Thesis (doctoral)--Universität Leipzig, 1905. / Vita. Includes bibliographical references.

O milho é relativamente tolerante ao estresse hídrico, principalmente nas suas fases iniciais de crescimento, mas caso sujeito ao déficit hídrico apresenta diminuição do crescimento pela redução da taxa fotossintética e da disponibilidade de água em seus tecidos. O monitoramento do potencial da água da planta é importante indicador do grau de déficit hídrico. Porém, os métodos existentes para sua determinação não são passíveis de automatização e por serem de natureza destrutiva, nem sempre se mostram adequados na determinação do estresse hídrico. Com a nova sonda magnética desenvolvida por Zimmermann e colaboradores (2008) para a determinação do turgor foliar, pode-se avaliar o status hídrico da planta e, em certos casos, até indicar o momento ideal para a irrigação. Ela é altamente sensível, versátil, não destrutiva, fácil de manusear, apresentando resultados imediatos e disponíveis online. Assim o objetivo deste trabalho foi verificar se plantas de milho em crescimento, submetidas a ciclos de estresse hídrico possuíam a capacidade de recuperação, além de testar a eficácia desta nova técnica para o monitoramento do estresse. As plantas cresceram em vasos em casa de vegetação, onde além das medidas de turgor expressas pela variável Pp (\"pressão resultante\" da sonda) foram monitorados, também, o potencial da água foliar, a condutância estomática, a assimilação de CO2 e variáveis de crescimento por 30 dias, a partir de um mês e meio após a semeadura. Foram estabelecidos dois tratamentos, um em que a planta era mantida irrigada e outro onde foi suspensa a irrigação. Conforme o passar dos dias, as plantas mostraram os primeiros sinais visuais de estresse, como o enrolamento das folhas. Nesse período foi possível observar uma flutuação dos valores de Pp ao longo do dia, mas com uma recuperação do turgor no período noturno. Houve diferença significativa entre os tratamentos para condutância estomática, potencial da água, Pp e fotossíntese. Após cada irrigação, notou-se uma recuperação rápida em todos os parâmetros analisados. Deste modo, foi possível concluir que as plantas de milho foram capazes de se recuperar do déficit hídrico rapidamente, apresentando uma recuperação total em apenas um dia para todos os ciclos analisados. A sonda de turgor foi capaz de indicar e monitorar o status hídrico da planta, mas nos 10 dias finais de estresse no último ciclo de secagem do solo, as suas medidas sinalizavam uma possível manutenção do turgor não condizente com a condição real das plantas, que nesse momento apresentavam baixos valores de potencial da água, de condutância estomática e de assimilação de CO2, além de enrolamento das folhas. Portanto, maiores estudos são necessários para conhecer as possíveis causas desse comportamento da sonda nessas circunstâncias. / Maize is a relatively tolerant plant water stress, especially in their early stages of growth. Plants subjected to water deficit have reduced growth by decreased photosynthetic rate and the availability of water in their tissues. The monitoring of water potential is important as an indicator of water stress, but the few methods for determining it .are not amenable to automation and for being destructive nature; the results are not always consistent with the actual conditions. With the new leaf patch clamp pressure probe developed by Zimmermann et al (2008) for the determination of leaf turgor, one can assess the water status of the plant and in some cases up to indicate the ideal time for irrigation. It is highly sensitive, versatile, non-destructive, easy to handle, with immediate results and available online. Thus the aim of this study was to determine if the maize plants subjected to drought cycles, had the ability to recover from water deficit, in addition to testing the effectiveness of this new method for monitoring stress. Plants were grown in pots in a greenhouse, where the leaf status was monitored through the leaf water potential, stomata conductance, leaf turgor pressure and photosynthesis. Plant growth (height, leaf area and dry mass) was continuously evaluated. Measures initiated one and half month after sowing and plants were monitored for about 30 days, by using the variable Pp (resulting pressure) given by de probe. Two treatments were imposed, one where the plant was kept irrigated and another where irrigation was suspended were established. As the days passed, the plants showed the first visual signs of stress, such as curling leaves. During this period we observed a fluctuation in the values of Pp throughout the day signaling loss of turgor, but with a recovery at night. There were significant differences between treatments for stomata conductance, water potential, photosynthesis and Pp over the days. After each irrigation, noticed a rapid recovery in all parameters analyzed. Thus, we concluded that maize plants were able to recover quickly from the water deficit, with a full recovery in just one day for all cycles analyzed. The turgor probe was able to display and monitor the water status of the plant, but in the last ten days of deficit it was not signaling an evident turgor loss as demonstrated by other indicators, as leaf curling, low leaf water potential, CO2 assimilation and stomata conductance. So, more studies are required to explain the probe response under these circumstances.

