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Os óleos essenciais de três espécies de Schinus foram avaliados quanto à sua atividade fitotóxica na planta alvo Arabidopsis thaliana. Para esse fim, utilizou-se a abordagem convencional, que avalia o efeito dos aleloquímicos sobre a germinação e o crescimento de plântulas, mas também buscaram-se novas técnicas para compreender o modo de ação dos voláteis, a saber o efeito sobre o enraizamento adventício e a análise da expressão de genes por PCR em tempo real. Adicionalmente, foi realizada a caracterização química dos óleos essenciais por cromatografia gasosa bidimensional, demonstrando que o óleo de S. lentiscifolius é principalmente constituído por sesquiterpenos, enquanto que os de S. molle e S. terebinthifolius apresentam maior quantidade de monoterpenos. Os três óleos essenciais afetaram a porcentagem de germinação, o índice de velocidade de germinação, o crescimento da raiz primária e o crescimento da parte aérea de A. thaliana, mas não apresentaram efeito sobre a expressão dos genes ANP1 e CDKB1;1. Os voláteis também afetaram o processo de enraizamento adventício da planta alvo de uma maneira dose-dependente, afetando o tempo médio de enraizamento e o crescimento da maior raiz adventícia, mas não afetou a porcentagem de enraizamento nem o número de raízes por microestaca. A adição de uma auxina não reverteu os efeitos fitotóxicos induzidos pelos voláteis, mas a adição de uma citocina contribuiu na recuperação do atraso do processo de enraizamento quando os óleos essenciais de S. lentiscifolius e S. molle foram utilizados. Além disso, o Trolox®, um potente antioxidante, contribuiu na recuperação parcial dos efeitos inibitórios causados pelos óleos essenciais, indicando que eles induzem estresse oxidativo. Adicionalmente, foi realizada a detecção histoquímica de peróxido de hidrogênio nas microestacas expostas aos óleos essenciais. Os resultados demonstram que os efeitos fitotóxicos dos voláteis ocorrem por diversos mecanismos, incluindo estresse oxidativo e efeito sobre fitormônios. Esse estudo demonstrou que, devido às diversas técnicas que podem ser aplicadas, A. thaliana é uma espécie útil para ser utilizada em experimentos que avaliem o potencial alelopático de produtos naturais. / The essential oils of three Schinus species were evaluated for phytotoxic activity using Arabidopsis thaliana as target species. It was used the conventional approach, evaluating allelochemical effects on seed germination and seedling growth. Additionally, it was also employed new techniques in allelopathic potential area to understand the modes of action of volatiles, as the phytotoxic effects on adventitious rooting and the analysis of expression of genes by RT-qPCR. Furthermore, chemical characterization of essential oils using two-dimensional gas chromatography was carried out. S. lentiscifolius essential oil is mainly composed by sesquiterpenes, whereas S. molle and S. terebinthifolius presented high amounts of monoterpenes. Essential oils affected the germination rate (%), speed of accumulated germination, primary root length and shoot length of A. thaliana. However, the expression of the genes ANP1 and CDKB1; 1 was not affected. Volatiles also interfere on A. thaliana adventitious rooting in a dosedependent manner. Inhibitory effects were observed on mean rooting time and root length. Rooting percentage and number of roots per microcuttings were not affected by volatiles. Addition of an auxin not reversed phytotoxic effects induced by volatiles, but the addition of a cytokinin contributed to A. thaiana recover from the effects on mean rooting time caused by S. lentiscifolius and S. molle essential oils. Furthermore, Trolox®, a potent antioxidant, contributes to the partial recovery of the inhibitory effects caused by essential oils, indicating that volatiles induce oxidative stress. Histochemical detection of hydrogen peroxide after essential oil exposure was also carried out. Results demonstrated that the phytotoxic activity of volatiles may occur by several mechanisms, including oxidative stress and effects on phytohormones. This study also demonstrated A. thaliana is a useful species to be used in allelopathic potential evaluations due to the different techniques that can be applied.

Os óleos essenciais de três espécies de Schinus foram avaliados quanto à sua atividade fitotóxica na planta alvo Arabidopsis thaliana. Para esse fim, utilizou-se a abordagem convencional, que avalia o efeito dos aleloquímicos sobre a germinação e o crescimento de plântulas, mas também buscaram-se novas técnicas para compreender o modo de ação dos voláteis, a saber o efeito sobre o enraizamento adventício e a análise da expressão de genes por PCR em tempo real. Adicionalmente, foi realizada a caracterização química dos óleos essenciais por cromatografia gasosa bidimensional, demonstrando que o óleo de S. lentiscifolius é principalmente constituído por sesquiterpenos, enquanto que os de S. molle e S. terebinthifolius apresentam maior quantidade de monoterpenos. Os três óleos essenciais afetaram a porcentagem de germinação, o índice de velocidade de germinação, o crescimento da raiz primária e o crescimento da parte aérea de A. thaliana, mas não apresentaram efeito sobre a expressão dos genes ANP1 e CDKB1;1. Os voláteis também afetaram o processo de enraizamento adventício da planta alvo de uma maneira dose-dependente, afetando o tempo médio de enraizamento e o crescimento da maior raiz adventícia, mas não afetou a porcentagem de enraizamento nem o número de raízes por microestaca. A adição de uma auxina não reverteu os efeitos fitotóxicos induzidos pelos voláteis, mas a adição de uma citocina contribuiu na recuperação do atraso do processo de enraizamento quando os óleos essenciais de S. lentiscifolius e S. molle foram utilizados. Além disso, o Trolox®, um potente antioxidante, contribuiu na recuperação parcial dos efeitos inibitórios causados pelos óleos essenciais, indicando que eles induzem estresse oxidativo. Adicionalmente, foi realizada a detecção histoquímica de peróxido de hidrogênio nas microestacas expostas aos óleos essenciais. Os resultados demonstram que os efeitos fitotóxicos dos voláteis ocorrem por diversos mecanismos, incluindo estresse oxidativo e efeito sobre fitormônios. Esse estudo demonstrou que, devido às diversas técnicas que podem ser