Submitted by CAROLINA CRISTINA MONTEIRO null (carolina.monteiro@hotmail.com) on 2016-11-03T17:43:35Z No. of bitstreams: 1 Tese_Carolina_Cristina_Monteiro.pdf: 3906469 bytes, checksum: a2e764a9c5bf74630beb1f344872ae2e (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-11-10T13:10:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 monteiro_cc_dr_jabo.pdf: 3906469 bytes, checksum: a2e764a9c5bf74630beb1f344872ae2e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-10T13:10:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 monteiro_cc_dr_jabo.pdf: 3906469 bytes, checksum: a2e764a9c5bf74630beb1f344872ae2e (MD5) Previous issue date: 2016-10-10 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As alterações morfológicas e bioquímicas das plantas sob deficiência de Fe são muito importantes para a sobrevivência em ambientes limitantes de Fe, sendo que estas alterações são controladas pela auxina e o etileno. Entretanto, a interação desses dois fitormônios nas respostas à deficiência de Fe ainda é pouco conhecida. Para isso, o presente estudo avaliou respostas morfológicas, bioquímicas e de qRT-PCR em mutantes hormonais de tomateiro, sendo eles mutantes em baixa sensibilidade à auxina (dgt, AUX-) e baixa sensibilidade ao etileno (Nr, ET-) e superprodução de etileno (epi, ET+) e seus duplos mutantes (Nr dgt e epi dgt), bem como o controle Micro-Tom (MT), submetidos à de Fe. As plantas foram germinadas e transplantadas para vasos com solução nutritiva completa até aclimatação, e posteriormente o Fe foi retirado da solução em 50% dos vasos. Os tempos estudados foram T0 - quando ainda todas as plantas estavam com Fe, T1 – com quatro dias sem Fe, e T2 – com 24 dias sem Fe. O delineamento experimental foi em blocos casualizados (DBC) com seis genótipos (MT, dgt, Nr, epi, Nr dgt e epi dgt) e dois tratamentos (com e sem Fe), com três repetições (n=3), utilizando a análise de variância (ANOVA) e o Teste de Média (Duncan) a 5% de probabilidade. Nos resultados morfológicos da raiz, como comprimento, densidade, diâmetro, área e massa de matéria seca da raiz, pode-se observar que a auxina apresentou respostas epistáticas sobre o etileno. Contudo, para as análises bioquímicas no sistema radicular e na parte aérea, como clorofilas totais, enzimas antioxidantes (SOD, CAT e APX), conteúdo de H2O2 e MDA, o efeito do tempo de exposição à ausência de Fe manifestaram outros tipos de interação, como a aditiva e a sinergística, mostrando vias independentes da ação da auxina e etileno para essas respostas. Já para os níveis de transcritos do gene da redutase férrica (SlFRO1), foi possível identificar a interação sinergística entre auxina e etileno, proporcionando aumento da expressão nos duplos mutantes em relação aos simples mutantes. Contudo, para o transportador de Fe da membrana da raiz (SlIRT1), o Nr dgt apresentou interação aditiva e o epi dgt apresentou efeito epistático do epi sobre o dgt. Com esses resultados, pode-se concluir que existe a interação entre auxina e etileno nas respostas à deficiência de Fe em tomateiro, e é dependente do tempo de exposição à deficiência bem como do órgão analisado. / FAPESP: 2013/04316-2

A cana-de-açúcar é uma gramínea C4 da família das Poaceae. Sua principal característica é a capacidade de estocar altas concentrações de sacarose no colmo. Devido à sua alta atividade fotossintética, ela consegue converter uma boa parte da radiação solar em biomassa. Assim, ela pode ser considerada um dos melhores modelos para os estudos da relação fonte-dreno. O Brasil é um dos maiores produtores e exportadores de álcool do mundo, e por isso a cana-de-açúcar é considerada uma das principais culturas atuais. A ausência de informações sobre a sua sequência genômica levou à criação do programa SUCEST no final de 1990, onde foram disponibilizadas aproximadamente 240,000 sequências denominadas ESTs (Expression Sequence Tags), uma cobertura de quase 90% do genoma expresso da cana-de-açúcar. Desta forma, foi possível desenvolver uma plataforma de microarranjo Agilent de oligonucleotídeos com componentes do SUCEST. Por meio do programa de melhoramento da RIDESA e a análise por microarranjos, foi possível a identificação de vias metabólicas que podem estar relacionadas com a regulação do acúmulo de sacarose em cana-de-açúcar, principalmente aquelas que envolvem os fitormônios auxina e etileno. A obtenção de dados agrotecnológicos e de fisiologia permitiu a observação de um trade off metabólico, onde o acúmulo de sacarose parece ocorrer em detrimento do acúmulo de fibra. A obtenção de plantas silenciadas e superexpressando uma quinase da família da SnRK1 levou, através da análise de microrarranjos, a identificação de genes diferencialmente expressos envolvidos no estresse por seca como uma PP2C e deidrina. Nas plantas superexpressando uma SnRK1, há um aumento do conteúdo de sacarose na planta 88, que talvez indique