Em sementes, os lipídeos de reserva são compostos, principalmente, por triacilglicerídeos (TAG), os quais se acumulam durante a fase de maturação do embrião ou endosperma e, durante a germinação da semente são catabolizados, fornecendo energia para o estabelecimento e desenvolvimento da plântula. Na presente tese buscamos, primeiramente, contribuir para um melhor entendimento do processo de síntese de ácidos graxos e TAGs em plantas e algas, por meio de um estudo comparativo das diferentes rotas envolvidas na produção e acúmulo de lipídeos de reserva nestes grupos de organismos. As principais rotas de biossíntese de ácidos graxos e TAGs em algas são análogas às apresentadas em plantas e, ao contrário de plantas, as algas acumulam quantidades significativas de lipídeos na forma de TAGs apenas sob condições desfavoráveis de crescimento ou de estresse. Posteriormente, passamos às análises acerca do fator de transcrição eucariótico NF-Y (Nuclear Factor of Y box), o qual participa da regulação de processos como maturação, síntese e acúmulo de lipídeos em sementes. NF-Y é um complexo hetero-oligomérico formado por três subunidades (NF-YA, NF-YB e NF-YC). Análises filogenéticas mostraram que a diversificação em todas as subunidades do fator de transcrição NF-Y é resultado de diversos eventos de duplicação ao longo da evolução e diversificação das plantas, muitos dos quais ocorridos após a divergência entre mono e dicotiledôneas. O estudo detalhado dos genes que codificam a subunidade NF-YB, sugere um modelo no qual uma subclasse de genes denominados tipo LEC1 (LEAFY COTYLEDON1) teria se originado em plantas vasculares através de processos de neofuncionalização e/ou subfuncionalização. Análises de expressão e de interação proteína-proteína demonstraram a existência de diferentes parceiros NF-YC para LEC1 e L1L, indicando que os genes do tipo LEC1 em mamona não são redundantes e podem ter evoluído para desempenhar diferentes papéis durante o desenvolvimento da semente de mamona. Por fim, realizamos a identificação dos genes alvo diretos de LEC1 nos estágios cotiledonar e de início da maturação da semente de soja (Glycine max). Nossos resultados demonstraram que LEC1 apresenta uma grande quantidade de genes alvo comuns às duas fases de desenvolvimento da semente analisadas, mas também apresenta enriquecimento em diferentes processos metabólicos nos estágios cotiledonar e de início da maturação. Além disso, LEC1 se liga não somente a promotores alvo enriquecidos na sequência canônica CCAAT como também a outras sequências, com destaque para motivos de ligação de fatores de transcrição do tipo bZIP, o que pode indicar que tais fatores de transcrição podem estar relacionados com a regulação do desenvolvimento e maturação da semente exercida por LEC1. / In seeds, lipids of storage are composed mainly of triacilglicerídeos (TAG), which accumulate during the maturation phase of embryo or endosperm, and during seed germination are catabolized, providing energy for the establishment and seedling development . In this thesis, first of all, we focused on the understanding of fatty acid and TAG biosynthesis in plants and algae, through a comparative study of the different pathways involved with lipid production and accumulation in these organisms. The main pathways for fatty acids and TAG biosynthesis in algae are analogous to those demonstrated in higher plants and, in contrast with plants, algae accumulate high levels of TAGs only under unfavorable growth or stress conditions. We also analyzed the NF-Y (Nuclear Factor of Y box) eukaryotic transcription factor, which is involved in the regulation of maturation, lipid biosynthesis and accumulation in seeds. NF-Y is an oligotrimer complex composed by three subunits (NF-YA, NF-YB and NF-YC). Phylogenetic analysis showed that the gene diversification observed for all NF-Y subunits likely resulted from several duplication events along evolution and diversification of plants, some of them occurred after the divergence of monocots and eudicots. The study of the NF-YB subunit encoding genes suggested a model in which LEC1 (LEAFY COTYLEDON1) type gene family originated in vascular plants through a process of neofunctionalization and/or subfunctionalization. Expression analysis and protein interaction experiments demonstrated that are different NF-YC partners for LEC1 and L1L, indicating that LEC1-type genes in castor bean are not redundant and could have evolved to play different roles during castor seed development. Finally, we identified the direct targets of LEC1 in the cotyledon and early maturation stages during soybean seed development (Glycine max). We observed that LEC1 has a high number of common direct targets to both stages of soybean seed development, but also presents enrichment in different metabolic process in cotyledon and early maturation stages. Besides that, LEC1 bind not only the promoter regions enriched in CCAAT binding sequences but also other sequences, especially bZIP binding sites, which can indicate that bZIP transcription factor could be related with the regulation of seed development and maturation performed by LEC1.

