A produção de hortaliças em substratos é uma técnica de cultivo que pode aumentar a produtividade, economizar recursos e facilitar o manejo nutricional das plantas. Contudo, para que isso seja possível, deve-se conhecer os fatores que afetam o crescimento das plantas cultivadas nesse sistema. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de diferentes doses de nitrogênio da solução nutritiva (SN) (60, 80 100, 120 e 140% da dose padrão) em dois tipos de substratos (S1: fibra de coco e S2: a base de casca de pinus) no cultivo de minitomate Sweet Grape. Foram avaliadas ao longo do ciclo de cultivo o pH, a condutividade elétrica (CE) e o teor de nitrato (NO3-drenado) e potássio (K+drenado) na solução drenada dos vasos, o índice SPAD e o teor de nitrato (NO3- pecíolo) e potássio (K+ pecíolo) da seiva do pecíolo das folhas e o teor de nitrogênio da massa seca das folhas (Nfolha). Foram determinados o número de cacho por planta (NCPP) e o comprimento médio das hastes (CMH). Os frutos colhidos foram classificados, contados e pesados para a obtenção da massa média dos frutos grandes (MMFG), médios (MMFM) e pequenos (MMFP), massa total de frutos por planta (MTFPP), massa total de frutos grandes (MTFG), médios (MTFM), pequenos (MTFP) e rachados (MTFRA), número total de frutos por planta (NTFPP), número total de frutos grandes (NTFG), médios (NTFM), pequenos (NTFP) e rachados (NTFRA). Amostras de frutos foram coletadas em três períodos e avaliadas quanto ao teor de sólidos solúveis (TSS), acidez titulável (AT) e concentração de ácido ascórbico (AA). Os valores de pHdrenado diminuíram com o aumento das doses de N da solução nutritiva. Os efeitos do N no pHdrenado se intensificaram ao longo do ciclo de cultivo em razão do acúmulo de sais no meio radicular, principalmente no S1. A CEdrenada aumentou com dose de N e foi maior no S2. O aumento da dose de N elevou os teores de NO3-drenado em ambos os substratos. O K+drenado foi superior na dose de 140% de N no S1. Os valores de índice SPAD e Nfolha aumentaram com a elevação das doses de N da solução nutritiva e reduziram ao longo do ciclo de cultivo. O NO3-pecíolo elevou com o aumento da dose de N da SN. A MMFG foi superior com a adição de 140% de N em relação à dose de 60%. O aumento da dose de N elevou o NTFG, NTFM, NTFP, NTRA e NTFPP. O maior NTFG foi obtido no S2 enquanto que o maior NTFPP, NTFP e NTFRA ocorreu no S1. A MTFG, MTFM, MTFP, MTFRA e MTFPP aumentaram com o aumento da dose de N. Os valores mais elevados de MTFG e MTFP foram obtidos na dose de 140% de N, 331,05 e 1.249,82 g planta-1, respectivamente. A maior MTFM foi obtida na dose de 120% de N, não diferindo, porém, das doses de 100 e 140% de N. O TSS, a AT e o AA dos frutos não foram influenciados pelas doses de N e tipos de substrato. / Vegetables production in soilless media is a technique that can increase yield, saving resources and facilitate the nutritional management of plants. However, for that to be possible, its necessary to know how the factors affect the plants growth in this system. The aim of this study was to evaluate the effects of different nitrogen rates of nutrient solution (NS) (60, 80 100, 120 and 140% of the standard) in two type of soilless media (S1: coconut fiber and S2: pine bark as base) for the mini tomato Sweet Grape growth. Were evaluated during the growing season pH, electrical conductivity (EC) and the nitrate content (NO3-drained) and potassium (K+ drained) in the solution drained from the vessels, SPAD index and the nitrate (NO3-pecíolo) and potassium (K+ petiole) content on petiole sap from the leaves and the nitrogen content in leaf dry mater (Nleaf). Were determined the number of fruit per plant (NFPP) and the average length of stems (ALS). The harvested fruits were sorted, counted and weighed to obtain the average mass of large fruits (AMLF), medium fruits (AMMF) and small fruits (AMSF), total weight of fruits per plant (TWFPP), total weight of large fruits (TWLF) medium fruits (TWMF), small fruits (TWSF) and cracked fruits (TWCF), total number of fruits per plant (TNFPP), total number of large fruits (TNLF), medium fruits (TNMF), small frutis (TNSF) and cracked fruits (TNCF). Fruit samples were collected in three periods and evaluated for soluble solids (SS), titratable acidity (TA) and concentration of ascorbic acid (AA). The pHdrained values decreased with increasing N levels in nutrient solution. The effects of N on pHdrained intensified throughout the growing season due to the accumulation of salts in the root medium, especially in S1. The CEdrained increased with N rate and was higher in S2. The increase in N rate increased the levels of NO3-drained on both substrates. The K+ drained was higher at 140% N dose in S1. SPAD index and Nleaf values increased with higher N rates in nutrient solution and reduced throughout the growing season. The NO3 - petiole increased with increasing dose of N in NS. The MMFG was higher with the addition of 140% N in relation to the dose of 60%. The increase in N rate increased the TNLF, TNMF, TNSF, TNCF and TNFPP. The biggest TNLF was obtained in S2 while the largest TNFPP, TNSF and TNCF occurred in S1. The TWLF, TWMF, TWSF, TWCF and TWFPP increased with increasing N levels in NS. The highest values of TWLF and TWSF were obtained at 140% N level, 331.05 and 1249.82 g plant-1, respectively. The biggest TWMF was obtained at 120% N level in NS, however, not differing of the 100 and 140% N levels. The SS, TA and AA fruits were not influenced by N and substrate types.

