Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O oxigênio é importante não só por sua participação no metabolismo energético, mas também por sua conversão em derivados parcialmente reduzidos, as espécies reativas de oxigênio (ERO). ERO participam de funções importantes em diversas vias do metabolismo, entretanto, em concentrações desequilibradamente elevadas deflagram a peroxidação lipídica, processo deletério que forma aldeídos tóxicos, como o 4-hidroxi-2-nonenal (4-HNE). A manutenção de concentrações não deletérias das ERO é realizada por moléculas componentes do sistema antioxidante. Peixes podem ser expostos a grandes variações das concentrações de oxigênio, o que provoca ciclos oxidantes. A maioria dos estudos usa fígado e rim para avaliar estresse oxidante por meio de ensaios das atividades antioxidantes, o que requer o sacrifício dos animais. Contudo, o sangue sofre efeitos das ERO e avaliações no sangue podem permitir o estudo de antioxidantes no mesmo animal, sem a necessidade de sacrifício. Em consequência, foram nossos objetivos estabelecer uma técnica de cateterismo branquial em peixes, a padronização dos ensaios e a avaliação em sangue de componentes do sistema antioxidante de duas espécies de teleósteos em diferentes tensões de oxigênio. Pacus e tilápias foram avaliados em 6,0 mg de O2.L-1 e em hipoxia a 0,5 mg de O2.L-1 por 42 horas . Para os ensaios de hiperoxia os animais foram avaliados em 6,0 mg de O2.L-1, depois de 6 horas em 9,5 mg de O2.L-1 e depois de 30 horas de recuperação a 6,0 mg de O2.L-1. A utilização de materiais para o cateterismo de humanos permitiu a implantação de um acesso branquial. Infelizmente, houve formação de trombo após 24 horas. Mesmo assim, a observação de fluxo sanguíneo no interior da cânula e a sobrevida dos animais testados, confirmam a viabilidade da técnica. Verificamos em sangue uma maior atividade da enzima glutationa S-transferase (GST) sobre o 4-HNE em relação ao 1-cloro-2-dinitrobenzeno (CDNB). Isto reflete a importância de avaliações de atividade de enzimas, como a GST, sobre substratos endógenos. As respostas enzimáticas de tilápias mostraram-se mais sensíveis que as dos pacus quando comparadas em diferentes tensões de oxigênio. / Oxygen is important not only for their role in energy metabolism, but also for its conversion into partially reduced derivatives, the reactive oxygen species (ROS). ROS participate in important roles in several metabolic pathways, however, at concentrations lopsidedly high they trigger lipid peroxidation process to form deleterious toxic aldehydes such as 4-hydroxy-2-nonenal (4-HNE). Maintenance of non deleterious concentrations of ROS molecules is performed by components of the antioxidant system. Fish may be exposed to large variations in the concentrations of oxygen, which causes oxidative cycles. Most studies use liver and kidney to assess oxidative stress through antioxidant activities assay, which requires the sacrifice of animals. However, the blood undergoes effects of ROS and evaluations in blood may allow the study of antioxidants in the same animal, without the need of sacrifice. Consequently, our objectives were to establish a catheterization technique in fish gill, standardization of testing and evaluation of components of blood antioxidant system of two species of teleost in various oxygen tensions. Pacus and tilapias were evaluated at 6.0 mg O2.L-1 hypoxia and 0.5 mg O2.L-1 for 42 hours. For assays of hyperoxia animals were evaluated at 6.0 mg O2.L-1, after 6 hours at 9.5 mg O2.L-1 and after 30 hours recovery at 6.0 mg O2.L-1. The use of materials of human catheterization allowed the implantation of a gill access. Unfortunately, there was thrombus formation after 24 hours. Nevertheless, the observation of blood flow within the cannula and survival of the animals tested, confirm the viability of the technique. We found blood in a higher activity of glutathione S-transferase (GST) on the 4-HNE compared to 1-chloro-2-dinitrobenzene (CDNB). This reflects the importance of assessing the activity of enzymes, such as GST with endogenous substrates. The enzymatic responses of tilapia were more sensitive than those of pacus when compared to different oxygen tensions.