O milho é relativamente tolerante ao estresse hídrico, principalmente nas suas fases iniciais de crescimento, mas caso sujeito ao déficit hídrico apresenta diminuição do crescimento pela redução da taxa fotossintética e da disponibilidade de água em seus tecidos. O monitoramento do potencial da água da planta é importante indicador do grau de déficit hídrico. Porém, os métodos existentes para sua determinação não são passíveis de automatização e por serem de natureza destrutiva, nem sempre se mostram adequados na determinação do estresse hídrico. Com a nova sonda magnética desenvolvida por Zimmermann e colaboradores (2008) para a determinação do turgor foliar, pode-se avaliar o status hídrico da planta e, em certos casos, até indicar o momento ideal para a irrigação. Ela é altamente sensível, versátil, não destrutiva, fácil de manusear, apresentando resultados imediatos e disponíveis online. Assim o objetivo deste trabalho foi verificar se plantas de milho em crescimento, submetidas a ciclos de estresse hídrico possuíam a capacidade de recuperação, além de testar a eficácia desta nova técnica para o monitoramento do estresse. As plantas cresceram em vasos em casa de vegetação, onde além das medidas de turgor expressas pela variável Pp (\"pressão resultante\" da sonda) foram monitorados, também, o potencial da água foliar, a condutância estomática, a assimilação de CO2 e variáveis de crescimento por 30 dias, a partir de um mês e meio após a semeadura. Foram estabelecidos dois tratamentos, um em que a planta era mantida irrigada e outro onde foi suspensa a irrigação. Conforme o passar dos dias, as plantas mostraram os primeiros sinais visuais de estresse, como o enrolamento das folhas. Nesse período foi possível observar uma flutuação dos valores de Pp ao longo do dia, mas com uma recuperação do turgor no período noturno. Houve diferença significativa entre os tratamentos para condutância estomática, potencial da água, Pp e fotossíntese. Após cada irrigação, notou-se uma recuperação rápida em todos os parâmetros analisados. Deste modo, foi possível concluir que as plantas de milho foram capazes de se recuperar do déficit hídrico rapidamente, apresentando uma recuperação total em apenas um dia para todos os ciclos analisados. A sonda de turgor foi capaz de indicar e monitorar o status hídrico da planta, mas nos 10 dias finais de estresse no último ciclo de secagem do solo, as suas medidas sinalizavam uma possível manutenção do turgor não condizente com a condição real das plantas, que nesse momento apresentavam baixos valores de potencial da água, de condutância estomática e de assimilação de CO2, além de enrolamento das folhas. Portanto, maiores estudos são necessários para conhecer as possíveis causas desse comportamento da sonda nessas circunstâncias. / Maize is a relatively tolerant plant water stress, especially in their early stages of growth. Plants subjected to water deficit have reduced growth by decreased photosynthetic rate and the availability of water in their tissues. The monitoring of water potential is important as an indicator of water stress, but the few methods for determining it .are not amenable to automation and for being destructive nature; the results are not always consistent with the actual conditions. With the new leaf patch clamp pressure probe developed by Zimmermann et al (2008) for the determination of leaf turgor, one can assess the water status of the plant and in some cases up to indicate the ideal time for irrigation. It is highly sensitive, versatile, non-destructive, easy to handle, with immediate results and available online. Thus the aim of this study was to determine if the maize plants subjected to drought cycles, had the ability to recover from water deficit, in addition to testing the effectiveness of this new method for monitoring stress. Plants were grown in pots in a greenhouse, where the leaf status was monitored through the leaf water potential, stomata conductance, leaf turgor pressure and photosynthesis. Plant growth (height, leaf area and dry mass) was continuously evaluated. Measures initiated one and half month after sowing and plants were monitored for about 30 days, by using the variable Pp (resulting pressure) given by de probe. Two treatments were imposed, one where the plant was kept irrigated and another where irrigation was suspended were established. As the days passed, the plants showed the first visual signs of stress, such as curling leaves. During this period we observed a fluctuation in the values of Pp throughout the day signaling loss of turgor, but with a recovery at night. There were significant differences between treatments for stomata conductance, water potential, photosynthesis and Pp over the days. After each irrigation, noticed a rapid recovery in all parameters analyzed. Thus, we concluded that maize plants were able to recover quickly from the water deficit, with a full recovery in just one day for all cycles analyzed. The turgor probe was able to display and monitor the water status of the plant, but in the last ten days of deficit it was not signaling an evident turgor loss as demonstrated by other indicators, as leaf curling, low leaf water potential, CO2 assimilation and stomata conductance. So, more studies are required to explain the probe response under these circumstances.

