The chosen project originated as a response to humanity’s need to eat, and the agricultural processes necessary to feed the global population. The proposed solution will investigate the connection of physically and meta-physically dissociated elements, in order to create responsive architecture. The aim is to steer away from a mono-functional building and design typologies and to strive towards creating architecture that will address the needs of the public. The chosen project investigates future and current solutions for the production of food in urban environments. The scales of investigation range from microscopic research to the implementation and monitoring of skills transferred into the community. The proposed facility is thus composed out of various different programs, each with its own specific requirements. The composition can broadly be divided into scientific research facilities, a greenhouse complex and a public exhibition centre. It is unnecessary for the pragmatic and complex nature of the building to undermine the spatial expression. In the proposed facility, pragmatic limitations informed the design process, but did not govern the outcome. Instead, the limitations fuelled alternative problem solving, which in turn produced creative solutions. Thus, the building accepts that it is pragmatic in program, and compensates accordingly in order to create inviting spaces for people using the facility on an everyday basis. Copyright / Dissertation (MArch(Prof))--University of Pretoria, 2010. / Architecture / unrestricted

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / The root system architecture of higher plants plays an essential role in the uptake of water and nutrients as well as the production of hormones. These root systems are highly branched with the formation of post-embryonic organs such as lateral roots. The initiation and development of lateral roots has been well defined. WAG1 and WAG2 are protein-serine/threonine kinases from Arabidopsis that are closely related to PINOID and suppress root waving. The wag1;wag2 double mutants exhibit a strong root waving phenotype on vertical hard agar plates only seen in wild-type roots when the seedlings are grown on inclined plates. Here an additional root phenotype in the wag1;wag2 mutant is reported. The wag1;wag2 double mutant displays both an increased total number and density of emerged lateral roots (approximately 1.5-fold). An increased LRP density of 1.5-fold over wild-type is observed. To ascertain the role of WAG1 and WAG2 in lateral root development we examined promoter activity in the WAG1::GUS and WAG2::GUS lines. The WAG1 promoter showed no detectable activity at any stage of development. The WAG2 promoter was active in stage IV onward, however there was no detectable activity in the cell types associated with initiation events. The lateral root density and spatial patterning in wild-type, when grown on inclined hard agar plates, was similar to wag1;wag2 on vertical plates. Seedlings of both genotypes were treated with hormones such as auxin and MeJA, and inhibitors. Auxin response in wag1;wag2 was normal with a similar number of LR as the wild-type after treatment. Treatment with MeJA resulted in a similar induction of LRP in both genotypes, however the percent lateral root emergence in wag1;wag2 was reduced while Col-0 was increased compared to controls. Treatment with the calcium blocker tetracaine resulted in wag1;wag2 displaying a wild-type level of LR but had no significant effect on wild-type. Genetic analysis of the wag1;wag2 LR pathway revealed that WAG1 and WAG2 are acting in the same pathway as AUX1, AXR1and PGM1. pgm1-1 was not previously reported to have a LR defect but showed decreased LR formation here, while pgm1;wag1;wag2 had a similar LR density to wag1;wag2. TIR7 and ARG1 were both deduced to operate in separate pathways from WAG1 and WAG2. The data presented here shows that the wag1;wag2 double mutant has an increased number of LR compared to Col-0. This defect appears to be caused by increased pre-initiation events and seems to be tied to the root waving phenotype. However, the treatment with MeJA revealed a possible role for WAG1 or WAG2 in LRP development, potentially under stress conditions. Calcium also seems to play a significant role in the wag1;wag2 LR phenotype, possibly independent of the root waving phenotype.

