Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Wheat is the main winter crop in Rio Grande do Sul State. Temperature and photoperiod are the major environmental factors that control development in wheat. Wheat plants exposed to cold, non freezing temperatures induce them to enter the reproductive phase. Temperature and photoperiod response functions are used to simulate the wheat development. Developmental models are important part of water soil balance, growth and yield crop models. Thus, the objectives of this thesis were: (i) to evaluate vernalization sensitivity of some Brazilian wheat genotypes and to fit a vernalization response function for these genotypes; (ii) to determine the best temperature, photoperiod and vernalization functions to simulate wheat development with the Wang and Engel (WE) model for some Brazilian wheat genotypes; and (iii) to improve the prediction of available soil water in the soil by modifying two mechanistic models. To achieve the first objective, a factorial experiment with eight levels of vernalization (0, 7, 14, 21, 28, 35, 42 and 49 vernalization days) and six wheat genotypes were used. Also a field experiment was carried out in Santa Maria, RS, Brazil, to provide independent data on the date of developmental stages of six Brazilian wheat genotypes for evaluating the original and the modified WE model. Soil water content was determined with the gravimetric method to evaluate water balance models during three sowing dates. For those genotypes that presented some response to vernalization, response functions are presented, which can be used in models for simulating the development of Brazilian wheat cultivars with distinct vernalization requirements. The WE model simulates better the development of the Brazilian wheat genotypes using cardinal temperatures higher than original WE model and using daily maximum and minimum temperatures in the calculation of the temperature response function. The modified Campbell; Diaz water balance model is more realistic and has a greater potential for performing well in regions others than it was developed. The modified Amir; Sinclair water balance model simulates better the available soil water than the original model. / O trigo é a principal cultura de inverno do Estado do Rio Grande do Sul. A temperatura e o fotoperíodo são os dois elementos meteorológicos que mais influenciam o desenvolvimento de plantas de trigo. Quando se expõem plantas de trigo a temperaturas baixas não congelantes, estas podem ser induzidas a entrarem no estágio reprodutivo, diminuindo o seu ciclo de desenvolvimento. Para simular o desenvolvimento do trigo são utilizadas funções de resposta a temperatura e fotoperíodo. O modelo de desenvolvimento é parte importante em modelos de simulação de balanço de água no solo, crescimento e rendimento das culturas. Assim, os objetivos desta tese foram: (i) determinar a sensibilidade à vernalização de alguns genótipos de trigo do sul do Brasil e, ajustar uma função de reposta a vernalização para aqueles que apresentaram sensibilidade; (ii) determinar a melhor função de temperatura, fotoperíodo e vernalização para simular o desenvolvimento de alguns genótipos brasileiros de trigo com o modelo de Wang e Engel (WE); e (iii) obter uma melhor predição do balanço de água no solo, modificando dois modelos mecanísticos de balanço de água no solo. Para atingir o primeiro objetivo, foi conduzido um experimento fatorial com oito níveis de vernalização (0, 7, 14, 21, 28, 35, 42 e 49 dias de vernalização) e seis genótipos de trigo. Também foi realizado um experimento com várias datas de semeadura em Santa Maria, RS, Brasil, para obtenção de dados independentes dos estágios de desenvolvimento de seis genótipos Brasileiros de trigo para avaliar o modelo WE modificado. Foi determinado o conteúdo de água no solo pelo método gravimétrico em três datas de semeadura, com a finalidade de avaliar o desempenho dos dois modelos de balanço de água no solo. Para os genótipos que apresentaram resposta à vernalização são apresentadas funções de resposta, que podem ser usadas em modelos de simulação do desenvolvimento de genótipos brasileiros de trigo. O modelo WE simula melhor o desenvolvimento do trigo quando são usadas as temperaturas cardinais maiores do que as do modelo original e usando as temperaturas mínimas e máximas diária para o cálculo da função de resposta a temperatura. O modelo de balanço de água no solo de Campbell; Diaz modificado é mais realístico e com maior possibilidade de desempenho satisfatório em regiões de clima distinto daquelas em que foi desenvolvido. O modelo de balanço de água no solo de Amir; Sinclair modificado estima melhor a água disponível no solo que o modelo original.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The sustainable development of northern agroecosystems requires, among other factors, the use of species adapted to region the edafoclimtic conditions. Plants able to support water deficits are more indicated, considering to no regular distribution of pluviometric precipitation the high evapotranspiration are characteristic northest region of Brazil. The present work was carried out to determine the ecofisiologic and biochemistry behavoir of three cultivars of basil, Ocimum basilicum L. (Maria Bonita, Mara and Genovese) cultivated under water stress. The ecofisiologics variables were: hidric potential of leaves, photossintesis, transpiration, stomatal conductance; the biochemitry variables were: soluble carbohydrates and proteins, totals cloroplasts, tenor of essential oil and percentage of linalool. The varibles were analyzed in plants with four months of aged, cultivated in 24 vases of 17L, in greenhouse, having two treatments: T0 (control) and T1 (experimental group), with four repetitions. The variables were evaluated at 08:30 to 10:30 hours every two days, during 15 days in October 2005. In base of results it was identifyed that basil presents mechanisms of adaptation under water stress minimizing the water lose. Mara’and Maria Bonita’cultivars presented more adaptaded under water stress in comparison with ‘Genovese’cultivar. In relation to the essential linalool content the three cultivars kept their yield even under water stress. It was observed the geraniol presence in Maria Bonita cultivar. / O desenvolvimento sustentável dos agroecossistemas nordestinos requer, dentre outros fatores, o uso de espécies adaptadas às condições edafomorfoclimáticas da região. Plantas capazes de suportar déficits hídricos são mais indicadas, uma vez que a distribuição irregular da precipitação pluviométrica, aliada a alta evapotranspiração são características do Nordeste brasileiro. O presente trabalho objetiva determinar o comportamento ecofisiológico e análise bioquímica de três cultivares de manjericão, Ocimum basilicum L.(‘Maria Bonita’, ‘Mara’ e ‘Genovese’) quando cultivadas sob estresse hídrico. As variáveis ecofisiológicas foram: potencial hídrico foliar, fotossíntese, transpiração, condutância estomática; e as bioquímicas foram: carboidratos solúveis, proteínas solúveis, cloroplastos totais e teor de óleo essencial e de linalol no óleo essencial. As variáveis ecofisiológicas e bioquímicas foram analisadas quando as plantas apresentavam 4 meses de idade. Cultivadas em 24 vasos de 17 L, em estufa agrícola, sendo 2 tratamentos: T0 (testemunha) e T1 (grupo experimental), com 4 repetições. As variáveis ecofisiológicas foram avaliadas entre 08:30 a 10:30 horas, em dias alternados, durante 15 do mês de outubro de 2005. Com base nos resultados obtidos, constatou-se que o manjericão apresenta mecanismos de adaptação, que sob condição de estresse hídrico, diminuem as perdas de água. As cultivares ‘Mara’ e ‘Maria Bonita’ apresentaram adaptadas às condições de estresse hídrico quando comparadas com a cultivar ‘Genovese’. Em relação ao teor linalol as três cultivares mantiveram as suas produtividades mesmo sob condição de estresse. Observou-se também, a presença de geraniol no óleo essencial da cultivar Maria Bonita.