Made available in DSpace on 2016-01-26T18:56:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gabriel Toledo.pdf: 1422789 bytes, checksum: bc7db628d8c25a109a8bfd6111bb65d4 (MD5) Previous issue date: 2015-06-03 / A growing body of evidence shows that plants anticipate responses of stress as a result of signals transmitted by neighboring plants. Transmit signal of lack of water between plants is a factor that adds complexity in the dynamics of populations, communities and ecosystems. Knowing more about this ability of plants can be useful for agriculture, mainly agro-forestry systems, and for reforestation efforts. By this way, this job was done to try to find more evidences of lack of water signaling transmission. To do this, stomata aperture related parameters (leaf temperature and leaf turgor pressure) were used to find possible effects of plants under lack of water on their neighborhood. Stomatal aperture, leaf temperature and leaf turgor pressure are parameters that indicates plant water status. Two experiments were done, one measured leaf temperature, and other leaf turgor pressure. Glycine max was used as experimental model. The seedlings roots were pruned, leaving only two roots similar per plant ("split-root"). The split-root plants were arranged in sets, with 4 pots and 3 plants (with each plant roots was divided into two pots). To induce sudden lack of water, mannitol solution was used (-2MPa), applied in the first pot. Leaf temperature was monitored by thermographic camera, and the leaf turgor was monitored by magnetic probe leaf turgor pressure (ZIM-probe). Data analysis was based on graphic interpretation. Leaf temperature variation was synchronous among plants of each set. The variation of leaf turgor in the day of induction to stress was completely changed from the previous day in half of sets. The sets which turgor variation was changed also showed sync. Environmental conditions, namely air temperature, and air relative humidity, were monitored and showed no correlations with the variation in leaf temperature or leaf turgor pressure. Sync indicates that there was communication. It is possible that lack of water communication among plants increases population stability. Stability in population can increase the fitness. So, it is possible that communication of lack of water among plants is a characteristic that has been shaped by natural selection, and distributed among taxa. / É crescente o número de evidências de que plantas antecipam respostas a estresses em consequência da sinalização emitida por plantas vizinhas. Transmitir sinal de falta de água entre plantas é um fator que acrescenta complexidade na dinâmica de populações, comunidades e ecossistemas. Conhecer mais sobre essa capacidade das plantas pode ser útil para agricultura, principalmente sistemas agro- florestais, e para esforços de reflorestamento. Sendo assim, este trabalho foi realizado para tentar encontrar mais evidências da transmissão de sinal de falta de água entre plantas. Para tanto, foram utilizados parâmetros relacionados à abertura estomática (temperatura e turgor foliar) para medir os efeitos de uma planta sob falta de água sobre plantas vizinhas. A abertura estomática, a temperatura e o turgor foliar são parâmetros indicativos do status hídrico. Foram realizados dois experimentos, um medindo a temperatura, outro a pressão de turgor foliar. Foi usado Glycine max como modelo experimental. As plântulas foram submetidas à poda, deixando-se apenas duas raízes semelhantes por planta ( split-root ). As mudas foram arranjadas em séries com 4 potes e 3 plantas (cada planta ficou com suas raízes divididas entre dois potes). Para induzir falta de água repentina, foi utilizada solução de manitol (-2 MPa), aplicado no primeiro pote. A temperatura foliar foi monitorada com uma câmera termográfica e o turgor foliar foi monitorado pela sonda magnética de pressão de turgor foliar (ZIM-probe). A análise dos dados foi feita em cima da interpretação dos gráficos. A variação de temperatura foliar aconteceu de forma sincrônica entre as plantas de cada série. A variação do turgor foliar foi totalmente alterada depois do estresse em metade das repetições. Nas séries onde o turgor foi alterado houve sincronia também. As condições ambientais de temperatura do ar, e de umidade relativa do ar, foram monitoradas e não mostram correlação com as variações de temperatura e turgor foliar. A sincronia indica que tenha havido comunicação. É possível que a comunicação de falta de água aumente a estabilidade de populações. Populações mais estáveis podem ter mais chances de deixar mais descendentes para próximas gerações. Assim, é provável que a capacidade de comunicar a falta de água a outras plantas seja uma característica moldada pela seleção natural e distribuída dentre os táxons.

Made available in DSpace on 2016-07-18T17:46:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gabriel Toledo.pdf: 1422789 bytes, checksum: bc7db628d8c25a109a8bfd6111bb65d4 (MD5) Previous issue date: 2015-06-03 / A growing body of evidence shows that plants anticipate responses of stress as a result of signals transmitted by neighboring plants. Transmit signal of lack of water between plants is a factor that adds complexity in the dynamics of populations, communities and ecosystems. Knowing more about this ability of plants can be useful for agriculture, mainly agro-forestry systems, and for reforestation efforts. By this way, this job was done to try to find more evidences of lack of water signaling transmission. To do this, stomata aperture related parameters (leaf temperature and leaf turgor pressure) were used to find possible effects of plants under lack of water on their neighborhood. Stomatal aperture, leaf temperature and leaf turgor pressure are parameters that indicates plant water status. Two experiments were done, one measured leaf temperature, and other leaf turgor pressure. Glycine max was used as experimental model. The seedlings roots were pruned, leaving only two roots similar per plant ("split-root"). The split-root plants were arranged in sets, with 4 pots and 3 plants (with each plant roots was divided into two pots). To induce sudden lack of water, mannitol solution was used (-2MPa), applied in the first pot. Leaf temperature was monitored by thermographic camera, and the leaf turgor was monitored by magnetic probe leaf turgor