京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第19766号 / 農博第2162号 / 新制||農||1040(附属図書館) / 学位論文||H28||N4982(農学部図書室) / 32802 / 京都大学大学院農学研究科応用生物科学専攻 / (主査)教授 菅原 達也, 教授 澤山 茂樹, 教授 佐藤 健司 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:00:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lilian Prione.pdf: 1165937 bytes, checksum: d73d6916708640fa9af6db139db8b8c2 (MD5) Previous issue date: 2014-02-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Herbicides are widely used to increase crop production and account for 35% of all agrochemicals applied annually. After application, the herbicides can remain in the soil as hazardous residues. Mesotrione, (2-[4-methylsulfonyl-2-nitrobenzoyl]1,3-cyclohenanedione), is the active ingredient of Callisto, an herbicide commonly used in corn. Pantoea ananatis CCT 7673, an Enterobacteria isolated from water, has been previously cited as mesotrione-degrading strain. The aim of this study was to evaluate the influence of mesotrione and Callisto as oxidative stress-inducing agents for cellular metabolism of Pantoea ananatis CCT7673 and identify possible mechanisms of tolerance. SOD, CAT and GR activities were evaluated in non-denaturing PAGE and CAT, GR and GST in spectrophotometer. Also, the rates of malonaldehyde (MDA), superoxid and peroxide hydrogen (H2O2) were measured in a spectrophotometer. Minimal medium with no herbicide (MM) was used as control. Lipid peroxidation, superoxide and peroxide hydrogen quantification and SOD, CAT, GR and GST activities were analyzed before and after degradation of mesotrione. The herbicide proved to be the cause of oxidative stress, according to peroxide hydrogen data. Unexpectedly, the rates of lipid peroxidation (MDA) and GR showed to be lower in the presence of the herbicide when compared to the control, with no changes in bacterial growth. The activity of GST was higher in mesotrione treatment in comparison to control and Callisto, during and after degradation. These results suggest that this enzyme may be related to the mesotrione degradation, probably by cometabolism. The rates of lipid peroxidation were shown to be lower in the presence of the herbicide compared to the control, with no changes in growth rates when exposed to herbicide. P. ananatis CCT 7673 showed changes in the saturation of membrane lipids. These changes may interfere with herbicide entry into the cell. These characteristics may be associated with a level of phenotypic plasticity in P. ananatis CCT 7673, making this an interesting bacterium for studies of herbicide tolerance and evolution of microbiota in environments subjected to different degrees of selective pressure model. / Herbicidas são amplamente utilizados para aumentar a produção agrícola e são responsáveis por 35% de todos os agrotóxicos aplicados anualmente. Após a aplicação, os herbicidas podem permanecer no solo como resíduos perigosos. O mesotrione (2 - [ 4 - metilsulfonil - 2 - nitrobenzoil ] 1,3- cyclohenanedione ) é o ingrediente ativo de Callisto, um herbicida utilizado no milho . Pantoea ananatis CCT 7673, é uma enterobactéria isolada de água e foi previamente caracterizada como linhagem degradadora do mesotrione. Os objetivos deste trabalho foram o avaliar a influência do mesotrione e Callisto como agentes indutores de estresse oxidativo para o metabolismo celular de Pantoea ananatis CCT7673, bem como identificar possíveis mecanismos de tolerância a estes herbicidas. As atividades enzimáticas de SOD, CAT e GR foram avaliadas em PAGE não desnaturante e de CAT, GR e GST em espectrofotômetro. Além disto, as taxas de malondialdeído (MDA), radical superóxido e peróxido de hidrogênio (H2O2) foram medidas em espectrofotômetro. Todas as análises foram realizadas antes e após a degradação do mesotrione. Meio mínimo sem herbicida (MM) foi utilizado como controle. O herbicida provou ser agente causal do estresse oxidativo pelos dados de peróxido de hidrogênio. Inesperadamente, as taxas de MDA e GR mostraram-se inferiores nos tratamentos com herbicida em relação ao controle, sem alteração no crecimento bacteriano. A atividade de glutationa-S-transferase foi maior no tratamento com mesotrione em comparação com o controle e Callisto, durante e após a degradação. Estes resultados sugerem que essa enzima pode estar relacionada com o processo de degradação do mesotrione, provavelmente por cometabolismo. As taxas de peroxidação lipídica mostraram ser menores na presença do herbicida em comparação com o controle, sem mudanças na taxa de crescimento Quando exposta ao herbicida, P. ananatis CCT 7673 apresentou alterações na saturação de lipídios de membrana. Estas mudanças podem interferir na entrada do herbicida na célula. Tais características podem estar associadas a um nível de plasticidade fenotípica em P. ananatis CCT 7673, tornando essa bactéria um modelo interessante para estudos de tolerância a herbicidas e evolução de microbiotas em ambientes submetidos a diferentes graus de pressão seletiva.

