Os microrganismos são responsáveis por diversos processos biológicos essenciais ao ambiente, sendo estes intimamente relacionados com as taxas de decomposição da matéria orgânica e com a persistência da fertilidade nos solos. Apesar da importância e grande diversidade, a identificação de táxons envolvidos em processos específicos está geralmente restrita a uma pequena fração da microbiota que pode ser isolada e cultivada. Sendo assim, pouco se sabe sobre os microrganismos que atuam no ciclo do carbono no solo, como, aqueles que participam da oxidação do metano (CH4), por exemplo. Estes, chamados metanotróficos exercem papel importante no controle da emissão desse gás de efeito estufa para a atmosfera podendo servir como um filtro de metano e mitigar suas emissões. A Terra Preta Antropogênica (TPA) é um importante ecossistema na região amazônica e contém fragmentos cerâmicos e frações orgânicas, como o carvão (biocarvão), que foram incorporados em períodos pré-colombianos. Isso resultou em solos sustentáveis com elevada fertilidade, apresentando cerca de três vezes mais matéria orgânica, setenta vezes mais biocarvão e diversidade microbiana maior quando comparados com os solos adjacentes. Com o presente trabalho, objetivou-se avaliar o efeito do enriquecimento atmosférico com metano sobre a abundância da comunidade bacteriana total e de metanotróficas nos solos de Terra Preta da Amazônia sob floresta e cultivo (TPA Floresta e TPA Cultivada) e seus respectivos solos adjacentes (ADJ Floresta e ADJ Cultivado), coletados Estação Experimental do Caldeirão (Iranduba, AM). Para tanto, foi realizado um experimento de microcosmo no qual os solos foram incubados com atmosfera contendo 10% de metano e meio de cultura NMS (do inglês, Nitrate mineral salts), utilizado para crescimento de metanotróficas, a fim de avaliar a resposta dessas comunidades ao longo de 21 dias. A variação da concentração de metano na atmosfera dos frascos foi monitorada através de cromatografia gasosa e o DNA do solo recuperado nos tempos de coleta durante o experimento foi extraído para utilização na técnica de PCR quantitativo (qPCR), a qual possibilitou a quantificar o número de cópias dos genes 16S rRNA Bacteria e pmoA nas amostras. O solo de Terra Preta da Amazônia se mostrou um potencial dreno de CH4 atmosférico Comparando as respostas dos solos com floresta (TPA Floresta e ADJ Floresta) e cultivados (TPA Cultivada e ADJ Cultivado), notou-se uma menor variação da abundância da comunidade metanotrófica presente nestes últimos, o que indica que alteração do uso do solo afeta a capacidade do mesmo em retirar metano da atmosfera. Os solos Adjacentes apresentaram resposta diferente dos solos de TPA, indicando que a história de formação, ocupação e uso do solo também influenciam na capacidade do solo em drenar o metano da atmosfera. / Microorganisms are responsible for several biological processes essential to the environment, which are closely related to the rates of decomposition of organic matter and with the persistence of fertility in soils. Despite the importance and high diversity, identification of taxa involved in specific processes is usually restricted to a small fraction of the microbiota that can be isolated and cultivated. Thus, little is known about the microorganisms that act on the carbon cycle in the soil, such as those participating in the oxidation of methane (CH4), for example. These, known as methanotrophs play an important role in controlling the emission of greenhouse gas into the atmosphere and may serve as a methane filter and mitigate their emissions. Amazonian Dark Earth (ADE) is an important ecosystem in the Amazonian region and contains ceramic fragments and organic amendments, such as charcoal (biochar), which were incorporated in Pre-Columbian periods. This resulted in sustainable soils with high fertility, presenting about three times more organic matter, seventy times more biochar and higher microbial diversity when compared to adjacent soils. The present work aimed to evaluate the effect of atmospheric methane enrichment on the abundance of the bacterial and methanotrophic community in ADE soils under forest and cultivation (ADE Forest and ADE Cultivated) and their respective adjacent soils (ADJ Forest and ADJ Cultivated), sampled at Caldeirão Experimental Station (Iranduba, AM). For this purpose, a microcosm experiment was performed in which the soils were incubated under an atmosphere containing 10% of methane and NMS (Nitrate mineral salts) culture medium used for methanotrophic growth in order to evaluate the response of these communities over 21 days. The variation of methane concentrations in the atmosphere of the vials was measured by gas chromatography and the soil DNA recovered in the collection time during the experiment was extracted for use in the technique of quantitative PCR (qPCR), which made it possible to quantify the number of copies of 16S rRNA Bacteria and pmoA on samples. The Amazonian Dark Earth soil showed a potential sink for atmospheric CH4. Comparing atmospheric responses of forest soils (ADE Forest and ADJ Forest) and cultivated soils (ADE Cultivated and ADJ Cultivated), noted a minor variation in the abundance of methatroph community in these last, indicating that land use change affects the ability of it to sink the methane atmosphere. Adjacent soils had different responses of ADE soils, indicating that the history formation, occupation and land use also influence the capacity of the soil to drain methane from the atmosphere.