que a superexpressão dessa quinase leve a um aumento do conteúdo de sacarose em cana. Com a obtenção de sequências genômicas acima do sítio de início da transcrição dessa mesma SnRK1, e de uma subunidade regulatória Akinβγ, foi possível identificar por análise computacional sequências conservadas envolvidas na regulação hormonal, resposta à seca e reações de luz, indicando que a transcrição desse gene pode resultar de diferentes respostas da planta. Esse trabalho permitiu novas diretrizes no estudo do acúmulo de sacarose no colmo, indicando que vias de transdução de sinais conservadas, mediadas por hormônios e fosforilação, podem ser as principais responsáveis por esse fenômeno em cana-de-açúcar. / The sugarcane is a C4 grass of the Poaceae family. Its main feature is the ability to store high sucrose concentrations in the culm. Due to the elevated photosynthetic activity, it can convert a great portion of solar radiation into biomass. Thus, it can be considered one of the best models for studies of source-sink relationship. Brazil is one of the largest alcohol producers and exporters in the world, and sugarcane is considered one of the main current cultivars. The absence of information about its genome sequence led to the creation of the SUCEST program in late 1990, from which approximately 240,000 sequences called ESTs (Expression Sequence Tags) were made available, with a coverage of almost 90% of the sugarcane expressed genome. Thus, it was possible to develop a microarray platform with Agilent oligonucleotide with SUCEST components. Through the RIDESA improvement program and microarray analysis, it was possible to identify metabolic pathways that may be related to the regulation of sugarcane sucrose accumulation, especially those involving the plant hormones auxin and ethylene. The agro-technological and physiology data allowed the observation of a metabolic trade-off, where the sucrose accumulation appears to occur at the expense of fiber accumulation. The production of plants that are silenced or overexpressing a kinase from SnRK1 family, led by microrarray analysis, allowed the identification of differentially expressed genes that are involved in drought stress, such as a PP2C and dehydrin. In plants overexpressing a SnRK1, there is an increased sucrose content in the plant 88, which may indicate that overexpression of this kinase leads to an increase in leaf sucrose content. After obtaining the genomic sequence above the transcription start site of the same SnRK1, and a regulatory subunit Akinβγ, it was possible to identify by computer analysis conserved sequences involved in regulating hormonal response to dry and light responses, indicating that the gene transcription may arise from different plant responses. This work allowed new guidelines in the study of sucrose accumulation in the culm, suggesting that conserved signal transduction pathways and hormone mediated phosphorylation may be the main reason for this phenomenon in sugarcane.

O desenvolvimento e o amadurecimento de frutos são processsos complexos e organizados, ondeo fitormônios, como o ácido indol-3-acético (AIA), o ácido abscísico (ABA) e o etileno desempenham papel relevante. Dentro os processos característicos do amadurecimento, a degradação do amido apresenta impacto direto sobre a qualidade da manga, sendo practicamente todo degradao a síntese de sacarose. Várias enzimas participam da degradação do grânulo de amido, como também em bananas. A mobilização do amido em mangas Keitt parece estar dissociada temporalmente da evolução do etileno; e as variações nos níveis de AIA e ABA sugerem um possível papel na sinalização para mobilização do amido. A biossíntese da sacarose foi atrasada pelo 1-MCP, um antagonista do etileno, sugerindo redução na velocidade do fluxo de carbono do amido para síntese da sacarose que pode ser, resultante das alterações no metabolismo da maltose proveniente da degradação do amido. / The fruit development and ripening are organized and complex processes where phytohormones, like indol-3-acetic acid (IAA), abscisc acid (ABA) and ethylene have a pivotal role. In mango fruit one of the main metabolisms that have direct impact in the mango quality is the starch degradation, practically being all degrated the synthesis of sacarose. Some enzymes participate of the degradation, as hidrolases (alfa and beta-amylases, disproportionating enzymes) and phosphorylases, described also in bananas. The mobilization of the starch in Keitt mangoes it does not seem to be temporally associated with ethylene; and variations in the IAA and ABA levels suggest their possible role in the signalling for the starch. Sucrose biosynthesis was delayed by 1-MCP indicating a reduction in the speed of the carbon flux from the starch that it can be, resultant of the alterations in the metabolism of maltose provenient from the starch degradation.

