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Abstract The efforts to improve forest trees could be accelerated by means of genetic engineering. Thus, the performance and effects of genetically modified (GM) trees have been investigated in numerous studies, which have generally concluded that GM trees have similar effects on environment and/or other organisms as do conventionally bred trees. In the present study, GM silver birch (Betula pendula Roth) and hybrid aspen (Populus tremula L. × tremuloides Michx.) lines were utilized to study the influence of transgenes to the transcription of related endogenous genes and to the production of soluble phenolic compounds in relation to ectomycorrhizal symbiosis or herbivory. The GM silver birch lines had altered lignin composition, whereas the hybrid aspen lines produced the hemoglobin of Vitreoscilla sp. (VHb). The Pt4CL1a lines were generated using biolistic transformation and monitored under greenhouse conditions for three growing seasons. The Pt4CL1a and PtCOMT silver birch lines, with altered lignin syringyl/guaiacyl ratio, had also reduced transcript levels of endogenous genes, Bp4CL1 and BpCOMT, respectively. This indicates that these members of the 4CL and COMT multigene families are likely to contribute to the monolignol biosynthesis pathway of silver birch. No unintended effects were detected in the PtCOMT or Pt4CL1a lines in relation to ECM symbiosis or performance of insect larvae. Moreover, in soluble phenolic compounds, alterations were found mainly in cinnamic acid derivatives, a group of compounds involved in the biosynthesis of monolignols. In addition, the responses of the studied hybrid aspen lines that were exposed to herbivory for 24 hours were found to be comparable. Furthermore, the proportional weight gain of lepidopteran larvae was alike when fed with leaves of the VHb and non-transgenic hybrid aspen lines. Taken together, no unintended changes were found in the GM silver birch lines with altered lignin composition or in the VHb hybrid aspen lines. However, it is acknowledged that these short-term studies that were conducted under controlled conditions have certain limitations. / Tiivistelmä Puiden ominaisuuksia on mahdollista muuttaa geenitekniikkaa käyttämällä huomattavasti perinteistä jalostusta nopeammin. Geneettisen muuntamisen vaikutuksia puiden ominaisuuksiin ja vuorovaikutussuhteisiin on selvitetty useissa tutkimuksissa geenitekniikkaan liitettyjen riskien arvioimiseksi. Muunnettuja kohdeominaisuuksiaan lukuun ottamatta geneettisesti muunnettujen (GM) puiden ei ole yleisesti ottaen tutkimuksissa havaittu eroavan ympäristövaikutuksiltaan perinteisellä jalostuksella tuotetuista puista. Tässä työssä tutkittiin siirrettyjen geenien vaikutuksia GM-rauduskoivun (Betula pendula Roth) sekä hybridihaavan (Populus tremula L. × tremuloides Michx.) endogeenisten geenituotteiden ja liukoisten fenoliyhdisteiden määriin. Lisäksi työssä tarkasteltiin ligniinirakenteeltaan muunnettujen rauduskoivulinjojen ektomykorritsasymbioosia sekä ligniinimuunnettujen ja Vitreoscilla sp. -bakteerin hemoglobiinia (VHb) tuottavien hybridihaapalinjojen lehtien laatua perhostoukkien ravintona. Biolistisella geeninsiirrolla tuotetuista Amerikan haavan 4-kumaraattikoentsyymi A-ligaasi -geeniä (Pt4CL1) ilmentävistä rauduskoivulinjoista yhdessä havaittiin ligniinin syringyyli- ja guaiasyyliyksikköjen suhteessa muutos. Havaittu muutos aiheutui todennäköisesti koivun Bp4CL1-geenituotteiden määrän vähenemisestä. Myös kaffeaatti/5-hydroksylaatti O-metyylitransferaasi -geeniä (PtCOMT) ilmentävissä, ligniinirakenteeltaan muunnetuissa rauduskoivulinjoissa havaittiin endogeenisen BpCOMT-geenin tuotteiden määrän väheneminen. Tulokset viittaavat siihen, että Bp4CL1- ja BpCOMT-geenien tuottamat entsyymit toimivat rauduskoivun monolignolien biosynteesissä. Ligniiniominaisuuksiltaan muunnettujen rauduskoivujen liukoisista fenoliyhdisteistä todettiin muutoksia ensisijaisesti kanelihappojohdannaisissa, jotka liittyvät läheisesti monolignolien biosynteesireittiin. Ektomykorritsasymbioosissa tai perhostoukkien kasvunopeudessa ei havaittu kasvien geneettisestä muuntamisesta johtuvia eroja. Merkitseviä eroja ei todettu myöskään hybridihaapalinjojen herbivoria-vasteissa. On kuitenkin otettava huomioon, että kaikki tutkimuksen kokeet suoritettiin kasvihuoneissa käyttäen vasta juveniilivaiheessa olevia kasveja. Jotta abioottisten ja bioottisten ympäristötekijöiden sekä GM-puiden vuorovaikutusta olisi mahdollista arvioida kokonaisvaltaisesti, puita pitäisi tutkia pitkäaikaisissa kenttäkokeissa.

