O nim (Azadirachta indica) é conhecido na Ásia devido a várias propriedades biológicas conhecidas desde a antigüidade. Os estudos referentes à ação inseticida dessa planta restringem-se a análise de seus mecanismos de ação sobre insetos e também de seus efeitos sobre trabalhadores rurais que fazem uso de produtos a base de nim; não havendo, na literatura pesquisada, trabalhos relativos aos impactos causados sobre o sistema vegetal. As plantas, assim como outros organismos, possuem a capacidade de se defenderem contra ataque de patógenos. Uma das respostas desencadeadas pelo reconhecimento do patógeno pelas células vegetais é a reação de hipersensibilidade (RH), que envolve a morte imediata das células do sítio primário de infecção, oferecendo resistência ao crescimento do patógeno. A RH é caracterizada pela necrose dos tecidos onde primeiro se manifestou a infecção, e este processo de morte celular programada envolve uma série de sinais que ainda não estão completamente elucidados. Neste trabalho, foram estabelecidas as condições do meio de cultura de células de Rubus fruticosus para os estudos com extrato de sementes de nim, avaliado o efeito elicitor deste sobre a cultura. Foram obtidos extratos hidroalcoólicos E1 e E2 e suas respectivas frações lioflizadas, L1 e L2. Estes extratos apresentaram maior teor de açúcares e lipídeos em sua composição e revelaram potencial antioxidante. Detectou-se a presença de AZA-A em L1 e L2, por meio de CLAE, cujos teores foram de 5,03 e 1,1 mg/mL, respectivamente, com tempo de retenção em torno de 9,5 minutos, confirmado por meio de análises via espectrometria de massas. O extrato L2 foi fracionado nas frações L2 inicial e AZA2. O extrato L2, nas concentrações de 0,1; 0,5; 1 e 5 mg/mL, e destas frações AZA2 e L2 inicial nas proporções do extrato L2 nestas concentrações, elicitaram células de Rubus fruticosus. O extrato L2, nas concentrações de 0,1; 0,5; 1 e 5 mg/mL, e suas frações AZA2 e L2 inicial nas proporções do extrato L2 nestas concentrações, elicitaram células de Rubus fruticosus. As células de Rubus fruticosus (1,8g) foram incubadas em tampão citrato de sódio contendo o extrato L2 e as frações L2 inicial e AZA2, separadamente, até a concentração de 5 mg/mL, por 1h, em temperatura ambiente. Após este período, os compostos fenólicos, proteínas e açúcares redutores foram determinados no meio extracelular e intracelular por métodos colorimétricos. O efeito destas frações e do extrato L2, na produção de EROs em células intactas de Rubus fruticosus, foi analisado usando a sonda diacetato 2,7-diclorofluoresceína (LEE et al., 1999; MURATA et al., 2001). Os resultados obtidos indicam que AZA isolada não teve efeito sobre respostas de defesa. A fração L2 inicial teve aumento de fenólicos intracelulares, de açúcares redutores extracelulares e diminuição de EROs, com o aumento da concentração do elicitor, indicando potencial antioxidante e mecanismo de defesa. O extrato L2 também demonstrou potencial antioxidante e protetor das células com o aumento da concentração do elicitor, além de possuir ação inseticida. / The neem (Azadirachta indica) is known in Asia due to their several biological properties. The studies on the insecticide action of neem extracts have only been restrict to the insect mechanisms and their effects on rural workers; studies on the impact in the vegetable system are not available. The plants, like the other organisms, have the ability to self-defend against attack of patogens. The hypersensitive response (RH), a type of programmed cell death (PCD) in plants, is triggered by plant cells when they recognize the patogen, and is characterized by necrosis of tissues in the local region surrounding the infection; the signals involved are still not completely elucidated. The present study evaluated the effects of neem extracts in Rubus fruticosus cell. The powdered seeds were submitted to two consecutive extractions with ethanol:water (1:1, v/v) at room temperature for 10 minutes, yielding E1 and E2 fractions. The solvent was evaporated and the aqueous extracts were concentrated and lyophilized, resulting in two samples, L1 and L2. They are used for analyses by high performance liquid chromatograph (HPLC) in C-18 column (4.6 x 250 mm), with acetonitrile-water (4:6 v/v) as mobile phase, flow rate 1 mL/min, monitored at 214 nm. The principal compound of this fraction was azadirachtin (5.03 and 1.1 mg/mL, respectively), the retention time was 9.5 min; it was confirmed using mass spectrophotometry. The L2 extract was partially fractionated by high performance liquid chromatograph (HPLC) in semi preparative C-18 column. The main fractions, analyzed by colorimetric methods, ESI-MS, were L2 initial and AZA2. The Rubus fruticosus cells (18-21 days; 1.8 g) were incubated in sodium citrate buffer containing L2, L2 initial ans AZA2 at concentrations up to 5 mg/mL, for 1h, at room temperature. After this period, the phenolic compounds, proteins and reducing sugar were determined in the extracellular and intracellular medium by colorimetric methods. Also, the effects of these fractions over the production of reactive oxygen species (ROS) in intact cell of Rubus fruticosus, was analyzed using 2,7-dichloro-fluorescein diacetate. AZA2 had no effect on the defense response. The initial L2 fraction increased the phenolic compounds in the intracellular medium and the reducing sugars in the extracellular medium. The same fraction showed an inhibitory effect on ROS and also increased the concentration of the elicitor. These results indicate the antioxidant potential and protector effect of the L2 initial. The L2 extract also demonstrated antioxidant and protective potential of cells with the increase of the elicitor concentration. Therefore, in parallel with its insecticide action, the neem extract contributes to the self-defense ability of the plants.

