O cultivo dos micro-organismos fotossintetizantes depende de alguns fatores primordiais, como a intensidade luminosa a ser empregada, a temperatura e a quantidade de nitrogênio fornecida ao reator. Extratos de micro-organismos, devido à ampla possibilidade que estes possuem de produzir compostos orgânicos, podem conter substâncias possíveis de serem utilizadas em formulações cosméticas capazes de proteger a pele contra os eventuais efeitos danosos das radiações UVA e UVB, as quais estão crescentes devido ao aumento na depleção da camada de ozônio atmosférico. Assim, esta pesquisa teve como objetivo o estudo de dois micro-organismos fotossintetizantes, Arthrospira (Spirulina) platensis e Chlorella vulgaris, como fonte de moléculas com ação fotoprotetora. Incialmente foram avaliadas fontes de nitrogênio (sulfato de amônio, nitrato de sódio e ureia) e suas concentrações em cultivos de C. vulgaris, utilizando-se erlenmeyers, e para ambos os micro-organismos foram realizados experimentos em reatores tubulares. As condições correspondentes aos maiores crescimentos celulares foram utilizadas para produção de biomassas, estas avaliadas quanto à ação fotoprotetora. Nos cultivos, foram avaliados a concentração celular máxima (Xm), produtividade em células (Px), teor proteico da biomassa seca (Tprot) e teor lipídico da biomassa seca (Tlip). Foi avaliada a ação fotoprotetora dos extratos desses micro-organismos, obtidos com solventes de diferentes polaridades, e verificando-se o potencial destes na elaboração do fotoprotetor. Em cultivos em erlenmeyers, utilizando-se meio Bold modificado, a associação de sulfato de amônio e nitrato de sódio nas concentrações de 5 mM, para ambas as fontes de nitrogênio, direcionou-se para maiores resultados de crescimentos de C. vulgaris, obtendo-se: Xm= 538 mg.L-1; Px= 28,9 mg.L-1.d-1; Tprot= 40,9 %; Tlip= 18,8 %. Nos cultivos em reatores tubulares de C. vulgaris, utilizando-se condições otimizadas em frascos Erlenmeyers (meio Bold e 5 mM de (NH4)2SO4 e 5 mM de NaNO3), os resultados obtidos foram: Xm= 3011 mg.L-1; Px= 373 mg.L-1.d-1; Tprot= 42,2 %; Tlip= 19,5 %. Nos cultivos em reatores tubulares de A. (Spirulina) platensis (meio Schlösser enriquecido com 30 mM de NaNO3), obtiveram-se: Xm= 2925 mg.L-1; Px= 370,3 mg.L-1.d-1; Tprot= 40,1 %; Tlip= 19,4 %. Dentre os extratos desses micro-organismos fotossintetizantes, o de Chlorella vulgaris foi o que apresentou o melhor FPS, revelando ser esta a que possuiu o melhor desempenho de ação fotoprotetora, cujo fator de proteção solar (FPS) foi de 38, após a formulação ser irradiada com UV. / The cultivation of the photosynthetic microorganisms relies on some key factors, such as the light intensity to be employed, the temperature and the amount of nitrogen supplied to the reactor. The extracts of microorganisms, due to the large possibility that these have to produce organic compounds, may contain substances that can be used in cosmetic formulations that protect the skin from any harmful effects of UVA and UVB radiation, which are increasing due to the increase in depletion of atmospheric ozone. Thus, this research aimed to study two photosynthetic microorganisms, Arthrospira (Spirulina) platensis and Chlorella vulgaris, as a source of molecules with sunscreen action. Initially, were evaluated sources of nitrogen (ammonium sulfate, sodium nitrate and urea) and different concentrations theirs in C. vulgaris cultures, using Erlenmeyer flasks, and for both microorganisms were carried out experiments in tubular reactors. The corresponding conditions to the larger cell growths were used for the production of biomasses, which were evaluated for theirs photoprotective action. In the medium were evaluated: the maximum cell concentration (Xm), productivity in cells (Px), protein content of the dry biomass (Tprot) and lipid content of dry biomass (Tlip). It was evaluated the photoprotective action of extracts from these microorganisms, obtained using solvents of different polarity, and verifying the potential of these in the preparation of sunscreen. In cultures in Erlenmeyer flasks, using modified medium Bold, the combination of ammonium sulfate and sodium nitrate in concentration 5 mM for both nitrogen source led to a higher growth of the C. vulgaris, getting: Xm= 538 mg.L-1; Px= 28.9 mg.L-1.d-1; Tprot= 40.9 %; Tlip= 18.8 %. In cultivation in tubular reactors of C. vulgaris, using the optimized conditions in Erlenmeyer flasks (medium Bold and 5 mM of (NH4)2SO4nd 5 mM of NaNO3), the obtained results were: Xm= 3011 mg.L-1; Px= 373 mg.L-1.d-1; Tprot= 42.2 %; Tlip= 19.5 %. In cultivation in tubular reactors of A. (Spirulina) platensis (medium Schlösser supplemented with 30 mM of NaNO3), the results were: Xm= 2925 mg.L-1; Px= 370.3 mg.L-1.d-1; Tprot= 40.1 %; Tlip= 19.4 %. Among the extracts of these photosynthetic microorganisms, Chlorella vulgaris showed the best SPF, revealing that this is what possessed the best sunscreen action performance, whose sun protection factor (SPF) was 38, after the formulation irradiated with UV.