O desestiolamento vegetal envolve a conversão de etioplastos em cloroplastos maduros e plenamente funcionais, sendo desencadeado pela luz através de um processo multifacetado que se baseia em redes de sinalização endógenas diversificadas e altamente coordenadas. Acredita-se que hormônios vegetais ou outras moléculas sinalizadoras, tais como o radical livre óxido nítrico (NO), desempenham papel importante na regulação desse conjunto de respostas fotomorfogênicas. No presente estudo, buscamos investigar, de forma integrada, a influência do NO, do etileno e das auxinas na indução do acúmulo de pigmentos fotossintéticos e desenvolvimentos dos cloroplastos desencadeados pela luz em plântulas de tomateiro (Solanum lycopersicum). Por meio da determinação do padrão temporal de acúmulo de pigmentos fotossintéticos, diferenciação de etioplastos em cloroplastos, flutuações nos teores endógenos de NO e na atividade e estado de ativação da nitrato redutase (NR) em plântulas do tipo selvagem (cultivar Micro-Tom, MT) e de mutantes fotomorfogênicos (áurea and high pigment 1) mantidas sob escuro contínuo ou expostas às luzes monocromáticas vermelha e azul, pudemos constatar uma clara correlação positiva entre a produção de NO via NR e a indução do acúmulo de pigmentos e desenvolvimento dos cloroplastos em resposta à luz. Dando suporte à importância da NR como fonte biossintética de NO nas plântulas de tomateiro em processo de desestiolamento, constatou-se que as diferentes estratégias empregadas com o intuito de inibir a indução da atividade dessa enzima em resposta à luz resultaram em reduções consideráveis na produção endógena de NO. De modo interessante, tratamentos com NO estimularam o acúmulo de pigmentos e a diferenciação plastidial nas células cotiledonares do mutante áurea sob luz vermelha, indicando, portanto, que essa molécula sinalizadora seria capaz de complementar a deficiência partial na percepção da luz vermelha característica desse mutante deficiente em fitocromos. Em paralelo, um antagonismo mútuo entre o NO e o etileno foi evidenciado por meio de uma série de constatações. (i) O acúmulo de pigmentos e diferenciação de cloroplastos induzidos nas plântulas de tomateiro em resposta às luzes vermelha e azul coincidiram temporalmente com um aumento e diminuição nas emissões de NO e etileno, respectivamente. (ii) Enquanto o NO se mostrou estimulatório ao acúmulo de pigmentos, tratamentos com etileno gasoso ou com o seu precursor (o ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico, ACC) drasticamente inibiram o acúmulo de pigmentos em resposta às luzes vermelha ou azul. (iii) Plântulas em processo de desestiolamento tratadas com etileno ou ACC apresentaram níveis reduzidos de NO, ao passo que plântulas do mutante com baixa sensibilidade ao etileno Never ripe (Nr) exibiram teores de NO endógeno significativamente aumentados. (iv) Plântulas de Nr em processo de desestiolamento apresentaram incrementos consideráveis tanto na atividade total quanto no estado de ativação da NR, uma enzima produtora de NO. (v) NO exógeno reduziu drasticamente a emissão de etileno em plântulas do mutante áurea mantidas sob luz vermelha. Em contrapartida, diversas evidências revelaram um sinergismo mútuo entre auxinas e NO durante o processo de destiolamento em plântulas de tomateiro. (i) O acúmulo de NO em resposta à luz coincidiu com um aumento na ativação do promotor sintético responsivo à auxinas DR5 em plantas de MT expostas às luzes vermelha ou azul. (ii) A suplementação com NO gasoso reestabeleceu a reduzida ativação do promotor DR5 observada em plântulas de áurea sob luz vermelha. (iii) Os teores endógenos de NO foram drasticamente aumentados e diminuídos em plântulas do mutante com baixa sensibilidade à auxinas (diageotropica) e no mutante hipersensível à auxinas (entire), respectivamente. Em conjunto, os dados obtidos parecem indicar que durante a indução do acúmulo de pigmentos fotossintéticos e diferenciação de cloroplastos em plântulas estioladas de tomateiro as interações NO-etileno e NO-auxinas seriam controladas via mecanismos regulatórios de retroalimentação positiva e negativa, respectivamente; e, assim, tais relações hormonais desempenhariam papel importante na coordenação da transição dessas plântulas do estado estiolado para o desenvolvimento fotomorfogênico / The transition from etiolated to green seedlings involves the conversion of etioplasts into mature, functional chloroplasts via a multifaceted light-driven process comprising multiple and tightly coordinated endogenous signaling networks. Plant hormones and other signaling molecules, such as the free radical nitric oxide (NO), are believed to play important roles in controlling the acquisition of these photomorphogenic traits. In the present study, we investigated, in an integrated way, the influence of NO, ethylene and auxins on the light-evoked greening and chloroplast development in tomato (Solanum lycopersicum) seedlings. By determining the time course of photosynthetic pigments accumulation, etioplast-to-chloroplast differentiation, fluctuations in endogenous NO content and in nitrate reductase (NR) total activity and activation state in wild type (Micro-Tom cultivar, MT) and in photomorphogenic mutants (aurea and high pigment 1) seedlings maintained under continuous darkness or exposed to monochromatic red (RL) or blue light (BL), we evidenced a clearly positive correlation between the NO production via NR and the light-induced cotyledon greening and chloroplast maturation. Supporting a role for NR as an important biosynthetic source of NO in de- etiolating tomato seedlings, different strategies employed to inhibit the light-evoked increment in the activity of this enzyme successfully reduced the endogenous NO production. Interestingly, exogenous NO stimulated greening and chloroplast differentiation in cotyledon cells of áurea seedlings maintained under RL, thereby indicating that this signaling molecule might complement the partial deficiency in RL perception characteristic of this phytochrome-deficient mutant. In parallel, a mutual antagonism between NO and ethylene was evidenced by a number of