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No. of bitstreams: 1 laryssaxavieraraujo.pdf: 1452466 bytes, checksum: 171c39ef6b34539f22d4565011471c2b (MD5) Previous issue date: 2015-02-12 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Substâncias de origem vegetal como óleos essenciais e seus componentes têm demonstrado potencial para serem empregados no controle de diferentes pragas, incluindo carrapatos. Entre essas substâncias destacam-se os monoterpenos timol e carvacrol e o fenilpropanóide eugenol, moléculas que já tiveram sua atividade evidenciada sobre os carrapatos Rhipicephalus microplus e Rhipicephalus sanguineus s.l., espécies de grande importância econômica. Apesar da ação isolada dessas substâncias sobre carrapatos ter sido demonstrada in vitro em diferentes trabalhos, até o momento não existem estudos sobre o efeito da combinação das mesmas e relato de possível ação sinérgica sobre ixodídeos. Também são escassos os trabalhos que avaliam a atividade dessas substâncias em ambientes naturais ou semi-naturais, visando controlar carrapatos com ações direcionadas sobre a fase não parasitária. Dessa forma, este estudo teve como objetivos, avaliar os efeitos das combinações dos monoterpenos timol e carvacrol e do fenilpropanóide eugenol sobre larvas de R. microplus e R. sanguineus s.l. e avaliar a atividade carrapaticida do timol sobre larvas de R. microplus em condições semi-naturais. O primeiro capítulo traz os resultados dos efeitos das combinações das substâncias sobre as larvas desses carrapatos e para esse fim, foi utilizado o teste de pacote de larvas. Primeiramente foi feito o cálculo de CL50 e em seguida essas substâncias foram testadas em associação ou isoladas em concentrações subletais. Para larvas de R. microplus foram observados valores de CL50 para o timol, carvacrol e eugenol de 1,53; 1,76 e 4,67 mg/mL, respectivamente, e sinergismo entre todas as nove combinações testadas. Os valores de CL50 do timol, carvacrol e eugenol observados para larvas de R. sanguineus s.l., foram de 2,98; 3,29 e 5,19 mg/mL, respectivamente, sendo esse o primeiro estudo a determinar a CL50 dessas substâncias para R. sanguineus s.l. Para esta espécie, oito misturas apresentaram efeito sinérgico e apenas a combinação de carvacrol+timol na concentração da CL50, apresentou efeito sinérgico moderado. No segundo capítulo foi observado, pela primeira vez na literatura, que o timol ao ser aplicado em mudas de Brachiaria decumbens infestadas artificialmente com larvas de R. microplus foi capaz de reduzir 11 significativamente a infestação por esse carrapato. As maiores concentrações (10, 15, 20, 25 e 30,0 mg/mL) ocasionaram eficácias acima de 95% e os valores encontrados para as CL50 e CL90 foram de 3,45 e 9,25 mg/mL, respectivamente. Conclui-se que associações entre timol, carvacrol e eugenol em concentrações subletais apresentam efeito sinérgico sobre larvas de R. microplus e R. sanguineus s.l. e que o timol apresenta potencial para redução de larvas de R. microplus em condições semi-naturais. / Substances of plant origin, such as essential oils and their components have demonstrated the potential to be used to control different pests, including ticks. Among these substances stand out monoterpenes thymol and carvacrol and the phenylpropanoid eugenol, molecules that already had their activity demonstrated against ticks Rhipicephalus microplus and Rhipicephalus sanguineus s.l., species of great economic importance. Despite the isolated action of these substances on ticks has been demonstrated in vitro in different papers, until now there are no studies on the effect of the combination of this substances and report of possible synergistic action on ticks. Also there are few studies that evaluate the activity of these substances in natural and semi-natural environments in order to control ticks with targeted actions on the non-parasitic phase. Therefore, this study aimed to evaluate the effects of combinations of monoterpenes thymol and carvacrol and phenylpropanoid eugenol on larvae of Rhipicephalus microplus and Rhipicephalus sanguineus s.l. and evaluate the insecticidal activity of thymol on larvae of R. microplus in semi-natural conditions. The first chapter presents the results of the effects of combinations of substances on the larvae of these ticks. For R. microplus larvae were observed LC50 values for the thymol, carvacrol and eugenol of 1.53; 1.76 and 4.67 mg/ml, respectively, and synergism between all combinations tested. The LC50 values of thymol, carvacrol and eugenol observed for larvae of R. sanguineus s.l., were 2.98; 3.29 and 5.19 mg/ml, respectively. This is the first work reporting the LC50 values of these three substances against R. sanguineus s.l. For this species, eight combinations showed synergistic effect and only the combination of carvacrol+thymol in the concentration of LC50, showed moderate synergism. In this study it was observed that the larvae of R. microplus were more sensitive to the tested substances and their combinations. In the second chapter it was observed for the first time that thymol when applied in Brachiaria decumbens seedlings artificially infested with larvae of R. microplus was able to significantly reduce the infestation by this tick. The highest concentrations (10, 15, 20, 25 and 30.0 mg/ml) resulted efficiencies above 95% and the values found for the LC50 and LC90 were 3.45 and 9.25 mg/ml, respectively. It is concluded that associations between thymol, eugenol and carvacrol at sublethal concentrations have a synergistic effect on larvae of R. microplus and Rhipicephalus sanguineus s.l. and thymol has the potential for reducing R. microplus larvae in semi-natural conditions.

