Thesis (Ph. D.)--University of Canterbury, 2006. / Typescript (photocopy). Includes bibliographical references (leaves 109-118). Also available via the World Wide Web.

Orientador: Enes Furlani Júnior / Banca: Edson Lazarini / Banca: Ederaldo José Chiavegato / Resumo: O cultivo do algodoeiro passou de uma cultura de pequenos e médios produtores para uma realidade alicerçada em um modelo de produção em escala, caracterizado por altas produtividades e intenso uso de insumos e mecanização. Essa mudança ocasionou uma série de alternativas nas técnicas de cultivo, sendo crescente a indagação sobre alternativas às recomendações tradicionais sobre os vários tratos culturais e práticas agronômicas tais como época de semeadura, espaçamentos, densidade de plantas e emprego de reguladores de crescimento. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes espaçamentos de cultivo e aplicação ou não de regulador de crescimento sobre o desenvolvimento, acúmulo de nutrientes e produtividade do algodoeiro em região de Cerrado. O delineamento experimental foi de blocos casualizados em esquema fatorial 3x3 com 9 tratamentos e 4 repetições, constituído por três espaçamentos: 0,45m, 0,70m e 0,90m entre linhas; Aplicação de cloreto de mepiquat na dose de 1,0 L ha-1 : a- aplicação parcelada em quatro etapas, b- aplicação única aos 70 dias após a emergência e c- sem a aplicação do regulador. Foi utilizada a cultivar de algodão Deltaopal. O experimento foi instalado no município de Selvíria (MS), na Fazenda de Ensino e Pesquisa da Unesp... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The cotton crop had changed the status of production from small to large scale, characterized by high yields and intensive use of fertilizers, agrochemicals and mechanization. That change caused a series of alternatives in the cultivation techniques, being growing the inquiry on alternatives to the traditional recommendations on the several cultural treatments and such agronomic practices as sowing time, spacings, density of plants and use of growth regulators. The objective of this study was to evaluate the influence of different row spacings in the cotton crop, with or without growth regulator and its effects in the development, nutrient uptake and yield in the Cerrado zone. The experimental design was the completely blocks in a factorial scheme 3x3 with 4 replications, with three row spacings: 0.45m, 0.70m and 0.90m; Application of mepiquat chloride using the dose of 1 L ha-1: a- split application in four stages, b- single application at 70 d.a.e and c-without application of the regulator. Was utilized the Deltaopal cotton cultivar. The trial was installed in the city of Selvíria (MS) out at the experimental farm of the Sao Paulo State University - Ilha Solteira Campus, in November of 2005 and the harvest realized in April of 2006... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-02-15Bitstream added on 2014-06-13T18:39:43Z : No. of bitstreams: 1 ferrari_s_me_ilha.pdf: 549681 bytes, checksum: ae8e08d93ae07c24cca8e73a2e455280 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O cultivo do algodoeiro passou de uma cultura de pequenos e médios produtores para uma realidade alicerçada em um modelo de produção em escala, caracterizado por altas produtividades e intenso uso de insumos e mecanização. Essa mudança ocasionou uma série de alternativas nas técnicas de cultivo, sendo crescente a indagação sobre alternativas às recomendações tradicionais sobre os vários tratos culturais e práticas agronômicas tais como época de semeadura, espaçamentos, densidade de plantas e emprego de reguladores de crescimento. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes espaçamentos de cultivo e aplicação ou não de regulador de crescimento sobre o desenvolvimento, acúmulo de nutrientes e produtividade do algodoeiro em região de Cerrado. O delineamento experimental foi de blocos casualizados em esquema fatorial 3x3 com 9 tratamentos e 4 repetições, constituído por três espaçamentos: 0,45m, 0,70m e 0,90m entre linhas; Aplicação de cloreto de mepiquat na dose de 1,0 L ha-1 : a- aplicação parcelada em quatro etapas, b- aplicação única aos 70 dias após a emergência e c- sem a aplicação do regulador. Foi utilizada a cultivar de algodão Deltaopal. O experimento foi instalado no município de Selvíria (MS), na Fazenda de Ensino e Pesquisa da Unesp... / The cotton crop had changed the status of production from small to large scale, characterized by high yields and intensive use of fertilizers, agrochemicals and mechanization. That change caused a series of alternatives in the cultivation techniques, being growing the inquiry on alternatives to the traditional recommendations on the several cultural treatments and such agronomic practices as sowing time, spacings, density of plants and use of growth regulators. The objective of this study was to evaluate the influence of different row spacings in the cotton crop, with or without growth regulator and its effects in the development, nutrient uptake and yield in the Cerrado zone. The experimental design was the completely blocks in a factorial scheme 3x3 with 4 replications, with three row spacings: 0.45m, 0.70m and 0.90m; Application of mepiquat chloride using the dose of 1 L ha-1: a- split application in four stages, b- single application at 70 d.a.e and c-without application of the regulator. Was utilized the Deltaopal cotton cultivar. The trial was installed in the city of Selvíria (MS) out at the experimental farm of the Sao Paulo State University - Ilha Solteira Campus, in November of 2005 and the harvest realized in April of 2006... (Complete abstract click electronic access below)

