Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Espécies de arroz silvestre são colonizadas por bactérias diazotróficas, contudo, pouco se conhece sobre a colonização em Oryza glumaepatula (Steud). Este estudo teve como objetivo isolar e caracterizar bactérias diazotróficas de arroz silvestre em áreas de mata e cerrado no bioma amazônico. Amostras de plantas selvagens foram coletadas e utilizadas para o isolamento bacteriano, sendo as bactérias obtidas avaliadas quanto à formação de película em meio de cultura semi-sólido. Posteriormente, as que apresentaram a formação de película foram analisadas quanto a presença do gene nifH utilizando os iniciadores PolF/PolR e, as que foram positivas, caracterizadas através de Box-PCR, solubilização de fosfato de Ca e produção de ácido indol acético (AIA). Trinta e oito bactérias, cerca de 4% do total, formaram película e apresentaram produto de amplificação do gene nifH. A incidência de bactérias diazotróficas foi semelhante entre as áreas, porém maior número foi isolado na parte aérea das plantas. Além disso, mais de 30% das bactérias diazotróficas apresentaram produção de AIA e/ou solubilização de fosfato, sendo a maior concentração na parte aérea das plantas do cerrado. Nessa área ocorre maior diversidade genotípica de bactérias diazotrófica associadas ao arroz silvestre e maior número destas bactérias capazes de solubilizar fosfato de Ca e produzir AIA. / Species of wild rice are colonized by diazotrophic bacterias, however, little is known about the colonization in Oryza glumaepatula (Steud). This study aimed isolate and characterize diazotrophic bacterias of the wild rice from forest and cerrado areas in the Amazon biome. Samples of wild plants were collected for bacterial isolation, and semi-solid medium was used to assay the pellicles formation by the bacterias. Later, the nifH gene was also amplified by PCR using the primer set PolF/PolR and the bacterias, each ones were positive, characterized through Box-PCR, solubilization of calcium phosphate and production of indol acetic acid (AIA). Thirty eight bacterias, around 4% of the total, formed pellicles and also presented nifH gene amplification. A incidência de bactérias diazotróficas foi semelhante entre as áreas, porém maior número foi isolado na parte aérea das plantas. Além disso, mais de 30% das bactérias diazotróficas apresentaram produção de AIA e/ou solubilização de fosfato, sendo a maior concentração na parte aérea das plantas do cerrado. Nessa área ocorre maior diversidade genotípica de bactérias diazotrófica associadas ao arroz silvestre e maior número destas bactérias capazes de solubilizar fosfato de Ca e produzir AIA. The incidence of diazotrophic bacterias was similar between the areas, however, higher number was isolated from the aerial part of the plants. Furthermore, more than 30% of the diazotrophic bacterias produced AIA and/or solubilized phosphate, and the largest concentration of these bacteria was isolate in the aerial part of the plants from cerrado. In this area happens higher genotypic diversity of diazotrophic bacterias associated to the wild rice and also the larger number of these bacterias is capable producing AIA and solubilizing phosphate.

Um gene que codifica uma piruvato/indolpiruvato descarboxilase (PDC/IPDC) está presente no tripanossomatídeo de plantas Phytomonas serpens. A PDC atua na fermentação alcoólica, enquanto que a IPDC atua na biossíntese do fitormônio ácido indol-3-acético (AIA). Análises filogenéticas indicam que a PDC/IPDC de P. serpens é monofilética com IPDCs de gama-proteobactérias, sugerindo um evento de transferência horizontal gênica. A análise de meios de cultura de P. serpens confirma a produção de etanol e AIA. A funcionalidade do fitormônio foi confirmada em ensaios de alongamento de hipocótilos de tomateiros. Tomates inoculados com P. serpens mostraram aumento no teor de AIA-amida e -éster conjugados. A atividade PDC foi mostrada em extratos de P. serpens. Concluímos que a PDC/IPDC seria uma 2-cetoácido descaboxilase com atividade catalítica variável para diferentes substratos. A atividade PDC parece ser predominante em P. serpens, representando um mecanismo para oxidar parte do NADH formado na glicólise, principal responsável pela produção de ATP neste organismo. / A gene codifying a pyruvate/indolepyruvate decarboxylase (PDC/IPDC) is present in the plant trypanosomatid Phytomonas serpens. PDC acts in the alcoholic fermentation, whyle IPDC acts in the biosynthesis of the phytohormone indole-3-acetic acid (IAA). Phylogenetic analysis indicate that P. serpens PDC/IPDC is monophyletic with gamma-proteobacteria IPDCs, suggesting a horizontal gene transfer event. Analysis of P. serpens culture media confirms production of ethanol and IAA. The functionality of the phytohormone was confirmed by tomato hypocotyl elongation tests. Tomatoes inoculated with P. serpens showed an increase in the concentration of IAA amide and ester conjugated. PDC activity was shown in P. serpens extracts. We conclude that the PDC/IPDC would be a 2-keto acid decaboxylase with variable catalytic activity for different substrates. The PDC activity appears to be prevalent in P. serpens representing a mechanism to oxidize part of NADH formed in glycolysis, responsible for ATP production in this organism.

