Os diferentes taxa de Arrojadoa exibem uma variedade de estruturas subterrâneas, tanto de origem caulinar como radicular. O desenvolvimento de estruturas subterrâneas de origem caulinar em Arrojadoa é uma característica única entre as Cactaceae do leste do Brasil. No entanto, não há estudos sobre a diversidade morfológica das estruturas subterrâneas encontradas neste gênero, nem na sua utilidade para ajudar a resolver a taxonomia do grupo. Por isso, foi realizada uma investigação morfológica e anatômica das estruturas subterrâneas em doze taxa de Arrojadoa sensu lato. Para a análise anatômica, amostras das regiões apical, mediana e basal das diferentes estruturas subterrâneas foram fixadas em FAA 50 (formaldeído, ácido acético glacial e etanol 50º GL) e armazenadas em etanol 70º GL. Seções transversais e longitudinais foram realizadas com uso de micrótomo rotativo e à mão. O gênero revelou uma grande diversidade de estruturas subterrâneas: tubérculos simples e ramificados, caules subterrâneos curtos, caules subterrâneos longos (sóboles), raízes contráteis (estas espessadas) e raízes comuns (fibrosas e não fibrosas); sendo que uma mesma espécie pode apresentar mais de um tipo de estrutura em seu sistema subterrâneo. O estudo morfológico propõe que sejam reconhecidas oito espécies e cinco subespécies de Arrojadoa, além de uma espécie de colocação genérica duvidosa. Quanto às análises anatômicas este estudo confirmou a natureza caulinar dos tubérculos, sóboles e caules subterrâneos curtos, sendo que apenas no tubérculo de A. hofackeriana foi verificada a participação da região de transição na sua estrutura. Também foi observado, nas raízes espessadas (raízes contráteis) de Arrojadoa um mecanismo de contração semelhante ao relatado para outra espécie da família, sendo o xilema secundário com lenho \"WBT\" (\"wide-band tracheids\") o principal tecido responsável pelo espessamento do órgão. Já nos caules (tubérculos, sóboles e caules curtos), embora haja uma contribuição do parênquima no xilema secundário com o lenho do tipo \"WBT\" e/ou associado a elementos de vaso, a região cortical é responsável pela maior parte do espessamento do órgão relacionado à suculência e armazenamento. / The different Arrojadoa taxa display variety of underground structures, formed both from the stem and the root. The development of these structures from stem in Arrojadoa is unique among the Cactaceae of the East of Brazil. However, there are no studies about the morphologic diversity of underground structures found in this genus, or about their use to help solve the group taxonomy. Thus, a morphologic and anatomic investigation of the underground structures was made in twelve taxa of Arrojadoa sensu lato. For the anatomical analysis, samples of the apical, median and basal portions of the different underground structures were fixed in FAA 50 (formaldehyde, glacial acetic acid and ethanol 50º GL), and stored in ethanol 70º GL. Longitudinal and transversal sections were made with rotative microtome and by free-hand. The genera revealed a great diversity of underground structures: simple and branched tubers, short underground stem, long underground stem (soboles), contractile roots (thickened) and common roots (fibrous and non-fibrous); and the same species can display more than one type of structure in its underground system. The morphologic study proposes that should be recognized eight species and five sub-species of Arrojadoa, besides one that is dubious in the genera aspect. About the anatomical analysis, this study confirmed the stem origin of the tubers, soboles and short underground stem, and only in the A. hofackeriana tuber it was observed the participation of the root-stem transition region. It was also observed in the thickened roots (contractile roots) of Arrojadoa a contraction mechanism similar to what is reported to other species of the family, with the secondary xylem with WBT (wide-band tracheids) wood the major responsible for thickening of the organ. In the stems (tubers, soboles and short stems), although the parenchyma contributes with the secondary xylem with the WBT and/or associated with vessel elements, the cortical region is the responsible for mostly all thickening of the organ related to succulence and storage.

A mandioquinha-salsa (Arracacia xanthorriza Bancroft.) é uma raiz tuberosa que apresenta um curto período de conservação pós-colheita, de 3 a 5 dias, devido a uma fitopatologia conhecida como apodrecimento-mole ou mela, causada por bactérias do gênero Erwinia. Essas bactérias liberam enzimas que degradam a pectina da parede celular, fazendo com que o tecido perca a sua rigidez característica. Atualmente, vários métodos de conservação têm sido estudados na tentativa de prolongar a conservação pós-colheita, porém, a combinação de processos parece ser a melhor alternativa. Esse trabalho teve como objetivo estudar a interação entre processos de conservação (refrigeração, embalagem a vácuo e irradiação) para estender o período pós-colheita das raízes. Foram estudadas a combinação de duas temperaturas (25°C e 4°C), duas embalagens (caixas e vácuo) e três doses de irradiação gama obtendo um total de 16 grupos. Estes foram analisados diariamente, por um período de 30 dias, utilizando parâmetros de textura (energia de penetração), microbiologia e atividade de enzimas pectinolíticas (pectato liase, poligalacturonase e pectinesterase). A exposição às doses de 2 e 3kGy, com as amostras conservadas a 4°C a vácuo, prolongaram o período de conservação de 5 para 28 dias, ocorrendo uma diminuição da população microbiana, porém havendo uma diminuição da rigidez das raízes (p<0,05). Os tratamentos afetaram o perfil de atividade das enzimas pectinolíticas, porém a grande dispersão dos resultados e o pequeno número de raízes analisadas por dia, além da complexidade dos fatores que afetam a atividade das enzimas e as múltiplas origens possíveis - endógenas, bacterianas ou fungicidas - limitam a discussão mais aprofundada dos resultados. / Peruvian carrot (Arracacia xanthorriza Bancroft.) is a tuber root that presents a short post-harvest period of conservation, 3 to 5 days, due to a phytopathology known as soft rot or \"mela\", caused by bacteria of the genus Erwinia. This bacteria release enzymes that decay the cellular wall, causing the lost of the characteristic rigidity. At present, many conservation methods have been studied in the attempt of prolonging the post harvest conservation, but the combination of processes seems to be the best alternative. The aim of this work was to study the interaction between the conservation processes (refrigeration, vacuum packaging and irradiation) to extend the post-harvest period of the roots. It was studied the combination of two temperatures (25°C e 4°C), with two packages (boxes and vacuum) and three gamma irradiation doses (1, 2 e 3kGy), obtaining a total of 16 sample groups. The samples were daily analized, for a 30 day period, using texture parameters (penetration energy), microbiology and pectinolitic enzymes activities (pectate lyase, polygalactunoronase and pectin methyl esterase). The samples irradiated in doses of 2 and 3kGy, vacuum packed and conserved at 4°C extend the post-harvest period of 5 to 28 days, with a decrease of the microbiologic population, but with decreased in the rigidity of the roots (p<0.05). The treatments affected the pectinolitic enzymes profile, however the amplitude of the results and the low number of analysed samples per day, besides the complexity of factors affecting the enzyme activity and the multiple possible sources(endogenous, bacterial or fungous), limits the carefully discussion of the results.

