Orientador: Ladaslav Sodek / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T03:29:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antunes_Flavia_D.pdf: 1073820 bytes, checksum: 6e64fd3cfacb0349c805df4ac60bcf24 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O sistema radicular da soja (Glycine max L.) é um importante sítio da assimilação do nitrogênio (N), seja pela assimilação do nitrato nas raízes, seja pela fixação simbiótica de N atmosférico nos nódulos. Os principais produtos da assimilação do N inorgânico, os aminoácidos asparagina e glutamina, os ureídeos, a alantoína e o ácido alantóico, são usados no transporte de N para a parte aérea. Assim, esses produtos representam uma fonte de N reduzido tanto para os sítios de consumo, quanto para a formação de outros aminoácidos, proteínas, ácidos nucléicos e dos demais compostos nitrogenados sintetizados na célula. O transporte do N assimilado no sistema radicular para a parte aérea é realizado exclusivamente via xilema. Portanto, o objetivo geral deste trabalho foi, relacionar mudanças na composição de aminoácidos transportados no xilema de plantas de soja, provocadas pela deficiência de N, com o comportamento de enzimas de assimilação do N, encontradas no sistema radicular. Para causar a deficiência do N, as plantas de soja foram transferidas para um meio hidropônico sem nitrato ou qualquer outra fonte de N inorgânico. Nas plantas não-noduladas a deficiência se deu pela ausência do nitrato no meio de cultivo, e nas plantas noduladas, a manutenção em hidroponia inibiu a fixação do N2. Foi observado um aumento na razão aspartato/asparagina (ASP/ ASN) na seiva do xilema das plantas não-noduladas e noduladas, quando foram submetidas à deficiência do N. Contudo, nas plantas noduladas esse aumento foi acentuado apenas no primeiro dia do tratamento. A recuperação do estresse só ocorreu em plantas não-noduladas, nas quais as concentrações de ASP e ASN retomaram seus valores. As análises da expressão dos genes que codificam a asparagina sintetase (AS) no sistema radicular das plantas de soja, durante o , leva à uma diminuição dos níveis de glutamina, produto imediato da assimilação do íon amônio através da enzima glutamina sintetase (GS). Com a redução dos níveis de glutamina a atividade da AS também é reduzida, resultando na menor utilização de ASP. Em plantas não-noduladas, após transferência para o meio hidropônico sem nitrato, a expressão dos três genes para AS diminuiu bruscamente, e após o retorno das plantas ao meio com nitrato, os genes da AS foram expressos novamente. Nas plantas noduladas a expressão gênica da AS também reduziu durante o tratamento de deficiência de N, porém, apenas o gene SAS1 parece ter sido afetado. O gene SAS1 não recuperou seus níveis de expressão durante a tentativa de recuperação do estresse. Este fato é mais uma evidência da relação da AS com as alterações no perfil de aminoácidos transportados na seiva do xilema, pois as concentrações de ASN e ASP na seiva do xilema também não foram retomadas. tratamento e recuperação do estresse de N, indicam que essa enzima está relacionada com as alterações na razão ASP/ASN. A AS é a enzima que catalisa a biossíntese da ASN, transferindo o grupo amino da glutamina para o aspartato, produzindo asparagina e glutamato. A queda no suprimento de N, seja pelo impedimento da assimilação do nitrato ou da fixação do N2. Devido à importância da enzima redutase do nitrato (RN) no processo de assimilação do nitrato pelo sistema radicular, foi avaliado o seu comportamento durante o tratamento de deficiência do nitrato e sua recuperação. A atividade da RN aumentou, consideravelmente, quando as plantas foram expostas ao nitrato. Esse aumento pôde ser observado em raízes de plantas de soja não-noduladas e também no sistema radicular (raízes e nódulos) das plantas noduladas. Quando as plantas não-noduladas foram transferidas para uma solução sem nitrato, a atividade da RN caiu, apresentando valores muito baixos dentro de 24 horas. As atividades da RN ) parece bastante clara. De qualquer forma, a forte dependência da RN da presença do nitrato é um dado inédito para raízes de plantas de soja. O nitrato também afetou a expressão gênica da AS nas raízes de plantas noduladas, cultivadas sem nenhuma fonte de N mineral. A expressão dos genes da AS aumentou quando essas plantas receberam solução contendo nitrato. nas raízes e nódulos de plantas de soja, cultivadas na ausência do nitrato, foram muito baixas, sendo que em nódulos a atividade sempre foi ligeiramente maior que nas raízes. A baixa atividade encontrada nas raízes e nódulos de soja pode representar a forma constitutiva da enzima, pois as plantas foram cultivadas sem a adição do nitrato durante o ciclo todo. Entretanto, não pode ser descartada a possibilidade da presença de traços de nitrato na água usada para regar as plantas e isto ter sido suficiente para induzir a baixa atividade encontrada. Se por um lado podem existir dúvidas quanto ao fato da enzima ser constitutiva, a indução da enzima pelo substrato (NO3- Os dados sobre o comportamento das enzimas avaliadas aqui indicam que as alterações em aminoácidos transportados no xilema, em plantas de soja submetidas à deficiência de N, estão relacionadas com os processos assimilatórios do sistema radicular, e que a AS parece ser a principal responsável pelas alterações na razão ASP/ASN / Abstract: The root system of soybean (Glycine max L.) is an important site for the assimilation of nitrogen, whether by nitrate assimilation in the roots, or by symbiotic nitrogen fixation in the nodules. The main products of inorganic nitrogen assimilation, the amino acids asparagine and glutamine and the ureides allantoin and allantoic acid, are used in the transport of assimilated nitrogen to the shoot. Thereby, these products represent a source of reduced nitrogen for the sink tissues, for the formation of other amino acids, proteins, nucleic acids and all the other nitrogenous compounds synthesized in the cell. Therefore, the objective of this study was to relate changes in the transport of nitrogen in the xylem of soybean caused by nitrogen deficiency with the behaviour of certain enzymes of nitrogen assimilation in the root system. Nitrogen deficiency was induced by the transfer of soybean plants to a hydroponic system without nitrate or any other source of inorganic nitrogen. In the case of non-nodulated plants deficiency was imposed by the interruption of nitrate assimilation by the roots, and for the nodulated plants nitrogen fixation was inhibited by immersion of the nodules in the hydroponic system. Under nitrogen deficiency, an increase in the aspartate/asparagine (ASP/ASN) ratio of the xylem sap was observed in both nodulated and non-nodulated plants. Nevertheless, this increase was substantial only on the first day of treatment. The recovery from the stress was only observed for the non-nodulated plants, where the levels of ASP and ASN returned to their initial values. Analyses of asparagine synthetase expression in the root system of soybean during treatment and recovery from nitrogen stress indicates that this enzyme can underlay the changes in ASP/ASN ratios. AS is an enzyme that catalyses the biosynthesis of Asn, by transferring the amide nitrogen from glutamine to aspartate, producing asparagine and glutamate. The fall in N supply, whether by interruption of nitrate assimilation or nitrogen fixation, leads to a decline in glutamine, the immediate product of ammonium ion assimilation via glutamine synthetase. With the reduction in glutamine levels the activity of AS is also reduced resulting in diminished utilization of ASP. In non-nodulated plants, after the transfer to the hydroponic system without nitrate, the expression of the three genes declines sharply, and after the return of the plants to a supply of nitrate the AS genes are expression again. In nodulated plants the expression of AS was also reduced during treatment, however, in this case only the gene SAS1 was affected. The SAS1 gene did not recover its initial levels of expression after removing the stress which is further evidence for the correlation between AS activity and the changes in ASP/ASN ratios in the xylem sap, since these ratios were also not recovered. In view of the importance of nitrate reductase (NR) in the process of nitrate assimilation by the root system, its behaviour was evaluated during nitrate deficiency and recovery. The activity of NR increased considerably when plants were supplied with nitrate, in the case of roots of non-nodulated as well as the root system (roots and nodules) of nodulated plants. When non-nodulated plants were transferred to a nutrient solution free of nitrate, NR activity fell sharply, almost disappearing within 24 hours. RN activities in roots and nodules of soybean grown in the absence of nitrate were very low, with activity in the nodules being somewhat higher than in the roots. The low activity found in the roots and nodules could be due to a constitutive enzyme since plants were grown throughout with nitrate-free medium. However, the possible presence of trace amounts of nitrate in the tap water used to irrigate the plants cannot be discarded and may have been sufficient to induce the low levels of enzyme found. If on the one hand there are doubts as to the presence of a constitutive enzyme, the presence of the induced form is very clear. In any case, the strong dependence of NR on the presence of nitrate is an unknown fact for soybean roots. Nitrate also affected the expression of AS in roots of nodulated plants grown without any mineral source of nitrogen, since its expression increased tremendously when such plants were supplied with nitrate. The data concerning the behaviour of the enzymes studied here indicate that alterations in xylem amino acids of soybean plants subjected to nitrogen deficiency are related to the assimilatory processes of the root system, and that AS appears to be mainly responsible for the changes in ASP/ASN ratios / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutor em Biologia Vegetal