Dentre os vários processos que concorrem para o amadurecimento da banana, a degradação do amido e sua conversão em açúcares solúveis, principalmente sacarose, são dois dos processos mais relevantes para a obtenção o sabor doce característico do fruto maduro. Embora venha sendo estudado há anos, ainda não foram esclarecidos quais os mecanismos regulatórios e os possíveis sinais hormonais envolvidos no controle da degradação do amido e na síntese da sacarose. O presente estudo objetivou avaliar o efeito do ácido indol-3-acético (AIA), um hormônio da classe das auxinas com reconhecido efeito retardador do amadurecimento, sobre o metabolismo amido-sacarose e algumas enzimas correlacionadas, em bananas. Observou-se um forte efeito retardador do hormônio sobre a degradação do amido no amido durante o amadurecimento de fatias de bananas infiltradas com uma solução contendo AIA em manitol, em comparação com fatias controle infiltradas apenas com manitol. As atividades de alfa e ß-amilase e alfa-1,4-glicosidase neutra foram afetadas pelo AIA, apresentando atraso no desenvolvimento de suas atividades durante o amadurecimento, quando comparadas às fatias controle. A atividade da fosforilase de amido aparentemente não foi afetada. A transcrição do mRNA da ß-amilase foi atrasada pelo AIA e pôde ser correlacionada ao atraso na degradação do amido Os resultados sugerem que o atraso na mobilização do amido provocado pelo AIA deve decorrer de seus efeitos sobre as enzimas amilolíticas. O trabalho também sugere a relevância da ß-amilase para o processo e que esta enzima, ao menos em parte, é regulada por transcrição. No sentido da síntese de sacarose, as atividades de SuSy e SPS não mostraram alterações significativas. A transcrição do mRNA da SuSy e da SPS não foram afetadas. O atraso no acúmulo da sacarose, observado nas fatias infiltradas com o hormônio, pode ser conseqüência da limitação de substrato para a síntese deste açúcar devido ao atraso na degradação do amido. Medidas de etileno revelaram que a produção deste hormônio não foi afetada pelo AIA, sugerindo que a degradação do amido, pelo menos em parte possa ser um evento etileno- independente. Medidas da forma livre do AIA endógeno nas fatias controle e em bananas inteiras, mostraram que os níveis desta auxina decrescem durante o amadurecimento, atingindo os menores valores durante a mobilização do amido. Nas fatias tratadas, as medidas da forma livre do AIA e de seus conjugados mostraram a existência de um eficiente sistema capaz de mobilizar o excesso do hormônio no tecido e acomodando os níveis da forma livre aos mesmos encontrados nas fatias controle e nas bananas inteiras. Esta observação pode ser temporalmente correlacionada ao atraso na degradação do amido. O presente estudo mostrou não apenas a capacidade do AIA em afetar o metabolismo amido-sacarose em bananas mas também sugere que este hormônio pode ser parte dos sinais que regulam o madurecimento em bananas. / During banana ripening, starch degradation and sucrose formation are important processes responsible for the sweetening of ripe fruit. Although has been studied for several years, the regulation and hormonal signals that control these metabolic processes still remains not clear. The objective of this work has been evaluate the effect of indole-3-acetic acid (IAA), an auxin with inhibitory effect on ripening, on starch-to-sucrose metabolism and some correlated enzymes. The results showed a delay on starch degradation in slices infiltrated with IAA plus mannitol comparing to slices infiltrated only with mannitol. The activities of alfa- and ß-amylase and alfa-1,4-glucosidase was delayed. Starch phosphorylase was not affected. These results suggest that IAA can delay starch degradation inhibiting, at least partially, the amylolitic activity. Synthesis of ß-amylase mRNA was strong delayed on IAA-treated slices comparing to control slices, indicating that this enzyme could be, at least partially, regulated at the transciptional level. In sucrose synthesis direction, sucrose synthase (SuSy) and sucrose-phosphate synthase (SPS) activities and mRNA transcription were not affected. This suggests that delay on sucrose formation could be a consequence of lack of substrate, since starch degradation was inhibited. Ethylene measurements didn\'t reveal any significant differences between control and IAA-treated slices suggesting that starch degradation on banana ripening could be a ethylene-independent event. Free endogenous IAA measurements on control slices and whole banana fruit showed that this IAA fraction decrease continuously in the pulp of banana during ripening, reaching the lowest levels at the same time that starch degradation begun. On IAA-treated slices, the free plus conjugate IAA showed the existence of an efficient system that mobilized the hormone excess and brought the free IAA to the same levels of control and whole fruit. This could be timely correlated with the delay on starch degradation. This work shows not only that IAA can delay the starch degradation but also suggest that IAA could be part of regulatory signals involved on banana ripening.