Este trabalho envolve o estudo sobre os níveis de pigmentos fotossintéticos, carotenóides e clorofilas, presentes nas algas marinhas Tetraselmis gracilis e Gracilaria tenuistipitata, em condições de senescência celular e estresse antropogênico (poluição metálica). Em razão do papel fundamental dos carotenóides na organização de membranas tilacóides, o papel estrutural de carotenos e do extrato metanólico de T. gracilis em bicamadas lipídicas também foi avaliado. Para estes estudos foram realizados o cultivo, coleta e construção das curvas de crescimento das algas, obtenção dos cromatogramas típicos, identificação de alguns pigmentos fotossintéticos através de padrões, análise dos extratos brutos em diferentes fases de crescimento e respectiva quantificação. Foram realizados bioensaios de toxicidade dos metais Cd, Cu, Hg e Pb e foram estimados os parâmetros toxicológicos CE15 e CE50 (concentração efetiva para a redução de 15 e 50%, respectivamente, do crescimento algal). Os modelos de estresse agudo e crônico foram construídos para cada metal e a quantificação dos pigmentos fotossintéticos foi realizada. Lipossomos foram confeccionados com a incorporação de carotenos e do extrato metanólico de T. gracilis na bicamada e foram realizadas medidas de espalhamento de luz, de calorimetria, do diâmetro hidrodinâmico e de fosfolípides. A cinética de liberação e de permeação de NO foi estudada através de medidas de fluorescência e de quimiluminescência. Também foi realizada a extração e pré-isolamento dos carotenóides presentes em T. gracilis. Os mecanismos de defesa contra espécies reativas de oxigênio foram diferentes em razão das distintas variações observadas nos níveis de pigmentos para cada metal estudado e tipo de estresse. Também foi observado um aumento do nível de pigmentos em função do aumento do tempo de exposição correspondendo provavelmente a uma estratégia aclimatativa extremamente importante no papel de adaptação e sobrevivência de organismos fotossintéticos, o que torna este tipo de avaliação, principalmente dos níveis de carotenóides, uma ferramenta útil como parâmetro de avaliação de poluição ambiental, além do emprego da biomassa como ferramenta de biorremoção de metais. Em relação aos valores de CE50 observados, o valor encontrado para o Cu foi inferior ao padrão previsto na Resolução do CONAMA no 357. Portanto, efluentes contendo Cu em níveis permitidos poderão causar danos à biota marinha. Mais ainda, sugere-se que os limites recomendáveis para este metal deverão ser revistos e alterados para a preservação de ecossistemas aquáticos. A incorporação do extrato de T. gracilis ocasionou uma grande perturbação na estruturação da membrana, resultando na fluidificação da bicamada lipídica, independente da fase de crescimento. O β-caroteno e o licopeno interferem na estruturação de bicamadas lipídicas diminuindo o diâmetro hidrodinâmico das vesículas unilamelares grandes, efeito ainda não descrito na literatura, reduzindo o valor da temperatura na qual se inicia a transição de fase, alargando a faixa onde ocorre a transição, reduzindo os valores capacidade calorífica e da entalpia e, conseqüentemente, modificando a cooperatividade da transição. Somente o β-caroteno causou fluidificação do sistema lipídico e aumento da velocidade de permeação de NO através da membrana, sugerindo o provável papel do β-caroteno na modulação de propriedades físicas da membrana. / This work involves the study of the levels of photosynthetic pigments, carotenoids and chlorophylls, contained in the marine algae Tetraselmis gracilis and Gracilaria tenuistipitata, under conditions of cellular senescence and anthropogenic stress (metallic pollution). Due to the fundamental organizational role of carotenoids in thylakoid membranes, its structural features in lipid bilayers were evaluated. Also in this last mentioned study, it was employed the methanolic extract of T. gracilis. In order to perform these studies, the algae were cultivated and the growth curves determined. Also, the typical chromatograms were obtained, and some photosynthetic pigments were identified trough commercial standards, which were then analyzed and quantified in crude extracts of different growth phases. The toxicity of the metals Cd, Cu, Hg and Pb were determined trough bioassays, which led to the toxicological parameters EC15 and EC50 estimation (the effective concentration that causes 15 and 50% of reduction of the algal growth, respectively). For each metal, the acute and chronic stress models were built, and the photosynthetic pigments contents\' quantified. Liposomes were constructed with the incorporation of carotenes and of the T. gracilis\' methanolic extract in the bilayer, which were then submitted to light scattering, calorimetric, hydrodynamic radius and phospholipid assays. Fluorescence and chemiluminescence measurements were used to study the NO kinetics of liberation and permeation. Also, it was accomplished the extraction and pre-isolation of carotenes contained in T. gracilis. For each type of metal and stress occasioned, different levels of pigments were observed, a consequence of the different mechanisms employed against reactive oxygen species. At higher exposure periods, higher pigments\' contents were quantified, which probably corresponds to an algae acclimatative strategy. The EC50 value found for Cu is higher than the standard one previously stated in the CONAMA\'s nº 357 resolution. This means that effluents containing Cu, in levels allowed by the law, may cause damage to the marine biota. Moreover, it\'s suggested a reevaluation of the standard limiting value for this metal, in order to preserve aquatic ecosystems. A higher fluidity of the lipid bilayer, occasioned by a large perturbation of the membrane\'s structure, was accomplished by incorporating the extract of T. gracilis. This was observed independently of the cells\' growth phase. &$946;-carotene and licopene interfere in the lipid bilayer structure, lowering the hydrodynamic diameter of large unilamellar vesicles, an effect not previously reported in literature. This reduces the temperature were the phase transition initiates, broadens the transition gap, lowers the calorific capacity and enthalpy values, consequently, modifying the transition cooperation. Only β-carotene induces a higher fluidity of the lipid system and a faster NO permeation trough the membrane, which suggests that it may modify physical properties of the membrane.