The main aim of the work presented in this dissertation was to explore the possibility to genetically manipulate the sucrose storing crops, sugarcane and sweet sorghum, to convert their sucrose reserves into higher-value alternatives. For the purpose of this study we focussed on fructans as alternative sucrose-based high-value carbohydrates, since these fructose polymers are of significant commercial interest. To investigate the technical feasibility of transforming sugarcane and sweet sorghum to produce this novel carbohydrate, we proposed to transfer the fructosyltransferase genes from Cynara scolymus into these plants by means of particle bombardment. In order to apply this technology to sweet sorghum, an in vitro culture system suitable for transformation had to be established. For this purpose an extensive screening process with different combinations of variables were conducted. Though the relationships between these variables proved to be complex, it was concluded that immature zygotic embryos could be used to initiate a genotype-independent totipotent regeneration system with a 65% callus induction rate, provided that initiation takes place during summer. Stable transformation and regeneration of these calli were however not successful and will have to be optimised to allow future applications. By introducing fructosyltransferase genes into sugarcane, we succeeded in transforming sugarcane into a crop that produces a variety of fructans of the inulintype. Low molecular weight (LMW) inulins were found to accumulate in the mature internodes of 42% of the transgenic sugarcane plants expressing the sucrose:sucrose 1-fructosyltransferase (1-SST) gene, and in 77% of the plants that incorporated both 1-SST and fructan:fructan 1-fructosyltransferase (1-FFT), while only 8% of these plants accumulated high molecular weight (HMW) inulins. Our results demonstrated that sugarcane could be manipulated to synthesise and accumulate fructans without the induction of phenotypical irregularities. Inulins with a degree of polymerisation up to 60 were found in sugarcane storage tissue. In these HMW inulin-producing plants, up to 78% of the endogenous sucrose in the mature sugarcane culm was converted to inulin. This enabled inulin accumulation up to 165.3 mg g-1 fresh weight (FW), which is comparable to that found in native plants. These transgenic sugarcane plants, therefore exhibit great potential as a future industrial inulin source. Fructan production was detected in all the sugarcane plant tissue tested, predominantly as 1-kestose. In contrast with the fact that fructan accumulation in leaves did not affect the endogenous sucrose concentrations in these organs, the sucrose content of mature internodes that accumulated high levels of 1-kestose was severely reduced. However, increases in total sugar content, in some instances up to 63% higher than control plants, were observed. This phenomenon was investigated with the use of radio-labelled-isotopes. An increase in the allocation of incoming carbon towards sucrose storage, resulting in higher carbon partitioning into both 1- kestose and sucrose, were detected in the culms of transgenic compared to control lines. This modification therefore established an extra carbohydrate sink in the vacuoles that affected photosynthate partitioning and increased total soluble sugar content. The data suggests that sucrose sensing is the main regulatory mechanism responsible for adapting carbon flow in the cells to maintain sucrose concentration.

Estudos de genética de populações de pragas agrícolas têm destacado a importância de se conhecer a estruturação genética e os padrões de fluxo gênico entre populações para o refinamento de estratégias de Manejo Integrado de Pragas (MIP). A lagarta-da-maçã do algodoeiro, Heliothis virescens (F.), é um inseto praga amplamente distribuído e importante economicamente por causar danos consideráveis à cultura do algodão no Brasil. O controle dessa praga tem sido feito principalmente pelo uso de inseticidas e de plantas geneticamente modificadas (GM) que expressam proteína(s) de Bacillus thuringiensis Berliner e o potencial de evolução da resistência é alto. O conhecimento de quanto as populações de H. virescens são capazes de trocar informação genética entre si é de fundamental importância para a implantação de estratégias de manejo dessa praga. No entanto, pouco se sabe sobre a estrutura genética e os padrões de fluxo gênico em H. virescens em escalas locais e regionais no Brasil. Assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar a variabilidade genética em populações de H. virescens utilizando marcadores microssatélites. Foram amostrados indivíduos de H. virescens oriundos de populações coletadas nas safras de 2007/08, 2008/09 e 2009/10 nas principais regiões produtoras de algodão e soja no Brasil. Foram estudados nove locos