Caesalpinia echinata Lam (Leguminosae) é a espécie símbolo do Brasil, muito importante historicamente para o país. A árvore de pau brasil foi intensamente explorada no período do descobrimento, durante o século XVI, para a extração de corante e, atualmente, a sua madeira é utilizada na fabricação de arcos para instrumentos de corda. Neste trabalho foi estudada a espécie em três áreas: Mogi Guaçu, em São Paulo, num bosque experimental; em Ilhéus, na Bahia, em uma fazenda de cacau, e em Campo Grande no Mato Grosso do sul, na Reserva do campus da Universidade Federal. Pretendeu se neste trabalho comparar a sazonalidade da atividade cambial, o xilema e floema secundários, assim como descrever a formação e a diferenciação dos tecidos vasculares secundários. Para isso, um método não destrutivo de coleta foi usado, além de várias técnicas de observação do material, como microscopia de luz, eletrônica de varredura e transmissão, e confocal de varredura a laser. Foi realizado o acompanhamento fenológico da espécie assim como dados ambientais, tal como pluviosidade, temperatura e fotoperíodo. A atividade cambial foi observada a partir da presença de figuras mitóticas e fragmoplastos nas células cambiais. O câmbio é ativo em Mogi Guaçu por seis meses, enquanto que em Ilhéus por cerca de dez meses. A atividade cambial é principalmente influenciada pela pluviosidade, e os períodos de inatividade estão relacionados com o déficit hídrico no solo. No desenvolvimento do xilema secundário, os elementos de vaso são as primeiras células a se diferenciarem. Após a expansão celular, há o rompimento do tonoplasto, e posteriormente, ocorre a deposição da parede secundaria e lignificação, com formação das pontoações e das guarnições, e delimitação da placa de perfuração. A última etapa é a lise do núcleo e hidrólise do conteúdo citoplasmático. A anatomia comparada do xilema coletado em Mogi Guaçu e em Ilhéus mostrou diferenças significativas para os seguintes parâmetros: diâmetro tangencial do elemento de vaso, relação diâmetro e comprimento do elemento de vaso, freqüência dos elementos de vaso por mm2, espessura da parede da fibra, comprimento da fibra. Os raios mostram uma tendência a serem mais largos nos espécimes de Ilhéus, embora esta diferença não seja estatisticamente significativa. Quanto às guarnições das pontoações intervasculares tem se que na abertura externa da pontoação são similares, sendo ramificadas e longas nos espécies das três regiões analisadas; porém na abertura interna da pontoação as guarnições são mais abundantes e ramificadas em indivíduos coletados em Mogi Guaçu e Campo Grande, onde há um maior período de déficit hídrico no solo por ano. O floema é composto por uma porção não condutora e uma porção condutora, que corresponde a 1/4 a 1/6 do floema secundário. Os elementos de tubo crivado e as células do parênquima floemático apresentam um arranjo tangencial alternado em muitos dos espécimes analisados. No floema não condutor são observadas esclereides. No início de sua diferenciação, ainda possuem núcleo, e a proteína P não dispersa. No floema de pau brasil não foi detectada a presença de marcadores de crescimento, como já visto em algumas espécies tropicais. / Caesalpinia echinata Lam (Leguminosae) is the species symbol of Brazil, historically very important to the country. The Pernambuco wood tree was intensely exploited in the period of the discovery, during XVI century, for the pigment extraction and, nowadays, the wood is extensively used in the production of bows for string instruments. In this work it was studied the species in three areas, in Mogi Guaçu, São Paulo; in an experimental forest; in Ihéus, Bahia, in a cocoa farm, and in Campo Grande, Mato Grosso do Sul, in the Reserve of the Federal University campus. The goal of this work was to compare the seasonality of cambium activity, secondary xylem and phloem, as well as describing the formation and differentiation of secondary vascular tissues. For that, a non destructive collection method was employed and, several techniques were used to analyze the samples, including optic, scanning, transmission and confocal scanning laser microscopy. The phenology of the species was followed correlated to environmental variables, such as precipitation, temperature and photoperiod. Cambium activity was observed from the presence of mitotic figures and phragmoplasts in cambium cells. Cambium is active in Mogi Guaçu for six months, while in Ilhéus is for about ten months. Cambial activity is mostly influenced by precipitation, and inactivity periods are related to water deficit in the soil. In the secondary xylem development, vessel elements are the first cells to differentiate. After cellular expansion, there is the breakdown of the tonoplast, and later, the walls undergo lignification with pits and vestures formation, and the delimitation of the perforation plate. The last stage is the nucleus lise of the nucleus and hidrolysis of cytoplasm contents. Compared anatomy of xylem between Mogi Guaçu and Ilhéus showed significant differences regarding the following parameters: vessels tangential diameter, vessels diameter and length rate, vessel elements frequency mm2, fiber walls thickness and length Rays show a tendency to be wider in the specimens of Ihéus, although not statistically significant Regarding vessels, there is no difference between vestures of the external pit aperture; however vestures are more abundant in the internal apertures in samples collected in Mogí Guaçu and Campo Grande, where there is a longer period of water deficit in the soil per year. Phloem is composed of conductive and non conductive portions, corresponding to 1/4 up to 1/6 of secondary phloem. Sieve tube elements and parenchyma cells have a tangential alternate arrangement. In non conductive phloem sclereids are observed In the beginning of its differentiation, sieve tube elements still possess nucleus, and non disperse protein P. In Pernambuco wood phloem there is no growth markers, as already detected some other tropical species.