A doença vassoura-de-bruxa do cacaueiro (Theobroma cacao L.), causada pelo basidiomiceto Moniliophthora perniciosa consiste numa importante enfermidade e apenas o uso de variedades resistentes representa uma solução econômica e ambientalmente viável. Os hormônios vegetais são imprescindíveis na rede de sinalização envolvida na resposta contra uma grande variedade de estresses bióticos e abióticos, sendo bem reconhecido o papel crucial do ácido salicílico (AS), etileno (ET) e os jasmonatos (JA) na interação planta-patógeno. O mecanismo de resistência observado em T. cacao contra o fungo hemibiotrófico M. perniciosa parece não envolver resposta de hipersensibilidade mediada pela sinalização por AS, e caracteriza-se pela menor incidência de sintomas e atenuação do crescimento micelial no material resistente. A resposta regulada por JA e/ou ET é determinada pela contenção e redução da colonização de tecidos infectados pelo patógeno, com atenuação dos sintomas manifestados, e está associada com a indução e produção de inibidores de protease, enzimas líticas da parede de fungos e enzimas do metabolismo secundário e cujo os genes demonstraram indução diferencial em amostras inoculadas com M. perniciosa. Recentemente, foi demonstrada a produção de AS pelo fungo M. perniciosa, o que poderia estar associado a um desarranjo hormonal na planta, auxiliando o pátogeno no processo infectivo. A partir destas evidências este trabalho teve como hipótese que JA e/ou ET estaria regulando a interação T. cacao e M. perniciosa. Sabe-se que a transcrição de genes codificantes das enzimas da via de biossíntese de JA é induzida por aplicação exógena de metil-jasmonato (MJ) e por patógenos, assim para verificar a participação de JA na resposta de defesa de cacau, seqüências de genes que codificam para enzimas da via de biossíntese foram identificadas, classificadas e confirmados sua identidade por seqüenciamento. A indução e expressão quantitativa destes, além dos genes Samsi, Accox, Pal, Jaz e Della, foram avaliadas entre o acesso susceptível à M. perniciosa (\'P7\') e o resistente (\'CAB 214\') de T. cacao, em experimentos de aplicação de indutores (AS, ET e MJ) e inoculação com M. perniciosa. As análises de expressão gênica relativa por RT-qPCR foram conduzidas e a resposta dos genes de biossíntese de JA, quando tratado com MJ no \'P7\' pareceu ser mais intensa e mais específica, enquanto que o acesso \'CAB 214\' apresentou resposta com menor intensidade, porém com resposta mais precoce, demonstrando que o mecanismo de regulação positiva pela aplicação exógena de MJ também ocorre em T. cacao. Em relação à inoculação, os resultados de expressão gênica sugerem uma diferença na resposta transcricional dos genes analisados sob inoculação de M. perniciosa entre o \'P7\' e o \'CAB 214\' onde os transcritos de Aos, Kat, Samsi e Jaz apresentaram elevação significativa somente no \'CAB 214\' em comparação ao \'P7\'. Em acessos resistentes, como \'CAB 214\', o efeito de AS produzido pelo fungo poderia não estar surtindo efeitos antagônicos, como indicado pelo aumento transcricional de Aos, gene codificador da principal enzima envolvida na biossíntese de JA, e embora os demais genes da via estejam sendo reprimidos, muito possivelmente a sinalização da resposta de defesa do acesso resistente \'CAB 214\' seja desencadeada por JA, devido ao papel central de AOS na sua biossíntese, e de maneira sinérgica ET estaria participando do mecanismo de resposta, indicado pela alta indução de Samsi no acesso resistente / Witches broom disease of cacao (Theobroma cacao L.), caused by the basidiomycete Moniliophthora perniciosa is an important disease and the use of resistant varieties is the only economic and environmental long-term solution. Plant hormones are essential in the signaling network involved in the response against a variety of biotic and abiotic stresses. It is well recognized the crucial role of salicylic acid (SA), ethylene (ET) and jasmonate (JA) in plant-pathogen interactions. The mechanism of resistance observed in Theobroma cacao against M. perniciosa does not appear to involve hypersensitivity response mediated by AS signaling, and it is characterized by lower incidence of symptoms and reduction of mycelial growth in resistant material. The response regulated by JA and/or ET is determined by the growth inhibition and a reduction of the colonization of infected tissues by the pathogen, together with an attenuation of symptoms. It is also associated with an induction and production of the protease inhibitors, lytic enzymes and enzymes of secondary metabolism and the genes enconding these enzymes have shown differential expression patterns in samples inoculated with M. perniciosa. It has been recently demonstrated that the production of AS by the fungus M. perniciosa could be associated with a hormonal disorder in the plant, which could therefore help the pathogen in the infective process. Considering this, the hypothesis that JA and/or ET would regulate the interaction of T. cacao with M. perniciosa was formulated in order to be tested by this research work. It is known that the transcription of genes encoding the enzymes of the JA biosynthesis pathway is induced by exogenous application of methyl jasmonate (MJ) and by pathogen, thus, in order to verify the involvement of JA in defense response of cocoa, sequences of genes that encode the enzymes of the JA biosynthesis pathway were isolated, identified, classified and had their identity confirmed by sequencing, and relative quantitative gene expression were evaluated in susceptible \'P7\' and resistant \'CAB 214\' plants of T. cacao. In addition genes Sams, Accox, Pal , Jaz and Della, were evaluated in experiments with application of inducers (AS, ET and MJ) and inoculation with M. perniciosa. Analysis of relative gene expression by RT-qPCR were conducted and \'P7\' seems to have the expression of jasmonate biosynthesis genes in a more intense and more specific manner when treated with MJ, while \'CAB 214\' shows an earlier yet lower response suggesting that the mechanism of positive regulation by the exogenous application of MJ also occurs in T. cacao. For the inoculation, the gene expression results suggest a difference in the transcriptional response from inoculation with M. perniciosa between \'P7\' and \'CAB 214\' in T. cacao. The effect of AS produced by the fungus may not have antagonistic effects in resistant materials such as \'CAB 214\', as indicated by the increase of the transcription of Aos gene that encodes the main enzyme involved in JA biosynthesis, so the defense responses of \'CAB 214\' is possibly triggered by JA signaling, because the central role of AOS in its biosynthesis, and may be part of synergistic ET signaling, indicated by high Samsi expression in resistance material

