O Tomato severe rugose virus (ToSRV) e o Tomato chlorosis virus (ToCV) estão entre as principais espécies de vírus que afetam a cultura do tomateiro atualmente no Brasil. Ambos possuem o mesmo vetor, a mosca-branca Bemisia tabaci MEAM1 (biótipo B), um inseto polífago e amplamente disseminado por todo país. Por este fato, infecções mistas destes vírus em lavouras de tomateiro são frequentes. No entanto, parâmetros epidemiológicos importantes para melhor compreensão das viroses associadas a esses vírus, quando em infecção simples ou mista em tomateiro, permanecem desconhecidos. Neste trabalho foram avaliados a cinética da invasão sistêmica e os períodos de latência e de incubação do ToSRV e do ToCV, em infecções simples e mista, em tomateiros. A cinética da invasão sistêmica foi analisada em tomateiros nos quais a folha inoculada foi destacada em diferentes intervalos de tempo após a inoculação. Os períodos de latência foram avaliados em tomateiros inoculados e que foram posteriormente utilizados como fontes de inóculo para a aquisição do(s) vírus por B. tabaci MEAM1, em ensaios de transmissão realizados em diferentes intervalos de tempo. Os períodos de incubação foram avaliados através da observação diária dos sintomas após a inoculação dos vírus nos tomateiros. O ToSRV e o ToCV iniciaram o movimento sistêmico em apenas um dia após a inoculação em tomateiro. Os períodos de latência do ToSRV, em infeções simples e mista, foram em média, 7 e 6 dias, respectivamente. Para o ToCV, os períodos médios de latência foram 13 dias em infecção simples e 11 dias em infecção mista. Os períodos de incubação do ToSRV, em infecções simples e mista, ocorreram, em média, 11 dias após os períodos de latência. O período de incubação do ToSRV foi influenciado pela idade da planta no momento da inoculação e também pela co-infecção com o ToCV. Os períodos de incubação do ToCV, em infecções simples e mista, ocorreram, em média, 17 e 20 dias após os períodos de latência, respectivamente. O início dos sintomas do ToCV não foi afetado pela idade da planta no momento da inoculação e nem pela co-infecção com o ToSRV. Estes resultados indicam que após a infecção o tomateiro rapidamente se torna uma fonte de inóculo do(s) vírus e passa a contribuir para a disseminação de ambos no campo. A defasagem de tempo entre os períodos de latência e de incubação do ToSRV e do ToCV nos tomateiros infectados revela que as plantas possibilitam a aquisição e subsequente transmissão dos vírus de um hospedeiro doente para um hospedeiro sadio antes de qualquer manifestação dos sintomas, fato que deve ser levado em consideração para o manejo destas fitoviroses no campo. / Tomato severe rugose virus (ToSRV) and Tomato chlorosis virus (ToCV) are among the main species of virus affecting tomato crops currently in Brazil. Both are transmitted by the same vector, the whitefly Bemisia tabaci MEAM1 (biotype B), a polyphagous insect widely disseminated throughout the country. Because of this fact, mixed infections of these viruses in tomato crops are frequent. However, important epidemiological parameters to better understand the diseases associated with these viruses, when in single or mixed infection in tomato, remain unknown. This study evaluated the kinetics of systemic invasion and latent and incubation periods of ToSRV and ToCV in single and mixed infections in tomato. The kinetics of systemic invasion was analyzed in tomato plants in which the inoculated leaf was detached at different time intervals after inoculation. The latent periods were evaluated in inoculated tomato plants which were later used as inoculum sources for the acquisition of ToSRV and/or ToCV by B. tabaci MEAM1, in transmission assays performed at different time intervals. Incubation periods were evaluated by daily observation of symptoms after inoculation of tomato plants. ToSRV and ToCV started the systemic movement just one day after inoculation in tomato plants. Average latent periods of ToSRV, in single and mixed infections, were 7 and 6 days, respectively. For ToCV, the average latent periods were 13 days in single infection and 11 days in mixed infection. ToSRV incubation periods, in single and mixed infections, occurred on average 11 days after the respective latent periods. The incubation period of ToSRV was influenced by the age of the plant at the time of inoculation and by the co-infection with ToCV. ToCV incubation periods, in single and mixed infections, occurred on average 17 and 20 days after the latent periods, respectively. The beginning of ToCV symptoms was not affected by the age of the plant at the time of inoculation or by co-infection with ToSRV. These results indicate that after infection, tomato plants rapidly become source of inoculum of the viruses and contribute to the dissemination of both in tomato crops. The mismatch between the latent and incubation periods of ToSRV and ToCV in infected tomato plants reveals that plants enable the acquisition and subsequent transmission of both viruses from a diseased to a healthy plant, prior to any manifestation of symptoms. Such knowlegment should be taken into consideration for the management of these viruses in tomato crops.

