Ciências Biológicas e da Saúde
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Item Biodiversity and ecosystem functioning across Brazilian vegetation: from savannas to forests(Universidade Federal de Viçosa, 2025-02-04) Silva, Arthur da Cruz; Meira Neto, João Augusto Alves; http://lattes.cnpq.br/7746885392544622Biodiversity, encompassing all life forms, is a critical driver of ecosystem processes, functioning, and services. Ecosystem functioning, shaped by biodiversity, has been studied through two paradigms: early studies focused on isolated biodiversity effects under controlled conditions, while current approaches emphasize nature-based, context-dependent studies. Key theories explaining biodiversity-ecosystem functioning relationships include niche complementarity, where species specialize in different niches, and the mass-ratio hypothesis, highlighting the role of dominant species’ traits. These relationships vary across ecosystems, influenced by biotic and abiotic factors, such as diversity, species richness, competition, facilitation, soil fertility, water availability, fire regimes, and others, which shape vegetation structure and diversity. In tropical ecosystems, contrasting resource limitations (e.g., water in dry vegetation and light in wet vegetation) drive functional trait variation, from conservative strategies in dry forests to acquisitive strategies in wet forests, impacting biodiversity-ecosystem functioning dynamics. Functional and phylogenetic diversity have proven to be superior metrics over species richness in explaining biodiversity-ecosystem functioning relationships, while abiotic factors and topography also influence ecosystem processes. Understanding these patterns is vital to mitigate biodiversity loss and its effects on ecosystem services, particularly under global change scenarios, where biodiversity-ecosystem functioning research can guide restoration and conservation by prioritizing diversity and adaptive strategies. Thus, the thesis is divided in the following chapters: Chapter 1, titled: “Vegetation transition in the Central Brazilian Cerrado is better explained by structure than tree composition differences”, and we propose two fundamental questions to be investigated in the Cerrado area of central Brazil: i) How variable is the vegetation structure and species between different Cerrado vegetation types? Second, ii) how strongly are vegetation structure and species composition linked? We hypothesize that vegetation types differ in both their structure and species composition, and that vegetation structure is tightly coupled to species composition, because of differences among species in how they deal with different types and degrees of different environments. Chapter 2, titled: “ Taxonomic diversity, phylogenetic diversity and functional dominance drive aboveground carbon stock in the Brazilian Cerrado”, and we aim to address three fundamental questions: 1) What is the difference in taxonomic diversity and carbon storage among the different vegetation types in the Cerrado? 2) Is taxonomic, functional, phylogenetic diversity or the community weighted mean of functional traits more important in driving AGC among the different vegetation types in the Cerrado? 3) Do relationships between diversity, functional traits and AGC differ among the different vegetation types in the Cerrado? We hypothesize that: i) taxonomic diversity and AGC follow the same pattern as the vegetation structure in the Cerrado, with higher levels in the taller vegetation types; and ii) the relationship between AGC and its drivers varies across vegetation types, primarily influenced by vegetation structure. Taller and denser vegetation exhibits a distinct pattern compared to other types. Finally, Chapter 3, titled: “Abiotic attributes outperform biodiversity in driving carbon storage across an environmental gradient in Brazilian tropical forests”. For this chapter we aimed to answer two questions: 1) What is the pattern of resource use strategies in Tropical Forests along a climatic gradient? 2) How do abiotic and biotic attributes drive AGC in Tropical Forests along a climatic gradient? Based on the continuum between acquisition (fast return and low energy cost) and resource conservation (slow return and high energy cost), we expect that wet forests present a community of plant species with acquisitive traits compared to dry forests, which are composed of more conservative ones. The mass ratio hypothesis (based on functional composition) and structural diversity could play a more significant role in dry forests, as functional trait composition (e.g., drought resistance traits) might be more critical in determining aboveground biomass stock than resource availability. Thus, we expect that across forests, the abiotic attributes (e.g., soil fertility, climate, and water availability) have a positive and direct effect on biotic (species richness and stem structural diversity) and an indirect and positive effect