Usualmente a bataticultura no Brasil migra para novas áreas devido à alta ocorrência de doenças de solo, onde seu cultivo é realizado anualmente após a cultura do milho (Zea mays) com preparo de solo feito com grade aradora, implemento cujo uso frequente gera impedimentos físicos em subsuperfície. Atualmente, é limitado o esforço de pesquisa sobre sistemas sustentáveis baseados no baixo uso de insumos externos que minimizem impactos prejudiciais ao ambiente. Desse modo, o preparo profundo de solo em sucessão a poáceas, constitui uma alternativa viável a qual pode levar os produtores a manter altos níveis de produção e boa qualidade dos tubérculos, sem que seja necessária a mudança da área plantada. O presente estudo teve o objetivo de comparar dois sistemas de preparo de solo (preparo convencional e preparo profundo) para a cultura da batata (Solanum tuberosum L.) cv. Atlantic, em sucessão a poáceas, quanto aos atributos do solo, produtividade e dinâmica do crescimento da batateira. O experimento foi conduzido por um ano com inicio em setembro de 2011 em área do Departamento de Produção Vegetal, ESALQ/USP, situada na latitude 22°42\'09\'\' S e na longitude 47°38\'01\'\' W a 569 m de altitude. Foram estudadas quatro sucessões de poáceas com batata, sendo os tratamentos: T1: sucessão Panicum maximum cv. Tanzânia - batata, sob preparo profundo (Tanzânia PP), T2: sucessão Brachiaria brizantha cv. Marandu - batata, sob preparo profundo (Braquiária PP) e T3: sucessão milho (Zea mays cv. AG 6080) - batata, sob preparo profundo (Milho PP). Para efeito de comparação, foi utilizado como tratamento controle T4: a sucessão milho - batata em preparo convencional de solo (Milho PC), com uso de grade aradora a 0,20 m de profundidade antes do plantio. Para a análise estatística foi adotado o delineamento em blocos casualizados, com quatro tratamentos e seis repetições. As unidades experimentais foram constituídas por três linhas duplas de 10,0 m de comprimento. A linha dupla central teve 1,5 m de suas extremidades desconsideradas e os 7,0 m centrais, correspondente a 12,6 m² em área, definidos como unidade experimental útil ou unidade de observação. Foram avaliadas as características: produção de matéria seca da parte aérea das poáceas, resistência do solo à penetração, macroporosidade e densidade do solo, estande, número de hastes e sanidade da parte aérea da batateira, produtividade e danos aos tubérculos e dinâmica do crescimento. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância (ANOVA, p<=0,05). Posteriormente, as médias foram comparadas pelo teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade de erro, pelos programas estatísticos SAS e Sisvar. O preparo profundo de solo, em relação ao preparo convencional, independentemente da poácea utilizada em sucessão promoveu melhorias nos atributos físicos do solo, nos horizontes entre 0,20 e 0,60 m, propiciando redução da resistência à penetração, aumento da macroporosidade e diminuição da densidade, incrementou em 35,9% a produtividade da cv. Atlantic e proporcionou maior acúmulo de MS em todos os órgãos da planta. / Potato cropping in Brazil is marked by a constant need to migrate to new areas due to a high incidence of soil diseases, where the crop is annually planted after corn (Zea mays) and soil preparation is done by conventional tillage, using plow and harrow, a technique that when performed frequently can cause physical impediments in the soil\'s subsurface. There is limited research done on sustainable systems for potato production in Brazil, and these are characterized by lower use of chemical products, resulting in less detrimental impacts to the environment. Therefore, deep soil preparation for potato cropping succeeding grasses may be a viable alternative to producers attempting to reach and maintain high levels of production and quality of potato tubers without having to relocate to new cropping areas. The objective of the present study was to compare two types of soil preparation (i.e. conventional tillage and deep tillage) for potato crops (Solanum tuberosum) cv. Atlantic, succeeding the cultivation of a grass type, evaluating grass and soil characteristics, and productivity and growth dynamics of the potato crop. The experiment was conducted for one year starting in September 2011 in an area belonging to the Crop Science Department, ESALQ/USP , located at 22°42\'09\'\' South Latitude and 47°38\'01\'\' West Longitude at 569 m of altitude. It was studied the use of four grass types succeeded by potato cropping distributed in treatments: T1: Panicum maximum cv. Tanzania and deep tillage soil preparation (Tanzânia PP), T2: Brachiaria brizantha cv. Marandu and deep tillage soil preparation (Braquiária PP) and T3: corn \'AG 6080\', deep tillage soil preparation (Milho PP). A fourth treatment was used as control treatment, T4: corn \'AG 6080\', using conventional tillage soil preparation (Milho PC), preparing the soil at 0.20 m depth before planting the potato crop. For statistical analysis it was adopted a randomized block design with four treatments and six replications. Each experimental unit consisted of three double rows of 10.0 m in length. Plants located in the final 1.5 m ends of each row were discarded and the 7.0 m located in the center were used, which corresponded to 12.6 m² in total area. The grass characteristic evaluated was the dry matter (DM) production above ground level, the soil characteristics evaluated were: resistance to penetration, macroporosity, and density, and finally the potato characteristics studied were: bulk density, number and sanity of potato shoots, and tubers production and occurrence of damage to tubers and the growth dynamics of the potato crop. Data were subjected to analysis of variance (ANOVA p<=0.05). Tukey test was used to compare means adopting a 5% level to assess statistical significance using the softwares SAS and Sisvar. Deep soil tillage compared to conventional tillage promoted improvements in soil physical properties, for soil horizons between 0.20 and 0.60 m, providing lower resistance to penetration, increased macroporosity and lower soil density, regardless of the grass type, what resulted in increases of 35.9% in productivity of potato crop cv. Atlantic, with a greater DM accumulation in all plant organs evaluated.