The increasing concerns launched by debates about climate changes added to the uncontrolled growth of world population have opened a market to natural inputs for a more sustainable agriculture. Taking those concerns together, it is very important to think in advance in terms of finding solutions to increase the food production, with improved quality and in a supposed changing environment. Natural substances such as seaweed biostimulants are coming up as inputs for crops yield and abiotic stress tolerance enhancement with increasing use in agriculture. In this scene, it is important to understand effects and mode of action of these substances on plant physiology to permit the development of consistent products and guarantee the delivery of solutions to growers that assist them in solving their needs. Therefore, this research was carried out aiming to understand the role of agrochemicals (classical plant growth regulators and seaweed biostimulants) on root development and hormonal relations of tomato \'Micro-Tom\' and Arabidopsis under water deficit conditions. Ascophyllum nodosum extracts (ANE) ability to stimulate endogenous hormonal responses in conditions of drought and osmotic stress was tested. We carried out experiments with two plant models: one is classically used in plant science studies and the other, a crop-like plant model whose scientific findings can be applied for several crops. We used tomato hormonal mutants and reporter lines grown in conditions of drought stress to study the effects of plant growth regulators and seaweed extracts on root growth and hormonal responses, respectively. Additionally, we tested in vitro the effects of these substances on root growth of Arabidopsis seedlings under osmotic stress conditions. The root development of tomato and Arabidopsis was negatively affected by the presence of water deficit caused by drought and osmotic stress, respectively. Gibberellins biosynthesis inhibitors only affected the root growth of gibberellin-deficient mutant (gib-3). Extracts of the same seaweed presented different effects on root growth of Arabidopsis seedlings and hormonal responsiveness in roots of tomato, possibly due to variability in their compositions. ANE A and B show opposite effects on root growth. ANE A promotes root growth, whereas ANE B shows inhibitory effects. These substances seem to have little influence on auxin responses in roots, however, they alter the balance between abscisic acid and ethylene under drought conditions. The standardization of the composition of seaweed extracts complemented with studies on their physiological and molecular effects in crops is crucial for the establishment of these agricultural inputs as one of the solutions for current and future requirements of food production. / As crescentes preocupações oriundas a partir dos atuais debates sobre mudanças climáticas somadas ao descontrolado crescimento da população mundial têm dado espaço para o uso de insumos agrícolas naturais, objetivando sustentabilidade na agricultura. Diante de tais preocupações, é importante pensar antecipadamente e encontrar maneiras de aumentar a produção e a qualidade de alimentos, em um ambiente de supostas mudanças climáticas. Substâncias naturais, como bioestimulantes à base de alga, estão ganhando relevância como melhoradores da produtividade e tolerância a estresses abióticos com crescentes usos na agricultura. Diante desse cenário, é importante compreender os efeitos e modos de ação dessas substâncias na fisiologia das plantas para permitir o desenvolvimento de produtos consistentes e garantir aos produtores soluções que atendam às suas necessidades. Portanto, este estudo foi realizado com o objetivo de entender o papel de agroquímicos (reguladores vegetais clássicos e biostimulantes à base da alga) sobre o desenvolvimento radicular e relações hormonais do tomateiro \'Micro-Tom\' e Arabidopsis sob condições de estresse hídrico. Foi testada a habilidade de extratos Ascophyllum nodosum (ANE) em estimular respostas hormonais em condições de seca e estresse osmótico. Foram realizados experimentos com duas plantas-modelo: Arabidopsis que é largamente utilizada em estudos científicos de plantas e o tomateiro \'Micro-Tom\', uma planta-modelo mais adequada para estudos aplicados à agricultura sob condições tropicais. Foram utilizados mutantes hormonais e linhas-repórter de tomate cultivadas em condições de seca para o estudo dos efeitos dos reguladores vegetias e extratos de alga no crescimento radicular e respostas hormonais, respectivamente. Além disso, foram testados in vitro os efeitos dessas substâncias no crescimento radicular de plântulas de Arabidopsis em condições de estresse osmótico. O desenvolvimento radicular do tomateiro e Arabidopsis foi negativamente afetado pela ocorrência do déficit hídrico causado por seca e estresse osmótico, respectivamente. Inibidores de giberelinas afetaram apenas o crescimento radicular do mutante com baixo nível endógeno giberelinas (gib-3). Extratos da mesma espécie de alga apresentaram diferentes efeitos no crescimento radicular de plântulas de Arabidopsis e resposta hormonal em raízes de tomateiro. ANE A e B aprensenta efeitos opostos no desenvolvimento de raízes. ANE A promove o crescimento radicular enquanto ANE A inibe. ANEs pouco influenciam as respostas auxínicas, contudo, essas substâncias alteram o balanço entre entre ácido abscísico e etileno sob condições de estresse hídrico por seca. A padronização da composição de extratos de alga somada aos estudos sobre os seus efeitos fisiológicos e moleculares em culturas é crucial para o estabelecimento desses insumos agrícolas como uma das soluções para as necessidades atuais e futuras da produção de alimentos.

