Spongiaires Irciniidae de Méditerranée : Chimiotaxonomie, métabolites volatils et bio-indicateurs de pollution par les éléments traces métalliquesLe projet de recherche qui m’a été confié concerne l’étude des éponges Irciniidae de Méditerranée : Ircinia oros, I. variabilis, I. dendroides, Sarcotragus spinosulus et S. foetidus ; collectées, dans le cadre du programme ECIMAR (ANR Biodiversité 2006), dans huit différents sites : détroit de Gibraltar (Ceuta - Espagne), bassin nord occidental (Costa Blanca et l’Estartit – Espagne et Banyuls, Marseille et l’île de Corse - France) et le bassin oriental (Crète - Grèce et Liban).La famille Irciniidae est actuellement constituée de trois genres : Ircinia, Sarcotragus et Psammocinia. La systématique de ces éponges est relativement complexe. Ainsi, le statut de Sarcotragus est considéré comme incertain et la distinction entre certaines espèces d’Ircinia fait encore l’objet de nombreuses discussions. Pour tenter de clarifier ce désordre de la classification biologique, nous avons choisi, dans un premier temps, une étude chimiotaxonomique basée sur la RMN 1H et les analyses multivariées. Par cette approche de métabolomique des différentes espèces, nous avons pu démontrer que les genres Ircinia et Sarcotragus sont caractérisés, d’un point de vue chimique, par des marqueurs chimiotaxonomiques appartenant respectivement à la famille des furanoterpènes et des hydroquinones prénylées.Dans un second temps, nous avons mené une étude comparative des composés volatils présents dans les espèces I. oros, I. variabilis, I. dendroides et S. spinosulus, provenant de trois sites : Marseille, Ceuta et Costa blanca. En effet, des composés volatils comme le diméthylsulfure, le méthylisocyanate et le méthylisothiocyanate, sont présents dans Ircinia felix et ils sont responsables de la forte odeur caractéristique et nauséabonde de cette espèce. L’identité et le rôle écologique potentiel de l’ensemble des volatils sont encore peu étudiés. Plusieurs hypothèses concernant leurs origines ont été proposées (éponge et/ou symbiote) sans toutefois parvenir à une conclusion certaine. De plus, les composés volatils présents dans les éponges Sarcotragus n’ont pas été étudiés, bien qu’elles se distinguent également par une forte odeur. Dans ce cadre, nous avons mis au point un protocole d’étude des composés volatils des spongiaires en utilisant la microextraction SPME de l’espace de tête et l’analyse par CG-SM et/ou CG*CG-MS. Les composés identifiés sont des alcanes, des alcènes, des aldéhydes, des dérivés furaniques et soufrés, issus fort probablement de la dégradation de terpénoïdes par les bactéries associées aux éponges.Enfin, nous avons réalisé une étude comparative de la bioaccumulation d’éléments trace métalliques (ETM) par I. oros, I. variabilis et S. spinosulus, afin d’identifier de potentiels bioindicateurs de pollution par les ETM dont la contamination a considérablement augmenté en Méditerranée pendant ces 20 dernières années. Notre étude a révélé que les différentes espèces semblent bioaccumuler l’arsenic, le chrome, le cuivre, le fer et le plomb, alors qu’elles régulent le cadmium. / The Irciniidae marine sponges from the Mediterranean Sea: secondary metabolism, volatile compounds and potential bio-indicators of a heavy metal pollutionMarine sponges of the Irciniidae family (I. oros, I. variabilis, I. dendroides, S. spinosulus and S. foetidus) collected during the french ANR program ECIMAR from eight different areas over the Mediterranean Sea: Gibraltar Straits (Ceuta - Spain), North Western basin (Costa Blanca and Estartit – Spain and Banyuls, Marseille and Corsica Island - France, and Monaco) and Eastern basin (Crete - Greece and Lebanon) were studied.We used first a chemotaxonomical approach based on 1H NMR chemical fingerprints and multivariate analysis to better characterize the species. Systematic of the Irciniidae family is still unclear, notably the status of Sarcotragus is viewed as uncertain and the distinction of some Ircinia species remains difficult. To clarify this biological classification disorder, we used a chemosystematics strategy. In the present study, we showed that Ircinia and Sarcotragus genera are chemically characterized by chemotaxonomic markers belonging to furanoterpenes and prenylated hydroquinones families respectively. We report also a comparative GC-MS analysis of the volatile components of S. spinolusus, I. oros, I. variabilis and I. dendroides using static headspace solid phase microextraction (HS-SPME). Sponges of the genus Ircinia were described to exude low-molecular-weight volatile compounds (e.g., dimethyl sulfide, methyl isocyanide, methyl isothiocyanate) that give these sponges a characteristic strong and unpleasant odor. To date, the volatile constituents of sponges of the genus Sarcotragus have not been studied, though their odor is no lighter than the associated genus Ircinia from the same family. The impact of different parameters (e.g., sample weight, fiber coating, extraction time and temperature) was evaluated to determine the best conditions of analysis. The types of compounds identified include alkanes, alkenes, aldehydes, ketones, furans, and sulfides probably produced from bacterial degradation of naturally occurring terpenoids. Finally, we performed a comparative study on metal bioaccumulation by I. oros, I. variabilis, and S. spinosulus to select the most suitable species for metal monitoring. Contamination by heavy metals has increased drastically in the coastal Mediterranean during the last 20 years. Arsenic, chromium, copper, iron and lead bioaccumulation were shown to fit an accumulation strategy, while cadmium seemed to be bio-regulated.