Gracilaria caudata J. Agardh is one of the naturally occurring species in Brazil that produce good quality agar. In Rio do Fogo (RN), Brazil, a green variant was discovered in a G. caudata population of predominantly red (wild phenotype) tetrasporophytes. Epiphytes gametophytes on tetrasporophytes have been observed for both strains. Considering the wild and green variant strains in laboratory control conditions, this study: (i) assessed the impacts of epiphyte gametophytes on tetrasporophytes by evaluating the growth rates, the pigment content, and the photosynthetic potential of the tetrasporophytes; (ii) evaluated the amount of time required for the differentiation of cystocarps in free-living gametophytes and epiphyte gametophytes on tetrasporophytes; (iii) evaluated the number of epiphyte gametophytes produced by tetrasporophyte; and (iv) analyzed anatomical aspects of the intersection between the tetrasporophytes and the tetraspores that germinated on the tetrasporophytes. Samples were cultivated for 12 weeks on laboratory conditions. Control samples had epiphyte gametophytes growing on them, while treatment samples had their epiphyte gametophytes removed weekly. Physiological analyses compared control and treatment samples, while anatomical analysis used the control samples only. Considering the tetrasporophyte growth rates before fertility (2nd week), wild strain showed higher values than green variant; however, after 12 weeks, no differences were found between strains or between samples without epiphyte gametophytes. The wild strain produced tetraspores more frequently than the green variant and showed deficiency in phycoerythrin and allophycocyanin. Green variant treatment samples had higher content of allophycocyanin, phycocyanin and phycoerythrin than the control samples. Chlorophyll a was higher in the wild strain, and treatment samples had lower values in comparison to control samples. Epiphyte gametophytes possibly promoted reduction in pigment content of the tetrasporophytes on both strains. Wild strain samples without epiphyte gametophytes had higher photosynthetic efficiency. Epiphyte gametophytes produced cystocarps one week before free-living gametophytes. The amount of epiphyte gametophytes on tetrasporophytes is not different between strains. Epiphyte gametophytes were visible one week before on the wild strain than in the green variant strain. It was found that tetraspores give rise to epiphyte gametophytes through two distinct germination methods: outside or inside the thallus of the tetrasporophyte. Germination outside the tetrasporophyte thallus was more common, produced visible holdfasts and promoted cortex thickening in the cortical region of the tetrasporophyte. Germination inside the tetrasporophyte thallus did not show evidences of holdfasts nor cortex thickening on the tetrasporophytes. Epiphyte gametophytes holdfasts had adjacent cells to the cortex of the tetrasporophytes when they germinate outside the thallus; however, when germination occurred inside the thallus, the connection interface was closer to the medulla of the tetrasporophyte. Epiphyte gametophytes might represent a new life strategy that promotes sexual variability in a population mostly composed of tetrasporophytes. For cultivation purposes, wild tetrasporophytes with epiphyte gametophytes yielded more mass than the variant tetrasporophytes, being the best option for production. However, the green variant without epiphyte gametophytes produced more phycobiliproteins, making it a better option to harvest those substances / Gracilaria caudata J. Agardh é uma das espécies encontradas na costa brasileira que produzem ágar de boa qualidade. Em Rio do Fogo (RN), Brasil, uma linhagem variante verde de G. caudata foi descoberta em uma população composta principalmente por indivíduos de coloração vermelha (fenótipo selvagem). Gametófitos epífitos em tetrasporófitos foram observados para as duas linhagens. Considerando-se as linhagens selvagem e verde em condições controladas de laboratório, este estudo analisou: (i) os impactos dos gametófitos epífitos nos tetrasporófitos por meio de taxas de crescimento, conteúdo pigmentar e potencial fotossintetizante dos tetrasporófitos; (ii) o tempo necessário para a diferenciação de cistocarpos em gametófitos de vida livre e gametófitos epífitos; (iii) o número de gametófitos epífitos produzidos por tetrasporófito; e (iv) aspectos anatômicos da interseção entre tetrasporófitos e gametófitos epífitos. O experimento teve duração de 12 semanas. Amostras controle foram mantidas com seus gametófitos epífitos durante o experimento, enquanto as amostras tratamento tiveram seus gametófitos epífitos removidos semanalmente. Análises fisiológicas compararam amostras controle e tratamento, enquanto que para os estudos anatômicos utilizou-se apenas as amostras controle. A linhagem selvagem apresentou maiores taxas de crescimento que a linhagem verde nas duas primeiras semanas do experimento, quando ainda não estavam férteis; entretanto, após as doze semanas de cultivo, não foram observadas diferenças entre as linhagens tetrasporofíticas. A linhagem vermelha produziu tetrásporos com mais frequência do que a linhagem verde e apresentou deficiência em ficoeritrina e aloficocianina. As amostras tratamento da linhagem verde apresentaram valores maiores de aloficocianina e ficoeritrina do que às do controle. A linhagem selvagem apresentou menores teores de ficoeritrina e aloficocianina quando comparada à linhagem verde. As amostras tratamento da linhagem verde apresentaram maiores valores de aloficocianina, ficocianina e ficoeritrina que as amostras controle da mesma linhagem. A quantidade de clorofila a foi maior na linhagem selvagem, e as amostras tratamento desta linhagem apresentaram valores maiores que às do controle. A presença de gametófitos epífitos promoveu a redução no conteúdo pigmentar nas duas linhagens. Amostras tratamento da linhagem selvagem apresentaram potencial fotossintetizante maior