Como os outros organismos, as plantas têm a habilidade de se defenderem através do reconhecimento de patógenos (resposta de hipersensibilidade - RH), causando a morte imediata das células no sítio primário da infecção, desta maneira oferecendo resistência ao seu crescimento. A RH é caracterizada pela necrose dos tecidos neste local, através de muitos sinais ainda não completamente elucidados, como a formação de radicais livres, incluindo o peróxido de hidrogênio (H2O2), e o reforço da parede celular. O objetivo deste estudo foi estabelecer a relação entre esses sinais em cultura de células de amora-preta (Rubus fruticosus). As condições experimentais para a análise da parede celular, das espécies reativas de oxigênio (EROs) e do H2O2 foram padronizadas. O polissacarídeo ácido (ramnoglucuronogalactana, F-I), o ácido salicílico (AS), e o metil jasmonato (MeJA), bem estabelecidos efetores da resposta da defesa, foram usados como elicitores. A produção das EROs e do H2O2 foram ativadas por F-I e pelo AS, seguidos da liberação de fragmentos de dissacarídeos da parede celular, aparentemente devido a sua degradação. Por outro lado, uma produção pequena de EROs e de H2O2 foram observadas na presença de MeJA, assim como um aumento de fragmentos de massa molecular mais elevada, que podem funcionar como sinais para o reforço da parede celular, indução de enzimas e para a produção de outra moléculas de defesa. Quando da elicitação, concomitante, com dois elicitores, AS + MeJA, houve a inibição da produção de EROs causada pelo MeJA e foi mantida a liberação de compostos extracelulares de massa molecular mais elevada. / Like the other organisms, plants have the ability to self-defend through recognition of pathogens (hypersensitive response - HR), causing immediate cell death at the primary infection site, thus offering resistance to their grown. The HR is characterized by necrosis of tissues in this site via many signals still not completely elucidated, like formation of free radicals including H2O2 and reinforcement of cell wall. The aim of this study was to establish the relationship between these signals in blackberry-black cell culture (Rubus fruticosus). The experimental conditions for analysis of cell wall, reactive oxygen species (ROS) and H2O2, were established. Acid polysaccharide (rhamnoglucuronogalactan, F-I), salicylic acid (SA), and methyl jasmonate (MeJA), well established effectors of the defense response, were used as elicitors. ROS and H2O2 production was activated by F-I and SA, followed by release of fragments like disaccharides from the cell wall, apparently due to its degradation. By contrast, a small production of ROS and H2O2 was observed in presence of MeJA, as well as an increase of high molecular weight fragments, that may function as signals for reinforcement of cell wall, enzyme induction and production of others defense molecules. Together, the two elicitors SA and MeJA inhibited the ROS production, caused by MeJA, while sustaining release of the extra cellular compounds of high molecular weight.

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A espécie Alternanthera sessilis produz estes pigmentos, porém a demanda por esta quantidade é muito alta, sendo necessário otimizar a produção deste composto. Desta forma, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o uso de elicitores químicos, através do Metiljasmonato, em sistema de hidroponia e uso de elicitores físicos, através de diferentes qualidades de luz em cultura de calos na espécie A. sessilis. No experimento de elicitação em sistema de hidroponia, plantas oriundas do cultivo in vitro e ex vitro sofreram elicitação com 100 μM de Metiljasmonato (MeJa), por 48 horas. Em seguida foi realizada a extração de RNA, quantificação de clorofilas, betalaínas e flavonoides. No experimento de indução de calos e elicitação com diferentes qualidades de luzes, explantes foliares e internodais foram colocados em meio MS com diferentes reguladores de crescimento, por 20 dias no escuro e 10 dias na luz. Os meios que se mostraram mais eficientes na formação de calos foram repetidos e acrescidos de meio de indução de betacianina (MIB) e estes permaneceram por 40 dias em cultivo sob as diferentes qualidades de luz (branca, azul, vermelha e escuro). Ao término do período foram quantificados betalaínas e flavonoides. No experimento de elicitação com MeJa em hidroponia, o tempo de 48 horas não foi capaz de alterar significativamente os parâmetros avaliados, porém em relação ao tipo de cultivo, plantas ex vitro tiveram um incremento significativo em relação à amarantina e betanina, comparada a de origem in vitro. No segundo experimento de indução de calos o tratamento que se mostrou mais propício à formação de calos e consequente indução de betalaínas foi a combinação do meio contendo 1,5 mg L-1 de 2,4-D e 2,0 mg L-1 de BAP e a luz azul, dobrando os teores de betalaínas. Conclui-se que a elicitação química por Meja não foi capaz de alterar quantitativamente os parâmetros avaliados no tempo de exposição de 48 horas e que a elicitação física pela luz em calos é um sistema eficiente de reprogramação metabólica nas plantas, já que a luz azul em conjunto com o meio de cultivo adequado é capaz de otimizar a produção de metabólitos de interesse comercial. / Alternative methods that may affect different biosynthetic pathways of plants to improve the production of phytochemicals of