Les invasions biologiques sont un fardeau économique important si elles affectent des ressources critiques pour l’alimentation, la sante humaine ou les productions agricoles. Les ravageurs de la pomme de terre sont un challenge économique important tant ce tubercule est un aliment clé dans les pays andins. Il est possible de suivre la dispersion récente de la teigne du Guatemala, T. solanivora en Amérique du Sud depuis son introduction au Vénézuela à sa propagation progressive vers le sud. Par ailleurs, les invasions récentes fournissent un modèle unique pour analyser les processus d’adaptation de tout l’écosystème receveur au nouveau venu. Cette introduction de T. solanivora et sa coexistence avec la teigne endémique Phthorimaea operculella, nous offre la possibilité d’étudier l’adaptation de populations virales inféodées à P. operculella au nouvel hôte T. solanivora. Une étude de terrain a été engagée dans les régions productrices de pomme de terre en Colombie. A partir des larves de T. solanivora collectées sur 5 sites distincts, des infections à granulovirus ont été détectées. Tous les isolats viraux sont apparentés au Phthorimaea operculella granulovirus (PhopGV) précédemment décrit. Des différences de pathogénicité envers les deux hôtes ont été observées. Une variabilité a été détectée pour certains isolats au niveau de deux marqueurs génétiques. Les populations présentant une diversité génétique s’avèrent plus pathogènes sur les deux hôtes que des populations génétiquement homogènes. Elles offrent une opportunité pour le contrôle biologique de ces ravageurs. Des populations artificielles ont été construites pour mimer des populations naturelles mélangées. Elles se comportent de la même manière d’un point de vue biologique, mais l’évolution de la fréquence des marqueurs n’est pas liée à l’efficacité biologique, ce qui suggère que des différences non détectées dans le génome pourraient être responsables de l’adaptation de l’hôte. La productivité des infections dans les deux hôtes a été étudiée car elle est la clé de voute du développement d’un agent de contrôle biologique. Les productivités sur P. operculella (1,36 à 2,69 × 108 OBs/ mg) et T. solanivora (0,48 à 3,64 × 108 OBs/mg) ne sont pas très différentes. Les populations génétiquement mélangées ne se distinguent pas des populations homogènes par leur production totale dans l’un ou l’autre des deux hôtes, cependant, les rendements (production virale/inoculum) montrent des différences claires, les populations mélangées (naturelles ou artificielles) sont plus performantes sur les deux hôtes. Aucune réduction de la pathogénicité sur l’hôte d’origine n’a été observée après plusieurs cycles de réplication de la population virale sur l’hôte alternatif. Les populations virales originellement adaptées à P. operculella ont évolué pour infecter T. solanivora. Dans les régions où les deux hôtes sont présents, les populations virales développent une stratégie pour être efficaces sur les deux hôtes. / Biological invasions constitute an important economical burden when they affect key resources for human alimentation, health or agronomic productions. Potato pests are important as this tuber is a key food source in Andean countries. The recent dispersion of the Guatemalan potato tuber moth, T. solanivora in South America can be traced back to the introduction in Venezuela, with progressive dispersion towards the South. Recent invasions provide, in addition, a unique model to analyse the process of adaptation of the whole receiving ecosystem to the new comers. This introduction of T. solanivora and its coexistence with the endemic potato tuber moth, Phthorimaea operculella offer us the possibility of studying the adaptation to T. solanivora of virus populations infeodated to the later. A survey has been carried out in the potato-producing regions of Colombia. From the T. solanivora larvae collected, granulovirus infections were detected in five different locations. All virus isolates are related to the previously described Phthorimaea operculella granulovirus (PhopGV). Differences in the pathogenicity against the two hosts were observed. Variability was detected in some isolates at two genetic markers. Genetically diverse populations appear to be more pathogenic for both hosts than genetically homogeneous populations. They provide a possible solution for the biological control of these insect pests. Artificial populations were constructed to mimic the mixed natural populations. They behave similarly from a biological point of view, but the evolution of the markers frequencies is not related to the biological efficacy, suggesting that undetected differences in the genomes could be responsible of this host adaptation. The productivity of the infections in both hosts has been studied as it constitutes a key point for the development of a biocontrol agent. The productivity in P. operculella (1.36 to 2.69 × 108 OBs/ mg) and T. solanivora (0.48 to 3.64 × 108 OBs/mg) are not very different. Genotypically mixed populations cannot be differentiated from homogeneous populations by their total production in one or the other host, however, the yields (virus output/doses to infect) show clear differences, mixed populations (natural or artificial) perform better in both hosts. No reduction in the pathogenicity for one host was observed after few cycles of replication of the virus population in the second host. Virus populations originally adapted to P. operculella had evolved to infect T. solanivora. In regions where both host are present, the populations developed a strategy to be efficient on both hosts.