findings. (i) RL- or BL-induced greening and chloroplast differentiation in tomato seedlings temporally coincided with increases and decreases in NO and ethylene emission, respectively. (ii) Whereas NO stimulated cotyledon greening, treatments with gaseous ethylene or its precursor (1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid, ACC) severally impaired either RL- or BL-induced greening in MT. (iii) Ethylene- or ACC-treated de-etiolating seedlings presented significantly lower NO levels whereas the ethylene-insensitive Never ripe (Nr) mutant exhibited increased endogenous NO content. (iv) De-etiolating Nr seedlings exhibited increased total activity and activation state of the NO-generating enzyme NR. (v) Exogenous NO drastically reduced ethylene emission in au seedlings maintained under RL. On the other hand, a series of evidence indicated a mutual synergism between auxins and NO in de-etiolating tomato seedlings. (i) The light-induced NO accumulation coincided with an increased activation of the synthetic auxin-responsive promoter DR5 in both RL- and BL-exposed MT seedlings. (ii) Exogenous NO completely rescued the reduced activation of the DR5 promoter observed in au seedlings under RL. (iii) Endogenous NO was drastically decreased and increased in de-etiolating seedlings of auxin-insensitive (diageotropica) and auxin-hypersensitive (entire) tomato mutants, respectively. Taken together, these data reveal that negative and positive feedback regulatory loops orchestrate ethylene-NO and auxin-NO interactions during the light-triggered cotyledon greening and chloroplast differentiation in de-etiolating tomato seedlings, reinforcing the importance of these signaling molecules during the coordination of seedling transition from the etiolated state to photomorphogenic growth

Plastids are organelles responsible for several essential aspects for plant development, like photosynthesis, nitrogen assimilation and synthesis of several compounds of secondary metabolism. Chloroplasts differentiation and activity are highly regulated by light, and several proteins and mechanisms involved in these processes have been characterized. The GOLDEN 2-LIKE (GLK) transcription factors controls the expression of several genes related to photosynthesis, plastid biogenesis and maintenance. Solanum lycopersicum genome harbors two copies of this gene, SlGLK1 and SlGLK2 and, although they are functionally redundant, their expression pattern is different, once SlGLK1 predominates in leaves, while only SlGLK2 is expressed in fruit, precisely at the pedicel region. During tomato domestication, selection for varieties that ripened evenly resulted in the fixation of uniform ripening mutation (Slglk2) in most cultivated varieties, resulting in alterations in fruit metabolic composition. In this context, the objective of this work was to functionally characterize SlGLK2 gene aiming to understand in which way phytochrome mediated light and phytohormones, particularly auxins and cytokinins, regulates this gene expression, and how SlGLK2 presence affects fruit nutritional quality. To achieve this, a detailed transcriptional profile of SlGLK2 was performed in fruits of wild plants, Slglk2 mutant and plants deficient for light perception or hormonal signaling. The effect of SlGLK2 over nutritional quality was evaluated by characterizing carbon and vitamin E metabolism. Additionally, reporter protein GUS activity was quantified in transgenic plants that express uidA gene under control of promoters responsive to cytokinins or auxins in SlGLK2 or Slglk2 genotypes, to analyze if hormonal activity is affected by SlGLK2 presence. Finally, in order to verify if the presence of SlGLK2 is sufficient to reverse the chlorotic phenotype of the mutant aurea, promoting the differentiation and plastidial maturation even in the absence of functional phytochromes, transgenic lines were generated by overexpressing the SlGLK2 gene on aurea-Slglk2 genetic background. The integrated data analysis allowed us to conclude that the content of soluble sugars and vitamin E correlate with the expression of SlGLK2, that the expression of SlGLK2 is repressed by auxins, that SlGLK2 positively participates in the signaling of cytokinins, and that its overexpression partially reverts the phenotype of the aurea-Slglk2 mutant fruits. The results obtained in this work contributes to a better understanding of the regulatory network that interconnects SlGLK2 gene, phytohormones and light, promoting the plastidial activity and consequently, determining the nutritional quality of the tomato fruit, an important component of the human diet / Os plastídios são organelas responsáveis por diversos aspectos essenciais do desenvolvimento das plantas como a fotossíntese, assimilação de nitrogênio e síntese de diversos compostos do metabolismo secundário. A diferenciação e atividade dos cloroplastos são altamente reguladas pela luz, e diversas proteínas e mecanismos envolvidos nestes processos têm sido caracterizados. Os fatores de transcrição GOLDEN 2-LIKE (GLKs) controlam a expressão de diversos genes relacionados à fotossíntese, biogênese e manutenção plastidial. Solanum lycopersicum possui duas cópias desses genes, SlGLK1 e SlGLK2 e, embora sejam funcionalmente redundantes, seu padrão de expressão é diferente, uma vez que SlGLK1 predomina nas folhas ao passo que SlGLK2 é expresso apenas nos frutos, mais precisamente na região pedicelar. Durante o processo de domesticação do tomateiro, a seleção de variedades de amadurecimento uniforme resultou na fixação da mutação uniform ripening (Slglk2) na maioria das variedades cultivadas, resultando em mudanças na composição metabólica dos frutos. