Os custos adaptativos associados à resistência de insetos a inseticidas podem ser explorados mediante a integração com outras estratégias de controle de pragas em programas de Manejo Integrado de Pragas (MIP). No presente estudo, objetivou-se verificar custos adaptativos associados à resistência de Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) ao inseticida piretroide lambda-cyhalothrin e suas implicações na utilização do hospedeiro pelo parasitoide larval Campoletis aff. flavicincta (Hymenoptera: Ichneumonidae) e as interações com milho geneticamente modificado (MON810) que expressa a proteína Cry1Ab de Bacillus thuringiensis Berliner (milho Bt) e na resposta imunológica ao parasitismo por Campoletis aff. flavicincta. Foram verificados presença de custos adaptativos associados à resistência de S. frugiperda a lambda-cyhalothrin, dado o prolongamento no desenvolvimento larval e duração pupal, redução do peso de pupas fêmeas e longevidade das fêmeas, razão sexual, taxa líquida de reprodução (Ro), taxa intrínseca de aumento (rm) e taxa finita de aumento () de insetos resistentes ao inseticida. Não foi verificada diferença na aceitação de lagartas de S. frugiperda suscetível e resistente a lambda-cyhalothrin por Campoletis aff. flavicincta. Entretanto, o parasitismo de lagartas resistentes foi maior que de suscetíveis em estudos de gaiolas com milho Bt e não-Bt. Posteriormente, foram conduzidos estudos para avaliar, por PCR em tempo real, a expressão diferencial de genes associados ao metabolismo (proteína rica em metionina), resposta imunológica (calreticulina, lisozima, colágeno IV-2, hemócito protease-3, serina protease, imunolectina, receptor scavenger classe C) e detoxificação de xenobióticos (glutationa-S-transferase 145 e as monoxigenases P450 Cyp9A31 e Cyp333B2) expressos em diferentes tecidos (tecido adiposo, hemócitos e/ou mesêntero), na ausência e presença de parasitismo de lagartas das duas linhagens de S. frugiperda por Campoletis aff. flavicincta. No geral, a expressão gênica em lagartas suscetíveis foi superior àquela de lagartas resistentes a lambda-cyhalothrin, independente do período de desenvolvimento, do tecido avaliado e da presença ou não do parasitismo por Campoletis aff. flavicincta. E por fim, foram conduzidos estudos para avaliar o efeito da resistência de S. frugiperda a lambda-cyhalothrin nas respostas imunológica celular (contagem total de hemócitos) e humoral (atividade das fenoloxidases, lisozimática e antimicrobiana e concentração de óxido nítrico) de lagartas, tanto na ausência como na presença do parasitismo por Campoletis aff. flavicincta. A resistência de S. frugiperda a lambda-cyhalothrin induziu somente a pequenas alterações no sistema imunológico do hospedeiro (aumento do número total de hemócitos, redução da atividade antimicrobiana e aumento da atividade lisozimática), as quais não interferem a ponto de resultar em custos adaptativos que leve à maior exploração de lagartas resistentes na presença do parasitismo por Campoletis aff. flavicincta. Portanto, o manejo de S. frugiperda mediante o emprego da tecnologia de milho Bt e do controle biológico via parasitoide Campoletis aff. flavicincta pode favorecer o restabelecimento da suscetibilidade de S. frugiperda a lambda-cyhalothrin. / Fitness costs of insect resistance to insecticides can be exploited by integrating other pest control strategies in Integrated Pest Management (IPM) programs. The objective of this research was to evaluate the existence of fitness costs associated with the resistance of Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) to the pyrethroid insecticide lambda-cyhalothrin and their implications for host use by the larval parasitoid Campoletis aff. flavicincta (Hymenoptera: Ichneumonidae) and interactions with the genetically modified maize (MON810) that expresses Cry1Ab toxin of Bacillus thuringiensis Berliner (Bt maize) and in the immune response to parasitization by Campoletis aff. flavicincta. Fitness costs associated to resistance of S. frugiperda to lambda-cyhalothrin were detected by the delay in larval and pupal development, reduction in the pupal weight and longevity of females, sex ratio, net reproductive rate (Ro), intrinsic rate of natural increase (rm) and the finite rate of increase (). No differences were detected in host acceptance and survival of Campoletis aff. flavicincta in susceptible and lambda-cyhalothrin-resistant larvae of S. frugiperda. However, larval parasitization was higher on the resistant than on the susceptible strain of S. frugiperda in cage studies with Bt and non-Bt maize plants. Then, studies were conducted by using Real time-PCR to evaluate the differential expression of genes associated with metabolism (methionine-rich protein), immune response (calreticulin, lysozyme, collagen IV-2, protease-3 hemocyte, serine protease, immunolectin, scavenger receptor class C) and xenobiotic detoxification (glutathione-S-transferase 145 and P450 monooxygenases Cyp9A31 and Cyp333B2) expressed in different tissues (fat body, hemocytes and/or midgut), in the absence and presence of larval parasitization of both strains of S. frugiperda by Campoletis aff. flavicincta. Overall, gene expression in susceptible larvae was higher than that of lambdacyhalothrin- resistant larvae, regardless of the period of development, tissue evaluated and presence or not of parasitization by Campoletis aff. flavicincta. Finally, studies were conducted to evaluate the effect of the resistance of S. frugiperda to lambda-cyhalothrin on cellular (total hemocyte count) and humoral (phenoloxidases, lysozyme and antimicrobial activities and nitric oxide concentration) immune responses in the absence or presence of parasitization by Campoletis aff. flavicincta. The resistance of S. frugiperda to lambdacyhalothrin conferred only minor changes in the host immune system (increased total hemocyte count, reduced antimicrobial activity and increased lysozyme activity), which may not interfere with fitness costs leading to higher exploitation of resistant larvae in the presence of parasitization by Campoletis aff. flavicincta. Therefore, the management of S. frugiperda by using the Bt maize technology and the biological control via parasitoid Campoletis aff. flavicincta can favor the resetting to susceptibility of S. frugiperda to lambda-cyhalothrin.