on AGC. Keywords: biodiversity ; functional traits; resource allocationItem Programmed cell death, aerenchyma and pith cavity formation in vitro of Luffa cylindrica (L.) M. Roem.: an anatomical and physiological approach(Universidade Federal de Viçosa, 2025-02-26) Ferreira, Michelle Araújo; Otoni, Wagner Campos; http://lattes.cnpq.br/4742463746542765Luffa cylindrica is a cucurbitaceous plant that has fruits with a fibrous appearance, a pith cavity in the hypocotyl and induction of the formation of lysigenous aerenchyma in the roots under hypoxic conditions. These characteristics are related to programmed cell death, which is a mechanism that is strictly related to plant growth and development and is therefore an important pathway for tissue differentiation, pathogen recognition, stress signals and metabolic status. Although programmed cell death is an essential process for plants, gaps still need to be filled to better understand how it works. Therefore, in this work, we present cucurbits of the genus Luffa as potential models for studies involving programmed cell death and analyze the formation of lysigenous aerenchyma and the pith cavity in Luffa cylindrica over days and in different concentrations of agar (w/v) of agar (0; 0.15; 0.3; 0.45; 0.6; 0.75; and 0.9%) using morphoanatomical and physiological analyses. The results showed that the lysigenous aerenchyma of L. cylindrica is schizo-lysigenous, and its formation has 4 stages. The increase in intercellular spaces, elongation of cortical cells and the appearance of T-shaped cortical cells are characteristics observed during aerenchyma formation. For the first time, the process of pith cavity formation in L. cylindrica has been described anatomically. Changes in cell wall composition occur throughout the process of pith cavity and aerenchyma formation. The increased activity of antioxidant enzymes signals an increase in reactive oxygen species, triggering processes of PCD which result in the formation of aerenchyma and the pith cavity. The intensity of hypoxic stress showed different adaptive responses associated with PCD activation signaled by changes in metabolism and antioxidant enzyme activity. L. cylindrica under hypoxia reduced root growth and invested in the growth of the aerial part as a possible adaptive escape mechanism. Although the low oxygen concentrations affected metabolism, photosynthesis was not compromised and this, together with all the adaptive changes observed in this study, shows that L. cylindrica is resistant to abiotic stresses. Keywords: aerenchyma formation; pith cavity; Luffa cylindrica; programmed cell death; in vitro culture ; cucurbitaceaeItem E-NTPDase2 de Leishmania infantum: estudos da localização celular e do interactoma proteico em mutantes superexpressores(Universidade Federal de Viçosa, 2025-02-20) Rodrigues, Vitória de Almeida; Fietto, Juliana Lopes Rangel; http://lattes.cnpq.br/3250819894855979Item Padronização em biomarcadores cumarínicos do extrato de Ficus carica L. e seu potencial biopesticida(Universidade Federal de Viçosa, 2025-02-28) Almeida, Thais Aparecida de; Leite, João Paulo Viana; http://lattes.cnpq.br/2248687020766974Item Impacto da concentração residual do inseticida ciantraniliprole em larvas da abelha Apis mellifera: alterações histológicas e no estresse oxidativo(Universidade Federal de Viçosa, 2025-02-24) Silva, Laryssa Lemos da; Serrão, José Eduardo; http://lattes.cnpq.br/7574603676243185Abelhas são importantes polinizadores que estão em declínio populacional devido a diversos estressores, incluindo os inseticidas. Novos inseticidas tendem a apresentar lacunas de conhecimento sobre a interação abelha-inseticida e seus efeitos tóxicos, principalmente os subletais. Ciantraniliprole é um inseticida da classe das diamidas antranílicas que interagem com os receptores de rianodina, liberando grandes quantidades de íons cálcio das células musculares, causando paralisia e morte dos insetos. Este estudo avaliou os efeitos da concentração residual de ciantraniliprole encontrado nos grãos de pólen (1,93 mg/kg) nos órgãos intestino médio, corpo gorduroso e sua relação com os marcadores relacionados ao estresse oxidativo em larvas de Apis mellifera. A exposição das larvas através da alimentação seguiu o protocolo da Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD) n° 239. Os resultados demonstram que a concentração de ciantraniliprole usada não altera o peso corporal, mas causam alteração no epitélio do intestino médio das larvas tratadas com o inseticida, incluindo desorganização da borda estriada, vacuolização citoplasmática, protusões apicais e liberação de fragmentos celulares para o lúmen. Além disso, o corpo gorduroso apresentou a ocorrência de picnose nuclear nas primeiras 72 horas de exposição ao inseticida. A histoquímica não indicou alteração na concentração de proteínas no intestino médio e corpo gorduroso, enquanto os polissacarídeos tiveram reação mais fraca na borda estriada do epitélio do