Orientador: Rafael Silva Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T10:25:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Muller_CarolineSignori_M.pdf: 1389363 bytes, checksum: 90f312d9e875f306ba1ded4eb5ff7c45 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Diversos modelos climáticos predizem mudanças no regime hídrico e secas extremas nos mais variados ecossistemas, dentre esses, as florestas tropicais nebulares (FTNs), que são apontadas como ambientes sensíveis às mudanças no clima. Nas FTNs a frequência e intensidade de neblina são determinantes na composição da vegetação. As predições são de que o aquecimento terrestre causará um deslocamento da área atual de ocorrência de neblina para altitudes maiores, acima da maioria das FTNs do mundo. Com diminuição da neblina nesses ambientes é provável que ocorra um aumento da evapotranspiração e estresse hídrico da vegetação, podendo haver mortalidade das plantas. Em nosso estudo investigamos as relações hídricas de duas coníferas que ocorrem em FTNs A. angustifolia e P. lambertii, além disso avaliamos se o ponto de perda de turgor (?tlp) é um bom preditor de mortalidade para essas espécies. Para compreendermos os efeitos da neblina no status hídrico de A. angustifolia avaliamos duas populações em altitudes diferentes, sendo elas, montanha (1950 m) e vale (1500 m). Os indivíduos localizados na montanha mantiveram potenciais hídricos menos negativos do que os localizados no vale, durante todo o período de monitoramento. Conduzimos um experimento em casa de vegetação para avaliar a resistência a seca de A. angustifolia e P. lambertii. Também avaliamos a importância da absorção de água da neblina pelas folhas (AAF) e do aporte hídrico diretamente no solo na recuperação do status hídrico dessas espécies depois de submetidas à secas em que seu potencial hídrico foliar (?Folha) chegou ao ponto de perda de turgor (?tlp). As duas espécies apresentaram diferentes estratégias de manutenção do status hídrico, A. angustifolia foi mais resistente à seca, sobrevivendo por até 17 semanas de seca P. lambertii sobreviveu a 12 semanas de seca, no entanto, esta espécie apresentou maior capacidade de manutenção do ?Folha quando a única fonte de água foi à neblina. O ?tlp foi um bom preditor de mortalidade para essas duas espécies / Abstract: Several climate models predict changes in the water regime and extreme droughts in a wide variety of ecosystems. Among these ecosystems, there are the tropical montane cloud forests (TMCFs), pointed as sensitive environments to climate changes. Frequency and intensity of fog are crucial to the composition of vegetation in TMCFs. Predictions are that global warming will cause a shift in fog occurrence from the current area to higher altitudes, above most TMCFs in the world. With the fog decrease in these areas it is likely to occur an increase in the evapotranspiration and water stress of the vegetation, which may result in plant mortality. In this research we look into water relations of two conifers that occur in TMCFs, A. angustifolia and P. lambertii. Furthermore, it is evaluated if the turgor loss point (?tlp) is a good mortality predictor for these two species. To comprehend the fog effects in A. angustifolia's water status we evaluate two populations in different altitudes: mountain (1950m) and valley (1500m). Individuals located in the mountain kept water potentials less negative than the ones located in the valley throughout the monitoring period. An experiment was conducted in greenhouse to evaluate the resistance to drought of A. angustifolia and P. lambertii. Were also evaluated the importance of fog water uptake by leaves (LWU) and of water input directly into the ground in the water status recovery of the species after being subjected to drought in which their leaf water potential (?Leaf) reached the turgor loss point (?tlp). Both species presented different strategies of water status maintenance. A. angustifolia was more resistant to drought, surviving for up to 17 weeks of it, while P. lambertii survived for 12. However, P. lambertii showed higher capacity of ?Leaf maintenance when the only source of water was fog. Turgor loss point was a good mortality predictor for these two species / Mestrado / Biologia Vegetal / Mestra em Biologia Vegetal

Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2018-11-20T13:06:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese - Gabriela Niemeyer Reissig.pdf: 1509915 bytes, checksum: ce98b7cd4577dd00143388d34e88b766 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-11-23T18:46:15Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Gabriela Niemeyer Reissig.pdf: 1509915 bytes, checksum: ce98b7cd4577dd00143388d34e88b766 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-23T18:46:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Gabriela Niemeyer Reissig.pdf: 1509915 bytes, checksum: ce98b7cd4577dd00143388d34e88b766 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-09-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / tomate (Solanum lycopersicum L.) é uma hortaliça de grande importância para a alimentação e para a pesquisa. É extremamente versátil, nutritivo e rico em compostos bioativos. Outrossim, é uma excelente planta modelo para estudos que envolvem o processo de amadurecimento, em especial a cv. ‘Micro-Tom’, que apresenta tamanho pequeno, ciclo de vida curto e fácil transformação. Sabe-se que as pequenas HSPs (small heat shock proteins) desempenham papel importante na tolerância a estresses de origem abiótica, que por sua vez podem levar ao dano oxidativo. A utilização de tomate cv. ‘Micro-Tom’ modificado quanto a expressão do gene que condifica a proteína MT-sHSP23.6 é uma excelente ferramenta de pesquisa para entender o seu papel como chaperona nos processos celulares em condições potencialmente estressantes. Isto