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo geral caracterizar funcionalmente o gene SlGLK2 visando compreender de que forma a luz (mediada por fitocromos) e os fitormônios (particularmente citocininas e auxinas), regulam a expressão deste gene e como a presença de SlGLK2 afeta a qualidade nutricional dos frutos. Para isso, foi realizado um detalhado perfil transcricional de SlGLK2 em frutos de plantas selvagens, Slglk2 mutantes e deficientes para a percepção luminosa e para a sinalização hormonal. O efeito de SlGLK2 sobre a qualidade nutricional foi avaliado caracterizando o metabolismo de carbono e de vitamina E. Adicionalmente, foi quantificada a atividade da proteína repórter GUS em plantas transgênicas que expressam o gene uidA sob controle de promotores responsivos a citocininas ou auxinas em plantas com genótipo SlGLK2 ou Slglk2 para analisar se a atividade hormonal é afetada pela presença de SlGLK2. Finalmente, com o intuito de verificar se a presença de SlGLK2 é suficiente para reverter o fenótipo clorótico do mutante aurea, promovendo a diferenciação e maturação plastidial mesmo na ausência de fitocromos funcionais, foram geradas linhagens transgênicas sobreexpressando o gene SlGLK2 em fundo genético aurea-Slglk2. A Análise dos resultados permitiu concluir que o conteúdo de açúcares solúveis e vitamina E correlacionam com a expressão de SlGLK2, que a expressão de SlGLK2 é reprimida por auxinas, que SlGLK2 participa positivamente da sinalização de citocininas, e que a sua sobreexpressão reverte, parcialmente, o fenótipo dos frutos da mutante aurea-Slglk2. Os resultados obtidos nos levam a uma melhor compreensão da rede regulatória que interconecta o gene SlGLK2, os fitormônios e a luz promovendo a atividade plastidial e, por consequência, determinando a qualidade nutricional dos frutos de tomateiro, importante componente da dieta humana

A cana-de-açúcar é uma gramínea C4 da família das Poaceae. Sua principal característica é a capacidade de estocar altas concentrações de sacarose no colmo. Devido à sua alta atividade fotossintética, ela consegue converter uma boa parte da radiação solar em biomassa. Assim, ela pode ser considerada um dos melhores modelos para os estudos da relação fonte-dreno. O Brasil é um dos maiores produtores e exportadores de álcool do mundo, e por isso a cana-de-açúcar é considerada uma das principais culturas atuais. A ausência de informações sobre a sua sequência genômica levou à criação do programa SUCEST no final de 1990, onde foram disponibilizadas aproximadamente 240,000 sequências denominadas ESTs (Expression Sequence Tags), uma cobertura de quase 90% do genoma expresso da cana-de-açúcar. Desta forma, foi possível desenvolver uma plataforma de microarranjo Agilent de oligonucleotídeos com componentes do SUCEST. Por meio do programa de melhoramento da RIDESA e a análise por microarranjos, foi possível a identificação de vias metabólicas que podem estar relacionadas com a regulação do acúmulo de sacarose em cana-de-açúcar, principalmente aquelas que envolvem os fitormônios auxina e etileno. A obtenção de dados agrotecnológicos e de fisiologia permitiu a observação de um trade off metabólico, onde o acúmulo de sacarose parece ocorrer em detrimento do acúmulo de fibra. A obtenção de plantas silenciadas e superexpressando uma quinase da família da SnRK1 levou, através da análise de microrarranjos, a identificação de genes diferencialmente expressos envolvidos no estresse por seca como uma PP2C e deidrina. Nas plantas superexpressando uma SnRK1, há um aumento do conteúdo de sacarose na planta 88, que talvez indique que a superexpressão dessa quinase leve a um aumento do conteúdo de sacarose em cana. Com a obtenção de sequências genômicas acima do sítio de início da transcrição dessa mesma SnRK1, e de uma subunidade regulatória Akinβγ, foi possível identificar por análise computacional sequências conservadas envolvidas na regulação hormonal, resposta à seca e reações de luz, indicando que a transcrição desse gene pode resultar de diferentes respostas da planta. Esse trabalho permitiu novas diretrizes no estudo do acúmulo de sacarose no colmo, indicando que vias de transdução de sinais conservadas, mediadas por hormônios e fosforilação, podem ser as principais responsáveis por esse fenômeno em cana-de-açúcar. / The sugarcane is a C4 grass of the Poaceae family. Its main feature is the ability to store high sucrose concentrations in the culm. Due to the elevated photosynthetic activity, it can convert a great portion of solar radiation into biomass. Thus, it can be considered one of the best models for studies of source-sink relationship. Brazil is one of the largest alcohol producers and exporters in the world, and sugarcane is considered one of the main current cultivars. The absence of information about its genome sequence led to the creation of the SUCEST program in late 1990, from which approximately 240,000 sequences called ESTs (Expression Sequence Tags) were made available, with a coverage of almost 90% of the sugarcane expressed genome. Thus, it was possible to develop a microarray platform with Agilent oligonucleotide with SUCEST components. Through the RIDESA improvement program and microarray analysis, it was possible to identify metabolic pathways that may be related to the regulation of sugarcane sucrose accumulation, especially those involving the plant hormones auxin and ethylene. The agro-technological and physiology data allowed the observation of a metabolic trade-off, where the sucrose accumulation appears to occur at the expense of fiber accumulation. The production of plants that are silenced or overexpressing a kinase from SnRK1 family, led by microrarray analysis, allowed the identification of differentially expressed genes that are involved in drought stress, such as a PP2C and dehydrin. In plants overexpressing a SnRK1, there is an increased sucrose content in the plant 88, which may indicate that overexpression of this kinase leads to an increase in leaf sucrose content. After obtaining the genomic sequence above the transcription start site of the same SnRK1, and a regulatory subunit Akinβγ, it was possible to identify by computer analysis conserved sequences involved in regulating hormonal response to dry and light responses, indicating that the gene transcription may arise from different plant responses. This work allowed new guidelines in the study of sucrose accumulation in the culm, suggesting that conserved signal transduction pathways and hormone mediated phosphorylation may be the main reason for this phenomenon in sugarcane.