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.

Orientadores: Sergio Luiz Monteiro Salles Filho, Sergio Medeiros Paulino de Carvalho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-07T06:18:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Yamamura_Simone_M.pdf: 871039 bytes, checksum: b6d95e812c725ab95233dd7bc308c971 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A produção e a comercialização de plantas transgênicas encontram-se atualmente circundadas por uma série de discussões e debates, pois envolvem a utilização da: engenharia genética para a promoção de inovações no campo científico e tecnológico e para a criação de valor econômico. Os organismos geneticamente modificados ensejam questionamentos nas áreas as mais diversas, como a ambiental, a política, a econômica, a jurídica, a social, a ética, a religiosa e a filosófica; tratá-las conjuntamente e de modo harmônico é tarefa das mais difíceis. Um dos temas que dizem respeito às plantas transgêniéas, especialmente devido à sua intrínseca relação com a pesquisa e o comércio; é o da propriedade intelectual. Os marcos regulatórios internacionais e nacionais que tratam de direitos de propriedade intelectual associados' às plantas transgênicas, bem como os marcos regulatórios que se relacionam ao seu desenvolvimento e comercialização, formam um quadro jurídico complexo e imbricado, que influencia a pesquisa e geração de negócios com transgênicos. Neste trabalho são analisados, em nível internacional, os acordos da Organização Mundial do Comércio referentes à propriedade intelectual, às ,medidas sanitárias e fitossanitárias e às barreiras técnicas ao comércio; as convenções para a proteção de obtenções vegetais; a Convenção da Diversidade Biológica; e o Protocolo, de Cartagena. Em nível nacional, são analisadas a Lei de Propriedade Industrial, a Lei de Proteção de Cultivares, a Lei de Biossegurança e a Medida Provisória de acesso ao patrimônio genético brasileiro. A partir dessas análises, são apontadas tendências para o futuro do aparato regulatório e para a pesquisa, desenvolvimento e geração de negócios com plantas transgênicas. Uma melhor compreensão de tais marcos regulatórios e.de suas implicações contribui para o aproveitamento do potencial brasileiro - o qual passa pela definição de um quadro regulatório claro e coeso, que atenda às prescrições internacionais e às necessidades nacionais, aliado a políticas de incentivo a outros elementos impulsionadores da inovação local / Abstract: Nowadays, the production and marketing of transgenic plants are involved in a series of discussions and debates, as they concern the use of genetic engineering for the promotion of innovations in the fields of science and technology and for the creation of economic value. Genetically modified organisms bring questions in various areas, such as environrnent, politics, economy, law, soc~ety, ethics, religion and philosophy; dealing with them joint1y and harmoniously is such a difficult task. One of the subjects which refer to transgenic plants, especially due to its intrinsec relation to research and commerce, is intellectual property. The international and national regulatory frameworks which tackle intellectual property rights associated to transgenic plants, as well as regulatory frameworks related to their development and.marketing, form a complex and overlapping legal scenario, which influences research and business with transgenic products. This work analyses, at international level, the agreements from the World Trade Organisation regarding intellectual property, sanitary and phytosanitary measures and technical barriers to trade; the conventions for the protection of new varieties of plants; the Convention on Biological Diversity; and the Cartagena Protocol. At national levei, the Industrial Property Law, the Varieties' Protection Law, the Biosecurity Law and the Provisional Measure for the access to Brazilian genetic resources are analysed. From these analyses, tendencies are indicated concerning the future of regulatory frameworks: and research, development and business with transgenic plants. A better comprehension of such regulatory frameworks and of their implications contributes to the use of Brazilian potential - it encompasses the definition of a clear and coherent legal scenario, which keeps up with international prescriptions and national necessities, along with policies for the incentive of other elements essential to local innovation / Mestrado / Mestre em Política Científica e Tecnológica