aplicadas, A. thaliana é uma espécie útil para ser utilizada em experimentos que avaliem o potencial alelopático de produtos naturais. / The essential oils of three Schinus species were evaluated for phytotoxic activity using Arabidopsis thaliana as target species. It was used the conventional approach, evaluating allelochemical effects on seed germination and seedling growth. Additionally, it was also employed new techniques in allelopathic potential area to understand the modes of action of volatiles, as the phytotoxic effects on adventitious rooting and the analysis of expression of genes by RT-qPCR. Furthermore, chemical characterization of essential oils using two-dimensional gas chromatography was carried out. S. lentiscifolius essential oil is mainly composed by sesquiterpenes, whereas S. molle and S. terebinthifolius presented high amounts of monoterpenes. Essential oils affected the germination rate (%), speed of accumulated germination, primary root length and shoot length of A. thaliana. However, the expression of the genes ANP1 and CDKB1; 1 was not affected. Volatiles also interfere on A. thaliana adventitious rooting in a dosedependent manner. Inhibitory effects were observed on mean rooting time and root length. Rooting percentage and number of roots per microcuttings were not affected by volatiles. Addition of an auxin not reversed phytotoxic effects induced by volatiles, but the addition of a cytokinin contributed to A. thaiana recover from the effects on mean rooting time caused by S. lentiscifolius and S. molle essential oils. Furthermore, Trolox®, a potent antioxidant, contributes to the partial recovery of the inhibitory effects caused by essential oils, indicating that volatiles induce oxidative stress. Histochemical detection of hydrogen peroxide after essential oil exposure was also carried out. Results demonstrated that the phytotoxic activity of volatiles may occur by several mechanisms, including oxidative stress and effects on phytohormones. This study also demonstrated A. thaliana is a useful species to be used in allelopathic potential evaluations due to the different techniques that can be applied.

Os óleos essenciais de três espécies de Schinus foram avaliados quanto à sua atividade fitotóxica na planta alvo Arabidopsis thaliana. Para esse fim, utilizou-se a abordagem convencional, que avalia o efeito dos aleloquímicos sobre a germinação e o crescimento de plântulas, mas também buscaram-se novas técnicas para compreender o modo de ação dos voláteis, a saber o efeito sobre o enraizamento adventício e a análise da expressão de genes por PCR em tempo real. Adicionalmente, foi realizada a caracterização química dos óleos essenciais por cromatografia gasosa bidimensional, demonstrando que o óleo de S. lentiscifolius é principalmente constituído por sesquiterpenos, enquanto que os de S. molle e S. terebinthifolius apresentam maior quantidade de monoterpenos. Os três óleos essenciais afetaram a porcentagem de germinação, o índice de velocidade de germinação, o crescimento da raiz primária e o crescimento da parte aérea de A. thaliana, mas não apresentaram efeito sobre a expressão dos genes ANP1 e CDKB1;1. Os voláteis também afetaram o processo de enraizamento adventício da planta alvo de uma maneira dose-dependente, afetando o tempo médio de enraizamento e o crescimento da maior raiz adventícia, mas não afetou a porcentagem de enraizamento nem o número de raízes por microestaca. A adição de uma auxina não reverteu os efeitos fitotóxicos induzidos pelos voláteis, mas a adição de uma citocina contribuiu na recuperação do atraso do processo de enraizamento quando os óleos essenciais de S. lentiscifolius e S. molle foram utilizados. Além disso, o Trolox®, um potente antioxidante, contribuiu na recuperação parcial dos efeitos inibitórios causados pelos óleos essenciais, indicando que eles induzem estresse oxidativo. Adicionalmente, foi realizada a detecção histoquímica de peróxido de hidrogênio nas microestacas expostas aos óleos essenciais. Os resultados demonstram que os efeitos fitotóxicos dos voláteis ocorrem por diversos mecanismos, incluindo estresse oxidativo e efeito sobre fitormônios. Esse estudo demonstrou que, devido às diversas técnicas que podem ser aplicadas, A. thaliana é uma espécie útil para ser utilizada em experimentos que avaliem o potencial alelopático de produtos naturais. / The essential oils of three Schinus species were evaluated for phytotoxic activity using Arabidopsis thaliana as target species. It was used the conventional approach, evaluating allelochemical effects on seed germination and seedling growth. Additionally, it was also employed new techniques in allelopathic potential area to understand the modes of action of volatiles, as the phytotoxic effects on adventitious rooting and the analysis of expression of genes by RT-qPCR. Furthermore, chemical characterization of essential oils using two-dimensional gas chromatography was carried out. S. lentiscifolius essential oil is mainly composed by sesquiterpenes, whereas S. molle and S. terebinthifolius presented high amounts of monoterpenes. Essential oils affected the germination rate (%), speed of accumulated germination, primary root length and shoot length of A. thaliana. However, the expression of the genes ANP1 and CDKB1; 1 was not affected. Volatiles also interfere on A. thaliana adventitious rooting in a dosedependent manner. Inhibitory effects were observed on mean rooting time and root length. Rooting percentage and number of roots per microcuttings were not affected by volatiles. Addition of an auxin not reversed phytotoxic effects induced by volatiles, but the addition of a cytokinin contributed to A. thaiana recover from the effects on mean rooting time caused by S. lentiscifolius and S. molle essential oils. Furthermore, Trolox®, a potent antioxidant, contributes to the partial recovery of the inhibitory effects caused by essential oils, indicating that volatiles induce oxidative stress. Histochemical detection of hydrogen peroxide after essential oil exposure was also carried out. Results demonstrated that the phytotoxic activity of volatiles may occur by several mechanisms, including oxidative stress and effects on phytohormones. This study also demonstrated A. thaliana is a useful species to be used in allelopathic potential evaluations due to the different techniques that can be applied.