As proteínas vegetais vêm sendo largamente utilizadas na indústria alimentícia como substitutas da proteína animal, além de agir como um ingrediente funcional nos mais variados produtos. Dentre as proteínas mais utilizadas encontra-se a proteína texturizada de soja. Seu processamento envolve uma etapa de secagem que é uma das operações unitárias mais relevantes e desafiadoras para a indústria alimentícia. Neste trabalho, determinaram-se as curvas de secagem de três diferentes tipos de proteína texturizada de soja (PTS), através de diferentes experimentos, variando-se a temperatura do ar de secagem (T) – 90, 110 e 130°C – a velocidade do ar de secagem (v) – 100, 125 e 150 cm.s-1 – e a altura da camada de produto (h) – 3 e 6 cm para a PTS Tipo I, 2,5 e 5 cm para a PTS Tipo II e 5 e 10 cm para a PTS Tipo III. A partir dos dados experimentais obtidos de teor de umidade em função do tempo, fez-se o ajuste a um modelo exponencial de duas constantes. Todas as combinações de parâmetros apresentaram ajustes de boa qualidade, cujos coeficientes de correlação foram superiores a 0,99. Uma das constantes obtidas (C1) apresentou valores muito próximos à unidade para todos os casos (e para os três tipos de PTS), enquanto que a outra constante (C2) apresentou valores variáveis. Realizouse, então, uma análise estatística (Teste F), a fim de verificar quais dos parâmetros estudados (bem como seus efeitos de interação) eram significativos para a determinação da constante C2 do modelo exponencial. Para as PTS tipos I e II, a um nível de 95% de significância, todos os parâmetros e efeitos de interação apresentaram-se significativos para a determinação de C2 e desenvolveu-se, então, um modelo estatístico de dez constantes em função destes Obteve-se um ótimo ajuste dos dados de C2 em função dos parâmetros aos modelos testados, atingindo-se valores de erro médio relativo (EMR) sempre inferiores a 10% e coeficientes de correlação elevados. Para a PTS Tipo III apenas dois dos parâmetros testados, somados a dois efeitos de interação, mostraram-se significativos. Apesar disso, foram obtidos os melhores ajustes através, novamente, do modelo de 10 constantes. Assim, para os três tipos de PTS, foi possível a obtenção de um modelo que prevê o tempo de processo de cada tipo de PTS, para que se atinja uma determinada umidade final, ou vice-versa, em função da umidade inicial da amostra, de sua umidade de equilíbrio e dos parâmetros de processo (T, v e h). Paralelamente, determinaram-se as isotermas de sorção de dois tipos de PTS (um contendo cerca de 20% de açúcares e outro não contendo açúcares) para quatro temperaturas (10, 20, 30 e 40°C). Para o ajuste dos dados experimentais foram utilizados os modelos de Oswin, Halsey, BET, GAB, Peleg e Darcy-Watt. Os modelos de Peleg e GAB foram os que melhor se ajustaram aos dados experimentais, embora outros modelos como Halsey e Oswin também se mostraram representativos para temperaturas mais elevadas. As isotermas de sorção da PTS que continha açúcar apresentaram uma inversão de comportamento em uma atividade de água em torno de 0,9, enquanto que as curvas obtidas para a outra PTS não se cruzaram em nenhum momento. O calor de sorção foi estimado, pela equação de Clausius-Clapeyron, para ambos os tipos de PTS e este aumentou com a diminuição de umidade. Estimaram-se valores de umidade de monocamada, através do ajuste dos dados ao modelo de GAB, entre 4,6 e 7,4% para a PTS Tipo I e entre 4,4 e 5,4% para a PTS Tipo IV; os valores de umidade de monocamada diminuíram com o aumento de temperatura.

SARAIVA, K. D. C. Caracterização, análise filogenética e perfil de expressão da família multigênica do fator de elongação 1 alfa (EF1α) de soja [Glycine max (L.) MERR.]: detecção de genes normalizadores para qPCR. 2013. 120 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-05T20:57:29Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_kdcsaraiva.pdf: 1726885 bytes, checksum: 9626cb2c1d880ba0b49d5a301d627d93 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2015-11-24T20:45:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_kdcsaraiva.pdf: 1726885 bytes, checksum: 9626cb2c1d880ba0b49d5a301d627d93 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-24T20:45:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_kdcsaraiva.pdf: 1726885 bytes, checksum: 9626cb2c1d880ba0b49d5a301d627d93 (MD5) Previous issue date: 2013 / The elongation factor 1alpha (EF1α) is responsible for binding of aminoacyl-tRNA to the A site of the ribosome, acting thus the elongation phase of protein synthesis. The EF1α in plants is encoded by a multigene family with variable number of genes among species. The aim of this study was to characterize, analyze phylogenetic and elucidate the expression profile of EF1α genes in soybean during development, as well as select (s) gene (s) of the most stable reference for qRT-PCR assays in the development and conditions stress. In silico analyses in the genomes of soybean and other leguminous plants available in databases revealed gene families 3-6 members with conserved structure of 2 exons and 2 introns. Among the analyzed species (Glycine max, Cajanus cajan, Vigna unguiculata, Phaseolus vulgaris and Medicago truncatula) G. max was the one with the largest number of genes classified as EF1α 1a, 1b, 1c, 2a, 2b and 3 after phylogenetic analysis. The