L’hexokinase (HK) est la première enzyme du métabolisme des hexoses et catalyse la réaction qui permet aux hexoses d’entrer dans le pool des hexoses phosphates et donc par le fait même la glycolyse. Bien que le glucose soit son principal substrat, cette enzyme peut aussi phosphoryler le mannose et le fructose. Malgré son importance dans le métabolisme primaire, l’HK n’a jamais été purifiée à homogénéité sous forme native. Le but de ce travail était donc de purifier une isoforme d’HK à partir de tubercule de Solanum tuberosum et par la suite de caractériser ses propriétés cinétiques. Bien avant que je commence mon travail, un groupe de recherche avait déjà séparé et partiellement purifié trois isoformes d’HK de S. tuberosum. Un protocole d’extraction était donc disponible, mais l’HK ainsi extraite était peu stable d’où le besoin d’y apporter certaines modifications. En y ajoutant certains inhibiteurs de protéases ainsi qu’en modifiant les concentrations de certains éléments, le tampon d’extraction ainsi modifié a permis d’obtenir un extrait dont l’activité HK était stable pendant au moins 72h après l’extraction, en empêchant la dégradation. À l’aide du tampon d’extraction optimisé et d’une chromatographie sur colonne de butyl sépharose, il a été possible de séparer 4 isoformes d’HKs. Par la suite, une isoforme d’HK (HK1) a été purifiée à l’homogénéité à l’aide de 5 étapes de chromatographie supplémentaires. En plus de caractériser les propriétés cinétiques de cette enzyme, l’analyse de séquençage par MS/MS a permis de l’associer au produit du gène StHK1 de Solanum tuberosum. Avec une activité spécifique de 10.2 U/mg de protéine, il s’agit de l’HK purifiée avec l’activité spécifique la plus élevée jamais rapportée d’un tissu végétal.L’ensemble des informations recueillies lors de la purification de HK1 a ensuite été utilisée pour commencer la purification d’une deuxième isoforme (HK3). Ce travail a permis de donner des lignes directrices pour la purification de cette isoforme et certains résultats préliminaires sur sa caractérisation enzymatique. / Hexokinase (HK) catalyzes the first step of hexose metabolism by phosphorylating hexose to generate the corresponding hexose phosphate thereby allowing hexose entrance in glycolysis. Even though glucose is the main substrate, HK can also phosphorylate a broad spectrum of hexoses. Despite its importance this enzyme has never been purified to homogeneity in a native form. The aim of this work was therefore to purify this enzyme from Solanum tuberosum tubers and subsequently characterize its kinetic properties. Before I started this work, another group had already separated and partially purified 3 HK isoform from S. tuberosum. An extraction protocol was available but improvement was necessary since the extracted HK had little stability. By adding some protease inhibitors and by modifying the concentration of certain components in the extraction buffer we were able to obtain an extract with a HK activity stable for at least 72 h after extraction by preventing degradation. With this buffer and chromatography on butyl sepharose it was possible to separate 4 HK isoforms from S. tuberosum. After 5 more chromatographic steps, one HK isoform was purified to homogeneity (HK1). This enzyme was characterized and sequenced by MS/MS. We were able to associate this protein sequence with the gene product of StHK1 from S. tuberosum. With a specific activity of 10.2 U/mg of protein, this is the HK with the highest specific activity ever reported from a plant tissue. All the information gathered while purifying HK1 was used to undertake the purification of a second isoform (HK3). We were able to obtain preliminary results on its kinetic properties.

O presente trabalho foi subdividido em quatro capítulos com os seguintes objetivos: (i) apresentar revisão bibliográfica abordando as principais referências presentes na literatura sobre a cultura da batata, Solanum tuberosum L. (Solanaceae), os aspectos bioecológicos da traça-da- -batatinha, Phthorimaea operculella (Zeller) (Lepidoptera: Gelechiidae), os hormônios no desenvolvimento dos lepidópteros e a atuação de alguns reguladores de crescimento de insetos (RCIs); (ii) avaliar a ingestão dos carboidratos por adultos de P. operculella e sua influência na reprodução da espécie; (iii) testar parâmetros reprodutivos devido à ingestão de alguns ingredientes ativos presentes em RCIs; (iv) avaliar a ingestão de carboidratos aplicados sobre plantas de batata de maneira a ser possível a aplicação de RCIs como método de redução populacional da praga. Inicialmente, para comprovação da ingestão dos carboidratos, foi utilizada a técnica de marcadores coloridos, em que se ofereceu, por capilaridade via rolete dental, solução de mel a 10% contendo corante líquido artificial de coloração azul anis. Os insetos foram confinados em um recipiente cilíndrico construído com tubo de PVC rígido. Após três dias de oferecimento da alimentação, analisou-se a presença do corante no sistema digestivo dos insetos. Para verificação da ingestão de carboidrato em condições mais próximas ao ambiente das culturas agrícolas, foi realizada nova avaliação em recipientes com diferentes dimensões: 0,0018; 0,054 e 9,6 m3. Posteriormente, simulando um borrifamento na cultura, foi realizada uma terceira avaliação no ambiente de 9,6 m3, na qual a solução de mel foi oferecida aos insetos em gotas grandes no limbo foliar de plantas de batata. Para análise da influência dos carboidratos na reprodução da espécie, foram verificados os seguintes parâmetros reprodutivos: ritmo de postura, fecundidade, viabilidade dos ovos e índice de ovigenia. Para análise dos efeitos dos RCIs, foram utilizados quatro compostos com diferentes ingredientes ativos: azadiractina, lufenurom, metoxifenozida e piriproxifem. Estes compostos foram oferecidos aos insetos em solução de mel a 10%, nas concentrações de 5, 10 e 20 ppm. Durante 10 dias após o acasalamento, foram analisados os parâmetros reprodutivos. O corante colorido mostrou-se adequado para os estudos visuais do sistema digestivo de P. operculella. A ingestão dos carboidratos pelos insetos ocorreu somente quando estes foram confinados em ambientes menores, 0,0018 e 0,054 m3. No ambiente maior, de 9,6 m3, a ingestão ocorreu somente quando a solução foi oferecida via gotas em plantas de batata. Quanto aos efeitos dos RCIs, verificou-se diminuição significativa na fecundidade das fêmeas de P. operculella que ingeriram solução de mel contendo azadiractina e lufenurom à concentração de 5 ppm e piriproxifem à concentração de 20 ppm. Quanto aos parâmetros