posto, o presente estudo teve por objetivo investigar a resposta do sistema antioxidante enzimático e não enzimático em genótipos de tomate cv. ‘Micro-Tom’ com diferentes níveis de expressão de MT-sHSP23.6 submetidos ao déficit hídrico pré-colheita e hipóxia pós-colheita. Foram utilizados frutos de genótipos de tomate c.v ‘Micro-Tom’ tipo selvagem (WT) e com maior expressão do gene que codifica a proteína MT-sHSP23.6 (Sense). Para o experimento do primeiro capítulo, foram colhidos frutos no estádio breaker que foram submetidos às condições de normoxia (23 ºC, escuro) e hipóxia (fluxo de nitrogênio diário de 0,0098 MPa/10 minutos, 23 ºC, escuro) por 5 e 8 dias, respectivamente. Para o experimento do segundo capítulo, foram utilizados frutos no estádio breaker, oriundos plantas que foram submetidas a tratamentos sob irrigação normal e sob déficit hidrico (8 dias de suspensão). Após a colheita, os frutos foram submetidos a condição de hipóxia similar a do primeiro experimento. Em ambos os estudos foi avaliada a tonalidade de cor dos frutos (Hueº), bem como as enzimas do sistema antioxidante enzimático, espécies reativas de oxigênio, sistema antioxidante não-enzimático e a atividade antioxidante. No primeiro experimento, constatou-se que as enzimas antioxidantes apresentaram maior atividade no período de hipóxia para os frutos do genótipo Sense em comparação aos WT. Também apresentaram menor concentração de ânion superóxido, tanto sob condições de normoxia quanto hipóxia. Quanto aos antioxidantes não enzimáticos analisados, destaque para o maior acúmulo de compostos fenólicos no período pós-hipóxia e ácido L-ascórbico no período de hipóxia para o genótipo Sense. Durante o período de hipóxia, o genótipo Sense apresentou a maior atividade antioxidante. Já no segundo experimento, observou-se que o déficit hídrico promoveu um maior acúmulo de compostos do sistema antioxidante não enzimático, como os compostos fenólicos totais e ácido ascórbico. Também se observou que algumas vezes, em especial no período de hipóxia, a influência de uma maior expressão de MT-sHSP23.6 superou a do déficit hídrico. Os resultados obtidos nos dois experimentos demonstraram que uma maior expressão do gene que codifica a proteína MT-sHSP23.6 influencia positivamente o sistema antioxidante de frutos de tomate submetidos ao déficit hídrico pré-colheita e hipóxia pós-colheita, através do aumento da atividade de enzimas antioxidantes e 8 acúmulo de compostos antioxidantes, evidenciando que estas proteínas podem estar relacionadas aos mecanismos de tolêrancia das plantas à diferentes fatores abióticos de estresse. / Tomato (Solanum lycopersicum L.) is a horticultural crop of pivotal importance for human nutrition and research. Tomato fruits are extremely versatile, nutritious and rich in bioactive compounds. It is also an excellent plant model for studies involving ripening, especially cv. 'Micro-Tom', which features small size, short life cycle, and easy transformation. It is well known that sHSPs (small heat shock proteins) play an important role in tolerance to abiotic stresses which can lead to oxidative damage. Genetically transformed 'Micro-Tom' plants with different expression levels of MT-sHSP23.6 are an excellent research tool to understand its role as a chaperone in cellular processes under potentially stressful conditions. Therefore, the present study aimed to investigate the role of the MT-sHSP23.6 protein in the enzymatic and non-enzymatic antioxidant system of 'Micro-Tom' tomato fruits subjected to pre-harvest water deficit and post-harvest hypoxia. Fruits of 'Micro-Tom' tomato wild type (WT) and with higher expression of the gene coding for the protein MT-sHSP23.6 (Sense) genotypes were used. For the experiment of the first chapter, fruits were harvested at the breaker stage and subjected to normoxia (23 °C, dark) and hypoxia (daily nitrogen flow of 0.0098 Mpa/10 minutes, 23 °C, dark) storage for 5 and 8 days, respectively. For the experiment of the second chapter, fruits were used in the breaker stage, from plants that underwent treatments under normal irrigation and under water deficit (8 days of suspension). After harvest, the fruits were subjected to hypoxia conditions similar to those of the first experiment. In both studies the color tone of the fruits (Hue°) was evaluated, as well as the components of the enzymatic antioxidant system, reactive oxygen species, non-enzymatic antioxidant system and antioxidant activity. In the first experiment, it was found that the antioxidant enzymes presented higher activity in the period of hypoxia for the fruits of the Sense genotype in comparison to the WT. They also presented lower concentration of superoxide anion, both under normoxia and hypoxia storage. Regarding non-enzymatic antioxidants, the highest accumulation of phenolic compounds in the post-hypoxia period and L-ascorbic acid in the period of hypoxia for the Sense genotype was the most significant. During hypoxia period, the Sense genotype had the highest antioxidant activity. In the second experiment, it was observed that the water deficit promoted a greater accumulation of compounds of the non-enzymatic antioxidant system, such as total phenolic compounds and L-ascorbic acid. It has also been observed that sometimes, especially in the period of hypoxia, the influence of a higher expression of MT-sHSP23.6 surpassed that of the water deficit. The results obtained in the two experiments demonstrated that a higher expression of the gene coding for the MT-sHSP23.6 protein positively influences the antioxidant system of tomato fruits subjected to pre-harvest water deficit and post-harvest hypoxia, by increasing the activity of antioxidant enzymes and accumulation of antioxidant compounds, evidencing that these proteins may be related to the mechanisms of plant tolerance to different abiotic stress factors.

