondialdeído (MDA) e H2O2 nos tecidos vegetais. Os resultados indicaram que plantas submetidas a 50 ?M CdCl2 acumularam Cd em seus tecidos, e mostraram-se mais estressadas comparadas as plantas controle, evidenciado por alterações em aspectos morfológicos principalmente na cultivar CR. Na presença de Cd o conteúdo de MDA exibido no tecido foliar da cv. PR foi menor comparado a cultivar CR, o que pode indicar, de forma indireta, maior eficiência do sistema antioxidante da cv. PR. O conteúdo de H2O2 apresentou aumento em ambos tecidos e cultivares na presença de Cd. O índice de tolerância confirmou que a cv. PR é mais tolerante ao Cd em comparação a cv. CR. Análises de eletroforese bidimensional (2-DE) indicaram alterações no perfil protéico das duas cultivares avaliadas quando expostas ao Cd. Assim, a identificação de spots diferencialmente expressos pode revelar novas proteínas relacionadas à tolerância e sensibilidade ao Cd e outros metais pesados em plantas cultivadas. / Environmental contamination is currently a global problem. Soil contamination by heavy metals has increased in more recent years, associated to demands of technologies that require these contaminant elements. Cadmium (Cd) is an element usually found in low concentrations in nature, being very toxic for microorganisms, plants and animals. Thereby, this study aimed to identify changes in protein profile of two cultivars of tomato, cv Calabash Rouge (CR) e cv Pusa Ruby (PR), under 0 and 50 mM of CdCl2 in hydroponics system. Different protein extraction methods for two-dimensional electrophoresis (2-DE) were performed (Phenol, TCA /Acetone; Tris base, Tris /TCA). The TCA /Acetone method was the most effective for root and leaf tissues, obtaining the highest protein yield (mg GMF-1), standardization, abundance and high-resolution of protein profile. After plant exposition to Cd, we performed analysis of growth rate, tolerance index, measurement of Cd content, measurements of malondialdehyde (MDA) and H2O2 content in plant tissues. The results showed that the plants submitted to 50 mM of CdCl2 accumulated Cd in their tissues, presenting more stress than the control plants, which was reflected in morphological symptoms, especially in cv CR. In the presence of Cd the MDA content displayed in cv. PR leaf tissue was lower than cv CR, which may indicate, indirectly, an antioxidant system more efficient in cv PR. The H2O2 content showed an increase in both tissues and cultivars under Cd presence. The tolerance index confirmed that the cv. PR is more tolerant to Cd, compared to cv. CR. Two dimensional electrophoresis (2-DE) analyses were performed and demonstrated alterations in protein profile of the two cultivars when exposed to Cd. Thus, the identification of differentially expressed spots may show new proteins related to tolerance and sensitivity to Cd and other heavy metals in plants.