O amadurecimento é um processo geneticamente controlado em que ocorrem alterações bioquímicas e fisiológicas no fruto, modificando suas características sensoriais (sabor, cor, aroma e textura). Não existe um modelo exato de estudo para frutos não-climatéricos e os fatores regulatórios envolvidos na maturação desses frutos ainda são pouco claros. Muitos estudos tem focado em diferentes classes hormonais como possíveis fatores regulatórios do amadurecimento de frutos não-climatéricos, incluindo a produção de compostos voláteis do aroma. No morango, o ácido abscísico (ABA) exógeno provavelmente efetua a maturação do fruto. Esse hormônio também exibe um padrão de mudança semelhante ao do etileno em estádios finais do desenvolvimento. Já os jasmonatos, especialmente o metil-jasmonato (MJ), são capazes de induzir a biossíntese de diversos compostos voláteis, que podem apresentar notas aromáticas. Trabalhos com diversas frutas, dentre elas o morango, sugerem a participação das auxinas no amadurecimento, mais especificamente, o ácido indol acético (AIA). Embora existam várias evidências da interação desses hormônios vegetais com o etileno, há poucos detalhes sobre quais são as vias metabólicas e quais etapas são afetadas pelos hormônios citados. Por isso, nesse projeto foram avaliados os efeitos dos hormônios etileno, ABA, AIA e MJ na produção de compostos voláteis do aroma em frutos não-climatéricos, utilizando o morango (Fragaria X ananassa) como modelo. Os morangos foram obtidos no ponto branco de maturação e as aplicações hormonais seguriam protocolos já otimizados e testados em laboratório. Em todos os casos, os resultados dos tratamentos foram comparados com grupos controle tratados apenas com solução tampão. A maioria de compostos voláteis produzidos foi identificada como ésteres, sendo estes já conhecidos pela importância no flavor dos morangos. Outros compostos voláteis do aroma também foram formados ao longo dos dias, tais como: álcoois, aldeídos, cetonas, furanonas, monoterpenos. Também foram avaliados os efeitos dos hormônios ABA e AIA sobre genes ligados a biossíntese de voláteis. Desse modo, foi possível obter informações sobre as interações hormonais relacionadas à formação de voláteis do aroma, gerando base de conhecimento importante para futuras intervenções tecnológicas que visem aprimorar a qualidade sensorial dos frutos. A aplicação exógena dos hormônios vegetais influenciou a biossíntese de compostos voláteis do aroma, quando comparados ao controle, principalmente em relação à via da LOX, devido à maior formação de compostos voláteis C6, que são precursores de compostos típicos do aroma em morangos. A modulação dos níveis de hormônio no morango ao longo do amadurecimento pode ser útil para ajudar a arquitetar abordagens que melhorem a qualidade do fruto e prolonguem sua vida útil. Os resultados obtidos até o momento reforçam a hipótese de existir uma ação dos hormônios estudados em frutos não-climatéricos, com variados graus de impacto sobre os diferentes aspectos do amadurecimento, principalmente sobre a formação de compostos voláteis do aroma. / The fruit ripening is a genetically controlled process in which biochemical and physiological changes occur, modifying its sensory characteristics (taste, color, aroma and texture). There is no exact study model for non-climacteric fruits and the regulatory factors involved in the maturation of these fruits are still unclear. Many studies have focused on different hormonal classes as possible regulatory factors for the maturation of non-climacteric fruits, including the production of volatile aroma compounds. In the strawberry, the exogenous abscisic acid (ABA) probably effects the maturation of the fruit. This hormone also exhibits a pattern of change similar to that of ethylene in late stages of development. However, jasmonates, especially methyl jasmonate (MJ), are capable of inducing the biosynthesis of various volatile compounds, which may have aromatic notes. Several studies about fruits development, among them the strawberry, suggest the participation of auxins in ripening, more specifically indole acetic acid (AIA). Although there is a lot of evidence of the interaction of these plant hormones with ethylene, there are few details about what metabolic pathways are and which steps are affected by the hormones mentioned. Therefore, the effects of the ethylene, ABA, AIA and MJ hormones on the production of volatile aroma compounds in non-climacteric fruits, using strawberry (Fragaria X ananassa) as a model, were evaluated in this project. The strawberries were obtained at the white point of maturation and the hormonal applications would follow protocols already optimized and tested in the laboratory. In all cases, treatment results were compared to control groups treated with buffer alone. Most volatile compounds produced were identified as esters, which are already known for their importance in the flavor of strawberries. Other volatile aroma compounds have also been formed over the course of days, such as alcohols, aldehydes, ketones, furanones, and monoterpenes. We also evaluated the effects of ABA and AIA hormones on genes linked to volatile biosynthesis. Thus, it was possible to obtain information about the hormonal interactions related to the formation of aroma volatiles, generating an important knowledge base for future technological interventions aimed at improving the sensorial quality of the fruits. The exogenous application of plant hormones influenced the biosynthesis of volatile aroma compounds when compared to the control, mainly in relation to the LOX pathway due to the higher formation of C6 volatile compounds, which are precursors of typical strawberry aroma compounds. Modulation of the levels of the hormone in the strawberry during maturation can be useful to help design approaches that improve the quality of the fruit and prolong its useful life. The results reinforce the hypothesis that there is an action of the hormones studied in non-climacteric fruits, with varying degrees of impact on the different aspects of maturation, mainly on the formation of volatile aroma compounds.

O amadurecimento é um processo complexo e geneticamente programado através do qual o fruto adquire características próprias (níveis de açúcar e acidez, cor, amaciamento, sabor e aroma, entre outras) que o torna atraente aos consumidores. O tomate (Solanum lycopersicum) tem sido largamente utilizado como modelo para os estudos sobre amadurecimento de frutos devido à sua importância nutricional e econômica e aos avanços no entendimento de sua genética e bioquímica. Neste fruto, um conjunto de 20 a 30 substâncias voláteis, entre álcoois, aldeídos, cetonas e ésteres, contribuem para o aroma, sendo elas derivadas principalmente de aminoácidos, ácidos graxos e carotenóides. O hormônio etileno está intimamente relacionado com as alterações metabólicas que ocorrem no amadurecimento, inclusive na geração desses compostos voláteis, através da ativação de fatores de transcrição que regulam genes codificadores de enzimas envolvidas nesse processo. Embora se saiba bastante a respeito da bioquímica que produz compostos de aroma e o envolvimento do etileno nesse processo, pouco se sabe sobre o mecanismo de sua regulação. Além disso, o etileno não é o único regulador do amadurecimento, pois há vários indícios de que as auxinas também estão envolvidas neste processo. Embora crescente, este campo ainda encontra-se pouco explorado quando comparado aos avanços obtidos sobre o papel do etileno no amadurecimento de frutos. Os dados são ainda mais escassos no que se refere a regulação das vias de biossíntese dos compostos voláteis. Assim, este trabalho visa avaliar como a interação entre o ácido indol-3-acético (AIA), a auxina mais abundante em plantas, e o etileno influencia a produção do aroma em frutos de tomateiro. Para tal, tomates da cultivar Micro-Tom foram tratados com AIA e etileno, isoladamente e em conjunto. Os resultados mostraram que os grupos de frutos caracterizaram-se por possuir diferentes perfis de compostos voláteis. Os tratamentos com AIA e etileno+AIA ocasionaram atraso no acúmulo de compostos voláteis derivados de isoprenóides, assim como na transcrição de genes envolvidos na síntese desses compostos: carotenoid cleavage dioxygenases 1A e 1B (S/CCD1A e S/CCD1B). A mudança da cor verde para a vermelha e o acúmulo de licopeno também foram atrasados em resposta a estes dois tratamentos. Foram também avaliados os níveis de transcritos de genes envolvidos na síntese de voláteis derivados de ácidos graxos, sendo eles lipoxigenases (S/LOX), hidroperóxido liases (S/HPL) e álcool desidrogenases (S/ADH), além dos níveis da produção de etileno, e AIA na forma livre e conjugados. Os resultados mostraram-se robustos em relação aos impactos nos perfis de compostos voláteis, causados pelos mesmos tratamentos hormonais, em frutos de tomateiro da variedade Grape. Os dados sugerem que a auxina possui importante papel na formação de compostos voláteis do aroma em frutos de tomateiro, regulando de forma negativa este metabolismo. Esse efeito modulador ocorre provavelmente por meio de interações com o etileno. / Fruit ripening is a complex and genetically programmed process through the fruit acquires characteristics (sweetness and acidity, color, softening, flavor and aroma, etc.) that make it attractive to consumers. The tomato fruit (Solanum lycopersicum) has been widely used as a model for studies on fruit ripening due to its nutritional and economic importance and advances in the understanding of its genetics and biochemistry. A set of 20 to 30 volatile substances, including alcohols, aldehydes, ketones and esters, which were derived from amino acids, fatty acids and carotenoids, contribute to the flavor. The hormone ethylene is closely related to the metabolic changes that occur in the maturation, including the generation of these volatile compounds, through the activation of transcription factors that regulate genes encoding proteins involved in this process. Although the knowledge about the biochemistry pathways that produces flavor compounds and the involvement of ethylene have advanced, little is known about the regulation of this process. In addition, ethylene is not the unique hormone that plays this role on fruit ripening. There is a growing body of evidence indicating the involvement of auxin in the maturation. The role of other hormonal classes is still little explored when compared to progress made on the role of ethylene in fruit ripening, especially regarding the regulation of the biosynthetic pathways of volatile compounds. This study aim to assess how the interaction between the indole-3-acetic acid (IAA), the most abundant auxin in plants, and ethylene influence the production of tomato fruit aroma. To do this, fruit from tomato cultivar Micro-Tom were treated with IAA and ethylene, separately and in combination. The results showed that the fruit groups characterized by having different profiles of volatile compounds. The treatment with IAA and IAA + ethylene caused delay in accumulation of volatile compounds derived from isoprenoid, as well as in the transcription of genes involved in the synthesis of these compounds: carotenoid cleavage dioxygenases 1A and 1B (S/CCD1A and S/CCD1B). The change from green to red and the accumulation of lycopene were also delayed in response to these two treatments. We also assessed the levels of transcripts of genes involved in the synthesis of volatile compounds derived from fatty acids (lipoxygenases [S/LOX], hydroperoxide lyases [S/HPL] and alcohol dehydrogenases [S/ADH]), besides the levels of ethylene production, and IAA in free and conjugated form. The results were robust with respect to impacts on volatile compounds profiles, caused by the same hormone treatments in tomato variety Grape. The data suggest that auxin plays an important role in the synthesis of volatile compounds in tomato fruit, negatively regulating this metabolism. This modulating effect likely occurs through crosstalks with ethylene.