Os objetivos deste trabalho foram verificar a relação existente entre a morfologia interna de sementes de tomate e de berinjela e a germinação e verificar a possibilidade de utilização do sistema computadorizado de análise de imagens de plântulas SVIS (Seed Vigour Image System) para detectar diferenças de vigor entre lotes de sementes de tomate e de berinjela em comparação as informações fornecidas por testes de vigor tradicionalmente utilizados. A primeira etapa da pesquisa foi o estudo da morfologia interna de sementes, que foi realizado com sementes de tomate dos cultivares Santa Clara e Mariana, representadas por 10 lotes cada, e sementes de berinjela, cultivar Embu, também representada por 10 lotes, as quais foram avaliadas por meio do teste de raios X e após submetidas ao teste de germinação, com avaliação aos 5 e 7 dias (tomate e berinjela, respectivamente) após a instalação do teste. As imagens das sementes foram analisadas com o software Image Pro Plus® e o espaço livre entre o embrião e o endosperma de cada semente foi mensurado, calculando-se, por diferença, o espaço da cavidade interna das sementes preenchido pelo embrião e endosperma; com base nestes dados e na análise visual das sementes, foi realizada a classificação das sementes em categorias e estes resultados foram confrontados com os dados de germinação. Na segunda etapa do trabalho dez lotes de sementes de tomate dos cultivares Santa Clara e Mariana e dez lotes de sementes de berinjela cultivar Embu foram armazenados por 12 meses em sala com ambiente controlado a 20±1°C e 45-50% de umidade relativa do ar. O teor de água das sementes foi monitorado e o potencial fisiológico avaliado aos 0, 3, 6, 9 e 12 meses após o armazenamento, com os testes de germinação, primeira contagem de germinação, envelhecimento acelerado (tradicional e com solução salina saturada), condutividade elétrica, emergência de plântulas e o sistema de análise computadorizada de plântulas SVIS (comprimento de plântulas, índices de vigor, de crescimento e de uniformidade de crescimento). O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado com 4 repetições. Os dados foram submetidos à análise de variância e comparação de médias por meio do teste de Tukey a 5% de probabilidade. Concluiu-se que a análise de raios X permite a visualização clara das partes componentes das sementes de tomate e de berinjela e, assim, possibilita o estudo da relação entre a morfologia interna das sementes e a germinação; para sementes de tomate e de berinjela a presença de maior área livre na cavidade interna das sementes não significa necessariamente redução na capacidade germinativa; a presença de danos nas sementes pode afetar a germinação, dependendo da extensão destes e de sua localização; a análise computadorizada de plântulas com o software SVIS® é eficiente para avaliar o potencial fisiológico de sementes de tomate e de berinjela; a coerência de seus resultados com as informações fornecidas por meio dos testes de vigor tradicionalmente utilizados depende do índice utilizado; de maneira geral, os índices de vigor e de crescimento de plântulas e o comprimento de plântulas são mais eficientes para avaliação do potencial fisiológico de sementes de tomate. Para sementes de berinjela, todos os índices obtidos na análise via SVIS são eficientes para separar os lotes em níveis de vigor de forma similar às avaliações rotineiramente utilizadas para essa finalidade. / The aim of this work was study the relationship between eggplant and tomato seed morphology and seed germination and verify the possibility of computerized seedling image system (SVIS) detect vigour differences between tomato and eggplant seed lots compared to traditional vigour tests. Tomato seeds cultivars Santa Clara and Mariana, represented by 10 lots each one, and eggplant seeds cultivar Embu, also represented by 10 lots, were used in this work. In the first study seeds were evaluated by X ray image analysis and germination standard test. Seed image analysis was performed by Image Pro Plus® software and whole seed area and free spaces between embryo and endosperm were measured. Seed internal area filled by embryo and endosperm was calculated by difference between whole seed area and free space areas. Based in these results and visual seed analysis, seeds were classify in to three categories, in each one germination information were studied. In the second experiment tomato and eggplant seeds were stored for 12 months in a room with controlled environmental conditions at 20±1 °C and 45-50% RH. Seed moisture content was verified and seed physiological potential evaluated at 0, 3, 6, 9 and 12 months after storage, by germination test, first count of germination, accelerated aging (traditional and with saturated salt solution), electrical conductivity, seedling emergence, and with SVIS system (seedling length, vigour index, growth index and uniformity of growth index). A randomized complete design was used with 4 replications. Data were submitted to Tukey test at 5% of probability. In the first experiment was possible verify that X ray image analyzis allows a perfect view of internal seed parts and seed morphology studies. Increase on seed areas filled by endosperm and embryo do not improve seed germination. Seed damages could affect germination, but it depends of damage extension and localization. Seedling image analysis by SVIS was efficient to evaluate tomato and eggplant seed physiological potential; coincidence on SVIS results and traditional vigour tests results is dependent of each index is used; in general, vigour index, growth index and seedling length are more efficient to evaluate tomato seed vigour; for eggplant seeds all SVIS indexes are efficient to classify seed lots by vigour as traditional tests.