De todas as adaptações que as plantas sofreram durante a evolução, a aquisição do sistema vascular à 400 milhões de anos atrás, foi sem dúvida um evento decisivo para sua bem sucedida existência na terra. A madeira é considerada o mais importante recurso natural de energia renovável e o setor econômico baseado na produção florestal cresce a cada ano. Inúmeros fatores como rápida taxa de crescimento, grande produção de biomassa, adaptabilidade a diversos ambientes e solos, boa qualidade de madeira para produção de uma ampla gama de produtos e presença de celulose de fibra curta, ideal para a produção de papel e celulose, contribuíram para o grande sucesso das espécies de Eucalyptus e tornaram o Brasil o maior produtor mundial de celulose de fibra curta utilizando o eucalipto como matéria prima. Devido à reconhecida importância econômica e também ambiental das árvores, o desenvolvimento do sistema vascular se tornou um importante e fascinante processo biológico para se estudar. No entanto, existe ainda pouco conhecimento sobre os processos celulares, moleculares e bioquímicos envolvidos na formação da madeira. Dessa forma, no presente trabalho foi utilizada a técnica de SAGE (Serial Analysis of Gene Expression) para caracterizar o perfil transcricional do caule de plantas de E. grandis com 6 meses de idade. A partir do sequenciamento de 826 clones, foi possível analisar 2.274 tags/genes, sendo que 989 (43,5%) genes puderam ser identificados e ter uma possível função atribuída. Genes que codificam enzimas e proteínas muito importantes durante o processo de formação da madeira, como aqueles relacionados à biossíntese e deposição da parede celular e organização do citoesqueleto, apresentaram elevada expressão, sendo possível ainda sugerir a ocorrência de possíveis mecanismos comuns de controle transcricional para grupos de genes funcionalmente relacionados. A posterior comparação com as proteínas identificadas por espectrometria de massas através do sistema LC-MS/MS a partir do mesmo material biológico mostrou que muitos desses genes representam também as proteínas mais abundantes. Juntamente com outros projetos que vêm sendo desenvolvidos no laboratório, o presente trabalho contribuiu para a construção de um banco de dados local com informações do transcritoma e do proteoma de diferentes idades e tecidos, fornecendo uma visão global sobre os genes envolvidos no processo de formação da madeira e possivelmente responsáveis pelo rápido crescimento nas espécies de Eucalyptus, indicando importantes alvos para futuros programas de melhoramento. / From the numerous adaptations that plants have developed during evolution, the acquisition of the vascular system some 400 million years ago was been a decisive event for their successful existence on earth. Wood is considered the most important natural resource of renewable energy and the Forest-based economical sector grows every year. Several factors like the fast growth rate, large biomass production, adaptability to a wide range of environments and soils, good wood quality for the production of a wide range of products and the presence of short cellulose fiber, suitable for pulp and paper production, have contributed to the great success of Eucalyptus species making Brazil the main producer of short cellulose fiber using eucalypt as raw material. Due to the recognized economical and also environmental importance of trees, the development of the vascular system became an important and fascinating biological process to study. However, little is known about the cellular, molecular and biochemical processes involved in wood formation. In this way, in the current work SAGE (Serial Analysis of Gene Expression) technique was used to characterize the transcriptional profile in stems of 6 months old Eucalyptus grandis. From the sequencing of 826 clones, it was possible to analyse 2,274 tags/genes, and 989 (43,5%) genes could be identified and to have a possible function attributed. Genes that code for enzymes and proteins important for wood formation process, like those related to cell wall biosynthesis and deposition, and cytoskeleton organization had high expression, making it possible to suggest the occurrence of a common transcriptional control for a few functionally related genes. The posterior comparison with the set of proteins identified by LC ESI-MS/MS from the same biological material showed that some of these genes also represent the most abundant proteins. Taken together with other projects that are being developed in the laboratory, the present work contributed for the construction of a local data-base with transcriptome and proteome information from different ages and tissues, giving a global vision of the genes involved in the wood formation process and potentially responsible for the fast growth in the Eucalyptus species, indicating important targets for future breedings programs.

Em Velloziaceae, a delimitação da família, subfamílias e gêneros é bastante controversa e as filogenias existentes são mal sustentadas. Considerando que os estudos anatômicos são extremamente importantes na delimitação de novas espécies, na classificação e em análises cladísticas de Velloziaceae, o presente trabalho tem como objetivo ampliar o conhecimento anatômico da raiz, do caule e da folha. Através de secções anatômicas e dissociação do xilema de vinte e cinco espécies da família e três representantes do grupo externo (Bromeliaceae, Cyclanthaceae e Pandanaceae) visa buscar novos caracteres a serem incorporados em análises cladísticas. O estudo dos elementos traqueais evidenciou a presença de placa de perfuração simples na raiz e uma grande diversidade de formas de elementos traqueais no caule, já que é possível observar, em uma mesma espécie, desde traqueídes muito longas, até elementos de vaso muito curtos. À exceção de Acanthochlamys bracteata, todas as espécies analisadas possuem traqueídes no caule, característica que confere vantagens às plantas que sofrem estresses uma vez que são mais resistentes à cavitação. Na folha, à exceção de Talbotia elegans que possui apenas traqueídes, todas as espécies da família apresentam elementos de vaso com placa de perfuração escalariforme. O estudo dos elementos traqueais apontou quatro novos caracteres e a análise das secções transversais e longitudinais radiculares e caulinares levantou mais oito caracteres referentes à características do córtex da raiz e do caule, forma da secção transversal caulinar, presença de feixe fibroso central e feixes vasculares caulinares, a serem incorporados em análises cladísticas baseadas em dados morfológicos e combinada para a família. A hipótese filogenética obtida revelou que, dos doze caracteres analisados, seis constituem sinapomorfias de Velloziaceae incluindo Acanthochlamys bracteata, duas delas homoplásticas. Além disso, uma sinapomorfia