pressure (ZIM-probe). Data analysis was based on graphic interpretation. Leaf temperature variation was synchronous among plants of each set. The variation of leaf turgor in the day of induction to stress was completely changed from the previous day in half of sets. The sets which turgor variation was changed also showed sync. Environmental conditions, namely air temperature, and air relative humidity, were monitored and showed no correlations with the variation in leaf temperature or leaf turgor pressure. Sync indicates that there was communication. It is possible that lack of water communication among plants increases population stability. Stability in population can increase the fitness. So, it is possible that communication of lack of water among plants is a characteristic that has been shaped by natural selection, and distributed among taxa. / É crescente o número de evidências de que plantas antecipam respostas a estresses em consequência da sinalização emitida por plantas vizinhas. Transmitir sinal de falta de água entre plantas é um fator que acrescenta complexidade na dinâmica de populações, comunidades e ecossistemas. Conhecer mais sobre essa capacidade das plantas pode ser útil para agricultura, principalmente sistemas agro- florestais, e para esforços de reflorestamento. Sendo assim, este trabalho foi realizado para tentar encontrar mais evidências da transmissão de sinal de falta de água entre plantas. Para tanto, foram utilizados parâmetros relacionados à abertura estomática (temperatura e turgor foliar) para medir os efeitos de uma planta sob falta de água sobre plantas vizinhas. A abertura estomática, a temperatura e o turgor foliar são parâmetros indicativos do status hídrico. Foram realizados dois experimentos, um medindo a temperatura, outro a pressão de turgor foliar. Foi usado Glycine max como modelo experimental. As plântulas foram submetidas à poda, deixando-se apenas duas raízes semelhantes por planta ( split-root ). As mudas foram arranjadas em séries com 4 potes e 3 plantas (cada planta ficou com suas raízes divididas entre dois potes). Para induzir falta de água repentina, foi utilizada solução de manitol (-2 MPa), aplicado no primeiro pote. A temperatura foliar foi monitorada com uma câmera termográfica e o turgor foliar foi monitorado pela sonda magnética de pressão de turgor foliar (ZIM-probe). A análise dos dados foi feita em cima da interpretação dos gráficos. A variação de temperatura foliar aconteceu de forma sincrônica entre as plantas de cada série. A variação do turgor foliar foi totalmente alterada depois do estresse em metade das repetições. Nas séries onde o turgor foi alterado houve sincronia também. As condições ambientais de temperatura do ar, e de umidade relativa do ar, foram monitoradas e não mostram correlação com as variações de temperatura e turgor foliar. A sincronia indica que tenha havido comunicação. É possível que a comunicação de falta de água aumente a estabilidade de populações. Populações mais estáveis podem ter mais chances de deixar mais descendentes para próximas gerações. Assim, é provável que a capacidade de comunicar a falta de água a outras plantas seja uma característica moldada pela seleção natural e distribuída dentre os táxons.

Turgor regulation is the process by which walled organisms alter their internal osmotic potential to adapt to osmotic changes in the environment. Much of what we know regarding turgor regulation and osmotic adjustment in algae is limited to the green characean and chlorphytan algae. This thesis is an investigation of turgor regulation in two species of the yellow-green xanthophycean alga, Vaucheria. The first part of this study involved the collection and identification of species of Vaucheria from contrasting habitats in New Zealand. Seven species of Vaucheria were identified based on the morphology of their reproductive structures. Two were described as new species (V. aestuarii and V. edaphica) and two others were reported for the first time from New Zealand (V. erythrospora and V. litorea). The genetic variation and phylogenetic position of these species were studied using phylogenetic analyses of rbcL sequences. Two of the species from contrasting habitats were selected for a comparative study on turgor regulation. These were Vaucheria erythrospora, isolated from an estuarine habitat, and Vaucheria repens, isolated from a freshwater habitat. Using a single cell pressure probe to directly measure turgor after hyperosmotic shock, V. erythrospora was found to recover turgor after a larger shock than V. repens. Threshold shock values for this ability were > 0.5 MPa for V. erythrospora and < 0.5 MPa for V. repens. Recovery was more rapid in V. erythrospora than V. repens after comparable shocks. Growth studies showed that V. erythrospora was able to grow and maintain turgor over a wider range of NaCl concentrations. These responses are thought to underlie the ability of V. erythrospora to survive in an estuarine habitat and restrict V. repens to freshwater. xi The final part of this study investigated the mechanisms underlying turgor regulation in V. erythrospora. Different responses were observed depending on whether NaCl or sorbitol was used to elicit the shock. Membrane potential (Em) measurements showed a rapid depolarization of the plasma membrane in response to a NaCl-induced hyperosmotic shock, followed by a slower repolarization, and recovery almost back to the resting Em. MIFE recordings indicate a net K+ efflux, a response that has been reported in other systems. While recordings of Na+ fluxes were not possible due to the high external Na+, these may account for the depolarisation and recovery of turgor as turgor recovery was inhibited by the non-selective cation channels (NSCCs) inhibitor Gd3+ and was dependant on the external Na+ concentration. An equivalent sorbitol-induced hyperosmotic shock hyperpolarized the Em, followed by depolarization and recovery back to the resting Em. Net flux recordings showed that both K+ and Na+ were taken up in response to a sorbitol shock when there was a low external Na+ concentration (1mM). K+ was possibly taken up through inward rectifying K+ channels activated by membrane hyperpolarization. The ability of V. erythrospora to rapidly regulate turgor by taking up ions during hyperosmotic stress is the possible reason for its survival in an estuarine habitat.