intestino médio e aumento de concentração no corpo gorduroso das larvas tratadas com o inseticida. A concentração residual de ciantraniliprole aumentou a capacidade antioxidante total e a formação de proteínas carboniladas Estes resultados indicam que o ciantraniliprole é capaz de produzir danos colaterais nos órgãos não alvo, intestino médio e corpo gorduroso e induzir o estresse oxidativo durante o desenvolvimento pós-embrionário de A. mellifera, podendo comprometer aspectos fisiológicos e impactar esse importante polinizador. Palavras-chave: histopatologia; pesticidas; estresse oxidativo; diamidaItem Impactos da melatonina na morfofisiologia e tolerância a estresses abióticos no cultivo in vitro ginseng-brasileiro [Pfaffia glomerada (Spreng.) Pedersen](Universidade Federal de Viçosa, 2023-09-20) Silva, José Victor Siqueira da; Otoni, Wagner Campos; http://lattes.cnpq.br/6842378575037067A Pfaffia glomerata, conhecida popularmente por ginseng-brasileiro, é amplamente utilizada devido a suas propriedades farmacológicas, como anti-inflamatória, analgésica, antioxidante e antimicrobiana, bem como no combate de problemas gástricos, perdas de memória, redução do estresse, ansiedade e depressão. Essas propriedades se devem, principalmente, ao metabólito secundário 20-hidroxiecdisona (20E), um fitoecdisteroide presente em algumas espécies vegetais e amplamente utilizado na indústria farmacêutica. De modo a elucidar a rota de biossíntese desse importante metabólito, a cultura de tecidos vegetais se apresenta como uma alternativa viável, pois permite o controle do ambiente de cultivo. Além disso, a cultura de tecidos é uma ferramenta importante para o estudo de tolerância ao estresse em plantas, bem como, a utilização de biorreguladores como alternativa de minimizar os danos causados pelo estresse. A melatonina é uma molécula multirregulatória capaz de atuar como hormônio, tem ação antioxidante, melhorando a tolerância de plantas a vários estresses. Dentre os estresses abióticos, o déficit hídrico é um dos que mais afetam o crescimento e desenvolvimento das plantas e contribui para a redução da produtividade agrícola. Assim, objetivou-se avaliar a influência da melatonina na morfofisiologia e na produção de antocianinas e 20-hidroxiecdisona em P. glomerata cultivada in vitro, bem como investigar seu efeito em plantas cultivadas sob déficit hídrico. Para isso, foram executados dois experimentos. No primeiro experimento foi avaliado o efeito da aplicação de diferentes concentrações de melatonina (0, 10, 100, 500 e 1000 μM). No segundo foi avaliado os efeitos do déficit hídrico, bem como a influência da melatonina nas respostas de tolerância ao estresse. Os efeitos do déficit hídrico foram provocados pela suplementação do meio de cultura com polietilenoglicol (PEG 4000). Em ambos os experimentos foram utilizados segmentos nodais de aproximadamente 2 cm, os quais foram inoculados em meio Murashige e Skoog (MS), sendo as culturas mantidas a 25 ± 2 ° C, sob fotoperíodo de 16 h e irradiância de 41 μmol. Observou-se que apesar de afetar negativamente o desenvolvimento das plantas quando em altas concentrações, a melatonina também desencadeia respostas antioxidantes, modula o metabolismo primário e a biossíntese de 20E e tem influência sobre hormônios relacionados com respostas de tolerância ao estresse. Plantas cultivadas sob estresse hídrico apresentaram redução no crescimento e na biomassa, incremento nos teores de MDA e H2O2, bem como alterações no metabolismo primário e secundário; em contrapartida, as plantas apresentaram uma série de respostas de tolerância ao estresse, como o aumento da atividade de enzimas do estresse oxidativo. A melatonina induziu respostas cruciais na mitigação do estresse, reduzindo a peroxidação lipídica, evitando a degradação de proteínas, e aliviando o estresse oxidativo. Este trabalho contribui para uma compreensão mais profunda da melatonina como uma molécula reguladora em plantas e fornece novas evidências sobre as consequências do déficit hídrico e do uso de biorreguladores nas respostas de tolerância ao estresse em plantas de P. glomerata. Palavras-chave: Amaranthaceae; Elicitação; 20-hidroxiecdsona; Fitoecdisteroides; Propagação in vitro.Item Alumínio altera parâmetros morfofisiológicos durante a germinação e crescimento inicial de plântulas de soja (Glycine max)(Universidade Federal de Viçosa, 2023-12-13) Gonçalves, Bruno Guilherme; Ribeiro, Cleberson; http://lattes.cnpq.br/2611360052180568O estresse por alumínio (Al) é intensificado em solos ácidos, principalmente devido a sua ionização em cátion trivalente, que é considerada a forma mais tóxica para as plantas. O cultivo da soja (Glycine max L. Merrill) é amplamente difundido em áreas onde predominam solos ácidos. A germinação e o estabelecimento da plântula são fases sensíveis do ciclo de vida da planta. Contudo, apesar da relevância dessas fases para o estabelecimento das lavouras, o efeito do Al na germinação de espécies cultivadas ainda