interest are increasingly being studied. Use of elicitors, in tissue culture, is one of these methods. Elicitors are physical, chemical or biological factors that are capable of eliciting physiological or morphological responses on plants. Among the compounds produced by plants, pigments, such as betalains because they are natural and present antioxidant functions, have received attention by both the food industry, such as pharmaceuticals. The species Alternathera sessilis produces these pigments, though the demand for this quantity is too high, it is necessary to optimize production of this compound. Therefore, the objective of this study was to evaluate the use of chemical elicitors, by methyl jasmonate, in hydroponics system and use of physical elicitors, through different qualities of light in callus culture in the species A. sessilis. In the elicitation experiment in hydroponics system, plants grown in vitro and ex vitro culture suffered elicitation with 100 mM of methyljasmonate (MeJA), for 48 hours. It then carried the RNA extraction, quantification of chlorophylls, betalains and flavonoids. In callus induction and elicitation experiment with different lights, leaf explants and internodal were placed on MS medium with different growth regulators, for 20 days in the dark and 10 days in the light. The means which were more effective in callus formation were repeated and added half betacyanin induction (MIB) and they remained for 40 days in culture under different light qualities (white, blue, red and dark). At the end of the period they were quantified betalains and flavonoids. In the experiment elicitation with MeJa in hydroponics, the time of 48 hours was not able to significantly change the parameters evaluated, but in relation to the type of crop, ex vitro plants had a significant increase in relation to amarantin and betanin, compared to original in vitro. In the second experiment callus induction treatment which was more conducive to the formation of callus and subsequent induction betalains was the combination of medium containing 1,5 mg L-1 2,4-D and 2,0 mg L-1 BAP and blue light, doubling the betalains contents. It can be concluded that chemical elicitation by MeJa, was not able to quantitatively change the parameters evaluated in time of 48 hours exposure and physical elicitation by light callus is an efficient metabolicreprogramming in plants, since light blue together with appropriate growth medium, is able to optimize the production of commercially important metabolites.

O nim (Azadirachta indica) é conhecido na Ásia devido a várias propriedades biológicas conhecidas desde a antigüidade. Os estudos referentes à ação inseticida dessa planta restringem-se a análise de seus mecanismos de ação sobre insetos e também de seus efeitos sobre trabalhadores rurais que fazem uso de produtos a base de nim; não havendo, na literatura pesquisada, trabalhos relativos aos impactos causados sobre o sistema vegetal. As plantas, assim como outros organismos, possuem a capacidade de se defenderem contra ataque de patógenos. Uma das respostas desencadeadas pelo reconhecimento do patógeno pelas células vegetais é a reação de hipersensibilidade (RH), que envolve a morte imediata das células do sítio primário de infecção, oferecendo resistência ao crescimento do patógeno. A RH é caracterizada pela necrose dos tecidos onde primeiro se manifestou a infecção, e este processo de morte celular programada envolve uma série de sinais que ainda não estão completamente elucidados. Neste trabalho, foram estabelecidas as condições do meio de cultura de células de Rubus fruticosus para os estudos com extrato de sementes de nim, avaliado o efeito elicitor deste sobre a cultura. Foram obtidos extratos hidroalcoólicos E1 e E2 e suas respectivas frações lioflizadas, L1 e L2. Estes extratos apresentaram maior teor de açúcares e lipídeos em sua composição e revelaram potencial antioxidante. Detectou-se a presença de AZA-A em L1 e L2, por meio de CLAE, cujos teores foram de 5,03 e 1,1 mg/mL, respectivamente, com tempo de retenção em torno de 9,5 minutos, confirmado por meio de análises via espectrometria de massas. O extrato L2 foi fracionado nas frações L2 inicial e AZA2. O extrato L2, nas concentrações de 0,1; 0,5; 1 e 5 mg/mL, e destas frações AZA2 e L2 inicial nas proporções do extrato L2 nestas concentrações, elicitaram células de Rubus fruticosus. O extrato L2, nas concentrações de 0,1; 0,5; 1 e 5 mg/mL, e suas frações AZA2 e L2 inicial nas proporções do extrato L2 nestas concentrações, elicitaram células de Rubus fruticosus. As células de Rubus fruticosus (1,8g) foram incubadas em tampão citrato de sódio contendo o extrato L2 e as frações L2 inicial e AZA2, separadamente, até a concentração de 5 mg/mL, por 1h, em temperatura ambiente. Após este período, os compostos fenólicos, proteínas e açúcares redutores foram determinados no meio extracelular e intracelular por métodos colorimétricos. O efeito destas frações e do extrato L2, na produção de EROs em células intactas de Rubus fruticosus, foi analisado usando a sonda diacetato 2,7-diclorofluoresceína (LEE et al., 1999; MURATA et al., 2001). Os resultados obtidos indicam que AZA isolada não teve efeito sobre respostas de defesa. A fração L2 inicial teve aumento de fenólicos intracelulares, de açúcares redutores extracelulares e diminuição de EROs, com o aumento da concentração do elicitor, indicando potencial