polimórficos em 12 populações, em um total de 205 indivíduos. O número médio de alelos por loco foi de 14,11. Os valores de heterozigosidade média esperada (HE) e observada (HO) foram de 0,303 e 0,438, respectivamente. O coeficinete de endocruzamento da espécie f foi de 0,294 (IC 95% de 0,178 a 0,406). As estimativas de estruturação genética foram = 0,132 (IC 95% de 0,072 a 0,218) e RST = 0,252. Esses valores indicam uma estruturação genética moderada entre as populações. Estimativas do número de migrantes indicaram um pequeno fluxo gênico, principalmente no sentido Centro- Oeste Nordeste, embora a maioria dos indivíduos dentro das populações seja residente; adicionalmente, foi verificado que o estabelecimento das populações do algodão ocorre a partir de indivíduos migrantes da soja ou descendentes desses indivíduos. Análises de Componentes Principais e de atribuição usando inferência Bayesiana revelaram a formação de dois grupos, porém não foi possível identificar um padrão de agrupamento (por região, safra ou hospedeiro). Desta forma os resultados do presente trabalho sugerem uma estruturação genética incipiente para as populações de H. virescens no Brasil. Desse modo, é importante levar esses resultados em consideração para que o MIP em geral, e especificamente para que as abordagens para retardar a evolução da resistência sejam implementadas de forma efetiva para o manejo de H. virescens no Brasil. / Agricultural pests population genetics studies have emphasized the importance of genetic structure and patterns of gene flow knowledge for Integrated Pest Management (IPM) strategies. The tobacco budworm, Heliothis virescens (F.), is a widespread and economically important insect pest renowned for causing considerable damage in cotton fields in Brazil. This pest has been controlled by the use of insecticides and genetic modified plants (GM) expressing proteins from Bacillus thuringiensis Berliner, and it has already been shown to present a high potential to develop resistance to these control technologies. To a successful application of these strategies it is needed to know the capacity of the pest populations to exchange genetic information among them. However, for H. virescens a scarce amount of information about genetic structure and patterns of gene flow is available at local and regional scales in Brazil. In this way, the main objective of this study was to evaluate the genetic variability of H. virescens based on microsatellite markers. Specimens were sampled during 2007/08, 2008/09 and 2009/10 from the main cotton and soybean producers regions in Brazil. From this, nine polymorphic loci from 12 populations were studied in 205 specimens. The average number of alleles was 14.11. Expected (HE) and observed (HO) heterozygosity were 0.303 and 0.438, respectively. Inbreeding coefficient f was 0.294 (IC 95% 0.178 - 0.406). Genetic structure indices were: = 0.132 (IC 95% 0.072 0.218) and RST = 0.252. These values point to a moderate genetic structure among H. virescens populations. Migrants estimative indicate a low gene flow, mainly in the Center-Western Northern direction, although most individuals are residents within populations; additionally it was suggested that immigrants to cotton populations come from soybean fields. Genetic relationships inferred by Principal Component Analysis and Bayesian assignment tests identified two groups, although no group pattern was recognized, even by geographic region, year of sampling or host plant. These results suggest an incipient genetic structuring for H. virescens populations within Brazil. Thus, such results should be considered for IPM strategies aiming in an efficient control of H. virescens in Brazil.

A obtenção de plantas geneticamente modificadas tornou-se uma ferramenta biotecnológica de grande valor, contribuindo nos programas de melhoramento. Plantas transgênicas contendo genes de peptídeos antibacterianos são uma boa alternativa nos programas visando resistência às bactérias. A cecropina é um peptídeo isolado de inseto que apresenta ação antibacteriana contra diversas bactérias, entre elas, a Xylella fastidiosa causadora da clorose variegada dos citros (CVC). Com isso, este trabalho teve dois objetivos: 1) obter plantas transgênicas dos cultivares copa de laranja 'Hamlin' e laranja 'Pêra' (Citrus sinensis L. Osbeck) com o gene cecropin MB39 dirigido pelos promotores do gene da fenilalanina amônia-liase (PAL) clonado de citros (CsPP) e de Arabidopsis thaliana (AtPP), que conferem expressão gênica nos vasos do xilema. Obter plantas transgênicas de laranja 'Hamlin' e laranja 'Valência' com o gene GUS dirigido pelo promotor AtPP. 2) avaliar plantas de laranja 'Valência' transformadas com o gene cecropin MB39 inoculadas com Xylella fastidiosa. As transformações genéticas foram realizadas através do co-cultivo de explantes, coletados de plantas cultivadas in