A cultura da cana-de-açúcar produzida em larga escala demanda grandes quantidades de produtos químicos para o controle de plantas daninhas, contudo para o uso correto dos herbicidas deve-se levar em consideração o estádio de desenvolvimento da comunidade infestante, bem como as condições climáticas e os fatores ligados ao solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o controle de cinco espécies de plantas daninhas e a fitotoxicidade na cana-de-açúcar, submetidas ao uso de herbicidas aplicados em condições de pré e em pós-emergência inicial, tanto das plantas daninhas quanto da cultura. Os herbicidas amicarbazone e isoxaflutole foram aplicados, nas doses de: 0D; 1/64D; 1/32D; 1/16D; 1/8D; 1/4D; 1/2D; 1D e 2D, sendo D a dose recomendada comercialmente para cada herbicida, em cinco espécies de plantas daninhas: Euphorbia heterophylla L., Sida rhombifolia L., Brachiaria decumbens Stapf, Digitaria horizontalis Willd e Panicum maximum Jacq., as quais foram avaliadas em casa-de-vegetação. Os mesmos herbicidas foram avaliados em campo de produção comercial de cana-de-açúcar, com exceção do P. maximum, porém nas doses de 1/2D, 1D, 2D e a associação de amicarbazone + isoxaflutole (1/2D + D). A dose comercial utilizada para o herbicida amicarbazone foi de 1.050 g i.a.ha-1 e de 75 g i.a.ha-1 (casa-de-vegetação) e de 112,5 g i.a.ha-1 (campo) para o isoxaflutole. A espécie de E. heterophylla foi mais suscetível ao herbicida amicarbazone, enquanto que o isoxaflutole necessitou de doses elevadas para atingir níveis adequados de controle, tanto na casa-de-vegetação quanto no campo. S. rhombifolia foi altamente suscetível para ambos os herbicidas em condições controladas até aos 60 DAA, porém no campo apenas a dose 2D para cada herbicida foi o suficiente para impedir o surgimento de novos fluxos de emergência da espécie infestante aos 150 DAA. As espécies gramíneas de B. decumbens e D. horizontalis, foram mais suscetíveis em pós-emergência para o herbicida amicarbazone em casa-devegetação, porém em pré-emergência foram mais suscetíveis para o isoxaflutole. Para a aplicação em pré-emergência no campo, a espécie de B. decumbens foi suscetível para cada herbicida aplicado de forma isolada na maior dose, enquanto que em pós-emergência não atingiu efeito satisfatório de B. decumbens para nenhum dos herbicidas aplicados. A espécie de D. horizontalis foi pouco suscetível para o herbicida amicarbazone em pré-emergência no campo, ao contrário do que ocorreu para o herbicida isoxaflutole. Para P. maximum o isoxaflutole foi mais eficiente do que o amicarbazone com apenas 1/4 da dose recomendada. Ambos herbicidas foram seletivos para as plantas de cana-deaçúcar em todos os tratamentos, apenas com sintomas de fitotoxicidade nas avaliações iniciais, não interferindo na produtividade agrícola da cana-de-açúcar para as aplicações em pré-emergência da cultura. Entretanto em pós-emergência, a maior dose do herbicida amicarbazone provocou redução na produtividade da cana-de-açúcar. / The cultivation of sugar cane produced in large scale demand large quantities of chemicals to control weeds, however for the correct use of herbicides it should be considered the stage of development of the weed community, climatic conditions and factors related to the soil. The objective of this study was to evaluate the control of five species of weeds and phytotoxicity to sugar cane, submitted to the use of herbicides applied in pre and post-emergence conditions, on the weeds, as well as the culture. The amicarbazone and isoxaflutole herbicides were applied at doses of: 0D; 1/64D; 1/32D; 1/16D, 1/8D, 1/4D, 1/2D, 1D and 2D, where D is the dose recommended for each herbicide in five species of weeds: Euphorbia heterophylla L., Sida rhombifolia L., Brachiaria decumbens Stapf, Digitaria horizontalis Willd e Panicum maximum Jacq., which were evaluated in a greenhouse. The same herbicides were evaluated in the field of commercial production of sugar cane, except P. maximum, however at doses of 1/2D, 1D, 2D and mixed with amicarbazone + isoxaflutole (1/2D + D). The dose used for the herbicide amicarbazone was 1.050 g i.a. ha-1 and 75 g i.a. ha-1 (greenhouse) and 112,5 g i.a. ha-1 (field) to isoxaflutole. The weed E. heterophylla was more susceptible by herbicide amicarbazone, while isoxaflutole required high doses to achieve adequate levels of control, in the greenhouse as well as in the field. S. rhombifolia was highly susceptible under greenhouse condition until 60 DAA, however in the field only the highest dose for each herbicide was enough to prevent the emergence of new streams of weed species at 150 DAA. The species of grasses B. decumbens and D. horizontalis were more susceptible to post-emergence; however in pre-emergence were more susceptible to isoxaflutole. For pre-emergence application in the field, the species of B. decumbens was susceptible by each herbicide applied separately at the highest dose. In post-emergence, B. decumbens did not achieve satisfactory effect in any of the herbicides applied. The species of D. horizontalis was few susceptible to the herbicide amicarbazone in pre-emergence in the field, opposite to what happened with the herbicide isoxaflutole. For P. maximum, the isoxaflutole was more efficient than the amicarbazone with only 1/4 of the recommended dose. Both herbicides were selective for sugar cane plants in all treatments, with only symptoms of phytotoxicity in the initial assessments, without interfering in the agricultural productivity of sugar cane for applications in pre-emergence of culture. However in post-emergence, the highest dose of herbicide amicarbazone caused reduction in sugar cane productivity.