EF1α gene expression was studied in different tissues (flowers, pods, seeds, cotyledons, trifoliate and unifolioladas leaves, roots, hypocotyls and epicotyls) during the development of soybean. Expression analyses by qPCR revealed that the EF1α genes are functional and expressed in all tissues, however exhibit differential expression dependent on the tissue and developmental stage. Relative expression between genes members showed predominance of expression for 5 of the 6 genes analyzed: EF1α 1a: no predominance of expression; EF1α 1b: Germination and development hypocotyl; EF1α 1c: pods development; EF1α 2a: pods development, unifoliate and trifoliate leaves; EF1α 2b: pods development, unifoliate leaves; EF1α 3: Germination, flowers, roots, early stages development (hypocotyl and epicotyl). These data, together with the leaves and roots subjected to stress conditions (PEG and AS) were used to assess the stability of expression of different EF1α genes soybean through the programs GeNorm and NormFinder. For the analyses during development, four stable genes (UKN1, SKIP16, EF1β and MTP) were also used. EF1α genes were more stable in cotyledons (EF1α 3 and EF1α 1c); epicotyls (EF1α 1b, 2b and 1a), hypocotyls (EF1α 1a, EF1β and EF1α 1c); pods (EF1α 2a and EF1α 2b) and roots (EF1α 2b and UKN1) and less stable in trifoliate/unifoliolate leaves (UKN1 and SKIP16) and germinating seeds (EF1β and SKIP16). In leaves under stress conditions, through GeNorm analyses revealed that four genes (EF1α 2a> 1b> 2b> 1a) showed similar stability in the classification of stress for AS and PEG. Already in roots, distinct pattern of stability was found: EF1α 2a> 1c> 2b> 1b> 1a> 3 for PEG and EF1α 1c> 3> 2a> 1a> 2b> 1b to AS. These results were confirmed using the program NormFinder. In spite of changes in gene expression in different tissues in development and stress conditions were determined EF1α genes that can be used to normalize the qPCR assays in soybean and others leguminous plants (Phaseoleae tribe) seeing that EF1α genes orthologous were identified between these different species. / O fator de elongação 1alfa (EF1α) é responsável pela ligação do aminoacil-tRNA ao sítio A do ribossomo, atuando, assim, na fase de alongamento da síntese proteica. O EF1α em plantas é codificado por uma família multigênica com número de genes variável entre espécies. O objetivo do presente trabalho foi caracterizar, analisar filogeneticamente e elucidar o perfil de expressão dos genes EF1α em soja durante o desenvolvimento, bem como selecionar o(s) gene(s) de referência mais estáveis para ensaios de qRT-PCR no desenvolvimento e condições de estresse. Análises in silico nos genomas de soja e de outras leguminosas disponíveis em bancos de dados revelaram famílias gênicas de 3 a 6 membros com estrutura conservada de 2 éxons e 2 íntrons. Dentre as espécies analisadas (Glycine max, Cajanus cajan, Vigna unguiculata, Medicago truncatula e Phaseolus vulgaris) G. max foi a que apresentou o maior número de genes, classificados como EF1α 1a; 1b; 1c; 2a; 2b e 3 após análise filogenética. A expressão dos genes EF1α foi estudada em diferentes tecidos (flores, vagens, sementes, cotilédones, folhas unifolioladas e trifolioladas, raízes, hipocótilos e epicótilos) durante o desenvolvimento da soja. A análise de expressão por qPCR revelou que os genes EF1α são funcionais, sendo expressos em todos os tecidos, contudo apresentam expressão diferencial dependente do tecido e do estádio de desenvolvimento. A expressão relativa entre os genes membros mostrou predomínio de expressão para 5 dos 6 genes analisados: EF1α 1a: sem predomínio de expressão; EF1α 1b: Germinação e desenvolvimento do hipocótilo; EF1α 1c: Desenvolvimento da vagem; EF1α 2a: Desenvolvimento da vagem, folhas unifoliolada e trifoliolada; EF1α 2b: Desenvolvimento da vagem, folhas unifolioladas; EF1α 3: Germinação, flores, raízes, fases iniciais do desenvolvimento do hipocótilo e epicótilo. Esses dados, juntamente com os de folhas e de raízes submetidas a condições de estresse (PEG e AS) foram usados para avaliar a estabilidade de expressão dos diferentes genes EF1α de soja através dos programas GeNorm e NormFinder. Para as análises durante o desenvolvimento, quatro genes de expressão estável (UKN1, SKIP16, EF1β e MTP) foram também utilizados. Os genes EF1α foram mais estáveis em cotilédones (EF1α 3 e EF1α 1c); epicótilos (EF1α 1b, EF1α 2b e EF1α 1a); hipocótilos (EF1α 1a e EF1β); vagens (EF1α 2a e EF1α 2b) e raízes (EF1α 2a e UKN1) e menos estáveis em folhas trifolioladas/unifolioladas (UKN1 e SKIP16) e sementes em germinação (EF1β e SKIP16). Em folhas sob condições de estresse, análises através do GeNorm revelaram que quatro genes (EF1α 2a >1b >2b >1a) apresentaram classificação de estabilidade semelhante nos estresses por AS e PEG. Já em raízes, distinto padrão de estabilidade foi encontrado: EF1α 2a > 1c >2b >1b > 1a >3 para PEG e EF1α 1c > 3 > 2a > 1a > 2b > 1b para AS. Tais resultados foram confirmados usando o programa NormFinder. A despeito das variações de expressão gênica em diferentes tecidos em desenvolvimento e condições de estresse, foram determinados genes EF1α que podem ser usados para normalizar ensaios de PCR em tempo real em soja e leguminosas (tribo Phaseoleae) vez que genes EF1α ortólogos foram identificados entre essas diferentes espécies.