As plantas apresentam diversas adaptações fisiológicas à baixa disponibilidade de fósforo (Pi) do solo. Este trabalho discute os custos fisiológicos e energéticos associados com essas estratégias, focado nas respostas da cana-de-açúcar (Saccharum spp.) à disponibilidade de Pi durante a simbiose com micorrizas arbusculares (Glomus clarum). Esses custos são importantes componentes para a adaptação a solos com baixo Pi, afetando a aquisição e conteúdo de fósforo; o crescimento e concentração de açúcares em tecidos vegetais. Plantas de cana-de-açúcar foram cultivadas em vasos com ou sem micorrizas (Glomus clarum), e sob a disponibilidade de baixo (20 mg kg-1) ou alto (202 mg kg-1) fósforo. Raízes e parte-aérea foram coletadas para as análises após 14, 30, 44 e 58 dias pós-inoculação (dpi) com Glomus clarum . A condição de BP causou a deficiência de Pi nas plantas, micorrízicas ou não. As plantas sob AP continham um teor foliar de Pi adequado, e partir dos 44 dpi acumularam pelo menos 6 vezes mais Pi parte-aérea, do que as cultivadas sob BP, efeito mais evidente nas micorrízicas. A eficiência de absorção, indicada pelo acúmulo de Pi na parte-aérea a uma dada biomassa da raiz, foi igual para todos os tratamentos, sugerindo que as eficiências radicular e micorrízica da absorção de Pi foram similares, independentemente da doses de Pi. A disponibilidade de fósforo não afetou a biomassa total das plantas, sendo as cultivadas sob BP mais eficientes na utilização deste nutriente. Por outro lado, as plantas micorrízicas suplementadas com BP apresentaram maior crescimento da raiz e redução na parte-aérea, resultando no aumento da proporção raiz:parte-aérea. Aos 58 dpi, a glicose, frutose e sacarose presente nas folhas de plantas micorrízicas foi 3,8, 2,3 e 2,4 vezes respectivamente mais concentrada do que nas não micorrízicas. Esses resultados sugerem que, nestas condições experimentais, o estabelecimento da simbiose não foi uma associação mutualística típica, afetando o perfil de crescimento e a alometria da cana cultivada com BP. As concentrações de fotoassimilados na folhas de planta micorrízicas indicam que houve aumentos nas taxas fotossintéticas, mas isso não resultou no maior crescimento do macrosimbionte. A tecnologia de amplificação quantitativa de transcritos reversos (RT-PCR) se tornou uma opção para a validação funcional de genes, com alta sensibilidade, acurada quantificação e eficácia. A quantificação relativa da expressão gênica é conseqüentemente fácil e determina a expressão de um gene em relação a outro expresso e relativamente constante. Neste trabalho foi analisada a variabilidade de expressão dos genes de cana-de-açúcar codificando a actina (Actina), gliceraldeido fosfato desidrogenase (GAPDH), tubulina (Tubulina), e ubiquitinas (UbiQ1 e UbiQ2) em diversos tecidos, e comparou-se a variabilidade obtida utilizando os programas Genorm e NormFinder. Em seguida, foram realizadas análises de expressão gênica utilizando o programa REST para a validação estatística da expressão de genes de cana-de-açúcar. O gene UbiQ1 foi mais estável nos tecidos ou órgãos testados: meristema, inflorescência, folha, colmo e raízes tratadas com alto e baixo fósforo. Tendo o gene UbiQ1 como referência, a expressão relativa dos genes transportadores de fosfato de alta afinidade de cana-de-açúcar PT7 e PT8 foi avaliada em amostras de raiz fertilizadas com alto ou baixo Pi, inoculadas ou não com fungo micorrízico e coletadas aos 58 dpi. Esses dois genes pertencem à família Pht1 de transportadores de fosfato e são similares aos ortólogos de arroz ORYsa;tPht1;7 e ORYsa;Pht1;8. Sob a deficiência de Pi, o transportador de fosfato PT7 foi induzido em raízes não colonizadas; já nas micorrízicas foi pouco expresso, sendo que altas taxas de colonização radicular suprimiram a expressão do PT7. O gene PT8 pouco variou sua expressão, sendo sutilmente mais expresso em plantas micorrízicas do que nas não micorrízicas sob o suprimento de BP. Estes resultados indicam que o PT7 é induzido em raízes sob estresse por fósforo e provavelmente associado à absorção radicular de Pi. Enquanto o gene PT8 possui uma modulação pouco variável provavelmente envolvido na manutenção do fluxo ou homeostase de Pi, possivelmente associado com a absorção radicular e micorrízica de fosfato. O PT7 e o PT8 foram expressos em tratamentos de médio/longo prazo, apresentando expressão ou indução em resposta a privação por Pi, o que é consistente com a função proposta de aquisição e mobilização de Pi para esta família de transportadores. A cana-de-açúcar micorrízica mostrou alta plasticidade de resposta ao BP / Plants display a wide array of physiological adaptations to low soil phosphorus (Pi) availability. This work discussed physiological and energetic costs associated with these strategies, focusing on sugarcane responses to Pi availability during the development of arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis. Such costs are important components of adaptation to low phosphorus soils affecting phosphorus acquisition and leve, growth and soluble sugars concentration in plant tissues. Sugarcane plants were grown in pots, with or without AM (Glomus clarum), and with low (20 mg kg-1) or high (200 mg kg-1) phosphorus supply. Roots and shoots were harvest for analysis after 14, 30, 44 and 58 days post-inoculation (dpi) with the fungus Glomus clarum,. The low Pi supply caused Pi deficiency in mycorrhizedl or non-mycorrhizedl plants. The efficiency of Pi absorption, indicated by shoot Pi accumulation in correlation to root biomass, suggested that root and mycorrhizal Pi absorption were similar, regardless of the Pi doses. Phosphorus availability did not affect the whole-plant biomass, and plants under low Pi supply, used more efficiently this nutrient. On the other hand, mycorrhized plants supplemented with low Pi presented the highest root growth and shoot reduction, resulting in high root:shoot ratio. At 58 dpi, glucose, fructose and sucrose concentrations in leaves of mycorrhized plants were 3.8, 2.3 and 2.4-fold higher respectively, than in non-mycorrhizedl plants. These results suggested