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<p>The Mediator (Med) complex comprises about 30 subunits and is a transcriptional co-regulator in eukaryotic systems. The core Mediator complex, consisting of the head, middle and tail modules, functions as a bridge between transcription factors and basal transcription machinery, whereas the CDK8 kinase module can attenuate Mediator’s ability to function as either a co-activator or co-repressor. Many Arabidopsis Mediator subunit has been functionally characterized, which reveals critical roles of Mediator in many aspects of plant growth and development, responses to biotic and abiotic stimuli, and metabolic homeostasis. Traditional genetic and biochemical approaches laid the foundation for our understanding of Mediator function, but recent transcriptomic and metabolomic studies have provided deeper insights into how specific subunits cooperate in the regulation of plant metabolism. In Chapter 1, we highlight recent developments in the investigation of Mediator and plant metabolism, with emphasis on the large-scale biology studies of <i>med</i> mutants.</p> <p>We previously found that MED5, an Arabidopsis Mediator tail subunit, is required for maintaining phenylpropanoid homeostasis. A semi-dominant mutation (<i>reduced epidermal fluorescence 4-3</i>, <i>ref4-3</i>) that causes a single amino acid substitution in MED5b functions as a strong suppressor of the pathway, leading to <a>decreased soluble phenylpropanoid accumulation, reduced lignin content and dwarfism</a>. In contrast, loss of MED5a and MED5b (<i>med5</i>) results in increased levels of phenylpropanoids. In Chapter 2, we present our finding that <i>ref4-3</i> requires CDK8, a Mediator kinase module subunit, to repress plant growth even though the repression of phenylpropanoid metabolism in <i>ref4-3 </i>is CDK8-independent. Transcriptome profiling revealed that salicylic acid (SA) biosynthesis genes are up-regulated in a CDK8-dependent manner in <i>ref4-3,</i> resulting in hyper-accumulation of SA and up-regulation of SA response genes. Both growth repression and hyper-accumulation of SA in <i>ref4-3</i> require CDK8 with intact kinase activity, but these SA phenotypes are not connected with dwarfing. In contrast, mRNA-sequencing (RNA-seq) analysis revealed the up-regulation of a DNA J protein-encoding gene in <i>ref4-3</i>, the elimination of which partially suppresses dwarfing. Together, our study reveals genetic interactions between Mediator tail and kinase module subunits and enhances our understanding of dwarfing in phenylpropanoid pathway mutants.</p> <p>In Chapter 3, we characterize other phenotypes of <i>med5</i> and <i>ref4-3</i>, and find that in addition to the up-regulated phenylpropanoid metabolism, <i>med5</i> show other interesting phenotypes including hypocotyl and petiole elongation as well as accelerated flowering, all of which are known collectively as the shade avoidance syndrome (SAS), suggesting that MED5 antagonize shade avoidance in wild-type plants. In contrast, the constitutive <i>ref4-3 </i>mutant protein inhibits the process, and the stunted growth of <i>ref4-3 </i>mutants is substantially alleviated by the light treatment that triggers SAS. Moreover, <i>ref4-3</i> mimics the loss-of-function <i>med5</i> mutants in maintaining abscisic acid (ABA) levels under both normal and drought growth conditions. The phenotypic characterization of <i>med5</i> mutants extend our understanding of the role of Mediator in SAS and ABA signaling, providing further insight into the physiological and metabolic responses that require MED5.</p> <p>In Chapter 4, we explore the function of MED5 and CDK8 in gene expression regulation by investigating the effect of mutations in Mediator including <i>med5</i>, <i>ref4-3</i>, <i>cdk8-1</i> and <i>ref4-3 cdk8-1</i> on genome-wide Pol II distribution. We find that loss of MED5 results in loss of Pol II occupancy at many target genes. In contrast, many genes show enriched Pol II levels in <i>ref4-3</i>, some of which overlap with those showing reduced Pol II occupancy in <i>med5</i>. In addition, Pol II occupancy is significantly reduced when CDK8 is disrupted in <i>ref4-3</i>. Our results help to narrow down the direct gene targets of MED5 and identify genes that may be closely related to the growth deficiency observed in <i>ref4-3</i> plants, providing a critical foundation to elucidate the molecular function of Mediator in transcription regulation.</p>