RODRIGUES, Sávio José Dias. Organização camponesa em Balsas/MA e a expansão do agronegócio da soja: implicações e resistências no sul do Maranhão. 2010. 124 f. : Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Ceará, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, programa Regional de Pós-Graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente, fortaleza-CE, 2010. / Submitted by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-05-09T15:06:05Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_sjdrodrigues.pdf: 2041113 bytes, checksum: d587c14fc1f8ac80a08f9ae48a1d4d98 (MD5) / Approved for entry into archive by Nádja Goes (nmoraissoares@gmail.com) on 2016-05-09T15:06:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_sjdrodrigues.pdf: 2041113 bytes, checksum: d587c14fc1f8ac80a08f9ae48a1d4d98 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T15:06:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_sjdrodrigues.pdf: 2041113 bytes, checksum: d587c14fc1f8ac80a08f9ae48a1d4d98 (MD5) Previous issue date: 2010 / Analyser les chamailleries et l’organisation paysanne dans le sud du Maranhão, notademment dans la ville de Balsas. A partir de l'expansion de la moderne agriculture du soja, et de leurs réseaux d'interaction dans les espaces reproduits par cette activité et ainsi réfléchir sur les conflits existant entre différentes manières de s'organiser l'espace dans les régions de frontière. L'incorporation des aires du Cerrado, principalement, après les décades de 1970 et 1980 est part du procès de l'internationalisation de l’économie brésilienne, niant d'autres formes productives et se surposant à ces. Le conflit réside dans la territorialisation de certains groupes au détriment d'autres qui se déterritorialisent dans la région de l'expansion de l'agroindustrie du soja. La resistance se produit de deux manières qui peuvent être différents dans sa forme théorique, mais qui se complètent dans la pratique, ce que nous appelons conflit direct et conflit voilée ou silencieuse. L'apparition d'entités qui donnent soutien juridique et dans la production des paysans, comme l’Associação Camponesa (ACA), le Sindicato de Trabalhadores e Trabalhadoras Rurais (STTR) et la Comissão Pastoral da Terra (CPT) sont indicatives des formes variées de lutte dans la région. L'espace dans cette région sera le produit dialectique du conflit existant entre différentes manières d'organiser le territoire. Pour la constrution du produit de cette recherche ont été nécessaires excursions au champ dans la ville de Balsas, avec réalisations des interviews, et recueille des matériaux divers, allant des rapports jusqu'aux matériaux d’information. Au-delà de recueillir des informations et matériels faites dans les entités comme l'IBGE, l'INCRA, ITERMA, Départements Municipaux et d'État entre autres, au-delà de entités divers comme la Sociedade Maranhense de Direitos Humanos et le Movimento dos Trabalhadores Rurais Sem Terra (MST) qui ont été faites au cours de deux ans. / Analisar a conflituosidade e a organização camponesa no sul do Maranhão, especialmente no município de Balsas, a partir da expansão da moderna agricultura da soja, e das suas redes de interação dentro dos espaços reproduzidos por esta atividade e assim refletir sobre o conflito existente entre formas diferentes de se organizar o espaço nas regiões de fronteira. A incorporação de áreas de Cerrado, principalmente, depois das décadas de 1970 e 1980 é parte do processo de internacionalização da economia brasileira, negando outras formas produtivas e se sobrepondo a estas. O conflito reside na territorialização de determinados grupos em detrimento de outros que se desterritorializam na região de expansão do agronegócio da soja. A resistência se dá de duas maneiras que podem ser distintas na sua forma teórica, mas que se complementam na prática, o que denominamos de conflito direto e conflito velado ou silencioso. O aparecimento de entidades que dão apoio jurídico e na produção dos camponeses, bem como a Associação Camponesa (ACA), Sindicato de Trabalhadores e Trabalhadoras Rurais (STTR) e Comissão Pastoral da Terra (CPT) são indicativos das variadas formas de luta na região. O espaço nessa região será o produto dialético do conflito existente entre formas diferenciadas de organizar o território. Para a construção do produto desta pesquisa foram necessárias idas a campo, no município de Balsas, com realização de entrevistas, e coleta de materiais diversos, que vão desde relatórios até informativos. Além de coleta de dados e materiais feitos em órgãos como o IBGE, INCRA, ITERMA, Secretarias municipais e estaduais dentre outros, além de entidades diversas como a Sociedade Maranhense de Direitos Humanos e Movimento dos Trabalhadores Rurais Sem Terra, que foram feitas no transcorrer de dois anos.

O impacto das mudanças climáticas sobre o rendimento e a demanda de água para irrigação das culturas dependerá da direção e magnitude das mudanças nos regimes de temperatura e precipitação, assim como da capacidade de cada cultura para assimilar o aumento da concentração atmosférica de CO2. Neste trabalho, o modelo agro-hidrológico AquaCrop Versão 4.0 foi calibrado satisfatoriamente para simular o rendimento de grãos de soja na bacia do rio Potiribu, Rio Grande do Sul. O modelo calibrado foi utilizado para avaliar os efeitos das mudanças de temperatura, precipitação e concentração de CO2 sobre o rendimento de grãos e a demanda de água para irrigação dessa cultura. O modelo foi calibrado a partir da comparação entre rendimentos simulados e observados em um histórico de dez safras do período 2003/2004 – 2012/2013. Posteriormente, o rendimento foi simulado para um conjunto de dez safras do período 2046/2047 – 2055/2056, assumindo quatro diferentes projeções climáticas. Duas projeções climáticas corresponderam às do modelo de circulação global CCCMA CGCM3.1 para os cenários de emissões A1B e B1. As outras duas projeções corresponderam às do modelo CNRM-CM3 para os mesmos dois cenários de emissões. Para as quatro projeções climáticas assumidas, os resultados das simulações com o modelo AquaCrop Versão 4.0 revelaram que o rendimento médio de grãos de soja para o período 2046/2047 – 2055/2056 aumentará em comparação com a média do período 2003/2004 – 2012/2013. Além disso, os resultados indicaram que a demanda de água para irrigação diminuirá. Isso ocorreu devido a três razões. Primeiro, o incremento da concentração atmosférica de CO2 aumentou a eficiência do uso da água por parte da cultura. Em segundo lugar, o incremento ou melhor distribuição temporal da precipitação durante o ciclo de crescimento diminuíram o estresse hídrico da cultura em comparação com o período de referência (2003/2004 – 2012/2013). Por último, as mudanças das temperaturas máximas e mínimas não causaram estresse térmico da cultura. Finalmente, a contribuição do efeito estimulador do CO2 sobre o incremento do rendimento médio foi estimada na faixa de 428 a 600 kg/ha. / The impact of climate change on crop yields, and on crop irrigation water demands will depend on the direction and magnitude of the changes. These changes include: variations in temperature and rainfall patterns, and higher concentrations of CO2 in the atmosphere. In this study, the agro-hydrological model AquaCrop Version 4.0 was successfully calibrated to simulate soybean yield in the Potiribu River watershed, located in the Rio Grande do Sul state. The calibrated model was used to assess the impact of changes in temperature, rainfall and CO2 concentration on the crop yield and on the net irrigation water requirement. The model was calibrated comparing simulated and observed yields, in a set of ten growing cycles during the period 2003/2004 – 2012/2013. Then, the crop yield was simulated for a new set of ten growing cycles for the period 2046/2047 – 2055/2056. For the latter period, four different climate projections were assumed. Two projections were based on the global circulation model CCCMA CGCM3.1, for the A1B and the B1 emission scenarios. The other two projections were based on the global circulation model CNRM-CM3, for the same two emission scenarios. For all the assumed climate projections, the results of the agro-hydrological simulations disclosed an increase in the average crop yield for the period 2046/2047 – 2055/2056, compared to the average yield of the period 2003/2004 – 2012/2013. In addition, the results revealed a reduction in the net irrigation water requirement. These findings were due to three reasons. First, the increase in the atmospheric CO2 concentration enhanced the crop water use efficiency. Second, the increase or better temporal distribution of rainfall during the growing cycle reduced the incidence of water stress. Last, the changes in maximum and minimum air temperatures did not cause thermal stress during the growing cycle. Finally, the contribution of the stimulating effect of elevated CO2 on the average crop yield increment was estimated in the range 428 – 600 kg/ha.