antioxidante e mecanismo de defesa. O extrato L2 também demonstrou potencial antioxidante e protetor das células com o aumento da concentração do elicitor, além de possuir ação inseticida. / The neem (Azadirachta indica) is known in Asia due to their several biological properties. The studies on the insecticide action of neem extracts have only been restrict to the insect mechanisms and their effects on rural workers; studies on the impact in the vegetable system are not available. The plants, like the other organisms, have the ability to self-defend against attack of patogens. The hypersensitive response (RH), a type of programmed cell death (PCD) in plants, is triggered by plant cells when they recognize the patogen, and is characterized by necrosis of tissues in the local region surrounding the infection; the signals involved are still not completely elucidated. The present study evaluated the effects of neem extracts in Rubus fruticosus cell. The powdered seeds were submitted to two consecutive extractions with ethanol:water (1:1, v/v) at room temperature for 10 minutes, yielding E1 and E2 fractions. The solvent was evaporated and the aqueous extracts were concentrated and lyophilized, resulting in two samples, L1 and L2. They are used for analyses by high performance liquid chromatograph (HPLC) in C-18 column (4.6 x 250 mm), with acetonitrile-water (4:6 v/v) as mobile phase, flow rate 1 mL/min, monitored at 214 nm. The principal compound of this fraction was azadirachtin (5.03 and 1.1 mg/mL, respectively), the retention time was 9.5 min; it was confirmed using mass spectrophotometry. The L2 extract was partially fractionated by high performance liquid chromatograph (HPLC) in semi preparative C-18 column. The main fractions, analyzed by colorimetric methods, ESI-MS, were L2 initial and AZA2. The Rubus fruticosus cells (18-21 days; 1.8 g) were incubated in sodium citrate buffer containing L2, L2 initial ans AZA2 at concentrations up to 5 mg/mL, for 1h, at room temperature. After this period, the phenolic compounds, proteins and reducing sugar were determined in the extracellular and intracellular medium by colorimetric methods. Also, the effects of these fractions over the production of reactive oxygen species (ROS) in intact cell of Rubus fruticosus, was analyzed using 2,7-dichloro-fluorescein diacetate. AZA2 had no effect on the defense response. The initial L2 fraction increased the phenolic compounds in the intracellular medium and the reducing sugars in the extracellular medium. The same fraction showed an inhibitory effect on ROS and also increased the concentration of the elicitor. These results indicate the antioxidant potential and protector effect of the L2 initial. The L2 extract also demonstrated antioxidant and protective potential of cells with the increase of the elicitor concentration. Therefore, in parallel with its insecticide action, the neem extract contributes to the self-defense ability of the plants.

The phytopathogenic fungus <i>Leptosphaeria maculans</i> can cause blackleg disease on crucifers, which results in significant yield losses. Fungal diseases involve interactions between pathogenic fungi and host plants. One aspect of these interactions is mediated by secondary metabolites produced by both fungi and host plants. Phytotoxins and elicitors as well as phytoanticipins and phytoalexins are metabolites produced by fungi and plants, respectively. This thesis describes and discusses the isolation, structure, biological activity and biosynthesis of the secondary metabolites produced by L. maculans.<p> The elicitor-toxin activity bioassay guided isolation of elicitors and phytotoxins produced by <i>L. maculans</i> in a chemically defined medium lead to the isolation of general elicitors, <i>sirodesmin PL</i> (165) and <i>deacetylsirodesmin PL</i> (166), and specific elicitors, <i>cerebrosides C</i> (14) and D (31) from minimum medium (MM) culture under standard conditions. The known phytotoxins sirodesmin PL (165) and deacetylsirodesmin PL (166) induced the production of <i>phytoalexin spirobrassinin</i> (122) in both resistant plant species (brown mustard, <i>Brassica juncea</i> cv. Cutlass) and susceptible plant species (canola, B. napus cv. Westar). A mixture of cerebrosides C (14) and D (31) induced the production of the phytoalexin rutalexin (127) in resistant plant species (brown mustard, B. juncea cv. Cutlass) but not in susceptible plant species (canola, B. napus cv. Westar). New metabolites leptomaculins A-E (267-269, 272 and 274) and deacetylleptomaculins C-E (270, 273 and 275) were isolated from elicitor-phytotoxin active fractions but did not display detectable elicitor activity or phytotoxicity after purification.