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.

Os elementos celulares que constituem o tecido xilemático de várias espécies vegetais são amplamente utilizados em diversos setores industriais, com inúmeras aplicações, como por exemplo, a geração de energia e produção de celulose e papel. A parede celular das células vegetais é formada basicamente por celulose, hemiceluloses e lignina. A formação dos polímeros de celulose e hemicelulose dependem exclusivamente do suprimento de precursores chamados de nucleotídeos-açúcares, tais como UDP-glicose, UDP-glucuronato, UDP-xilose, UDP-arabinose, UDP-manose e UDP-galactose. A biossíntese da parede celular é altamente regulada do ponto de vista metabólico, e envolve a participação de várias enzimas que catalisam uma série de reações. Estratégias para alterar o fluxo metabólico destes precursores, podem originar modificações na deposição dos polissacarídeos na parede celular. Em particular, para o setor de celulose e papel tal estratégia pode resultar em fibras com determinadas características, melhorando a qualidade da polpa celulósica ou do papel produzido. O UDP-glucuronato é um dos principais precursores de polissacarídeos hemicelulósicos da parede celular, sendo formado a partir de UDP-glucose pela ação da enzima UDP-glicose desidrogenase (EC. 1.1.1.22). Esta enzima é chave na regulação da biossíntese das pentoses e hexoses da parede celular de plantas superiores. Com o objetivo de modular a síntese dos polissacarídeos hemicelulósicos na parede celular, o presente trabalho analisou o impacto da superexpressão do gene ugdh em plantas transgênicas de tabaco. Foram realizadas análises da composição química da parede celular primária e secundária de folhas e caules, bem como avaliações morfológicas das fibras do tecido xilemático, e também cortes histológicos da região basal do caule. Da parede secundária do tecido xilemático determinou-se o conteúdo de lignina klason e solúvel, bem como a concentração dos carboidratos via HPAE-PAD. No tecido xilemático, todas as plantas transgênicas apresentaram aumento do conteúdo de xilose, embora não significativo. Juntamente, ocorreu um aumento de arabinose significativo em três linhagens transgênicas. Paralelamente, todas as plantas transgênicas tiveram redução do conteúdo de lignina klason, embora significativo em apenas uma linhagem. A relação hexoses/pentoses reduziu em todas as linhagens transgênicas, sendo significativa em três linhagens. As análises histológicas do caule mostraram que os transformantes apresentaram um aumento do tecido xilemático em relação às plantas controles. As análises morfológicas das fibras mostraram que todas as plantas transgênicas apresentaram reduções significativas no comprimento, em relação às plantas controles. No tecido foliar, o conteúdo de polissacarídeos da parede celular primária apresentou uma redução significativa em todas as plantas transgênicas. / The cellular elements that constitute the xylematic tissue of various plant species are widely used in diverse industrial sectors, with numerous applications, for example, the generation of energy and production of cellulose and paper. Plant cell walls are basically formed by cellulose, hemicellulose and lignin. The formation of cellulose and hemicellulose polymers depend exclusively on the supply of the precursors called nucleotide sugars, such as UDPglucose, UDP-glucuronate, UPD-xylose, UDP-arabinose, UDP-mannose and UDP-galactose. The biosynthesis of the cell wall is highly regulated from the metabolic point of view and involves the participation of various enzymes that catalyse a series of reactions. Strategies to alter the metabolic flux of these precursors could give rise to modifications in the deposition of polysaccharides in the cell wall. In particular, for the cellulose and paper sector these strategies could result in fibers with determined characteristics, improving the quality of the cellulose pulp or the paper produced. UDP-glucuronate is one of the principal precursors of the hemicellulose polysaccharides of the cell wall, which is formed from UDP-glucose by the action of UDPglucose dehydrogenase (EC1.1.1.22). This is a key enzyme in the regulation of the biosynthesis of the pentoses and hexoses in the cell walls of higher plants. With the objective of modulating the synthesis of the hemicellulose polysaccharides in the cell wall, the present study analysed the impact of the superexpression of the ugdh gene in transgenic tobacco plants. Chemical analyses were performed to determine the chemical composition of the primary and secondary cell walls of leaves and stems, as well as morphological evaluations of the fibers of the xylematic tissue and histological cuts through the base of the stem. The Klason and soluble lignin content as well as the carbohydrate concentrations (using HPAE-PAD) were determined in the secondary cell walls of the xylematic tissue. All of the transgenic plants showed an increase in xylose content, albeit not significant. A significant increase in arabinose content was observed in three transgenic lines. In parallel all the transgenic plants presented a reduction in Klason lignin, but only significant in one line. The ratio hexose/pentose was reduced in all transgenic lines, being significant in three. Histological analyses on the stem showed that the transformants presented an increase in the xylematic tissue when compared to the controls. The morphological analyses of the fibers showed that all the transgenic plants presented significant reductions in length when compared to the controls. In the leaf tissue, the polysaccharide content of the primary cell wall showed a significant reduction in all of the transgenic plants.