vitro (segmentos de epicótilo) ou em casa de vegetação (segmentos internodais), com Agrobacterium tumefaciens. Para isso, utilizou-se a estirpe EHA-105 de A. tumefaciens contendo os vetores binários CsPPCEC/2201, AtPPCEC/2201 ou AtPP-GUS/2201. A seleção das gemas transformadas foi feita em meio de cultura contendo o antibiótico canamicina, e para confirmação da transformação foram realizados teste histoquímico GUS e análises moleculares de PCR e 'Southern blot'. As gemas regeneradas foram microenxertadas em citrange 'Carrizo' ou laranja 'Hamlin' não transgênicos. Foi possível a obtenção de gemas transformadas para todos os cultivares, porém a regeneração de plantas ocorreu para laranja 'Hamlin' transformada com os vetores CsPPCEC/2201, AtPPCEC/2201 e AtPP-GUS/2201. Para a avaliação da resistência de plantas transgênicas a Xylella fastidiosa foram selecionadas nove plantas de laranja 'Valência' transformadas com o gene cecropin MB39, sendo que em quatros plantas o gene está sendo dirigido pelo promotor CsPP e nas outras cinco plantas pelo promotor CaMV 35S. Essas plantas foram multiplicadas por borbulhia e inoculadas mecanicamente com Xylella fastidiosa. Foram realizados isolamentos primários e quantificações bacterianas aos quatro e dez meses após a inoculação da bactéria para verificar a eficiência da inoculação e movimentação sistêmica da bactéria. Avaliações sintomáticas foliares também foram feitas aos oito meses após a inoculação. Os resultados dos isolamentos aos quatro meses mostraram que a inoculação da bactéria foi eficiente, já que houve crescimento bacteriano na maioria das placas com meio de cultura. A movimentação sistêmica da bactéria pôde ser detectada no isolamento aos dez meses. Das nove plantas avaliadas, uma planta transgênica apresentou crescimento populacional menor do que a da planta controle, indicando uma resistência ao patógeno. Nas avaliações sintomáticas foliares, as plantas transgênicas não diferiram do controle. / The production of genetically modified plants has become an important biotechnological tool, contributing with breeding programs. Transgenic plants expressing antibacterial peptides genes are a good alternative for breeding programs aiming to obtain bacterial resistance. Cecropin is a peptide isolated from an insect, which presents antibacterial effect against several bacteria including the citrus variegated chlorosis in which the causal agent is Xylella fastidiosa. This work had two objectives: 1) genetically transform 'Hamlin' and 'Pêra' sweet oranges scions with the cecropin MB39 gene under the control of the phenylalanine ammonia-lyase (PAL) gene promoter, cloned from citrus (CsPP) and from Arabidopsis thaliana (AtPP). This promoter confers gene expression within the xylem vessels. Obtain transgenic plants of 'Hamlin' and 'Valência' sweet oranges with the GUS gene under the control of the AtPP promoter. 2) Evaluate the resistance to Xylella fastidiosa of 'Valência' sweet orange plants transformed with the cecropin MB39 gene. Co-culture of explants with Agrobacterium tumefaciens was used to genetically transform in vitro plants (epicotyl segments) and greenhouse plants (internodal segments). A. tumefaciens strain EHA-105 containing the CsPPCEC/2201, AtPPCEC/2201 or AtPP-GUS/2201 binary vectors were used for transformation. Culture medium containing the antibiotic kanamycin was used for selection of transformed buds. Confirmation of transgenesis was carried out by GUS assays, PCR and Southern blot analysis. Regenerated buds were in vitro grafted on non-transgenic 'Carrizo' citrange or 'Hamlin' sweet orange rootstocks. Transformed buds were obtained for all cultivars, however plant regeneration was only obtained for 'Hamlin' sweet orange transformed with vectors CsPPCEC/2201, AtPPCEC/2201 and AtPP-GUS/2201. Nine 'Valência' sweet orange plants transformed with the cecropin MB39 gene were selected for the Xylella fastidiosa resistance experiment. Four transgenic lines were controlled by the CsPP promoter and the other five lines were controlled by the CaMV 35S promoter. These transgenic lines were graft propagated and mechanically inoculated with Xylella fastidiosa. Primary isolations and bacterial quantifications were conducted on the fourth and tenth month after inoculation in order to detect inoculation efficiency and bacterial systemic movement. Leaf symptom evaluations were executed eight months after inoculations. The bacterial isolation results from the fourth month indicated that inoculations were successful, since bacterial growth could be detected in the majority of culture mediums. Systemic movement of bacteria within the plants was detected after ten months. From the nine transgenic lines tested, one presented reduced pathogen growth when compared to controls indicating resistance. Transgenic lines did not differ from controls regarding leaf symptoms.