<p> New metabolites maculansins A (299) and B (300), which were not detected in cultures of L. maculans incubated in MM, were isolated from cultures of <i>L. maculans</i> incubated in potato dextrose broth (PDB). Maculansins A (299) and B (300) displayed higher phytotoxicity on brown mustard than on canola and white mustard (<i>Sinapis alba cv. Ochre</i>) but did not elicit detectable production of phytoalexins in either brown mustard or canola. Metabolite 2,4-dihydroxy-3,6-dimethylbenzaldehyde (212) was produced in higher amount in cultures of L. maculans incubated in PDB than in MM and displayed strong inhibition effect on the root growth of brown mustard and canola. <i>L. maculans</i> incubated in MM amended with high concentration of NaCl produced a new metabolite, 8-hydroxynaphthalene-1-sulfate (293), and a known metabolite, bulgarein (294), which are likely involved in the self-protection. The potential intermediates involved in the biosynthesis of sirodesmin PL (165) were investigated using deuterium labeled precursors: [3,3-2H2]-L-tyrosine (251a), [3,3-2H2]O-prenyl-L-tyrosine (312a), E-[3,3,5,5,5-2H5]O-prenyl-L-tyrosine (312b), [5,5-2H2]phomamide (171a), [2,3,3-2H3]-L-serine (233d) and [5,5-2H2]cyclo-L-tyr-L-ser (252a). Intact incorporation of [5,5-2H2]phomamide (171a) into sirodesmin PL (165) suggested that leptomaculin D (272) and E (274), and deacetylleptomaculin D (273) and E (275) are not intermediates in the biosynthesis of sirodesmin PL (165). They are more likely the catabolic metabolites of sirodesmin PL (165). Phomamide (171), the intermediate in the biosynthetic pathway of sirodesmin PL (165), is likely biosynthesized by coupling of prenyl tyrosine (312) with serine (233) rather than prenylation of cyclo-L-tyr-L-ser (252). When [3,3-2H2]-L-tyrosine (251a), [3,3-2H2]O-prenyl-L-tyrosine (312a), and E-[3,3,5,5,5-2H5]O-prenyl-L-tyrosine (312b) were fed into cultures of L. maculans, a â proton exchange was detected by 1H NMR through intrinsic steric isotope effect, which occurs before the formation of phomamide (171). The biosynthesis and catabolism of sirodesmin PL (165) were proposed based on the results obtained in this work.

The phytopathogenic fungus <i>Leptosphaeria maculans</i> can cause blackleg disease on crucifers, which results in significant yield losses. Fungal diseases involve interactions between pathogenic fungi and host plants. One aspect of these interactions is mediated by secondary metabolites produced by both fungi and host plants. Phytotoxins and elicitors as well as phytoanticipins and phytoalexins are metabolites produced by fungi and plants, respectively. This thesis describes and discusses the isolation, structure, biological activity and biosynthesis of the secondary metabolites produced by L. maculans.<p> The elicitor-toxin activity bioassay guided isolation of elicitors and phytotoxins produced by <i>L. maculans</i> in a chemically defined medium lead to the isolation of general elicitors, <i>sirodesmin PL</i> (165) and <i>deacetylsirodesmin PL</i> (166), and specific elicitors, <i>cerebrosides C</i> (14) and D (31) from minimum medium (MM) culture under standard conditions. The known phytotoxins sirodesmin PL (165) and deacetylsirodesmin PL (166) induced the production of <i>phytoalexin spirobrassinin</i> (122) in both resistant plant species (brown mustard, <i>Brassica juncea</i> cv. Cutlass) and susceptible plant species (canola, B. napus cv. Westar). A mixture of cerebrosides C (14) and D (31) induced the production of the phytoalexin rutalexin (127) in resistant plant species (brown mustard, B. juncea cv. Cutlass) but not in susceptible plant species (canola, B. napus cv. Westar). New metabolites leptomaculins A-E (267-269, 272 and 274) and deacetylleptomaculins C-E (270, 273 and 275) were isolated from elicitor-phytotoxin active fractions but did not display detectable elicitor activity or phytotoxicity after purification.<p> New metabolites maculansins A (299) and B (300), which were not detected in cultures of L. maculans incubated in MM, were isolated from cultures of <i>L. maculans</i> incubated in potato dextrose broth (PDB). Maculansins A (299) and B (300) displayed higher phytotoxicity on brown mustard than on canola and white mustard (<i>Sinapis alba cv. Ochre</i>) but did not elicit detectable production of phytoalexins in either brown mustard or canola. Metabolite 2,4-dihydroxy-3,6-dimethylbenzaldehyde (212) was produced in higher amount in cultures of L. maculans incubated in PDB than in MM and displayed strong inhibition effect on the root growth of brown mustard and canola. <i>L. maculans</i> incubated in MM amended with high concentration of NaCl produced a new metabolite, 8-hydroxynaphthalene-1-sulfate (293), and a known metabolite, bulgarein (294), which are likely involved in the self-protection. The potential intermediates involved in the biosynthesis of sirodesmin PL (165) were investigated using deuterium labeled precursors: [3,3-2H2]-L-tyrosine (251a), [3,3-2H2]O-prenyl-L-tyrosine (312a), E-[3,3,5,5,5-2H5]O-prenyl-L-tyrosine (312b), [5,5-2H2]phomamide (171a), [2,3,3-2H3]-L-serine (233d) and [5,5-2H2]cyclo-L-tyr-L-ser (252a). Intact incorporation of [5,5-2H2]phomamide (171a) into sirodesmin PL (165) suggested that leptomaculin D (272) and E (274), and deacetylleptomaculin D (273) and E (275) are not intermediates in the biosynthesis of sirodesmin PL (165). They are more likely the catabolic metabolites of sirodesmin PL (165). Phomamide (171), the intermediate in the biosynthetic pathway of sirodesmin PL (165), is likely biosynthesized by coupling of prenyl tyrosine (312) with serine (233) rather than prenylation of cyclo-L-tyr-L-ser (252). When [3,3-2H2]-L-tyrosine (251a), [3,3-2H2]O-prenyl-L-tyrosine (312a), and E-[3,3,5,5,5-2H5]O-prenyl-L-tyrosine (312b) were fed into cultures of L. maculans, a â proton exchange was detected by 1H NMR through intrinsic steric isotope effect, which occurs before the formation of phomamide (171). The biosynthesis and catabolism of sirodesmin PL (165) were proposed based on the results obtained in this work.