Citrus tristeza virus (CTV) ocorre em quase todas as áreas produtoras de citros do mundo. O controle da doença se baseia, principalmente, no uso de porta-enxertos tolerantes e na premunização das copas. A obtenção de copas de laranjas doces ou de porta-enxerto de laranja azeda transgênicos resistentes ao CTV permitiria retornar a um uso mais intensivo deste excelente porta-enxerto. Com isso, esse trabalho buscou avaliar linhagens transgênicas de laranja doce (Citrus sinensis) e obter plantas transgênicas de laranja azeda (Citrus aurantium) para a resistência ao CTV, a fim de oferecer uma outra alternativa para o controle desta doença em citros. Foram avaliadas plantas transgênicas de laranja doce cv. Valência e cv. Hamlin contendo três diferentes construções gênicas. Uma contendo uma sequência sense (684 pb) do gene da capa protéica do CTV (pCTV-CP), outra contendo uma sequência conservada (559 pb) do CTV (pCTV-SC) e uma do tipo hairpin, contendo sequências sense e antisense do gene da capa protéica separadas por um íntron (pCTV-dsCP). Dez linhagens transgênicas de cada construção gênica e de cada cultivar foram previamente confirmadas por análises de Southern blot e RT-PCR, totalizando 60 linhagens transgênicas. Tais linhagens foram clonadas e enxertadas sobre limão Cravo (C. limonia) e laranja azeda (C. aurantium), totalizando 360 plantas. Essas plantas, juntamente com plantas não transgênicas utilizadas como controle, foram inoculadas com o CTV por meio de Toxoptera citricida virulífero. As técnicas de ELISA indireto utilizando anticorpo monoclonal contra a capa protéica do CTV ou de Real-time PCR utilizando primers amplificadores dos genes p20 e p23 do genoma do CTV foram utilizadas para detectar o vírus nas plantas avaliadas, 4 semanas após as inoculações. Ocorreu variação na resistência ao vírus nas diferentes construções transgênicas utilizadas e entre clones de uma mesma planta. Alguns clones não foram infectados com o vírus mesmo após a quarta inoculação, indicando uma possível resistência ao patógeno. Um total de 30 experimentos de transformação genética de laranja azeda foram realizados, utilizando como explantes segmentos internodal, de epicótilo e de cotilédone associado ao hipocótilo. O teste de GUS permitiu a identificação de duas gemas com reação positiva (0,13% de eficiência de transformação). Tais gemas foram enxertadas in vitro sobre citrange Carrizo, mas apenas uma gema se desenvolveu. A planta obtida foi aclimatizada em casa-de-vegetação. / Citrus tristeza virus (CTV) occurs in almost all citrus-growing areas of the world. Control of citrus tristeza relies mainly on the use of tolerant rootstocks and scion cross protection. Obtaining transgenic sweet oranges cultivars or sour orange resistant to CTV would allow a better use of this excellent rootstock. This way, the aim of this work was to evaluate transgenic sweet orange (Citrus sinensis) lines and to obtain transgenic sour orange (Citrus aurantium) for the resistance to CTV, in order to offer another alternative for the control of the disease in citrus. Transgenic sweet orange cv. Valencia and cv. Hamlin containing three different genetic constructs were evaluated. One gene construct contains a sense sequence (684 pb) of the coat protein gene of CTV (pCTV-CP), another contains a conserved sequence (559 pb) of CTV (pCTV-SC), and the last one a hairpin type, containing the sense and antisense sequences of the coat protein gene separated by an intron (pCTV-dsCP). Ten transgenic lines of each gene construct and each cultivar were previously confirmed by Southern blot and RT-PCR analysis, totalizing 60 transgenic lines. These lines were cloned and grafted into C. limonia and into C. aurantium, totaling 360 plants. The plants, along with non-transgenic plants used as control, were challenged four times with the CTV by means of viruliferous Toxoptera citricida. Indirect ELISA using monoclonal antibody against the CTV coat protein or the Real-time PCR using primers to amplify the CTV genes p20 and p23 were used to detect the virus in the tested plants, 4 weeks after inoculation. Variation in the virus resistance was observed among different transgenic constructs and different clones of the same plant. Some clones were not infected with the virus even after the fourth inoculation, indicating a possible resistance to the pathogen. A total of 30 genetic transformation experiments of sour orange were performed, using as explants internodal segments, epicotyl segments and cotyledon fragment with hypocotyl attached. GUS reaction detected two shoots positive (transformation efficiency of 0,13%). These shoots were in vitro grafted in Carrizo citrange, but only one shoot developed. The plant obtained was acclimatized in greenhouse.