A soja é uma cultura de grande importância na economia mundial. No Brasil, o complexo da soja (grão, farelo e óleo) é responsável por uma parcela significativa das exportações. No entanto, o sucesso da produção é dependente de muitos fatores bióticos e abióticos. A ocorrência de déficit hídrico talvez seja hoje, e mais ainda no futuro, o principal desafio das culturas produtoras de grãos. Sendo assim, a obtenção de cultivares de soja tolerantes à desidratação é de grande interesse. Por ser de caráter poligênico, a tolerância à seca é difícil de ser trabalhada no melhoramento genético clássico. Sendo assim, o uso da engenharia genética apresenta-se como caminho para alcançar este atributo. A regulação transcricional de genes endógenos e a busca da precisão no controle de transgenes são as bases das estratégias de engenharia genética, que apostam nos fatores de transcrição e nos promotores induzíveis para desenvolver plantas tolerantes a estresses abióticos. As proteínas WRKY formam uma grande família de fatores de transcrição que está envolvida em processos fisiológicos e bioquímicos importantes nos vegetais, entre eles, a resposta das plantas ao déficit hídrico. A determinação do perfil de expressão de genes da família WRKY em condição de seca e a avaliação da atividade de seus promotores são os objetivos deste trabalho. Dez genes WRKY induzidos em situação de seca foram selecionados para o estudo: Glyma15g11680, Glyma09g37470, Glyma01g31920, Glyma07g02630, Glyma08g23380, Glyma05g36970, Glyma05g20710, Glyma05g29310, Glyma09g41050, Glyma08g15050. A análise in silico da sequência promotora desses genes revelou a presença de cis-elementos relacionados à resposta da planta a estresses. O perfil de expressão determinado por RT-qPCR mostrou que os genes Glyma15g11680, Glyma07g02630, Glyma05g36970, Glyma08g15050 e Glyma08g23380 são expressos diferencialmente entre os genótipos tolerante e suscetível e também entre folhas e raízes. Para fins de caracterização funcional dos promotores, fragmentos de 500bp e 2000bp a montante do sítio de início da transcrição dos genes Glyma05g36970, Glyma08g15050 e Glyma15g11680 foram clonados em vetores apropriados para transformação genética de plantas. Foram obtidas plantas de tabaco transformadas pelo sistema Agrobacterium tumefaciens. / Soybean is a crop of great importance for the world economy. In Brazil, the soybean complex (beans, meal and oil) is responsible for a significant portion of exports. However, the successful production is influenced by biotic and abiotic factors. The occurrence of drought is today, and perhaps even more in the future, the main challenge of grain crops. Thus it is of great interest to obtain soybean cultivars tolerant to desiccation. The drought tolerance trait is difficult to obtain through classical breeding due to its polygenic basis. In this context, genetic engineering is presented as a way to achieve this attribute. The transcriptional regulation of endogenous genes and the precise control of transgenes are the foundations of genetic engineering strategies that use transcription factors and inducible promoters to develop plants tolerant to abiotic stresses. The WRKY proteins form a large family of transcription factors that are involved in important physiological and biochemical processes in plants, including the response to water deficit. The goals of this work are the determination of the expression profile of WRKY genes under drought conditions and the evaluation of its promoters activity. Ten WRKY genes which are induced by drought were selected for this study: Glyma15g11680, Glyma09g37470, Glyma01g31920, Glyma07g02630, Glyma08g23380, Glyma05g36970, Glyma05g20710, Glyma05g29310, Glyma09g41050 and Glyma08g15050. The in silico analysis of these gene promoter sequences revealed the presence of cis - elements related to plant stress responses. The expression pattern determined by RT- qPCR showed that Glyma15g11680, Glyma07g02630, Glyma05g36970, Glyma08g15050 and Glyma08g23380 genes are differentially expressed between tolerant and susceptible genotypes and between leaves and roots. For the functional characterization of the promoters, 500 and 2000 bp fragments upstream of the transcription start site of Glyma05g36970, Glyma08g15050 and Glyma15g11680 genes were cloned into appropriate vectors for plant genetic transformation. Tobacco plants transformed by Agrobacterium tumefaciens system were obtained.