do que amostras controle. A quantidade de gametófitos epífitos não foi diferente entre as linhagens. Gametófitos epífitos produziram cistocarpos uma semana antes do que gametófitos de vida livre. A linhagem selvagem produziu gametófitos epífitas uma semana antes da linhagem verde. A germinação de tetrásporos em tetrasporófitos ocorreu de duas maneiras: antes e após a liberação de tetrásporos. A liberação de tetrásporos seguida da germinação sobre o tetrasporófito foi mais frequente, produziu apressórios e promoveu aumento do número de células no córtex do tetrasporófito. A germinação de tetrásporos dentro do talo do tetrasporófito não apresentou evidências de apressórios ou espessamento da região cortical do tetrasporófito. A porção basal de apressórios de gametófitos epífitos permaneceu adjacente ao córtex do tetrasporófito. Quando a germinação do tetrásporo ocorreu ainda dentro do talo, a interface de conexão das células foi mais próxima da medula do tetrasporófito. Gametófitos epífitos podem representar uma nova estratégia de vida para a espécie por possibilitar a variabilidade por reprodução sexual em uma população predominantemente composta por tetrasporófitos. Para um possível cultivo em larga escala, tetrasporófitos com gametófitos epífitos da linhagem selvagem seriam mais adequados por produzirem mais massa que os da variante verde. Entretanto, se o objetivo for a produção de ficobiliproteínas, a linhagem verde seria a mais indicadaphycoerythrin and allophycocyanin. Green variant treatment samples had higher content of allophycocyanin, phycocyanin and phycoerythrin than the control samples. Chlorophyll a was higher in the wild strain, and treatment samples had lower values in comparison to control samples. Epiphyte gametophytes possibly promoted reduction in pigment content of the tetrasporophytes on both strains. Wild strain samples without epiphyte gametophytes had higher photosynthetic efficiency. Epiphyte gametophytes produced cystocarps one week before free-living gametophytes. The amount of epiphyte gametophytes on tetrasporophytes is not different between strains. Epiphyte gametophytes were visible one week before on the wild strain than in the green variant strain. It was found that tetraspores give rise to epiphyte gametophytes through two distinct germination methods: outside or inside the thallus of the tetrasporophyte. Germination outside the tetrasporophyte thallus was more common, produced visible holdfasts and promoted cortex thickening in the cortical region of the tetrasporophyte. Germination inside the tetrasporophyte thallus did not show evidences of holdfasts nor cortex thickening on the tetrasporophytes. Epiphyte gametophytes holdfasts had adjacent cells to the cortex of the tetrasporophytes when they germinate outside the thallus; however, when germination occurred inside the thallus, the connection interface was closer to the medulla of the tetrasporophyte. Epiphyte gametophytes might represent a new life strategy that promotes sexual variability in a population mostly composed of tetrasporophytes. For cultivation purposes, wild tetrasporophytes with epiphyte gametophytes yielded more mass than the variant tetrasporophytes, being the best option for production. However, the green variant without epiphyte gametophytes produced more phycobiliproteins, making it a better option to harvest those substances

No intuito de identificar as relações entre as variações espaciais e temporais da biomassa e produção primária fitoplanctônica frente às variáveis físicas e químicas da coluna de água, foram realizadas coletas mensais de parâmetros físicos, químicos (nutrientes inorgânicos), séston e biomassa fitoplanctônica em 4 estações oceanográficas localizadas na baía e 3 no canal de Santos no período entre novembro de 2004 a dezembro de 2005. O transporte de propriedades entre os canais estuarinos e a baía foi estimado através de medidas realizadas em estações fixas, nas entradas dos canais de Santos e São Vicente, durante um ciclo completo de maré (13h). Os principais fatores limitantes ao desenvolvimento da biomassa fitoplanctônica e da produtividade primária foram: a disponibilidade de luz, a estratificação da coluna de água e a temperatura. Os canais de Santos e São Vicente atuaram como importadores de sal, nutrientes e biomassa fitoplanctônica na maioria das ocasiões estudadas. Os elevados teores de nutrientes inorgânicos dissolvidos, associados à ausência de correlação entre nutrientes e biomassa, indicam que não há limitação nutricional, apesar das condições distróficas observadas. Os altos teores de Cl-a (média de 10,1 mg m-3) indicam que o ambiente continua apresentando características eutróficas, já reportadas em trabalhos realizados na área há mais de 30 anos. / The relationship between time-space variations of phytoplankton biomass and primary productivity and the variability in physical and chemical characteristics of the water column was investigated by monthly samplings of temperature, salinity, inorganic nutrients, seston and phytoplankton biomass in 4 oceanographic stations in Santos Bay and 3 stations in Santos Channel, during the period from November 2004 to December 2005. The transport of properties between estuarine channels and the bay was estimated by measurements conducted in fixed stations located at Santos and São Vicente Channels inlets throughout a complete tidal cycle (13h). The main limiting factors to phytoplankton biomass development were: light availability, water column stratification and temperature. Santos and São Vicente channels imported salt, nutrients and phytoplankton biomass in the majority of the studied cases. High levels of dissolved inorganic nutrients and biomass indicate no nutritional limitation, despite the dystrophic conditions observed. High chlorophyll-a concentrations (mean value 9.82 mg m-3) indicate the environment still displays the eutrophic characteristics already reported in former studies conducted in this area by more than 30 years ago.