viabilidade dos ovos e período embrionário não foram verificadas diferenças significativas entre os tratamentos. Este fato sugere que a fertilidade não foi alterada, demonstrando que os RCIs não afetam os machos. A comprovação da ingestão dos carboidratos oferecido via gotas no limbo foliar de plantas de batata e os resultados obtidos na redução da fecundidade de P. operculella indicaram que esta técnica pode ser utilizada em programas de manejo integrado da traça-da-batatinha. / The present work has been subdivided into four chapters, with the following objectives: (i) to present a bibliographic review of the main aspects related to the potato crop, Solanum tuberosum L. (Solanaceae), the bioecological aspects of potato tuber moth, Phthorimaea operculella (Zeller) (Lepidoptera: Gelechiidae), the hormones related to lepidopterans development and the role of some insect growth regulators (IGRs); (ii) to evaluate the carbohydrate intake by P. operculella adults and its influence on the species reproduction; (iii) to test the effects of active ingredients of IGRs on reproductive parameters; (iv) to evaluate the ingestion of carbohydrates applied on potato plants, in order to allow IGRs application as a population reduction strategy for this pest. Initially, confirmation of carbohydrate consumption was by a means colored marker technique, which offers a 10% honey solution containing an artificial liquid food dye, blue anise, by capillarity via a dental roll wick. The insects were caged in a cylindrical container made of a rigid PVC tube. After three days of food offering, dye presence was analyzed within the insects digestive system. For confirmation of carbohydrate intake under simulated field conditions, an additional evaluation was conducted in containers with different sizes: 0.0018, 0.054 and 9.6 m3. Later, a third evaluation was carried out in the 9.6 m3 container, in which the honey solution was offered to insects as big drops applied on the leaf blade of potato plants, simulating a spray application. To analyze carbohydrate influence on species reproduction, the following reproductive parameters were assessed: oviposition rate, fertility, egg viability and ovigeny index. Four compounds with different active principles were utilized to analyze IGR effects: azadirachtin, lufenuron, methoxyfenozide and pyriproxyfen. These compounds were offered to the insects in a 10% honey solution at concentrations of 5, 10 and 20 ppm. During 10 days after mating the reproductive parameters were evaluated. The colored dye method proved to be efficient for visual studies of P. operculellas digestive system. Carbohydrate ingestion by the insects occurred only when they were caged in small environments, 0.0018 and 0.054 m3. In larger ones 9.6 m3, feeding occurred when the solution was offered by dripping over potato plants. Results showed a significant reduction of P. operculella fertility among females that ingested the honey solution containing azadirachtin and lufenuron, at 5 and 20 ppm, respectively. Regarding egg viability and embrionary period, no significant differences were found between the treatments. This fact suggests that fertility was not affected, thus demonstrating that IGRs did not affect males. Confirmation of carbohydrate ingestion offered by dripping over potato leaf blades and the results of fertility reduction in P. operculella, indicated that this technique may be utilized in integrated management programs against the potato tuber moth.

Dioscorea trifida L. é uma espécie de inhame comestível originária da América do Sul, que em conjunto com outras espécies importantes economicamente do gênero Dioscorea é mantida por pequenos agricultores tradicionais. Assim, observa-se que as comunidades tradicionais exercem um papel fundamental na manutenção e geração da diversidade genética de inhame.O objetivo deste trabalho foi obter informações a respeito da distribuição, manejo e diversidade genética de D. trifida no Brasil. Para tanto, foram visitados e entrevistados agricultores dos Estados de São Paulo, Santa Catarina e Mato Grosso. Durante as visitas, foram coletados 51 acessos, os quais, juntamente com dois acessos adquiridos em feiras livres no Estado do Amazonas, foram caracterizados por meio de 16 descritores morfológicos, 16 ISSR e oito SSR.Observou-se que o cultivo de D. trifida ocorre na maioria das vezes em roças com menos de dois hectares (92%) mantidas por agricultores tradicionais, com a produção ocorrendo em baixa escala, visando principalmente a subsistência das pessoas envolvidas com o cultivo e manutenção da espécie. Dentre as denominações encontradas para a espécie, as mais citadas foram \"cará roxo\", em 43,4% das unidades amostrais, \"cará\" e \"cará branco\", ambos observados em 9,4%, e \"cará mimoso\", com 7,6%. Observou-se também uma regionalização dessas denominações, onde \"cará roxo\" e \"cará branco\" foram atribuídos à espécie pelos agricultores dos Estados de São Paulo e Mato Grosso, sendo que \"cará\" e \"cará mimoso\" foram atribuídos pelos agricultores de Santa Catarina. Os nomes \"cará roxo\" e \"cará\" foram também atribuídos aos dois acessos da Amazônia. Além dessas, várias outras denominações para a espécie foram encontradas, porém com baixa frequência. Na caracterização morfológica observou-se que as cores da casca e da polpa foram os caracteres morfológicos mais relevantes para a distinção dos acessos. O nível de polimorfismo entre os acessos foi elevado, 95% para SSR e 76% para ISSR. O coeficiente de similaridade de Jaccard, bem como os resultados obtidos com as análises de agrupamento, coordenadas principais e bayesiana para os marcadores SSR e ISSR, separaram os acessos em três grupos principais: I - acessos de Ubatuba-SP; II - acessos de Iguape-SP e SantaCatarina; III - acessos de Mato Grosso. Os dois acessos do Amazonas variaram de posição de acordo com a região genômica analisada. A maior parte da diversidade genética foi observada dentro dos grupos formados (66,5% e 60,6% para ISSR and SSR, respectivamente), embora a diversidade entre grupos tenha sido de considerável magnitude, mostrando a estruturação dos acessos de acordo com sua origem, o que foi comprovado pela correlação baixa, mas significativa entre as distâncias genéticas e geográficas dos acessos. Portanto, os resultados obtidos para os marcadores SSR e ISSR demonstraram que a diversidade genética dos acessos de D. trifida mantidos por pequenos agricultores tradicionais do Brasil está levemente estruturada no espaço geográfico amostrado. Estes resultados poderão auxiliar na elaboração de estratégias de