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.

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.

A produção vegetal é dependente do processo fotossintético. As técnicas de biologia molecular e transformação genética de plantas trouxeram boas perspectivas para a alteração do metabolismo fotossintético. Plantas transgênicas de tabaco (Nicotiana tabacum, L.) que superexpressam o gene quimérico Lhcb1*2 de ervilha têm sido estudadas por apresentarem uma série de alterações no desenvolvimento e no metabolismo fotossintético, em relação à linhagem selvagem. Vários autores observaram mudanças morfológicas, fisiológicas, bioquímicas e adaptativas que favorecem essas plantas em diversas condições de cultivo. O objetivo desse trabalho foi o de avaliar o impacto da superexpressão desse gene na formação plastidial de plântulas de tabaco germinadas e mantidas no escuro por sete dias e depois transferidas à luz, com coletas periódicas de 0, 6, 18 e 120 horas pós-iluminação. O desenvolvimento plastidial, avaliado por microscopia de luz, mostra um provável adiantamento na formação dos cloroplastos dos materiais vegetais transgênicos (TR1 e TR2) em relação à selvagem (WT). A análise de ultraestrutura dos plastídios por microscopia eletrônica de transmissão, demostrou um real adiantamento na formação dos cloroplastos maduros nas duas linhagens transgênicas A análise de Western blot confimou a presença de proteínas específicas do fotossistema II (Lhcb 1-2 e D1). Este fato implica que a montagem do aparato fotossintético é antecipada nos transgênicos, assim como o desenvolvimento morfológico e estrutural observado nos plastídios. / The vegetal production is strictly dependent on the photosynthetic process. Techniques of molecular biology and genetic transformation of plants brought good perspectives for the alteration of the photosynthetic metabolism. Transgenic tobacco plants (Nicotiana tabacum, L.) which express the chimeric pea Lhcb1*2 gene were pbtained and presenta series of alterations on development and photosynthetic metabolism in relation to the wild type. Previous analysis have demonstrated morphological, physiological, biochemical and adaptative changes that favour these transgenic lines in various conditions of culture. The aim of this work was to evaluate the impact of the expression of this gene in the plastid formation, of tobacco seedlings. Seeds were germinated and kept in darknes for seven days, and transferred to light. The seedlings were then collected after 0, 6, 18 and 120 hours of exposure to continuous ilumination. The plastidial development evaluated by light microscopy, showed an advanced chloroplast formation of the transgenic lines (TR1 and TR2) in relation to the wild type (WTSR1). The ultrastructural analysis of the plastids by electronic microscopy showed, indeed on advanced formation of mature chloroplasts in the transgenic lines. The Western blot analysis confirmed the presence of two specific proteins (CAB and D1), of the photosystem II. This fact implies that the assembly of the photosynthetic apparatus might occurs earlier in the transgenic lines, as well as the morphological and structural development of the plastids.

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.