A presente tese aborda o estudo do metabolismo dos frutos de tomate a partir de três estratégias complementares: i) a identificação de genes candidatos colocalizados com QTL, previamente descritos a partir do perfil metabólico de S. lycopersicum (cv. M82) e linhagens introgredidas de S. pennellii, associados ao conteúdo de metabólitos de interesse industrial e nutricional; ii) a análise estrutural das regiões genômicas portadoras desses genes; e iii) a análise funcional dos genes chaperona DnaJ e sec14 por meio de genética reversa mediante o silenciamento por RNAi. A análise de marcadores moleculares previamente mapeados nas regiões portadoras dos QTL permitiu identificar 127 genes candidatos cujos produtos foram mapeados nas rotas metabólicas correspondentes. Um subgrupo desses genes apresentou diferenças alélicas entre os progenitores da população utilizada para a identificação dos QTL. A análise de microssintenia revelou um alto grau de conservação na estrutura genômica, apresentando polimorfismos nas regiões codificantes e regulatórias, assim como no padrão de inserção de elementos de transposição. Baseado nessas diferenças, análises de expressão e funcionalidade putativa, dois genes foram escolhidos para a análise funcional utilizando a estratégia de RNA de interferência. Os resultados obtidos da avaliação fenotípica das plantas deficientes em chaperona DnaJ permitiram concluir que esta proteína, localizada nos cloroplastos, participa da regulação do metabolismo de açúcares, em particular na síntese de amido, controlando assim, a exportação de fotoassimilados. Já, a caracterização das linhagens silenciadas para o gene sec14, levou a postular que os conteúdos de tocoferol (VTE) nos frutos de tomate, não só dependem da regulação cinética das enzimas envolvidas na sua síntese, mas também da função da proteína do SEC14, não caracterizada em plantas até o momento. Essa proteína estaria envolvida no transporte de VTE entre os diferentes compartimentos do cloroplasto tendo impacto no equilíbrio oxidativo, na estrutura do plastídeo e, consequentemente, na biossíntese desta vitamina. Os resultados obtidos nesta tese reforçam a hipótese que o germoplasma selvagem constituem uma fonte de variabilidade a ser explorada para a identificação de determinantes genéticos que viabilizem novas estratégias de melhoramento de tomate por meio da manipulação do metabolismo central dos frutos. / This thesis addresses tomato fruit metabolism analysis by using three complementary approaches: i) the identification of candidate genes co-located with QTL previously described from metabolic profiles of S. lycopersicum (cv. M82) and S. pennellii introgressed lines, associated with industrial and nutritional quality traits; ii) the structural analyses of the genomic regions harboring the identified genes and ; iii) the functional analysis of the chaperone DnaJ and sec14 genes through reverse genetics mediated by iRNA silencing. The analysis of the molecular markers previously mapped onto the QTL-associated regions allowed the identification of 127 candidate genes whose products were mapped in the corresponding metabolic pathways. A subset of these genes showed allelic differences between the parental genotypes used for QTL identification. Based on these differences, together with the expression profile analysis and their putative function, two genes were selected for functional analysis using RNA interference approach. The phenotypic profile of the chaperone DnaJ deficient plants allowed to conclude that this protein, located in chloroplasts, participates in sugar metabolism, in particular, starch synthesis, controlling assimilates partitioning. The characterization of sec14-silenced transgenic lines leads to propose that fruit tocopherol (VTE) contents not only depend on the kinetic regulation of the biosynthesis-involved enzymes, but also on the SEC14 action, not yet characterized in plants. This protein might be involved in VTE transport between the different plastidial compartments thus, affecting oxidative balance, chloroplast structure and, consequently, VTE biosynthesis. All together these results support the hypothesis that wild germoplasm represents a remarkable source of variability to be explore aiming the identification of genetic determinants to develop new breeding approaches for tomato through metabolic engineering.

A análise de imagens é uma das formas de avaliar o desenvolvimento das plantas, tanto para correlacionar aspectos biofísicos dos mesmos, como para a detecção de doenças. Através das imagens podem ser calculados índices vegetativos que se correlacionem com os teores de nutrientes nas folhas. Com essa perspectiva, o presente trabalho objetivou avaliar quais indices vegetativos melhor se correlacionariam com a taxa de fósforo nas folhas de tomateiros. Foi realizado o cultivo de uma cultivar de minitomate, com cinco doses de fósforo (0, 25, 50, 75 e 100%) do P recomendado (na formulação da solução nutritiva). Em diferentes etapas do desenvolvimento da planta foram coletadas amostras das folhas para obtenção das imagens, através de escâner e máquina fotográfica, e diagnose foliar. Foram determinadas as biorrespostas das plantas ao longo do tempo. Uma rede neural artificial foi desenvolvida para estimar os teores de fósforo foliares no minitomate grape. A análise do desenvolvimento da planta permitiu concluir que a dose 100% de P2O5 utilizada no experimento foi suficiente para suprir a demanda nutricional do minitomateiro. Aos 64 dias após o transplantio (DAT) foi observada a maior queda nos teores de fósforo nas folhas, coincidindo com o amadurecimento dos frutos. Propõe-se, para a cultivar estudada, que a dignose foliar seja feita aos 50 DAT. Os índices vegetativos obtidos pela análise de imagem e selecionados pela análise de componentes principais (ICVE e Bn, tanto da parte abaxial quanto adaxial) podem ser utilizados para estimar a diagnose foliar de P na cultivar de minitomate grape. A avaliação dos índices vegetativos indicou que a obtenção de imagens com o escâner é mais adequado do que com a câmera fotográfica. Para a cultivar estudada, verificou-se que na dosagem de 100% de P2O5 teor de P nas folhas fica abaixo de 4,0 g kg-1. Em relação à rede neural desenvolvida, ao categorizar os valores de P de acordo com a literatura, a mesma obteve uma taxa de acerto de 90%. / The analysis of images is one of the ways to evaluate the development of plants, both to correlate biophysical aspects of the same, as for the detection of diseases. Through the images can be calculated vegetative indexes that correlate with the contents of nutrients in the leaves. With this perspective, the present studied aimed to evaluate which vegetative indexes would best correlate with the phosphorus rate in tomato leaves. A minitomato grape cultivar with five phosphorus doses (0, 25, 50, 75 and 100%) of the recommended P (in the formulation of the nutrient solution) was carried out. At different stages of plant development, leaf samples were collected to obtain the images, with scanner and camera, and foliar diagnosis. The bio-responses of plants were determined over time. An artificial neural network was developed to estimate leaf phosphorus levels in the grape minitomate. The analysis of the development of the plant allowed to conclude that the dose 100% of P2O5 used in the experiment was enough to supply the nutritional demand of the minitomateiro. At 64 days after transplanting (DAT), the highest drop in phosphorus content in the leaves was observed, coinciding with the ripening of the fruits. It is proposed, for the studied cultivar, that the leaf dignity should be made at 50 DAT. The vegetative indexes obtained by the image analysis and selected by the principal components analysis (ICVE and Bn, both abaxial and adaxial) can be used to estimate the leaf diagnosis of P in the minitomate grape cultivar. The evaluation of vegetative indexes indicated that obtaining images with the scanner is more appropriate than with the photographic camera. For the cultivar studied, it was verified that in the dosage of 100% of P2O5 content of P in the leaves is below 4.0 g kg-1. In relation to the developed neural network, when categorizing the P values according to the literature, it obtained a 90% correctness rate.