Apesar da grande área ocupada pelo Cerrado no território brasileiro e de sua importância ecológica e hidrológica, ainda é desconhecida a repartição da água das chuvas no gradiente fisionômico da vegetação nesse bioma. No presente estudo quantificamos a interceptação da água das chuvas e a umidade do solo, para estabelecer correlações entre as características estruturais da vegetação, representadas principalmente pela área basal, e os dados hidrológicos. Para tanto, quantificamos a transprecipitação e o escoamento pelo tronco das árvores, em 15 parcelas representativas do gradiente fisionômico entre o cerrado típico e o cerradão, localizados na Estação Ecológica de Assis (EEcA), SP, para obtenção da proporção da precipitação efetiva que atravessa o dossel e chega à superfície do solo, em comparação com a precipitação total, quantificada a céu aberto. Os indivíduos lenhosos em cada parcela com DAP 5 cm foram identificados e medidos. A quantidade de transprecipitação foi tanto maior quanto menos complexa a estrutura da vegetação, sendo também influenciada pelas características da chuva incidente. A proporção da transprecipitação também foi fortemente influenciada pela estrutura da vegetação, porém, não foi detectada influência das características das chuvas. Assim, foi possível concluir que, em ambiente de Cerrado, é a estrutura da vegetação que influencia de forma decisiva a proporção de água que alcançará o solo sob forma difusa. A facilidade em captar a água da chuva e escoá-la pelo tronco variou em função de atributos da árvore, sendo que árvores mais altas e com copa volumosa escoaram maior quantidade, enquanto árvores de crescimento monopodial, tronco ereto e reto e copa compacta têm maior eficiência de captação. O agrupamento das parcelas em diferentes fisionomias resultou em diferenças significativas nas taxas de precipitação efetiva e interceptação, indicando que elas devem ser caracterizadas hidrologicamente como ambientes distintos, onde há gradação na quantidade de água que chega ao solo em função do gradiente de biomassa. A transição da entrada de água ao solo no gradiente do Cerrrado é crescente e contínua, desde as comunidades menos densas (cerrado típico) até as comunidades mais densas (cerradão). A dinâmica e a disponibilidade de água do solo foram mais influenciadas pelas propriedades do solo do que pela cobertura vegetal, quando ambos os fatores são variáveis. Concluímos que, em regiões nas quais a água é um recurso escasso, o manejo visando controlar a biomassa da vegetação é um recurso válido, visto que os resultados apontam para a importância das fisionomias mais abertas do Cerrado para a produção hídrica. / Despite the large area occupied by the Cerrado in Brazil and its ecological and hydrological importance, the rainfall partioning in the physiognomy gradient of the vegetation in this biome is still to be ellucidated. In this study, we quantified rainfall interception and the of soil moisture to establish correlations between vegetation structure, represented by the basal area, and hydrological data. Therefore, we quantified the troughfall and stemflow of trees in 15 plots representing the physiognomic gradient between typical cerradão and cerradão, located at Assis Ecological Station (EEcA), SP, to obtain the net rainfall reaching the ground, compared to the total precipitation quantified at open adjacent area. The woody plants with DBH 5 cm were identified and measured in every plot. Troughfall was lower when the vegetation structure was more complex, and was not influenced by micrometeorological factors. We concluded that, in Cerrado, vegetation structure decisively influences the proportion of rainfall to reaching the soil. The stemflow amount was greater the larger the tree and the tree canopy, while trees with monopodial growing, erect and straight trunk and compact canopy had more capture efficiency. Grouping plots by Cerrado physiognomies resulted in significant differences in both net precipitation and interception, indicating that they must be categorizes as hydrologically distinct environments. There is increasing and continuous transition from the more open communities (cerrado típico) to the forest physiognomies (cerradão) in the proportion of rainfall retained by the canopies. The dynamics and the availability of soil water were more influenced by soil properties than the vegetation cover, when both factors varies. This study points out the importance of low biomassa Cerrado physiognomies for hydric production and we concluded that, when and where water is a scarce resource, controlling vegetation biomass can be recommended to aiming at water production.