This study aimed to characterize the physiological responses to drought of two sugarcane (Saccharum spp.) varieties in order to contribute information to study the physiological processes involved in plant adaptation to drought. To this end, an experiment was installed in a completely randomized design in a greenhouse at the Laboratory of Plant Physiology of the Center for Agrarian Sciences, Federal University of Alagoas, located in Rio Largo - AL (9° 28 S, 35° 49 W, with 127 m of altitude), and where the varieties RB855536 and RB867515 with contrasting responses to drought, were subjected to two, four, six and eight days of water stress and rehydration. The physiological and biochemical variables were analyzed, leaf water potential (w), solute potential (s), chlorophyll fluorescence (Fv/Fm and ФPSII), soluble sugars (glucose, fructose, sucrose) and starch and antioxidant enzymes, catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX). Water stress resulted in significant reduction in the w and s in two varieties studied, which did not support a drought of more than six days. After rehydration, the varieties studied, showed the ability to restore in the w and s. The RB867515 had greater reductions in the w and s in relation to RB855536. Both varieties studied presented chronic and dynamic photoinhibition gradually with the increase in time of drought stress and a strong reduction in the quantum potential efficiency (Fv/Fm) and effective (ΦPSII). The variety RB867515 showed higher capacity of recovery of the ΦPSII and rapair the effects of photoinhibition. The drought caused the decrease in the levels of sucrose and starch in two varieties, with greater reduction of recovery sucrose and starch compared to control, presented by RB867515. Increases in the levels of glucose and fructose were also observed in both varieties under water restriction. Changes in levels of sugars, indicating that rising levels of glucose and fructose occurred through the degradation of sucrose and starch, likely to hold the osmotic adjustment. The variety RB867515 showed higher activity of CAT and APX, in relation to RB855536, and SOD activity increased with increasing time of drought. In this work, the variety RB867515 showed greater efficiency in the activation of mechanisms of tolerance to drought stress. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O presente estudo teve por objetivo, caracterizar fisiologicamente as respostas à seca de duas variedades de cana-de-açúcar (Saccharum spp.), afim de contribuir com informações para o estudo dos processos fisiológicos envolvidos na adaptação das plantas ao déficit hídrico. Para tanto, instalou-se um experimento em delineamento inteiramente ao acaso, em casa de vegetação no Laboratório de Fisiologia Vegetal do Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal de Alagoas, localizado no município de Rio Largo - AL (9° 28 S, 35° 49 W, a 127 m de altitude), onde as variedades RB855536 e RB867515 com respostas contrastantes à seca, foram submetidas a dois, quatro, seis e oito dias de estresse hídrico e posterior reidratação. As variáveis fisiológicas e bioquímicas analisadas foram, potencial hídrico foliar (w), potencial de solutos (s), fluorescência da clorofila a (Fv/Fm e ФPSII), açúcares solúveis (glicose, frutose, sacarose) e amido, e atividade de enzimas antioxidantes, catalase (CAT), superóxido dismutase (SOD) e ascorbato peroxidase (APX). O estresse hídrico ocasionou em redução significativa no w e s nas duas variedades estudadas, as quais não suportaram um período de seca superior a seis dias. Após a reidratação, as variedades pesquisadas, mostraram capacidade de restabelecimento do w e s. A RB867515 teve maior decréscimo no w e s em relação a RB855536. Ambas as variedades pesquisadas apresentaram fotoinibição crônica e dinâmica gradativa com o aumento do tempo de estresse hídrico além de forte redução na eficiência quântica potencial (Fv/Fm) e efetiva (ΦPSII). A variedade RB867515 mostrou maior capacidade de recuperação do ΦPSII e de reparação aos efeitos da fotoinibição. O déficit hídrico causou a diminuição dos teores de sacarose e amido nas duas variedades, com maior nível de redução de sacarose e amido em relação ao controle, apresentado pela RB867515. Incrementos nos níveis de glicose e frutose também foram observados nas duas variedades sob restrição hídrica. As mudanças nos níveis de açúcares, indicam que a elevação nos níveis de glicose e frutose se deu através da degradação de sacarose e amido, provavelmente, no sentido de realizar o ajuste osmótico. A variedade RB867515 mostrou maior atividade de CAT e APX, em relação a RB855536, além de atividade crescente da SOD com aumento do tempo de seca. No presente trabalho, a variedade RB867515 revelou maior eficiência na ativação de mecanismos de tolerância ao estresse hídrico.