conservação para a espécie, tanto ex situ como in situ, dentro da visão de conservação on farm. / Dioscorea trifida L. is a species of edible yams originated in South America, which together with other economically important species of the genus Dioscorea is cultivated by small traditional farmers. Thus, it is observed that traditional communities play a key role in the generation and maintenance of yams genetic diversity. The aim of this study was to obtain information about the distribution, management and genetic diversity of D. trifida in Brazil. So, were visited and interviewed farmers in the states of São Paulo, Santa Catarina and Mato Grosso. During the visits, we collected 51 accessions, which, together with two accessions purchased at fairs in the state of Amazonas, were characterized using 16 morphological descriptors, 16 ISSR and eight SSR markers.We observed that D. trifida occurs most often in swidden fields with less than two hectares (92%) maintained by traditional farmers, with production occurring on a small scale, mainly targeting the livelihood of the people involved with the cultivation and maintenance of the species. Among the names found for the species, the most cited were \"cará roxo\" in 43.4% of the sample units, \"cará\" and \"cará branco\", both observed in 9.4% and \"cará mimoso\" with 7.6%. There is also a regionalization of these denominations, where \"inhame roxo\" and \"inhame branco\" were assigned by farmers to the species in the states of São Paulo and Mato Grosso, where \"cará\" and \"cará mimoso\" were allocated to farmers of Santa Catarina. The names \"cará roxo\" and \"cará\" were also awarded to two accessions from the Amazon. Besides these, several other names for the species were found, but with low frequency. In the morphological characterization, the skin and flesh color were the most relevant traits for the distinction of accessions. The polymorphism level between the accessions was high, 95% for SSR and 76% for ISSR. The Jaccard similarity coefficient and the results obtained in the cluster analysis, principal coordinates and Bayesian analyses for ISSR and SSR markers, separated the accessions into three main groups: I - accessions from Ubatuba-SP; II - accessions from Iguape-SP and Santa Catarina; III - accessions from Mato Grosso. The accessions from Amazonas ranged their position according to the genomic region analyzed. The majority of genetic diversity was observed within groups (66.5% and 60.6% for ISSR and SSR, respectively), although differences between groups was of considerable magnitude, showing the structure of the accessions according to their origin, which was confirmed by correlation between genetic and geographic distances of accessions. Therefore, the results obtained for the SSR and ISSR markers showed that the genetic diversity of accessions of D. trifida maintained by small traditional farmers in Brazil is slightly structured in the geographic area sampled. These results may help in developing conservation strategies for the species, both ex situ and in situ, within the vision of on farm conservation.

O presente trabalho foi subdividido em quatro capítulos com os seguintes objetivos: (i) apresentar revisão bibliográfica abordando as principais referências presentes na literatura sobre a cultura da batata, Solanum tuberosum L. (Solanaceae), os aspectos bioecológicos da traça-da- -batatinha, Phthorimaea operculella (Zeller) (Lepidoptera: Gelechiidae), os hormônios no desenvolvimento dos lepidópteros e a atuação de alguns reguladores de crescimento de insetos (RCIs); (ii) avaliar a ingestão dos carboidratos por adultos de P. operculella e sua influência na reprodução da espécie; (iii) testar parâmetros reprodutivos devido à ingestão de alguns ingredientes ativos presentes em RCIs; (iv) avaliar a ingestão de carboidratos aplicados sobre plantas de batata de maneira a ser possível a aplicação de RCIs como método de redução populacional da praga. Inicialmente, para comprovação da ingestão dos carboidratos, foi utilizada a técnica de marcadores coloridos, em que se ofereceu, por capilaridade via rolete dental, solução de mel a 10% contendo corante líquido artificial de coloração azul anis. Os insetos foram confinados em um recipiente cilíndrico construído com tubo de PVC rígido. Após três dias de oferecimento da alimentação, analisou-se a presença do corante no sistema digestivo dos insetos. Para verificação da ingestão de carboidrato em condições mais próximas ao ambiente das culturas agrícolas, foi realizada nova avaliação em recipientes com diferentes dimensões: 0,0018; 0,054 e 9,6 m3. Posteriormente, simulando um borrifamento na cultura, foi realizada uma terceira avaliação no ambiente de 9,6 m3, na qual a solução de mel foi oferecida aos insetos em gotas grandes no limbo foliar de plantas de batata. Para análise da influência dos carboidratos na reprodução da espécie, foram verificados os seguintes parâmetros reprodutivos: ritmo de postura, fecundidade, viabilidade dos ovos e índice de ovigenia. Para análise dos efeitos dos RCIs, foram utilizados quatro compostos com diferentes ingredientes ativos: azadiractina, lufenurom, metoxifenozida e piriproxifem. Estes compostos foram oferecidos aos insetos em solução de mel a 10%, nas concentrações de 5, 10 e 20 ppm. Durante 10 dias após o acasalamento, foram analisados os parâmetros reprodutivos. O corante colorido mostrou-se adequado para os estudos visuais do sistema digestivo de P. operculella. A ingestão dos carboidratos pelos insetos ocorreu somente quando estes foram confinados em ambientes menores, 0,0018 e 0,054 m3. No ambiente maior, de 9,6 m3, a ingestão ocorreu somente quando a solução foi oferecida via gotas em plantas de batata. Quanto aos efeitos dos RCIs, verificou-se diminuição significativa na fecundidade das fêmeas de P. operculella que ingeriram solução de mel contendo azadiractina e lufenurom à concentração de 5 ppm e piriproxifem à concentração de 20 ppm. Quanto aos parâmetros viabilidade dos ovos e período embrionário não foram verificadas diferenças significativas entre os tratamentos. Este fato sugere que a fertilidade não foi alterada, demonstrando que os RCIs não afetam os machos. A comprovação da ingestão dos carboidratos oferecido via gotas no limbo foliar de plantas de batata e os resultados obtidos na redução da fecundidade de P. operculella indicaram que esta técnica pode ser utilizada em programas de manejo integrado da traça-da-batatinha. / The present work has been subdivided into four chapters, with the following objectives: (i) to present a bibliographic review of