Le poids et la teneur en sucres du fruit sont deux caractères complexes, importants pour la qualité de la tomate. L'objectif de cette thèse est de disséquer ces deux caractères par une démarche pluridisciplinaire, impliquant des approches écophysiologiques, génétiques et moléculaires. Une population de 20 lignées d'introgression de Solanum chmielewskii dans le fonds génétique de S. lycopersicum a été cultivée en 2006 et en 2007 sous deux conditions de charges en fruits afin de moduler sa disponibilité en carbone : une forte charge où tous les fruits sont conservés sur les bouquets, et une faible charge constituée par un unique fruit par bouquet. Des indicateurs de processus écophysiologiques impliqués dans le poids et la teneur en sucres du fruit ont été mesurés ou estimés. Ils ont permis de caractériser les principaux processus écophysiologiques sous-jacents aux QTL de qualité, notamment la division et l'expansion cellulaire, la transpiration du fruit, et l'allocation carbonée pour la synthèse de composés structuraux. Un fort effet de la charge en fruits a été mis en évidence sur l'expression des QTL pour la plupart des caractères observés, indiquant l'occurrence d'interactions génotype x charge en fruits. L'utilisation d'un modèle écophysiologique prédisant la teneur en sucres d'un fruit de tomate à maturité, combiné à une détection de QTL, a permis d'identifier des colocalisations entre QTL de qualité et QTL de variables de fonctionnement du fruit telles que la fourniture du fruit en assimilats, la transformation métabolique des sucres en d'autres composés, ou la dilution des composés par l'entrée d'eau dans le fruit. Enfin, une lignée d'introgression portant des QTL de poids frais et de sucres avec des allèles aux effets opposés ainsi que la lignée conférant le fonds génétique ont été étudiées au niveau moléculaire par une analyse du transcriptome en phase d'expansion cellulaire. Des gènes candidats dont le niveau d'expression serait associé aux variations de poids et de teneurs en sucres du fruit, engendrées par une modification de la charge en fruits ont été identifiés. L'analyse en cinétique de l'expression de quelques gènes candidats a permis de mettre en évidence des liens entre variables écophysiologiques et moléculaires.

Non-mycorrhizal fungal endophytes are able to colonize internally roots without causing visible disease symptoms establishing neutral or mutualistic associations with plants. These fungi known as non-clavicipitaceous endophytes have a broad host range of monocot and eudicot plants and are highly diverse. Some of them promote plant growth and confer increased abiotic-stress tolerance and disease resistance. According to such possible effects on host plants, it was aimed to isolate and to characterize native fungal root endophytes from tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) and to analyze their effects on plant development, plant resistance and fruit yield and quality together with the model endophyte Piriformospora indica. Fifty one new fungal strains were isolated from desinfected tomato roots of four different crop sites in Colombia. These isolates were roughly characterized and fourteen potential endophytes were further analyzed concerning their taxonomy, their root colonization capacity and their impact on plant growth. Sequencing of the ITS region from the ribosomal RNA gene cluster and in-depth morphological characterisation revealed that they correspond to different phylogenetic groups among the phylum Ascomycota. Nine different morphotypes were described including six dark septate endophytes (DSE) that did not correspond to the Phialocephala group. Detailed confocal microscopy analysis showed various colonization patterns of the endophytes inside the roots ranging from epidermal penetration to hyphal growth through the cortex. Tomato pot experiments under glass house conditions showed that they differentially affect plant growth depending on colonization time and inoculum concentration. Three new isolates (two unknown fungal endophyte DSE48, DSE49 and one identified as Leptodontidium orchidicola) with neutral or positiv effects were selected and tested in several experiments for their influence on vegetative growth, fruit yield and quality and their ability to diminish the impact of the pathogen Verticillium dahliae on tomato plants. Although plant growth promotion by all three fungi was observed in young plants, vegetative growth parameters were not affected after 22 weeks of cultivation except a reproducible increase of root diameter by the endophyte DSE49. Additionally, L. orchidicola increased biomass and glucose content of tomato fruits, but only at an early date of harvest and at a certain level of root colonization. Concerning bioprotective effects, the endophytes DSE49 and L. orchidicola decreased significantly disease symptoms caused by the pathogen V. dahliae, but only at a low dosis of the pathogen. In order to analyze, if the model root endophytic fungus Piriformospora indica could be suitable for application in production systems, its impact on tomato was evaluated. Similarly to the new fungal isolates, significant differences for vegetative growth parameters were only observable in young plants and, but protection against V. dahliae could be seen in one experiment also at high dosage of the pathogen. As the DSE L. orchidicola, P. indica increased the number and biomass of marketable tomatoes only at the beginning of fruit setting, but this did not lead to a significant higher total yield. If the effects on growth are due to a better nutrition of the plant with mineral element was analyzed in barley in comparison to the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus mosseae. While the mycorrhizal fungus increased nitrogen and phosphate uptake of the plant, no such effect was observed for P. indica. In summary this work shows that many different fungal endophytes can be also isolated from roots of crops and, that these isolates can have positive effects on early plant development. This does, however, not lead to an increase in total yield or in improvement of fruit quality of tomatoes under greenhouse conditions. / Endophyten, die nicht zu den Mykorrhizapilzen gehören, können das Innere von Wurzeln ohne sichtbare Krankheitssymptome besiedeln und bilden so mit der Pflanze neutrale oder mutualistische Wechselwirkungen. Diese Pilze, auch als nicht-clavicipetale Endophyten bekannt, haben ein breites Wirtsspektrum von mono- und dikotyledonen Pflanzen und weisen eine hohe Diversität auf. Einige von ihnen fördern Pflanzenwachstum und erhöhen Resistenz und Toleranz gegenüber biotischem und abiotischem Stress. Ausgehenden von diesen möglichen Effekten auf ihre Wirtspflanzen war das Ziel der vorliegenden Arbeit die Isolierung und Charakterisierung neuer pilzlicher Wurzelendophyten der Tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) und die Analyse ihres Einflusses auf Pflanzenentwicklung und Pflanzenresistenz, sowie auf Ertrag