O fungo Magnaporthe oryzae, agente causal da brusone em trigo e em várias outras gramíneas, desde o seu primeiro relato no Brasil tem sido alvo de inúmeras pesquisas. O entendimento da morfologia, fisiologia e parâmetros bioquímicos deste ascomiceto é o primeiro passo para a adoção de medidas eficientes de controle da doença. Os objetivos deste trabalho foram avaliar os aspectos morfológicos, fisiológicos e bioquímicos relativos à patogenicidade do fungo M. oryzae em trigo, além de determinar in vitro as condições ótimas de temperatura e fotoperíodo para o crescimento e esporulação dos isolados testados, quantificar a pressão de turgor exercida pelo apressório no momento da penetração do substrato, verificar a presença de enzimas extracelulares produzidas pelo patógeno e o papel de cada uma delas na degradação da parede celular e, também, demonstrar a possível produção e ação de metabólitos tóxicos do fungo em plântulas de trigo. Dois isolados do fungo, Py5003 e Py6017, foram repicados para os meios de cultivo cenoura, milho-cenoura, batata-dextrose-ágar (BDA), aveia e V8, incubados, de maneira independente, sob luz contínua, escuro contínuo e fotoperíodo de 12h, por 20 dias, sendo avaliados periodicamente quanto ao crescimento micelial total e esporulação do patógeno. Em seguida, conídios germinados e com apressórios formados foram submetidos a diferentes concentrações de PEG-8000 para a mensuração da pressão de turgor apressorial. Além disso, o teor de proteínas totais foi mensurado e a atividade celulolítica determinada, por espectrofotometria indireta para os isolados cultivados em meio Merlin-Norkrans Modificado (MNM), a partir das enzimas exo e endo-?-1,4-glucanase e ?-glicosidase. A produção de metabólitos tóxicos foi determinada por condutivimetria, após o cultivo dos isolados por 5 e 10 dias em batata-dextrose (BD) e obtenção dos filtrados após esse período, sendo que, a ação destes, foi observada em plântulas de trigo com 25 dias de idade. Os resultados evidenciaram melhor crescimento micelial e esporulação dos isolados em meio de cultivo composto de aveia, incubado a 25 °C e fotoperíodo de 12 h. A pressão de turgor apressorial, tanto para Py5003 quanto para Py6017, concentrouse na faixa dos 7,5 MPa. Não houve diferença estatística entre os teores de proteínas totais apresentados pelo isolados. Os dois isolados exibiram alta atividade celulolítica, com diminuição da atividade observada para endo-?-1,4-glucanase e ?- glicosidase na presença de glicose e celobiose, respectivamente. A exposição de plântulas de trigo aos filtrados dos isolados do fungo M. oryzae provocou alta liberação de eletrólitos, sendo, em termos absolutos, Py5003 maior do que Py6017. Plântulas expostas ao filtrado, autoclavado ou não, e ao extrato bruto obtido a partir da separação dos metabólitos tóxicos em acetato de etila, apresentaram-se cloróticas e/ou necróticas. Os resultados sugerem um mecanismo de parasitismo desenvolvido por M. oryzae no desenvolvimento da brusone em trigo, indo desde a fase de pré-penetração, passando pelo estabelecimento das relações parasitárias estáveis e o aparecimento de sintomas e sinais na planta hospedeira. / The fungus Magnaporthe oryzae, causal agent of blast in wheat and several other grasses, since its first occurrence in Brazil has been the subject of extensive research. The understanding of the morphology, physiology and biochemical parameters of this ascomycete is the first step for the adoption of efficient measures to control the disease. The objectives of this study were to evaluate the morphological, physiological and biochemical aspects related to the pathogenicity of the fungus M. oryzae on wheat. Thus, it were determined in vitro the optimal conditions of temperature and photoperiod for growth and sporulation of the isolates tested, quantified the pressure exerted by appressorium at the time of substrate penetration, verified the presence of extracellular enzymes produced by the pathogen and their role in the degradation of cell wall and also demonstrated the possible production and action of toxic metabolites of the fungus in wheat seedlings. Two isolates of the fungus, Py5003 and Py6017, were grown on carrot, maize-carrot, PDA, oat and V8 media and measure periodically for 20 days and after that period, being evaluated the total mycelia growth and sporulation of the pathogen. Then, germinated conidia and appressoria were subjected to different concentrations of PEG-8000 for the measurement of appressorial turgor pressure. In addition, the concentration of total proteins was measured and enzyme activity (exo and endo-?- 1,4-glucanase, ?-glucosidase) was determined by indirect spectrophotometry, for the isolates grown in Modified Melin-Nokrans (MMN) medium. The production of toxic metabolites was determined after growing the isolates for 5 and 10 days in potatodextrose medium (PD) and obtaining the filtrate. The toxic action was evaluated in wheat seedlings (25 days old) by measuring electrolyte leakage. The results showed better mycelial growth and sporulation of the isolates in oat medium incubated at 25 °C and under a photoperiod of 12 h. Appressorial turgor pressure for both isolates were at the range of 7.5 MPa.There were no statistical differences between the levels of total protein presented by the isolates. The two isolates showed high cellulolytic activity, with decreased activity observed for endo-?-1,4-glucanase and ?- glucosidase in the presence of glucose and celobiose, respectively. The exposure of wheat seedlings to the filtrates of the fungus M. oryzae caused high electrolyte release, being, in absolute terms, Py5003 greater than Py6017. Seedlings exposed to the filtrate, autoclaved or not, and the crude extract obtained from the separation of the toxic metabolites in ethyl acetate, exibited clorotic and/or necrotic. These results suggest a mechanism of parasitism developed by M. oryzae on wheat, ranging from pre-penetration through the establishment of stable parasitic relationships and the appearance of symptoms and signals in the host plant.