para o clado (Nanuza Vellozia) e uma para Vellozia s.s. emergiram na análise. A hipótese filogenética obtida sustenta a inclusão de A. bracteata em Velloziaceae, a delimitação de Barbacenia e Vellozia proposta por Mello-Silva, e a delimitação de Smith & Ayensu para as subfamílias de Velloziaceae s.s. / The classification for family, subfamilies and genera of the Velloziaceae is controversial and the existing phylogenies are poorly supported. Considering that anatomical features are widely used in the definition of new species, classification and cladistic analyses, this paper provides a better understanding of the root, stem and leaf anatomy of the Velloziaceae. Through transverse and longitudinal sections as well as xylem maceration of 25 species of Velloziaceae and three from outgroups (Bromeliaceae, Cyclanthaceae and Pandanaceae), a search of new morphological characters to be added in cladistic analyses was performed. The xylem analyses showed that all Velloziaceae have simple perforation plates in roots and a huge diversity of tracheary elements in stems including long tracheids to small vessel elements in a single species. Except for Acanthochlamys bracteata, all species present tracheids in stems, an important feature to plants that survive dry periods of several months because they can prevent cavitation. In leaves, except for Talbotia elegans that possesses only tracheids, all Velloziaceae have vessel elements with scalariform perforation plates. The analysis of tracheary elements provided four new characters. The anatomical studies produced another eight characters referring to the characteristics of the cortex of the root and stem, form of the transverse stem section, presence of a central, fibrous vascular bundle and stem vascular bundles. All of these new characters were added to morphological and combined analyses of Velloziaceae. The cladistic analysis showed that six of the 12 characters described here are synapomorphies for Velloziaceae, including Acanthochlamys bracteata, although two are homoplastic. Furthermore, one synapomorphy of the Nanuza- Vellozia clade and one of Vellozia s.s. emerged in the analysis. This phylogenetic hypothesis supports the inclusion of A. bracteata in Velloziaceae, the delimitation of Barbacenia and Vellozia as proposed by Mello-Silva, and the recognition of the subfamilies of Velloziaceae s.s. as described by Smith & Ayensu.

Os estudos com traqueídes vasculares em Caryophyllales têm focalizado questões filogenéticas e funcionais. Embora sejam descritas como traqueídes, com espessamento da parede secundária superior a 2µm, o relato de WBTs em diferentes tecidos em outras famílias evidencia que a definição dessas células não está bem estabelecida. O objetivo deste trabalho é compreender a ontogenia das traqueídes vasculares de Pilosocereus aurisetus (cacto colunar), descrevendo a sua estrutura em nível celular e bioquímico, bem como suas implicações funcionais e evolutivas. Para isso foi descrita a ontogênese, como base para o estudo de composição de parede, e anticorpos foram utilizados para melhor entendimento das moléculas de relevância funcional. Além disso, uma revisão anatômica que sintetiza o conhecimento atual sobre ocorrência das WBT, polimorfismo do lenho e diversidade de hábitos foi inserida em um contexto filogenético, a fim de esclarecer o papel do polimorfismo do lenho na evolução de Cactoideae. Plântulas foram incluídas em parafina para obtenção de cortes seriados, analisados em microscopia óptica e confocal. A análise de composição de parede celular foi feita com tecido xilemático de plântulas, cujos polissacarídeos foram sujeitos a hidrólise ácida, seguida de análise em cromatografia. Na imunolocalização foram utilizados os anticorpos anti-galactano LM5 e anti-arabinano LM6, para pectinas, e anti-manano, para hemiceluloses. Dados sobre a presença de traqueídes vasculares e do tipo de lenho em Cactaceae foram coletados da literatura e mapeados em uma filogenia robusta. A grande proporção de parede primária, associada à deposição de galactano, permite a função de armazenamento de água. Além disso, o aumento de parede secundária associada à deposição de manano na base, sugere função de sustentação nesta região, ainda que, somente a formação do lenho fibroso pareça fornecer o suporte necessário para que um cacto colunar atinja a altura de um adulto. Tal processo parece ter sido a predisposição anatômica crucial para a evolução dos cactos colunares. O presente estudo fornece um panorama amplo e novas evidências sobre a origem e função das traqueídes vasculares de Cactaceae. / Studies with wide-band tracheids have adressed phylogenetic and functional questions. Although these cells have been described as tracheids, with secondary cell walls thicker than 2µm, their recent register in different tissues of other families has pointed out that this definition may not be well established. The aim of the present study is to understand the ontogeny of the wide-band tracheids in Pilosocereus aurisetus (a columnar cactus), describing their structure at both celular and biochemical levels, and to investigate their possible functional and evolutionary implications for the Cactoideae as a whole. Therefore, Pilosocereus aurisetus ontogeny was studied as basis to cell wall composition analyses. Such analyses involved the use of antibodies and the identification of molecules of functional relevance. Furthermore, an anatomical review that summarizes the current knowledge about wide-band tracheid occurrence, wood polymorphism, and habit diversity was analyzed within a phylogenetic framework to investigate the role of polymorphic wood in Cactoideae evolution. Seedlings were embedded in paraffin, and the resulting sections were analyzed in optical and confocal microscopy. Studying the cell wall composition in seedling xylem involved the use of acid hydrolization of polysaccharides followed by chromatography analysis. The antibodies used for imunocitolocalization were anti-galactan LM5 and anti-arabinan LM6, for pectins, and anti-mannan, for hemicelluloses. Data about wide-band tracheids occurrence and wood polymorphism in Cactaceae were collected from the literature and mapped in a robust phylogeny for the subfamily. The prevalent proportion of primary cell wall with galactan suggests a water storage function for the wide-band tracheids. Furthermore, the rise of secondary cell wall deposition, and the high concentration of mannan in the cactus base suggest a sustaining function for this region. However, the fibrous wood development alone seems to provide enough support to sustain a mature columnar cactus. Such process may have been the most important anatomical prerequisite in the evolution of columnar cacti. The present study offers an overview and new evidences for the origin and function of wide-band tracheids.