A cana-de-açúcar é uma cultura de grande importância econômica para alguns paises da América especialmente para o Brasil. A mesma apresenta grandes problemas de ataque de patógenos e dentre eles destaca-se a ferrugem causada pelo fungo Puccinia melanocephala. O objetivo deste trabalho foi inserir um gene de resistência ao patógeno através da técnica de biolística. Calos embriogênicos de cana-de-açúcar da variedade australiana Q117 sensível à ferrugem, foram bombardeados com partículas de tungstênio revestidas com o vetor pRGA. Este vetor foi construído empregando-se o plasmídio pAHC17 que contém o gene da ubiquitina do milho ubi-1, que se expressa somente em monocotiledônea, o plasmídio pXL3 que contém o gene de interesse PR5K,relacionado com as PR5 proteínas, envolvida no sistema de defesa contra microorganismos patogênicos, e o plasmídio pAH9 que contém o gene neo, que confere resistência ao antibiótico geneticina. A seleção foi feita com o antibiótico geneticina. O plasmídio pRGA foi bombardeado em calos de cana-de-açúcar com 19 semanas, cultivadas em manitol e sorbitol 4 horas antes do bombardeamento. Após o bombardeamento, os calos foram transferidos para meio CI-3 onde ficaram no escuro por 10 dias. Os mesmos foram transferidos para meio CI-3-2,4-D de regeneração contendo o antibiótico de seleção geneticina (35 mg/mL). Os calos selecionadas foram repicadas para meio de cultivo CI-3BAP. As plântulas regeneradas apresentaram um percentual de 20%. As mesmas foram submetidas à análise de confirmação por PCR, empregando-se os primers D12 e E01. Pela analise do resultado do PCR, foi observado que cerca de 1% apresentou banda correspondente ao pRGA indicando possível transformação, e que várias regiões foram amplificadas em relação às analisadas. / The Sugar cane is very important culture for many countries especially Brazil. This culture however presents many problems with diseases; mainly rust disease that is spread mechanically and caused by Puccinia melanocephala fungi. The aim of this work was to get resistant plants with the gene PR5K , which is related to PR5 resistant proteins. Embriogenic callus of sugar cane plants Australian variety Q117 were used in shot gun procedure using tungsten particles covered by DNA from pRGA vector. The construction were made using the plasmid pAHC17 that contains the maize ubiquitin gene that is expressed only in monocotyledons plants, the plasmid pXL3 with PR5K gene related with PR5 proteins, involved with the defense system in plants. The new plasmid has part of pHA9 that contains the neo gene, which allows the plant to be resistant to geneticin used in the selection procedure. The plasmid pRGA was used for the short gum experiments. Callus with 19 weeks were transferred to manitol and sorbitol media, 4 hours before shooting. After shooting the calluses were transferred to CI-3-2,4-D media plus geneticin antibiotic (35 mg/mL). The selected plants were sub cultivated in the CI-3BAP media. From the total callus used in the shot gun experiments, 20% were selected, and from this total, 1% gave positive result using the PCR procedure, indicating that the transformed plants has the pRGA plasmid.

A biologia da reprodução sexual de plantas é um campo de pesquisa de grande importância, já que a maioria dos alimentos consumidos pelo homem é composta de partes reprodutivas das plantas (frutos e sementes), oriundas do desenvolvimento de partes do pistilo fertilizado. Em Nicotiana tabacum, identificou-se um gene específico de estigma/estilete, SCI1 (Stigma/style Cell-cycle Inhibitor 1), que atua na inibição da proliferação celular (DePaoli et al., 2011). Através de ensaios de pull-down, verificou-se a interação da proteína SCI1 com uma proteína quinase dependente de ciclina (CDK) (Strini, dados não publicados). Este trabalho visou à caracterização dessa nova CDK, ortóloga da CDKG;2 de Arabidopsis. A sequência correspondente de N. tabacum (NtCDKG;2) foi amplificada por PCR, a partir de cDNAs de estigmas/estiletes, clonada e sequenciada, o que permitiu a confirmação de sua identidade. A expressão de NtCDKG;2 foi analisada nos diferentes órgãos vegetativos e reprodutivos, por qRT-PCR, o que evidenciou um perfil de expressão ubíqua. Ao estudar o perfil de expressão desse gene nos estigmas/estiletes dos doze estádios de desenvolvimento floral de N. tabacum, observa-se que NtCDKG;2 é mais expresso nos estádios tardios do desenvolvimento em direção à antese, indicando uma função importante de sua proteína ao final do desenvolvimento do pistilo. Análises de expressão de NtCDKG;2 em estigmas/estiletes, de plantas de N. tabacum com produção aumentada do hormônio auxina no pistilo, sugerem que NtCDKG;2 é regulado transcricionalmente por esse hormônio. A expressão transiente da proteína de fusão NtCDKG;2-GFP, em folhas de N. tabacum, evidenciou a localização nuclear da proteína em estudo. Também foram geradas plantas transgênicas estáveis com superexpressão e com silenciamento por RNAi de NtCDKG;2. Apesar dos altos níveis de transcritos de NtCDKG;2 nas plantas de superexpressão e dos baixos níveis nas plantas silenciadas, não foram observadas alterações fenotípicas macroscópicas nessas plantas. Adicionalmente, obteve-se a expressão da proteína NtCDKG;2, fusionada a uma tag de histidina em sua porção N-terminal, em células de Escherichia