A cultura da cana-de-açúcar produzida em larga escala demanda grandes quantidades de produtos químicos para o controle de plantas daninhas, contudo para o uso correto dos herbicidas deve-se levar em consideração o estádio de desenvolvimento da comunidade infestante, bem como as condições climáticas e os fatores ligados ao solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o controle de cinco espécies de plantas daninhas e a fitotoxicidade na cana-de-açúcar, submetidas ao uso de herbicidas aplicados em condições de pré e em pós-emergência inicial, tanto das plantas daninhas quanto da cultura. Os herbicidas amicarbazone e isoxaflutole foram aplicados, nas doses de: 0D; 1/64D; 1/32D; 1/16D; 1/8D; 1/4D; 1/2D; 1D e 2D, sendo D a dose recomendada comercialmente para cada herbicida, em cinco espécies de plantas daninhas: Euphorbia heterophylla L., Sida rhombifolia L., Brachiaria decumbens Stapf, Digitaria horizontalis Willd e Panicum maximum Jacq., as quais foram avaliadas em casa-de-vegetação. Os mesmos herbicidas foram avaliados em campo de produção comercial de cana-de-açúcar, com exceção do P. maximum, porém nas doses de 1/2D, 1D, 2D e a associação de amicarbazone + isoxaflutole (1/2D + D). A dose comercial utilizada para o herbicida amicarbazone foi de 1.050 g i.a.ha-1 e de 75 g i.a.ha-1 (casa-de-vegetação) e de 112,5 g i.a.ha-1 (campo) para o isoxaflutole. A espécie de E. heterophylla foi mais suscetível ao herbicida amicarbazone, enquanto que o isoxaflutole necessitou de doses elevadas para atingir níveis adequados de controle, tanto na casa-de-vegetação quanto no campo. S. rhombifolia foi altamente suscetível para ambos os herbicidas em condições controladas até aos 60 DAA, porém no campo apenas a dose 2D para cada herbicida foi o suficiente para impedir o surgimento de novos fluxos de emergência da espécie infestante aos 150 DAA. As espécies gramíneas de B. decumbens e D. horizontalis, foram mais suscetíveis em pós-emergência para o herbicida amicarbazone em casa-devegetação, porém em pré-emergência foram mais suscetíveis para o isoxaflutole. Para a aplicação em pré-emergência no campo, a espécie de B. decumbens foi suscetível para cada herbicida aplicado de forma isolada na maior dose, enquanto que em pós-emergência não atingiu efeito satisfatório de B. decumbens para nenhum dos herbicidas aplicados. A espécie de D. horizontalis foi pouco suscetível para o herbicida amicarbazone em pré-emergência no campo, ao contrário do que ocorreu para o herbicida isoxaflutole. Para P. maximum o isoxaflutole foi mais eficiente do que o amicarbazone com apenas 1/4 da dose recomendada. Ambos herbicidas foram seletivos para as plantas de cana-deaçúcar em todos os tratamentos, apenas com sintomas de fitotoxicidade nas avaliações iniciais, não interferindo na produtividade agrícola da cana-de-açúcar para as aplicações em pré-emergência da cultura. Entretanto em pós-emergência, a maior dose do herbicida amicarbazone provocou redução na produtividade da cana-de-açúcar. / The cultivation of sugar cane produced in large scale demand large quantities of chemicals to control weeds, however for the correct use of herbicides it should be considered the stage of development of the weed community, climatic conditions and factors related to the soil. The objective of this study was to evaluate the control of five species of weeds and phytotoxicity to sugar cane, submitted to the use of herbicides applied in pre and post-emergence conditions, on the weeds, as well as the culture. The amicarbazone and isoxaflutole herbicides were applied at doses of: 0D; 1/64D; 1/32D; 1/16D, 1/8D, 1/4D, 1/2D, 1D and 2D, where D is the dose recommended for each herbicide in five species of weeds: Euphorbia heterophylla L., Sida rhombifolia L., Brachiaria decumbens Stapf, Digitaria horizontalis Willd e Panicum maximum Jacq., which were evaluated in a greenhouse. The same herbicides were evaluated in the field of commercial production of sugar cane, except P. maximum, however at doses of 1/2D, 1D, 2D and mixed with amicarbazone + isoxaflutole (1/2D + D). The dose used for the herbicide amicarbazone was 1.050 g i.a. ha-1 and 75 g i.a. ha-1 (greenhouse) and 112,5 g i.a. ha-1 (field) to isoxaflutole. The weed E. heterophylla was more susceptible by herbicide amicarbazone, while isoxaflutole required high doses to achieve adequate levels of control, in the greenhouse as well as in the field. S. rhombifolia was highly susceptible under greenhouse condition until 60 DAA, however in the field only the highest dose for each herbicide was enough to prevent the emergence of new streams of weed species at 150 DAA. The species of grasses B. decumbens and D. horizontalis were more susceptible to post-emergence; however in pre-emergence were more susceptible to isoxaflutole. For pre-emergence application in the field, the species of B. decumbens was susceptible by each herbicide applied separately at the highest dose. In post-emergence, B. decumbens did not achieve satisfactory effect in any of the herbicides applied. The species of D. horizontalis was few susceptible to the herbicide amicarbazone in pre-emergence in the field, opposite to what happened with the herbicide isoxaflutole. For P. maximum, the isoxaflutole was more efficient than the amicarbazone with only 1/4 of the recommended dose. Both herbicides were selective for sugar cane plants in all treatments, with only symptoms of phytotoxicity in the initial assessments, without interfering in the agricultural productivity of sugar cane for applications in pre-emergence of culture. However in post-emergence, the highest dose of herbicide amicarbazone caused reduction in sugar cane productivity.