that, under these experimental conditions, mycorrhizal symbiosis establishment was not a typical mutualistic association affecting sugarcane growth profile and allometry, when cultivated under low Pi. The photosynthate levels of leaves from mycorrhizd plants indicated an increase in photossynthetic rate but withut resulting in higher macrobiont growth. The quantitative amplification of reversed transcripts (RT-PCR) technology has become a method of choice for functional gene validation, with sensitiveness, accurate quantification and high-throughput. The relative quantification is easier determined by relative expression in comparison to a constitutively expressed refernce gene. Here, the expression variability of a sugarcane actin gene (Actin) glyceraldehydo phosphate dehydrogenase (GAPDH), tubulin (Tubulina), and ubiquitins (UbiQ1 and UbiQ2) from various tissues were analysed and compared based on the ranking list from the Genorm and NormFinder softwares. Expression analysis based on the REST software gave the proper statistic validation. UbiQ1 was the most stable gene among the candidate gen-references along the various tissues or organs tested: meristem, inflorescence, leaf, stem and roots treated with high and low phosphorus. Considering UbiQ1 as the reference gene, the relative expression of the sugarcane high-affinity phosphate transporters genes PT7 and PT8 were assessed from roots fertilized with low Pi or high Pi , inoculated or not with the mycorrhizal fungus, harvest 58 dpi. Both genes belong to the Pht1 Pi transporter and share similarity with the rice orthologs ORYsat;Pht1;7 and ORYsat;Pht1;8. Under Pi deficiency, the phosphate transporter PT7 was induced in non-colonized roots, but less expressed in mycorrhizedl ones, with high root colonization rate suppressing PT7 expression. PT8 showed low variability in expression, slightly more expressed in mycorrhized plants than in non-mycorhized plants under low Pi supply. These results indicated that PT7 was induced in Pi stressed roots, and possibly associated with the root Pi uptake, while PT8 had limited modulation in expression and probably involved on Pi fluxes or homeostasis, likely associated with both root and mycorrhizal phosphate uptake pathways. PT7 and PT8 were induced during medium/long-term treatments, showing induction or constant expression in both acquisition and mobilization of Pi in response to Pi deprivation, which is consistent with the proposed role of this tranporter family. Mycorrhizedl sugarcane showed a highly plastic response to low Pi

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Subsequently, genotyping of three single nucleotide polymorphisms, TGFBI rs4669 and rs2072239 and VSX1 rs6138482, was performed through real-time polymerase chain reactions (qPCR). Single nucleotide polymorphisms were observed in both keratoconus patients and healthy subjects. For the VSX1 gene, allelic frequency and discrimination was similar for keratoconus patients and controls. Conversely, the frequency of the mutant allele was significantly higher for two SNPs on the TGFBI gene in patients with keratoconus. For the SNP rs4669, the patients with keratoconus had 15 % higher frequency of the mutated allele, while for the SNP rs2072239 the patients had 11 % higher frequency of the mutated allele compared to the controls. Individuals carrying the mutant allele had two-times more risk in developing the disease. The allelic discrimination of genotypes (homozygous and heterozygous) was also significantly different for both SNPs on the TGFBI gene. This study has demonstrated, for the first time, an association of SNP mutations and the development of keratoconus in Brazilian patients. The frequency of the mutant and potentially pathogenic allele on the TGFBI gene was significantly higher in patients compared to controls. Finally, these findings contribute to the advance of molecular knowledge of the pathogenesis, development of early diagnostic tools and therapeutics options for patients with keratoconus. / O ceratocone é uma desordem ocular caracterizada pelo afinamento central, protrusão e formato cônico da córnea. A progressão desta desordem causa diminuição significativa da acuidade visual. Existem evidências de que o ceratocone apresenta componente genético. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar a frequência de mutações de polimorfismo de nucleotídeo único (SNP) associados a ocorrência do ceratocone em pacientes brasileiros sem parentesco conehcido em comparação à voluntários saudáveis. Este foi um estudo clínico do tipo caso-controle com um total de 108 participantes, 46 pacientes com ceratocone e 62 voluntários saudáveis (controles). Amostras de sangue periférico foram coletadas e utilizadas para extração do DNA. Subsequentemente, o genótipo de três polimorfismos de nucleotídeo único, TGFBI rs4669 e rs2072239 e VSX1 rs6138482, foram determinados através de reações em cadeia polimerizada em tempo real (qPCR). Polimorfismos de nucleotídeo único foram observados em ambos os pacientes e controles. Para o gene VSX1 (SNP rs6138482) a frequência e discriminação alélica não houve diferenças estatisticamente significantes (p<0,005) em pacientes e controles. No entanto, para o gene TGFBI, existiram diferenças significativas em relação a frequência e discriminação alélica. Para o SNP rs4669 a frequência do alelo mutante foi 15 % maior e para o SNP rs2072239 uma frequência 11 % maior em pacientes com ceratocone comparado aos controles. Além disso, os indivíduos que apresentaram o alelo mutante têm um risco (razão de probabilidade) duas vezes maior de desenvolver a doença. Este estudo demostrou, pela primeira vez, que existe uma associação entre dois SNP e o desenvolvimento do ceratocone em pacientes brasileiros. A frequência do alelo mutante e potencialmente patogênico no gene TGFBI foi significativamente maior pacientes comparado aos controles. Concluindo, os resultados deste estudo contribuem para o conhecimento molecular da patogênese, o desenvolvimento de técnicas de diagnóstico precoce e consequentemente mais opções de tratamento para pacientes com ceratocone.