und Fruchtqualität unter Einbeziehung des Modellendophyten Piriformospora indica. Aus vier verschiedenen Anbaugebieten in Kolumbien konnten 51 neue Pilzstämme von oberflächensterilisierten Tomatenwurzeln isoliert werden. Diese Isolate wurden vorcharakterisiert und 14 potentielle Endophyten bezüglich ihrer Taxonomie, ihrer Besiedlungsmuster und ihres Einfluss auf das Pflanzenwachstum näher untersucht. Sequenzierung der ITS Region des ribosomalen RNA Genclusters und genaue morphologische Charakterisierung zeigten, dass sie zu verschiedenen phylogenetischen Gruppen innerhalb der Ascomycota gehören. Neun Morphotypen ließen sich beschreiben, wobei sechs zu den ‚Dark Septate Endophytes’ (DSEs) gehören, aber nicht mit der bekannten Phialocephala Gruppe verwandt waren. Ausführliche konfokale mikroskopische Untersuchungen ergaben sehr verschiedene Besiedelungsmuster der Wurzelendophyten vom Endringen in die Epidermis bis zum Hyphenwachstum durch den Kortex. Topfexperimente unter Gewächshausbedingungen zeigten dass die Isolate in Abhängigkeit von der Inokulumkonzentration und der Zeit der Besiedlung das Wachstum der Tomaten sehr unterschiedlich beeinflussten. Drei neue Isolate (die beiden unbekannte pilzlichen Endophyten DSE48 und DSE49 und eines identifiziert als Leptodontidium orchidicola) mit neutralen oder positiven Effekten wurden für weitere Versuche ausgewählt. In mehreren Experimenten sollte ihr Einfluss auf das vegetative Wachstum, auf Ertrag und auf Fruchtqualität untersucht werden, sowie ihre Fähigkeit die Auswirkungen des Pathogens Verticillium dahliae auf Tomatenpflanzen zu vermindern. Obwohl wachstumsfördernde Effekte durch alle drei Pilze in jungen Pflanzen beobachtet wurden, waren vegetative Wachstumsparameter nach 22 Wochen der Besiedlung nicht mehr beeinflusst bis auf ein signifikante Erhöhung des Wurzeldurchmessers durch den Endophyten DSE49. L. orchidicola dagegen erhöhte die Biomasse und den Glukosegehalt der Früchte, aber nur zu frühen Ernteterminen und bei einer bestimmten Intensität der Wurzelbesiedelung. Hinsichtlich eines schützenden Effekts, konnten die Endophyten DSE49 und L. orchidicola die Krankheitssymptome, die durch V. dahliae verursacht wurden, vermindern, aber nur bei einem geringen Pathogendruck. Um zu überprüfen, ob der Modellendophyt P. indica in Produktionssytemen eingesetzt werden kann, wurde seine Auswirkungen auf Tomaten untersucht. Ähnlich wie die neuen pilzlichen Isolate, zeigte aber auch er seinen fördernden Einfluss nur auf das frühe vegetative Wachstum. Schützende Effekte gegen V. dahliae konnten ebenfalls nur bei niedrigem Pathogendruck konstant beobachtet werden. Wie L. orchidicola erhöhte P. indica die Biomasse an marktfähigen Tomaten am Anfang des Fruchtansatzes, was nicht zu einem insgesamt höheren Ertrag führte. Ob die beobachteten Effekte auf ein verbesserte Nährstoffversorgung der Pflanze zurückzuführen seien, wurde in Gerste im Vergleich mit dem arbuskulären Mykorrhizapilz Glomus mosseae untersucht. Während der Mykorrhizapilz sowohl Phosphat wie Stickstoffaufnehme der Pflanze erhöhte, konnte dies für P. indica nicht festgestellt werden. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass auch aus Wurzeln von Kulturpflanzen viele verschiedene pilzliche Endophyten isoliert werden können, und dass einige von diesen durchaus einen positiven Effekt auf die frühe Pflanzenentwicklung aufweisen. Zumindest für Tomate unter Gewächshausbedingungen führen diese Effekte aber nicht zu einer Erhöhung des Gesamtertrags oder einer nachhaltigen Verbesserung der Fruchtqualität.

Chez les végétaux supérieurs, l’embryogenèse est une phase clé du développement au cours de laquelle l’embryon établit les principales structures qui formeront la future plante et synthétise et accumule des réserves définissant le rendement et la qualité nutritionnelle des graines. Ainsi, la compréhension des évènements moléculaires et physiologiques menant à la formation de la graine représente un intérêt agronomique majeur. Toutefois, l'analyse des premiers stades de développement est souvent difficile parce que l'embryon est petit et intégré à l'intérieur du tissu maternel. Solanum chacoense qui présente des fleurs relativement grande facilitant l’isolation des ovules, a été utilisée pour l’étude de la biologie de la reproduction plus précisément la formation des gamètes femelles, la pollinisation, la fécondation et le développement des embryons. Afin d'analyser le programme transcriptionnel induit au cours de la structuration de ces étapes de la reproduction sexuée, nous avons mis à profit un projet de séquençage de 7741 ESTs (6700 unigènes) exprimés dans l’ovule à différents stades du développement embryonnaire. L’ADN de ces ESTs a été utilisé pour la fabrication de biopuces d’ADN. Dans un premier temps, ces biopuces ont été utilisé pour comparer des ADNc issus des ovules de chaque stade de développement embryonnaire (depuis le zygote jusqu’au embryon mature) versus un ovule non fécondé. Trois profils d’expression correspondant au stade précoce, intermédiaire et tardive ont été trouvés. Une analyse plus approfondie entre chaque point étudié (de 0 à 22 jours après pollinisation), a permis d'identifier des gènes spécifiques caractérisant des phases de transition spécifiques. Les annotations Fonctionnelles des gènes differentiellement exprimés nous ont permis d'identifier les principales fonctions cellulaires impliquées à chaque stade de développement, révélant que les embryons sont engagés dans des actifs processus de différenciation. Ces biopuces d’ADN ont été par la suite utilisé pour comparer différent types de pollinisation (compatible, incompatible, semi-compatible et inter-espèce) afin d’identifier les gènes répondants à plusieurs stimuli avant l'arrivé du tube pollinique aux ovules (activation à distance). Nous avons pu démontrer que le signal perçu par l’ovaire était différent et dépend de plusieurs facteurs, incluant le type de pollen et la distance parcourue par le pollen dans le style. Une autre analyse permettant la comparaison des différentes pollinisations et la blessure du style nous a permis d’identifier que les programmes génétiques de la pollinisation chevauchent en partie avec ceux du stress. Cela était confirmé en traitant les fleurs par une hormone de stress, méthyle jasmonate. Dans le dernier chapitre, nous avons utilisé ces biopuces pour étudier le changement transcriptionnel d’un mutant sur exprimant une protéine kinase FRK2 impliqué dans l’identité des ovules. Nous avons pu sélectionner plusieurs gènes candidat touchés par la surexpression de cette kinase pour mieux comprendre la voie se signalisation. Ces biopuces ont ainsi servi à déterminer la variation au niveau transcriptionnelle des gènes impliqués lors de différents stades de la reproduction sexuée chez les plantes et nous a permis de mieux comprendre ces étapes. / In higher plants, embryogenesis is a key phase of development during which the embryo establishes the main structures that will form the future