Orientador: Marcia Regina Braga / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-12T18:52:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simoes_Kelly_D.pdf: 3512548 bytes, checksum: 21ccb89a97ae81d965d0171998569c9e (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Sesbania virgata (Cav.) Pers. e Hymenaea courbaril L. var. stilbocarpa (Fabaceae) são duas espécies tropicais que acumulam, respectivamente, galactomanano e xiloglucano como polissacarídeos de reserva nas sementes, os quais são mobilizados logo após protrusão da radícula, gerando grande quantidade de monossacarídeos e oligossacarídeos. Parte desses açúcares é liberada para o meio, sem que haja, contudo, contaminações por microrganismos. Estudos prévios indicaram que exsudatos dessas sementes apresentam substâncias com atividade antifúngica e fitotóxica e sugeriram também que oligossacarídeos oriundos da degradação do galactomanano agem como moléculas sinalizadoras de mecanismos de defesa em plantas. Entretanto, a liberação, natureza química e atividade biológica desses compostos ainda não haviam sido estudadas. Dessa forma, este trabalho teve por objetivos elucidar as estruturas químicas e estudar a exsudação de substâncias fitotóxicas e antifúngicas por sementes de S. virgata e H. courbaril, assim como, verificar a possível influência de oligossacarídeos derivados de galactomanano na produção desses metabólitos ativos em S. virgata. As sementes de S. virgata e H. courbaril foram germinadas em câmaras climatizadas à 25º C e fotoperíodo de 12 h e seus exsudatos foram coletados em diferentes períodos do processo de embebição, sendo posteriormente submetidos à bioensaios de fitotoxicidade com sementes de alface (Lactuca sativa L.) e de tomate (Solanum lycopersicum L.). Para o isolamento de compostos ativos, extratos dos exsudatos e extratos das sementes foram obtidos em larga escala através de extrações com solventes orgânicos, sendo, posteriormente, fracionados em colunas de gel de sílica utilizando gradientes de diclorometano e MeOH. As frações coletadas foram ensaiadas quanto a sua atividade fitotóxica em plântulas de Arabidopsis thaliana L. e de arroz (Oryza sativa L.) cultivadas in vitro. A atividade antifúngica dos extratos e frações foi determinada por métodos de bioautografia e microdiluição in vitro com fungos filamentosos e leveduras. As substâncias isoladas foram identificadas e caracterizadas por técnicas de 13C RMN e 1H RMN (1-D e 2-D). Quantificação e detecção de compostos também foram realizadas por análises em HPLC, HPLCMS e GC-MS. Os resultados obtidos demonstraram que ambas as sementes exsudam metabólitos secundários antifúngicos e fitotóxicos logo no início do processo de embebição. O flavonóide (+)-catequina é a principal fitotoxina dos exsudatos das sementes de S. virgata, sendo encontrada no tegumento das sementes e liberada em altas concentrações no primeiro dia de embebição. Quercetina também foi encontrada no tegumento das sementes de S. virgata, mas não é exsudada durante a germinação. Análises cromatográficas sugeriram a presença do alcalóide sesbanimida A nos extratos do embrião e nos exsudatos de S. virgata, como a principal substância antifúngica presente. Sementes de S. virgata embebidas em soluções contendo oligossacarídeos de galactomanano exsudaram maior quantidade de (+)-catequina do que aquelas embebidas apenas em água destilada, sugerindo que esses oligossacarídeos possam atuar como oligossacarinas sinalizadoras. Duas bicumarinas, a ipomopsina, anteriormente extraída de outra espécie vegetal e a himenaína, uma bicumarina inédita, foram isoladas de extratos do embrião das sementes de H. courbaril. Esses metabólitos também são exsudados durante a germinação e apresentam toxicidade às raízes de plântulas de A. thaliana quando co-aplicados e não apresentam atividade antifúngica, com exceção da escopoletina, também detectada nestes extratos. Entretanto, essas substâncias apresentaram atividade antioxidante, sendo himenaína a que apresentou maior capacidade seqüestradora do radical livre DPPH, sugerindo o envolvimento desses compostos na proteção a danos causados por radicais livres. Os dados obtidos neste trabalho sobre a atividade fitotóxica, antifúngica e antioxidante dos metabólitos isolados das sementes de S. virgata e H. courbaril sugerem que eles podem funcionar como estratégias adaptativas que contribuem para o sucesso do estabelecimento inicial dessas espécies. / Abstract: Sesbania virgata (Cav.) Pers. and Hymenaea courbaril L. var. stilbocarpa (Fabaceae) are two tropical legume species with seeds that contain galactomannan and xyloglucan, respectively, as seed storage polysaccharides, which are broken down after germination, generating large amounts of monosaccharides and oligosaccharides. Part of these sugars is released to the environment, but no contamination is observed. Previous studies demonstrated that these seed leachates have antifungal and phytotoxic activity and also suggested that oligosaccharides derived from galactomannan can act as signaling molecules in plant defense mechanisms. However, exudation, chemical structure and biological activities of the compounds have not been studied. Therefore, the aims of this work were to study the release of the bioactive compounds from seeds of S. virgata and H. courbaril, to elucidate their chemical structure and to analyze the influence of galactomannan oligosaccharides on the production of these substances in S. virgata. Seeds of S. virgata and H. courbaril were germinated at 