A transmissão oral ganhou destaque devido aos recentes surtos que ocorreram no Brasil com a ingestão de alimentos contaminados, além dessa via outra de grande importância é a transmissão transplacentária, sendo assim o presente trabalho associou as duas formas de transmissão da doença, juntamente com o tratamento com o benzonidazol único medicamento disponível no Brasil para o tratamento da doença. O medicamente é adotado somente para o tratamento da fase aguda, porém alguns pesquisadores mostraram alguns benefícios da terapia com benzonidazol na fase crônica da doença podendo o medicamento diminuir o avanço da doença e prolongar a soro conversão negativa em pacientes intermediários. Assim o objetivo deste trabalho foi de investigar a eficácia do tratamento tanto na fase aguda quanto na fase crônica da doença, bem como o efeito do tratamento em fêmeas de fase crônica. Utilizou-se camundongos Balb/c infectados com 2 x 105 formas tripomastigotas sanguíneos da cepa RC de T. cruzi administrado via oral. Os animais de fase aguda tratados receberam 50mg/Kg/dia de benzonidazol por 16 dias enquanto que aos animais de fase crônica o tratamento se iniciou ao 3º dia de gestação sendo administrado pelo mesmo período. O curso da parasitemia sanguínea foi verificada bem como ao fim do tratamento a parasitemia tecidual em baço, fígado e coração; placenta e feto, quando havia, empregando-se as técnicas de qPCR, com dois distintos métodos de cálculos matemáticos, imunofluorescência em microscopia confocal e análise histopatológica por coloração HE. A administração de benzonidazol proporcionou a diminuição das cargas parasitárias de baço, fígado e coração elucidando a eficácia do medicamento também em fase crônica. Porém em placenta e feto o medicamento gerou aumento de parasitas teciduais nos grupos que receberam tratamento em detrimento aos que não receberam. Deste modo, podemos sugerir que o tratamento com benzonidazol pode ser indicado para minimizar a carga de parasitas ou até mesmo para sua completa erradicação em indivíduos em fase crônica. Bem como, sugerimos que o medicamento deve ser ofertado por maior tempo aos indivíduos chagásicos tanto na fase aguda quanto na fase crônica visto que apresenta melhores resultados com o prolongamento da terapia. Entrementes dissuadimos o tratamento durante o período gestacional visto que, pode induzir a diminuição das barreiras imunológicas maternas e/ou facilitar a migração parasitária para os tecidos placentários e fetais. / Chagas\' disease affect millions of people around the world and the benznidazole is the only drug for the treatment in Brazil, but it is used basically for the acute phase of the disease. Some researchers showed many benefits of benznidazole therapy in chronic phase like reduction of the progression of the disease. Therefore, the objective of this work was investigate the efficacy of treatment in both acute and chronic phase of this disease, as well as the effect of treatment of female mouse in chronic phase. Balb/c mice were infected with 2 x 105 trypomastigotes forms of RC strain of Trypanosoma cruzi by oral route. Mice in acute phase were treated with 50mg/Kg/day Benznidazole for 16 days. Some chronically-infected mice were treated by 3rd to 18th day of gestation with the same dose. Blood parasitaemias were determined by microscopic examination of tail vein blood amount. Tissues parasitism were determined by qPCR with two different mathematical forms, immunofluorescence confocal microscopy and histopathology by HE staining. Administration of benznidazole promoted decrease of parasites in spleen, liver and heart indicating the efficacy of the drug in the chronic phase. However in placenta and fetus the drug caused tissues parasites increased in the groups that received treatment. Therefore, we suggest that the treatment with benznidazole would be indicated to minimize the number of parasites or eliminate them in individuals in chronic phase. As well, we suggest that the drug should be offered for longer chagasic individuals to both acute and chronic phase because it shows better results with prolonged therapy. However, our results indicate the treatment do not be offered during pregnancy because it can induce the decrease of maternal immunological barriers and facilitate the parasite migration to the placental and fetal tissues.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As arboviroses são doenças causadas por vírus transmitidos por vetor artrópode (artropod-born viruses). A transmissão ocorre para os hospedeiros vertebrados susceptíveis no momento do repasto sanguíneo realizado pelos artrópodes hematófagos ou pode ocorrer entre artrópodes através da via transovariana e possivelmente venérea. A região Amazônica possui um grande número de artrópodes hematófagos (culicídeos, flebotomíneos, ceratopogonídeos) e vertebrados silvestres que juntamente com o clima tropical propiciam a manutenção dos arbovírus na natureza. O manejo inadequado da natureza através do desmatamento decorrente da abertura de estradas, construção de barragens, garimpo e mineração são alguns dos eventos responsáveis por surtos de arboviroses identificados na região Norte do Brasil. O Estado de Roraima está localizado no extremo norte do país, com fronteira internacional com a Venezuela e com a Guiana e ainda com o Estado do Amazonas e Pará. Estudos regulares a respeito da circulação de arbovírus no Estado são feitos apenas para dengue e febre amarela, nos quais foi identificada a circulação dos quatro sorotipos de dengue. O grande número de casos notificados para dengue cujo diagnóstico laboratorial é negativo para este arbovírus demonstrou a necessidade de se ampliar a pesquisa para outros vírus. Foram analisadas 150 amostras cujo teste NS1 apresentou-se negativo, provenientes do Laboratório Central de Saúde Pública do Estado de Roraima, pertencentes a pacientes que manifestaram síndrome febril no período agudo da doença (até 5 dias de início dos sintomas) e que possuiam outros sintomas como: artralgia, cefaleia, dor retrorbital, calafrio, mialgia, diarreia, vômito e exantema. Conhecendo-se a maior sensibilidade da técnica de qPCR por sonda as amostras(150) foram submetidas à técnica qPCR para DENV, das quais obtivemos 33 (22%) amostras positivas para DEN tendo identificado os sorotipos por RT-PCR convencional obtendo os seguintes resultados: DENV-1(1), DENV-2(4), DENV-3(2), DENV-4(21), além de obtermos amostras negativas(3) e inconclusivas(2). Posteriormente 72 amostras que permaneceram negativas no qPCR para DENV foram submetidas a qPCR para MAYV/ORO obtendo-se positividade para MAYV(7) e para OROV(13). A identificação de outros arbovírus circulantes no Estado de Roraima torna-se necessária para que se conheça a população viral presente e assim desenvolver mecanismos de monitoramento e detecção, em tempo oportuno, da entrada de um arbovírus emergente, responsável por um possível surto. / The arboviruses are diseases caused by viruses transmitted by arthropod vector (artropod-born viruses). Transmission occurs for vertebrate hosts susceptible at the time of blood meal held by arthropod vectors or can occur between arthropods through transovarially and possibly venereal. The Amazon region has a large number of arthropod vectors (mosquitoes, sand flies, ceratopogonídeos) and wild vertebrates that coupled with the tropical climate favor the maintenance of arboviruses in nature. Inadequate management of nature through deforestation caused by the opening of roads, dams, mining and mining are some of the events responsible for outbreaks of arboviruses identified in northern Brazil. The State of Roraima is located in the extreme north of the country, with international border with Venezuela and Guyana and with the state of Amazonas and Pará. Regular studies regarding the circulation of arboviruses in the state are made just for dengue and yellow fever, which was identified in in the circulation of four dengue serotypes. The large number of reported cases of dengue laboratory diagnosis which is negative for this arbovirus demonstrated the need to expand the research to other vírus. We analyzed 150 samples with NS1 test appeared negative, from the Central Laboratory of Public Health of the State of Roraima, belonging to patients who manifested febrile syndrome in acute period of the disease (up to 5 days of onset of symptoms) and who possessed other symptoms such as arthralgia, headache, retrorbital, chills, myalgia, diarrhea, vomiting and rash. Knowing the greater sensitivity of the qPCR technique to probe the samples (150) were subjected to qPCR technique for DENV, which obtained 33 (22%) samples were positive for DEN serotypes and identified by conventional RT-PCR obtaining the following results : DENV-1 (1), DENV-2 (4), DENV-2 (3), DENV-4 (21), and obtain negative samples (3) and inconclusive (2). Subsequently 72 samples that remained negative for DENV in the qPCR were subjected to qPCR MAYV/OROV positive for obtaining MAYV (7) and OROV (13). Identification of other arboviruses circulating in the State of Roraima is necessary for knowing the viral population present and well developed mechanisms for monitoring and detection, timely entry of an emerging arbovirus responsible for a possible outbreak.