plant, synthesizes, and accumulates the reserves that will define the yield and nutritional quality of the seeds. Thus, understanding the molecular and physiological events leading to the formation of the seed is of major agronomic interest. However, analysis of early stages of development is often difficult because the embryo is small and integrated within the maternal tissue. Solanum chacoense, whose relatively large flowers facilitate the isolation of ovules, was used to study the biology of reproduction, in particular the formation of female gametes, pollination, fertilization and embryo development. To analyze the transcriptional program induced during these stages of sexual reproduction, we produced amplicon-derived microarrays with 7741 ESTs isolated from ovules bearing embryos from different developmental stages. These chips were first used to compare cDNA of unfertilized ovule with ovule cells of each stage of embryonic development (from zygote to mature embryo). During embryogenesis, three major expression profiles corresponding to early, middle and late stages of embryo development were identified. Further analysis, of time points taken every 2 days from 0 to 22 days after pollination allowed the identification of a subset of stage-specific and transition-specific genes. Functional annotation of differentially expressed genes allowed us to identify the major cell processes implicated at each stage of development and revealed that embryos are engaged in active differentiation. The DNA microarrays were then used to compare different types of pollination (compatible, incompatible, semi-compatible and inter-species) to identify genes responding to various stimuli before the pollen tube reach the ovules (activation at distance). We found that the signal received by the ovary was different and depended on several factors including the pollen source and the distance traveled by the pollen in the style. Another analysis comparing different pollinations with wounding of the style showed that the genetic programs of pollination overlap with those of stress. This was confirmed by treating the flowers with a stress hormone, methyl jasmonate. lastly, we used the microarrays to study transcriptional changes in mutant ScFRK2. The over expression of FRK2 affect the ovule identity. We were able to select several candidate genes that may have a role in ovules identity signaling. These chips were used to determine the variation in transcription of genes involved at various stages of sexual reproduction in plants and has allowed us to better understand these steps at the transcriptional level.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Selection of potato clones might be done during spring and autumn grown seasons of Rio Grande do Sul (RS). These grown seasons have contrasting conditions of temperature, photoperiod and solar irradiation, which may affect tuber dormancy and chip processing quality. The objectives of this work were to identify potato clones with short dormancy, high chip quality and adaptation to spring and autumn grown conditions of RS. Tubers of 21 clones were produced during spring 2006 and autumn 2007. Tubers were left 15 days for healing, stored at 10ºC and 20ºC and evaluated. Dormancy evaluation was based upon percentage of sprouted tubers, number of sprouts per tuber, period (days) to 80% of sprouted tubers and fresh weight loss. Chip quality was evaluated as reduced sugars, dry mass, starch and amylase contents and chip color. All evaluations were done at 0, 30, 60 and 90 days of storage. Different group of clones were selected considering spring and autumn conditions, but SMA508-2, SMA508-4 and SMA519-1 had good performance in both seasons. Tubers produced during autumn season showed higher dormancy period and lower dry mass and starch contents than those of spring season. Storage temperature affected tuber quality and dormancy period. Tubers produced during autumn season and stored at 10oC had higher reduced sugars and lower amylase than those of spring season; however, tubers produced during spring season had lower dry matter and darker chips. The storage temperature of 10oC reduced the percentage of sprouted tubers and fresh weight losses of both grown seasons. Clonal selection depended upon storage temperature and the clone SMA519-1 had the best combination of chip quality traits in both season and storage temperature conditions. Tubers produced during spring season and stored at 10oC resulted in the highest selection gain for processing quality, but selection gain for short dormancy was maximized when tubers were produced during autumn season. / A seleção de clones de batata pode ser realizada nos cultivos de primavera e outono no Rio Grande do Sul. Esses dois cultivos apresentam condições contrastantes de temperatura, fotoperíodo e radiação solar, o que pode alterar o período de dormência e a qualidade de processamento dos tubérculos. Os objetivos deste trabalho foram selecionar clones de batata de curta dormência e alta qualidade de processamento na forma de chips, adaptados as condições de cultivo de primavera e outono do Rio Grande do Sul. Tubérculos de 21 clones produzidos durante a primavera de 2006 e outono de 2007 e armazenados a 10ºC e 20ºC foram avaliados para dormência e qualidade de processamento. A avaliação da dormência foi realizada pela porcentagem de tubérculos brotados, o número de brotos por tubérculo, o número de dias até 80% de tubérculos brotados e a perda de massa fresca. A qualidade de processamento foi avaliada a partir das determinações de açúcares redutores, matéria seca, amido, amilose e coloração dos chips. Todas as avaliações foram realizadas aos 0, 30, 60 e 90 dias após o período da cura dos tubérculos. Foram selecionados grupos distintos de clones na primavera e no outono, porém os clones SMA508-2, SMA508-4 e SMA519-1 foram superiores em ambos os cultivos. Tubérculos produzidos durante o outono apresentaram maior período de dormência e menores teores de matéria seca e amido. A temperatura de armazenamento afetou a qualidade pós-colheita dos tubérculos e o período de dormência. Tubérculos produzidos no outono e armazenados a 10ºC apresentaram maiores teores de açúcares redutores e redução dos teores de amilose, porém quando produzidos na primavera apresentaram menor teor de matéria seca e escurescimento dos chips. Essa temperatura de armazenamento foi eficiente em diminuir a porcentagem de tubérculos brotados e a perda de massa fresca em ambos os cultivos. A temperatura de armazenamento afetou a seleção de clones, sendo que o clone SMA519-1 combinou o maior percentual de caracteres de qualidade em ambas as temperaturas de armazenamento e épocas de cultivo. Tubérculos produzidos na primavera e armazenados a 10ºC proporcionaram os maiores ganhos indiretos de seleção para os caracteres de qualidade de procesamento, no entanto, os maiores ganhos de seleção para curta dormência foram obtidos quando os tubérculos foram produzidos durante o outono.