No estado de São Paulo são produzidas uvas de mesa de origem europeia (Vitis vinifera) e de origem americana (Vitis labrusca). Devido as condições climáticas, doenças fúngicas foliares são recorrentes e causam danos e prejuízos aos viticultores paulistas. Entre essas doenças se destaca a ferrugem da videira (Phakopsora euvitis), por causar desfolha intensa, depreciar cachos e reduzir a produção. Entretanto, pouco se sabe sobre a interação desse patógeno e espécies de videiras. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a severidade e eficiência de doença da ferrugem em V. labrusca; e comparar a resistência à ferrugem entre as espécies de videira V. vinifera cv. Moscato Giallo e V. labrusca cv. Niágara Rosada, por meio de componentes epidemiológicos da doença e alterações anatômicas, sintomatológicas e fisiológicas dos hospedeiros. O período de molhamento foliar e a temperatura no processo de infecção, assim como a concentração de inóculo de P. euvitis influenciam na eficiência de doença e consequentemente na severidade de ferrugem em Vitis labrusca. A maioria dos componentes epidemiológicos avaliados mostrou que a V. labrusca é mais suscetível à ferrugem do que a V. vinifera. O período de latência e período infeccioso da ferrugem da videira são similares entre as espécies de videiras e folhas mais velhas (com 60 dias após a brotação) são mais suscetíveis à ferrugem que folhas mais jovens (34 e 24 dias após a brotação). As folhas mais velhas tem maior capacidade de esporulação. Em V. labrusca foi observado maior severidade da doença durante o período infeccioso. Em folhas de V. labrusca são observadas urédias satélites oriundas da primeira infecção que caracterizam o crescimento da pústula. Em folhas de V. vinifera há a presença de um halo encharcado ao redor da lesão, onde há acúmulo de substâncias pécticas e celulose que funcionam como mecanismos de defesa do hospedeiro para a ferrugem da videira. Em folhas de V. vinifera assim como de V. labrusca a ferrugem da videira reduz a fotossíntese tanto na região da lesão quanto na região assintomática ao redor da pústula. A ferrugem da videira causa danos no processo fotoquímico, pela redução do transporte aparente de elétrons. Em ambas as espécies também pode ser observada o acúmulo de espécies reativas de oxigênio (ROS) no sítio de infecção horas após a inoculação, relacionando a resposta de hipersensibilidade a uma reação pós-formada do hospedeiro como estratégia de reduzir a área lesionada. / Grapevines cultivar of Vitis vinifera and Vitis labrusca are cultivated in Sao Paulo state for producing table grapes. Foliar fungal diseases are recurrent and cause yield losses when climatic conditions are favourable to disease development. Grapevine rust (Phakopsora euvitis) causes intense defoliation, fruit depreciation and yield losses. However, little is known about the interaction between P. euvitis and Vitis spp. Therefore, the objective of this work was to evaluate the severity and disease efficiency of rust in V. labrusca; and compare the resistance of the species V. vinifera cv. Moscato Giallo and V. labrusca cv. Niagara Rosada measuring of epidemiological components of the disease and anatomical, symptomatological and physiological alterations in the hosts. The leaf wetness period and the temperature during the infection process, as well as the inoculum concentration of P. euvitis influence the disease efficiency and, consequently the rust severity in V. labrusca. Most of the evaluated epidemiological components showed that V. labrusca is more susceptible to rust than V. vinifera. The latent period and the infectious period of rust are similar between the species and older leaves (60 days after bud break) are more susceptible to rust than younger leaves (34 and 24 days after bud break). Older leaves have greater sporulation capacity. During infectious period of rust in V. labrusca was observed a higher severity of disease than in V. vinifera. Satellite uredias originary from the first infection are observed in V. labrusca leaves which characterize the pustule growth. V. vinifera leaves showed a soaked halo surround the lesion, and accumulation of pectic substances and cellulose was observed in this region. These substances accumulation may are defense mechanisms of the host against the rust. Rust reduces photosynthesis in the region of lesion, and also in the asymptomatic region around the pustule in both grapevine species. Rust causes damage in photochemical process as a result of reduction from apparent transport of electrons. In both species, one day after inoculation it was observed accumulation of reactive oxygen species (ROS). Therefore, hypersensitivity response is related to a post-formed host reaction such as a strategy to reduce the injured area.