O tomateiro (Solanum lycopersicum) tornou-se importante ferramenta para estudos de genética e fisiologia nos últimos anos, devido à disponibilidade de mutantes, incluindo aqueles com alterações hormonais. Nesta cultura, a cultivar ornamental miniatura de tomateiro Micro-Tom (MT) tem sido utilizada como modelo genético em vários estudos, visto que produz frutos e sementes viáveis em vasos de apenas 50-100 ml de substrato, completando o ciclo em setenta a noventa dias. Este trabalho foi feito com o intuito de gerar informações que possam colaborar para a compreensão dos mecanismos que determinam a sensibilidade das raízes ao estresse hídrico. Para tal, foram criados duplos mutantes hormonais homozigóticos da cultivar MT, sendo posteriormente usados para verificar o papel das interações hormonais ABA-Etileno no controle do crescimento da raiz sob condições de estresse osmótico. O estudo é relevante pelo fato de que o entendimento dos mecanismos de controle hormonal no crescimento radicular poderá auxiliar a pesquisa de melhoramento genético para a obtenção de plantas tolerantes à seca, o que representaria avanço na agricultura, principalmente para regiões de clima árido e semiárido. Os experimentos foram realizados no Laboratório de Controle Hormonal do Desenvolvimento Vegetal da ESALQ-USP, onde foram produzidos genótipos de cinco duplos mutantes: diagetropica/sitiens (dgt/sit), diagetropica/epinastic (dgt/epi), diagetropica/Never ripe (dgt/Nr), sitiens/epinastic (sit/epi) e Never ripe/sitiens (Nr/epi) em homozigose em BC6Fn. Sementes germinadas de (MT) e de mutantes de sitiens (sit), Never ripe (Nr) e o duplo mutante Nrsit foram colocadas em tratamento com PEG 6000 em diferentes potenciais osmóticos. Também foram realizados experimentos com ácido cloro-2-etil fosfônico (CEPA), um liberador de etileno (Ethrel), e o inibidor da síntese do mesmo, o aminoetoxivinil glicina (AVG), sendo avaliados os parâmetros como crescimento radicular, caulinar, razão raiz/hipocótilo e conteúdo relativo de água (CRA). Observouse que baixos potencias osmóticos inibem mais o caule que a raiz, e que o estresse osmótico moderado (-0.6 MPa) favoreceu o crescimento da raiz e da razão raiz/hipocótilo em MT, principalmente em sit e, em menor extensão, na raiz de Nr/sit. Esse crescimento não foi observado em Nr. No mutante sit, em -1.1 MPa, observou-se inchaço radicular semelhante ao provocado pela presença de etileno. Em menor extensão, esse inchaço também foi observado no duplo mutante Nr/sit. Quando adicionado Ethrel, houve inibição do crescimento radicular em sit e MT, sendo também observado um pouco de inibição no mutante insensível a etileno, Nr. Em estresse moderado (-0.6 MPa), a inibição foi mais severa do que em água para MT, mas não para sit, até a dose de 1 µM. A inibição do etileno causada pelo AVG resultou em uma maior diferença entre água e -0.6 MPa, sendo o último mais inibido. Pode-se concluir que, em condições de déficit hídrico moderado, há aumento radicular e da razão/hipocótilo quando comparados a condições normais de suprimento de água. Tais constatações são importantes porque podem ajudar no desenho de práticas agronômicas que podem levar a maior economia de água, bem como aumento da eficiência de uso de água pelas plantas. / Tomato (Solanum lycopersicum) has become a very important model for genetic and physiological studies in the last years, due to the presence of various mutants, including those with hormonal alterations. The ornamental dwarf tomato cv. Micro-Tom (MT) has been largely used because of its ability to produce viable fruits and seeds in pots of just 50-100 ml, completing its life cycle in seventy to ninety days. In an attempt to gain insights on the mechanisms that regulate plant growth under physiologic stress, homozygote hormonal double mutants of the MT were created and later on screened for the role of hormonal interactions in the control of root growth under osmotic stress. The experiment was conducted at ESALQ-USP Hormonal Control of Plant Development Laboratory, where genotypes of five double mutants namely diagetropica/sitiens (dgt/sit), diagetropica/epinastic (dgt/epi), diagetropica/Never ripe (dgt/Nr), sitiens/epinastic (sit/epi) and Never ripe/sitiens (Nr/epi) were produced in BC6Fn homozygosis. Germinated seeds of MT and the mutants sitiens (sit), Never ripe (Nr) and the double mutant Nr/sit were treated with PEG 6000 at different osmotic potentials. There were also experiments with chloro-2-ethyl phosphonic acid (CEPA), an ethylenereleaser (Ethrel) and the inhibitor of ethylene synthesis aminoethyoxyvinyl glycine (AVG). The parameters evaluated were radicle and hypocotyls growth, root/hypocotyl ratio and relative water content (RWC). The stem was more inhibited than the root at moderate osmotic stress (-0.6 MPa), which resulted in elevated root/hypocotyl ratio for MT, sit and, in lesser extent, Nr/sit. This pattern was not observed in Nr. A root swelling similar to that caused by ethylene was observed in sit at -1.1 MPa. This swelling was less evident in the double mutant Nr/sit. When added Ethrel, there was inhibition of root growth in sit and MT. A discrete root inhibition was also observed in the ethyleneinsensitive Nr mutant. In moderate osmotic stress (-0.6 MPa), root inhibition was more severe than in water for MT, but not for sit, until 1 µM Ethrel. The AVG application increased this difference between water and PEG 6000 treatments. It can be concluded that, in moderate water deficit, the root growth and root/hypocotyl ratio were increased, when compared to normal water supply. These findings are important, since they can provide for the better design of agronomic practices and crop improvement aiming at the enhancement of water use efficiency.