Les maladies du bois de la vigne, causées par des champignons nécrotrophes, ont un impact considérable sur l'économie viticole au niveau mondial. En effet, tous les cépages Vitis vinifera cultivés actuellement présentent une sensibilité plus ou moins forte à ces champignons.Dans le but d'établir un test rapide d'évaluation de la sensibilité de clones de vigne (nouvellement sélectionnés ou futures obtentions variétales) à Eutypa lata, le champignon responsable de l'Eutypiose, une recherche de marqueurs moléculaires de tolérance a été réalisée. Suite à l'infection in vivo et in vitro d'une douzaine de cépages de sensibilité différente par E. lata, plusieurs gènes candidats ont été identifiés comme marqueurs potentiels de la tolérance à la maladie à partir d'une étude transcriptomique.A l'aide d'un système innovant d'infection in vitro, le dialogue moléculaire sans contact physique entre des disques foliaires de V. vinifera et le mycélium d’E. lata a également été étudié chez les douze cépages. Cette étude a permis de mettre en évidence le rôle potentiel d'éliciteurs dans la mise en place des réponses de défenses. De plus, l'infection par E. lata régule différentiellement l'expression des gènes codant pour un transporteur d'hexoses et des invertases, ainsi que les activités invertasiques associées, chez les cépages de sensibilités variables.Les travaux de recherche présentées dans cette thèse ont ainsi permis l'identification des marqueurs de tolérance à l'Eutypiose et la mise au point d'un test d'infection in vitro efficace et fiable, permettant de diagnostiquer la sensibilité des futures créations variétales. De plus les résultats obtenus démontrent l'importance des éliciteurs dans la mise en place des défenses, de la régulation du transport et du métabolisme des sucres au cours de l'infection par E. lata. / Nowadays, grapevine wood decay diseases cause significant economic losses for the most sensitive varieties and represent a threat to the sustainability of the wine industry.This research focuses on the identification of molecular markers for sensitivity to Eutypa lata, responsible for Eutypiosis that could be used to diagnose the sensitivity of new grapevine clones or cultivars. Using an in vivo and in vitro infection assay, several potential markers genes for tolerance to Eutypiosis have been identified from a gene expression study on twelve different cultivars.Using an innovative in vitro infection system, the molecular dialogue (without physical contact) between Vitis vinfera foliars discs of and Eutypa lata was studied, leading to the identification of elicitors that could potentially play a role in the induction of defense responses in the cultivars. In addition, the expression of several sugar transport and invertase genes and their associated activities were demonstrated to be differentially regulated by the infection in tolerant and susceptible cultivars.Altogether, this research work led to the identification of several tolerance markers genes to Eutypiosis and to the development of a new, efficient and reliable in vitro infection system that could be used to diagnose new cultivar susceptibility. Furthermore, the results obtained demonstrated the importance of sugar transport and defense metabolism regulation during the infection of grapevine by Eutypa lata.