Atualmente a contaminação ambiental é um problema mundial. A contaminação do solo por metais pesados tem aumentado nos últimos anos, estando associada à demandas de tecnologias que exigem esses elementos contaminantes. O cádmio (Cd) é um elemento normalmente encontrado em baixas concentrações na natureza, sendo altamente tóxico para microrganismos, plantas e animais. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo analisar as modificações no perfil protéico de duas cultivares de tomateiro, cv. Calabash Rouge (CR) e cv. Pusa Ruby (PR), submetidas a 50 ?M de CdCl2, em sistema de hidroponia. Diferentes métodos de extração de proteínas para as análises de eletroforese bidimensional (2- DE) foram conduzidas (Fenol; TCA/Acetona; Tris-base; Tris/TCA). O método TCA/Acetona foi o mais eficiente, apresentando maior rendimento total protéico (mg gMF-1), padronização e abundância de proteínas, e alta resolução no perfil protéico. Após a exposição das plantas ao Cd, foram realizadas análises de taxa de crescimento, índice de tolerância, quantificação do conteúdo de Cd, malondialdeído (MDA) e H2O2 nos tecidos vegetais. Os resultados indicaram que plantas submetidas a 50 ?M CdCl2 acumularam Cd em seus tecidos, e mostraram-se mais estressadas comparadas as plantas controle, evidenciado por alterações em aspectos morfológicos principalmente na cultivar CR. Na presença de Cd o conteúdo de MDA exibido no tecido foliar da cv. PR foi menor comparado a cultivar CR, o que pode indicar, de forma indireta, maior eficiência do sistema antioxidante da cv. PR. O conteúdo de H2O2 apresentou aumento em ambos tecidos e cultivares na presença de Cd. O índice de tolerância confirmou que a cv. PR é mais tolerante ao Cd em comparação a cv. CR. Análises de eletroforese bidimensional (2-DE) indicaram alterações no perfil protéico das duas cultivares avaliadas quando expostas ao Cd. Assim, a identificação de spots diferencialmente expressos pode revelar novas proteínas relacionadas à tolerância e sensibilidade ao Cd e outros metais pesados em plantas cultivadas. / Environmental contamination is currently a global problem. Soil contamination by heavy metals has increased in more recent years, associated to demands of technologies that require these contaminant elements. Cadmium (Cd) is an element usually found in low concentrations in nature, being very toxic for microorganisms, plants and animals. Thereby, this study aimed to identify changes in protein profile of two cultivars of tomato, cv Calabash Rouge (CR) e cv Pusa Ruby (PR), under 0 and 50 mM of CdCl2 in hydroponics system. Different protein extraction methods for two-dimensional electrophoresis (2-DE) were performed (Phenol, TCA /Acetone; Tris base, Tris /TCA). The TCA /Acetone method was the most effective for root and leaf tissues, obtaining the highest protein yield (mg GMF-1), standardization, abundance and high-resolution of protein profile. After plant exposition to Cd, we performed analysis of growth rate, tolerance index, measurement of Cd content, measurements of malondialdehyde (MDA) and H2O2 content in plant tissues. The results showed that the plants submitted to 50 mM of CdCl2 accumulated Cd in their tissues, presenting more stress than the control plants, which was reflected in morphological symptoms, especially in cv CR. In the presence of Cd the MDA content displayed in cv. PR leaf tissue was lower than cv CR, which may indicate, indirectly, an antioxidant system more efficient in cv PR. The H2O2 content showed an increase in both tissues and cultivars under Cd presence. The tolerance index confirmed that the cv. PR is more tolerant to Cd, compared to cv. CR. Two dimensional electrophoresis (2-DE) analyses were performed and demonstrated alterations in protein profile of the two cultivars when exposed to Cd. Thus, the identification of differentially expressed spots may show new proteins related to tolerance and sensitivity to Cd and other heavy metals in plants.

A caracterização e o entendimento das variações genômicas e morfológicas, bem como a estrutura genética de variedades locais armazenadas em bancos de germoplasma é importante para sua efetiva utilização em programas de melhoramento visando tolerância a estresses. Neste trabalho um conjunto de 192 variedades oriundas de diferentes regiões geoclimáticas do Japão foram testadas quanto à suas características morfológicas e produtivas, utilizando ensaios de campo e metodogias de fenotipagem de alto desempenho. A fenotipagem por meio da metodologia de camadas de herbicida (Aminotriazol+Diuron+2,4D, 100mg/plant) alocado a 30 centímetros de profundidade foi possível detectar variação entre as variedades para comprimento de raiz e velocidade de emissão de raiz sendo possível a distinção de variedades com sistema radicular profundo e sistema radicular superficial baseando-se na sua pontuação no ensaio de