Conhecer o uso da água pelas árvores é fundamental para entender as interações entre o ambiente e as florestas e compreender seu crescimento por meio do entendimento dos processos que o governa. Objetivou-se com o trabalho determinar as taxas de transpiração, o crescimento e a eficiência do uso da água de árvores de Eucalyptus, por meio do método de Granier, em parcelas com e sem irrigação, além de compará-lo ao modelo de Penman-Monteith para estimativa da transpiração. O experimento foi realizado em um plantio de clone de Eucalyptus, instalado em março de 2001, no município de Eunápolis, BA. Para determinação da transpiração, foi avaliado o fluxo xilemático no período de agosto a dezembro de 2005, por meio de sondas instaladas no tronco das árvores. Para avaliação do crescimento das plantas, estimouse o incremento de biomassa nos tratamentos a cada quatro meses, enquanto que a eficiência do uso da água (EUA) foi obtida pela razão entre o incremento de biomassa e quantidade de água transpirada no período. Adicionalmente, foi avaliada a variação da umidade no perfil do solo pelo sistema TDR nos dois tratamentos. Foi necessário calibrar o método de Granier, pois se observou que a equação original subestimou significativamente o uso de água. A densidade mensal do fluxo de seiva variou de 16,4 a 35,5 cm³ cm-2 hora-1, sem diferir entre os tratamentos. Enquanto a transpiração média das árvores irrigadas foi igual ou superior às não irrigadas, atingindo valores da ordem de 68 a 79 L arv-1 dia-1, o incremento de biomassa foi superior no tratamento irrigado (16 kg planta-1) em relação ao não irrigado (10 kg planta-1), ou seja, o eucalipto não apresentou consumo de luxo de água, pois a água a mais transpirada pela árvores irrigadas foi efetivamente usada para auxiliar a fixação de carbono no tronco. A EUA não diferiu entre os tratamentos, com média de 1,0 g L-1. Observou-se que, independentemente do tratamento, árvores com maior biomassa inicial apresentaram EUA superior às árvores de menor porte durante o período do estudo. Obteve-se uma relação não linear entre condutância da copa e déficit de pressão de vapor, indicando que o eucalipto apresenta um controle estomático que limita a transpiração. Quando avaliado na escala mensal, o modelo de Penman-Monteith estimou com precisão a transpiração do eucalipto. / Estimating the water use by trees is fundamental to understand the interactions between environment and plants and to know more about the processes that governs it. This work aimed to determine the transpiration rates, the growth and the water use efficiency of clonal Eucalyptus trees, using the Granier method, with or without irrigation, besides comparing it to the Penman-Monteith model for estimating transpiration. The experiment was accomplished in a Eucalyptus clonal plantation installed in March of 2001, in Eunapolis city, State of Bahia, Brazil. For determination of transpiration, the sap flow was evaluated in the period of August to December of 2005, using probes installed in the trees stems. To evaluate tree growth the biomass increment was considered in the treatments every four months, while the water use efficiency (WUE) was obtained by the ratio between the biomass increment and amount of water transpired in the period. Additionally, the variation of humidity was evaluated in the soil profile by the TDR system in both treatments. It was necessary to calibrate the Granier method because it was observed that the original equation underestimated the water use. The monthly sap flow density ranged from 16,4 to 35,5 cm³ cm-2 hour-1 and not differing between treatments. While the average transpiration of the irrigated trees was equal or superior to the no irrigated ones, with values varying from 68 to 79 L day-1 per tree, the biomass increment was superior in the irrigated treatment (16 kg tree-1) in relation to the no irrigated (10 kg tree-1). This results points that the Eucalyptus did not present luxury consumption of water, because the additional water transpired by the irrigated trees was used to allocate more carbon to the stem. The WUE did not differ between treatments, with average of 1,0 g L-1. It was observed that, independently of the treatment, trees with larger initial biomass presented highest WUE in relation to the smaller trees during the studied period. It was obtained a no linear relationship between canopy conductance and vapor pressure deficit, indicating that Eucalyptus presents a strong stomatal control that limit the transpiration. When used at monthly scale, Penman-Monteith model evaluated the transpiration of the Eucalyptus accurately.