25º C and photoperiod of 12 h, and the leachates were collected at different periods of the imbibition process, and submitted to phytotoxic bioassays with seeds of lettuce (Lactuca sativa L.) and tomato (Solanum ycopersicum L.). For compound isolation, extracts of seeds and leachates were obtained in large amounts and fractionated in silica gel columns with different gradient of dichloromethane and methanol. The fractions collected were assayed in vitro with seedlings of Arabidopsis thaliana L. and rice (Oryza sativa L.). The antifungal activity of the extracts and fractions were determined by bioautography and microdilution tests. The compounds were identified and characterized by 13C NMR and 1H NMR (1-D and 2-D) techniques. Compounds were also detected and quantified by HPLC, HPLC-MS and GC-MS. Our results showed that both seeds exude antifungal and phytotoxic metabolites at the beginning of imbibition process. The flavonoid (+)-catechin is the major phytotoxin in the S. virgata seed exudates, being found in the seed coat and leached in high amounts at the first day of imbibition. Quercetin was also found in the seed coat of S. virgata seeds, but it is not released during germination. The alkaloid sesbanimide A was detected in the embryo and exudates extracts of S. virgata, being the most important antifungal compound found in the extracts. Seeds of S. virgata imbibed with a galactomannan oligosaccharide solution leached more (+)-catechin than those imbibed in distilled water, suggesting that these molecules can act as oligosaccharins. Two biscoumarin, ipomopsin, previously reported in other plant species, and hymenain, a novel one, were identified in embryo extracts of H. courbaril. These compounds are also released by the seeds during germination, and showed a phytotoxic effect on roots of A. thaliana seedlings when co-applied, but they have not antifungal activity. Escopoletin were also detected in the embryo extracts, and showed antifungal activity to Cladosporium sphaerospermum Pemzig. Additionally, the biscoumarin and scopoletin, showed antioxidant activity, hymenain being the substance with higher scavenger activity to DPPH free radical, suggesting its involvement in the protection of the cells against free radical damages. Our findings related to the phytotoxic, antifungal, and antioxidant activities of metabolites isolated from seeds of S. virgata and H. courbaril suggest that they could act as adaptive strategies that contribute to the success of the initial establishment of these species. / Doutorado / Biologia Celular / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

A survey involving 71 farmers from rural communities in Mpumalanga, South Africa was conducted to gather information regarding the importance and utilisation of cowpea. Cowpea was rated third most important in contributing to household security, preceded by maize and vegetable production. Cowpea was mainly produced for own consumption, as a source of income and as fodder for livestock to a lesser extent. The crop was used by 8.5% of the farmers for medicinal purposes. Results indicated that 20% of the farmers encountered problems with mouldiness during storage, with insect infestation to a lesser degree. Cowpea seed samples from South Africa and Benin, West Africa were analysed for seed mycoflora and various fungal genera, particularly Aspergillus, Phoma and Lasiodiplodia were recorded. The results indicated an array of Fusarium spp. including F. equiseti, F. chlamydosporum, F. graminearum, F. proliferatum, F. sambucinum, F. scirpi, F. semitectum and F. subglutinans. The seed samples and the F. proliferatum isolates, cultured on maize patty media, were analysed for fumonisin production. Samples were extracted with methanol/water (70:30) and cleaned-up on strong anion exchange solid phase extraction cartridges. High-performance liquid chromatography with pre-column derivatisation using o-phthaldialdehyde was used for the detection and quantification of FB1, FB2 and FB3. The cowpea cultivars from South Africa had levels of FB1 ranging between 0.12 – 0.61 µg/g. All the F. proliferatum isolates produced FB1, FB2 and FB3 with total fumonisin concentration levels between 0.80 - 25.30 µg/g. The highest level of FB1 detected was 16.86 µg/g. Surface-disinfected seeds were imbibed in sterile distilled water amended with FB1 to yield final concentrations of 10, 25, 50 and 100 ppm. Percentage germination was determined in paper towels according to the International Seed Testing Association (ISTA) rules. Root and shoot length was measured after 9 days. All the toxin concentrations significantly decreased seed germination whilst root and shoot elongation was inhibited by the 50 and 100 ppm concentrations. Embryonic seed tissue treated with FB1 indicated compaction of the protoplasm and separation of the plasma membrane from the cell wall. Lipid bodies accumulated and seemed to line the cell wall. Acetone and ethanol extracts of the leaves of two cowpea cultivars exhibited significant inhibition of the growth of fungal plant pathogens at 5.0 mg/ml, with the exception of Fusarium equiseti. The growth of some fungi, in particular Alternaria alternate, was also reduced by lower concentrations of certain extracts. Acetone extracts of the Bechwana White cultivar inhibited growth of Staphylococcus aureus and Enterococcus faecalis at 2.5 mg/ml and Bacillus cereus, B. subtilis and Enterobacter cloacae at 5.0 mg/ml. Ethanol extracts of the same cultivar showed antibacterial activity against E. faecalis and E. cloacae at 5.0 mg/ml. This study represents the first report on the natural occurrence of fumonisins on cowpea seed and the potential of F. proliferatum isolates from cowpea seed to produce fumonisins. The phytotoxic effects of FB1 on cowpea seeds as well as the antimicrobial potential of cowpea leaf extracts were demonstrated for the first time. / Thesis (PhD)--University of Pretoria, 2006. / Microbiology and Plant Pathology / unrestricted