Teak tree (Tectona grandis L.f.) has a high value in the timber trade for fabrication of woody products due to its extraordinary qualities of color, density and durability. Despite the importance of this species, genetic and molecular studies available are limited. Also, the lack of molecular information about secondary xylem and tree maturation has hindered genetic exploration of teak. Therefore, gene expression studies and transcriptomic profiling are essential to explore wood formation and lignin biosynthesis through the development and aging of vascular plants. Aiming the gene expression studies, it was essential to identify and clone reference genes for teak. Eight genes were tested, commonly used in qRT-PCR, including TgRP60S, TgCAC, TgACT, TgHIS3, TgSAND, TgTUB, TgUBQ and TgEF1a. Expression profiles of these genes were evaluated by qRT-PCR in six tissue and organ samples (leaf, flower, seedling, root, stem and branch secondary xylem). Stability validation by NormFinder, BestKeeper, geNorm and Delta Ct programs showed that TgUBQ and TgEF1a are the most stable genes to use as qRT-PCR reference genes in teak in the conditions tested. Due to the availability of 12- and 60-year-old teak trees, RNA-seq was performed in diferent organs (seedlings, leaves, flowers, root, stem and branch secondary xylem). A total of 462,260 transcripts were obtained by assembling with \"Trinity\" software. Also, 1,502 and 931 genes differentially expressed were identified for stem and branch secondary xylem, respectively, using DESeq program, and MYB transcription factors, which were characterized. TgMYB1 amino acid sequence displayed a predicted coiled-coil (CC) motif while TgMYB2, TgMYB3 and TgMYB4 showed R2R3-MYB domain. All of them were phylogenetically grouped with several gymnosperms and flowering plants. High expression of TgMYB1 and TgMYB4 in lignified tissues of 60-year-old trees was observed. In this work, the Cinnamyl Alcohol Dehydrogenase (CAD) gene family was also studied. One complete (TgCAD1) and three partial (TgCAD2 to TgCAD4) members were characterized. The four enzymes presented residues for catalytic and structural zinc action, NADPH binding and substrate specificity, consistent with the mechanism of alcohol dehydrogenases. TgCAD3 and TgCAD4 were highly expressed in young and mature sapwood and seem to be duplicated and highly related with lignin biosynthesis. Tree genetic improvement, marker-assisted selection and plant transformation seem to be promising lines of research for the data obtained from this research. This is the first study addressing gene characterization and expression, phylogeny and transcriptomic profiling in teak. / A árvore de teca (Tectona grandis L.f.) tem alto valor no comércio de madeira para a fabricação de produtos lenhosos, devido às suas qualidades extraordinárias de cor, densidade e durabilidade. Apesar da importância desta espécie, são poucos os estudos genéticos e moleculares disponíveis. Também, a falta de informação molecular sobre xilema secundário e maturação da árvore tem dificultado a exploração genética de teca. Assim, estudos de expressão gênica e perfis transcricionais são relevantes para explorar a formação da madeira e a biossíntese de lignina durante o desenvolvimento e envelhecimento das plantas vasculares. Visando os estudos de expressão gênica, foi essencial identificar e clonar genes de referencia para a teca. Foram testados oito genes comumente usados em qRT-PCR, TgRP60S, TgCAC, TgACT, TgHIS3, TgSAND, TgTUB, TgUBQ e TgEF1a. Perfis de expressão destes genes foram avaliados por qRT-PCR em seis amostras de tecidos e órgãos (folhas, flores, plântulas, raiz, xilema secundário de caule e ramo). A validação da estabilidade pelos programas NormFinder, BestKeeper, geNorm e Delta CT mostrou que TgUBQ e TgEF1a são os genes mais estáveis para usar como genes de referência em teca nas condições testadas. Em virtude da disponibilidade de árvores de teca de diferentes idades, entre 12 e 60 anos, foi realizado o RNAseq de diferentes órgãos (plântulas, folhas, flores, raiz, ramos e caules de árvores de 12 e 60 anos). Obteve-se um total de 462.260 transcritos pela montagem com o software \"Trinity\". Foram identificados 1.502 e 931 genes diferencialmente expressos para xilema secundário de caule e ramo, respectivamente, utilizando o programa DESeq e fatores de transcrição MYB, que foram posteriormente caracterizados. A sequência de aminoácidos do TgMYB1 exibiu um motivo \"coiled-coil\" (CC), enquanto TgMYB2, TgMYB3 e TgMYB4 mostraram domínio R2R3-MYB. Todos eles foram filogeneticamente agrupados com várias gimnospermas e angiospermas. Observou-se alta expressão do TgMYB1 e TgMYB4 em tecidos lignificados de árvores de 60 anos de idade. Neste trabalho também foi estudada a família gênica Cinamil álcool desidrogenase (CAD). Foi caracterizado um membro completo (TgCAD1) e três parciais (TgCAD2 a TgCAD4). As quatro enzimas apresentaram resíduos de ação catalítica e estrutural de zinco, de ligação ao NADPH e de especificidade de substrato, em conformidade com o mecanismo conservado de álcool desidrogenases. TgCAD3 e TgCAD4 foram altamente expressos no alburno jovem e maduro e parecem estar duplicados e relacionados com a biossíntese de lignina. O melhoramento genético de árvores, a seleção assistida utilizando marcadores moleculares e a transformação de plantas parecem ser linhas promissoras de pesquisa, a partir dos dados obtidos nesta pesquisa. Este é o primeiro estudo sobre caracterização e expressão gênica, filogenia e perfis transcricionais em teca.