MORAIS, Vanessa Duarte de. Avaliação da expressão gênica da toxina da soja (SBTX) por indutores da defesa de plantas. 2012. 92 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Eric Santiago (erichhcl@gmail.com) on 2016-07-15T13:11:16Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_vdmorais.pdf: 9943329 bytes, checksum: 9b36af801a5a86f10c3a4153e39f1e80 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-08-02T20:24:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_vdmorais.pdf: 9943329 bytes, checksum: 9b36af801a5a86f10c3a4153e39f1e80 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-02T20:24:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_vdmorais.pdf: 9943329 bytes, checksum: 9b36af801a5a86f10c3a4153e39f1e80 (MD5) Previous issue date: 2012 / Soybean is a legume most commonly utilized in the world, whose use is justified by the high nutritional content of its grain, consisting mainly of proteins and lipids. The current estimate of global soybean production is 250,000 tons/year, but there are limiting factors of this production, such as the pest attack. The fungal diseases, for example, cause losses in soybeans around 4%, where 20% of these are derived from infection by Septoria glycines and Cercospora kikuchii. Thus, the search for alternative measures is increasing, particularly in reducing the use of pesticides, but for this it is important to understand the plant defense mechanisms. Soybean toxin (SBTX) is a protein purified from soybean seeds with activity against plant and human pathogenic fungi and neurotoxic action to rats and mice, hence the reason it received the name of toxin. SBTX shows a molecular mass of 44 kDa, composed of two subunits (17 and 27 kDa) encoded by distinct genes and it has been detected seeds, roots, stems and leaves. This study aimed to evaluate the gene expression profile of SBTX in soybean plants whose primary leaves were treated with elicitors (biotic and abiotic), using the real-time PCR technique, in an attempt to strength the physiological role of defense proposed for this protein. Therefore, salicylic acid, mechanic injury and Cercospora kikuchii spores were used as elicitors and it was measured the transcript levels of SBTX subunits. Induction responses were observed for both subunits of SBTX, but the gene expression profiles were different. For SBTX 27 kDa gene, the highest transcript level was detected when the treatment involved mechanic injury associated to salicylic acid, an increase of about 100 fold after 12 hours of treatment application. Nevertheless, for SBTX 17 kDa gene the induction response was much smaller, it was only around 10 times. The data together show that SBTX is an inducible protein by biotic and abiotic elicitors, reinforcing its physiological role of defense, which could eventually be used as biotechnological tool in order to mitigate losses caused by fungi. / A soja é uma das leguminosas mais utilizadas no mundo, sendo o uso justificado pelo elevado teor nutricional de seus grãos, constituídos, principalmente, por proteínas e lipídios. A estimativa atual da produção mundial de soja é de 250.000 toneladas/ano, porém há fatores limitantes dessa produção, como o ataque de pragas. As doenças causadas por fungos, por exemplo, causam na soja perdas em torno de 4%, sendo 20% destas causadas por Septoria glycines e Cercospora kikuchii. Assim, a busca por medidas alternativas de controle é crescente, particularmente em diminuição ao uso de agrotóxicos, mas, para isso, é importante o entendimento dos mecanismos de defesa vegetal. Das sementes de soja foi purificada uma proteína, denominada toxina da soja (SBTX), que é ativa contra diversos fungos de plantas e do homem e, também, é neurotóxica para ratos e camundongos, razão pela qual recebeu o nome de toxina. A SBTX apresenta massa molecular de 44 kDa, constituída por duas subunidades (17 e 27 kDa) codificadas por genes distintos e já foi identificada nas sementes, raízes, caules e folhas. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o perfil de expressão gênica da SBTX em plantas cujas folhas primárias foram tratadas com elicitores (biótico e abiótico), usando a técnica de PCR em tempo real, na tentativa de reforçar o papel fisiológico de defesa proposto para proteína. Assim sendo, ácido salicílico, injúria mecânica e esporos do fungo Cercospora kikuchii foram utilizados como elicitores e os níveis de transcritos para as duas subunidades proteicas de SBTX avaliados. Respostas de indução foram verificadas para ambas as subunidades da SBTX, porém os perfis de expressão gênica foram diferenciados. Para o gene SBTX 27 kDa, o maior nível de transcritos foi detectado quando o tratamento envolveu injúria mecânica associada ao ácido salicílico, correspondendo a um aumento de cerca de 100 vezes após 12 horas de aplicação do tratamento. Já para o gene SBTX 17 kDa este aumento não foi verificado na mesma intensidade, tendo sido apenas em torno de 10 vezes. Os dados em conjunto mostram que SBTX é uma proteína passível de indução por elicitores bióticos e abióticos, reforçando o seu papel fisiológico de defesa, podendo vir a ser utilizada como ferramenta biotecnológica no sentido de amenizar as perdas causadas por fungos.