O desestiolamento vegetal envolve a conversão de etioplastos em cloroplastos maduros e plenamente funcionais, sendo desencadeado pela luz através de um processo multifacetado que se baseia em redes de sinalização endógenas diversificadas e altamente coordenadas. Acredita-se que hormônios vegetais ou outras moléculas sinalizadoras, tais como o radical livre óxido nítrico (NO), desempenham papel importante na regulação desse conjunto de respostas fotomorfogênicas. No presente estudo, buscamos investigar, de forma integrada, a influência do NO, do etileno e das auxinas na indução do acúmulo de pigmentos fotossintéticos e desenvolvimentos dos cloroplastos desencadeados pela luz em plântulas de tomateiro (Solanum lycopersicum). Por meio da determinação do padrão temporal de acúmulo de pigmentos fotossintéticos, diferenciação de etioplastos em cloroplastos, flutuações nos teores endógenos de NO e na atividade e estado de ativação da nitrato redutase (NR) em plântulas do tipo selvagem (cultivar Micro-Tom, MT) e de mutantes fotomorfogênicos (áurea and high pigment 1) mantidas sob escuro contínuo ou expostas às luzes monocromáticas vermelha e azul, pudemos constatar uma clara correlação positiva entre a produção de NO via NR e a indução do acúmulo de pigmentos e desenvolvimento dos cloroplastos em resposta à luz. Dando suporte à importância da NR como fonte biossintética de NO nas plântulas de tomateiro em processo de desestiolamento, constatou-se que as diferentes estratégias empregadas com o intuito de inibir a indução da atividade dessa enzima em resposta à luz resultaram em reduções consideráveis na produção endógena de NO. De modo interessante, tratamentos com NO estimularam o acúmulo de pigmentos e a diferenciação plastidial nas células cotiledonares do mutante áurea sob luz vermelha, indicando, portanto, que essa molécula sinalizadora seria capaz de complementar a deficiência partial na percepção da luz vermelha característica desse mutante deficiente em fitocromos. Em paralelo, um antagonismo mútuo entre o NO e o etileno foi evidenciado por meio de uma série de constatações. (i) O acúmulo de pigmentos e diferenciação de cloroplastos induzidos nas plântulas de tomateiro em resposta às luzes vermelha e azul coincidiram temporalmente com um aumento e diminuição nas emissões de NO e etileno, respectivamente. (ii) Enquanto o NO se mostrou estimulatório ao acúmulo de pigmentos, tratamentos com etileno gasoso ou com o seu precursor (o ácido 1-aminociclopropano-1-carboxílico, ACC) drasticamente inibiram o acúmulo de pigmentos em resposta às luzes vermelha ou azul. (iii) Plântulas em processo de desestiolamento tratadas com etileno ou ACC apresentaram níveis reduzidos de NO, ao passo que plântulas do mutante com baixa sensibilidade ao etileno Never ripe (Nr) exibiram teores de NO endógeno significativamente aumentados. (iv) Plântulas de Nr em processo de desestiolamento apresentaram incrementos consideráveis tanto na atividade total quanto no estado de ativação da NR, uma enzima produtora de NO. (v) NO exógeno reduziu drasticamente a emissão de etileno em plântulas do mutante áurea mantidas sob luz vermelha. Em contrapartida, diversas evidências revelaram um sinergismo mútuo entre auxinas e NO durante o processo de destiolamento em plântulas de tomateiro. (i) O acúmulo de NO em resposta à luz coincidiu com um aumento na ativação do promotor sintético responsivo à auxinas DR5 em plantas de MT expostas às luzes vermelha ou azul. (ii) A suplementação com NO gasoso reestabeleceu a reduzida ativação do promotor DR5 observada em plântulas de áurea sob luz vermelha. (iii) Os teores endógenos de NO foram drasticamente aumentados e diminuídos em plântulas do mutante com baixa sensibilidade à auxinas (diageotropica) e no mutante hipersensível à auxinas (entire), respectivamente. Em conjunto, os dados obtidos parecem indicar que durante a indução do acúmulo de pigmentos fotossintéticos e diferenciação de cloroplastos em plântulas estioladas de tomateiro as interações NO-etileno e NO-auxinas seriam controladas via mecanismos regulatórios de retroalimentação positiva e negativa, respectivamente; e, assim, tais relações hormonais desempenhariam papel importante na coordenação da transição dessas plântulas do estado estiolado para o desenvolvimento fotomorfogênico / The transition from etiolated to green seedlings involves the conversion of etioplasts into mature, functional chloroplasts via a multifaceted light-driven process comprising multiple and tightly coordinated endogenous signaling networks. Plant hormones and other signaling molecules, such as the free radical nitric oxide (NO), are believed to play important roles in controlling the acquisition of these photomorphogenic traits. In the present study, we investigated, in an integrated way, the influence of NO, ethylene and auxins on the light-evoked greening and chloroplast development in tomato (Solanum