Fungos fitopatogênicos veiculados por sementes de soja podem causar sérios prejuízos à cultura, bem como danos diretos reduzindo o poder germinativo, vigor e emergência das sementes. A detecção e identificação precisa de fitopatógenos é uma das estratégias mais importantes para iniciar as medidas preventivas ou curativas no controle de doenças de plantas. Para se evitar a introdução e propagação de patógenos em áreas onde ainda não ocorrem, uma atenção especial deve ser tomada na detecção de agentes patogênicos em sementes. Os métodos tradicionalmente utilizados para detectar e identificar fungos em sementes são, muitas vezes, demorados, laboriosos e exigem um conhecimento extenso de taxonomia clássica. Métodos moleculares têm sido utilizados para detectar, identificar e quantificar uma longa lista de fungos fitopatogênicos. A técnica da reação em cadeia da polimerase em tempo real (qPCR) é atualmente considerada a mais eficiente para a detecção de fitopatógenos, não exigindo conhecimentos taxonômicos especializados para interpretar seus resultados. Considerando a importância e as implicações da diagnose rápida e bem sucedida de agentes patogênicos em sementes de soja, este estudo teve como objetivo estabelecer uma metodologia para elevar a eficiência de detecção dos fungos fitopatogênicos Sclerotinia sclerotiorum, Colletotrichum truncatum, Phomopsis spp. e Corynespora cassiicola, encontrados com maior frequência em sementes de soja, por meio de qPCR. Iniciadores e sondas de hidrólise TaqMan&reg; foram projetados para os diferentes patógenos e avaliados quanto à sua especificidade e sensibilidade. Curvas padrões, baseando-se em diluições seriadas dos DNAs alvos de iniciadores e sondas específicas, foram estabelecidas para a quantificação desses patógenos. Amostras de sementes de soja naturalmente infectadas, provenientes dos Estados de Goiás, Minas Gerais e Paraná, foram submetidas a testes de detecção por meio de qPCR e métodos tradicionais, para fins de comparação. De todos os iniciadores e sondas projetados, apenas os de Phomopsis spp. e S. sclerotiorum apresentaram-se específicos e sensíveis, viabilizando sua utilização na detecção desses patógenos. Por meio dos testes tradicionais de detecção, Phomopsis spp. apresentou incidência máxima de 2,75% em uma amostra de Minas Gerais e S. sclerotiorum não foi detectado em nenhuma das amostras avaliadas. O método de qPCR proporcionou a detecção de Phomopsis spp. em todas as amostras testadas, alcançando o nível de incidência máximo de 6,75%. em amostra de Minas Gerais. S. sclerotiorum não foi detectado em nenhuma das amostras avaliadas pelo método de qPCR. Comparando-se os métodos de detecção testados, a qPCR foi mais sensível na detecção de Phomopsis spp. em sementes de soja. / Seed-born pathogenic fungi in soybean can cause serious damage to the crop, as well as direct damage by reducing seeds germination, vigor and emergence. The detection and accurate identification of plant pathogens is one of the most important strategies to initiate preventive and curative measures in the management of plant diseases. Particular attention should be taken in the detection of pathogens in seeds in order to avoid introduction and spread of pathogens in areas where they do not occur. The traditionally used methods for detection and identification of seed-born pathogenic fungi are often time consuming, laborious and require extensive knowledge of classical taxonomy. Molecular methods have been used to detect, identify and quantify a long list of plant pathogenic fungi. Quantitative real time polymerase chain reaction (qPCR) is currently considered the most efficient technique for the detection of pathogens because it does not require specialized taxonomical knowledge to interpret its results. Given the importance and implications of rapid and successful diagnosis of seed-born pathogenic fungi in soybean, this study aimed to establish a qPCR methodology to increase the detection efficiency of plant pathogenic fungi Sclerotinia sclerotiorum, Colletotrichum truncatum, Phomopsis spp. and Corynespora cassiicola, the most commonly occurring seed-born pathogenic fungi. Primers and TaqMan&reg; hydrolysis probes were designed for these four pathogens and tested for specificity and sensitivity. Standard curves were established to quantify these pathogens, based on serial dilutions of the target DNA and specific primers and probes. Samples of naturally infected soybean seed from the states of Goiás, Minas Gerais and Paraná were subjected to detection tests using qPCR and traditional methods, for comparison purposes. From all primers and probes designed, only those for Phomopsis spp. and S. sclerotiorum showed up specificity and sensitivity, enabling their use to detect of these pathogens. Detection by traditional tests, resulted in a maximum Phomopsis spp. incidence of 2.75% in a sample from Minas Gerais and S. sclerotiorum was not detected in any of the samples. The detection and quantification of these pathogens by qPCR revealed the presence of Phomopsis spp. in all tested samples, the highest incidence level of 6.75% in a sample from Minas Gerais. S. sclerotiorum was not detected in any sample assessed by qPCR method. In comparison with traditional methods, qPCR was more sensitive in detecting Phomopsis spp. in soybean seeds.