coliBL21(DE3)CodonPlusRP. Através dos estudos realizados neste trabalho e análises conjuntas da literatura, é possível propor que NtCDKG;2 codifique uma proteína que está envolvida no controle do ciclo celular nos estigmas/estiletes de N. tabacum. / The biology of plant sexual reproduction is a research field of great importance, since most of the food consumed by humans is composed of plant reproductive parts (fruits and seeds), originated by the development of fertilized pistil parts. In Nicotiana tabacum, it was identified a stigma/style-specific gene, SCI1 (Stigma/style Cell-cycle Inhibitor 1), which acts in the inhibition of cell proliferation (DePaoli et al., 2011). Through pull down assays, the interaction of the SCI1 protein with a cyclin-dependent protein kinase (CDK) was verified (Strini, unpublished). This work aimed the characterization of this new CDK, orthologous to the Arabidopsis CDKG;2. The N. tabacum corresponding sequence (NtCDKG;2) was PCR amplified, from stigmas/styles cDNAs, cloned and sequenced, which allowed the confirmation of its identity. The NtCDKG;2 expression was analyzed in the different vegetative and reproductive organs, by qRT-PCR, evidentiating an ubiquitous expression pattern. Studying the expression pattern of this gene in stigmas/styles of the twelve stages of N. tabacum flower development, it was observed that NtCDKG;2 is more expressed at the later developmental stages towards anthesis, indicating an important function of its protein in the end of pistil development. NtCDKG;2 expression analyses in stigmas/styles of N. tabacum plants with an enhanced auxin production in the pistil suggest that NtCDKG;2 is transcriptionally regulated by this hormone. The transient expression of the fusion protein NtCDKG;2-GFP, in N. tabacum leaves, evidentiated the nuclear localization of the studied protein. Stable transgenic plants overexpressing and silencing NtCDKG;2 by RNAi were also generated. Despite the high transcript levels in the plants overexpressing NtCDKG;2 and the low transcript levels in the silencing plants, macroscopic phenotypic alterations were not observed on these plants. Additionally, the expression of the NtCDKG;2 protein, with a histidine tag fused in its N-terminal, was obtained in Escherichia coli BL21(DE3)CodonPlusRP cells. Through studies performed on this work and literature analyses, it is possible to propose that NtCDKG;2 encodes a protein that is involved in the control of cell cycle at the N. tabacum stigmas/styles.

Um dos principais riscos associados às culturas inseticidas que expressam toxinas da bactéria Bacillus thuringiensis (Bt) é a evolução de resistência em pragas alvo, processo governado por fatores genéticos e bioecológicos que se inter-relacionam. Um dos parâmetros chave que influenciam a evolução de resistência é a freqüência inicial do alelo de resistência na população da praga alvo (FreqInicial). Devido à complexidade desse processo, experimentos para estudar sua evolução em larga escala são praticamente impossíveis. Modelos matemáticos de simulação têm sido utilizados para estimar a freqüência do alelo de resistência (FreqR) à toxina Bt ao longo das gerações da praga. O risco de resistência foi estimado utilizado o modelo de Caprio, incorporando incerteza ao parâmetro FreqInicial. Essa abordagem, denominada análise de incertezas, possibilita estimar o risco ao longo das gerações da praga, quantificado pela probabilidade de FreqR exceder um valor crítico. Os principais objetivos deste trabalho foram: (i) discutir o uso de análise de incertezas no contexto da estimação do risco de resistência e (ii) avaliar o efeito de diferentes distribuições da freqüência inicial do alelo de resistência (FreqInicial) sobre as estimativas de risco. Foi desenvolvido um software (RRiskBt), em linguagem Visual BASIC que permite quantificar o risco de resistência utilizando análise de incertezas. Os resultados da análise de incertezas indicaram que as estimativas de risco são afetadas pela distribuição de FreqInicial de modo diferenciado ao longo das gerações. As estimativas do risco de resistência, considerando a distribuição Normal para FreqInicial, são similares àquelas considerando a distribuição Triangular quando as referidas distribuições têm a mesma variância. O uso da distribuição Uniforme, ao invés da Normal ou Triangular em função da falta de informação sobre FreqInicial, leva à superestimação das estimativas de risco de resistência nas gerações iniciais e subestimação nas gerações subseqüentes à geração na qual a freqüência crítica é atingida. A análise de sensibilidade de FreqR a variações nos parâmetros FreqInicial ou DFRes possibilita estimar a geração a partir da qual a estimativa de FreqR independe da variação do parâmetro em questão dentro de um intervalo de valores possíveis preestabelecido. A utilização da análise de incertezas possibilita estimar a geração da praga alvo a partir da qual o risco de resistência é superior a 0,99, independentemente da distribuição utilizada para caracterizar a incerteza associada a FreqInicial. / One of the main risks associated to transgenic crops expressing Bacillus thuringiensis (Bt) toxins is the pest resistance evolution, process driven by genetic and ecological inter related factors. A key parameter that influences the rate of resistance evolution is the initial