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:16:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO RACHEL SILVEIRA FREITAS.pdf: 844126 bytes, checksum: 0544e2973ae364fb2429cc263d62f87a (MD5) Previous issue date: 2011-06-30 / Species of the genus Trichoderma have been used as biocontrol agents against different pathogens. The mechanisms employed by Trichoderma species against these pathogens ranging from competition for nutrients, production of non-volatile and volatile antibiotics in the production of hydrolytic enzymes, in a mechanism denominated mycoparasitism. In addition to its characteristics, many strains of Trichoderma are competent rhizosphere are able to colonize and grow in association with plant roots. The root colonization by Trichoderma spp., often is associated with the induction of local and systemic resistance. Whereas fungi of the genus Trichoderma have been described as inducers of defense responses and systemic resistance in association with maize (Zea mays), cucumber, tomato and cotton, it was our interest to analyze the interaction between Trichoderma spp. and beans. Therefore, this study aimed to identify and evaluate gene expression of protein elicitors of defense (SM1) in different isolates of Trichoderma spp. obtained from Cerrado soils. Eight isolates were selected and all showed a band of approximately 250pb, corresponding to the expected size of the gene Sm1 from T. Virens. The complete sequence of SM1 gene was obtained using as template cDNA and genomic DNA of T. harzianum. The amplification products containing an ORF of 417 bp and the protein predicted from this sequence has 138 amino acids. The ORF showed identity with sequences of other protein elicitors isolated from Trichoderma spp., and also proteins belonging to the family of cerato-platanin. Studies of the expression of SM1 with the isolate Trichoderma 37 showed that this protein is expressed in different carbon sources. / Espécies do gênero Trichoderma têm sido utilizadas como agentes de controle biológico contra diferentes tipos de fitopatógenos. Os mecanismos utilizados pelas espécies de Trichoderma contra esses fitopatógenos vão desde a competição por nutrientes, produção de antibióticos voláteis e não voláteis à produção de enzimas hidrolíticas, em um mecanismo denominado micoparasitismo. Em adição a estas características, muitas linhagens de Trichoderma são rizosfera competentes e são capazes de colonizar e crescer em associação com as raízes das plantas. A colonização da raiz pelo Trichoderma spp., frequentemente, é associada com a indução de resistência local e sistêmica. Considerando que fungos do gênero Trichoderma já foram descritos como indutores de resposta de defesa e resistência sistêmica em associação com milho (Zea mays), pepineiro, tomateiro e algodoeiro, foi nosso interesse analisar a interação entre Trichoderma spp., e feijoeiro. Sendo assim, este trabalho teve por objetivo identificar e avaliar a expressão do gene de uma proteína elicitora de defesa (Sm1) em diferentes isolados de Trichoderma spp. obtidos de solos do Cerrado. Oito isolados foram selecionados e todos apresentaram uma banda de aproximadamente 250pb, correspondendo ao tamanho esperado do gene Sm1 de T. virens. A seqüência completa do gene da Sm1 foi obtida utilizando como molde cDNA e DNA genômico de T. harzianum. Os produtos da amplificação contém uma ORF de 417 pb e a proteína predita a partir dessa seqüência tem 138 aminoácidos. Esta ORF apresentou identidade com seqüência de proteínas elicitoras de outros isolados de Trichoderma spp. e também com proteínas pertencentes a família das ceratoplataninas. Estudos de expressão da Sm1 com isolado Trichoderma 37 mostrou que esta proteína é expressa em diferentes fontes de carbono.

Como os outros organismos, as plantas têm a habilidade de se defenderem através do reconhecimento de patógenos (resposta de hipersensibilidade - RH), causando a morte imediata das células no sítio primário da infecção, desta maneira oferecendo resistência ao seu crescimento. A RH é caracterizada pela necrose dos tecidos neste local, através de muitos sinais ainda não completamente elucidados, como a formação de radicais livres, incluindo o peróxido de hidrogênio (H2O2), e o reforço da parede celular. O objetivo deste estudo foi estabelecer a relação entre esses sinais em cultura de células de amora-preta (Rubus fruticosus). As condições experimentais para a análise da parede celular, das espécies reativas de oxigênio (EROs) e do H2O2 foram padronizadas. O polissacarídeo ácido (ramnoglucuronogalactana, F-I), o ácido salicílico (AS), e o metil jasmonato (MeJA), bem estabelecidos efetores da resposta da defesa, foram usados como elicitores. A produção das EROs e do H2O2 foram ativadas por F-I e pelo AS, seguidos da liberação de fragmentos de dissacarídeos da parede celular, aparentemente devido a sua degradação. Por outro lado, uma produção pequena de EROs e de H2O2 foram observadas na presença de MeJA, assim como um aumento de fragmentos de massa molecular mais elevada, que podem funcionar como sinais para o reforço da parede celular, indução de enzimas e para a produção de outra moléculas de defesa. Quando da elicitação, concomitante, com dois elicitores, AS + MeJA, houve a inibição da produção de EROs causada pelo MeJA e foi mantida a liberação de compostos extracelulares de massa molecular mais elevada. / Like the other organisms, plants have the ability to self-defend through recognition of pathogens (hypersensitive response - HR), causing immediate cell death at the primary infection site, thus offering resistance to their grown. The HR is characterized by necrosis of tissues in this site via many signals still not completely elucidated, like formation of free radicals including H2O2 and reinforcement of cell wall. The aim of this study was to establish the relationship between these signals in blackberry-black cell culture (Rubus fruticosus). The experimental conditions for analysis of cell wall, reactive oxygen species (ROS) and H2O2, were established. Acid polysaccharide (rhamnoglucuronogalactan, F-I), salicylic acid (SA), and methyl jasmonate (MeJA), well established effectors of the defense response, were used as elicitors. ROS and H2O2 production was activated by F-I and SA, followed by release of fragments like disaccharides from the cell wall, apparently due to its degradation. By contrast, a small production of ROS and H2O2 was observed in presence of MeJA, as well as an increase of high molecular weight fragments, that may function as signals for reinforcement of cell wall, enzyme induction and production of others defense molecules. Together, the two elicitors SA and MeJA inhibited the ROS production, caused by MeJA, while sustaining release of the extra cellular compounds of high molecular weight.