Atualmente, o Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar (Saccharum ssp.), no qual o estado de São Paulo é responsável por mais de 50% da produção. Esta cultura é hospedeira de diversos patógenos que podem limitar sua produção, dentre os quais se destaca a bactéria Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx), agente causal do raquitismo da soqueira (ratoon stunting disease - RSD). Pouco se sabe sobre a fisiologia deste organismo e quais as estratégias utilizadas por este para colonizar seu hospedeiro. No entanto, sabemos que para infectar e colonizar seus hospedeiros, é necessário que bactérias parasíticas superem estresses de diversas naturezas impostas durante estes processos, como os estresses oxidativo e o osmótico. Neste contexto, os objetivos deste trabalho foram identificar in silico e analisar a expressão in vitro, por qPCR, de genes relacionados a estes dois estresses. Uma análise da sequência do genoma de Lxx identificou 35 genes, sendo 8 relacionados ao estresse oxidativo, 9 relacionados ao estresse osmótico e 11 relacionados a estresse gerais, incluindo um cluster de 6 genes envolvidos na síntese de carotenoides. A expressão destes foi avaliada 60 minutos após exposição a 30mM de H2O2 ou 7% (p/v) de polietilenoglicol 6000 (PEG 6000). Sete genes foram avaliados como normalizadores das reações de qPCR. A quantificação do grau de peroxidação lipídica indicou que ambos os tratamentos resultaram em sensível peroxidação, muito embora o efeito do tratamento com PEG 6000 tenha sido maior do que o tratamento com H2O2. A exposição ao H2O2 aumentou a expressão dos genes katA (catalase), sodA (superóxido dismutase), msrA (Sulfóxido de metionina redutase) e msrB (Sulfóxido de metionina redutase) bem como de todos os genes responsáveis pela síntese de carotenoides. Por outro lado, todos os genes relacionados ao estresse osmótico foram menos expressos na presença deste composto. Já quando a bactéria foi exposta a PEG 6000, o oposto ocorreu, ou seja, os genes relacionados ao estresse osmótico, que são otsA (Trealose-6-fosfato sintase), otsB (Trealose fosfatase), treY (Malto-oligosil trealose sintase), treZ (Malto-oligosil trealose trealoidrolase), treS (Trealose sintase), proX (Proteína de ligamento em substrato, tipo ABC glicina betaína transportadora), proW (Proteína permease, tipo ABC glicina betaína transportadora), proZ (Proteína permease, tipo ABC glicina betaína transportadora) e Naggn (Amidotransferase), além dos genes do cluster carotenoide, foram mais expressos, ao passo que alguns dos genes ligados à resposta ao estresse oxidativo foram menos expressos. Verificou-se também, através de PCR convencional utilizando primers para amplificar as regiões entre os genes carotenoides, que estes são expressos como um RNA policistrônico, constituindo assim um operon. Estes resultados validam predições anteriores baseadas na análise in silico da sequência do genoma de Lxx, confirmando que Lxx possui mecanismos responsivos aos estresses osmótico e oxidativo aos quais é submetida durante o processo de infecção de seu hospedeiro. / Currently, Brazil is the largest producer of sugarcane (Saccharum spp.) and the state of São Paulo accounts for over 50% of the national production. This crop is host to many pathogens that may limit its production, among which the bacterium Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx), causal agent of ratoon stunting disease (RSD), is one of the most important. Little is known about the physiology of this organism and the strategies it uses to colonize its host. However, it is known that to infect and colonize their hosts, parasitic bacteria have to overcome stresses of various natures imposed during these processes, such as oxidative and osmotic stresses. In such context, the objectives of this study were to identify in silico and to analyze in vitro, by qPCR, the expression of Lxx genes related to these two stresses. The analysis of the genome sequence of Lxx identified 35 genes, of which 8 were related to oxidative stress, 9 to osmotic stress and 11 to general stress, including a cluster of 6 genes involved in the synthesis of carotenoids. The expression of these genes was assessed 60 minutes after exposure to either 30 mM of hydrogen peroxide (H2O2) or 7% (w/v) of polyethylene glycol 6000 (PEG6000). Seven genes were tested as normalizers of the qPCR reactions. The quantification of the level of lipid peroxidation in cells of Lxx indicated that both treatments induced substantial peroxidation, even though the effect of PEG6000 was greater than that of H2O2. The exposure to H2O2 resulted in higher expression of the genes katA (catalase), sodA (superoxide dismutase), msrA (sulfoxide methionine reductase) and msrB (sulfoxide methionine reductase), as well as all genes involved in the synthesis of carotenoids. On the other hand, the expression of all genes related to osmotic stress was reduced in the presence of this compound. When Lxx was exposed to PEG6000, the opposite was detected: the expression of the genes related to osmotic stress, otsA (Trehalose-6- phosphate synthase), otsB (trehalose phosphatase), treY (Malto-oligosil trehalose synthase) treZ (Malto-oligosil trehalose trehaloidrolase), treS (trehalose synthase), proX (ligament protein substrate, type ABC glycine betaine carrier), proW (permease protein, ABC type glycine betaine carrier), proZ (protein permease, type ABC glycine betaine carrier) and naggn (amidotransferase), along with the carotenoid genes was increased, while some of the genes linked to oxidative stress response were less expressed. It was also concluded through conventional PCR that the genes of the carotenoid cluster are expressed as a polycistronic RNA and, therefore, this arrangement constitutes an operon. These results validate previous in silico predictions that Lxx has mechanisms responsive to osmotic and oxidative stresses to which it is subjected during the process of infection of its host.