the main aspects related to the potato crop, Solanum tuberosum L. (Solanaceae), the bioecological aspects of potato tuber moth, Phthorimaea operculella (Zeller) (Lepidoptera: Gelechiidae), the hormones related to lepidopterans development and the role of some insect growth regulators (IGRs); (ii) to evaluate the carbohydrate intake by P. operculella adults and its influence on the species reproduction; (iii) to test the effects of active ingredients of IGRs on reproductive parameters; (iv) to evaluate the ingestion of carbohydrates applied on potato plants, in order to allow IGRs application as a population reduction strategy for this pest. Initially, confirmation of carbohydrate consumption was by a means colored marker technique, which offers a 10% honey solution containing an artificial liquid food dye, blue anise, by capillarity via a dental roll wick. The insects were caged in a cylindrical container made of a rigid PVC tube. After three days of food offering, dye presence was analyzed within the insects digestive system. For confirmation of carbohydrate intake under simulated field conditions, an additional evaluation was conducted in containers with different sizes: 0.0018, 0.054 and 9.6 m3. Later, a third evaluation was carried out in the 9.6 m3 container, in which the honey solution was offered to insects as big drops applied on the leaf blade of potato plants, simulating a spray application. To analyze carbohydrate influence on species reproduction, the following reproductive parameters were assessed: oviposition rate, fertility, egg viability and ovigeny index. Four compounds with different active principles were utilized to analyze IGR effects: azadirachtin, lufenuron, methoxyfenozide and pyriproxyfen. These compounds were offered to the insects in a 10% honey solution at concentrations of 5, 10 and 20 ppm. During 10 days after mating the reproductive parameters were evaluated. The colored dye method proved to be efficient for visual studies of P. operculellas digestive system. Carbohydrate ingestion by the insects occurred only when they were caged in small environments, 0.0018 and 0.054 m3. In larger ones 9.6 m3, feeding occurred when the solution was offered by dripping over potato plants. Results showed a significant reduction of P. operculella fertility among females that ingested the honey solution containing azadirachtin and lufenuron, at 5 and 20 ppm, respectively. Regarding egg viability and embrionary period, no significant differences were found between the treatments. This fact suggests that fertility was not affected, thus demonstrating that IGRs did not affect males. Confirmation of carbohydrate ingestion offered by dripping over potato leaf blades and the results of fertility reduction in P. operculella, indicated that this technique may be utilized in integrated management programs against the potato tuber moth.

L’hexokinase (HK) est la première enzyme du métabolisme des hexoses et catalyse la réaction qui permet aux hexoses d’entrer dans le pool des hexoses phosphates et donc par le fait même la glycolyse. Bien que le glucose soit son principal substrat, cette enzyme peut aussi phosphoryler le mannose et le fructose. Malgré son importance dans le métabolisme primaire, l’HK n’a jamais été purifiée à homogénéité sous forme native. Le but de ce travail était donc de purifier une isoforme d’HK à partir de tubercule de Solanum tuberosum et par la suite de caractériser ses propriétés cinétiques. Bien avant que je commence mon travail, un groupe de recherche avait déjà séparé et partiellement purifié trois isoformes d’HK de S. tuberosum. Un protocole d’extraction était donc disponible, mais l’HK ainsi extraite était peu stable d’où le besoin d’y apporter certaines modifications. En y ajoutant certains inhibiteurs de protéases ainsi qu’en modifiant les concentrations de certains éléments, le tampon d’extraction ainsi modifié a permis d’obtenir un extrait dont l’activité HK était stable pendant au moins 72h après l’extraction, en empêchant la dégradation. À l’aide du tampon d’extraction optimisé et d’une chromatographie sur colonne de butyl sépharose, il a été possible de séparer 4 isoformes d’HKs. Par la suite, une isoforme d’HK (HK1) a été purifiée à l’homogénéité à l’aide de 5 étapes de chromatographie supplémentaires. En plus de caractériser les propriétés cinétiques de cette enzyme, l’analyse de séquençage par MS/MS a permis de l’associer au produit du gène StHK1 de Solanum tuberosum. Avec une activité spécifique de 10.2 U/mg de protéine, il s’agit de l’HK purifiée avec l’activité spécifique la plus élevée jamais rapportée d’un tissu végétal.L’ensemble des informations recueillies lors de la purification de HK1 a ensuite été utilisée pour commencer la purification d’une deuxième isoforme (HK3). Ce travail a permis de donner des lignes directrices pour la purification de cette isoforme et certains résultats préliminaires sur sa caractérisation enzymatique. / Hexokinase (HK) catalyzes the first step of hexose metabolism by phosphorylating hexose to generate the corresponding hexose phosphate thereby allowing hexose entrance in glycolysis. Even though glucose is the main substrate, HK can also phosphorylate a broad spectrum of hexoses. Despite its importance this enzyme has never been purified to homogeneity in a native form. The aim of this work was therefore to purify this enzyme from Solanum tuberosum tubers and subsequently characterize its kinetic properties. Before I started this work, another group had already separated and partially purified 3 HK isoform from S. tuberosum. An extraction protocol was available but improvement was necessary since the extracted HK had little stability. By adding some protease inhibitors and by modifying the concentration of certain components in the extraction buffer we were able to obtain an extract with a HK activity stable for at least 72 h after extraction by preventing degradation. With this buffer and chromatography on butyl sepharose it was possible to separate 4 HK isoforms from S. tuberosum. After 5 more chromatographic steps, one HK isoform was purified to homogeneity (HK1). This enzyme was characterized and sequenced by MS/MS. We were able to associate this protein sequence with the gene product of StHK1 from S. tuberosum. With a specific activity of 10.2 U/mg of protein, this is the HK with the highest specific activity ever reported from a plant tissue. All the information gathered while purifying HK1 was used to undertake the purification of a second isoform (HK3). We were able to obtain preliminary results on its kinetic properties.