lycopersicum) seedlings. By determining the time course of photosynthetic pigments accumulation, etioplast-to-chloroplast differentiation, fluctuations in endogenous NO content and in nitrate reductase (NR) total activity and activation state in wild type (Micro-Tom cultivar, MT) and in photomorphogenic mutants (aurea and high pigment 1) seedlings maintained under continuous darkness or exposed to monochromatic red (RL) or blue light (BL), we evidenced a clearly positive correlation between the NO production via NR and the light-induced cotyledon greening and chloroplast maturation. Supporting a role for NR as an important biosynthetic source of NO in de- etiolating tomato seedlings, different strategies employed to inhibit the light-evoked increment in the activity of this enzyme successfully reduced the endogenous NO production. Interestingly, exogenous NO stimulated greening and chloroplast differentiation in cotyledon cells of áurea seedlings maintained under RL, thereby indicating that this signaling molecule might complement the partial deficiency in RL perception characteristic of this phytochrome-deficient mutant. In parallel, a mutual antagonism between NO and ethylene was evidenced by a number of findings. (i) RL- or BL-induced greening and chloroplast differentiation in tomato seedlings temporally coincided with increases and decreases in NO and ethylene emission, respectively. (ii) Whereas NO stimulated cotyledon greening, treatments with gaseous ethylene or its precursor (1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid, ACC) severally impaired either RL- or BL-induced greening in MT. (iii) Ethylene- or ACC-treated de-etiolating seedlings presented significantly lower NO levels whereas the ethylene-insensitive Never ripe (Nr) mutant exhibited increased endogenous NO content. (iv) De-etiolating Nr seedlings exhibited increased total activity and activation state of the NO-generating enzyme NR. (v) Exogenous NO drastically reduced ethylene emission in au seedlings maintained under RL. On the other hand, a series of evidence indicated a mutual synergism between auxins and NO in de-etiolating tomato seedlings. (i) The light-induced NO accumulation coincided with an increased activation of the synthetic auxin-responsive promoter DR5 in both RL- and BL-exposed MT seedlings. (ii) Exogenous NO completely rescued the reduced activation of the DR5 promoter observed in au seedlings under RL. (iii) Endogenous NO was drastically decreased and increased in de-etiolating seedlings of auxin-insensitive (diageotropica) and auxin-hypersensitive (entire) tomato mutants, respectively. Taken together, these data reveal that negative and positive feedback regulatory loops orchestrate ethylene-NO and auxin-NO interactions during the light-triggered cotyledon greening and chloroplast differentiation in de-etiolating tomato seedlings, reinforcing the importance of these signaling molecules during the coordination of seedling transition from the etiolated state to photomorphogenic growth

O desenvolvimento e o amadurecimento de frutos são processsos complexos e organizados, ondeo fitormônios, como o ácido indol-3-acético (AIA), o ácido abscísico (ABA) e o etileno desempenham papel relevante. Dentro os processos característicos do amadurecimento, a degradação do amido apresenta impacto direto sobre a qualidade da manga, sendo practicamente todo degradao a síntese de sacarose. Várias enzimas participam da degradação do grânulo de amido, como também em bananas. A mobilização do amido em mangas Keitt parece estar dissociada temporalmente da evolução do etileno; e as variações nos níveis de AIA e ABA sugerem um possível papel na sinalização para mobilização do amido. A biossíntese da sacarose foi atrasada pelo 1-MCP, um antagonista do etileno, sugerindo redução na velocidade do fluxo de carbono do amido para síntese da sacarose que pode ser, resultante das alterações no metabolismo da maltose proveniente da degradação do amido. / The fruit development and ripening are organized and complex processes where phytohormones, like indol-3-acetic acid (IAA), abscisc acid (ABA) and ethylene have a pivotal role. In mango fruit one of the main metabolisms that have direct impact in the mango quality is the starch degradation, practically being all degrated the synthesis of sacarose. Some enzymes participate of the degradation, as hidrolases (alfa and beta-amylases, disproportionating enzymes) and phosphorylases, described also in bananas. The mobilization of the starch in Keitt mangoes it does not seem to be temporally associated with ethylene; and variations in the IAA and ABA levels suggest their possible role in the signalling for the starch. Sucrose biosynthesis was delayed by 1-MCP indicating a reduction in the speed of the carbon flux from the starch that it can be, resultant of the alterations in the metabolism of maltose provenient from the starch degradation.