As viroses causadas pelo Tomato severe rugose virus (ToSRV) e Tomato chlorosis virus (ToCV) têm sido relatadas com frequência em cultivos de tomateiro e outras solanáceas no Brasil. Por compartilharem o mesmo vetor, a mosca-branca B. tabaci MEAM1, hospedeiros comuns e estarem presentes nas principais regiões produtoras, infecções mistas desses dois vírus são comuns em tomateiros. Em uma infecção mista, as diferentes espécies de vírus podem interagir, resultando em sinergismo, antagonismo ou neutralismo. Estudos referentes às interações destes dois vírus quando em infecções mistas, ainda são escassos. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da prévia aquisição do ToSRV por B. tabaci MEAM1 na subsequente taxa de transmissão e no período de retenção do ToCV pelo inseto. Além disso, avaliou-se o efeito dos princípios ativos cloridrato de cartape, ciantraniliprole e flupiradifurone no controle das transmissões primária e secundária desses vírus por B. tabaci para tomateiros. Para avaliar o efeito do begomovírus em parâmetros de transmissão do crinivírus por B. tabaci MEAM1 foram comparados os seguintes tratamentos: 1) plantas inoculadas com insetos que adquiriram apenas o ToSRV; 2) plantas inoculadas com insetos que adquiriram somente o ToCV; 3) plantas inoculadas com insetos que adquiriram inicialmente o ToSRV e em seguida o ToCV (ToSRV → ToCV); 4) plantas inoculadas com insetos que adquiriram os vírus simultaneamente de uma mesma planta fonte (ToSRV+ToCV) e 5) plantas inoculadas com insetos livres de vírus (controle). Quarenta dias após, as plantas foram avaliadas por RT-PCR e RCA-PCR para a detecção do ToCV e do ToSRV, respectivamente. Nos ensaios para avaliar a eficiência dos inseticidas no controle da simulação da transmissão primária dos vírus, insetos virulíferos foram liberados em gaiolas individuais contendo plantas de tomate sadias pulverizadas com os inseticidas de acordo com cada tratamento. A simulação da transmissão secundária foi feita através da liberação de adultos de B. tabaci MEAM1 livres de vírus, em gaiolas contendo tomateiros sadios e infectados por ToSRV+ToCV pulverizados com cada inseticida. Da mesma forma, aos 40 dias após a primeira liberação, amostras de todas as plantas foram coletadas e posteriormente avaliadas por RT-PCR e RCA-PCR para detecção do ToCV e ToSRV, respectivamente. O ToSRV previamente ou simultaneamente adquirido pela B. tabaci MEAM1 não interferiu significativamente na taxa de transmissão do ToCV para tomateiros, 24 h após a aquisição. No entanto, quando o vetor adquiriu os vírus simultaneamente, a taxa de transmissão do ToCV foi incrementada no 2° e 3° dias após a aquisição por B. tabaci. O período de retenção do crinivírus foi de três dias conforme relatado anteriormente. Nenhum dos inseticidas foi eficiente em controlar as simulações das transmissões primária e secundária do ToSRV+ToCV por B. tabaci MEAM1 para tomateiros. Os resultados obtidos neste trabalho demostram a importância em conhecer as interações vírus-vetor-planta para que as estratégias de manejo sejam melhor delineadas e efetivas. Demostram também que o uso de inseticidas deve fazer parte de um manejo integrado com outras medidas que devem ser adotadas em larga escala. / Virus diseases caused by Tomato severe rugose virus (ToSRV) and Tomato chlorosis virus (ToCV) have been reported frequently in tomato and other solanaceous crops in Brazil. By sharing the same vector, the whitefly B. tabaci MEAM1, common hosts and present in the major producing regions, tomato plants infected with both viruses is common. In a mixed infection, different virus species may interact, resulting in synergism, antagonism or neutralism. Studies regarding the interactions between these two viruses when in mixed infections are still scarce. The objective of this work was to evaluate the effect of the previous acquisition of ToSRV by B. tabaci MEAM1 on the subsequent transmission rate and on the retention period of ToCV by the adult whitefly. In addition, the effect of the insecticides cartape chloridate, cyantraniliprole and flupiradifurone on the control of the simultaneous transmission of these viruses by B. tabaci to tomatoes was evaluated. To evaluate the effect of the begomovirus on the transmission parameters of the crinivirus by B. tabaci, the following treatments were compared: 1) plants inoculated with whiteflies that only acquired ToSRV; 2) plants inoculated with whiteflies that only acquired ToCV; 3) plants inoculated with whiteflies that acquired ToSRV followed by ToCV (ToSRV → ToCV); 4) plants inoculated with whiteflies that acquired both viruses simultaneously (ToSRV + ToCV) and 5) plants inoculated with virus-free whitelflies (control). Forty days after inoculation all plants were evaluated by RT-PCR and RCA-PCR for the detection of ToCV and ToSRV, respectively. In assays to evaluate the efficiency of insecticides in controlling the simulation of the primary transmission of ToSRV+ToCV, viruliferous insects were released into individual cages containing healthy tomato plants sprayed with the insecticides according to each treatment. Simulation of the secondary transmission was done by the release of virus free B. tabaci in cages containing ToSRV + ToCV infected and healthy tomato plants sprayed with each insecticide. In the same way, at 40 days after the first whiteflies release, samples from all plants were collected and evaluated by RT-PCR and RCA-PCR for the detection of ToCV and ToSRV, respectively. When B. tabaci MEAM1 acquired ToCV simultaneously or after ToSRV acquisition, the gegomovirus did not interfere with the ToCV transmission rate in tomato plants 24 h after aquisition. When the vector acquired the virus simultaneously, the ToCV transmission rate was increased on the 2nd and 3rd days after B. tabaci virus acquisition. The retention period of the crinivirus was three days, as previously reported. None of the insecticides were efficient in controlling the simulations of the primary and secondary transmissions of ToSRV+ToCV by B. tabaci MEAM1 to tomato plants. The results obtained in this work demonstrate the importance of knowing the virus-vector-plant interactions, so that the management strategies are better delineated and effective. They also show that the use of insecticides should be part of integrated management with other measures that should be adopted on a large scale.