Made available in DSpace on 2016-01-26T18:56:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 324266 bytes, checksum: 7cb8130236c8d36814fc6baebf56c4e4 (MD5) Previous issue date: 2011-03-17 / Plants are always exposed to aggression of biotic and abiotic agents. Their protection pathway is essential, and it would increase the food production. Navy beans (Phaseolus vulgaris L) are of high economic importance and of agronomic value. It is a susceptible crop to temperature and to water stress, what could lead to metabolic alterations as the synthesis of protein defences. The objective of this work was to study the effect of salicylic acid and the cold shock applied to germinating seeds over the water deficit tolerance, during the beginning of the germination process by means of physiological variables and soluble protein expression. Seeds were embedded in moistened paper substrate, half of the sample in water and half in the salicylic acid (0.01mM) in the first 24 hours. Part of both treatments was then subjected to cold shock 24 hours at 7°C. After that all seeds, from both treatments were subjected to different mannitol induced water potentials: 0;-0.3; -0.6 and -1.2 MPa. Water was considered the zero potential. Four combinations were considered: without shock and salicylic acid (SCHSAS), with shock and without salicylic acid (CCHSAS), without shock with salicylic acid (SCHCAS) and with shock and salicylic acid (CCHCAS). Treatments were evaluated by germination, vigour classification, shoot and root dry weight and length, as by the rate shoot/root. After germination evaluation, five normal seedlings were used to protein and another five to proline extraction. Proline was determined in the whole seedling and protein in shoot and in the root, being compared by SDS-PAGE. Results were analyzed as a completely random design in a factorial design (4x4 as a combination of salicylic acid cold shock with the water restriction) by the Tukey s test (P< 5%) for average comparisons and with polynomial regression for water deficit. Electrophoretic patterns were analyzed by absence presence of bands. Germination was not affected by salicylic acid or by the cold shock treatments, but by the increase in the water deficit. Vigour was altered by salicylic acid and by the shock, being the last one affecting positively and the cold shock negatively. Salicylic acid increased length and weight, especially in the intermediary levels of water deficit. Protein expression of the treatments CCHCAS and SCHCAS showed the same electrophorectical patterns for shoot and root, with an increase in the expression for the lower potentials. The pattern of CCHSAS and SCHSAS treatments exhibited some different bands. / As condições ambientais desfavoráveis fazem com que os vegetais passem por adaptações e a forma como se protegem é essencial, podendo aumentar a produção e qualidade dos alimentos. O feijão (Phaseolus vulgaris L) é de grande valor econômico e de relevante interesse agronômico. Tratando-se de uma cultura de sensibilidade à temperatura e deficiência hídrica, podem ocorrer aclimatações e alterações no metabolismo celular, entre elas a síntese de proteínas de defesa. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do ácido salicílico e do choque frio aplicados às sementes para a possível tolerância à restrição hídrica, durante o início do processo de germinação, por meio de variáveis fisiológicas e expressão de proteínas solúveis. As sementes foram embebidas em substrato papel a temperatura constante de 25°C em água ou solução aquosa correspondente a 2,5 vezes o peso do substrato seco, sendo parte das sementes em água e parte em solução de ácido salicílico à concentração de 0,01 Mm, pelas primeiras 24 horas. Metade das sementes embebidas em água como as embebidas em ácido salicílico foram transferidas para o choque frio, por 24 horas, à temperatura de 7°C. A seguir todas as sementes foram transferidas para um substrato simulando diferentes potenciais osmóticos: 0,0; -0,3; -0,6; -1,2 MPa induzidos por manitol, sendo considerado potencial zero o substrato umedecido com água, compondo quatro combinações sem choque sem ácido salicílico (SCHSAS), com choque sem ácido salicílico (CCHSAS), sem choque com ácido salicílico (SCHCAS) e com choque com ácido salicílico (CCHCAS). Os tratamentos foram avaliados por germinação, classificação de vigor, comprimento de parte aérea e raiz, massa seca da parte aérea e raiz e relação raiz/parte aérea. Após a avaliação da germinação, duas amostras de cinco plântulas normais, por repetição, foram utilizadas para determinação de prolina (plântula toda) e extração de proteínas totais e análise por eletroforese SDS PAGE de parte aérea e raiz. Os resultados foram analisados considerando o delineamento inteiramente casualizado em arranjo fatorial de 4x4 (combinação dos tratamentos com ácido salicílico e choque frio e níveis de deficiência de água no substrato), empregando-se Tukey (5% de probabilidade) para comparação de médias dos tratamentos qualitativos e análise de regressão polinomial para os níveis de deficiência. As análises de eletroforese foram avaliadas por imagem detectando-se presença e ausência de bandas. A germinação não foi influenciada pelos tratamentos com ácido salicílico e choque, mas diminuiu com a progressão da deficiência de água. O vigor foi alterado pelos tratamentos de ácido salicílico e choque, sendo que o tratamento com ácido salicílico influiu positivamente enquanto o choque negativamente. O tratamento com ácido salicílico proporcionou maiores comprimentos e massas secas de parte aérea e total das plântulas, principalmente nos níveis intermediários de deficiência de água. A expressão de proteínas dos tratamentos CCHCAS e SCHCAS revelou o mesmo padrão eletroforético tanto para parte aérea quanto para raiz com maior intensidade de expressão nos potenciais osmóticos menores. O perfil de bandas dos tratamentos CCHSAS e SCHSAS apresentou alteração revelando algumas bandas diferenciadoras.

Made available in DSpace on 2016-07-18T17:51:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 324266 bytes, checksum: 7cb8130236c8d36814fc6baebf56c4e4 (MD5) Previous issue date: 2011-03-17 / Plants are always exposed to aggression of biotic and abiotic agents. Their protection pathway is essential, and it would increase the food production. Navy beans (Phaseolus vulgaris L) are of high economic importance and of agronomic value. It is a susceptible crop to temperature and to water stress, what could lead to metabolic alterations as the synthesis of protein defences. The objective of this work was to study the effect of salicylic acid and the cold shock applied to germinating seeds over the water deficit tolerance, during the beginning of the germination process by means of physiological variables and soluble protein expression. Seeds were embedded in moistened paper substrate, half of the sample in water and half in the salicylic acid (0.01mM) in the first 24 hours. Part of both treatments was then subjected to cold shock 24 hours at 7°C. After that all seeds, from both treatments were subjected to different mannitol induced water