A leishmaniose é uma doença negligenciada provocada por parasitas do gênero Leishmania, que ocorre em mais de 90 países no mundo, afetando milhões de pessoas. A doença é tratável, mas ainda não tem cura, e o arsenal terapêutico comumente utilizado é limitado, e consiste do uso de fármacos de alta toxicidade. Sendo assim, a busca por novas terapias tem sido encorajada e o uso de compostos ativos isolados de produtos naturais, como plantas, tem se mostrado eficaz. Para uso futuro destes princípios ativos no tratamento, faz-se necessário o entendimento do seu mecanismo de ação. As ciências \"ômicas\", mais especificamente a metabolômica, que é a análise comparativa dos metabólitos alterados em um sistema biológico após intervenção externa, tem sido bastante aplicada com este objetivo. A abordagem metabolômica é multidisciplinar e as análises são realizadas com auxílio de plataformas analíticas modernas, como as técnicas de separação acopladas a espectrometria de massas (MS). Para tratamento dos dados são utilizadas ferramentas estatísticas avançadas, e as substâncias alteradas são correlacionadas com rotas metabólicas. Neste trabalho, o mecanismo de ação em Leishmania infantum da substância ativa (metildihidrodieugenol B) isolada da planta Nectandra leucantha, foi avaliado por abordagem metabolômica global, com multiplataforma de análise (cromatografia gasosa e líquida em fase reversa hifenadas, GC-MS e RPLC-MS, respectivamente). Otimizações de preparo de amostra, extração, e derivatização para GC-MS, para obter o maior número possível de metabólitos foram realizadas nas amostras em estudo. Promastigotas de L. infantum foram crescidos em meio de cultura e após 72 h foram tratados com metildihidrodieugenol B (na concentração de 58.18 &#181g x mL-1); passadas 48 h de tratamento, a ação enzimática foi interrompida, as células lavadas e congeladas para análise posterior. Metanol:água (1:1) e metanol 100% foram utilizados como solventes extratores para acessar os metabólitos intracelulares nas análises por GC-MS e RPLC-MS, respectivamente. Derivatização com O-metoxiamina em piridina (15 mg x mL-1) à temperatura ambiente por 90 min, seguida de sililação com BSTFA + 1% TMCS por 30 min à 40 ºC foi realizada para tornar voláteis e estáveis os metabólitos para análise por GC-MS. Os resultados de ambas plataformas de análise apontou grandes diferenças entre os grupos de amostras tratadas e não tratadas com a substância ativa, e os metabólitos alterados com significância estatística foram correlacionados com o metabolismo de Leishmania. Diferentes aminoácidos, ácidos graxos, carboidratos, glicerolipídeos e fosfoslipídeos foram encontrados, em sua maioria, diminuídos com o tratamento. Devido a complexidade do metabolismo do parasita e a grande diversidade dos metabólitos alterados, um mecanismo de ação multi-target pode ser atribuído ao dímero de fenilpropanoide. Mudanças no metabolismo da glicólise e gluconeogênese são destacadas, indicando alterações nas fontes de energia da célula. Modificações na composição lipídica da membrana plasmática do parasita também foram observadas, sugerindo variações em sua flexibilidade e fluidez. Os resultados obtidos são preliminares, mas muito importantes para dar o primeiro passo na elucidação da ação desta substância no tratamento da leishmaniose, pleiteando a busca por novas terapias. / Leishmaniasis is a neglected disease caused by Leishmania parasites, which occurs in more than 90 countries worldwide, affecting millions of people. The disease is treatable but not curable, and the commonly used therapeutic arsenal is limited and consists in the use of highly toxic drugs. The search for new therapies has been encouraged and the use of active compounds, isolated from natural products, such as plants, has been proven effective. For future use of these active compounds in the treatment, it is necessary to understand its mechanism of action. \"Omics\" sciences, specifically metabolomics, which is the comparative analysis of altered metabolites in a biological system after external intervention, has been widely applied for this purpose. The metabolomic approach is multidisciplinary and the analyzes are performed using modern analytical platforms, such as separation techniques coupled to mass spectrometry (MS). Data treatment are performed with advanced statistical tools and altered