Der Baikalsee ist der älteste, tiefste und größte (gemessen am Volumen) See der Welt, mit über 1500 endemischen Arten. Er wurde 1996 zum UNESCO Weltnaturerbe deklariert; doch auch dieses einzigartige Ökosystem könnte in Zukunft durch anthropogen bedingte Klimaänderungen und Nährstoff-Einträge gefährdet sein. Rezente und fossile Phytoplankton-Pigmente werden immer häufiger in Monitorings genutzt, um aktuelle und historische Änderungen der Phytoplankton-Produktivität und –Zusammensetzung zu bestimmen, welche Änderungen von klimatischen und anderen Umweltbedingungen anzeigen. Dennoch wurden im Baikal bislang keine rezenten und nur in wenigen Studien fossile Phytoplankton-Pigmente untersucht. Drei Hauptaspekte wurden in dieser Arbeit untersucht: (1) die Phytoplnkton und Phytoplankton-Pigment Verteilung in der euphotischen Zone, (2) deren Sedimentation zum Seeboden und Degradierung im oxischen Oberflächensediment, und (3) Änderung der fossilen Pigmente während des Holozäns (seit 10.000 Jahren) und der vorangegangenen Warmzeit (vor 129.000-117.000 Jahren). Schlussfolgernd läßt sich sagen, dass Pigment-basierte Analysen im Baikal verlässliche Aussagen über rezente und historische Phytoplankton-Variationen ermöglichen, welche durch Umwelteinflüsse (natürlichen oder menschlichen Ursprungs) induziert werden. Im Rahmen des EU-Projekts CONTINENT und des Langzeit-Monitorings der Staatlichen Universität Irkutsk werden die Ergebnisse zur Phytoplankton-Entwicklung seit der letzten Warmzeit bis zum Beginn des 21. Jahrhunderts den lokalen Naturschutz und globale Klimastudien unterstützen. / Lake Baikal is the World´s oldest, deepest and largest (by volume) lake and contains over 1,500 endemic species. Since 1996, after becoming a UNESCO World Heritage Area, the effects of global warming and local anthropogenic eutrophication on its unique ecosystem become a subject of international discussion. Recent and fossil phytoplankton pigments are being increasingly used to monitor recent and past responses of the phytoplankton composition and productivity to changes of climatic and other environmental conditions in aquatic systems. However, phytoplankton pigments were not yet investigated in the water column of Lake Baikal and only little in its sediment. Three main aspects were investigated in this thesis: (1) the distribution of phytoplankton and phytoplankton pigments in the euphotic zone, (2) its sedimentation through the water column and preservation within the oxidised surface sediment, and (3) variation of fossil phytoplankton pigments in the pristine lake during Holocene (since 10,000 years ago) and last interglacial (129,000-117,000 years ago). Taken together, pigment-based analyses were shown to accurately reflect phytoplankton variation caused by environmental changes of natural or human origin in Lake Baikal. In conjunction with the EU project CONTINENT and the long-term monitoring in Irkutsk, the phytoplankton development determined from the last interglacial up until the early 21st century will be used for future research of climate changes as well as for the Lake Baikal’s protection.

A produção vegetal é dependente do processo fotossintético. As técnicas de biologia molecular e transformação genética de plantas trouxeram boas perspectivas para a alteração do metabolismo fotossintético. Plantas transgênicas de tabaco (Nicotiana tabacum, L.) que superexpressam o gene quimérico Lhcb1*2 de ervilha têm sido estudadas por apresentarem uma série de alterações no desenvolvimento e no metabolismo fotossintético, em relação à linhagem selvagem. Vários autores observaram mudanças morfológicas, fisiológicas, bioquímicas e adaptativas que favorecem essas plantas em diversas condições de cultivo. O objetivo desse trabalho foi o de avaliar o impacto da superexpressão desse gene na formação plastidial de plântulas de tabaco germinadas e mantidas no escuro por sete dias e depois transferidas à luz, com coletas periódicas de 0, 6, 18 e 120 horas pós-iluminação. O desenvolvimento plastidial, avaliado por microscopia de luz, mostra um provável adiantamento na formação dos cloroplastos dos materiais vegetais transgênicos (TR1 e TR2) em relação à selvagem (WT). A análise de ultraestrutura dos plastídios por microscopia eletrônica de transmissão, demostrou um real adiantamento na formação dos cloroplastos maduros nas duas linhagens transgênicas A análise de Western blot confimou a presença de proteínas específicas do fotossistema II (Lhcb 1-2 e D1). Este fato implica que a montagem do aparato fotossintético é antecipada nos transgênicos, assim como o desenvolvimento morfológico e estrutural observado nos plastídios. / The vegetal production is strictly dependent on the photosynthetic process. Techniques of molecular biology and genetic transformation of plants brought good perspectives for the alteration of the photosynthetic metabolism. Transgenic tobacco plants (Nicotiana tabacum, L.) which express the chimeric pea Lhcb1*2 gene were pbtained and presenta series of alterations on development and photosynthetic metabolism in relation to the wild type. Previous analysis have demonstrated morphological, physiological, biochemical and adaptative changes that favour these transgenic lines in various conditions of culture. The aim of this work was to evaluate the impact of the expression of this gene in the plastid formation, of tobacco seedlings. Seeds were germinated and kept in darknes for seven days, and transferred to light. The seedlings were then collected after 0, 6, 18 and 120 hours of exposure to continuous ilumination. The plastidial development evaluated by light microscopy, showed an advanced chloroplast formation of the transgenic lines (TR1 and TR2) in relation to the wild type (WTSR1). The ultrastructural analysis of the plastids by electronic microscopy showed, indeed on advanced formation of mature chloroplasts in the transgenic lines. The Western blot analysis confirmed the presence of two specific proteins (CAB and D1), of the photosystem II. This fact implies that the assembly of the photosynthetic apparatus might occurs earlier in the transgenic lines, as well as the morphological and structural development of the plastids.