Dioscorea trifida L. é uma espécie de inhame comestível originária da América do Sul, que em conjunto com outras espécies importantes economicamente do gênero Dioscorea é mantida por pequenos agricultores tradicionais. Assim, observa-se que as comunidades tradicionais exercem um papel fundamental na manutenção e geração da diversidade genética de inhame.O objetivo deste trabalho foi obter informações a respeito da distribuição, manejo e diversidade genética de D. trifida no Brasil. Para tanto, foram visitados e entrevistados agricultores dos Estados de São Paulo, Santa Catarina e Mato Grosso. Durante as visitas, foram coletados 51 acessos, os quais, juntamente com dois acessos adquiridos em feiras livres no Estado do Amazonas, foram caracterizados por meio de 16 descritores morfológicos, 16 ISSR e oito SSR.Observou-se que o cultivo de D. trifida ocorre na maioria das vezes em roças com menos de dois hectares (92%) mantidas por agricultores tradicionais, com a produção ocorrendo em baixa escala, visando principalmente a subsistência das pessoas envolvidas com o cultivo e manutenção da espécie. Dentre as denominações encontradas para a espécie, as mais citadas foram \"cará roxo\", em 43,4% das unidades amostrais, \"cará\" e \"cará branco\", ambos observados em 9,4%, e \"cará mimoso\", com 7,6%. Observou-se também uma regionalização dessas denominações, onde \"cará roxo\" e \"cará branco\" foram atribuídos à espécie pelos agricultores dos Estados de São Paulo e Mato Grosso, sendo que \"cará\" e \"cará mimoso\" foram atribuídos pelos agricultores de Santa Catarina. Os nomes \"cará roxo\" e \"cará\" foram também atribuídos aos dois acessos da Amazônia. Além dessas, várias outras denominações para a espécie foram encontradas, porém com baixa frequência. Na caracterização morfológica observou-se que as cores da casca e da polpa foram os caracteres morfológicos mais relevantes para a distinção dos acessos. O nível de polimorfismo entre os acessos foi elevado, 95% para SSR e 76% para ISSR. O coeficiente de similaridade de Jaccard, bem como os resultados obtidos com as análises de agrupamento, coordenadas principais e bayesiana para os marcadores SSR e ISSR, separaram os acessos em três grupos principais: I - acessos de Ubatuba-SP; II - acessos de Iguape-SP e SantaCatarina; III - acessos de Mato Grosso. Os dois acessos do Amazonas variaram de posição de acordo com a região genômica analisada. A maior parte da diversidade genética foi observada dentro dos grupos formados (66,5% e 60,6% para ISSR and SSR, respectivamente), embora a diversidade entre grupos tenha sido de considerável magnitude, mostrando a estruturação dos acessos de acordo com sua origem, o que foi comprovado pela correlação baixa, mas significativa entre as distâncias genéticas e geográficas dos acessos. Portanto, os resultados obtidos para os marcadores SSR e ISSR demonstraram que a diversidade genética dos acessos de D. trifida mantidos por pequenos agricultores tradicionais do Brasil está levemente estruturada no espaço geográfico amostrado. Estes resultados poderão auxiliar na elaboração de estratégias de conservação para a espécie, tanto ex situ como in situ, dentro da visão de conservação on farm. / Dioscorea trifida L. is a species of edible yams originated in South America, which together with other economically important species of the genus Dioscorea is cultivated by small traditional farmers. Thus, it is observed that traditional communities play a key role in the generation and maintenance of yams genetic diversity. The aim of this study was to obtain information about the distribution, management and genetic diversity of D. trifida in Brazil. So, were visited and interviewed farmers in the states of São Paulo, Santa Catarina and Mato Grosso. During the visits, we collected 51 accessions, which, together with two accessions purchased at fairs in the state of Amazonas, were characterized using 16 morphological descriptors, 16 ISSR and eight SSR markers.We observed that D. trifida occurs most often in swidden fields with less than two hectares (92%) maintained by traditional farmers, with production occurring on a small scale, mainly targeting the livelihood of the people involved with the cultivation and maintenance of the species. Among the names found for the species, the most cited were \"cará roxo\" in 43.4% of the sample units, \"cará\" and \"cará branco\", both observed in 9.4% and \"cará mimoso\" with 7.6%. There is also a regionalization of these denominations, where \"inhame roxo\" and \"inhame branco\" were assigned by farmers to the species in the states of São Paulo and Mato Grosso, where \"cará\" and \"cará mimoso\" were allocated to farmers of Santa Catarina. The names \"cará roxo\" and \"cará\" were also awarded to two accessions from the Amazon. Besides these, several other names for the species were found, but with low frequency. In the morphological characterization, the skin and flesh color were the most relevant traits for the distinction of accessions. The polymorphism level between the accessions was high, 95% for SSR and 76% for ISSR. The Jaccard similarity coefficient and the results obtained in the cluster analysis, principal coordinates and Bayesian analyses for ISSR and SSR markers, separated the accessions into three main groups: I - accessions from Ubatuba-SP; II - accessions from Iguape-SP and Santa Catarina; III - accessions from Mato Grosso. The accessions from Amazonas ranged their position according to the genomic region analyzed. The majority of genetic diversity was observed within groups (66.5% and 60.6% for ISSR and SSR, respectively), although differences between groups was of considerable magnitude, showing the structure of the accessions according to their origin, which was confirmed by correlation between genetic and geographic distances of accessions. Therefore, the results obtained for the SSR and ISSR markers showed that the genetic diversity of accessions of D. trifida maintained by small traditional farmers in Brazil is slightly structured in the geographic area sampled. These results may help in developing conservation strategies for the species, both ex situ and in situ, within the vision of on farm conservation.