Durante esse trabalho de pesquisa verificou-se que a aquisição de competência para conversão de ápices radiculares de Catasetum fimbriatum em gemas caulinares aumentava à medida que as plantas envelheciam. Esse processo esteve relacionado ao estabelecimento do crescimento determinado das raízes e com a parada da atividade e re-organização estrutural do meristema apical radicular (MAR). Este, quando ainda jovem e destituído de competência para a conversão em gemas, apresentava uma organização do tipo fechada, ao passo que em estágios avançados do envelhecimento este padrão transformou-se em um tipo aberto, marcado pela diferenciação e predominância de células parenquimáticas. Tais alterações, aparentemente, ocorreram com a concomitante perda das características e funções do centro de quiescente (CQ). De maneira complementar, constatou-se que a aquisição de competência do MAR para conversão em gemas estava correlacionada a uma série de alterações metabólicas, as quais, supostamente, participaram de uma condição fisiológica favorável a esse processo. Com base no conjunto de dados obtidos, pode-se observar que os teores endógenos de importantes participantes na progressão de divisões celulares, tais como auxinas, citocininas e formas reduzidas de ascorbato e glutationa tenderam a diminuir durante o envelhecimento das raízes. Por outro lado, durante esse mesmo período, o conteúdo de alguns hormônios envolvidos na sinalização de condições de estresse ou diferenciação celular, tais como etileno, ácido abscísico e giberelinas tenderam a aumentar. As concentrações relativas de importantes sinalizadores secundários, tais como óxido nítrico e cálcio citossólico também apresentaram aumento conspícuo na região do MAR durante o envelhecimento. Agregando elementos a estas constatações, verificou-se que o transporte polar de auxina seria um importante sinal posicional para a manutenção das características e função do MAR, uma vez que o seu bloqueio em plantas jovens foi suficiente para causar a aquisição da competência do MAR, no entanto, o processo de conversão não era consolidado enquanto os ápices radiculares permaneceram ligados às plantas. A aplicação de etileno em plantas jovens, por sua vez, desencadeou efeitos similares; no entanto, além de induzir a competência, esse hormônio também proporcionou a conversão dos MARs em gemas via aumento nos teores endógenos de citocininas. O tratamento de ápices radiculares jovens com diferentes tipos de citocininas revelaram que citocininas do tipo isopenteniladenina (iP e iPR) mostraram-se mais de perto relacionadas à retenção de características radiculares, ao passo que as do tipo zeatina (Z e ZR) apresentou maior influência e presença em condições em que as características radiculares foram perdidas. Por outro lado, a aplicação de substâncias moduladoras do balanço redox em ápices radiculares jovens mostrou que o estresse oxidativo proporcionou a aquisição de competência do MAR para conversão em gemas. Essa mesma tendência foi observada com a aplicação de concentrações relativamente elevadas de substâncias indutoras da elevação dos teores de óxido nítrico e cálcio citossólico nos tecidos. Os ápices radiculares com competência parcialmente estabelecida, analisados logo nas primeiras horas após o isolamento, revelaram que sua separação da planta-mãe acelerava as mudanças morfológicas que naturalmente ocorrem no MAR em estágios avançados do envelhecimento. Durante esse mesmo período, verificou-se uma queda rápida nos teores endógenos de citocininas (principalmente do tipo iP), proporcionando a predominância de citocininas do tipo Z durante a maior parte do primeiro dia de isolamento dos explantes, a qual coincidiu com a mudança no padrão de organização do MAR do tipo intermediário-aberto para o totalmente aberto. O avanço das modificações no ápice radicular após esse período desencadeou o estabelecimento do meristema caulinar, cujo evento esteve relacionado a uma tendência de aumento nos teores de citocininas e de ascorbato após o primeiro dia de isolamento. Dessa forma, os estágios mais avançados do envelhecimento radicular, bem como a separação de ápices radiculares com competência parcialmente estabelecida, parecem desencadear e aumentar a competência do MAR para conversão por meio de modificações morfológicas e fisiológicas muito similares nos ápices radiculares. Essas alterações envolveram a perda das características radiculares, a qual parece depender de alterações no controle exercido pelo CQ sobre o desenvolvimento das demais células no MAR. Esses eventos na região do CQ se revelaram condição sine qua non para a complementação da aquisição de competência do MAR, sendo esta dependente da intensidade das perturbações sobre o controle da organização do MAR. Dessa forma, a conversão do meristema apical radicular de C. fimbriatum em gemas caulinares parece decorrer da formação de um novo grupo de células na antiga região do CQ do MAR alterado. Essas células pareceram competentes para responder a diferentes estímulos que as direcionariam a uma nova rota do desenvolvimento que, nesse caso, seria o estabelecimento de um meristema caulinar com conseqüente desenvolvimento de uma gema vegetativa. / During this research work, it was noticed that competence acquisition for the conversion of Catasetum fimbriatum root tips into buds was related to the plant ageing. This process seems to be coupled with the establishment of the determinate root growth and with the cessation in the activity and structural re-organization of the root apical meristem (RAM). Young and non-competent root tips showed a closed RAM architecture, and the ageing process stimulated the establishment of an open organization in the RAM, as indicated by a higher level of differentiation and a predominance of parenchymatic cells in the old root apices. These alterations were concomitant with the modifications on the characteristics and functions of quiescent center (QC). In agreement with these observations, the competence acquisition to the conversion of the MAR into buds was linked to a series of metabolic alterations, which probably play a role in this process. Based on the data obtained, it was observed that the endogenous levels of important components of the cell division progression, such as auxins, cytokinins and the reduced forms of ascorbate and glutathione showed a tendency of decrease during the root ageing. On the other hand, during this same period, the content of some hormones involved in signalling events of stress conditions or cellular differentiation, such as ethylene, abscisic acid and gibberellins exhibited a pattern of increase. The relative concentrations of important second messengers, such as nitric oxide and cytosolic calcium also displayed a marked increased in the RAM region during the ageing. Additionally, it was noticed that the auxin polar transport represents an important positional signal for the maintenance of the RAM characteristics and functions, once treatments that blocked the transport of this hormone promoted the MAR competence acquisition even in young plants, although, the conversion process did not complete while the root tips were maintained attached to the plants. The treatment of young plants with ethylene, on the contrary, caused similar effects; however, besides inducing the competence, this hormone also promoted the RAM conversion into buds via the elevation in the endogenous levels of cytokinins. The treatment of young root tips with different types of cytokinins indicated that iP-type cytokinins (iP and iPR) were more closely associated to the preservation of the root characteristics, while the Z-type cytokinins (Z and ZR) showed a higher importance when the root characteristics were lost. Furthermore, the treatment of young root apices with compounds that cause alterations in the cellular redox status indicated that the oxidative stress stimulated the competence acquisition for the RAM conversion into buds. This same tendency was observed with the application of relatively high concentrations of compounds that induce elevations in the levels of nitric oxide and cytosolic calcium in the tissues. The analyses carried out during the first hours after the isolation of partially competent root apices indicated that the detachment of the root tips from the original plants accelerated the morphological modifications that naturally occur at advanced stages of ageing. During this same period, it was observed a rapid decrease in the endogenous levels of cytokinins (specially of the iP-type), leading to a predominance of the Z-type cytokinins during the first day after the isolation of the explants, which coincided with the alteration of the RAM architecture from the intermediate-open type to the completely open type. After the first day of isolation, the progress in the root apices modifications resulted in the establishment of the shoot meristem, which was accompanied by an elevation in the endogenous levels of cytokinins and ascorbate. Therefore, advanced stages of root ageing, as well the isolation of the partially competent root apices, seem to increase the competence for the RAM conversion into buds via similar morphological and physiological changes in the root apices. These alterations involved the loss of the root characteristics, which possibly resulted from modifications in the control of the QC on the development of the other cells in the RAM. These events in the QC represent a sine qua non condition for the completion of the MAR competence acquisition, which is affected by the intensity of the perturbations on the control of the RAM organization. Therefore, the conversion of root apical meristem of C. fimbriatum into buds probably results from the formation of a new group of cells in the region of the QC of the altered RAM. These cells seem to be competent to respond to different stimulus that would directionate them to a new developmental route that, in this case, consists in the establishment of a shoot meristem.