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Due to the historical application of cupric fungicides in vineyards, the amounts of copper (Cu) in these soils can reach levels that cause toxicity to plants. Recently researchers have tried alternative products to the cupric ones, in order to reduce the amount of Cu applied to the vineyards, which usually shows zinc (Zn) in its composition. This study aimed to evaluate the biochemical and physiological changes in corn plants, grown in soil with a high content of Cu and different levels added of Zn. In November 2011 the soil was collected from the 0-15 cm layer of a vineyard with high Cu content and in an area of native grass adjacent to the vineyard, with low concentrations of Cu and Zn, which served as treatment control, and both soils were classified as Typic Hapludalf. The experiment was performed in a greenhouse and was divided into two corn crops, the first between March and April, and the second between October and November, both in 2012. The treatments were the doses of 0, 30, 60, 90, 180 and 270 mg kg-1 of Zn added to the soil of the vineyard, plus the control treatment. Treatments had pH values in water and levels of available phosphorus and exchangeable potassium similar. At 35 days after emergence the plants were harvested and the accumulation of dry matter from roots and shoots and the concentration of Cu and Zn in leaves were determined. It was also evaluated the operation of the photosynthetic apparatus from the fluorescence of chlorophyll a and the photosynthetic pigments, biochemical parameters related to oxidative stress in leaves of plants, such as activity of superoxide dismutase (SOD) and of non-specific peroxidase (POD) were evaluated. The high concentrations of Cu and Zn in soil caused toxicity to corn plants and provided foliar concentrations above the levels considered normal in the leaves, from both cultivations. The Zn toxicity was evidenced by the decrease in the growth of both roots and shoots, as well as the induction of symptoms of toxicity and deficiency in photosynthetic parameters, reflecting photoinhibition. Moreover, it was observed oxidative stress and the antioxidant system of maize plants was not effective enough to reverse the condition of stress, especially in cultivated soils received higher doses of Zn. / Devido ao histórico de aplicação de fungicidas cúpricos em vinhedos, os teores de cobre (Cu) nestes solos podem atingir níveis que causam toxicidade às plantas. Recentemente tem-se buscado produtos alternativos aos cúpricos, com o intuito de reduzir a quantidade de Cu aportado aos vinhedos, os quais geralmente apresentam zinco (Zn) em sua composição. O objetivo foi avaliar se o aumento na concentração de Zn no solo poderia significar toxidez adicional às plantas de milho cultivadas, em um ambiente já contaminado com alto teor de Cu no solo. Em novembro de 2011 o solo foi coletado na camada de 0-15 cm de um vinhedo com alto teor de Cu e em uma área de campo nativo adjacente ao vinhedo, com baixos teores de Cu e Zn, o qual serviu como tratamento controle, sendo que ambos os solos foram classificados como Argissolo Vermelho. O experimento foi conduzido em casa de vegetação e foi dividido em dois cultivos de milho. O primeiro entre março e abril, e o segundo entre outubro e novembro, ambos no ano de 2012. Os tratamentos foram as doses de 0, 30, 60, 90, 180 e 270 mg kg-1 de Zn adicionadas ao solo de vinhedo, mais o tratamento controle, todos com valores de pH em água e teores de fósforo disponível e potássio trocável semelhantes. Aos 35 dias após a emergência as plantas foram coletadas e o acúmulo de matéria seca de raízes, de parte aérea e a concentração de Cu e Zn nas folhas foram determinados. Foi avaliado também o funcionamento do aparato fotossintético a partir da fluorescência da clorofila a e os pigmentos fotossintéticos, parâmetros bioquímicos ligados ao estresse oxidativo nas folhas das plantas, tais como atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD) e das peroxidases não específicas (POD). Os teores elevados de Cu e Zn no solo causaram toxicidade às plantas de milho e proporcionaram teores foliares acima dos níveis considerados normais nas folhas das plantas, nos dois cultivos. A toxicidade de Zn se evidenciou através da diminuição no crescimento, tanto das raízes, como da parte aérea, bem como pela indução de sintomas de toxicidade e deficiência nos parâmetros fotossintéticos, refletindo na fotoinibição. Além disso, foi observado estresse oxidativo e o sistema antioxidante das plantas de milho não foi suficientemente eficaz para reverter a condição de estresse, especialmente nas plantas cultivadas nos solos que receberam as maiores doses de Zn.