Apesar dos diversos estudos sobre a presença de cianobactérias e a correlação entre fatores ambientais que influenciam ou desencadeiam florações, é ainda incipiente a informação sobre o controle fisiológico e bioquímico da produção de metabólitos secundários, cianotoxinas e compostos orgânicos voláteis (COVs) nestes organismos. Os COVs mais comumente encontrados em cianobactérias são a geosmina e o 2- metil-isoborneol, compostos que resistem ao tratamento convencional da água, causam mau cheiro e alteram seu gosto, além de bioacumular em peixes e moluscos. Estudos sobre possíveis sistemas de competição (alelopatia) entre linhagens de cianobactérias, ou entre elas e outros organismos, podem contribuir para elucidação do papel da produção de COVs por cianobactérias. Dessa forma, os objetivos deste projeto foram (i) prospectar a produção de COVs e seus efeitos na auto-regulação fisiológica em cianobactérias mantidas em laboratório; e (ii) desenvolver um método analítico, por microextração em fase sólida (SPME) e cromatografia em fase gasosa com detecção por espectrometria de massas (GC-MS), para a determinação destes compostos. Foram realizados ensaios para avaliar os perfis de produção dos COVs em duas linhagens de M. aeruginosa em diferentes fases de crescimento, sob diferentes intensidades luminosas (50, 150 e 250 ?µmol.fótons.m-2.s-1) e também ao longo do ritmo circadiano, avaliando a influência dos períodos claro e escuro. Para avaliar efeitos alelopáticos, exsudatos de uma linhagem de M. aeruginosa produtora de microcistinas foram testados em culturas de outra linhagem de M. aeruginosa não produtora de toxinas por meio de técnicas tradicionais de cultivo com monitoramento do crescimento. Na análise da produção de COVs, por GC-MS, observou-se que se destacam, majoritariamente, os compostos α-ciclocitral, &#946-ciclocitral e β-ionona, sendo o β-ciclocitral o mais abundante, em todas as condições testadas, para as ambas as linhagens estudadas. A linhagem não toxigênica, no entanto, apresentou produção mais elevada de todos os compostos identificados. Dentre as intensidades luminosas testadas, a intensidade de 250 µmol.fótons.m-2s-1 foi a que apresentou a maior taxa de crescimento para a linhagem LTPNA 08 e relação negativa entre o aumento da irradiância e a produção de β-ciclocitral. Foram identificadas, também, variações na produção dos compostos α-ciclocitral, β-ciclocitral e β-ionona nas linhagens ao longo do ritmo circadiano, sendo as maiores concentrações encontradas no período escuro. Observou-se morte celular e redução na produção de COVs 24 horas após adição de exsudatos pertencentes à linhagem de M. aeruginosa toxigênica em cultivos da linhagem não-toxigênica. Sendo assim, pode-se inferir que a produção dos COVs pode sofrer alterações qualitativas e quantitativas dependendo do estímulo ambiental presente, tanto por interações bióticas (com outros organismos e ritmo circadiano), quanto por fatores abióticos (intensidade luminosa). / There are several studies on the presence of cyanobacteria and the correlation between environmental factors that may influence or trigger blooms. However, information concerning the physiological and biochemical control of the production of secondary metabolites, toxins and volatile organic compounds (VOC) by cyanobacteria is poorly understood. Geosmin and 2-methyl-isoborneolare are commonly found VOC in cyanobacteria, they resist to conventional water treatment and can cause bad smell and taste in the final water. In addition, VOC can bioaccumulate in fish and shellfish. Studies on possible competition systems (allelopathy) either among strains of cyanobacteria or among them and other organisms such as green microalgae, may help to elucidate the role of VOC production by cyanobacteria. Thus, the main objectives of this study are: (i) prospect the production of VOCs and their effects on physiological self-regulation in cyanocrobacteria kept in the laboratory; and (ii) to develop an analytical method, by solid phase microextraction (SPME) and gas chromatography with mass spectrometry detection (GC-MS), for the determination of these compounds. The assays were carried out to evaluate the production profiles of VOCs in two strains of M. aeruginosa at different growth stages under different light intensities (50, 150 and 250 µmol.fótons.m-2.s-1) and also along of the circadian rhythm, evaluating the influence of light and dark periods. To assess allelopathic effects, exudates from a microcystin-producing strain of M. aeruginosa were tested on cultures of another non-toxin producing M. aeruginosa strain by traditional growth monitoring culture techniques. In the analysis of VOC production by GC-MS, it was observed that α-cyclocyclal, β-cyclocyclal and β-ionone compounds were the most prominent, with β-cyclocitral being the most abundant in all conditions tested, for both strains studied. The non-toxigenic lineage, however, showed higher production of all the identified compounds. Among the light intensities tested, the intensity of 250 µmol.fótons.m-2s-1 was the one with the highest growth rate and positive relation between the irradiance increase and the β-cyclocitral production. Variations in the production of the α-cyclocyclal, β-cyclocyclal and β-ionone compounds were also identified in the lines along the circadian rhythm, being the highest concentrations found in the dark period. Cell death and reduction in VOC production were observed 24 hours after addition of exudates belonging to the toxigenic M. aeruginosa lineage in cultures of the non-toxigenic lineage. Thus, it can be inferred that the production of VOCs can undergo qualitative and quantitative changes depending on the environmental stimulus present, both by biotic interactions (with other organisms and circadian rhythm) and by abiotic factors (luminous intensity).