<p>Predmet ovog istaživanja&nbsp; bio je ispitivanje&nbsp;uticaja jona tri te&scaron;ka metala (Ni²⁺, Cu^2+&nbsp;i Cd²⁺)&nbsp;u dve toksične koncentracije u zemlji&scaron;tu na&nbsp;fiziolo&scaron;ke i biohemijske karakteristike&nbsp;<br />odabranih klonova topola, M1, B229 i Pe 19/66.&nbsp;Ispitan je i potencijal odabranih klonova topola&nbsp;da vr&scaron;e fitoekstrakciju-akumulaciju te&scaron;kih&nbsp;metala iz zemlji&scaron;ta u svoje nadzemne delove &scaron;to&nbsp;dovodi&nbsp; do dugoročnog uklanjanja ovih&nbsp;perzistentnih polutanata iz životne sredine.&nbsp;Takođe, ispitan je uticaj te&scaron;kih metala na&nbsp;antioksidantni potencijal, sposobnost&nbsp;<br />neutalizacije slobodnih radikala, aktivnosti&nbsp;antioksidantih enzima kao i&nbsp; na sadržaj&nbsp;slobodnih i konjugovanih poliamina (Put, Spm,&nbsp;Spd),&nbsp; određenih HPLC analizom,&nbsp; i sadržaj&nbsp;biljnih hormona poput indol-3-sirćetne kiseline&nbsp;i&nbsp; abscisinske &nbsp;kiseline,&nbsp; određenih GC/MS&nbsp;analizom, u listovima i korenovima klonova topola.</p><p>&nbsp;</p> / <p>The aim of this study was to estimate and compare phytoextraction capacities of three&nbsp;poplar clones (M1, B229 and Pe 19/66) in soil. Furthermore, the goal was to assess &nbsp;different biological responses among the poplar clones during exposure to different concentration of three heavy metal ions (Ni²⁺, Cu²⁺ i Cd²⁺). In order to track changes in&nbsp; poplars&rsquo;mineral, physiological, biochemical and antioxidant status during the&nbsp; abiotic stress, quantification of physiological properties, free and conjugated polyamines, total phenolics&nbsp; as well as quantification of phytohormones (indol-3-acetic and abscisic acid) was done. Furthermore, assessment of antioxidant potential by tracking radical scavenger capacities (RSC) against DPPH, ABTS, OH and NO radicals and by measuring enzymes activities (SOD, GSH-Px, GPx, GR) in vitro was performed in root and leaves of poplar clones.</p>

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Halogenierte Verbindungen treten in der Natur in einer großen Vielzahl auf. Ihre Funktionen können sehr vielfältig sein und reichen von antimikrobiellen Aktivitäten bis hin zu pflanzlichen Wachstumsregulatoren. Vor allem in Pilzen und Bakterien gibt es eine Reihe halogenierter Substanzen. Die Synthesewege und beteiligten Enzyme dieser Verbindungen sind weitestgehend aufgeklärt. Bei einer Klasse von halogenierenden Enzymen handelt es sich um Flavin-abhängige Tryptophan-Halogenasen, welche die Aminosäure Tryptophan regioselektiv und substratspezifisch an bestimmten Positionen des Indolrings halogenieren können. Tryptophan ist eine essenzielle Aminosäure, welche sehr vielfältige Funktionen innerhalb der Zellen besitzt. So wird diese in Polypeptidketten von Enzymen und Proteinen eingebaut und dient als Vorstufe für viele verschiedene Stoffwechselprodukte. Das Pflanzenhormon Indol-3-Essigsäure (IAA) leitet sich z. B. aus ebendieser Aminosäure ab. Pflanzenhormone haben sehr vielfältige Funktionen innerhalb der Pflanzen und spielen z. B. bei der Entwicklung, Differenzierung und Abwehr eine wichtige Rolle. In einigen Pflanzen konnte eine halogenierte Form von IAA, die 4-Chlorindol-3-Essigsäure, nachgewiesen werden. In verschiedenen Versuchen konnte gezeigt werden, dass diese Verbindung eine erhöhte Reaktivität gegenüber der nicht halogenierten Form aufweist. Die Wirkung dieser