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:44:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_carolina_terra_borges.pdf: 918571 bytes, checksum: 18eeef3adf6b7f2c33e02b67f0bfa596 (MD5) Previous issue date: 2013-07-31 / Soybean seed quality is high related with crop production. Seed coat has the function of maintaining this quality, since acts as a modulator of the interactions between the internal and external environment of the seed, controls gas exchange and water to the environment and regulates germination by interfering with the mechanisms dormancy. In soybean seed husk is present lipoxygenase VLXC, which is involved in the temporary storage of nitrogen. Given the above, the objective of this study was to evaluate the expression of the gene coding for the protein VLXC on the tegument of four soybean genotypes at different times of collection after anthesis. The experiment was conducted in greenhouse Station Lowlands of Embrapa Clima Temperado and Laboratório de biotecnologia de sementes (UFPel / FAEM) in the city of Capão do Leão - RS, in a completely randomized design with three replications, and treatments arranged in a factorial model. We used four contrasting genotypes, two cultivars of yellow coat (COODETEC 202 and BMX Potência RR) and two genotypes of black coat (Tegumento Preto and IAC). Samples were collected along the integuments of developing soybean seed corresponding to periods of 25, 30, 35, 40, 45, 50 and 55 days after anthesis. Proceeded to RNA extraction of tegument, followed by obtaining the cDNA for further analysis of qRT-PCR (polymerase chain reaction of reverse transcription real-time), to quantify the relative accumulation of gene transcripts VLX-C. The level accumulation of gene transcripts VLXC cultivar CD 202 has been raised most of the times, followed by a low expression evaluated last time that corresponds with the time it was made harvesting soybeans. The strain TP and the IAC and BMX Potência RR did not show the same behavior of the cultivar CD 202, due to low accumulation of gene transcripts VLXC in all periods. The results indicate that the relative accumulation of gene transcripts VLXC in the seed coat of soybeans differs between both periods evaluated, as well as between genotypes. / A qualidade de sementes de soja é um dos fatores responsáveis para a obtenção de altas produtividades nas lavouras. Para isso, o tegumento da semente tem como função a manutenção dessa qualidade, visto que atua como modulador das interações entre a parte interna e o meio externo da semente, controla trocas gasosas e de água com o ambiente e regula a germinação, interferindo nos mecanismos de dormência. No tegumento de sementes de soja encontra-se presente a lipoxigenase VLXC, a qual está envolvida no armazenamento temporário de nitrogênio. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a expressão do gene que codifica para a proteína VLXC no tegumento de quatro genótipos de soja, em épocas distintas de coleta após a antese. O experimento foi conduzido em casa de vegetação da Estação Terras Baixas da Embrapa Clima Temperado e no Laboratório de Biotecnologia de Sementes (UFPel/FAEM), no município de Capão do Leão - RS, em delineamento completamente casualizado, com três repetições, sendo os tratamentos arranjados em esquema bifatorial. Foram utilizados quatro genótipos de soja contrastantes quanto à coloração, duas cultivares de tegumento amarelo (COODETEC 202 e BMX Potência RR) e duas cultivares de tegumento preto (Tegumento Preto e IAC). Foram efetuadas coletas dos tegumentos ao longo do desenvolvimento da semente de soja correspondendo aos períodos de 25, 30, 35, 40, 45, 50 e 55 dias após a antese. Procedeu-se a extração de RNA dos tegumentos, seguido da obtenção do cDNA para posterior análise de qRT-PCR (Reverse transcription polymerase chain reaction in real-time) visando quantificar o acúmulo relativo de transcritos do gene VLXC. O nível de acúmulo de transcritos para o gene VLXC na cultivar CD 202 foi elevado na maioria das amostragens, seguido de baixa expressão na última época avaliada, que corresponde ao momento em que foi efetuada a colheita da soja. A linhagem TP e as cultivares IAC e BMX Potência RR não apresentaram o mesmo comportamento da cultivar CD 202, devido ao baixo acúmulo de transcritos do gene VLXC, em todas as épocas avaliadas. Os resultados obtidos indicam que o acúmulo relativo de transcritos do gene VLXC no tegumento de sementes de soja difere tanto entre as épocas avaliadas, bem como entre os genótipos estudados.

Les principaux virus entériques à l’origine de toxi-infections alimentaires collectives sont les norovirus génogroupes I et II (NoV GI, NoV GII) et le virus de l’hépatite A (VHA) responsables respectivement de gastro-entérites et d’hépatites. Ces virus sont transmissibles par la voie féco-orale directe ou via l’ingestion d’eaux ou d’aliments consommés crus ou peu cuits (coquillages, fruits et légumes). Le niveau de contamination virale des aliments souvent faible nécessite d’utiliser des méthodes de détection très sensibles. La plupart des virus entériques étant non cultivable, ces méthodes reposent sur la détection / quantification des génomes viraux par RT-qPCR ce qui ne permet pas de déterminer l’infectiosité des virus et limite l’appréciation du risque viral en santé publique. Les travaux de thèse visaient à proposer des méthodes moléculaires pour la détection, la quantification et le typage des virus entériques, à évaluer l’apport de nouvelles technologies moléculaires (comme la Digital RT-PCR (RT-dPCR) et la RT-PCR à haut débit) dans le cadre du diagnostic viral dans les aliments et enfin à développer des traitements précédant les réactions de RT-qPCR pour détecter des génomes issus de particules virales infectieuses. Une nouvelle technique d’extraction du VHA à partir de la laitue a été développée et évaluée équivalente à la technique de référence décrite dans les spécifications techniques publiées en 2013 (ISO/TS 15216-1 et 15216-2). Pour favoriser les études phylogénétiques dans le domaine alimentaire, 6 modèles moléculaires de RT-qPCR spécifiques des 6 sous-types humains du VHA (IA, IB, IIA, IIB, IIIA, IIIB) ont été développés et évalués pour le génotypage d’échantillons cliniques contaminés par le VHA. Ils peuvent être utiles pour tracer les sous-types du VHA dans des échantillons faiblement contaminés comme des matrices alimentaires, mais aussi permettre l'identification de co-infection de l'homme ou de souches de VHA recombinantes. La RT-dPCR en nanofluidique a été comparée à la RT-qPCR pour la quantification des génomes de NoV GI, NoV GII et VHA en présence de 2 contrôles de process (mengovirus et norovirus murin) dans des échantillons de laitues et d’eau embouteillée artificiellement contaminés. Un contrôle externe d’amplification a permis d’évaluer et de comparer l’inhibition des réactions de RT-qPCR et RT-dPCR. Les rendements d’extraction viraux se sont révélés significativement plus élevés après RT-dPCR qu’après RT-qPCR pour les NoV GI et mengovirus dans l'eau et pour les NoV GII et VHA dans les échantillons de laitue. De plus, les essais de RT-dPCR se sont avérés être plus tolérants à la présence de substances inhibitrices issues de laitues. La technologie qPCR en nanofluidique a également été utilisée afin de proposer une « puce » capable de détecter 20 virus entériques. Des limites de