A antracnose, que tem como agentes causais os fungos Colletotrichum gloeosporioides e C. acutatum, é uma das principais doenças que afetam a cultura da goiabeira. Não há no Brasil, fungicidas registrados para o controle da doença em pós-colheita. Em vista disso e da preocupação em relação à saúde humana e o respeito ao ambiente vem crescendo pesquisas envolvendo a utilização de agentes alternativos para o controle de doenças. Foi verificado em trabalho prévio que a levedura S. cerevisiae, apresentou atividade antagônica in vitro contra vários fitopatógenos, dentre eles C. gloeosporioides. Essa inibição foi atribuída à produção de uma mistura de compostos orgânicos voláteis (COVs), sendo que os álcoois 3-metil-1-butanol (3M1B) e 2-metil-1-butanol (2M1B) foram apontados como os principais responsáveis por essa atividade. Considerando a importância do manejo pós-colheita e o potencial da utilização de COVs no controle da antracnose, os objetivos desse trabalho foram avaliar o efeito in vitro dos COVs 3M1B e 2M1B identificados a partir de S. cerevisiae no desenvolvimento de Colletotrichum sp, elucidar alguns dos possíveis mecanismos de ação atuantes no processo inibitório e avaliar a utilização dos COVs no controle pós-colheita da antracnose em frutos de goiaba. Foi observado aumento da inibição do crescimento micelial dos fitopatógenos à medida que houve aumento da concentração dos compostos, chegando a 100% a partir da dose de 1µL mL-1 de ar. Os menores valores de MIC50 para C. gloeosporioides e C. acutatum, foram 0,34 e 0,31 quando tratados com os compostos 3M1B e a mistura 3M1B:2M1B (10:1; v/v), respectivamente. Ambos os fitopatógenos retomaram o crescimento quando transferidos para novo meio na ausência dos COVs, caracterizando a natureza fungistática da inibição. A esporulação de C. acutatum também foi totalmente inibida nas doses testadas. Também foram observados efeitos negativos sobre a produção de biomassa fúngica por C. gloeosporioides e C. acutatum, em média 64,9% e 55,4% menores, respectivamente, após a exposição aos COVs. Com relação aos possíveis mecanismos de ação atuantes no processo inibitório, os ensaios indicam que os voláteis podem causar aumento na permeabilidade da membrana plasmática, tendo como consequência a perda de eletrólitos. Foram verificados maiores níveis de peroxidação dos lipídios de membrana quando expostos aos voláteis, indicando um possível processo de estresse oxidativo. Não foram verificadas alterações significativas no conteúdo de proteínas do micélio dos fitopatógenos. O potencial de utilização do 3M1B no controle da antracnose em pós-colheita foi avaliado em frutos inoculados com C. acutatum e posteriormente tratados com o volátil por 10h. A incidência e a severidade da doença nos frutos tratados alcançaram valores 5 e 6,25 vezes maiores, respectivamente, quando comparado com o controle no último dia de avaliação. Também foi avaliado o efeito do tratamento sobre qualidades físico-químicas dos frutos, e não foram observadas alterações em nenhum dos parâmetros avaliados. Os COVs utilizados nesse estudo são capazes de interferir no desenvolvimento de C. gloeosporioides e C. acutatum, porém nas condições experimentais do trabalho, mostraram-se inadequados para o controle da antracnose em goiaba. / The anthracnose, which has as causal agents the fungi Colletotrichum gloeosporioides and C. acutatum, is one of the main diseases that affect guava plants. In Brazil, there are not fungicides registered for the control of the disease in post-harvest conditions. This aspect and the concern about human health and the environment, made increase researches involving the use of alternative agents to control diseases. In a previous study, it was shown that the yeast S. cerevisiae exhibited antagonistic activity in vitro against several pathogens, including C. gloeosporioides. This inhibition was attributed to the production of a mixture of volatile organic compounds (VOCs), and the alcohols 3-methyl-1-butanol (3M1B) and 2-methyl-1-butanol (2M1B) were identified as the main ones, responsible for the activity. Considering the importance of post-harvest management and the potential use of VOCs in the anthracnose control, the objectives of this study were the evaluation of the in vitro effect of 3M1B and 2M1B VOCs identified from S. cerevisiae on the development of Colletotrichum, the elucidation of some of the possible mechanisms acting during the inhibitory process and the evaluation of the use of VOCs in postharvest anthracnose control of guava fruits. An increased inhibition was observed in mycelial growth of the pathogens as the concentration of the compounds increased, reaching 100% of inhibition in the dose 1L mL-1 of air. The lowest values of MIC50 for C. gloeosporioides and C. acutatum were 0.34 and 0.31, respectively when treated with the compound 3M1B and the mixture 3M1B:2M1B (10:1; v/v). Both pathogens regained growth when transferred to a new medium in the absence of VOCs, thus characterizing the fungistatic nature of the inhibition. The sporulation of C. acutatum was also completely inhibited at all tested doses. There were negative effects on the production of fungal biomass by C. gloeosporioides and C. acutatum, being 64.9% and 55.4% lower on average, respectively, after exposure to VOCs. Regarding the possible mechanisms actinng in the inhibitory process, the results indicated that the volatiles could increase the permeability of the plasma membrane, resulting in the loss of electrolytes. It was observed higher levels of peroxidation of membrane lipids when exposed to volatiles, suggesting a oxidative stress process. There were not significant alterations in protein content of the pathogen mycelium. The potential use of 3M1B in postharvest anthracnose control was evaluated in fruits inoculated with C. acutatum and subsequently treated for 10h with the volatile. The incidence and severity of disease in the treated fruits showed values 5 and 6.25 higher, respectively, when compared to the control treatment on the last day of evaluation. The effect of treatment was evaluated on the physico-chemical quality of the fruits, and no changes were observed in any of the parameters. The VOCs used in this study are able to interfere on the development of C. gloeosporioides and C. acutatum, but, under the experimental conditions of the work, the VOCs were not adequate to control the anthracnose of guava.

A banana é um fruto consumido no mundo todo e, ao contrário do que acontece na maioria dos países nos quais predomina o grupo Cavendish, uma grande variedade de cultivares são consumidas nas diferentes regiões do Brasil. No entanto, as informações bioquímicas e fisiológicas a respeito das cultivares consumidas no país são ainda restritas e, apesar de serem muito diferentes entre si, são tratadas da mesma maneira na pré e pós-colheita, o que muitas vezes compromete a qualidade do fruto. Diante disso, dois pontos são fundamentais para a obtenção de frutos de melhor qualidade: a definição do ponto de colheita e o tratamento dos frutos com etileno após a colheita. Hoje a colheita é feita em função do diâmetro dos frutos e o tratamento com etileno é o mesmo para todas as cultivares. Porém, frutos com o mesmo diâmetro nem sempre estão no mesmo estágio de maturidade fisiológica e, usualmente, o tratamento pós-colheita feito com etileno, visando o amadurecimento mais rápido e uniforme dos frutos, não segue nenhuma orientação técnica. A consequência da falta de critérios definidos para a colheita e para a aplicação de etileno resulta em bananas com baixa qualidade e com vida-de-prateleira curta. A produção de banana é dificultada pelos problemas fitossanitários que ocorrem nas plantações, incluindo doenças como as Sigatokas Negra e Amarela e o Mal-do-Panamá. Tendo em vista a ameaça que as doenças da bananeira representam e os prejuízos que podem causar, a introdução de cultivares resistentes é a melhor forma para reduzir a pressão desses patógenos sobre a cultura. Por ser resistente às Sigatokas e ao Mal de Panamá este trabalho visou conhecer melhor a cultivar Thap Maeo (Musa acuminata AAB cv. Thap Maeo) que tem como defeito principal uma vida-de-prateleira muito curta. Os objetivos deste trabalho foram: (1) estabelecer o ponto de colheita das bananas da cultivar Thap Maeo utilizando a metodologia da soma de temperatura a que