potentials: 0;-0.3; -0.6 and -1.2 MPa. Water was considered the zero potential. Four combinations were considered: without shock and salicylic acid (SCHSAS), with shock and without salicylic acid (CCHSAS), without shock with salicylic acid (SCHCAS) and with shock and salicylic acid (CCHCAS). Treatments were evaluated by germination, vigour classification, shoot and root dry weight and length, as by the rate shoot/root. After germination evaluation, five normal seedlings were used to protein and another five to proline extraction. Proline was determined in the whole seedling and protein in shoot and in the root, being compared by SDS-PAGE. Results were analyzed as a completely random design in a factorial design (4x4 as a combination of salicylic acid cold shock with the water restriction) by the Tukey s test (P< 5%) for average comparisons and with polynomial regression for water deficit. Electrophoretic patterns were analyzed by absence presence of bands. Germination was not affected by salicylic acid or by the cold shock treatments, but by the increase in the water deficit. Vigour was altered by salicylic acid and by the shock, being the last one affecting positively and the cold shock negatively. Salicylic acid increased length and weight, especially in the intermediary levels of water deficit. Protein expression of the treatments CCHCAS and SCHCAS showed the same electrophorectical patterns for shoot and root, with an increase in the expression for the lower potentials. The pattern of CCHSAS and SCHSAS treatments exhibited some different bands. / As condições ambientais desfavoráveis fazem com que os vegetais passem por adaptações e a forma como se protegem é essencial, podendo aumentar a produção e qualidade dos alimentos. O feijão (Phaseolus vulgaris L) é de grande valor econômico e de relevante interesse agronômico. Tratando-se de uma cultura de sensibilidade à temperatura e deficiência hídrica, podem ocorrer aclimatações e alterações no metabolismo celular, entre elas a síntese de proteínas de defesa. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do ácido salicílico e do choque frio aplicados às sementes para a possível tolerância à restrição hídrica, durante o início do processo de germinação, por meio de variáveis fisiológicas e expressão de proteínas solúveis. As sementes foram embebidas em substrato papel a temperatura constante de 25°C em água ou solução aquosa correspondente a 2,5 vezes o peso do substrato seco, sendo parte das sementes em água e parte em solução de ácido salicílico à concentração de 0,01 Mm, pelas primeiras 24 horas. Metade das sementes embebidas em água como as embebidas em ácido salicílico foram transferidas para o choque frio, por 24 horas, à temperatura de 7°C. A seguir todas as sementes foram transferidas para um substrato simulando diferentes potenciais osmóticos: 0,0; -0,3; -0,6; -1,2 MPa induzidos por manitol, sendo considerado potencial zero o substrato umedecido com água, compondo quatro combinações sem choque sem ácido salicílico (SCHSAS), com choque sem ácido salicílico (CCHSAS), sem choque com ácido salicílico (SCHCAS) e com choque com ácido salicílico (CCHCAS). Os tratamentos foram avaliados por germinação, classificação de vigor, comprimento de parte aérea e raiz, massa seca da parte aérea e raiz e relação raiz/parte aérea. Após a avaliação da germinação, duas amostras de cinco plântulas normais, por repetição, foram utilizadas para determinação de prolina (plântula toda) e extração de proteínas totais e análise por eletroforese SDS PAGE de parte aérea e raiz. Os resultados foram analisados considerando o delineamento inteiramente casualizado em arranjo fatorial de 4x4 (combinação dos tratamentos com ácido salicílico e choque frio e níveis de deficiência de água no substrato), empregando-se Tukey (5% de probabilidade) para comparação de médias dos tratamentos qualitativos e análise de regressão polinomial para os níveis de deficiência. As análises de eletroforese foram avaliadas por imagem detectando-se presença e ausência de bandas. A germinação não foi influenciada pelos tratamentos com ácido salicílico e choque, mas diminuiu com a progressão da deficiência de água. O vigor foi alterado pelos tratamentos de ácido salicílico e choque, sendo que o tratamento com ácido salicílico influiu positivamente enquanto o choque negativamente. O tratamento com ácido salicílico proporcionou maiores comprimentos e massas secas de parte aérea e total das plântulas, principalmente nos níveis intermediários de deficiência de água. A expressão de proteínas dos tratamentos CCHCAS e SCHCAS revelou o mesmo padrão eletroforético tanto para parte aérea quanto para raiz com maior intensidade de expressão nos potenciais osmóticos menores. O perfil de bandas dos tratamentos CCHSAS e SCHSAS apresentou alteração revelando algumas bandas diferenciadoras.

Common bean is a major dietary component in several countries, but its productivity is negatively affected by abiotic stresses. Dissecting candidate genes involved in abiotic stress tolerance is a paramount step toward the improvement of common bean performance under such constraints. Thereby, this thesis presents a systematic analysis of the DEHYDRATION RESPONSIVE ELEMENT-BINDING (DREB) gene subfamily, which encompasses genes that regulate several processes during stress responses, but with limited information for common bean. First, a series of in silico analyses with sequences retrieved from the P. vulgaris genome on Phytozome supported the categorization of 54 putative PvDREB genes distributed within six phylogenetic subgroups (A-1 to A-6), along the 11 chromosomes. Second, we cloned four novel PvDREB genes and determined their inducibility-factors, including the dehydration-, salinity- and cold-inducible genes PvDREB1F and PvDREB5A, and the dehydration- and cold-inducible genes PvDREB2A and PvDREB6B. Afterwards, nucleotide polymorphisms were searched through Sanger sequencing along those genes, revealing a high number of single nucleotide polymorphisms within PvDREB6B by the comparison of Mesoamerican and Andean genotypes. The nomenclature of PvDREB6B is discussed in details. Furthermore, we used the BARCBean6K_3 SNP platform to identify and genotype the closest SNP to each one of the 54 PvDREB genes. We selected PvDREB6B for a broader study encompassing a collection of wild common bean accessions of Mesoamerican origin. The population structure of the wild beans was accessed using sequence polymorphisms of PvDREB6B. The genetic clusters were partially associated with variation in latitude, altitude, precipitation and temperature throughout the areas such beans are distributed. With an emphasis on drought stress, an adapted tube-screening method in greenhouse conditions enabled the phenotyping of several drought-related traits in the wild collection. Interestingly, our data revealed a correlation between root depth, plant height and biomass and the environmental data of the location of the accessions. Correlation was also observed between the population structure determined through PvDREB6B and the environmental data. An association study combining data from