Um dos grandes desafios da pesquisa agrícola atual é desenvolver estratégias para obtenção de plantas mais tolerantes, portanto, continuar ampliando o conhecimento sobre os mecanismos pelos quais as plantas respondem à seca, é essencial para a identificação de rotas metabólicas envolvidas no processo de defesa e o desenvolvimento de genótipos cada vez mais adaptados. Neste trabalho, para a obtenção de plantas de soja tolerantes à seca, a construção RD29A:AtDREB1A a qual confere tolerância ao déficit hídrico foi inserida em cultivares de soja e a biossegurança alimentar da proteína DREB1A/CBF3 de A. thaliana foi avaliada. Também, os extratos protéicos das plantas submetidas ao estresse hídrico foram comparados para a identificação de proteínas de soja diferencialmente expressas que podem estar envolvidas nas respostas à seca. A avaliação de biossegurança alimentar da proteína AtDREB1A in silico mostrou que a proteína não possui características de toxicidade, alergenicidade, antinutricionais, ou sítios de N-glicosilação, assim como, de atividade hemolítica sob eritrócitos de humanos atestado com a proteína AtDREB1A produzida in vitro, indicando ausência de efeitos adversos. A inserção da construção RD29A:AtDREB1A e RD29A:GUS em soja, demonstrou que o promotor RD29A e o fator de transcrição AtDREB1A de A. thaliana são ativados aumentando a tolerância ao déficit hídrico em soja. Vinte linhagens transgênicas foram obtidas por biobalística e apresentaram estabilidade do transgene. Análises histoquímicas confirmaram a indução do promotor RD29A em condições de desidratação e o aumento de expressão de genes de soja GmPip1 GmGols regulados pela proteína DREB1A também foi confirmado por RT-qPCR. Diferenças anatômicas significativas não foram observadas. Em média, os parâmetros fisiológicos foram superiores nas linhagens transgênicas, quando comparadas à sua isolinha BR16. Embora características agronômicas mais adaptativas relacionadas à produção não foram evidentes em casa de vegetação, há uma boa indicação de que a estratégia pode melhorar a tolerância à seca em plantas de soja. Para isso, experimentos a campo já estão sendo conduzidos para uma melhor caracterização agronômica e fisiológica. Na busca por ampliar os conhecimentos sobre os eventos envolvidos nas respostas à seca, a comparação dos extratos protéicos de soja BR16 não transgênica e BR16(P58) geneticamente modificada (GM) com a construção RD29A:AtDREB1A em condições controle e sob déficit hídrico, possibilitou a identificação de “spots” comuns aos dois tratamentos assim como de “spots” diferencialmente expressos, através da metodologia de 2-DE. Nos tratamentos de déficit hídrico, 25 “spots” foram identificados em BR16 não GM e 34 “spots” em P58 GM, entretanto, análises de espectrometria de massa ainda estão em andamento e pesquisas em bancos dados serão fundamentais para a identificação das proteínas diferencialmente expressas em resposta ao déficit hídrico. / One of the challenges in agriculture is to develop strategies to obtain plants with higher drought tolerance. Therefore, the identification of metabolic pathways and understanding of the mechanisms by which plants respond to drought is an essential tool for the development of more adapted genotypes. In this work, the RD29A:AtDREB1A genetic construct which was reported to confer water deficit tolerance was inserted into soybean cultivars, and the food safety of Arabidopsis thaliana AtDREB1A/CBF3 protein was evaluated. Also, protein extracts from soybean plants submitted to water stress conditions were compared to identify differentially expressed soybean proteins involved in drought responses. The in silico evaluation of AtDREB1A protein showed that the protein has no evidence of toxicity, allergenicity, antinutritional features or N-glycosylation sites. No hemolytic activity on human erythrocytes assayed in vitro with AtDREB1A protein was detected, indicating no adverse effects. The insertion of RD29A:AtDREB1A and RD29A:GUS constructs in soybean showed that the RD29A stress-inducible promoter and the AtDREB1A transcription factor were activated and improved drought tolerance in soybean. Using bioballistic transformation, we obtained twenty stably transformed soybean lines. Histochemical analysis confirmed the induction of the RD29A promoter under dehydration conditions and increased expression of two soybean genes activated by AtDREB1A GmPip1 and GmGols were confirmed by RTqPCR. No anatomical differences were observed. On average, physiological parameters were superior in the transgenic line BR16(P58) when compared to the isoline BR16. Although agronomic traits related to higher adaptive production were not evident in greenhouse, there is a good indication that the strategy can improve drought tolerance in soybean. To establish trait efficacy, field experiments are already being conducted to obtain relevant agronomic and physiological data. To better understand the molecular events involved in drought responses, a comparison using protein extracts from genetically modified (GM) BR16(P58) and non-GM soybean BR16 in watered control conditions and under water deficit treatment allowed the identification of common proteins to both treatments as well as of proteins that are differentially expressed between treatments using 2-dimension gel electrophoresis (2-DE). In the water deficit treatment 25 differentially expressed protein spots were identified in non-GM isoline BR16 and 34 spots in BR16(P58). Subsequent analysis of these spots using mass spectrometry is still been conducted and peptide information in available public databases will be essential for identification of differentially expressed proteins.