Adequate nutrition plays a key role in the phytoextraction of soil contaminants and may influence the response of plants to heavy metal toxicity. Nevertheless, there is no information on the influence of nitrogen (N), particularly in the forms of nitrate (NO3-) and ammonium (NH4+), on tanzania guinea grass (Panicum maximum cv. Tanzania) under cadmium (Cd) stress. Thus, in the present work, it was aimed to study the effect of these ions on the mitigation of Cd toxicity in this grass. Plants were grown in a greenhouse, using plastic pots containing nutrient solution and ground quartz as substrate. The experiment was laid out in a randomized complete block design, in a 3 × 3 factorial arrangement, with six replications. The factors tested were NO3-/NH4+ ratios (100/0, 70/30 and 50/50) and Cd rates (0.0, 0.5 and 1.0 mmol L-1). Morphological, physiological and biochemical changes in the plants were studied throughout two growth periods. In addition to causing oxidative stress and visual toxicity symptoms, Cd exposure resulted in reduced chlorophyll content and photosynthetic activity, negatively affecting shoot and root growth. Moreover, it altered N metabolism and induced the accumulation of NO3- and NH4+ mainly in shoots, increasing plant total N concentration. The exclusive use of NO3- mitigated toxicity symptoms by favoring Cd accumulation in roots, maintaining normal N metabolism and increasing guaiacol peroxidase activity. On the other hand, although the simultaneous supply of NO3- and NH4+ increased the uptake, transport and accumulation of this metal by the grass, it also increased the photosynthetic capacity along with the synthesis of proline and protein. The use of these N forms at a 50/50 ratio increased the tolerance of the plants to Cd by inducing high superoxide dismutase and glutathione reductase activities in shoots and roots, respectively, maintaining cellular homeostasis and reducing oxidative stress. Cd uptake and accumulation in tanzania guinea grass are strongly related to the form of N available, and the negative effects of this metal on photosynthesis and on the balance between oxidants and antioxidants are attenuated by the partial replacement of NO3- by NH4+ in the nutrient solution. / A nutrição adequada desempenha papel fundamental na fitoextração de contaminantes do solo e pode influenciar a resposta das plantas à toxidez por metais pesados. No entanto, não há informações sobre a influência do nitrogênio (N), particularmente nas formas de nitrato (NO3-) e amônio (NH4+), no capim tanzânia (Panicum maximum cv. Tanzânia) sob estresse por cádmio (Cd). Assim, no presente trabalho, objetivou-se estudar o efeito desses íons na mitigação da toxidez por Cd nesse capim. As plantas foram cultivadas em casa de vegetação, utilizando vasos plásticos contendo solução nutritiva e quartzo moído como substrato. O experimento foi arranjado em delineamento de blocos completos ao acaso, em esquema fatorial 3 × 3, com seis repetições. Os fatores testados foram proporções de NO3-/NH4+ (100/0, 70/30 e 50/50) e doses de Cd (0,0, 0,5 e 1,0 mmol L-1). Foram estudadas alterações morfológicas, fisiológicas e bioquímicas nas plantas ao longo de dois períodos de crescimento. Além de causar estresse oxidativo e sintomas visuais de toxidez, a exposição ao Cd resultou em baixos teor de clorofila e atividade fotossintética, afetando negativamente o crescimento da parte aérea e das raízes. Além disso, ela alterou o metabolismo do N e induziu o acúmulo de NO3- e NH4+ principalmente na parte aérea, aumentando a concentração de N total na planta. O uso exclusivo do NO3- mitigou sintomas de toxidez favorecendo o acúmulo de Cd nas raízes, mantendo o metabolismo normal do N e aumentando a atividade da guaiacol peroxidase. Por outro lado, embora o suprimento simultâneo de NO3- e NH4+ tenha aumentado a absorção, o transporte e o acúmulo desse metal pelo capim, também aumentou a capacidade fotossintética juntamente com a síntese de prolina e proteína. O uso dessas formas de N na proporção de 50/50 aumentou a tolerância das plantas ao Cd induzindo altas atividades da superóxido dismutase e da glutationa redutase na parte aérea e nas raízes, respectivamente, mantendo a homeostase celular e reduzindo o estresse oxidativo. A absorção e o acúmulo de Cd no capim tanzânia estão fortemente relacionados à forma de N disponível, e os efeitos negativos desse metal na fotossíntese e no balanço entre oxidantes e antioxidantes são atenuados pela substituição parcial de NO3- por NH4+ na solução nutritiva.

No intuito de identificar as relações entre as variações espaciais e temporais da biomassa e produção primária fitoplanctônica frente às variáveis físicas e químicas da coluna de água, foram realizadas coletas mensais de parâmetros físicos, químicos (nutrientes inorgânicos), séston e biomassa fitoplanctônica em 4 estações oceanográficas localizadas na baía e 3 no canal de Santos no período entre novembro de 2004 a dezembro de 2005. O transporte de propriedades entre os canais estuarinos e a baía foi estimado através de medidas realizadas em estações fixas, nas entradas dos canais de Santos e São Vicente, durante um ciclo completo de maré (13h). Os principais fatores limitantes ao desenvolvimento da biomassa fitoplanctônica e da produtividade primária foram: a disponibilidade de luz, a estratificação da coluna de água e a temperatura. Os canais de Santos e São Vicente atuaram como importadores de sal, nutrientes e biomassa fitoplanctônica na maioria das ocasiões estudadas. Os elevados teores de nutrientes inorgânicos dissolvidos, associados à ausência de correlação entre nutrientes e biomassa, indicam que não há limitação nutricional, apesar das condições distróficas observadas. Os altos teores de Cl-a (média de 10,1 mg m-3) indicam que o ambiente continua apresentando características eutróficas, já reportadas em trabalhos realizados na área há mais de 30 anos. / The relationship between time-space variations of phytoplankton biomass and primary productivity and the variability in physical and chemical characteristics of the water column was investigated by monthly samplings of temperature, salinity, inorganic nutrients, seston and phytoplankton biomass in 4 oceanographic stations in Santos Bay and 3 stations in Santos Channel, during the period from November 2004 to December 2005. The transport of properties between estuarine channels and the bay was estimated by measurements conducted in fixed stations located at Santos and São Vicente Channels inlets throughout a complete tidal cycle (13h). The main limiting factors to phytoplankton biomass development were: light availability, water column stratification and temperature. Santos and São Vicente channels imported salt, nutrients and phytoplankton biomass in the majority of the studied cases. High levels of dissolved inorganic nutrients and biomass indicate no nutritional limitation, despite the dystrophic conditions observed. High chlorophyll-a concentrations (mean value 9.82 mg m-3) indicate the environment still displays the eutrophic characteristics already reported in former studies conducted in this area by more than 30 years ago.