metabolites are correlated with metabolic pathways. In this work, the mechanism of action, in Leishmania infantum, of an active compound (methyldehydrodieugenol B), isolated from Nectandra leucantha plant, was evaluated by global metabolomics approach with multiplatform analysis (gas and reversed phase liquid chromatography, GC-MS and RPLC-MS, respectively). Optimizations of sample preparation, extraction and derivatization for GC-MS to obtain the maximum number of metabolites in the samples under consideration were performed. L. infantum promastigotes were grown in culture medium and after 72 h they were treated with metildihidrodieugenol B (at a concentration of 58.18 &#181;g x mL-1); after 48 h of treatment, enzyme activity was quenched, cells washed and frozen for further analysis. Methanol:water (1:1) and 100% methanol are used as solvent extractor to assess intracellular metabolites for analysis by GC-MS and RPLC-MS, respectively. Derivatization with O-methoxyamine in pyridine (15 mg x mL-1) at room temperature for 90 min, followed by silylation with BSTFA + 1% TMCS for 30 min at 40°C was performed to make volatile and stable metabolites for analysis by GC- MS. The results of both analytical platforms showed significant differences between treated and non-treated samples with the active substance, and altered metabolites with statistical significance were correlated with Leishmania metabolism. Different amino acids, fatty acids, carbohydrates, and glycerolipids phospholipids were found, mostly decreased with treatment. Due to the complexity of the parasite metabolism and the great diversity of altered metabolites, a multi-target mechanism can be assigned to the methyldehydrodieugenol B. Changes in the metabolism of glycolysis and gluconeogenesis are highlighted, indicating changes in the cell energy sources. Changes in the lipid composition of the parasite plasma membrane were also observed, suggesting variations in its flexibility and fluidity. The results are preliminary, but very important to take the first step into elucidation of the action of this substance in the treatment of leishmaniasis, aiming the search for new pharmaceutical therapies.

A leishmaniose é uma doença negligenciada provocada por parasitas do gênero Leishmania, que ocorre em mais de 90 países no mundo, afetando milhões de pessoas. A doença é tratável, mas ainda não tem cura, e o arsenal terapêutico comumente utilizado é limitado, e consiste do uso de fármacos de alta toxicidade. Sendo assim, a busca por novas terapias tem sido encorajada e o uso de compostos ativos isolados de produtos naturais, como plantas, tem se mostrado eficaz. Para uso futuro destes princípios ativos no tratamento, faz-se necessário o entendimento do seu mecanismo de ação. As ciências \"ômicas\", mais especificamente a metabolômica, que é a análise comparativa dos metabólitos alterados em um sistema biológico após intervenção externa, tem sido bastante aplicada com este objetivo. A abordagem metabolômica é multidisciplinar e as análises são realizadas com auxílio de plataformas analíticas modernas, como as técnicas de separação acopladas a espectrometria de massas (MS). Para tratamento dos dados são utilizadas ferramentas estatísticas avançadas, e as substâncias alteradas são correlacionadas com rotas metabólicas. Neste trabalho, o mecanismo de ação em Leishmania infantum da substância ativa (metildihidrodieugenol B) isolada da planta Nectandra leucantha, foi avaliado por abordagem metabolômica global, com multiplataforma de análise (cromatografia gasosa e líquida em fase reversa hifenadas, GC-MS e RPLC-MS, respectivamente). Otimizações de preparo de amostra, extração, e derivatização para GC-MS, para obter o maior número possível de metabólitos foram realizadas nas amostras em estudo. Promastigotas de L. infantum foram crescidos em meio de cultura e após 72 h foram tratados com metildihidrodieugenol B (na concentração de 58.18 &#181g x mL-1); passadas 48 h de tratamento, a ação enzimática foi interrompida, as células lavadas e congeladas para análise posterior. Metanol:água (1:1) e metanol 100% foram utilizados como solventes extratores para acessar os metabólitos intracelulares nas análises por GC-MS e RPLC-MS, respectivamente. Derivatização com O-metoxiamina em piridina (15 mg x mL-1) à temperatura ambiente por 90 min, seguida de sililação com BSTFA + 1% TMCS por 30 min à 40 ºC foi realizada para tornar voláteis e estáveis os metabólitos para análise por GC-MS. Os resultados de ambas plataformas de análise apontou grandes diferenças entre os grupos de amostras tratadas e não tratadas com a substância ativa, e os metabólitos alterados com significância estatística foram correlacionados com o metabolismo de Leishmania. Diferentes aminoácidos, ácidos graxos, carboidratos, glicerolipídeos e fosfoslipídeos foram encontrados, em sua maioria, diminuídos com o tratamento. Devido a complexidade do metabolismo do parasita e a grande diversidade dos metabólitos alterados, um mecanismo de ação multi-target pode ser atribuído ao dímero de fenilpropanoide. Mudanças no metabolismo da glicólise e gluconeogênese são destacadas, indicando alterações nas fontes de energia da célula. Modificações na composição lipídica da membrana plasmática do parasita também foram observadas, sugerindo variações em sua flexibilidade e fluidez. Os resultados obtidos são preliminares, mas muito importantes para dar o primeiro passo na elucidação da ação desta substância no tratamento da leishmaniose, pleiteando a busca por novas terapias. / Leishmaniasis is a neglected disease caused by Leishmania parasites, which occurs in more than 90 countries worldwide, affecting millions of people. The disease is treatable but not curable, and the commonly used therapeutic arsenal is limited and consists in the use of highly toxic drugs. The search for new therapies has been encouraged and the use of active compounds, isolated from natural products, such as plants, has been proven effective. For future use of these active compounds in the treatment, it is necessary to understand its mechanism of action. \"Omics\" sciences, specifically metabolomics, which is the comparative analysis of altered metabolites in a biological system after external intervention, has been widely applied for this purpose. The metabolomic approach is multidisciplinary and the analyzes are performed using modern analytical platforms, such as separation techniques coupled to mass spectrometry (MS). Data treatment are performed with advanced statistical tools and altered metabolites are correlated with metabolic pathways. In this work, the mechanism of action, in Leishmania infantum, of an active compound (methyldehydrodieugenol B), isolated from Nectandra leucantha plant, was evaluated by global metabolomics approach with multiplatform analysis (gas and reversed phase liquid chromatography, GC-MS and RPLC-MS, respectively). Optimizations of sample preparation, extraction and derivatization for GC-MS to obtain the maximum number of metabolites in the samples under consideration were performed. L. infantum promastigotes were grown in culture medium and after 72 h they were treated with metildihidrodieugenol B (at a concentration of 58.18 &#181;g x mL-1); after 48 h of treatment, enzyme activity was quenched, cells washed and frozen for further analysis. Methanol:water (1:1) and 100% methanol are used as solvent extractor to assess intracellular metabolites for analysis by GC-MS and RPLC-MS, respectively. Derivatization with O-methoxyamine in pyridine (15 mg x mL-1) at room temperature for 90 min, followed by silylation with BSTFA + 1% TMCS for 30 min at 40°C was performed to make volatile and stable metabolites for analysis by GC- MS. The results of both analytical platforms showed significant differences between treated and non-treated samples with the active substance, and altered metabolites with statistical significance were correlated with Leishmania metabolism. Different amino acids, fatty acids, carbohydrates, and glycerolipids phospholipids were found, mostly decreased with treatment. Due to the complexity of the parasite metabolism and the great diversity of altered metabolites, a multi-target mechanism can be assigned to the methyldehydrodieugenol B. Changes in the metabolism of glycolysis and gluconeogenesis are highlighted, indicating changes in the cell energy sources. Changes in the lipid composition of the parasite plasma membrane were also observed, suggesting variations in its flexibility and fluidity. The results are preliminary, but very important to take the first step into elucidation of the action of this substance in the treatment of leishmaniasis, aiming the search for new pharmaceutical therapies.