Neste trabalho realizou-se o estudo da conversão de óleo de soja, fritura e linhaça em biodiesel em função do tempo reacional. Foram avaliados dois processos de transesterificação, por catálise básica e a por metodologia TDSP (Transesterification Double Step Process). A TDSP consiste em uma etapa de catálise básica seguida por uma catálise ácida no mesmo meio reacional. As amostras obtidas foram caracterizadas através da determinação de parâmetros físico-químicos e a conversão foi determinada por espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN 1H). Os melhores resultados de conversão, tanto para transesterificação via catálise básica quanto para a metodologia TDSP, foram de 98%, 96% e 90% para os óleos de soja, fritura e linhaça, respectivamente. Um sistema de instrumentação foi proposto para a planta piloto de produção de biodiesel, disponível no CECOM, que produz biodiesel segundo a metodologia TDSP. Para avaliar o sistema proposto foi realizada a simulação de um programa de supervisão em automação para esta planta, através do software Elipse Scada®, baseado nos parâmetros determinados pelos experimentos em escala laboratorial. / In this work a study of the conversion of soybean, waste cooking and linseed oil to biodiesel as function of reaction time was done Two procedures were performed: the transesterification reaction through basic catalysis and via the TDSP methodology (Transesterification Double Step Process). The TDSP consist of a homogeneous basic catalysis step followed by an acidic catalysis. Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy was applied to characterize the samples. Conversions of 98%, 96% and 90% were reached for soybean oil, waste cooking oil and linseed oil, respectively. An instrumentation system was proposed for the biodiesel pilot plant, available at CECOM, which produces biodiesel according to the TDSP methodology. To evaluate the proposed system, a supervisory program simulation for automation of this plant was done with the Elipse SCADA® software, based on the parameters obtained by the experiments on laboratory scale.

O advento de técnicas de sequenciamento de alta eficiência possibilitou o estudo mais aprofundado de pequenos RNAs, como os microRNAs (miRNAs), a classe melhor caracterizada, e a identificação de novas classes como a dos transfer RNA-derived Fragments (tRFs). Os pequenos RNAs podem atuar como reguladores negativos da expressão gênica do seu transcrito alvo. Este mecanismo, denominado Silenciamento Gênico Pós-Transcricional (PTGS) ou RNA interferência (RNAi), pode ocorrer pela indução da clivagem do transcrito alvo, ou pela repressão da tradução do mesmo. Em soja, ainda não foram descritos miRNAs atuantes na germinação da semente, os quais foram abordados no primeiro capítulo desta tese. Utilizando duas bibliotecas de sequenciamento de alta eficiência, uma relativa a sementes maduras e outra composta de uma combinação de sementes em germinação (3, 5 e 7 dias), foram identificados um total de 178 microRNAs, sendo 36 inéditos. Dos 178, 8 miRNAs com alvos potencialmente relacionados à germinação da semente, às rotas de auxina, giberelina, metabolismo lipídico, de nitrogênio e homeostase de potencial redox, foram validados por análise de degradoma. O segundo capítulo aborda a caracterização de tRFs em Arabidopsis associados com proteínas Argonauta (AGO), as quais são essenciais ao RNAi. Foram utilizadas 26 bibliotecas de sequenciamento de argonautas imunoprecipitadas (AGO-IP), relativas às AGOs 1, 2, 4, 5, 7 e 9, além de 3 bibliotecas de degradoma. O mapeamento destas sequências nos tRNAs de Arabidopsis revelou que estes pequenos RNAs são majoritariamente associados a AGO1 e 2, sendo a classe 5' de 19 nucleotídeos de comprimento a mais comum. Contudo, estes não obedecem aos critérios de direcionamento a proteínas AGO relativos ao primeiro nucleotídeo do pequeno RNA, como ocorre com miRNAs. Foram identificados quatro transcritos alvos, validados por análise do degradoma, os quais possivelmente sofrem PTGS via tRFs. Ambos os capítulos apresentam uma robusta caracterização in silico de pequenos RNAs em plantas inferindo suas possíveis funções. Contudo, mais experimentos devem ser efetuados para confirmação de seus papeis em soja e Arabidopsis. / The advent of the deep sequencing approach enabled a better characterization of small RNAs, such as microRNAs (miRNAs), the well-known small RNA class, and the identification of new classes like the transfer RNA-derived Fragments (tRFs). The small RNAs can act as negative regulators of gene expression of their target transcript. This mechanism, known as Post Transcriptional Gene Silencing (PTGS), involves dicing of the target transcript, or translational repression. In soybean, the microRNAs acting on seed germination are unknown. These miRNAs were described in the first chapter of this thesis. Using two deep sequencing libraries, relative to the mature seeds and a combination of germinating seeds (3, 5 and 7 days). A total of 178 miRNAs were identified, including 36 new ones. Eight miRNAs had targets potentially related to seed germination including some acting on auxin and gibberellin pathways, lipid and nitrogen metabolism and redox homeostasis, and were validated by degradome analysis. The second chapter showed the characterization of Argonaut (AGO) associated tRFs in Arabidopsis. AGO is an essential protein for PTGS. A total of 26 deep sequencing libraries from immunoprecipitated Argonauts (AGO-IP), relative to the AGO 1, 2, 4, 7, and 9, plus 3 degradome libraries were used. The tRFs were mainly associated with AGO1 and 2, and the 5' class of 19 nucleotides in length was the most common one. However the tRFs did not follow the rule for AGO loading, were the first nucleotide lead the microRNA to a specific AGO. We identified four tRF target transcripts validated by degradome analysis, which possibly undergo the PTGS pathway. Both chapters present a robust in silico characterization of small RNAs in plants, inferring their possible functions. However, more experiments should be performed to confirm their roles in soybean and Arabidopsis.