O tomate (Solanum lycopersicum) é uma das culturas de maior importância econômica atual, além de ser espécie modelo para estudos genéticos em plantas para a qual há diversos recursos genéticos e genômicos bem caracterizados. Tanto o fruto fresco quanto os produtos derivados do tomate constituem fonte de diversos antioxidantes, incluindo a vitamina E (VTE). Em plantas, a síntese dos compostos com atividade de VTE, tocoferóis e tocotrienóis, deriva dos precursores das vias do metileritritol fosfato e do chiquimato. O entendimento dos mecanismos responsáveis pela síntese, transporte e acúmulo da VTE em plantas cultivadas é de grande interesse devido sua implicação para saúde humana e na fisiologia vegetal. Loci para caracteres quantitativos (QTL) para o conteúdo de α-tocoferol em frutos maduros foram previamente mapeados nos cromossomos 6 e 9 em uma população de linhagens introgredidas (ILs) que combinam fragmentos cromossômicos da espécie selvagem Solanum pennellii no fundo genético de S. lycopersicum. Neste trabalho, após busca sistemática em banco de dados de sequências expressas, foram identificados 41 loci envolvidos estruturalmente na biossíntese de VTE em tomate. A análise da distribuição cromossômica desses loci revelou que a maioria dos genes que codificavam enzimas para a rota central do tocoferol estavam localizados nos cromossomos 7, 8 e 9. A variação do conteúdo dos isômeros de tocoferol (α, β, γ e δ) em fruto maduros das ILs foi acessada com intuito de se mapear QTL para cada uma das isoformas. Os perfis metabólicos obtidos permitiram descrever 12 QTL, que corroboram aqueles previamente descritos, além de identificar outros novos nos cromossomos 7 e 8. A análise integrada dos dados metabólicos, genômicos e genéticos levou à proposição de 16 loci candidatos que podem afetar o conteúdo de tocoferol em tomate. A comparação das sequências codificantes desses genes revelou polimorfismos de nucleotídeos e aminoácidos entre os alelos de S. lycopersicum e S. pennellii. Em conjunto, esses resultados representam um importante passo para o entendimento dos determinantes genéticos envolvidos na variação natural do conteúdo de VTE em frutos de tomate. / Tomato (S. lycopersicum) is one of the most important worldwide crops, besides being a relevant model species for plant genetics studies in plants for which there are many genetic and genomic resources well characterized. Both, fresh fruits and tomato-derived products are source of several antioxidants, including vitamin E (VTE). In plants, the synthesis of VTE compounds, tocopherol and tocotrienol, derives from precursors of the shikimate and methylerythritol phosphate pathways. Understanding the mechanisms underlying synthesis, transport and accumulation of VTE in crops are of great interest because of its implications for human health and its role in plant physiology. Quantitative trait loci (QTL) for α-tocopherol content in ripe fruit for chromosome 6 and 9 have been mapped previously in a population of introgression lines (ILs) containing chromosome segments of the wild species Solanum pennellii in the genetic background of the S. lycopersicum. In this work, after a systematic survey in expressed sequences database, 41 loci involved structurally on VTE biosynthesis were identified. The analysis of chromosome distribution of these loci revealed that the majority of genes that encode enzymes for the tocopherol core pathway were located on chromosomes 7, 8 and 9. The variation of tocopherol isomers content (α, β, γ and δ) in ripe fruits of ILs was addressed in order to identify QTL for each isoform. The metabolic profiles obtained allowed to describe 12 QTL that corroborate those previously described while novel ones were identified in chromosome 7 and 8. The integrated analysis at the metabolic, genetic and genomic levels lead to propose 16 candidate loci putatively affecting tocopherol content in tomato. A comparative analysis revealed polymorphisms at nucleotide and amino acid levels between S. lycopersicum and S. pennellii candidate alleles. Together, these results represent an important step for understanding the genetic determinants of VTE natural variation in tomato fruit.