Substanz wurde in den letzten Jahrzehnten gut untersucht, über die an der Synthese beteiligten Enzyme dieses Pflanzenhormons ist jedoch kaum etwas bekannt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Gene von drei bakteriellen Tryptophan-Halogenasen (pyrH, thiH und prnA) in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana exprimiert und die Bildung von chlorierten Substanzen genauer untersucht. Hauptaugenmerk wurde dabei auf mögliche chlorierte Metabolite gelegt, welche sich von der Aminosäure Tryptophan ableiten. Neben der Expression der bakteriellen Halogenasegene wurden diese zusätzlich für die Modellpflanze optimiert und unter der Kontrolle des 2× 35S-Promotors in Arabidopsis thaliana transformiert. Die heterologe Expression von AtpyrH, AtthiH, AtprnA, sowie der optimierten Gene AtpyrHopt, AtthiHopt und AtprnAopt konnte in verschiedenen transgenen Linien in den Pflanzen nachgewiesen werden. Die Expression der Halogenasegene variiert dabei in den untersuchten Linien. Durch die Optimierung konnte keine erhöhte Expression der Gene erzielt werden. Lediglich bei der Expression von AtpyrHopt zeigte sich ein erhöhtes Niveau der Genregulation im Vergleich zu AtpyrH. Der Nachweis, dass die transgenen Arabidopsis thaliana-Pflanzen, welche eines der Halogenasegene exprimieren, in der Lage sind die Aminosäure an der entsprechenden Position (5, 6 oder 7) zu halogenieren konnte für alle stabil transformierten Gene erbracht werden. Zusätzlich gelang es, die Halogenase-Enzyme aus transgenen Pflanzen von AtpyrH und AtpyrHopt anzureichern und deren Funktionsfähigkeit in einem Enzym-Test nachzuweisen. Es konnten ebenfalls weitere chlorierte Intermediate detektiert werden, welche u. a. Vorläufermoleküle des Hormons IAA aber auch weiterer Substanzen wie z. B. Camalexin sind. Für Arabidopsis thaliana-Wildtyp konnte die Möglichkeit zur Bildung von Cl-IAA durch die Zugabe von chloriertem Tryptophan gezeigt werden. Die an der Biosynthese beteiligten Enzyme können das chlorierte Substrat verwenden und dem Stoffwechsel zuführen. Die Bildung der chlorierten Verbindungen erfolgte in den transgenen Arabidopsis thaliana-Pflanzen ohne eine zusätzliche Expression einer Flavin-Reduktase. Das für die Halogenierungsreaktion notwendige FADH2 kann durch die Pflanzen selbst zur Verfügung gestellt werden. Die unterschiedliche Regulation der Gene führte bei den transgenen Linien nicht zu phänotypischen Unterschieden. Sowohl die Entwicklung der Pflanzen, als auch die Anzahl und Größe der Rosettenblätter entspricht dem Wildtyp und ist durch die Bildung chlorierter Verbindungen nicht beeinflusst. In verschiedenen Tests wurde die erhöhte Bioaktivität sowohl von chloriertem Tryptophan als auch chlorierter IAA in in vitro Experimenten mit verschiedenen Pflanzen bestätigt. Chlorierte IAA hemmte zusätzlich dazu das Wachstum des Bakteriums Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. In phytopathologischen Untersuchungen mit verschiedenen transgenen Pflanzen zeigte sich, dass Linien von AtthiHopt, AtprnA und AtprnAopt mitunter eine verbesserte Resistenz gegen bestimmte Pathogene aufweisen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Bildung von chloriertem Tryptophan und chloriertem Indol-3-Acetonitril durch die heterologe Expression von Flavin-abhängigen Tryptophan-Halogenasen in Arabidopsis thaliana sowohl durch die ursprünglichen bakteriellen, als auch die optimierten Gene möglich ist.