A expressão do metabolismo ácido crassuláceo (CAM) nas plantas C3-CAM facultativas pode ser fortemente modulada por uma variedade de sinais ambientais e endógenos. Visto que plantas de abacaxizeiro (Ananas comosus, variedade Smooth Cayenne) podem apresentar comportamento fotossintético do tipo C3 ou CAM quando cultivadas in vitro, o presente trabalho buscou analisar a participação de quatro classes hormonais (ácido abscísico, citocininas, auxinas e etileno), do cálcio citossólico (Ca2+cit.) e do óxido nítrico (NO) na regulação da expressão do CAM nessa bromélia. Para tanto, os teores endógenos desses sinalizadores foram quantificados durante a indução e a reversão do CAM em abacaxizeiro. Além disso, também foram realizadas análises do grau de expressão do CAM em plantas tratadas com esses compostos sinalizadores ou com seus inibidores de síntese, transporte ou percepção. Os dados obtidos evidenciaram uma correlação positiva entre os teores endógenos de ácido abscísico (ABA) e a expressão do CAM em abacaxizeiro, uma vez que a indução e a reversão do CAM foram acompanhadas de, respectivamente, aumentos e reduções no conteúdo foliar desse hormônio. Em consonância com esses resultados, o fornecimento de ABA exógeno resultou na indução do CAM em plantas mantidas na ausência de estresse hídrico, indicando, portanto, um efeito estimulatório desse hormônio sobre a expressão do CAM em A. comosus.Entretanto, constatou-se que a inibição do acúmulo de ABA não afetou a indução do CAM em resposta ao estresse hídrico, sugerindo que a transição de C3 para CAM em abacaxizeiro pode ocorrer tanto por uma via de sinalização dependente de ABA quanto por uma via independente de ABA. De modo inverso, os dados indicaram que as citocininas atuariam como reguladoras negativas da expressão do CAM em abacaxizeiro, uma vez que a aplicação desse hormônio inibiu parcialmente a indução do CAM em resposta ao estresse hídrico e, além disso, o conteúdo endógeno das quatro citocininas analisadas foi inversamente proporcional ao grau de expressão do CAM nessa bromélia. As auxinas e o etileno, por sua vez, parecem não estar envolvidos na regulação dos processos de indução e de reversão do CAM em abacaxizeiro. Por outro lado, os dados obtidos indicaram, de forma inédita, um papel sinalizador positivo do NO sobre a expressão da fotossíntese CAM. Verificou-se, por exemplo, que a aplicação de NO exógeno promoveu um aumento considerável na expressão do CAM em plantas de abacaxizeiro e, de modo condizente, foi observado um incremento na produção desse radical livre durante a transição da fotossíntese C3 para CAM em resposta ao estresse hídrico. Além disso, foi interessante constatar que a elevação na síntese de NO nos tecidos foliares de abacaxizeiro ocorreu principalmente no parênquima clorofiliano, sendo este tecido um dos principais alvos das alterações metabólicas necessárias para o estabelecimento da fotossíntese CAM. Os resultados também sugerem que o NO atuaria como um mensageiro secundário do sinal do ABA na indução do CAM, já que a produção desse radical livre aumentou consideravelmente nas plantas tratadas com ABA e, em paralelo, tratamentos com seqüestrador de NO bloquearam parcialmente a indução do CAM em resposta ao ABA. Por fim, os tratamentos com quelante ou ionóforo de cálcio evidenciaram que o aumento na concentração citoplasmática desse íon desempenha uma função crucial na regulação da indução de A. comosus ao CAM em resposta ao estresse hídrico. De acordo com os resultados, alterações na concentração Ca2+ citossólico parecem representar um ponto de convergência entre as vias de sinalização dependente e independente de ABA que levam à indução do CAM em abacaxizeiro. Em conjunto, os dados obtidos no presente trabalho indicam que o ABA, o NO e o Ca2+ citossólico interagem durante os eventos que sinalização que resultam na transição de C3 para CAM em abacaxizeiro, enquanto que as citocininas parecem reprimir a expressão da fotossíntese CAM. / The Crassulacean acid metabolism (CAM) expression in C3-CAM facultative plants can be strongly modulated by a diversity of environmental and endogenous signals. Since pineapple (Ananas comosus, variety Smooth Cayenne) plants can perform either C3 or CAM photosynthesis when grown in vitro, this work attempted to investigate the involvement of four hormonal classes (abscisic acid, cytokinins, auxins and ethylene), cytosolic calcium (Ca2+cit.) and nitric oxide (NO) on the regulation of CAM expression in this bromeliad. To achieve this, the levels of these signaling compounds were measured during the pineapple C3-to-CAM induction and the CAM-to-C3 reversion. Furthermore, the degree of CAM expression in plants treated with these compounds and their inhibitors of synthesis, transport or perception was also analyzed. The data obtained showed that the endogenous levels of ABA were positively correlated with the degree of CAM expression in pineapple, since the C3-to-CAM transition and the CAM-to-C3 reversion in this bromeliad were preceded by, respectively, increases and decreases in the ABA leaf content. Consistent with these results; exogenously applied ABA increased the CAM expression in plants maintained in the absence of water stress, thus, indicating a stimulatory effect of this hormone on the A. comosus CAM expression. However, the inhibition of ABA accumulation did not affect the CAM induction by water stress, suggesting that the pineapple C3-to-CAM transition can occur via both ABA-dependent and ABA-independent signaling pathways. On the opposite, the data indicated that cytokinins act as negative regulators of CAM expression in pineapple, since the adding of this hormone partially inhibited the CAM induction by water stress and, additionally, the endogenous levels of the four cytokinins analyzed were inversely proportional to the degree of CAM expression in this bromeliad. Auxins and ethylene, conversely, seem not to be involved in the regulation