A soja é um grão rico em proteínas e a sua inclusão na alimentação das pessoas possibilita uma maior fonte de proteína que alimentos comuns como o arroz e o feijão. Entretanto, para possibilitar o armazenamento e transporte sem afetar a qualidade dos grãos, há a necessidade de um processo de secagem que normalmente é otimizado para produção de óleo de soja, e não há preocupação em preservar a parte proteica dos grãos. Tratamentos térmicos aplicados a alimentos, como a secagem, podem modificar a funcionalidade das proteínas. Logo, torna-se necessário estudar as melhores condições da utilização do processo de secagem que possibilitem minimizar a desnaturação proteica dos grãos de soja. Neste estudo foram realizados, inicialmente, experimentos de secagem de grãos de soja variando o tipo de secador, a altura de camada da amostra, assim como a velocidade e a temperatura do ar de secagem, para avaliar o processo em função da redução do teor de umidade. Com os resultados obtidos nestes experimentos, foi avaliado o ajuste de modelos matemáticos retirados da literatura através da análise do percentual do erro médio relativo (EMR) e do coeficiente de determinação (R2) obtidos via regressão nãolinear. Para os dois secadores avaliados (secador piloto e estufa de secagem), o modelo que melhor se ajustou às curvas de secagem obtidas foi o modelo da Aproximação da difusão. A partir dos resultados obtidos nestes experimentos, outros foram realizados para assim avaliar como a secagem influencia na desnaturação proteica dos grãos. Utilizou-se o método de Kjeldahl modificado para quantificar as proteínas totais e dispersáveis dos grãos. Por meio dos resultados obtidos, foi possível observar que a temperatura do ar e o tempo de processo são parâmetros primordiais para o processo. Contudo, a melhor condição de secagem não pode ser determinada sem levar-se em consideração o custo energético e o tempo disponível para o processo. Por exemplo, se houver a possibilidade de utilizar um tempo maior para secar os grãos de soja, a temperatura de 60°C mostrou-se como uma boa opção para manter alto o teor de proteína dispersável, 29 kg de proteína dispersável/100 kg de sólidos secos (s. s.), em 30 minutos de secagem. Caso seja economicamente viável, utilizar ar a 100°C também se mostrou como uma boa opção de secagem, sendo obtidos grãos de soja com aproximadamente 29,5 kg de proteína dispersável/100 kg de s. s. em apenas 6 minutos de secagem. Adicionalmente, foram determinadas experimentalmente isotermas de sorção de umidade para os grãos de soja nas temperaturas de 10 e 25ºC. Modelos de isoterma de sorção de umidade foram selecionados da literatura para ajuste aos dados experimentais obtidos, avaliando-se o percentual do erro médio relativo (EMR), coeficiente de determinação (R2) e valor de chi-quadrado (χ2) como indicadores da qualidade do ajuste. Foi observado que o modelo de GAB obteve o melhor ajuste aos dados obtidos (EMR = 4,1643%, R2 = 0,9937 e χ2 = 1,6684). A partir destes resultados, foi determinado o calor total de sorção, onde foi observado que o mesmo diminuiu com o aumento do teor de umidade de equilíbrio dos grãos, atingindo o valor correspondente ao calor de vaporização da água em um teor de umidade dos grãos de soja de aproximadamente 23% (base seca). Por fim, através dos resultados obtidos, é possível afirmar que a temperatura do ar e o tempo de secagem são parâmetros primordiais para o processo de secagem dos grãos de soja visando a produção de proteínas de soja, não permitindo eleger uma melhor condição de secagem sem levar em consideração o custo energético e o tempo disponível para o processo. / Soybean is a grain rich in proteins and their inclusion in the diet of people provides a greater source of protein than common foods like rice and beans. However, to enable storage and transport without affecting grain quality, there is a need for a drying process which is normally optimized for the production of soybean oil, and there is no concern for preserving the protein content of the grains. Heat treatment applied to foods, such as drying, can modify the functionality of the proteins. Therefore, it becomes necessary to study conditions for the best utilization of the drying process, enabling to minimize protein denaturation of the soybean. This study was conducted initially with soybean drying experiments varying the type of dryer, the height of the sample layer as well as the drying air velocity and temperature, evaluating the process according to the reduction of moisture content. With the results of these experiments, it was evaluated the fit of mathematical models taken from the literature by examining the percentage of mean relative deviation (MRD) and the coefficient of determination (R2) obtained using nonlinear regression. For the two dryers evaluated (pilot-scale dryer and oven), the model that best fitted the drying curves obtained was Approximation of diffusion model. Using the results obtained in these experiments, others were conducted so as to evaluate how drying influences protein denaturation of the grains. It was used a modified Kjeldahl method to quantify the total and dispersible protein content of the grains. From the obtained results, it was observed that the air temperature and the process time are essential parameters for the process. However, the best drying condition cannot be determined without taking into account the energy cost and the time available for the process. For example, if there is the possibility of using a longer time to dry soybeans, the temperature of 60°C proved to be a good choice to maintain a high dispersible protein content, 29 kg of dispersible protein /100 kg dry solids (d. s.) in 30 minutes of drying. If economically feasible, using air at 100°C was also a good option for drying, obtaining soybeans with approximately 29.5 kg of dispersible protein /100 kg d. s. within 6 minutes. Additionally, moisture sorption isotherms for soybeans were experimentally determined in the temperatures of 10 and 25°C. Models of moisture sorption isotherms were selected from the literature to fit the experimental data obtained by assessing the percentage of mean relative deviation (MRD), the coefficient of determination (R2) and chi-square value (χ2) as quality indicators of the fitting. It was observed that the GAB model had the best fit to the data obtained (MRD = 4.1643%, R2 = 0.9937 and χ2 = 1.6684). From these results, it was determined the total heat of sorption, where it was observed to decrease with the increase of the equilibrium moisture content of the beans, reaching the value corresponding to the heat of vaporization of water at a moisture content of approximately 23% (dry basis). Finally, from the results obtained, it can be stated that the air temperature and drying time are vital parameters for the process of drying the soybeans in order to produce soy proteins, not being possible however to elect a best drying condition without taking into account the energy costs and the time available for the process.