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Die funktionelle Bildgebung der Expression der Cyclooxygenase-2 (COX-2) stellt aufgrund ihrer bedeutsamen Rolle bei pathophysiologischen Prozessen, insbesondere bei der Tumorprogression, einen wichtigen Forschungsansatz dar. Als nichtinvasive, bildgebende Methode bietet die PET (Positronen-Emissions-Tomographie) unter Ausnutzung von radiomarkierten Molekülen eine Möglichkeit, zeitlich und räumlich molekulare Prozesse abzubilden und zu verfolgen. Das Radionuklid Fluor-18 wird wegen seiner nahezu optimalen kernphysikalischen und chemischen Eigenschaften für die PET verwendet. Aufgrund der hohen Anforderungen, die an einen Radiotracer für die Bildgebung mittels PET gestellt werden, ist es bisher nicht gelungen, eine geeignete radiomarkierte Verbindung für die Visualisierung der COX-2-Expression in vivo zu entwickeln. Insbesondere die Spezifität, Selektivität und Affinität sowie die metabolische Stabilität eines Radiotracers sind wesentliche Parameter, die über den Erfolg der Verbindung in vivo entscheiden. Basierend auf den bisherigen Erkenntnissen bei der Entwicklung radiomarkierter selektiver COX-2-Inhibitoren verfolgte diese Arbeit zwei Strategien der Radiotracerentwicklungen. Als potente Zielverbindungen wurden aus der Stoffklasse mit tricyclischer Kernstruktur das Pyrrolo[3,2,1-hi]indol PI (1-(4-Fluorphenyl)-2-(4-methansulfonyl)phenyl-pyrrolo[3,2,1-hi]indol) und das 1,2-Dihydropyrrolo[3,2,1-hi]indol DHPI (5-Fluorphenyl-4-(4-methansulfonyl)phenyl-1,2-dihydropyrrolo[3,2,1-hi]indol) ausgewählt. Die Radiosynthese von [18F]PI gelang in einer manuellen Cu(II)-vermittelten 18F-Fluorierung ausgehend vom entsprechenden Arylboronsäurepinakolester. Die Radiosynthese von [18F]DHPI erfolgte automatisiert über eine Zwei-Stufen/ Ein-Topf-Reaktion bestehend aus einer 18F-Fluorierung und anschließender intramolekularer McMurry-Reaktion. Der Radiotracer [18F]DHPI wurde umfassend hinsichtlich seiner radiopharmakologischen Eigenschaften untersucht. Trotz seiner hohen Stabilität in vivo ist insbesondere die hohe Lipophilie von [18F]DHPI hinderlich für eine spezifische Anreicherung im Tumorgewebe. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die chemische Struktur eines potenten, jedoch metabolisch unzureichend stabilen Radiotracers mit 1,5-Diaryl-substituierter Pyrazol-Kernstruktur und [18F]Fluormethylseitenkette (basierend auf Celecoxib) durch Seitenkettenverlängerung und Deuterierung verändert, sodass eine Beeinflussung der Stabilität erfolgen sollte. Es wurden die entsprechenden Referenzverbindungen und Präkursoren hergestellt. Die Radiosynthesen der drei Zielverbindungen erfolgten automatisiert in einer nucleophilen aliphatischen Substitutionsreaktion. Die drei Radiotracer wurden in vitro und in vivo hinsichtlich ihrer Stabilität und der zugrundeliegenden Metabolisierungsprozesse untersucht. Dabei zeigte insbesondere die Methode der Deuterierung ein hohes Potential für die Verbesserung der metabolischen Stabilität unter Beibehaltung der Affinität zum Zielenzym.