of the C3-to-CAM transition and the CAM-to-C3 reversion in pineapple. On the other hand, the data obtained indicated, by the first time, a positive signaling role for the NO on the expression of CAM photosynthesis. For instance, it was observed that the exogenously applied NO increased the CAM expression in pineapple plants and, in agreement; there was an elevation in the production of this free radical during the water stress-induced C3-to-CAM transition. Additionally, the elevation of the NO synthesis in the pineapple leaf tissues occurred mainly in the chlorenchyma, which is the plant tissue responsible for most of the metabolic changes necessary to the CAM photosynthesis establishment. The results also suggested that the NO may act as a second messenger of the ABA signal in the pineapple CAM induction, since the production of this free radical in ABA-treated plants increased considerably and, in parallel, treatments with a NO scavenger partially blocked the ABA-induced C3-to-CAM transition. Finally, treatments with calcium chelator or ionophore indicated that the increase in the cytosolic concentration of this ion plays a crucial role in the regulation of the CAM induction by water stress in A. comosus.According to the results, changes in the concentration of Ca2+ cytosolic seem to represent a convergence point between the ABA-dependent and ABA-independent signaling cascade leading to CAM induction in pineapple. Taken together, the data obtained in the present work indicated that ABA, NO and cytosolic Ca2+ interact during the signaling events leading to the pineapple C3-CAM transition, while the cytokinins seem to repress the expression of CAM photosynthesis.

A exemplo do que ocorre em animais, peptídeos hormonais em plantas desempenham papéis importantes no crescimento, desenvolvimento e defesa. RALF é um peptídeo hormonal ubíquo em plantas que foi primeiramente isolado de folhas de tabaco. Embora não se saiba exatamente sua função, as informações até agora existentes apontam para um envolvimento com aspectos básicos da biologia celular, provavelmente alongamento celular. Peptídeos RALF em Arabidopsis são encontrados em uma família multigênica de 37 membros. Plantas transgênicas superexpressando o AtRALF1 sob o controle do forte promotor constitutivo 35S, mostram um fenótipo semi-anão e inibição do crescimento das raízes. Um fenótipo semelhante também foi observado quando o AtRALF23 foi superexpresso. O AtRALF23, ao contrário do AtRALF1, tem sua expressão inibida por brassinosteróides. Esses fatos sugerem que diferentes peptídeos hormonais RALF, apesar de convergirem para a mesma função, apresentam uma relação individualizada com outros hormônios. O objetivo desse trabalho foi contribuir para a determinação da função dos peptídeos RALF em plantas e para o esclarecimento da inter-relação existente entre eles e os demais hormônios vegetais. Para tal, selecionou-se as isoformas AtRALF1 e AtRALF34 com base em semelhança/dessemelhança estrutural e padrão de expressão. Plantas silenciadas e com altos níveis de expressão para ambos os genes foram obtidas e avaliadas. A construção gênica AtRALF1-GFP foi inserida em Arabidopsis sob o controle do promotor 35S e foi observada fluorescência no retículo endoplasmático, complexo de Golgi e apoplasto. Genes anteriormente reportados como induzidos em plantas 35S:AtRALF1 foram validados e utilizados em experimentos com o AtRALF1 e o brassinolide. O conjunto dos resultados sugere um efeito antagônico do peptídeo AtRALF1 com relação ao efeito do brassinolide no alongamento de hipocótilos e raízes. Plantas com altos níveis de AtRALF1 são resistentes a aplicação exógena de brassinolide, não exibindo as respostas características do hormônio esteróide. O antagonismo entre os dois hormônios também foi sugerido pela análise da expressão de genes que são induzidos por AtRALF1 e brassinolide. / Like in animals, plant peptide hormones play important roles in growth, development and defense. RALF is a peptide hormone ubiquitous in plants that was first isolated from tobacco leaves. Although its function has not been established, the information gathered so far suggest its involvement with basic aspects of cellular biology, probably cellular elongation. RALF peptides in Arabidopsis are found in a multigene family of 37 members. Transgenic plants overexpressing AtRALF1 under the control of the strong constitutive promoter 35S, show a semi-dwarf phenotype and root growth inhibition. A similar phenotype was also observed when AtRALF23 was overexpressed. AtRALF23, as opposed to AtRALF1, is inhibited by brassinosteroids. These facts suggest that different RALF peptide hormones, despite the convergence to the same function, show a unique relationship with other hormones. The goal of this work was to contribute to the determination of the function of RALF peptides in plants and to clarify the inter-relationship between RALF and the other plant hormones. With that in mind, the isoforms AtRALF1 and AtRALF34 were selected based on primary structure similarity/dissimilarity and pattern of gene expression. Plants with high levels of expression or silenced for both genes were obtained and evaluated. The gene construct AtRALF1-GFP was introduced in Arabidopsis under the control of the 35S promoter and fluorescence was observed in the endoplasmic reticulum, Golgi apparatus and apoplast. Genes previously reported as induced in 35S:AtRALF1 plants were validated and used in AtRALF1 peptide and brassinolide experiments. Taken together our results suggest an antagonistic effect of the peptide AtRALF1 regarding the elongation effect of brassinolide in hypocotyls and roots. Plants with high levels of AtRALF1 are resistant to exogenously applied brassinolide, and do not show typical responses to the steroid hormone. The antagonism between the two hormones was also suggested by the gene expression analysis of the AtRALF1 and brassinolide inducible genes.