O fungo Magnaporthe oryzae, agente causal da brusone em trigo e em várias outras gramíneas, desde o seu primeiro relato no Brasil tem sido alvo de inúmeras pesquisas. O entendimento da morfologia, fisiologia e parâmetros bioquímicos deste ascomiceto é o primeiro passo para a adoção de medidas eficientes de controle da doença. Os objetivos deste trabalho foram avaliar os aspectos morfológicos, fisiológicos e bioquímicos relativos à patogenicidade do fungo M. oryzae em trigo, além de determinar in vitro as condições ótimas de temperatura e fotoperíodo para o crescimento e esporulação dos isolados testados, quantificar a pressão de turgor exercida pelo apressório no momento da penetração do substrato, verificar a presença de enzimas extracelulares produzidas pelo patógeno e o papel de cada uma delas na degradação da parede celular e, também, demonstrar a possível produção e ação de metabólitos tóxicos do fungo em plântulas de trigo. Dois isolados do fungo, Py5003 e Py6017, foram repicados para os meios de cultivo cenoura, milho-cenoura, batata-dextrose-ágar (BDA), aveia e V8, incubados, de maneira independente, sob luz contínua, escuro contínuo e fotoperíodo de 12h, por 20 dias, sendo avaliados periodicamente quanto ao crescimento micelial total e esporulação do patógeno. Em seguida, conídios germinados e com apressórios formados foram submetidos a diferentes concentrações de PEG-8000 para a mensuração da pressão de turgor apressorial. Além disso, o teor de proteínas totais foi mensurado e a atividade celulolítica determinada, por espectrofotometria indireta para os isolados cultivados em meio Merlin-Norkrans Modificado (MNM), a partir das enzimas exo e endo-?-1,4-glucanase e ?-glicosidase. A produção de metabólitos tóxicos foi determinada por condutivimetria, após o cultivo dos isolados por 5 e 10 dias em batata-dextrose (BD) e obtenção dos filtrados após esse período, sendo que, a ação destes, foi observada em plântulas de trigo com 25 dias de idade. Os resultados evidenciaram melhor crescimento micelial e esporulação dos isolados em meio de cultivo composto de aveia, incubado a 25 °C e fotoperíodo de 12 h. A pressão de turgor apressorial, tanto para Py5003 quanto para Py6017, concentrouse na faixa dos 7,5 MPa. Não houve diferença estatística entre os teores de proteínas totais apresentados pelo isolados. Os dois isolados exibiram alta atividade celulolítica, com diminuição da atividade observada para endo-?-1,4-glucanase e ?- glicosidase na presença de glicose e celobiose, respectivamente. A exposição de plântulas de trigo aos filtrados dos isolados do fungo M. oryzae provocou alta liberação de eletrólitos, sendo, em termos absolutos, Py5003 maior do que Py6017. Plântulas expostas ao filtrado, autoclavado ou não, e ao extrato bruto obtido a partir da separação dos metabólitos tóxicos em acetato de etila, apresentaram-se cloróticas e/ou necróticas. Os resultados sugerem um mecanismo de parasitismo desenvolvido por M. oryzae no desenvolvimento da brusone em trigo, indo desde a fase de pré-penetração, passando pelo estabelecimento das relações parasitárias estáveis e o aparecimento de sintomas e sinais na planta hospedeira. / The fungus Magnaporthe oryzae, causal agent of blast in wheat and several other grasses, since its first occurrence in Brazil has been the subject of extensive research. The understanding of the morphology, physiology and biochemical parameters of this ascomycete is the first step for the adoption of efficient measures to control the disease. The objectives of this study were to evaluate the morphological, physiological and biochemical aspects related to the pathogenicity of the fungus M. oryzae on wheat. Thus, it were determined in vitro the optimal conditions of temperature and photoperiod for growth and sporulation of the isolates tested, quantified the pressure exerted by appressorium at the time of substrate penetration, verified the presence of extracellular enzymes produced by the pathogen and their role in the degradation of cell wall and also demonstrated the possible production and action of toxic metabolites of the fungus in wheat seedlings. Two isolates of the fungus, Py5003 and Py6017, were grown on carrot, maize-carrot, PDA, oat and V8 media and measure periodically for 20 days and after that period, being evaluated the total mycelia growth and sporulation of the pathogen. Then, germinated conidia and appressoria were subjected to different concentrations of PEG-8000 for the measurement of appressorial turgor pressure. In addition, the concentration of total proteins was measured and enzyme activity (exo and endo-?- 1,4-glucanase, ?-glucosidase) was determined by indirect spectrophotometry, for the isolates grown in Modified Melin-Nokrans (MMN) medium. The production of toxic metabolites was determined after growing the isolates for 5 and 10 days in potatodextrose medium (PD) and obtaining the filtrate. The toxic action was evaluated in wheat seedlings (25 days old) by measuring electrolyte leakage. The results showed better mycelial growth and sporulation of the isolates in oat medium incubated at 25 °C and under a photoperiod of 12 h. Appressorial turgor pressure for both isolates were at the range of 7.5 MPa.There were no statistical differences between the levels of total protein presented by the isolates. The two isolates showed high cellulolytic activity, with decreased activity observed for endo-?-1,4-glucanase and ?- glucosidase in the presence of glucose and celobiose, respectively. The exposure of wheat seedlings to the filtrates of the fungus M. oryzae caused high electrolyte release, being, in absolute terms, Py5003 greater than Py6017. Seedlings exposed to the filtrate, autoclaved or not, and the crude extract obtained from the separation of the toxic metabolites in ethyl acetate, exibited clorotic and/or necrotic. These results suggest a mechanism of parasitism developed by M. oryzae on wheat, ranging from pre-penetration through the establishment of stable parasitic relationships and the appearance of symptoms and signals in the host plant.