the SNP array and DREB polymorphisms enabled the detection of SNP associated with drought-related traits through a compressed mixed linear model (CMLM) analysis. This thesis highlighted important features of DREB genes in common bean, revealing candidates for further strategies aimed at improvement of abiotic stress tolerance, with emphasis on drought tolerance / O feijoeiro é um componente essencial na dieta em diversos países, no entanto, sua produção é afetada negativamente por estresses abióticos. O estudo de genes candidatos envolvidos na adaptação aos estresses é uma etapa fundamental para o melhoramento da performance do feijoeiro sob tais estresses. Desse modo, esta tese apresenta uma análise sistemática da subfamília de genes DEHYDRATION RESPONSIVE ELEMENT-BINDING (DREB), que reúne genes envolvidos em diversos processos em resposta a estresses, mas pouco estudados no feijoeiro. Primeiramente, uma série de análises in silico com sequências de feijoeiro obtidas da plataforma Phytozome possibilitaram a categorização de 54 genes PvDREB putativos, distribuídos em seis subgrupos (A-1 até A-6) nos 11 cromossomos da espécie. Posteriormente, quatro novos genes PvDREB foram clonados e seus padrões de inducibilidade foram determinados. PvDREB1F e PvDREB5A foram induzidos por desidratação, baixa temperatura e salinidade, enquanto PvDREB2A e PvDREB6B foram predominantemente induzidos por desidratação e baixa temperatura. Polimorfismos de nucleotídeos foram buscados através de sequenciamento por método derivado de Sanger, revelando elevado número de SNP no gene PvDREB6B. A nomenclatura desse gene foi discutida detalhadamente ao longo da tese. A plataforma de marcadores SNP BARCBean6K_3 foi acessada para identificar o SNP mais próximo de cada um dos 54 PvDREB. O gene PvDREB6B foi selecionado para um estudo mais amplo, envolvendo uma coleção de acessos selvagens de origem Mesoamericana. A estrutura populacional destes genótipos foi analisada a partir de polimorfismos na sequência de PvDREB6B. Os grupos genéticos apresentaram associação parcial com variação da latitude, altitude, precipitação e temperatura das áreas em que os acessos naturalmente ocorrem. Com ênfase no estudo do déficit hídrico, uma plataforma de fenotipagem destes acessos em casa de vegetação, utilizando um sistema de tubos plásticos, foi elaborada para a análise de diversos parâmetros relacionados ao estresse por déficit hídrico. Os dados revelaram correlação entre profundidade de raízes, altura das plantas e a biomassa e as variáveis ambientais de cada local. A correlação também foi detectada entre a estrutura populacional estudada por PvDREB6B e os dados ambientais. Finalmente, um estudo de associação genética foi realizado entre os SNP da plataforma e ligados a DREB e os parâmetros fenotípicos, permitindo a identificação de marcadores SNP associados a caracteres específicos, usando um modelo linear misto (CMLM). Esta tese apresentou importantes aspectos sobre os genes DREB em feijoeiro, revelando candidatos para seu uso em estratégias de melhoramento para tolerância a estresses abióticos, com ênfase em déficit hídrico

O conhecimento da oferta pluviométrica e da variação da água no solo são fatores preponderantes para o manejo eficiente e o sucesso do sistema de integração lavoura-pecuária. O presente trabalho avaliou a produtividade e o desenvolvimento de plantas de sorgo AG-1018 e Brachiaria brizantha cv. Marandu consorciadas, sob períodos de estresse hídrico. O experimento foi conduzido sob delineamento experimental em blocos casualizados com quatro tratamentos e três repetições. Os tratamentos referiram-se à interrupção da irrigação em períodos críticos para o desenvolvimento das culturas (T1 testemunha, irrigação durante todo o ciclo; T2 - interrupção a partir da germinação de B. brizantha; T3 interrupção no início do perfilhamento de B. brizantha e na iniciação da panícula do sorgo; e T4 interrupção no início do florescimento do sorgo). Em todos os tratamentos, a interrupção da irrigação foi mantida até que a umidade na camada de 0 a 60 cm do solo atingisse valores próximos do ponto de murcha permanente. As variáveis estudadas para ambas as espécies foram: altura da planta, produtividade de biomassa de parte aérea, índice de área foliar (IAF). Somente para a Brachiaria brizantha cv. Marandu,foi avaliado o número de perfilhos. Somente para o sorgo, foi avaliada a produção de grãos. As variáveis foram submetidas à análise estatística, realizando-se a análise de variância (teste F) e teste de Tukey para comparação de médias. Apesar de não haver diferença na biomassa de parte aérea do capim-marandu ao final do experimento, o estresse por déficit hídrico provocou atraso no perfilhamento e no desenvolvimento inicial das plantas. A restrição hídrica no período de iniciação da panícula ou do florescimento do sorgo cultivado em consórcio com capim-marandu determinou redução na produção de grãos da cultura. O plantio consorciado de sorgo e capim-marandu deve ser planejado de forma que a germinação do capim-marandu e a iniciação da panícula e o florescimento do sorgo não coincidam com períodos de restrição hídrica. / The acknowledgement of the pluviometric offer and the variation of water in the soil are preponderant factors for the efficient handling and the success of the croplivestock integration system Therefore, the present work has evaluated the productivity and development of sorghum plants AG-1018 and Brachiaria brizantha cv. Marandu associated, under periods of water stress. The trial was conducted under experimental design in random blocks with four different treatments and three repetitions. The treatments are referred to the interruption of irrigation in critical periods for the development of the cultures (T1 test, irrigation over the entire cycle; T2 interruption starting at B. brizantha germination; T3 - interruption starting at B. brizantha tillering and beginning of panicle formation of sorghum; and T4 interruption at the beginning of sorghum blooming). In all kinds of treatment, the irrigation interruption was kept until the humidity in the 0-2ft soil layer reached values around the permanent wilting point (PWP). The variables studied for both species were: plant height, shoot biomass productivity, leaf area index (LAI). Only for Brachiaria brizantha cv. Marandu the number tillers was assessed. As for sorghum plant, the grain production was evaluated. The variables were submitted to static analysis, with variance analysis (test F) and Tukey test for average comparisons. Although there is no difference in the biomass of shoots of B. brizantha cv. marandu the end of the experiment, the stress caused by water deficit in late tillering and early development of plants. The period of water restriction in the panicle initiation or flowering sorghum grown in consortium with B. brizantha cv. marandu determined reduction in grain yield of the crop. The planting of sorghum and intercropped B. brizantha cv. marandu must planned so that the germination of B. brizantha cv. marandu and initiation of panicle and flowering sorghum do not coincide with periods of water restriction.