Plant regeneration through de novo organogenesis is a critical step in most of the plant micropropagation and genetic transformation procedures. In the last years, significant progress has been made in the understanding of the mechanisms underlying de novo organogenesis in the worldwide crop tomato (Solanum lycopersicum). However, the hormonal and molecular factors involving the acquisition of competence for tomato shoot formation, an essential step for the regeneration process, are still not known. The failure in acquire competence can be the reason for the widely described absence of shoot regeneration from tomato root explants. In the first chapter, we conducted a temporal and hormonal characterization of the tomato acquisition of competence and the shoot induction phases using the model system cv. Micro-Tom. Regeneration was improved by pre-incubation on root-inducing medium (RIM) during the early two days in culture, a period corresponding to acquisition of competence step in cotyledon explants. Conversely, the pre-incubation on another auxin-rich condition, the callus-inducing medium (CIM), under the same period, abolished the regeneration achievement. The 2d RIM pre-treatment induced an extensive and intense endogenous auxin response in the explant, probably improving the cells competence to produce shoots under further cytokinin induction on shoot-inducing medium (SIM). This knowledge was applied to improve the Agrobacterium-mediated tomato genetic transformation procedure, leading to an efficient, simple, inexpensive and genotype-independent protocol. In the second chapter, we developed an unprecedented method for tomato shoot regeneration from root explants. The shoot organogenesis was obtained by adjusting the CIM pre-treatment to the acquisition of competence period, corresponding to the initial four days in culture for root explants. The number and quality of shoots formed were also augmented by the optimization of explants properties, medium components, and culture conditions. Taken the two chapters together, the knowledge obtained about organogenic competence advanced and created new regeneration and genetic transformation systems, which are very useful tools for biotechnology and functional studies of specific genes in tomato. / A regeneração de plantas através da organogênese de novo é uma fase crítica para a maioria dos procedimentos de micropropagação e transformação genética. Recentemente, progressos significativos tem sido alcançados no entendimento dos mecanismos fundamentais à organogênese de novo de tomateiro (Solanum lycopersicum). Entretanto, fatores hormonais e moleculares envolvidos na aquisição de competência para formação de gemas caulinares na espécie, etapa essencial ao processo de regeneração, permancece desconhecido. O fracasso em adquirir competência pode ser associado a amplamente descrita incapacidade de tomateiro em regenerar brotos caulinares a partir de raízes. No primeiro capítulo, realizou-se uma caracterização temporal e hormonal das fases de aquisição de competência e indução de gemas caulinares usando a cultivar modelo Micro-Tom. A eficiência de regeneração foi melhorada através de pré-incubação em meio indutor de raízes (RIM) durante os dois primeiros dias de cultivo, período correspondente à fase de aquisição de competência em explantes cotiledonares. Diferentemente, a pré-incubação em outro meio rico em auxina, o meio indutor de calo (CIM), sob mesmo intervalo, aboliu completamente a regeneração. A pré-incubação de dois dias em RIM induziu uma intensa e extensa resposta a auxina endógena no explante, o que provavelmente aumentou a competência das células a induzir brotos caulinares em resposta a citocinina presente no meio indutor de gemas caulinares (SIM). A aplicação desse conhecimento na melhoria do procedimento de transformação genética via Agrobacteria levou a um eficiente, simples, barato e genótipo-independente protocolo. No segundo capítulo, nós desenvolvemos um método inédito de regeneração de tomateiro via explante radicular. A formação de brotos caulinares foi obtida por ajuste do pré-tratamento em CIM ao período de aquisição de competência, correspondente a quatro dias de cultivo em explantes radiculares. O número e qualidade dos brotos também foram elevados pela otimização do explante, composição do meio de cultivo, e condições de cultivo. Somando-se os dois capítulos, o conhecimento obtido a cerca da competência organogênica resultou em novos sistemas de regeneração e transformação genética, ferramentas importantes para processos biotecnológicos e estudos funcionais de genes específicos em tomateiro.

Solanum paludosum Moric. popularmente conhecida como jurubeba roxa, é uma espécie arbustiva encontrada no Brasil, utilizada na medicina popular principalmente para tratar distúrbios do fígado. Embora alguns trabalhos tenham descrito o perfil fitoquímico de S. paludosum, não existem estudos, até o presente, avaliando as propriedades biológicas desta planta. Assim, dois procedimentos de extração, maceração e extração supercrítica foram utilizados para obter diferentes extratos desta planta. Estes extratos foram comparados no que diz respeito ao perfil cromatográfico dos seus compostos fenólicos e avaliados quanto a citotoxicidade contra duas linhagens de células de mamíferos e quanto a atividade antioxidante in vitro utilizando três sistemas: o método de DPPH, o sistema xantina/xantina oxidase/luminol e a atividade inibidora da peroxidação lipídica. Além disso, a possibilidade de utilizar extratos de S. paludosum como uma nova fonte de inibidores de bombas de efluxo contra cepas de Staphylococcus aureus foi investigada. A maceração e a SFE levaram a obtenção de três extratos com diferentes perfis cromatográficos: SP-EtOHB, com uma composição química complexa, SP-SFECO2, enriquecido com flavonóides metoxilados, e SP-EtOHM, contendo principalmente polifenóis polares. No que diz respeito à atividade citotóxica, SP-EtOHB e SP-EtOHM mostraram similar baixa toxicidade contra as células de fibroblasto, enquanto o SP-SFECO2 foi mais citotóxico. A SP-EtOHB apresentou o melhor efeito citotóxico contra células de melanoma. SP-SFECO2 não demonstrou capacidade de reduzir