détection similaires ont été obtenues avec la qPCR et la dPCR. La qPCR nanofluidique a été trouvé moins sensible d’environ 1 à 3 log10 (du fait des faibles volumes (~nanolitre) d’échantillons analysés). Des prétraitements à base de monoazide +/- détergent à réaliser avant la RT-qPCR pour la détection de virus infectieux (VHA, rotavirus) ont été développés et évalués en réalisant des cinétiques d’inactivations thermiques. [...] Suite et fin du résumé dans la thèse. / The main enteric viruses that cause foodborne outbreaks are noroviruses genogroupe I and II (NoV GI and NoV GII) and hepatitis A virus (HAV), respectively responsible for gastroenteritis and hepatitis. They are mainly transmitted via the faecal-oral route either by person-to-person contact or by ingestion of contaminated water, raw and undercooked food, particularly shellfish, soft fruits and vegetables. Viral contamination level is often low and requires sensitive methods of detection. As most enteric viruses are not cultivable, these methods are based on viral genome detection and quantification by real time RT-PCR. Such an approach provides no information regarding virus infectivity and therefore limits viral risk assessment in public health. These thesis works aim to propose molecular methods for enteric viruses detection, quantification and typing, also to evaluate new molecular technologies contribution (as Digital PCR and PCR high throughput) for food viral diagnosis and finally to develop treatments combined with RT-qPCR to only detect genomes from infectious viral particles. A new HAV extraction from lettuce method was developed and assessed as similar to the reference method which is described in the technical specifications published in 2013 (ISO/TS 15216-1; ISO/TS 15216-2). In order to facilitate phylogenetic analysis in food microbiology, six subtype-specific RT-qPCR assays for human HAV (HAV IA, IB, IIA, IIB, IIIA, IIIB) were developed and evaluated by testing HAV contaminated clinical samples genotyping. These assays may be particularly useful for accurately tracing HAV in low-level contaminated samples such as food matrices and moreover, to allow co-infection identification in human samples and/or HAV recombinant strains. Nanofluidic digital RT-PCR (RT-dPCR) was compared to RT-qPCR for NoV GI, NoV GII, and HAV genomes quantification, in presence of two process controls (mengovirus and murine norovirus) in artificially contaminated bottled water and lettuce samples. External amplification control allowed evaluating and comparing RT-qPCR and RT-dPCR assays inhibitions. Viral recoveries calculated by RT-dPCR were found to be significantly higher than by RT-qPCR for NoV GI and Mengovirus in water, and for NoV GII and HAV in lettuce samples. The RT-dPCR assay proved to be more tolerant to inhibitory substances present in lettuce samples. Nanofluidic PCR Array (PCR Array) has also been used in order to propose an array able to simultaneously detect 20 enteric viruses. Similar detection limits were obtained with qPCR and dPCR but PCR Array was found less sensitive of 1 to 3 log10 (due to the weak volumes (nanolitre) of analyzed samples). Pretreatments based on the use of monoazides +/- surfactant and to do before RT-qPCR were developed for discriminating between infectious and non-infectious particles of HAV and rotavirus. They have been evaluated with thermal inactivation kinetic curves. Last and final summary in the thesis.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work we presented the idea to perform excision assays using the piggyBac transposable element as enzyme supplier and the inverted terminal sequences of the element, both necessary for mobilization of a transposable element. Drosophila S2 cells were electroporated to perform insertion of two different plasmids in the cytoplasm of cells, a plasmid carrying the terminal inverted repeats of piggyBac element flanking a GFP gene and other with the transposase coding sequence enzyme which recognizes the terminal inverted repeats, excise of the region where the element is and insert it into another locus. This is a vector-helper system, in which a fragment is excised from a plasmid with the help of the transposase located in the other. Conventional PCR was used to verify excision events showing a 200bp amplification region where the fragment was excised and a region 3kb amplification reagion at times when the fragment was full, ie, it has not mobilized. The qPCR technique was used to quantify the excision of this fragment, carrying out comparisons of the amount of plasmid DNA recovered from the S2 cells after the end of experiment with serial dilutions of the original plasmids carrying the ITRs, which was used as standard. The results showed that the technique involving electroporation and qPCR is feasible and can be used to quantify mobilization of transposable elements. Paralleling with existing tools for this type of quantification, qPCR shows up as a very sensitive technique of detection mobilization, as well as a low cost technique budget. / Neste trabalho apresentamos a ideia de realizar ensaios de excisão utilizando o elemento transponível piggyBac como fornecedor da enzima e das sequências terminais invertidas do elemento, ambos necessários para mobilização. Células S2 de Drosophila melanogaster foram eletroporadas para que houvesse inserção de dois diferentes plasmídeos no citoplasma das células, um plasmídeo portando as repetições terminais invertidas do elemento piggyBac flanqueando um gene GFP e o outro com a sequência codificadora da enzima transposase, a qual reconhece as repetições terminais invertidas e excisa o elemento da região onde está inserido, num sistema vector-helper, em que um fragmento é excisado de um plasmídeo com ajuda da transposase localizada no outro. PCR convencional foi usado para verificar os eventos de excisão, mostrando uma região de amplificação de 200pb nos casos de excisão do fragmento e uma região amplicada de 3kb, nas ocasiões em que o fragmento ficou inteiro, ou seja, não foi mobilizado. A qPCR foi utilizada para quantificar a excisão desse fragmento, realizando comparações da quantidade de DNA plasmidial recuperado das células S2 após o término do experimento com diluições em série do plasmídeo com as ITRs, que foi utilizado como standard. Os resultados mostraram que a técnica envolvendo eletroporação e qPCR é exequível e pode ser utilizada para quantificar mobilização de elementos transponíveis. Fazendo um paralelo com as ferramentas já existentes para esse tipo de quantificação, qPCR mostra-se como uma técnica bastante sensível de detecção de mobilização, bem como uma técnica de baixo custo orçamentário.