O tratamento de sementes tem como objetivo tradicional erradicar ou reduzir os fungos associados às sementes, além de protegê-las de patógenos presentes no solo. Algumas doenças que ocorrem na parte área das plantas podem ser manejadas através do tratamento das sementes com produtos sistêmicos. Essa forma de controle tem sido utilizada há muitos anos, visando o controle de fungos biotróficos em arroz e trigo. A ferrugem asiática da soja é a principal doença que ataca a cultura, a qual necessita de ferramentas eficientes para seu manejo. O objetivo desta dissertação foi verificar a contribuição do tratamento de sementes de soja com produtos fitossanitários no manejo da ferrugem asiática. Desta forma, produtos fitossanitários foram aplicados às sementes de soja em diferentes doses, a fim de se verificar os efeitos fitotóxicos sobre sementes e plântulas que eventualmente fossem causados pelos mesmos. As maiores doses não fitotóxicas de cada tratamento foram selecionadas, novamente aplicadas às sementes e distribuídas em campo experimental, onde se verificou o efeito do tratamento das sementes isoladamente ou com a aplicação foliar de fungicidas foliares, no manejo da ferrugem asiática da soja. Ciproconazol + azoxistrobina (10,0 + 25,0g i.a./100kg de sementes), difenoconazol (50,0), epoxiconazol (2,5), fluquinconazol (50,0), flutriafol (10,0), flutriafol TS (5,0), flutriafol + tiofanato metílico (10,0 + 50,0), tebuconazol (10,0), tebuconazol + trifloxistrobina (10,0 + 5,0), tetraconazol (10,0), triticonazol (25,0), acibenzolar-S-methyl (50,0) e pó de rocha (2,0) não apresentaram fitotoxicidade e foram comparados em campo. Ciproconazol + azoxistrobina (25,0 + 10,0g i.a./100kg de sementes) e epoxiconazol (2,5) diminuíram a emergência das plântulas de soja em campo. No ensaio somente com tratamento de sementes, sem aplicação de fungicida foliar, tebuconazol e tebuconazol + trifloxistrobina diminuíram a ferrugem asiática em plantas de soja. Quando se integrou a pulverização foliar de fungicidas, fluquinconazol, tebuconazol e tebuconazol + trifloxistrobina, diminuíram a severidade da ferrugem asiática da soja. Apesar de não aumentar o rendimento da cultura, o tratamento de sementes pode contribuir no manejo da ferrugem asiática da soja, mantendo a segurança e o rendimento do produtor. / Seed treatment has as traditional objective to eradicate or to reduce fungi associated with seeds and to protect them from soilborne pathogens. Some diseases that occur in the aerial part of plants may be managed through seed treatment with systemic products. This kind of control has been used for many years, aiming the control of biotrophic fungi in rice and wheat. Soybean\'s asian rust is the main disease that attacks the culture, which needs efficient tools for its management. The objective of this study was to verify the contribution of soybean seed treatment with phytosanitary products in the management of asian rust. In this case, phytosanitary products were applied to soybean seeds in different doses, aiming to verify the phytotoxicity effects onto seeds and seedlings that eventually would be caused by these products. The highest non phytotoxic doses of each treatment were selected, applied again to seeds and these were distributed on experimental field, where it was verified the effect of each seed treatment with and without foliar application of fungicides, in the management of soybean\'s asian rust. Ciproconazol + azoxystrobin (10,0 + 25,0g a.i./100kg of seeds), difenoconazol (50,0), epoxiconazol (2,5), fluquinconazole (50,0), flutriafol (10,0), flutriafol TS (5,0), flutriafol + thiophanate-methyl (10,0 + 50,0), tebuconazole (10,0), tebuconazole + trifloxystrobin (10,0 + 5,0), tetraconazole (10,0), triticonazole (25,0), acibenzolar-S-methyl (50,0) and rock powder (2,0) did not present phytotoxicity and were compared in field. Ciproconazol + azoxystrobin (25,0 + 10,0g a.i./100kg of seeds) and epoxiconazol (2,5) decreased the seedling\'s emergency in field. In the experiment with only seed treatment, with no foliar fungicide application, tebuconazole and tebuconazole + trifloxystrobin decreased asian rust in soybean plants. When the application of foliar fungicide was integrated, fluquinconazole, tebuconazole and tebuconazole + trifloxystrobin the asian rust severity decreased. Despite there was no increase in the culture yield, seed treatment can contribute in asian rust´s management, increasing the safety an the revenue of the producer.