Hydroponic system is an important improvement of the potato production process of tuber seeds. There is no enough information about management techniques of hydroponically cultivated potato. A main problem of this production system is the excessive shoot growth, which results in a low propagation rate. Planting density and pruning may change the relationship between shoot and tuber growth, affecting dry matter partitioning. The objective of this work was to study the effect of planting density and pruning in the dry matter partitioning of hydroponically cultivated potato plants to reduce shoot growth an increase tuber dry matter accumulation. One experiment was carried out to study the effect of planting density in the growth and dry matter partitioning of potato plants during spring 2004. Planting densities of 25, 44, 100 and 400 hills.m-2 were evaluated. Another experiment was carried out to study the effect of leaf area restriction with pruning in the dry matter partitioning during fall and spring 2005 growing seasons. The treatments were pruning aerial parts of plants at 10, 20, and 30 cm height and control (with no pruning). Planting density and pruning affected dry matter partitioning of hydroponically cultivated potato plants. Planting density of 100 hills.m-2 results in the highest plant growth and tuber fraction production. This density should be used to the production of potato in hydroponic system. Increasing hill density improves tuber number yield without reducing tuber dry matter production. Pruning plants at 30 cm high is a management practice that can be used to restrict shoot growth of potato plants grown hydroponically, with small yield reduction during spring. / O sistema hidropônico mostra-se como um importante avanço no processo de produção de tubérculos-semente de batata. Existe carência de informações a respeito das técnicas de manejo a serem adotadas no cultivo hidropônico de batata, principalmente por se tratar de uma técnica recente. Dentre os problemas apresentados por esse sistema, destaca-se o excessivo crescimento da parte aérea das plantas, o que afeta a eficiência do processo de multiplicação de tubérculos. A densidade de plantio e a poda da parte aérea interferem no equilíbrio entre o crescimento dos compartimentos vegetativo e generativo, modificando a distribuição dos assimilados na planta. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito da densidade de plantio e da poda da parte aérea sobre a partição de massa seca de plantas de batata cultivadas em hidroponia, visando reduzir o crescimento da parte aérea e aumentar a translocação de massa seca para os tubérculos. Foi conduzido um experimento para estudar o efeito da densidade de plantio no crescimento e na partição de massa seca de plantas de batata durante a primavera de 2004. As densidades de plantio utilizadas foram 25, 44, 100 e 400 covas.m-2. Foi conduzido outro experimento para estudar o efeito de restrições no crescimento da área foliar, através da poda verde, na partição de massa seca no outono e primavera de 2005. Os tratamentos foram a poda da parte aérea sempre que as plantas atingiam a altura de 10, 20 e 30 cm e a testemunha sem poda. A densidade de plantio e a poda verde alteraram a partição de massa seca de plantas de batata cultivadas em hidroponia. O crescimento das plantas e a fração tubérculos atingiram a saturação a partir da densidade de 100 covas.m-2, a qual pode ser empregada para a produção de batata em sistema hidropônico. O incremento da densidade de plantio aumenta o número de tubérculos sem afetar a produção de massa seca de tubérculos. A poda verde a 30 cm de altura pode ser empregada para restringir o crescimento da parte aérea de plantas de batata cultivadas em hidroponia, porém com uma pequena redução de produtividade no cultivo de primavera.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Experiments were conducted in order to (i) evaluate the use of canonical correlation to identify plant and tuber traits that can be used for early identification of superior potato clones and (ii) develop and validate a method of early selection of potato clones for tuber dormancy, to identify clones with short or long dormancy, with the purpose of being used respectively in subtropical and temperate growing conditions. The study of canonical correlation analysis was conducted in two generations (seedling and tuber) with nine families and a total of 358 clones. The seedling generation (G1) was conducted in a greenhouse in the winter of 2008, and the tuber generation (G2) on the field during the fall season of 2009. From both generations 13 plant and tuber traits were evaluated: height of the main stem (HMS), fresh weight of shoots (FWS), fresh weight of stolons (FWS), fresh weight of tubers (FWT), number of tubers per plant (NTP), elongated-shaped tuber (EST), flattened-shaped tuber (FST), skin texture (SKT), pointed ends (POI), secondary growth (SEG), eye depth (DEP), days to break dormancy (DBD) and number of sprouts per tuber (NST). The variability among families was significant for all traits in both generations except for POI in the first generation and FWS, SEG and DEP in the second generation. The linear correlations between G1 and G2 were significant, positive and high for 12 out of 13 traits evaluated. The canonical correlation analysis showed that there is an association between plant and tuber traits in the two generations. However, no general rule was observed for the early selection of clones, valid for any family, being the evaluation of clones in the set more efficient to identify the correlation of characters between the generations. In order to develop and validate a method of early selection of clones for tuber dormancy, experiments were conducted between the years of 2010 and 2013, beginning with two independent sets of clones. In 2010, seedling generation of the first set (19 clonal families) was conducted in a greenhouse. Tubers from each genotype were harvested (total of 1,145 clones or minitubers), which were treated with 30 mg L-1 gibberellic acid and stored at 20 °C for breaking dormancy. After 45 days of storage four groups of clones were formed according to the number of days (45, 60, 75 and 90 days) required for breaking dormancy. A random sample of tubers of each group was used for the summer field cultivation. At harvest, four tubers were separated from each clone to assess dormancy and apical dominance under storage of 20 °C. In 2012, a second set with 1,269 clones (minitubers of 16 families) was produced in order to separate five groups of clones according to the number of days (30, 45, 60, 75 and 90 days) required for breaking dormancy of tubers. For both sets of clones, a completely randomized design with four replicates of each clone was utilized. There was a pattern of dormancy breaking and direct relationship within the dormancy period of the tubers between the two generations, that made possible to develop and validate an early selection method. This method enables the assembly of clones with similar dormancy level as of the seedling generation, i.e., allows early identification