frequency of the resistance allele in the pest population (FreqInicial). Due to complexity of that process, large scale field experiments to investigate resistance evolution are practically impossible. Mathematical simulation models have been utilized to estimate the R allele frequency (FreqR) along pest generations. The resistance risk was estimated using the deterministic Caprio’s model, incorporating uncertainty to FreqInicial. That approach, called uncertainty analysis, allows to estimate resistance risk along generations. The risk is quantified by the probability of FreqR exceeding a critical value. The main objectives of this work were: (i) to discuss the use of uncertainty analysis in the context of risk resistance estimation and (ii) to evaluate the effect of different FreqInicial input probability distributions on the risk estimates. A software (RRiskBt) was developed in Visual BASIC language to quantify risk of pest resistance evolution to Bt toxins using uncertainty analysis. The results of uncertainty analysis showed that the influence of FreqInicial input distributions on the risk estimates changes along pest generations. The risk estimates considering input Normal distribution for FreqInicial are similar to those ones obtained considering Triangular distribution if their variances are equal. The use of Uniform distribution instead the Normal or Triangular due to lack of information about FreqInicial, leads to super estimation of risk estimates for the initial generations and sub estimation for the generations after the generation for which the critical frequency is achieved. The sensitivity analysis of FreqR to FreqInicial or DFRes allows to estimate the generation after which the FreqR estimates become independent of changes in the particular parameter. The uncertainty analysis allows to estimate the pest generation after which the resistance risk is higher than 0.99, independently of the FreqInicial input distribution.

No Brasil a citricultura está entre as culturas de maior importância. A produtividade dessa cultura no país ainda é considerada baixa e esse fato se deve, em parte, a diversas pragas e doenças. Dentre as doenças, tem-se a tristeza, causada pelo Citrus tristeza virus (CTV). Esse patógeno também pode estar relacionado com outra importante doença da cultura, a morte súbita dos citros (MSC). Com isso, o CTV ganhou ainda maior expressão. Uma alternativa para controlar viroses de plantas é a obtenção de plantas transgênicas resistentes a esses patógenos. Este trabalho objetivou caracterizar com análise molecular e avaliar a resistência ao CTV de plantas transgênicas de laranja Valência (Citrus sinensis L. Osbeck), contendo fragmentos do genoma do CTV, em três construções gênicas diferentes. A transgenia das plantas foi confirmada por análises de Southern blot. A transcrição do transgene foi avaliada por RT-PCR. O material foi inoculado com duas borbulhas infectadas pelo isolado Pêra- IAC, enxertadas no porta-enxerto abaixo do ponto de enxertia da copa transgênica, e pelo vetor Toxoptera citricida infectado. Após quatro semanas da inoculação, para avaliar a resistência ao vírus, brotações da copa transgênica foram submetidas ao teste de ELISA sanduíche indireto com anticorpo monoclonal contra a proteína da capa protéica do CTV. Os resultados indicaram variação na resistência à translocação do vírus nas diferentes construções transgênicas utilizadas e entre clones de uma mesma planta. Todas as linhagens transgênicas inoculadas indicaram a presença do vírus em pelo menos uma das três repetições avaliadas, quando inoculadas por enxertia. Quando inoculadas pelo vetor algumas plantas apresentaram todos os seus clones com baixos valores de absorbância, indicando uma possível resistência ao patógeno. / In Brazil, citrus is one of the most important cultures. The productivity of this culture in the country is still considered low and this fact is due to several pests and diseases that affect the crop. Among the diseases there is the tristeza, caused by Citrus tristeza virus (CTV). This pathogen can also be related with another important disease, the citrus sudden death. Therefore, CTV acquired much more significance. This work aimed to characterize with molecular analysis and to evaluate the resistance to CTV of transgenic Valência plants (Citrus sinensis L. Osbeck), containing genomic fragments of CTV, in three different transgenic constructs. The plants were confirmed as transgenic by Southern blot. The transcription of the transgene was evaluated by RT-PCR. The transgenic plants were challenged with a weak strain of CTV, CTV-IAC, by bud inoculation with two infected bubbles, and by the infected vector Toxoptera citricida. After four weeks of inoculation, the evaluation of viral replication in the transgenic seious was done by ELISA indirect sandwich with monoclonal antibody against the CTV coat protein. The results indicated variation of the resistance to the translocation of the virus between the different transgenic constructs used and between clones of the same plant. All the inoculated plants indicated the presence of the virus in, at least, one of the three evaluated clones, when inoculated by grafting. When inoculated by the vector some plants had all their clones with low values of virus, indicating a possible resistance to the pathogen.