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:00:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 802007 bytes, checksum: bcc020909e933a451dfda4bc8f17dee0 (MD5) Previous issue date: 2007-10-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The nostoclides belong to a class of natural compounds called γ-alkylidenebutenolides that have several representatives with biological application. To contribute to the study of this class of compounds, this present work aimed to synthesize new butenolides analogous to the nostoclides from furan-2 (5H)-one [8] and evaluate the phytotoxic activity of theses compounds on the development of sorghum and cucumber root growing. For the synthesis of the analogues to the nostoclides, the furan-2(5H)-one was converted in the compound 2-furyl-N,N,N',N'-tetraethyldiamide-phosphate that treated with 3-chlorobenzyl bromide resulted in the formation of the intermediary 3-(3-chlorobenzyl)furan-2(5H)-one [15]. The aldolic addition reaction between the lactone [15] and various aromatic aldehydes with subsequent elimination reaction provided the achievement of the following analogous to the nostoclides: (5Z)-3-(3-chlorobenzyl)-5-(3,4- methylenedioxybenzylidene)furan-2(5H)-one [17], (5Z)-3-(3- chlorobenzyl)-5-(4-fluorobenzylidene)furan-2(5H)one [18], (5Z)-3-(3-chlorobenzyl)-5-(4-bromobenzylidene)furan-2(5H)- one [19], (5Z)-3-(3-chlorobenzyl)-5-(2- bromobenzylidene)furan-2(5H)-one [20], (5Z)-3-(3-chlorobenzyl)-5-(4-trifluormethylbenzylidene)furan-2(5H)-one [21], (5Z)-3-(3-chlorobenzyl)-5-(2,5-dimethoxybenzylidene) furan-2(5H)-one [22], (5E)-3-(3-chlorobenzyl)-5-(2,4,6- trimethoxybenzylidene)furan-2(5H)-one [23], (5Z)-3-(3- chlorobenzyl)-5-(3-nitrobenzylidene)furan-2(5H)-one [24], (5Z)-3-(3-chlorobenzyl)-5-benzylidenefuran-2(5H)-one [25]. The nine news synthesized compounds were submitted to the evaluation of the herbicide activity, in concentrations of 10 and 100 ppm, using cucumber (Cucumis sativus) and sorghum (Sorghum bicolor) as test plants in Petri dishes. All the compounds were active, inhibiting the root system of the seeds of sorghum in two concentrations. By the statistical analysis, in the concentration of 10 ppm, the presence of substituents in the benzylidene group in the compounds [17], [18], [20], [22], [23] and [24] showed less herbicide activity than the compound [25], not replaced. The phytotoxic activity was not dependent on the presence of substituents groups in the compounds [19] and [21], since the results did not differ statistically between themselves, compared to the compound [25], not replaced. For the test using cucumber seeds, the compounds [17] and [23], in the concentration of 100 ppm, showed a contrary action, stimulating the root growth of that culture. The same behavior was observed for the compounds [23] and [24], in the concentration of 10 ppm. Among the tested substances, the one that showed greater inhibition to the sorghum culture was the compound [17] with percentage of inhibition of 70.7% (10 ppm) and 75.8% (100 ppm) and to the cucumber culture the compound [19] was the one that presented greater percentage of inhibition, 41.9% (10 ppm) and 41.1% (100 ppm). / Os nostoclídeos pertencem à classe de compostos naturais denominados γ-alquilidenobutenolídeos que possuem vários representantes com aplicação biológica. Para contribuir com o estudo dessa classe de compostos, este trabalho teve como objetivo sintetizar novos butenolídeos análogos aos nostoclídeos a partir da furan-2(5H)-ona [8] e avaliar a atividade fitotóxica desses compostos sobre o desenvolvimento radicular de sorgo e pepino. Para a síntese dos análogos aos nostoclídeos a furan-2(5H)-ona foi convertida no composto 2-furil-N,N,N ,N - tetraetildiamidofosfato que ao ser tratado com brometo de 3- clorobenzila resultou na formação do intermediário 3-(3- clorobenzil)furan-2(5H)-ona [15]. A reação de adição aldólica entre a lactona [15] e diferentes aldeídos aromáticos com posterior reação de eliminação proporcionou a obtenção dos seguintes análogos aos nostoclídeos: (5Z)-3-(3-clorobenzil)- 5-(3,4-metilenodi-oxibenzilideno)furan-2(5H)-ona [17], (5Z)- 3-(3-clorobenzil)-5-(4-fluorobenzili-deno)furan-2-(5H)ona [18], (5Z)-3-(3-clorobenzil)-5-(4-bromo-benzilideno)furan-2 (5H)-ona [19], (5Z)-3-(3-clorobenzil)-5-(2-bromobenzilideno) furan-2(5H)-ona [20], (5Z)-3-(3-clorobenzil)-5-(4- trifluorometilbenzilideno)furan-2(5H)-ona [21], (5Z)-3-(3- clorobenzil)-5-(2,5-dimetóxibenzilideno)furan-2(5H)-ona [22], (5E)-3-(3-clorobenzil)-5-(2,4,6-trimetóxibenzilideno) furan-2(5H)-ona [23], (5Z)-3-(3-clorobenzil)-5-(3- nitrobenzilide-no)furan-2(5H)-ona [24], (5Z)-3-(3- clorobenzil)-5-benzilidenofuran-2(5H)-ona [25]. Os nove novos compostos sintetizados foram submetidos à avaliação da atividade herbicida, nas concentrações de 10 e 100 ppm, utilizando como planta teste pepino (Cucumis sativus) e sorgo (Sorghum bicolor), em ensaio de Placa de Petri. Todos os compostos se mostraram ativos inibindo o sistema radicular das sementes de sorgo nas duas concentrações estudadas. Pela análise estatística, na concentração de 10 ppm, a presença de substituintes no grupo benzilideno para os compostos [17], [18], [20], [22], [23] e [24] conferiu uma diminuição da atividade herbicida em relação ao composto [25] não substituído. Já para os compostos [19] e [21] a atividade fititóxica não se mostrou dependente da presença dos grupos substituintes, uma vez que os resultados não diferem estatisticamente entre si, em relação ao composto [25] não substituído. Já para o ensaio utilizando sementes de pepino, os compostos [17] e [23], na concentração de 100 ppm, apresentaram ação contrária, estimulando o crescimento radicular dessa cultura. Esse mesmo comportamento foi observado para os compostos [23] e [24], na concentração de 10 ppm. Dentre as substâncias testadas, a que mostrou maior inibição frente à cultura de sorgo foi o composto [17] com porcentagem de inibição de 70,7% (10 ppm) e 75,8% (100 ppm) e para a cultura de pepino o composto [19] foi o que apresentou maior porcentagem de inibição, 41,9% (10 ppm) e 41,1% (100 ppm).