of clones with short or long dormancy, with potential as new adapted cultivars respectively for subtropical and temperate growing conditions of southern Brazil. / Experimentos foram conduzidos com o objetivo de (i) avaliar o uso da correlação canônica para identificar caracteres de planta e tubérculo que possam ser utilizados para a identificação precoce de clones superiores de batata e (ii) desenvolver e validar um método de seleção precoce de clones de batata para a dormência dos tubérculos, para a identificação de clones com curta ou longa dormência, para serem utilizados respectivamente em condições subtropicais e temperadas de cultivo. O estudo da análise de correlação canônica foi conduzido em duas gerações (plantular e de tubérculo), com nove famílias e um total de 358 clones. A geração plantular (G1) foi conduzida em casa de vegetação, no inverno de 2008, e a geração de tubérculo (G2) em campo, no outono de 2009. Nas duas gerações foram avaliados 13 caracteres de planta e tubérculo: estatura da haste principal (EHP), massa fresca de parte aérea (MFA), massa fresca de estolão (MFE), massa fresca de tubérculos (MFT), número de tubérculos por cova (NTC), tubérculo alongado (TAL), tubérculo achatado (TAC), aspereza da casca (ASP), presença de ponta (PON), embonecamento (EMB), profundidade de gemas (PRG), dias para rompimento da dormência (DRD) e número de brotos por tubérculo (NBT). A variabilidade entre as famílias foi significativa para todos os caracteres nas duas gerações, com exceção de PON na primeira geração e MFA, EMB e PRG na segunda geração. As correlações lineares entre G1 e G2 foram significativas, positivas e altas para 12 dos 13 caracteres avaliados. A análise de correlação canônica mostrou que existe associação entre caracteres de planta e tubérculo nas duas gerações. Porém, não foi observado regra geral para a seleção precoce de clones, válida para qualquer família, sendo a avaliação de clones no conjunto mais eficiente para identificar a correlação de caracteres entre as gerações. Para desenvolver e validar um método de seleção precoce de clones para a dormência dos tubérculos, experimentos foram conduzidos entre os anos de 2010 e 2013, partindo de dois conjuntos independentes de clones. Em 2010, a geração plantular do primeiro conjunto (19 famílias clonais) foi conduzida em casa de vegetação. De cada genótipo foi colhido um tubérculo, totalizando 1.145 clones (minitubérculos), que foram tratados com 30 mg L-1 de ácido giberélico e armazenados a 20 ºC para rompimento da dormência. Após 45 dias de armazenamento, formaram-se quatro grupos de clones com número de dias (45, 60, 75 e 90 dias) necessários para o rompimento da dormência. Uma amostra aleatória dos tubérculos de cada um dos grupos foi utilizada para o cultivo de verão em campo. Por ocasião da colheita, quatro tubérculos foram separados de cada clone para avaliar a dormência e dominância apical, sob armazenamento à temperatura de 20 ºC. Em 2012, um segundo conjunto com 1.269 clones (minitubérculos de 16 famílias) foi produzido para separar cinco grupos de clones com número de dias (30, 45, 60, 75 e 90 dias) necessários para o rompimento da dormência dos tubérculos. Para os dois conjuntos de clones, o delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com quatro repetições de cada clone. Houve um padrão de rompimento da dormência e relação direta entre o período de dormência dos tubérculos entre as duas gerações, o que possibilitou desenvolver e validar um método de seleção precoce. Esse método possibilita agrupar clones com similar nível de dormência já na geração de plântula, ou seja, permite a identificação precoce de clones com curta ou longa dormência, com potencial para serem utilizados no desenvolvimento de cultivares adaptadas, respectivamente, as condições subtropicais e temperadas de cultivo na região Sul do Brasil.

Potato (Solanum tuberosum L.) has been more and more used as a dietary source, mainly in developing countries. It is the fourth most important crop in the world, right after wheat, rice and corn. In Brazil, it is one of the most important vegetables being produced in large scale. Such tuber root, however, has been presenting trading hindrance, which imply economic losses. In this context, a way to use the exceeding raw material was applying that to the production of ethanol. The following study aimed at determining the centesimal composition of the potato tuber in natura to be used in the distillation process for ethanol production, as well as the solid residue resulting from the fermentation of the tubers, and to evaluate the effect of different levels of dietary fiber replacement in a standard diet by the solid residue of the potato in rat biological response. Centesimal composition was assessed in accordance with AOAC (2000). Wistar rats were used for the biological evaluation. They were feed with four different rations which composed their treatment, in accordance with AIN-93 recommendations; all of them at equivalent amounts of proteins, fats, vitamins, minerals and total carbohydrates; even though different concerning level of solid residue replacement in potato tubers. The animals went through a 5-day adaptation period. Throughout the experimental period (23 days), data and samples were obtained to determine the consumption, weight gain, food efficiency ratio (FER), liver weight, epididymal fat weight, moisture, feces pH, fecal nitrogen excretion; in addition to blood for the analyses of triglycerides, total cholesterol, HDL cholesterol and total proteins. It was feasible, from the obtained results, to conclusion that the in natura potato tubers had a centesimal composition compatible with date fron literature, except for some variations. The residue presented a nutritional relevant centesimal composition, with 8,22% of protein, 16,71% dietary fiber, 62,79% carbohydrates and 287,91 Kcal. The biological effects observed in the paper suggest that the solid residue from the fermentation of potato tuber may be used as nutrient source, replacing the dietary fiber fraction of a AIN-93 standard diet, without damage to the development of rats, as well as the biochemical parameters; however, it would be early to state that this is appropriate for human feeding, since the complementation with some researches, which started being conducted here, would be relevant for more specific conclusions. / A batata (Solanum tuberosum L.), cada vez mais ocupa lugar de destaque como fonte alimentar, principalmente nos países em desenvolvimento. É a quarta cultura na ordem de importância no mundo, depois do trigo, do arroz e do milho. No Brasil, é uma das principais hortaliças sendo produzida em larga escala. Entretanto, este tubérculo, vem apresentando problemas na comercialização, implicando em perdas econômicas. Neste contexto, uma forma de aproveitar essa matéria-prima excedente, foi utilizando-a em processo de obtenção de etanol. Sendo assim, o presente estudo foi conduzido com os objetivos de determinar a composição centesimal do tubérculo de batata in natura a ser utilizado no processo de destilação para a produção de etanol, caracterizar