THI1 é provavelmente uma proteína bifuncional, uma vez que está envolvida na biossíntese de tiamina e na estabilidade do DNA organelar, notadamente o mitocondrial. Interessantemente, a biossíntese de tiamina ocorre em compartimentos distintos em plantas (cloroplastos) e em leveduras (mitocôndrias). Ensaios de complementação funcional mostraram que o gene thi1 de Arabidopsis thaliana é capaz de complementar uma cepa mutante de levedura para o gene ortólogo. A proteína THI1 de Arabidopsis thaliana é codificada por um único gene. Uma análise detalhada da região N-terminal da proteína, responsável pela sua localização na células, revelou a presença de duas sequências de direcionamento adjacentes. Na extremidade N-terminal encontra-se um peptídeo de trânsito cloroplástico seguida por uma região capaz de formar uma α-hélice anfifílica, tipicamente encontrada em pré-sequências de direcionamento mitocondriais. Com o objetivo de avaliar se a localização final de THI1 pode apresentar um tipo de regulação temporal ou espacial, foram obtidas plantas transgênicas expressando a proteína THI1 fundida a GFP ("green fluorescent protein"). Análises dessas plantas por meio de microscopia confocal revelaram que THI1 está presente majoritariamente em cloroplastos e raramente em mitocôndrias. Ao contrário do que acontece em Arabidopsis thaliana, em cana de açúcar foram encontrados pelo menos três isoformas/parálogos de thi1. O alinhamento da seqüência de aminoácidos dessas isoformas com a THI1 de Arabidopsis thaliana revelou alta similaridade, inclusive na seqüência de direcionamento. Com o intuito de avaliar o padrão de direcionamento dessas isoformas de cana de açúcar foram obtidas construções gênicas contendo ou a seqüência de direcionamento completa ou o peptídeo de trânsito cloroplástico ou a pré-seqüência mitocondrial, fundidas a GFP sob o comando do promotor 35S. A expressão transiente dessas construções em epiderme de cebola, revelou que no caso das construções contendo a seqüência de direcionamento completa ou o peptídeo de trânsito, o direcionamento ocorreu apenas para os cloroplastos. No caso das construções contendo somente a seqüência de direcionamento mitocondrial a GFP permaneceu difundida no citoplasma. Além do aspecto do direcionamento, THI1 foi avaliada sob o ponto de vista filogenético. As análises filogenéticas mostram que thi1 é raramente encontrado em bactérias mas é amplamente distribuído em Archaea. As distâncias genéticas indicam que provavelmente os eucariontes herdaram thi1 de Archaea. As poucas bactérias que possuem esse gene provavelmente obtiveram-no por meio de herança horizontal. / THI1 is probably a bifunctional protein, since it is involved in thiamin biosynthesis and organelar genome stability mainly the mitochondrial. Interestingly, the thiamin biosynthesis occurs at different compartments in plants (chloroplasts) and yeasts (mitochondria). Functional complementation assays showed that Arabidopsis thaliana thi1 gene is able to complement a yeast mutant strain for the hortolog gene. The Arabidopsis thaliana THI1 is encoded by a single copy gene. A detailed analysis of the THI1 N-terminal region, that is responsible for its targeting in cells, reveled the presence of two in tanden directing sequences. At N-terminal region there is a chloroplastic transit peptide followed by a region able to form an anfifilic α-helix frequently present in mitochondrial presequences. Aiming to evaluate if the THI1 final localization could present a temporal or spacial regulation, transgenic plants expressing THI1 fused to GFP ("green fluorescent protein") where obtained. Confocal microscopy analysis of these transgenic plants showed that THI1 is mainly found in chloroplasts and barely found in mitochondrias. Different from what happens in Arabidopsis thaliana, in sugar cane where founded at least three thi1 isoforms/paralogs. The amino acids sequence alignment of these isoforms with the thi1 one, reveled high similarity including the targeting sequence. To evaluate the directing standard of these sugarcane isoforms, gene constructions made by the complete targeting sequence or the chloroplastic transit peptide or the mitochondrial presequence, fused to GFP under the guidance of 35S promotor, where obtained. A transient expression of these gene constructios in epidermal onion cells prove that in the case of the constructions containing either the complete targeting sequence or the chloroplastic transit peptide the directing occurred only to chloroplasts. On the other hand, the constructions containing the mitochondrial pre sequence, GFP were kept defused in the citoplasm. Besides the directing aspect, THI1 were evaluated under the filogenetic point of view. Filogenetic analysis showed that thi1 is rarely found in bacteria but is widely distributed in Archaea. The genetic distances pointed out that probably eucaryotes THI1 came from Archaea. This gene in a few bacterias probably were inherited by lateral transference.