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4433.pdf: 5330114 bytes, checksum: edb55c6ffa47a3cf94d1224982188ac2 (MD5) Previous issue date: 2011-08-30 / The hydrostatic pressure inside the cell or simply cell turgor is an important component of texture in vegetables and is directly related to firmness. The decrease in cell turgor of plant organs is also an indicator of loss of tissue water. This effect can be perceived visually by wilting accompanied by a dry appearance with the loss of brightness and color of products, which influences consumer perceptions about its quality. Within this context has been crafted technique for measuring turgor with Thermoelastic Probe® (TP) based on the principle of measuring isovolumetric. After an extensive literature review found that the published studies on TP, presented further on control theory and modeling of physical phenomena involved in the measurement of turgor. However not bring practical results, containing automated measurements of cell turgor in plants. This study aimed to fill this gap. In this direction was made improving of the method to manufacturing the sensor and a new mechanical design for TP. The attainment of the sensors is given through the steps of stretching the capillary, making the tip, sanding, filling and sealing fluid sensor. The method for obtaining the proposed sensor showed minimal utilization rate of 27.0% representing an improvement of 540% over the figures provided by the available literature. Since the new mechanical design of TP significantly improved the alignment and relative positioning of the sensor, sample and image capture system. The process of exchange of sensor and positioning of the sample for measurement of turgor was also facilitated, resulting in an average time of 5 minutes to perform these tasks. This marked a breakthrough since the previous version, users reported that this task could take up to 60 minutes. Both activities related to the new mechanical design of the ST and the improvement of the methodology for obtaining sensor thermoelastic were preparatory to the development of automatic control of turgor measurement. The automation of the measurement process was performed after the implementation of a software to detect the position of the meniscus oil / cytoplasm based on the determination of the difference in contrast between the phases formed by the fluid sensor (oil ) and intracellular fluid. For automatic control of the position of the meniscus, was implemented a Proportional Integral type controller. The proposed values for the parameters of controller allowed the control of the selected position of the meniscus and automatic - x - determination of turgor pressure in cells of onion (Allium cepa L.). In an unprecedented manner, this paper makes the first successful experiment in automatic determination of cell turgor in plant organs with Termoelastic Probe. / A pressão hidrostática no interior da célula ou simplesmente turgescência celular é um importante componente da textura em vegetais e está diretamente relacionada à firmeza. A diminuição do turgor celular dos órgãos vegetais também é um indicador da perda de água dos tecidos. Tal efeito pode ser percebido de forma visual pela murcha acompanhada por uma aparência seca com a perda do brilho e da cor dos produtos, o que influencia a percepção do consumidor sobre sua qualidade. Dentro deste contexto foi trabalhada a técnica de medição de turgor com Sonda Termoelástica®1 (ST) baseada no princípio de medição isovolumétrico. Após extensa revisão bibliográfica verificou-se que os trabalhos sobre ST publicados, apresentavam aprofundamento sobre a teoria de controle e modelagem física dos fenômenos envolvidos no processo de medição do turgor. Entretanto não traziam resultados práticos, contendo medidas automatizadas do turgor celular em vegetais. Este trabalho objetivou preencher esta lacuna. Neste sentido foi realizado o aprimoramento da metodologia de manufatura do sensor termoelástico juntamente com novo projeto mecânico da ST. A obtenção dos sensores se deu atraves das etapas de esticamento do capilar, confecção da ponta, lixamento, preenchimento com fluido sensor e selamento. O método para obtenção de sensores proposto apresentou taxa de aproveitamento mínima de 27,0 % representando uma melhoria de 540 % em relação aos valores apresentados pela literatura disponível. Já o novo projeto mecânico da ST melhorou sensivelmente o alinhamento e posicionamento relativo entre sensor, amostra e sistema de captura de imagens. O processo de troca de sensor e posicionamento da amostra para medição do turgor também foi facilitado, implicando em um tempo médio de 5 minutos para realização destas tarefas. Este fato marcou um grande avanço, visto que usuários da versão anterior relataram que esta tarefa poderia durar até 60 minutos. Tanto as atividades ligadas ao novo projeto mecânico da ST e ao aprimoramento da metodologia para obtenção de sensores termoelásticos foram predecessoras e preparatórias para desenvolvimento do controle automático da medição de turgor. A automação do 1 Sonda Termoelástica® - Equipamento patenteado pela Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) representada pela unidade especializa: EMBRAPA Instrumentação localizada em São Carlos - SP. A Sonda Termoelástica® tem a função de medir o turgor em células de vegetais, interagindo com o citoplasma através do princípio da termoelasticidade do fluido sensor. - viii - processo de medição de turgor foi realizado após a implementação de um software para detecção da posição do menisco óleo/citoplasma baseado na determinação da diferênça de contraste entre as fases formadas pelo fluido sensor (óleo) e líquido intracelular. Para controle automático da posição do menisco, foi implementado um controlador do tipo PI. Os valores propostos para os parâmetros do controlador Proporcional Integral selecionado permitiram o controle da posição do menisco e a determinação automática da turgescência em células de cebola (Allium cepa L.). De forma inédita, este trabalho caracteriza a primeira experiência bem sucedida na determinação automática de turgor em células de órgãos vegetais com ST.