o radical DPPH enquanto que os extratos SP-EtOHB e SP-EtOHM foram altamente antioxidantes (CI50 19,3 µg/mL). Todos os extratos apresentaram atividade inibitória do sistema xantina/XOD/luminol de maneira dependente de concentração (28 % a 97% em 4,7 a 298,5 µg/mL). A inibição da peroxidação lipídica aumentou com o aumento das concentrações dos extratos sem diferença entre SP-SFECO2 e SP-EtOHM (CI50 56,76 µg/mL). Curiosamente, a maior potência anti lipoperoxidativa foi com relação ao extrato SP-EtOHB (CI50 3,23 µg/mL), o que pode indicar um efeito sinérgico de compostos com mecanismos diferentes de ação antioxidante. Nenhum dos extratos testados apresentaram atividade antibacteriana. Por outro lado, todos os extratos apresentaram acentuada atividade moduladora nas cepas estudadas, principalmente a SP-SFECO2, que reduziu a CIM dos antibióticos em até oito vezes. Esta atividade pode estar relacionada com a elevada lipofilicidade de flavonóides polimetoxilados em SP-SFECO2, visto que a lipofilicidade é uma característica comum de diversos inibidores da bomba de efluxo. Em conclusão, os dois métodos de extração foram adequados para obter extratos com diferentes atividades biológicas de acordo com seu padrão de compostos fenólicos, o que contribue para aumentar o valor agregado de Solanum paludosum Moric. / Solanum paludosum Moric., popularly known as purple jurubeba, is a srhub found in Brazil, used in folk medicine mainly to treat liver disorders. Although some works have described the phytochemical profile of S. paludosum, there are no studies, until now, evaluating the biological properties of this plant. Thus, two procedures of extraction, maceration and supercritical fluid extraction, were used to obtain different extracts of this plant. These extracts were compared as regard the chromatographic profile of its phenolic compounds and evaluated for citotoxicity against two mammalian cell lines and for in vitro antioxidant activity using three systems: the DPPH method, the xanthine/xanthine oxidase/luminol assay and the lipid peroxidation inhibitory activity. Also, the possibility of using S. paludosum extracts as a new source of inhibitors of efflux pumps against Staphylococcus aureus strains has been investigated. The maceration and SFE led the obtaining of three extracts with distinct chromatographic profiles: SP-EtOHCRUDE, with a complex chemical composition, SP-SFECO2, enriched with methoxylated flavonoids, and SP-EtOHMARC, containing mainly polar polyphenols. As regard the cytotoxic activity, extracts SP-EtOHCRUDE and SP-EtOHMARC showed a similar low toxicity against fibroblast cells while the SP-SFECO2 was more cytotoxic. The SP-EtOHCRUDE presented the best cytotoxic effect against melanoma cells. SP-SFECO2 showed no capacity to reduce the radical DPPH while SP-EtOHCRUDE and SP-EtOHMARC were highly antioxidants (IC50 19,3 g/mL). All extracts exhibited inhibitory activity of the xanthine/XOD/luminol system in a dose-dependent manner (28 % to 97 % at 4.7298.5 g/ml). The inhibition of lipid peroxidation increased with increasing concentrations of extracts, with no difference between SP-SFECO2 and SP-EtOHMARC (IC50 56.76 g/ml). Interestingly, the highest anti-lipoperoxidative potency was with regard to SP-EtOHCRUDE (IC50 3.23 g/ml), which may indicate a synergistic effect of compounds with different mechanisms of antioxidant action. None of the extracts tested showed significant antibacterial activity. On the other hand, all extracts showed marked modulator activity in the studied strains, mainly the SP-SFECO2 which reduced the MIC of antibiotics up to eight fold. This activity may be related to the high lipophilicity of polymethoxylated flavonoids in SP-SFECO2, since lipophilicity is a common feature of several efflux pump inhibitors. In conclusion, both methods of extraction were adequate for obtain extracts with different biological activities according to its pattern of phenolic compounds, contributing to increase the aggregate value of Solanum paludosum Moric.

Atualmente, a produtividade da cultura da batata (Solanum tuberosum L.) pode ser reduzida devido à ocorrência de doenças em todo o território nacional, destacando-se a pinta preta, causada por Alternaria spp. Historicamente se acreditava que A. solani (AS) era a principal causadora mas, atualmente, descobriram outras espécies associadas, sendo predominante hoje, em território nacional a espécie A. grandis (AG). O objetivo deste trabalho foi avaliar a sensibilidade in vitro de três isolados de A. grandis e um isolado de A. solani frente a onze fungicidas amplamente utilizados no manejo desta doença em campo. Foi avaliado o efeito dos fungicidas sobre o crescimento micelial dos isolados, utilizando-se do método da incorporação do fungicida no meio de cultura fundente. As diluições dos fungicidas foram realizadas em água destilada e esterilizada, de acordo com a metodologia descrita por Camargo (2013) e Ishizuka (2016). Para os fungicidadas com mistura de ingrediente ativo, considerou-se a soma das concentrações no cálculo. Inicialmente, as concentrações do meio de cultura, foram 100, 10, 1, 0,1, 0,01 e 0,001 mg L-1. Após, as doses foram ajustadas conforme a CI50 de cada fungicida. Quantificou-se também a inibição sobre a germinação dos conídios nas contrações discriminatórias de 0; 0,1; 1; 10 e 100 mg.L-1 .24 horas após o preparo do meio as placas foram observadas em microscópio óptico, determinando-se a germinação dos conídios em 300 unidades observadas por placa de Petri. Todos os isolados testados foram altamente sensíveis aos ingredientes ativos fluazinam, pirimetanil, procimidona e piraclostrobina. Não houve diferenças de comportamento de sensibilidade entre as espécies de A. solani e A grandis que possam caracterizar uma perda de sensibilidade por conta da predominância da espécie de A. grandis associada à pinta preta da batata no Brasil. Encontraram-se evidências de insensibilidade dos isolados de A. grandis e A. solani aos ingredientes ativos Clorotalonil e Boscalida. / Currently, the productivity of potato crop (Solanum tuberosum L.) may be reduced due to the occurrence of disease throughout the country, especially due to early blight, caused