o resíduo sólido resultante da fermentação deste tubérculo, e avaliar o efeito da utilização de diferentes teores de substituição da fibra alimentar de uma dieta padrão por resíduo sólido de fermentação de tubérculo de batata na resposta biológica de ratos. As análises para determinação da composição centesimal, foram realizadas de acordo com a AOAC (2000). Para a avaliação dos efeitos biológicos foram utilizados ratos Wistar, alimentados com quatro rações que compuseram os tratamentos, de acordo com as recomendações do AIN-93, todas contendo quantidades equivalentes de proteínas, gorduras, vitaminas, minerais e carboidratos totais, mas diferenciadas quanto ao teor de substituição da fibra alimentar pelo resíduo sólido de fermentação de tubérculo de batata. Os animais foram submetidos a um período de adaptação de 5 dias e durante o período experimental (23 dias), foram obtidos dados e amostras para a determinação do consumo, ganho de peso, coeficiente de eficiência alimentar (CEA), peso do fígado, peso da gordura epididimal, produção de fezes secas e úmidas, umidade, pH das fezes, excreção de nitrogênio fecal, além de sangue para análises de: triglicerídeos, colesterol total, colesterol HDL e proteínas totais. Os resultados obtidos permitiram concluir que, o tubérculo de batata in natura apresentou ter uma composição centesimal compatível à apresentada pela literatura, exceto algumas variações. O resíduo apresentou uma composição centesimal nutricionalmente relevante, com 8,22% de proteína, 16,71% de fibra alimentar, 62,79% de carboidratos e 287,91Kcal. Os efeitos biológicos observados no ensaio sugerem que, o resíduo sólido de fermentação de tubérculos de batata pode ser empregado como fonte de nutrientes substituindo a fração fibra de uma dieta padrão do AIN-93, sem comprometer o desenvolvimento dos ratos e os parâmetros bioquímicos analisados, porém seria precoce afirmar que este seja adequado à alimentação humana, pois a complementação com algumas pesquisas aqui iniciadas seria pertinente para conclusões mais específicas.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:59:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 2329713 bytes, checksum: e401c1067441986762a3c9bcc4db01dc (MD5) Previous issue date: 2011-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The Asteraceae family has cosmopolitan distribution, including about 1.100 genus and about 25.000 species. Chemical and pharmacological studies are not yet known in the genus Pithecoseris. The family Solanaceae A. Juss. has a worldwide distribution, including about 150 genus and approximately 3000 species. The genus Solanum comprises about 1000 species. Many species of Solanum are known as "jurubeba", a word that comes from the Tupi-Guarani yu'beba, which is associated with the presence of thorns and is used in folk medicine for various purposes. This paper describes the isolation, structural identification and biological activities of some chemical constituents of the flowers of Pithecoseris pacourinoides Mart. (Asteraceae) and roots of Solanum rhytidoandrum Sendtn. (Solanaceae), with the objective of contributing to the knowledge chemotaxonomic of the genera Pithecoseris and Solanum, as well as families Asteraceae and Solanaceae. The chemical constituents were identified by analysis of data obtained by spectroscopic methods as Infrared, 1H and 13C Nuclear Magnetic Resonance, with the add of two-dimensional techniques, Mass spectroscopy, and compared with values from the literature. Phytochemical study of the ethyl acetate phase of Pithecoseris pacourinoides Mart. resulted in the isolation of the steroids Sitosterol-3-O-b-D-glucopyranoside and Stigmasterol-3-O-b- D-glucopyranoside and flavonoids 5,7,4'-trihydroxyflavone, 3-O-methylquercetin and quercetin 3-O-α-L-rhamnoside, all first reported in the genus. Phytochemical study of the roots of Solanum rhytidoandrum Sendtn. resulted in the isolation of an alkaloid steroidal glycoside called xilosilsolamargina, first time reported in the species. The phases and extracts Pithecoseris pacourinoides Mart. were subjected to a bioassay with Artemia salina Leach which provided a direction for studies in search of new biologically active molecules in the other phases. The 3-O-methylquercetin and xilosilsolamargina were subjected to cytotoxicity assay against K562 line leukemia cell demonstrating that the analyzed constituents have excellent antitumor activity in vitro, concentration-dependent manner. The isolation of metabolites in species Pithecoseris pacourinoides Mart. and Solanum rhytidoandrum Sendtn. associated with biological assays showed a high potential of the study. / A família Asteraceae possui distribuição cosmopolita, incluindo cerca de 1.100 gêneros e aproximadamente 25.000 espécies. Estudos químicos e farmacológicos ainda não são conhecidos no gênero Pithecoseris. A família Solanaceae A. Juss. possui distribuição cosmopolita, incluindo cerca de 150 gêneros e aproximadamente 3000 espécies. O gênero Solanum é composto por aproximadamente 1000 espécies. Muitas espécies de Solanum são conhecidas como jurubeba , palavra originária do Tupi-guarani yu beba, que está associada a presença de espinhos, sendo empregadas na medicina popular para vários fins. O presente trabalho descreve o isolamento, identificação estrutural e atividades biológicas de alguns constituintes químicos das inflorescências de Pithecoseris pacourinoides Mart. (Asteraceae) e raízes de Solanum rhytidoandrum Sendtn. (Solanaceae), com o objetivo de contribuir para o conhecimento quimiotaxonômico dos gêneros Pithecoseris e Solanum, bem como das famílias Asteraceae e Solanaceae. Os constituintes químicos foram identificados através da análise de dados obtidos por métodos espectroscópicos como IV e RMN de 1H e 13C uni e bidimensionais, espectroscopia de massas, além de comparação com dados da literatura. O estudo fitoquímico da fase acetato de Pithecoseris pacourinoides Mart. resultou no isolamento dos esteróides Sitosterol-3-O-b-D-glicopiranosídeo e Estigmasterol-3-O- b-D-glicopiranosídeo e os flavonóides 5,7,4 -trihidroxiflavona (apigenina), 3-metoxi- 5,7,3 ,4 -tetrahidroxiflavona (3-O-metilquercetina) e Quercetina 3-O-α-L-raminosídeo, todos relatados pela primeira vez no gênero. O estudo fitoquímico das raízes de Solanum rhytidoandrum Sendtn. resultou no isolamento de um alcalóide esteroidal glicosilado denominado xilosilsolamargina, relatado pela primeira vez na espécie. As fases e extratos de Pithecoseris pacourinoides Mart. foram submetidas a um bioensaio frente Artemia salina Leach o qual forneceu um direcionamento para estudos em busca de novas moléculas biologicamente ativas nas demais fases. A 3- O-metilquercetina e a xilosilsolamargina foram submetidas ao ensaio de citotoxicidade frente células leucêmicas da linhagem k562 demonstrando que os constituintes avaliados apresentam excelente atividade antitumoral in vitro de maneira concentração-dependente. O isolamento dos metabólitos nas espécies Pithecoseris pacourinoides Mart. e Solanum rhytidoandrum Sendtn. associado aos ensaios biológicos evidenciou um elevado potencial do estudo.