Xylella fastidiosa é uma bactéria limitada ao xilema de plantas, sendo transmitida principalmente por cigarrinhas da subfamília Cicadellinae (Hemiptera: Cicadellidae). No Brasil, é o agente causal da Clorose variegada dos citros (CVC), doença que afeta laranja-doce [Citrus sinensis (L.) Osbeck]. O objetivo deste trabalho foi caracterizar o comportamento alimentar da cicadelíneo vetor Bucephalogonia xanthophis (Berg) em citros e correlacionar suas atividades estiletares com a transmissão de X. fastidiosa. Inicialmente, testes de escolha e análises de excreção de honeydew foram realizadas para determinar os locais e períodos preferidos para alimentação em mudas de citros. B. xanthophis preferiu a haste dos ramos novos, na parte superior da muda. Esta cigarrinha ingeriu seiva do xilema e apresentou maior volume médio de excreção e maior percentual de indivíduos que excretaram durante a fotofase. Assim, estudou-se a penetração estiletar do vetor na haste de brotações cítricas, durante a fotofase, pela técnica de \"Electrical Penetration Graph\" (EPG, sistema DC). Os principais padrões de EPG foram correlacionados com análises histológicas e de \"honeydew\" para determinação da posição exata dos estiletes no tecido vegetal e atividades envolvidas. Seis padrões foram descritos: (S) secreção de bainha salivar e caminhamento dos estiletes através de células da epiderme ou parênquima; (R) estiletes inseridos na planta, porém sem nenhuma atividade aparente; (X) contato dos estiletes com os vasos do xilema; (Xi) ingestão ativa no xilema; (I) breve interrupção durante X ou Xi; (W) retirada dos estiletes da planta. Durante uma prova, a seqüência de eventos com maior probabilidade de ocorrência foi penetração estiletar através da epiderme e parênquima (S) (100% dos insetos), seguida de contato com o xilema (X) (67,6%). Entre os indivíduos que exibem o padrão X, 88,3% passam para Xi. Os vasos do xilema foram localizados pelo inseto após uma média de 2,2 provas. O tempo médio para atingir o xilema (X) e iniciar ingestão (Xi) após o início da primeira prova foi 27.8 min e 34,2 min, respectivamente. Entretanto, verificou-se ingestão prolongada no xilema (Xi > 5 min) somente após 39,8 min, em média. Em um outro estudo, investigou-se a relação dos padrões S, X e Xi com os processos de aquisição e inoculação de X. fastidiosa em citros. B. xanthophis adquiriu X. fastidiosa somente no padrão Xi. Após 1 h de ingestão no xilema, esta cigarrinha transmitiu a bactéria para plantas-teste com uma eficiência de 7,7%. A inoculação ocorreu durante os padrões S, S+X e S+X+Xi, com eficiência de 3,5; 7,1 e 7,4%, respectivamente. Um fato intrigante foi a ocorrência de inoculação de X. fastidiosa pelo inseto antes de atingir os vasos do xilema, durante o padrão S. Contudo, as maiores taxas de transmissão ocorreram após o contato com o xilema (S+X ou S+X+Xi). Por fim, estudou-se o efeito da infecção sintomática e assintomática por X. fastidiosa em plantas cítricas sobre a penetração estiletar de B. xanthophis. O comportamento alimentar foi semelhante em plantas sadias e infectadas sem sintomas. A infecção sintomática não afetou a capacidade de B. xanthophis localizar os vasos do xilema, mas reduziu o tempo gasto por este inseto ingerindo seiva dos mesmos. Estes resultados sugerem que a aquisição de X. fastidiosa pode ser mais eficiente em plantas infectadas assintomáticas do que em plantas com sintomas severos de CVC. As informações sobre penetração estiletar do vetor B. xanthophis em citros são importantes para estudos mais avançados de mecanismos de transmissão de X. fastidiosa, bem como para estabelecer estratégias que visem interferir neste processo. / Xylella fastidiosa is a xylem-limited bacterium transmitted mainly by leafhoppers (Hemiptera: Cicadellidae) in the subfamily Cicadellinae. In Brazil, it is the causal agent of Citrus variegated chlorosis, a disease that affects sweet orange [Citrus sinensis (L.) Osbeck]. The goal of this research was to characterize the feeding behavior of the cicadeline vector Bucephalogonia xanthophis (Berg) in citrus and correlate its feeding activities with transmission of X. fastidiosa. Initially, choice tests and honeydew excretion analyses were carried out to determine preferred feeding sites and periods on citrus nursery trees. B. xanthophis preferred the stems of young shoots, in the upper part of the plant. This species ingested sap from the xylem vessels and showed larger excretion volume and higher proportion of excreting individuals during the day. Thus, vector stylet penetration was studied on the stem of citrus shoots in the photophase, by using the Electrical Penetration Graph (EPG, DC system) technique. The main EPG waveforms were correlated with histological and honeydew excretion analyses to determine the precise stylet position in the plant tissue and feeding activities. Six waveforms and proposed activities are described: (S) secretion of salivary sheath and intracellular pathway; (R) stylets inserted into the plant, without any apparent activity; (X) contact of stylets with xylem vessels; (Xi) active xylem ingestion; (I) interruption between X and Xi; and (W) stylet withdrawal from the plant. During a probe, the most likely sequence of events is stylet pathway (S) through epidermal and parenchymal cells (all individuals), followed by contact with xylem (X) (67.6% of all individuals) and then active ingestion (Xi) (88.3% of those that exhibit waveform X). The xylem was reached after an average of 2.2 probes. The mean time to contact the xylem (X) and initiate ingestion (Xi) after onset of the first probe was 27.8 and 34.2 min, respectively. However, sustained xylem ingestion (Xi > 5 min) was established only after 39.8 min, on average. In a second study, the waveforms S, X and Xi were correlated with X. fastidiosa acquisition and inoculation in citrus. Acquisition of X. fastidiosa from infected plants occurred only after onset of the pathogen to 7.7% of test plants. In healthy plants, inoculation took place during waveform Xi (xylem ingestion); but with just 1 h in Xi, B. xanthophis subsequently transmitted waveforms S (salivary sheath formation and stylet pathway), S+X (X= first xylem contact by stylets) and S+X+X1, with efficiencies of 3.5, 7.1 and 7.4%, respectively. Although higher transmission rates were recorded after the first contact with xylem (S+X and S+X+Xi), it is intriguing the fact that inoculation of this xylem-limited bacterium also occurred before that (during S). Finally, the effect of X. fastidiosa infection on the feeding behavior of B. xanthophis was studied by comparing stylet penetration on: a) healthy citrus; b) symptomless infected citrus; c) infected citrus with CVC symptoms. Based on the analysis of 26 EPG parameters, no significant differences were found in stylet penetration on healthy versus asymptomatic infected citrus. Symptomatic infection did not affect the ability of B. xanthophis to locate xylem vessels, but reduced the time spend by this vector ingesting xylem sap. These results suggest that X. fastidiosa acquisition may be more efficient on symptomless infected plants than on citrus with severe CVC symptoms. Information on vector feeding behavior is basic for future studies on transmission mechanisms of X. fastidiosa and to establish control strategies aimed to interfere with this process.

Orientador: Tatiane Maria Rodrigues / Resumo: Em espécies perenes de ambientes sazonais, o estabelecimento de um sistema radicular profundo é uma das estratégias de adaptação dessas espécies ao estresse hídrico. Nessas plantas, é bem estabelecido que a maior parte da absorção de água e íons ocorre em raízes finas não-suberizadas e que as porções mais jovens das raízes são as mais ativas nesse processo. Uma vez que modelos de mudança climática preveem uma redução de chuvas de até 20% entre a primeira e a última década do século XXI em grande faixa do globo terrestre, incluindo o Brasil, entender o efeito da redução da precipitação sobre a anatomia das raízes faz-se cada vez mais importante. O objetivo desse trabalho foi estudar a anatomia de raízes de Eucalyptus grandis em diferentes profundidades do solo e investigar o efeito da limitação da precipitação nos aspectos estruturais dessas raízes. Um delineamento experimental foi estabelecido em junho de 2010 com um clone de E. grandis em uma plantação da Estação Experimental de Ciências Florestais de Itatinga (EECFI), SP, Brasil. Dois tratamentos (dois regimes de água) foram aplicados em blocos separados de 2010 a 2014: tratamento TO (controle) sem a intercepção de chuvas e tratamento TR com interceptação de 37% das chuvas por lâminas de plástico transparente. Em 2014, trincheiras de até 17 metros de profundidade foram abertas no solo, sendo uma para cada tratamento. Cada trincheira foi centralizada entre quatro indivíduos de E. grandis. Raízes finas laterais foram coletada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In perennial species the establishment of a deep root system is an adaptive strategy to water deficit. In these plants it is well established that most of the absorption of water and ions in perennial woody species occurs in fine non-suberized roots and that younger portions of roots are the most active in this process. Since models of climate changes predict a rainfall reduction in the next years of 20% until the first and the last decade of 21st century in global large scale, including Brazil, to understand the effect of rainfall reduction on the anatomy of these roots becomes even more important. This study aims to study the anatomy of Eucalyptus grandis roots at different soil depths investigating the effect of limiting the rainfall in structural aspects of these roots. An experiment was set up in June 2010 with a clone of Eucalyptus grandis used in commercial plantations by the Suzano Company in Estação Experimental de Ciências Florestais de Itatinga (EECFI), SP, Brazil. Two treatments (two water systems) were applied in separated blocks from 2010 to 2014: treatment TO (control) without rainfall interception and treatment TR (reduction) with 37% of rainfall interception by transparent plastic sheeting panels. In 2014, trenches of until 17 m of depth were opened in the soil, one for each treatment respectively. Each trench was centered between fours individuals of E. grandis. Fine lateral roots with were collected at 0-50cm and 12-16m of depth and separated in four catego... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

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

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