a planta está exposta durante o desenvolvimento dos frutos; (2) estabelecer, a partir da caracterização físico-química dos frutos, o teor ideal de etileno exógeno para promover o amadurecimento uniforme dos frutos e, (3) estudar o balanço hormonal no amadurecimento dos frutos. Em uma primeira etapa foi implantado um experimento de campo para determinar a Temperatura Base e a Idade Fisiológica Máxima para esta cultivar. Estes parâmetros são necessários para o cálculo da idade fisiológica e na determinação do ponto de colheita. Com o término desta etapa, foram realizadas colheitas de frutos em diferentes épocas do ano para confirmar a metodologia usada. Foi possível estabelecer uma metodologia para estimar o ponto de colheita dos frutos de acordo com a estação do ano em que estes se desenvolveram. Para estabelecer o teor ideal de etileno exógeno aplicado na pós-colheita, os frutos foram testados com diferentes concentrações de etileno (0 a 1000 ppm) em dose única. Os resultados indicam que mesmo as menores concentrações de etileno aplicadas promovem o amadurecimento uniforme dos frutos, sem diferenças aparentes entre os tratamentos. Além disso, as análises do perfil de compostos voláteis da polpa indicam que a maior diferença entre o aroma dos tratamentos é entre frutos tratados e não tratados. Os frutos que não foram tratados apresentaram maior quantidade de compostos identificados. Em todas as colheitas realizadas, o período entre o início do amadurecimento e o amadurecimento completo dos frutos foi consideravelmente curto se comparado a bananas do subgrupo Nanica. Para melhor compreender estes resultados, além do etileno, foram quantificados os teores livres dos hormônios ácido indol-3-acético (AIA) e ácido abcísico (ABA). Em comparação com estudos anteriores, com cultivares do subgrupo Nanica, a cultivar Thap Maeo produz mais etileno e ABA durante o amadurecimento, além de apresentar menores teores de AIA quando verde. Estas diferenças hormonais podem explicar o curto período de amadurecimento desta cultivar. / Banana is an important staple food. Unlike the world Market, which has only the Cavendish Bananas as export bananas, Brazilian market has many Bananas varieties. However, biochemical and physiological information about these varieties are still scarce and different bananas cultivars are treated the same way in pre or post-harvest, which often affects the quality of the fruit. In this context, two issues are important to reach best fruit quality: definition of harvest time and the exogenous ethylene treatment. Now a day the harvest time is defined by the diameter of the fruits and the ethylene treatment is equal for all cultivars. However, fruits with the same diameter not always are in the same development grade and the post-harvest ethylene treatment, aiming a faster and uniform ripening, does not follow any technical recommendation. The consequences for the lack of criteria in the harvest and for the ethylene treatment might be a low quality and shelf life banana. Banana production is hampered by plant health problems occurring in the production fields, including the diseases such as the Sigatokas and the Panama Wilt. Given the threat of the banana diseases, and the damage they can cause, the introduction of resistant cultivars is the best way to reduce the pressure of these pathogens on this crop. Being resistant to Sigatokas and Panama diseases, this work aimed to know better the cultivar Thap Maeo (Musa acuminata AAB cv. Thap Maeo) whose main defect is a short shelf life. The objectives of this work were: (1) to establish the harvest time of Thap Maeo bananas using the thermal sum techniques, (2) using the physico-chemical characterization of the fruit, establish the ideal concentration of exogenous ethylene to promote uniform ripening of fruits and (3) study the hormonal balance in the fruit ripening. The first step was a field experiment to determine the base temperature and the maximum physiological age. These parameters are used to calculate the thermal sum. The next step was to harvest fruits from different times of the year to confirm the methodology. It was established a methodology to estimate the harvest time according to the season in which the fruit has developed. Five ethylene concentration were tested (0-1000 ppm). Results showed that even the low ethylene concentration applied could promote the uniform ripening of the fruits with no apparent differences between the treatments. Furthermore, the analysis of volatile compounds in the pulp indicate that the major difference between the aroma of treatments is between treated and untreated fruits. The fruits that were not treated showed a higher amount of identified compounds. For all harvested fruits, the period between the ripening start and full ripening of the fruit was short when compared to the Nanica bananas. Levels of the hormones indole-3-acetic acid and abscisic acid, in addition to ethylene, were quantified to better understand these results. Compared to previous studies, with cultivars of Nanica subgroup, the cultivar Thap Maeo produce more ethylene and ABA during ripening, and have lower IAA level in the green stage. These hormonal differences may explain the short maturity period of this cultivar.

O amadurecimento é um processo complexo formado por alterações metabólicas, que ocorrem após o fruto atingir a sua maturidade fisiológica. O tomate é um fruto climatérico, usado como modelo para estudo do papel do etileno durante o amadurecimento. A pimenta é um fruto não-climatérico, pertencente à mesma família que o tomate, e por conta disso, pode apresentar similaridades no desenvolvimento de diversos atributos de qualidade durante o amadurecimento, como o aroma. A maioria dos compostos voláteis em frutos deriva dos carboidratos, lipídeos e aminoácidos, sendo a via das lipoxigenases a responsável pela formação de voláteis C6. Devido a sua importância no processo de regulação do amadurecimento em frutos, o etileno possui um papel fundamental para a formação do aroma, no entanto, outros hormônios como o metil jasmonato (MeJA), também possuem um papel importante nesse processo. O presente trabalho visa avaliar os papéis dos hormônios etileno e MeJA na formação dos compostos voláteis do aroma em tomate Grape (Solanum lycopersicum) e pimenta malagueta (Capsicum frutescens) durante o amadurecimento. Os frutos foram tratados com MeJA, Etileno, 1MCP e MeJA+1MCP, com posteriores análises de voláteis e níveis dos transcritos de genes para as enzimas lipoxigenase (LOX), álcool desidrogenase (ADH) e hidroperóxido liase (HPL), que participam da formação dos voláteis derivados da via dos ácidos graxos. Os resultados mostraram que os tratamentos hormonais causaram mudanças claras na composição do aroma de pimenta e tomate, mas muitos desses resultados deixaram evidente a natureza climatérica e não-climatérica desses frutos. Diferentemente do que aconteceu em pimenta, foi possível visualizar uma íntima relação entre MeJA e etileno na formação do aroma em tomate, principalmente nos voláteis derivados da via dos carotenoides. Em tomate, foi possível observar que a expressão dos transcritos dos genes da via dos ácidos graxos, LOX, ADH e HPL, e da via dos carotenoides, CCD1A e CCD1B, foi diminuída pela ação de 1MCP, mesmo quando esteve associado à MeJA. O tratamento com MeJA aumentou voláteis C6 em pimenta e tomate. Particularmente em tomate, essa elevação foi associada ao aumento na expressão de LOXC e HPL, um dia após a aplicação do hormônio. Quando o tomate se tornou completamente maduro, não foram constatadas tantas diferenças em relação aos outros tratamentos, exceto pelo aumento evidente dos compostos derivados da via dos carotenoides, beta-ionona e 6-metil-5-hepten-2-ol. No primeiro dia de tratamento com MeJA em pimenta, verificou-se um aumento evidente nos níveis da maioria dos ésteres, inclusive os hexílicos de cadeia alifática, que são derivados dos voláteis C6 da via dos ácidos graxos. Além disso, também apresentaram aumento evidente, logo no primeiro dia após o tratamento com MeJA, os compostos 2-isobutil-3-metoxipirazina e 3-careno, sendo esses dois últimos os compostos que fornecem a nota aromática mais característica de pimenta. Quando as pimentas amadureceram completamente, constatou-se um aumento estatisticamente significativo, proporcionado por MeJA, nos voláteis