Orientador: Rafael Silva Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T10:25:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Muller_CarolineSignori_M.pdf: 1389363 bytes, checksum: 90f312d9e875f306ba1ded4eb5ff7c45 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Diversos modelos climáticos predizem mudanças no regime hídrico e secas extremas nos mais variados ecossistemas, dentre esses, as florestas tropicais nebulares (FTNs), que são apontadas como ambientes sensíveis às mudanças no clima. Nas FTNs a frequência e intensidade de neblina são determinantes na composição da vegetação. As predições são de que o aquecimento terrestre causará um deslocamento da área atual de ocorrência de neblina para altitudes maiores, acima da maioria das FTNs do mundo. Com diminuição da neblina nesses ambientes é provável que ocorra um aumento da evapotranspiração e estresse hídrico da vegetação, podendo haver mortalidade das plantas. Em nosso estudo investigamos as relações hídricas de duas coníferas que ocorrem em FTNs A. angustifolia e P. lambertii, além disso avaliamos se o ponto de perda de turgor (?tlp) é um bom preditor de mortalidade para essas espécies. Para compreendermos os efeitos da neblina no status hídrico de A. angustifolia avaliamos duas populações em altitudes diferentes, sendo elas, montanha (1950 m) e vale (1500 m). Os indivíduos localizados na montanha mantiveram potenciais hídricos menos negativos do que os localizados no vale, durante todo o período de monitoramento. Conduzimos um experimento em casa de vegetação para avaliar a resistência a seca de A. angustifolia e P. lambertii. Também avaliamos a importância da absorção de água da neblina pelas folhas (AAF) e do aporte hídrico diretamente no solo na recuperação do status hídrico dessas espécies depois de submetidas à secas em que seu potencial hídrico foliar (?Folha) chegou ao ponto de perda de turgor (?tlp). As duas espécies apresentaram diferentes estratégias de manutenção do status hídrico, A. angustifolia foi mais resistente à seca, sobrevivendo por até 17 semanas de seca P. lambertii sobreviveu a 12 semanas de seca, no entanto, esta espécie apresentou maior capacidade de manutenção do ?Folha quando a única fonte de água foi à neblina. O ?tlp foi um bom preditor de mortalidade para essas duas espécies / Abstract: Several climate models predict changes in the water regime and extreme droughts in a wide variety of ecosystems. Among these ecosystems, there are the tropical montane cloud forests (TMCFs), pointed as sensitive environments to climate changes. Frequency and intensity of fog are crucial to the composition of vegetation in TMCFs. Predictions are that global warming will cause a shift in fog occurrence from the current area to higher altitudes, above most TMCFs in the world. With the fog decrease in these areas it is likely to occur an increase in the evapotranspiration and water stress of the vegetation, which may result in plant mortality. In this research we look into water relations of two conifers that occur in TMCFs, A. angustifolia and P. lambertii. Furthermore, it is evaluated if the turgor loss point (?tlp) is a good mortality predictor for these two species. To comprehend the fog effects in A. angustifolia's water status we evaluate two populations in different altitudes: mountain (1950m) and valley (1500m). Individuals located in the mountain kept water potentials less negative than the ones located in the valley throughout the monitoring period. An experiment was conducted in greenhouse to evaluate the resistance to drought of A. angustifolia and P. lambertii. Were also evaluated the importance of fog water uptake by leaves (LWU) and of water input directly into the ground in the water status recovery of the species after being subjected to drought in which their leaf water potential (?Leaf) reached the turgor loss point (?tlp). Both species presented different strategies of water status maintenance. A. angustifolia was more resistant to drought, surviving for up to 17 weeks of it, while P. lambertii survived for 12. However, P. lambertii showed higher capacity of ?Leaf maintenance when the only source of water was fog. Turgor loss point was a good mortality predictor for these two species / Mestrado / Biologia Vegetal / Mestra em Biologia Vegetal