O cultivo dos micro-organismos fotossintetizantes depende de alguns fatores primordiais, como a intensidade luminosa a ser empregada, a temperatura e a quantidade de nitrogênio fornecida ao reator. Extratos de micro-organismos, devido à ampla possibilidade que estes possuem de produzir compostos orgânicos, podem conter substâncias possíveis de serem utilizadas em formulações cosméticas capazes de proteger a pele contra os eventuais efeitos danosos das radiações UVA e UVB, as quais estão crescentes devido ao aumento na depleção da camada de ozônio atmosférico. Assim, esta pesquisa teve como objetivo o estudo de dois micro-organismos fotossintetizantes, Arthrospira (Spirulina) platensis e Chlorella vulgaris, como fonte de moléculas com ação fotoprotetora. Incialmente foram avaliadas fontes de nitrogênio (sulfato de amônio, nitrato de sódio e ureia) e suas concentrações em cultivos de C. vulgaris, utilizando-se erlenmeyers, e para ambos os micro-organismos foram realizados experimentos em reatores tubulares. As condições correspondentes aos maiores crescimentos celulares foram utilizadas para produção de biomassas, estas avaliadas quanto à ação fotoprotetora. Nos cultivos, foram avaliados a concentração celular máxima (Xm), produtividade em células (Px), teor proteico da biomassa seca (Tprot) e teor lipídico da biomassa seca (Tlip). Foi avaliada a ação fotoprotetora dos extratos desses micro-organismos, obtidos com solventes de diferentes polaridades, e verificando-se o potencial destes na elaboração do fotoprotetor. Em cultivos em erlenmeyers, utilizando-se meio Bold modificado, a associação de sulfato de amônio e nitrato de sódio nas concentrações de 5 mM, para ambas as fontes de nitrogênio, direcionou-se para maiores resultados de crescimentos de C. vulgaris, obtendo-se: Xm= 538 mg.L-1; Px= 28,9 mg.L-1.d-1; Tprot= 40,9 %; Tlip= 18,8 %. Nos cultivos em reatores tubulares de C. vulgaris, utilizando-se condições otimizadas em frascos Erlenmeyers (meio Bold e 5 mM de (NH4)2SO4 e 5 mM de NaNO3), os resultados obtidos foram: Xm= 3011 mg.L-1; Px= 373 mg.L-1.d-1; Tprot= 42,2 %; Tlip= 19,5 %. Nos cultivos em reatores tubulares de A. (Spirulina) platensis (meio Schlösser enriquecido com 30 mM de NaNO3), obtiveram-se: Xm= 2925 mg.L-1; Px= 370,3 mg.L-1.d-1; Tprot= 40,1 %; Tlip= 19,4 %. Dentre os extratos desses micro-organismos fotossintetizantes, o de Chlorella vulgaris foi o que apresentou o melhor FPS, revelando ser esta a que possuiu o melhor desempenho de ação fotoprotetora, cujo fator de proteção solar (FPS) foi de 38, após a formulação ser irradiada com UV. / The cultivation of the photosynthetic microorganisms relies on some key factors, such as the light intensity to be employed, the temperature and the amount of nitrogen supplied to the reactor. The extracts of microorganisms, due to the large possibility that these have to produce organic compounds, may contain substances that can be used in cosmetic formulations that protect the skin from any harmful effects of UVA and UVB radiation, which are increasing due to the increase in depletion of atmospheric ozone. Thus, this research aimed to study two photosynthetic microorganisms, Arthrospira (Spirulina) platensis and Chlorella vulgaris, as a source of molecules with sunscreen action. Initially, were evaluated sources of nitrogen (ammonium sulfate, sodium nitrate and urea) and different concentrations theirs in C. vulgaris cultures, using Erlenmeyer flasks, and for both microorganisms were carried out experiments in tubular reactors. The corresponding conditions to the larger cell growths were used for the production of biomasses, which were evaluated for theirs photoprotective action. In the medium were evaluated: the maximum cell concentration (Xm), productivity in cells (Px), protein content of the dry biomass (Tprot) and lipid content of dry biomass (Tlip). It was evaluated the photoprotective action of extracts from these microorganisms, obtained using solvents of different polarity, and verifying the potential of these in the preparation of sunscreen. In cultures in Erlenmeyer flasks, using modified medium Bold, the combination of ammonium sulfate and sodium nitrate in concentration 5 mM for both nitrogen source led to a higher growth of the C. vulgaris, getting: Xm= 538 mg.L-1; Px= 28.9 mg.L-1.d-1; Tprot= 40.9 %; Tlip= 18.8 %. In cultivation in tubular reactors of C. vulgaris, using the optimized conditions in Erlenmeyer flasks (medium Bold and 5 mM of (NH4)2SO4nd 5 mM of NaNO3), the obtained results were: Xm= 3011 mg.L-1; Px= 373 mg.L-1.d-1; Tprot= 42.2 %; Tlip= 19.5 %. In cultivation in tubular reactors of A. (Spirulina) platensis (medium Schlösser supplemented with 30 mM of NaNO3), the results were: Xm= 2925 mg.L-1; Px= 370.3 mg.L-1.d-1; Tprot= 40.1 %; Tlip= 19.4 %. Among the extracts of these photosynthetic microorganisms, Chlorella vulgaris showed the best SPF, revealing that this is what possessed the best sunscreen action performance, whose sun protection factor (SPF) was 38, after the formulation irradiated with UV.