C6 (E)-2-hexen-1-ol, 3-hexen-1-ol e hexanal, sendo esse último um dos grandes contribuidores para o aroma desse fruto. / Ripening is a complex process formed by metabolic changes that occur after fruit physiological maturity. Tomato is a climacteric fruit, used as a model to study the role of ethylene during ripening. Pepper is a non-climacteric fruit, belonging to the same family as the tomato, and because of this, may present similarities in the development of several attributes of quality during maturation, such as aroma. Most of volatile compounds in fruits derives from carbohydrates, lipids and amino acids, and lipoxygenases pathway is responsible for C6 volatiles production. Due to its importance in the fruit ripening regulation process, ethylene plays an important role in aroma production; however, other hormones, such as methyl jasmonate (MeJA), also play a significant role during fruit ripening. The present work aims to evaluate the roles of ethylene and MeJA hormones in the formation of aroma compounds in tomato Grape (Solanum lycopersicum) and chili pepper (Capsicum frutescens) during ripening. Fruits were treated with MeJA, Ethylene, 1MCP in MeJA+1MCP, followed by analysis of volatile compounds and levels of gene transcripts for the enzymes lipoxygenase (LOX), alcohol dehydrogenase (ADH) and hydroperoxide lyase (HPL), which participate of production of volatile compounds derived from the fatty acid pathway. The results showed that hormonal treatments caused changes in pepper and tomato aroma composition, but many of these results made evident the climacteric and non-climacteric nature of these fruits. Unlike what happened in pepper, it was possible to visualize an intimate relationship between MeJA and ethylene under the tomato aroma compounds, mainly in the formation of carotenoid-derived volatiles. In tomato, it was possible to observe that the expression of the fatty acid pathway gene transcripts, LOX, ADH and HPL, and carotenoid pathway, CCD1A and CCD1B, were reduced by 1MCP action, even when it was associated with MeJA. MeJA treatment increased C6 volatiles in pepper and tomato. Particularly in tomato, this elevation was associated with an increase in the LOXC and HPL expression, one day after the hormone treatment. When tomato became fully mature, there were not so many differences compared to the other treatments, except for the evident increase of the carotenoid-derived volatile compounds, beta-ionone and 6-methyl-5-hepten-2-ol. On the first day of treatment with MeJA in pepper, there was a clear increase in the levels of most esters, including the aliphatic chain hexils, which are derived from the C6 volatiles of the fatty acid pathway. In addition, 2-isobutyl-3-methoxypyrazine and 3-carene compounds also showed evident increase, the first two days after treatment with MeJA, the latter two being the compounds that provide the most characteristic aromatic note of pepper. When the peppers reach their complete maturation, there was an increase, under MeJA treatment, in the C6 volatiles (E)-2-hexen-1-ol, 3-hexen-1-ol and hexanal, which is one of the most important aroma compounds in peppers.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudia Tatiana_ silva.pdf: 2022908 bytes, checksum: a04e53fead9716247a3d90eaa7333faf (MD5) Previous issue date: 2016-01-18 / Allelochemicalare substances present in plants, released into the environment that influence on the community, since the allelopathic potential of one plant can inhibit the development of others. Medicinal plants that have essential oils in their composition have typically been promising in weed control. Thus, this study evaluated the phytotoxic potential of dried leaves, extracts and essential oil of sage on germination and growth of tomato, guinea grass and chia plants, under laboratory conditions and at greenhouse as well as identified the chemical composition and antioxidant activity. For the bioassays in laboratory, dried leaves were soaked using hexane, ethyl acetate, acetone and methanol solvents and extracts were submitted to reactions for phytochemical characterization. The essential oil was obtained by hydro-distillation of leaves and its composition was determined by gas chromatography coupled to mass spectrometry. Antioxidant activity was measured by free radicals as DPPH. Allelopathic tests used extracts at 1% concentration and essential oil at concentrations of 0, 100, 200, 400, 600, 800, 1,000 and 2,000 mg L-1 (v/v). In greenhouse, dry mass of sage was tested at 3.75; 7.5 and 15 t ha-1 rates and the control (no mass). Phytochemical analysis revealed the occurrence of tannins, flavonoids, saponins and triterpenoids on extracts. Acetone and methanolic extracts have registered some high antioxidant activity. All extracts reduced tomato germination parameters and the extracts produced with hexane and ethyl acetate also reduced tomato shoot growth. The acetone extract had no effect on germination of guinea grass, while other extracts tested inhibited the answers and hexane extract decreased seedling growth of this specie. Hexane extract reduced the germination of chia seeds. However, the other parameters of germination were affected by the other extracts without any effect on growth. Twenty-eight compounds were recorded (corresponding to 98.82% essential oil) and the highest were: camphor (27.59%), camphene (23.70%), α-pinene (13.75%), β-pinene (6.28%) and limonene (5.38%). Monoterpenes (68%) have been prevalent in essential oil. The essential oil showed 85.3% of DPPH radical seizing activity and a 3.67 μg mL-1IC50value characterizing it as a great antioxidant. The final germination percentage of the three species was not inhibited by the essential oil at the tested concentrations. However, germination speed, time indices and average speed of germination rates were adversely affected in most tested concentrations for tomato and chia seeds. The same behavior was not observed for guinea grass seeds. In greenhouse, chlorophyll contents of tomato and guinea grass plants were reduced with 7.5 and 15 t ha-1 sage as cover crop. Tomato shoot length was inhibited in all tested rates, and guinea grass plants showed some growth decrease when using 15 t ha-1 sage mass. The dry mass of tomato plants was reduced when 15 t ha-1 sage and 7.5 and 15t ha-1 guinea grass were used as cover crops. In general, the extracts showed better phytotoxic activity to parameters of germination than the seedling growth. The effect varied due to the target specie and solvent used to prepare the extract. Sage as cover crop reduced the evaluated variables in tomato and guinea grass, but there was no effect on chia plants. It is suggested that planting in sequence or too close must be avoided. On the other hand, the essential oil showed no influence on guinea grass seeds. But, it is worth noting that botanical species respond differently and, usually, there is no allelopathic effect on germination percentage / Aleloquímicos são substâncias presentes nos vegetais, liberadas no ambiente e influenciam a comunidade ao redor, visto que, o potencial alelopático de uma planta pode se manifestar inibindo ou estimulando o desenvolvimento de outras. As plantas medicinais que apresentam óleos essenciais em sua composição, normalmente, têms e mostrado promissoras no controle de plantas. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial alelopático de folhas secas, extratos e óleo essencial de sálvia sobre a germinação e o desenvolvimento de tomate, capim mombaça e chia, em condições de laboratório e casa de vegetação bem como identificar a composição química e atividade antioxidante. Para os testes de laboratório, folhas de sálvia foram submetidas à extração com os solventes hexano, acetato de etila, acetona e metanol que passaram por reações de caracterização fitoquímica. O óleo essencial foi obtido por hidrodestilação e sua composição foi determinada usando cromatografia gasosa/espectrometria de massa. A atividade antioxidante foi medida pela eliminação de radicais livres DPPH. Os testes alelopáticos utilizaram extratos na concentração de 1% e o óleo nas concentrações: 0, 100, 200, 400, 600, 800, 1000 e 2000 mg L-1 (v/v). Nos testes em casa de vegetação, a massa seca de sálvia foi utilizada nas proporções de 3,75; 7,5 e 15 t ha-1, além da testemunha. A análise fitoquímica indicou a presença de taninos, saponinas, flavonóides e triterpenóides nos extratos. Os extratos acetônico e metanólico apresentaram maior atividade antioxidante. Todos os extratos influenciaram negativamente os parâmetros germinativos do tomate e os produzidos com hexano e acetato de etila reduziram o crescimento aéreo. O extrato acetônico não influenciou os parâmetros germinativos de capim mombaça, enquanto os demais extratos inibiram as respostas e o extrato hexânico reduziu o crescimento da plântula. As sementes de chia tiveram a germinação inibida pelo extrato hexânico. Entretanto, os demais parâmetros germinativos foram afetados pelos demais extratos, sem efeito sobre o crescimento. No óleo essencial, foram detectados 28 compostos (98,82% do óleo) e os majoritários foram: cânfora (27,59%), canfeno (23,70%), α-pineno (13,75%), β-pineno (6,28%) e limoneno (5,38%). Monoterpenóides foram predominantes no óleo essencial (68%). O óleo apresentou 85,3% de capacidade de sequestro do radical DPPH e EC50 de 3,67 μg mL-1, caracterizando-o como ótimo antioxidante. O percentual final de germinação das três espécies não foi inibido pelo óleo essencial nas concentrações testadas. Entretanto, os índices de velocidade, tempo e velocidade média de germinação foram influenciados de forma negativa na maioria das concentrações testadas, para as sementes de tomate e chia. O mesmo não foi observado para sementes de capim mombaça. Em casa de vegetação, o teor de clorofila das plantas de tomate e capim mombaça foi reduzido com 7,5 e 15 t ha-1 de sálvia em cobertura. O comprimento da parte aérea do tomate foi inibido em todas as proporções testadas e as plantas de capim mombaça apresentaram redução do crescimento quando foram utilizados15 t ha-1desálvia. A massa seca das plantas de tomate reduziu com o uso de 15 t ha-1 de sálvia como cobertura e a de capim mombaça com 7,5 e 15 t ha-1. De forma geral, os extratos apresentaram melhores respostas alelopáticas para os parâmetros germinativos do que para o crescimento das plântulas. O efeito variou em função da espécie alvo e do solvente utilizado para preparo do extrato. A sálvia em cobertura reduziu as variáveis avaliadas em tomate e capim mombaça. Assim, a semeadura em sequência ou muito próxima deve ser evitada. Entretanto, não apresentou efeito nas plantas de chia. Ao passo que o óleo essencial não influenciou o capim mombaça. Deve ser destacado que as espécies botânicas respondem de forma diferenciada e muitas vezes o efeito alelopático não está sobre o percentual de germinação

Apesar dos diversos estudos sobre a presença de cianobactérias e a correlação entre fatores ambientais que influenciam ou desencadeiam florações, é ainda incipiente a informação sobre o controle fisiológico e bioquímico da produção de metabólitos secundários, cianotoxinas e compostos orgânicos voláteis (COVs) nestes organismos. Os COVs mais comumente encontrados em cianobactérias são a geosmina e o 2- metil-isoborneol, compostos que resistem ao tratamento convencional da água, causam mau cheiro e alteram seu gosto, além de bioacumular em peixes e moluscos. Estudos sobre possíveis sistemas de competição (alelopatia) entre linhagens de cianobactérias, ou entre elas e outros organismos, podem contribuir para elucidação do papel da produção de COVs por cianobactérias. Dessa forma, os objetivos deste projeto foram (i) prospectar a produção de COVs e seus efeitos na auto-regulação fisiológica em cianobactérias mantidas em laboratório; e (ii) desenvolver um método analítico, por microextração em fase sólida (SPME) e cromatografia em fase gasosa com detecção por espectrometria de massas (GC-MS), para a determinação destes compostos. Foram realizados ensaios para avaliar os perfis de produção dos COVs em duas linhagens de M. aeruginosa em diferentes fases de crescimento, sob diferentes intensidades luminosas (50, 150 e 250 ?µmol.fótons.m-2.s-1) e também ao longo do ritmo circadiano, avaliando a influência dos períodos claro e escuro. Para avaliar efeitos alelopáticos, exsudatos de uma linhagem de M. aeruginosa produtora de microcistinas foram testados em culturas de outra linhagem de M. aeruginosa não produtora de toxinas por meio de técnicas tradicionais de cultivo com monitoramento do crescimento. Na análise da produção de COVs, por GC-MS, observou-se que se destacam, majoritariamente, os compostos α-ciclocitral, &#946-ciclocitral e β-ionona, sendo o β-ciclocitral o mais abundante, em todas as condições testadas, para as ambas as linhagens estudadas. A linhagem não toxigênica, no entanto, apresentou produção mais elevada de todos os compostos identificados. Dentre as intensidades luminosas testadas, a intensidade de 250 µmol.fótons.m-2s-1 foi a que apresentou a maior taxa de crescimento para a linhagem LTPNA 08 e relação negativa entre o aumento da irradiância e a produção de β-ciclocitral. Foram identificadas, também, variações na produção dos compostos α-ciclocitral, β-ciclocitral e β-ionona nas linhagens ao longo do ritmo circadiano, sendo as maiores concentrações encontradas no período escuro. Observou-se morte celular e redução na produção de COVs 24 horas após adição de exsudatos pertencentes à linhagem de M. aeruginosa toxigênica em cultivos da linhagem não-toxigênica. Sendo assim, pode-se inferir que a produção dos COVs pode sofrer alterações qualitativas e quantitativas dependendo do estímulo ambiental presente, tanto por interações bióticas (com outros organismos e ritmo circadiano), quanto por fatores abióticos (intensidade luminosa). / There are several studies on the presence of cyanobacteria and the correlation between environmental factors that may influence or trigger blooms. However, information concerning the physiological and biochemical control of the production of secondary metabolites, toxins and volatile organic compounds (VOC) by cyanobacteria is poorly understood. Geosmin and 2-methyl-isoborneolare are commonly found VOC in cyanobacteria, they resist to conventional water treatment and can cause bad smell and taste in the final water. In addition, VOC can bioaccumulate in fish and shellfish. Studies on possible competition systems (allelopathy) either among strains of cyanobacteria or among them and other organisms such as green microalgae, may help to elucidate the role of VOC production by cyanobacteria. Thus, the main objectives of this study are: (i) prospect the production of VOCs and their effects on physiological self-regulation in cyanocrobacteria kept in the laboratory; and (ii) to develop an analytical method, by solid phase microextraction (SPME) and gas chromatography with mass spectrometry detection (GC-MS), for the determination of these compounds. The assays were carried out to evaluate the production profiles of VOCs in two strains of M. aeruginosa at different growth stages under different light intensities (50, 150 and 250 µmol.fótons.m-2.s-1) and also along of the circadian rhythm, evaluating the influence of light and dark periods. To assess allelopathic effects, exudates from a microcystin-producing strain of M. aeruginosa were tested on cultures of another non-toxin producing M. aeruginosa strain by traditional growth monitoring culture techniques. In the analysis of VOC production by GC-MS, it was observed that α-cyclocyclal, β-cyclocyclal and β-ionone compounds were the most prominent, with β-cyclocitral being the most abundant in all conditions tested, for both strains studied. The non-toxigenic lineage, however, showed higher production of all the identified compounds. Among the light intensities tested, the intensity of 250 µmol.fótons.m-2s-1 was the one with the highest growth rate and positive relation between the irradiance increase and the β-cyclocitral production. Variations in the production of the α-cyclocyclal, β-cyclocyclal and β-ionone compounds were also identified in the lines along the circadian rhythm, being the highest concentrations found in the dark period. Cell death and reduction in VOC production were observed 24 hours after addition of exudates belonging to the toxigenic M. aeruginosa lineage in cultures of the non-toxigenic lineage. Thus, it can be inferred that the production of VOCs can undergo qualitative and quantitative changes depending on the environmental stimulus present, both by biotic interactions (with other organisms and circadian rhythm) and by abiotic factors (luminous intensity).