O amendoim (Arachis hypogaea L.) é um grão muito apreciado em todo o mundo, sendo cultivado em vários países desenvolvidos e em desenvolvimento. A planta é uma oleaginosa com alto valor nutricional e rica em compostos bioativos, cultivada largamente em zonas de clima semiárido, onde prevalece a seca, que pode afetar a produção e a composição dos grãos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a composição química, atividade antioxidante, compostos fenólicos, tocoferóis e ácidos graxos de genótipos de amendoim contrastantes quanto à adaptação a ambientes com limitação hídrica, bem como definir quais atributos são capazes de caracterizar esses genótipos. Os genótipos utilizados foram oriundos do programa de melhoramento genético de amendoim da Embrapa Algodão (Campina Grande - PB), os quais são adaptados ao estresse hídrico. Foram analisados grãos com e sem película, uma vez que seu consumo pode ocorrer de ambas as formas. Para os grãos sem a película a caracterização da fração oleosa foi realizada por meio da identificação e quantificação dos ácidos graxos e tocoferóis, enquanto que a avaliação química da fração fenólica foi feita por espectrometria de massas de alta resolução (LC-ESI-LTQ-Orbitrap-MS). A atividade antioxidante foi determinada por meio da desativação de espécies reativas de oxigênio (superóxido, ácido hipocloroso e peroxila) e do método on-line (HPLC-ABTS). Os resultados da caracterização da fração oleosa e fenólica dos grãos despeliculados foram ainda avaliados por análise multivariada para se definir quais atributos eram capazes de caracterizar os diferentes genótipos de amendoim. Para os grãos com a película foi realizada a caracterização química dos polifenóis por LC-ESI-LTQ-Orbitrap-MS, e a avaliação da atividade antioxidante pelo sequestro dos radicais livres DPPH e ABTS, além da análise multivariada dos resultados. De maneira geral, os genótipos tolerantes à seca foram os que apresentaram maior capacidade antioxidante. Os genótipos de amendoim avaliados apresentaram de 36 a 58% de ácidos graxos monoinsaturados em sua constituição, e relação oleico/linoleico mais elavada para os genótipos rasteiros. Foram também encontradas quantidades significativas de tocoferóis nos materiais analisados. O ácido p-cumárico, ácido cafeíco e a rutina foram identificados e quantificados por cromatografia líquida de alta resolução. Foram identificados, por meio da técnica de espectrometria de massas de alta resolução, 26 compostos fenólicos nos genótipos de amendoim despeliculados. Os grãos com película apresentaram perfil fenólico mais complexo, sendo identificados 58 compostos pertencentes a cinco classes distintas. Os isômeros do ácido coutárico foram os principais polifenóis, seguidos pela isorhamnetina-3-O-rutinosideo e os isômeros de ácido cumárico. De acordo com os resultados obtidos e a literatura, foram identificados 9 compostos nunca relatados em amendoim. As variáveis analisadas neste estudo mostraram ser possível o agrupamento dos genótipos de amendoim contrastantes quanto à adaptação aos ambientes com restrição hídrica. / Peanuts (Arachis hypogaea L.) are a widely appreciated grains throughout the world and it has been grown both in developed and developing countries. The plant is an oleaginous with high nutritional value and rich in bioactive compounds that has been cultivated in semi-arid zones - where drought prevails and it affects grain yield and composition. Thus, the aim of this work was in evaluating the chemical composition, antioxidant activity, phenolic compounds, tocopherols and fatty acids of contrasting peanut genotypes in relation to the adaptation to water limitation environments, as well as defining which attributes are able to characterize these genotypes. The adapted peanuts to water stress used here came from the breeding program of Embrapa Algodão (Campina Grande - PB). Grains with and without skin were analyzed, since their consumption can occur in both forms. In relation to the grains without the skin, the characterization of the oily fraction was made through the identification and quantification of the fatty acids and tocoferols, whereas the chemical evaluation of the phenolic fraction was performed by high-resolution mass spectrometry (LC-ESI-LTQ-Orbitrap-MS). The antioxidant activity was determined by reactive oxygen species deactivation (superoxide, hypochlorous acid and peroxyl) and on-line method (HPLC-ABTS). The results obtained through characterization of the oily and phenolic fraction of the grains without skin were further evaluated by multivariate analysis to determine which attributes were able to characterize the different peanut genotypes. In relation to the grains with skin, it was made the chemical characterization of the polyphenols by LC-ESI-LTQ-Orbitrap-MS and the evaluation of the antioxidant activity by the sequestration of the radicals DPPH and ABTS; besides, it was made the multivariate analysis of the results. In general, the samples tolerant to drought were the ones that presented greater antioxidant capacity than the others. The evaluated peanut genotypes presented 36 to 58% of monounsaturated fatty acids in relation to the total lipids in its constitution and showed oleic/linoleic ratio classified in normal and mid-oleic, which is a higher ratio for non-drought tolerant genotypes. Significant amounts of tocopherols were also found in the analyzed materials. p-coumaric acid, caffeic acid and rutin were identified and quantified by high-performance liquid chromatography. Twenty-six phenolic compounds were also identified in peanuts without skin using the high-resolution mass spectrometry technique. The peanuts with skin showed a more complex phenolic characteristc by being identified 58 compounds belonging to five different classes. The isomers of coutaric acid were the major polyphenols, followed by isorhamnetin-3-O-rutinoside and the isomers of coumaric acid. According to the results obtained and the literature, it is been identified 9 new compounds which were never found in peanuts. The variables analyzed in this study showed that it is possible to group contrasting genotypes peanuts as to drought tolerance.