Teak tree (Tectona grandis L.f.) has a high value in the timber trade for fabrication of woody products due to its extraordinary qualities of color, density and durability. Despite the importance of this species, genetic and molecular studies available are limited. Also, the lack of molecular information about secondary xylem and tree maturation has hindered genetic exploration of teak. Therefore, gene expression studies and transcriptomic profiling are essential to explore wood formation and lignin biosynthesis through the development and aging of vascular plants. Aiming the gene expression studies, it was essential to identify and clone reference genes for teak. Eight genes were tested, commonly used in qRT-PCR, including TgRP60S, TgCAC, TgACT, TgHIS3, TgSAND, TgTUB, TgUBQ and TgEF1a. Expression profiles of these genes were evaluated by qRT-PCR in six tissue and organ samples (leaf, flower, seedling, root, stem and branch secondary xylem). Stability validation by NormFinder, BestKeeper, geNorm and Delta Ct programs showed that TgUBQ and TgEF1a are the most stable genes to use as qRT-PCR reference genes in teak in the conditions tested. Due to the availability of 12- and 60-year-old teak trees, RNA-seq was performed in diferent organs (seedlings, leaves, flowers, root, stem and branch secondary xylem). A total of 462,260 transcripts were obtained by assembling with \"Trinity\" software. Also, 1,502 and 931 genes differentially expressed were identified for stem and branch secondary xylem, respectively, using DESeq program, and MYB transcription factors, which were characterized. TgMYB1 amino acid sequence displayed a predicted coiled-coil (CC) motif while TgMYB2, TgMYB3 and TgMYB4 showed R2R3-MYB domain. All of them were phylogenetically grouped with several gymnosperms and flowering plants. High expression of TgMYB1 and TgMYB4 in lignified tissues of 60-year-old trees was observed. In this work, the Cinnamyl Alcohol Dehydrogenase (CAD) gene family was also studied. One complete (TgCAD1) and three partial (TgCAD2 to TgCAD4) members were characterized. The four enzymes presented residues for catalytic and structural zinc action, NADPH binding and substrate specificity, consistent with the mechanism of alcohol dehydrogenases. TgCAD3 and TgCAD4 were highly expressed in young and mature sapwood and seem to be duplicated and highly related with lignin biosynthesis. Tree genetic improvement, marker-assisted selection and plant transformation seem to be promising lines of research for the data obtained from this research. This is the first study addressing gene characterization and expression, phylogeny and transcriptomic profiling in teak. / A árvore de teca (Tectona grandis L.f.) tem alto valor no comércio de madeira para a fabricação de produtos lenhosos, devido às suas qualidades extraordinárias de cor, densidade e durabilidade. Apesar da importância desta espécie, são poucos os estudos genéticos e moleculares disponíveis. Também, a falta de informação molecular sobre xilema secundário e maturação da árvore tem dificultado a exploração genética de teca. Assim, estudos de expressão gênica e perfis transcricionais são relevantes para explorar a formação da madeira e a biossíntese de lignina durante o desenvolvimento e envelhecimento das plantas vasculares. Visando os estudos de expressão gênica, foi essencial identificar e clonar genes de referencia para a teca. Foram testados oito genes comumente usados em qRT-PCR, TgRP60S, TgCAC, TgACT, TgHIS3, TgSAND, TgTUB, TgUBQ e TgEF1a. Perfis de expressão destes genes foram avaliados por qRT-PCR em seis amostras de tecidos e órgãos (folhas, flores, plântulas, raiz, xilema secundário de caule e ramo). A validação da estabilidade pelos programas NormFinder, BestKeeper, geNorm e Delta CT mostrou que TgUBQ e TgEF1a são os genes mais estáveis para usar como genes de referência em teca nas condições testadas. Em virtude da disponibilidade de árvores de teca de diferentes idades, entre 12 e 60 anos, foi realizado o RNAseq de diferentes órgãos (plântulas, folhas, flores, raiz, ramos e caules de árvores de 12 e 60 anos). Obteve-se um total de 462.260 transcritos pela montagem com o software \"Trinity\". Foram identificados 1.502 e 931 genes diferencialmente expressos para xilema secundário de caule e ramo, respectivamente, utilizando o programa DESeq e fatores de transcrição MYB, que foram posteriormente caracterizados. A sequência de aminoácidos do TgMYB1 exibiu um motivo \"coiled-coil\" (CC), enquanto TgMYB2, TgMYB3 e TgMYB4 mostraram domínio R2R3-MYB. Todos eles foram filogeneticamente agrupados com várias gimnospermas e angiospermas. Observou-se alta expressão do TgMYB1 e TgMYB4 em tecidos lignificados de árvores de 60 anos de idade. Neste trabalho também foi estudada a família gênica Cinamil álcool desidrogenase (CAD). Foi caracterizado um membro completo (TgCAD1) e três parciais (TgCAD2 a TgCAD4). As quatro enzimas apresentaram resíduos de ação catalítica e estrutural de zinco, de ligação ao NADPH e de especificidade de substrato, em conformidade com o mecanismo conservado de álcool desidrogenases. TgCAD3 e TgCAD4 foram altamente expressos no alburno jovem e maduro e parecem estar duplicados e relacionados com a biossíntese de lignina. O melhoramento genético de árvores, a seleção assistida utilizando marcadores moleculares e a transformação de plantas parecem ser linhas promissoras de pesquisa, a partir dos dados obtidos nesta pesquisa. Este é o primeiro estudo sobre caracterização e expressão gênica, filogenia e perfis transcricionais em teca.