Orientador: Guilherme Duarte Rossi / Resumo: As plantas apresentam diversos metabólitos secundários em seus mecanismos de defesa que podem ser produzidos de forma constitutiva ou induzida. Esses metabólitos apresentam propriedades antinutritivas, repelentes ou tóxicas a insetos herbívoros. Plantas de mandioca são conhecidas por sua rusticidade e produção de compostos de defesa contra herbívoros tais como os compostos cianogênicos. Mesmo assim, plantas de mandioca podem ser colonizadas e utilizadas por uma série de insetos específicos. Na busca de formas de reduzir o impacto negativo desses insetos sobre as plantas de mandioca, genótipos que resultam em interferências negativas sobre o desenvolvimento de insetos foram identificados. Porém, pouco se sabe a respeito da composição química das folhas de plantas de mandioca e, sobretudo, dos genótipos com maiores efeitos negativos no desenvolvimento dos insetos. Com isso, o presente trabalho foi realizado para conhecer diferenças químicas entre as folhas de mandioca de genótipos selecionados de forma a esclarecer como a composição química desses genótipos pode ser relacionada com as influências observadas no desenvolvimento de insetos pragas. Foi realizada avaliação do desenvolvimento do herbívoro-modelo Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) alimentado com seis genótipos de mandioca (IAC-14, IAC-90, IAC-12, IAC-Caapora, Baianinha e MEcu 72). A análise da composição química desses genótipos foi realizada pela quantificação de fenóis totais e saponin... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Plants have several secondary metabolites that may be associated with plant-herbivore interactions. Some of these metabolites are antinutrient, repellent or toxic to herbivores. Cassava plants are rustic and produce defense compounds against herbivores such as cyanogenic compounds. Nevertheless, cassava plants can be colonized and used by a number of specific herbivores. In search of ways to reduce the negative impact of these insects on cassava plants, genotypes that result in negative interferences on the development of insects were identified. However, there is a lack of information about the chemical composition of the cassava leaves, mainly, from genotypes with large negative effects on insect development. Thus, the present work was carried out to evaluate the chemical differences between cassava leaves of selected genotypes in order to clarify how the chemical composition of these genotypes can be related to the influences observed in the development of insect pests. The development of the model herbivore Spodoptera frugiperda (JE Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) was assessed by feeding larvae with leaves from six cassava genotypes (IAC-14, IAC-90, IAC-12, IAC-Caapora, Baianinha and MEcu 72). We performed the analysis of the chemical composition of these genotypes by quantification of total phenols and steroidal saponins. Analyzes by GC-MS were performed for the IAC-Caapora, Baianinha and MEcu 72 genotypes. A study was carried out to evaluate if S. frugiperda infes... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:40:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_Tese_Artur_Soares_Pinto_Junior.pdf: 2331670 bytes, checksum: 52ad524e589731704df1d7ee73bb2992 (MD5) Previous issue date: 2013-06-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study aimed to evaluate under field conditions in different areas of southern Brazil, the effect associated with mineral fertilizers and different dosages of inoculant formulated from the strains Ab-V5, V6 and Ab-Ab-V7 of Azospirillum brasilense. The experimental design was randomized blocks with four blocks and ten treatments. The treatments were formed by the doses of 0, 60 and ha-1 of nitrogen without seed inoculation dose to 120 kg and 60 kg ha-1 nitrogen + individual inoculation and associated strains of Ab-V5, V6 and Ab-Ab -V7. Biometric evaluations were performed during the stage of eight mature leaves (V8), as well as assessments of components of production and productivity at the end of the crop cycle. Levels of N, P and K leaves in early female flowering were also evaluated as well, the levels of these nutrients in grains. The results indicate that regardless of the area evaluated, the use of inoculant base of A. brasilense associated with the dose of 60 kg ha-1 of nitrogen results in increases in growth, development and yield of corn / O presente trabalho teve por objetivo avaliar em condições de campo em diferentes áreas do Sul do Brasil, o efeito associado de fertilização mineral e diferentes dosagens de inoculante formulado a partir das estirpes Ab-V5, Ab-V6 e Ab-V7 de Azospirillum brasilense. O delineamento experimental utilizado foi de blocos ao acaso, com quatro blocos e dez tratamentos. Os tratamentos foram formados pelas doses de 0, 60 e 120 Kg ha-1 de nitrogênio, sem inoculação das sementes e a dose de 60 Kg ha-1 de nitrogênio + inoculação individual e associada das estirpes Ab-V5, Ab-V6 e Ab-V7. Foram realizadas avaliações biométricas durante o estádio de oito folhas definitivas (V8), bem como, avaliações dos componentes de produção e da produtividade no final do ciclo da cultura. Também foram avaliados os teores de N, P e K das folhas no início da floração feminina, bem como, os teores desses nutrientes presentes nos grãos. Os resultados obtidos indicam que, indiferente da área avaliada, a utilização de inoculante a base de A. brasilense associado à dose de 60 Kg ha-1 de nitrogênio resulta em incrementos no crescimento, desenvolvimento e produtividade do milho