herbicida, destacando-se 20 genótipos como possíveis doadores de genes para comprimento, densidade e velocidade de emissão de raízes. Ensaios a campo foram conduzidos em 4 localidades expondo as variedades as mais distintas condições climáticas, buscando analisar a diversidade fenotípica para caracteres agromorfológicos. Os dados fenotípicos obtidos pelos marcadores morfológicos geraram um total de 15 grupos de acessos quando utilizados os 13 caracteres avaliados. A média do índice de sensibilidade a seca foi de 0,99 havendo materiais tolerantes com índices próximos a 0,6 e materiais sensíveis com índice próximos a 1,12. Os 384 marcadores SNP detectaram um total de 73728 alelos indicando alta porcentagem de A (40,8%) e G (34,6%) comparado com C (15,6%) e T (3,6%). Quanto aos heterozigotos, a maior porcentagem foi observada de A/G (0,54%) e a menor porcentagem de A/T (0,04%), sendo a maior parte dos heterozigotos observados nos cromossomos 3 e 8 comparado com outros cromossomos. As análises caracterizaram os acessos japoneses como 98,4% pertencentes à subespécie Japônica. Para associação entre marcadores e fenótipos, foi utilizada a abordagem de modelo linear misto (MLM), o qual incorpora informações de estrutura populacional e parentesco. Os resultados obtidos deverão ser investigados futuramente a fim de confirmar as associações em diferentes populações. O aumento do estresse hídrico teve efeito significativo no desempenho dos acessos, e a interação genótipo e estresse hídrico foi significativa para rendimento final e tamanho de panícula. Entre os acessos estudados foi observada variação genética para as características relacionadas com a tolerância a estresse hídrico e encontraram-se acessos com reduções no rendimento devido ao déficit hídrico comparáveis com o das testemunhas, embora com tamanho de panícula menor, inclusive em condições ótimas. Dos 384 marcadores utilizados, 10 foram responsáveis por associações significativas com o índice de sensibilidade a seca, com base nos diferentes métodos de correção para múltiplos testes. Estas associações foram selecionadas para verificar o efeito alélico sobre o genótipo observado, gerando informações preliminares para a aplicação futura de seleção assistida por marcadores (SAM). O tamanho dos blocos de ligação foram estimados em ~100 kb (r < 0,05) e ~75kb (r < 0,1). / Germplasm characterization and the knowledge of its diversity and population structure are important to effective utilization of genetic resources in breeding programs specially drought breeding program. In this work 192 landraces from all over Japan were evaluate for their morphological and productive characteristics, using field trials and high throughput screening methods. The screening using herbicide barrier approach at 30 cm depth was able to detect genetic diversity between the landraces for root length and clearly distinguish between deep root landraces and shallow root landraces. With this approach was possible to select 20 landraces with deep root system as possible donor of drought tolerance genes. Aiming characterize the landraces to agromorphological characteristics field trials were carried in 4 different locations exposing the landraces for a diversity environment effect. Using 13 traits phenotypically data generate a total of 15 groups during cluster analysis. The average result for drought sensitive index was 0.99, however this results presents a huge variability having landraces with scores about 0.6 to landraces with score up to 1.12. Drought effect was huge and statistically significant affecting directly yield and panicle size. The landraces presented genetic variability for drought tolerance and some landraces presenting yield and panicle size reductions due to drought comparable with drought-tolerant controls were detected. A total of 73728 alleles were detected by the SNP markers, indicated a high percentage of A (40,8%) and G (34,6%) alleles compared to C(15,6%) and T (3.6%). Heterozygocity of A/G was highest (0,54%) and lowest in A/T (0.04%). Of 3 chromosomes of rice, chromosome 8 produced highest percentage of heterozygocity compared to other chromosomes. Accessions were classified as 98.4% belonging to japônica subspecies. Association between markers and phenotypes was performed using a mixed linear approach (MLM), which incorporates information regarding population structure and kinship. Among the 384 markers used, 10 were responsible for significant associations with drought sensibility index, based on different criteria to correct for multiple tests.These associations were selected to determine the allelic effects over the traits, in order to generate preliminary data for marker assisted selections (MAS). Estimated size of haplotype blocks were ~100 kb (r <0.05) and ~75 kb (r <0.1). Future studies should confirm marker trait associations here found using different populations.