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudia Tatiana_ silva.pdf: 2022908 bytes, checksum: a04e53fead9716247a3d90eaa7333faf (MD5) Previous issue date: 2016-01-18 / Allelochemicalare substances present in plants, released into the environment that influence on the community, since the allelopathic potential of one plant can inhibit the development of others. Medicinal plants that have essential oils in their composition have typically been promising in weed control. Thus, this study evaluated the phytotoxic potential of dried leaves, extracts and essential oil of sage on germination and growth of tomato, guinea grass and chia plants, under laboratory conditions and at greenhouse as well as identified the chemical composition and antioxidant activity. For the bioassays in laboratory, dried leaves were soaked using hexane, ethyl acetate, acetone and methanol solvents and extracts were submitted to reactions for phytochemical characterization. The essential oil was obtained by hydro-distillation of leaves and its composition was determined by gas chromatography coupled to mass spectrometry. Antioxidant activity was measured by free radicals as DPPH. Allelopathic tests used extracts at 1% concentration and essential oil at concentrations of 0, 100, 200, 400, 600, 800, 1,000 and 2,000 mg L-1 (v/v). In greenhouse, dry mass of sage was tested at 3.75; 7.5 and 15 t ha-1 rates and the control (no mass). Phytochemical analysis revealed the occurrence of tannins, flavonoids, saponins and triterpenoids on extracts. Acetone and methanolic extracts have registered some high antioxidant activity. All extracts reduced tomato germination parameters and the extracts produced with hexane and ethyl acetate also reduced tomato shoot growth. The acetone extract had no effect on germination of guinea grass, while other extracts tested inhibited the answers and hexane extract decreased seedling growth of this specie. Hexane extract reduced the germination of chia seeds. However, the other parameters of germination were affected by the other extracts without any effect on growth. Twenty-eight compounds were recorded (corresponding to 98.82% essential oil) and the highest were: camphor (27.59%), camphene (23.70%), α-pinene (13.75%), β-pinene (6.28%) and limonene (5.38%). Monoterpenes (68%) have been prevalent in essential oil. The essential oil showed 85.3% of DPPH radical seizing activity and a 3.67 μg mL-1IC50value characterizing it as a great antioxidant. The final germination percentage of the three species was not inhibited by the essential oil at the tested concentrations. However, germination speed, time indices and average speed of germination rates were adversely affected in most tested concentrations for tomato and chia seeds. The same behavior was not observed for guinea grass seeds. In greenhouse, chlorophyll contents of tomato and guinea grass plants were reduced with 7.5 and 15 t ha-1 sage as cover crop. Tomato shoot length was inhibited in all tested rates, and guinea grass plants showed some growth decrease when using 15 t ha-1 sage mass. The dry mass of tomato plants was reduced when 15 t ha-1 sage and 7.5 and 15t ha-1 guinea grass were used as cover crops. In general, the extracts showed better phytotoxic activity to parameters of germination than the seedling growth. The effect varied due to the target specie and solvent used to prepare the extract. Sage as cover crop reduced the evaluated variables in tomato and guinea grass, but there was no effect on chia plants. It is suggested that planting in sequence or too close must be avoided. On the other hand, the essential oil showed no influence on guinea grass seeds. But, it is worth noting that botanical species respond differently and, usually, there is no allelopathic effect on germination percentage / Aleloquímicos são substâncias presentes nos vegetais, liberadas no ambiente e influenciam a comunidade ao redor, visto que, o potencial alelopático de uma planta pode se manifestar inibindo ou estimulando o desenvolvimento de outras. As plantas medicinais que apresentam óleos essenciais em sua composição, normalmente, têms e mostrado promissoras no controle de plantas. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial alelopático de folhas secas, extratos e óleo essencial de sálvia sobre a germinação e o desenvolvimento de tomate, capim mombaça e chia, em condições de laboratório e casa de vegetação bem como identificar a composição química e atividade antioxidante. Para os testes de laboratório, folhas de sálvia foram submetidas à extração com os solventes hexano, acetato de etila, acetona e metanol que passaram por reações de caracterização fitoquímica. O óleo essencial foi obtido por hidrodestilação e sua composição foi determinada usando cromatografia gasosa/espectrometria de massa. A atividade antioxidante foi medida pela eliminação de radicais livres DPPH. Os testes alelopáticos utilizaram extratos na concentração de 1% e o óleo nas concentrações: 0, 100, 200, 400, 600, 800, 1000 e 2000 mg L-1 (v/v). Nos testes em casa de vegetação, a massa seca de sálvia foi utilizada nas proporções de 3,75; 7,5 e 15 t ha-1, além da testemunha. A análise fitoquímica indicou a presença de taninos, saponinas, flavonóides e triterpenóides nos extratos. Os extratos acetônico e metanólico apresentaram maior atividade antioxidante. Todos os extratos influenciaram negativamente os parâmetros germinativos do tomate e os produzidos com hexano e acetato de etila reduziram o crescimento aéreo. O extrato acetônico não influenciou os parâmetros germinativos de capim mombaça, enquanto os demais extratos inibiram as respostas e o extrato hexânico reduziu o crescimento da plântula. As sementes de chia tiveram a germinação inibida pelo extrato hexânico. Entretanto, os demais parâmetros germinativos foram afetados pelos demais extratos, sem efeito sobre o crescimento. No óleo essencial, foram detectados 28 compostos (98,82% do óleo) e os majoritários foram: cânfora (27,59%), canfeno (23,70%), α-pineno (13,75%), β-pineno (6,28%) e limoneno (5,38%). Monoterpenóides foram predominantes no óleo essencial (68%). O óleo apresentou 85,3% de capacidade de sequestro do radical DPPH e EC50 de 3,67 μg mL-1, caracterizando-o como ótimo antioxidante. O percentual final de germinação das três espécies não foi inibido pelo óleo essencial nas concentrações testadas. Entretanto, os índices de velocidade, tempo e velocidade média de germinação foram influenciados de forma negativa na maioria das concentrações testadas, para as sementes de tomate e chia. O mesmo não foi observado para sementes de capim mombaça. Em casa de vegetação, o teor de clorofila das plantas de tomate e capim mombaça foi reduzido com 7,5 e 15 t ha-1 de sálvia em cobertura. O comprimento da parte aérea do tomate foi inibido em todas as proporções testadas e as plantas de capim mombaça apresentaram redução do crescimento quando foram utilizados15 t ha-1desálvia. A massa seca das plantas de tomate reduziu com o uso de 15 t ha-1 de sálvia como cobertura e a de capim mombaça com 7,5 e 15 t ha-1. De forma geral, os extratos apresentaram melhores respostas alelopáticas para os parâmetros germinativos do que para o crescimento das plântulas. O efeito variou em função da espécie alvo e do solvente utilizado para preparo do extrato. A sálvia em cobertura reduziu as variáveis avaliadas em tomate e capim mombaça. Assim, a semeadura em sequência ou muito próxima deve ser evitada. Entretanto, não apresentou efeito nas plantas de chia. Ao passo que o óleo essencial não influenciou o capim mombaça. Deve ser destacado que as espécies botânicas respondem de forma diferenciada e muitas vezes o efeito alelopático não está sobre o percentual de germinação