O amadurecimento é um processo geneticamente controlado em que ocorrem alterações bioquímicas e fisiológicas no fruto, modificando suas características sensoriais (sabor, cor, aroma e textura). Não existe um modelo exato de estudo para frutos não-climatéricos e os fatores regulatórios envolvidos na maturação desses frutos ainda são pouco claros. Muitos estudos tem focado em diferentes classes hormonais como possíveis fatores regulatórios do amadurecimento de frutos não-climatéricos, incluindo a produção de compostos voláteis do aroma. No morango, o ácido abscísico (ABA) exógeno provavelmente efetua a maturação do fruto. Esse hormônio também exibe um padrão de mudança semelhante ao do etileno em estádios finais do desenvolvimento. Já os jasmonatos, especialmente o metil-jasmonato (MJ), são capazes de induzir a biossíntese de diversos compostos voláteis, que podem apresentar notas aromáticas. Trabalhos com diversas frutas, dentre elas o morango, sugerem a participação das auxinas no amadurecimento, mais especificamente, o ácido indol acético (AIA). Embora existam várias evidências da interação desses hormônios vegetais com o etileno, há poucos detalhes sobre quais são as vias metabólicas e quais etapas são afetadas pelos hormônios citados. Por isso, nesse projeto foram avaliados os efeitos dos hormônios etileno, ABA, AIA e MJ na produção de compostos voláteis do aroma em frutos não-climatéricos, utilizando o morango (Fragaria X ananassa) como modelo. Os morangos foram obtidos no ponto branco de maturação e as aplicações hormonais seguriam protocolos já otimizados e testados em laboratório. Em todos os casos, os resultados dos tratamentos foram comparados com grupos controle tratados apenas com solução tampão. A maioria de compostos voláteis produzidos foi identificada como ésteres, sendo estes já conhecidos pela importância no flavor dos morangos. Outros compostos voláteis do aroma também foram formados ao longo dos dias, tais como: álcoois, aldeídos, cetonas, furanonas, monoterpenos. Também foram avaliados os efeitos dos hormônios ABA e AIA sobre genes ligados a biossíntese de voláteis. Desse modo, foi possível obter informações sobre as interações hormonais relacionadas à formação de voláteis do aroma, gerando base de conhecimento importante para futuras intervenções tecnológicas que visem aprimorar a qualidade sensorial dos frutos. A aplicação exógena dos hormônios vegetais influenciou a biossíntese de compostos voláteis do aroma, quando comparados ao controle, principalmente em relação à via da LOX, devido à maior formação de compostos voláteis C6, que são precursores de compostos típicos do aroma em morangos. A modulação dos níveis de hormônio no morango ao longo do amadurecimento pode ser útil para ajudar a arquitetar abordagens que melhorem a qualidade do fruto e prolonguem sua vida útil. Os resultados obtidos até o momento reforçam a hipótese de existir uma ação dos hormônios estudados em frutos não-climatéricos, com variados graus de impacto sobre os diferentes aspectos do amadurecimento, principalmente sobre a formação de compostos voláteis do aroma. / The fruit ripening is a genetically controlled process in which biochemical and physiological changes occur, modifying its sensory characteristics (taste, color, aroma and texture). There is no exact study model for non-climacteric fruits and the regulatory factors involved in the maturation of these fruits are still unclear. Many studies have focused on different hormonal classes as possible regulatory factors for the maturation of non-climacteric fruits, including the production of volatile aroma compounds. In the strawberry, the exogenous abscisic acid (ABA) probably effects the maturation of the fruit. This hormone also exhibits a pattern of change similar to that of ethylene in late stages of development. However, jasmonates, especially methyl jasmonate (MJ), are capable of inducing the biosynthesis of various volatile compounds, which may have aromatic notes. Several studies about fruits development, among them the strawberry, suggest the participation of auxins in ripening, more specifically indole acetic acid (AIA). Although there is a lot of evidence of the interaction of these plant hormones with ethylene, there are few details about what metabolic pathways are and which steps are affected by the hormones mentioned. Therefore, the effects of the ethylene, ABA, AIA and MJ hormones on the production of volatile aroma compounds in non-climacteric fruits, using strawberry (Fragaria X ananassa) as a model, were evaluated in this project. The strawberries were obtained at the white point of maturation and the hormonal applications would follow protocols already optimized and tested in the laboratory. In all cases, treatment results were compared to control groups treated with buffer alone. Most volatile compounds produced were identified as esters, which are already known for their importance in the flavor of strawberries. Other volatile aroma compounds have also been formed over the course of days, such as alcohols, aldehydes, ketones, furanones, and monoterpenes. We also evaluated the effects of ABA and AIA hormones on genes linked to volatile biosynthesis. Thus, it was possible to obtain information about the hormonal interactions related to the formation of aroma volatiles, generating an important knowledge base for future technological interventions aimed at improving the sensorial quality of the fruits. The exogenous application of plant hormones influenced the biosynthesis of volatile aroma compounds when compared to the control, mainly in relation to the LOX pathway due to the higher formation of C6 volatile compounds, which are precursors of typical strawberry aroma compounds. Modulation of the levels of the hormone in the strawberry during maturation can be useful to help design approaches that improve the quality of the fruit and prolong its useful life. The results reinforce the hypothesis that there is an action of the hormones studied in non-climacteric fruits, with varying degrees of impact on the different aspects of maturation, mainly on the formation of volatile aroma compounds.