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The present thesis aims to evaluate the use of antioxidant enzyme activities (AEA) of biofilm communities as biomarkers of metal pollution (mainly Zn) in fluvial ecosystems. In order to test AEA as biomarkers of metal pollution as well as their responses to environmental variables, several ecotoxicological experiments have been performed. A zoom from field studies (with high ecological realism) to microcosm experiments (under controlled conditions) has been done to fill the gap between both approaches and understand AEA responses under a multiple-stress (environmental and metallic) scenario. The field studies were carried out in the Riera d’Osor, a tributary of the Ter, located in the region of La Selva (Girona province) / L’objectiu d’aquesta tesi és avaluar l’ús de les activitats enzimàtiques antioxidants (AEA) dels biofilms com a biomarcadors de contaminació metàl·lica (principalment per zinc (Zn)) en els ecosistemes fluvials. Per tal d’estudiar la resposta de les AEA a la contaminació metàl•lica, així com també la resposta a altres canvis ambientals (situacions d’estrès múltiple), s’han realitzat diversos experiments ecotoxicològics fent un zoom des d’estudis de camp (amb un elevat realisme ecològic) fins a un estudi de laboratori utilitzant microcosmos (amb condicions controlades). Els estudis de camp s’han dut a terme a la riera d’Osor, afluent del Ter, situada a la comarca de la Selva (província de Girona)

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:59:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_aline_alves_messchmidt.pdf: 535406 bytes, checksum: d041feac45e14506cfa6fba63d16e35c (MD5) Previous issue date: 2013-12-20 / The Rio Grande do Sul has the largest peach producing area of the country, but its productivity is still low when compared with other Brazil´s states. One of the problems related to low productivity are soils with poor drainage and low water storage capacity, mainly in the producing region of Pelotas, as well as the presence of root-knot nematodes (Meloidogyne spp.) on the orchards, whose damages have great importance because the novice action on the root system, affecting the nutrient and water absorption and translocation. These stresses can cause physiological changes in plants affecting fruit quality and productivity of orchards. The objective of this study was to evaluate the effects of these stresses on peach plants of rootstock cv. Capdeboscq, Flordaguard and plum rootstock cv. Mirabolano 29-C. The study was divided into two experiments. At first, we evaluated gas exchange and antioxidant enzymes activity of Prunus rootstocks submitted to the following stresses treatments: a) Waterlogging, for eight days; b) drought for eight days; and c) control, with regular plant watering. After the stresses period, plants returned to normal water regime. The Mirabolano 29-C rootstock shown to be more susceptible to drought than waterlogging, compared to the two peach rootstocks evaluated. On the other hand, Flordaguard and Capdeboscq shown more damages when the plants were subjected to waterlogging, verified by the higher rate of lipid peroxidation in relation to the control plants of these cultivars. The second experiment evaluated the effects of M. javanica plant-inoculation on the reproduction factor (RF) and gas exchange. 150 days after inoculation, the plants of cvs. Capdeboscq, Flordaguard, and Mirabolano C-29 were susceptible (FR = 1.77), resistant, and immune, respectively. In relation to gas exchange, only the inoculated plants of cv. Capdeboscq showed higher stomatal conductance, internal CO2 concentration and transpiration, and reduced efficiency in water use. For other genotypes there were no significant effects on the variables analyzed. / O Rio Grande do Sul possui a maior área de produção de pêssego do Brasil, porém sua produtividade ainda é baixa quando comparado com outros estados. Um dos problemas relacionados à baixa produtividade são os solos com problemas de drenagem e baixa capacidade de armazenar água, principalmente na região produtora de Pelotas, assim como a presença de nematóides causadores de galhas nas raízes (Meloidogyne spp.), cujos danos têm grande importância em virtude da ação nociva sobre o sistema radicular, afetando a absorção e a translocação de água e nutrientes. Esses estresses podem causar alterações fisiológicas nas plantas, comprometendo a qualidade dos frutos e a produtividade dos pomares. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos destes fatores de estresse nos portaenxertos de pessegueiro cv. Capdeboscq, Flordaguard e ameixeira cv. Mirabolano 29-C. O trabalho foi dividido em dois experimentos. No primeiro, avaliou-se as trocas gasosas e atividade antioxidante de portaenxertos do gênero Prunus submetidos aos seguintes tratamentos de estresse: a) alagamento do solo, por oito dias b) seca, por oito dias e c) controle, com irrigação conforme necessidade das plantas. Após o período de estresse, as plantas retornaram às condições normais de regime hídrico. O portaenxerto Mirabolano 29-C demonstrou ser mais suscetível ao déficit hídrico do que ao alagamento, quando comparado as duas cultivares de pessegueiro avaliadas. Por outro lado, nas cvs. Flordaguard e Capdeboscq ocorreram maiores danos quando as plantas foram submetidas ao alagamento, verificado por meio da maior taxa de peroxidação lipídica, em relação as plantas controle destas cultivares. No segundo experimento, avaliaram-se os efeitos da inoculação de Meloidogyne javanica sobre o fator de reprodução (FR) e das trocas gasosas. Aos 150 dias após a inoculação, as plantas das cvs. Capdeboscq, Flordaguard e Mirabolano 29-C mostraram-se suscetíveis (FR=1,77), resistentes e imunes, respectivamente. Em relação às trocas gasosas, apenas as plantas inoculadas da cv. Capdeboscq apresentaram maiores valores de condutância estomática, concentração intracelular de CO2 e de transpiração, e uma menor eficiência no uso da água. Para os demais genótipos não houve efeitos significativos nas variáveis analisadas.