by Alternaria spp. Historically it was believed that A. solani (AS) was the main cause, most currently was founded others associated species, being predominant today the occurrence of the disease associated with the species A. grandis (AG). The objective of this study was to evaluate the in vitro susceptibility of three isolates of A. grandis and one isolate of A. solani for eleven fungicides widely used in the management of this disease in the field, was evaluated the effect of fungicides on mycelial growth using the fungicidal method that incorporate it in the medium culture. Dilutions of fungicides were performed in sterile distilled water according to the methodology described by Camargo (2013) and Ishizuka (2016). For the fungicidates with active ingredient mixture, was considered the sum of the both concentrations in the calculation.The concentrations of the culture medium were 100, 10, 1, 0.1, 0.01 and 0.001 mg L-1. The doses were adjusted according to the CI50 of each fungicide, was quantified also the inhibition of spore germination, and the fungicides were incorporated into the agar medium - water in discriminatory contractions of 0; 0.1; 1; 10 and 100 mg.L-1 . Then, 24 hours after preparation of the medium the plates were observed under an optical microscope, determining the spore germination observed at 300 units per plate. All tested isolates were highly sensitive to the active ingredients fluazinam, pyrimethanil, procymidone and pyraclostrobin. There was no sensitivity behavioral differences between species of A. solani and A. grandis which may characterize a loss of sensitivity due to the predominance of species of A. grandis associated with early blight in Brazil, was found evidences of insensitivity of isolates of A. grandis and A. solani to the active ingredients Chlorothalonil and Boscalida.

A presente tese aborda o estudo do metabolismo dos frutos de tomate a partir de três estratégias complementares: i) a identificação de genes candidatos colocalizados com QTL, previamente descritos a partir do perfil metabólico de S. lycopersicum (cv. M82) e linhagens introgredidas de S. pennellii, associados ao conteúdo de metabólitos de interesse industrial e nutricional; ii) a análise estrutural das regiões genômicas portadoras desses genes; e iii) a análise funcional dos genes chaperona DnaJ e sec14 por meio de genética reversa mediante o silenciamento por RNAi. A análise de marcadores moleculares previamente mapeados nas regiões portadoras dos QTL permitiu identificar 127 genes candidatos cujos produtos foram mapeados nas rotas metabólicas correspondentes. Um subgrupo desses genes apresentou diferenças alélicas entre os progenitores da população utilizada para a identificação dos QTL. A análise de microssintenia revelou um alto grau de conservação na estrutura genômica, apresentando polimorfismos nas regiões codificantes e regulatórias, assim como no padrão de inserção de elementos de transposição. Baseado nessas diferenças, análises de expressão e funcionalidade putativa, dois genes foram escolhidos para a análise funcional utilizando a estratégia de RNA de interferência. Os resultados obtidos da avaliação fenotípica das plantas deficientes em chaperona DnaJ permitiram concluir que esta proteína, localizada nos cloroplastos, participa da regulação do metabolismo de açúcares, em particular na síntese de amido, controlando assim, a exportação de fotoassimilados. Já, a caracterização das linhagens silenciadas para o gene sec14, levou a postular que os conteúdos de tocoferol (VTE) nos frutos de tomate, não só dependem da regulação cinética das enzimas envolvidas na sua síntese, mas também da função da proteína do SEC14, não caracterizada em plantas até o momento. Essa proteína estaria envolvida no transporte de VTE entre os diferentes compartimentos do cloroplasto tendo impacto no equilíbrio oxidativo, na estrutura do plastídeo e, consequentemente, na biossíntese desta vitamina. Os resultados obtidos nesta tese reforçam a hipótese que o germoplasma selvagem constituem uma fonte de variabilidade a ser explorada para a identificação de determinantes genéticos que viabilizem novas estratégias de melhoramento de tomate por meio da manipulação do metabolismo central dos frutos. / This thesis addresses tomato fruit metabolism analysis by using three complementary approaches: i) the identification of candidate genes co-located with QTL previously described from metabolic profiles of S. lycopersicum (cv. M82) and S. pennellii introgressed lines, associated with industrial and nutritional quality traits; ii) the structural analyses of the genomic regions harboring the identified genes and ; iii) the functional analysis of the chaperone DnaJ and sec14 genes through reverse genetics mediated by iRNA silencing. The analysis of the molecular markers previously mapped onto the QTL-associated regions allowed the identification of 127 candidate genes whose products were mapped in the corresponding metabolic pathways. A subset of these genes showed allelic differences between the parental genotypes used for QTL identification. Based on these differences, together with the expression profile analysis and their putative function, two genes were selected for functional analysis using RNA interference approach. The phenotypic profile of the chaperone DnaJ deficient plants allowed to conclude that this protein, located in chloroplasts, participates in sugar metabolism, in particular, starch synthesis, controlling assimilates partitioning. The characterization of sec14-silenced transgenic lines leads to propose that fruit tocopherol (VTE) contents not only depend on the kinetic regulation of the biosynthesis-involved enzymes, but also on the SEC14 action, not yet characterized in plants. This protein might be involved in VTE transport between the different plastidial compartments thus, affecting oxidative balance, chloroplast structure and, consequently, VTE biosynthesis. All together these results support the hypothesis that wild germoplasm represents a remarkable source of variability to be explore aiming the identification of genetic determinants to develop new breeding approaches for tomato through metabolic engineering.