Potato average production in Brazil is well above the world s one, but in Rio Grande do Sul the opposite is true, as this state holds one of the country s smallest mean production. This fact is mainly due to the use of low quality tuber seed. The multiplication of virus-free propagation material, obtained by meristem culture, requires more efficient and economic technologies than the traditional soil-based ones. Various hydroponic systems have been proposed, but all of them stimulate excessive shoot growth. Increasing the salinity of the nutrient solution can reduce the vegetative growth of hydroponic crops, allowing at the same time the use of inferior quality water. The objective of this work was to determine the effect of the saline concentration of the nutrient solution on potato propagation. Two experiments were carried out, using plantlets and minitubers. In the first one, it was determined the effect of multiples of the nutrient solution concentration and in the second one, the effect of NaCl concentrations on plant growth, development and tuber yield. A standard nutrient solution prepared with, in mmol L-1, 13.0 NO3-; 1.5 H2PO4-; 1.5 SO4--; 4.0 Ca++; 6.5 K+ and 1.5 Mg++ was used in both experiments. In the first experiment, this solution was diluted until an electrical conductivity (EC) of 1.0 dS m-1 (T1, control) was reached and the treatments were four additional nutrient solution concentrations, calculated by coefficients of 2.0 (T2), 3.0 (T3), 4.0 (T4) and 5.0 (T5) from T1. Planting was made on March 24th, 2004. At 49 days after planting, mean mass of fresh tubers, shoot and tuber dry mass, tuber/shoot ratio and leaf area index differed from plantlets and minitubers. Plantlets and minitubers can be propagated in low nutrient solution concentrations of electrical conductivity values of 1.0 dS m-1. In the second experiment, the treatments were three salinity levels, reaching electrical conductivities of 2.2 dS m-1 (T1, control, standard nutrient solution without NaCl), 4.2 (T2), 6.2 (T3) and 8.2 dS m-1 (T4). Planting was done on September 24th, 2004, and harvest 62 days later. Tuber/shoot ratio was increased 3 to 4.3 times in plantlets and minitubers, respectively. At high NaCl concentrations plant development is delayed, shoot growth reduced and tuber growth and yield favoured. It was concluded that raising the saline concentration of the nutrient solution through multiple quantities of all the component salts does not increase tuber yield and has no effect on tuber/shoot ratio. By using NaCl, shoot growth is comparatively more reduced than that of minitubers, so it can be a management practice to reduce leaf expansion and nutrient solution use. / Apesar de o Brasil apresentar uma média de produção de batata acima da mundial, no Rio Grande do Sul o oposto se verifica, com uma das menores médias nacionais. Isto se deve principalmente ao uso de tubérculos-semente de baixa qualidade. A multiplicação de material propagativo livre de viroses, obtido por cultura de meristemas, exige tecnologias mais eficientes e econômicas que as tradicionais feitas no solo. Diversas opções de sistemas hidropônicos têm sido propostas, mas todas apresentam o problema de favorecer excessivamente o crescimento da parte aérea da planta. O aumento da salinidade da solução nutritiva pode restringir o crescimento vegetativo das culturas hidropônicas e ao mesmo tempo permitir a utilização de águas de inferior qualidade. O objetivo geral deste trabalho foi determinar o efeito da concentração salina da solução nutritiva na propagação da batata. Foram conduzidos dois experimentos, abrangendo plântulas e minitubérculos. No primeiro foi determinado o efeito de concentrações múltiplas da solução nutritiva e no segundo o efeito de concentrações de NaCl no crescimento, desenvolvimento e produtividade. Uma solução nutritiva padrão com, em mmol L-1, 13,0 NO3-; 1,5 H2PO4-; 1,5 SO4--; 4,0 Ca++; 6,5 K+ e 1,5 Mg++, foi empregada em ambos os experimentos. No primeiro experimento, esta solução foi diluída até chegar a uma condutividade elétrica (CE) de 1,0 dS m-1 (T1, testemunha) e quatro concentrações adicionais foram comparadas como tratamentos, calculadas por coeficientes de 2,0 (T2), 3,0 (T3), 4,0 (T4) e 5,0 (T5) a partir de T1. O plantio foi feito em 24 de março de 2004. Aos 49 dias após o plantio, a massa média dos tubérculos frescos, a massa seca da parte aérea e dos tubérculos, a relação tubérculos/parte aérea e o índice de área foliar diferiram quando oriundas de plântulas e de minitubérculos. Plântulas e minitubérculos podem ser propagados em concentrações baixas de solução nutritiva, com valores da ordem de 1,0 dS m-1. No segundo experimento, os tratamentos foram três níveis de salinidade, alcançando condutividades elétricas de 2.2 dS m-1 (T1, testemunha, solução nutritiva padrão sem NaCl), 4.2 (T2), 6.2 (T3) e 8.2 dS m-1 (T4). O plantio foi realizado em 24 de setembro de 2004 e a colheita aos 62 dias. A relação tubérculos/parte aérea aumentou 3 a 4,3 vezes nas plântulas e nos minitubérculos, respectivamente. A elevação da salinidade por NaCl provoca atraso no desenvolvimento da planta, reduz o crescimento da parte aérea e favorece o crescimento e a produtividade de tubérculos. Concluiu-se que aumentar a concentração salina da solução nutritiva através de quantidades múltiplas de todos os sais fertilizantes que entram na composição, não aumenta a produtividade e não altera a relação tubérculos/parte aérea. Através do uso de NaCl, o crescimento da parte aérea é reduzido com mais intensidade do que o dos minitubérculos, podendo ser uma prática de manejo para diminuir a expansão foliar e o consumo de solução nutritiva.