é pouco explorado. Algumas estratégias podem ser utilizadas para atenuar a toxidez por Al nessa condição, inclusive o uso do silício (Si). Nesse sentido este trabalho consistiu em: i) avaliar os efeitos do Al sobre a germinação e parâmetros de desempenho de plântulas de 65 cultivares comerciais de soja; ii) avaliar os parâmetros fisiológicos e metabólicos das plântulas de dois cultivares (tolerante e sensível) selecionados no item i); iii) no cultivar tolerante, avaliado o papel do Si (1 mM) e células de borda da raiz (CBRs) na mitigação do estresse por Al (100 e 300 µM) em plântulas de soja.Na presença de Al, os parâmetros biométricos radiculares foram as características que demonstraram maior importância para diferenciar o desempenho dos cultivares. Estes foram alocados em quatro grupos, aos quais o comportamento diferencial sob estresse por Al pode ser atribuído à maior (Grupos I e II) e menor sensibilidade a este elemento (Grupos III e IV). Dois cultivares com respostas contrastantes ao Al foram selecionados: tolerante (50152RSF IPRO) e sensível (NA5909 RG). Na presença de Al no cultivar tolerante houve a formação de CBRs e a ativação de um sistema antioxidante robusto, contribuindo para minimizar os efeitos do estresse oxidativo ocasionado pelo Al. Em relação ao metabolismo primário, o teor dos açúcares solúveis aumentou o malato reduziu em ambos os cultivares. Na ausência de Si, o estresse por Al inibiu o crescimento radicular devido ao elevado acúmulo deste elemento nos ápices radiculares que resultou em estresse oxidativo e morte celular. Por outro lado, a adição de Si aumentou a síntese de mucilagem e a presença de CBRs, que reduziu o acúmulo de Al e impediu a ocorrência de estresse oxidativo e danos de membrana nos ápices radiculares, melhorando a performance das plântulas. Nesta terceira etapa foi demonstrado o potencial do Si em atenuar os efeitos tóxicos do Al em soja, atuando como elemento benéfico para melhorar o desenvolvimento de plantas cultivadas em solos ácidos. Palavras-chave: células da borda da raiz; estresse oxidativo; metabolismo primário; silício; tolerância ao alumínio.Item Bioproteção laboratorial, biodefesa e inteligência: um modelo transdisciplinar focado em intersetorialidade e ciberbioproteção para a gestão de riscos biológicos no Brasil(Universidade Federal de Viçosa, 2025-02-18) Sousa, Danilo Coelho Alves de; Siqueira, Claudio Lisias Mafra de; http://lattes.cnpq.br/6097392179068348A segurança da saúde e a mitigação de riscos biológicos emergem como prioridades estratégicas para os Estados, demandando abordagens inovadoras e integradas em biossegurança e bioproteção laboratoriais, em segurança da saúde e biodefesa. No entanto, a ausência de um arcabouço normativo robusto no Brasil para a gestão de bioproteção laboratorial e a fragmentação das iniciativas voltadas à inteligência laboratorial e à ciberbioproteção comprometem a eficácia das estratégias de prevenção e resposta a eventos biológicos intencionais. Esta tese propõe um modelo ampliado para a gestão de riscos biológicos, fundamentado na incorporação da inteligência laboratorial como um (sub)sistema da inteligência em saúde e na aplicação de tecnologias emergentes para o monitoramento preditivo de ameaças. Dentre as principais contribuições desta pesquisa, destacam-se a concepção e validação da ferramenta PathoFinder Brazil®, projetada para mapear laboratórios e pesquisadores com potencial de manipulação de agentes biológicos selecionados. A integração dessa ferramenta com inteligência artificial e aprendizado de máquina amplia sua capacidade de detecção precoce de riscos, tornando-a um instrumento estratégico para a biodefesa e para a antecipação de ameaças biológicas. Além disso, o estudo elabora o Checklist RAMPA (CIR), considerando um modelo mais abrangente para avaliação da bioproteção laboratorial, que incorpora medidas de ciberbioproteção e de intersetorialidade de maneira alinhada às melhores práticas internacionais. A tese também examina a necessidade de uma integração mais efetiva entre os setores de saúde, segurança e inteligência, explorando a inclusão da bioproteção laboratorial, da segurança da saúde e da biodefesa na governança da inteligência nacional. Argumenta-se que a formalização da inteligência laboratorial dentro do Sistema Brasileiro de Inteligência (SISBIN) ou outros (sub)sistemas fortaleceria a capacidade do país em antecipar e responder a ameaças biológicas, garantindo maior coordenação interinstitucional. Os resultados obtidos evidenciam que a segurança laboratorial deve evoluir para um modelo integrado que contemple fatores físicos, humanos e digitais, assegurando que os desafios emergentes, como ataques cibernéticos a infraestruturas laboratoriais e acessos indevidos a dados sensíveis sejam tratados de forma integrada. Nesse sentido, a pesquisa reforça a urgência de uma abordagem transdisciplinar e tecnológica para a proteção da saúde pública e segurança nacional. Com isso, esta tese contribui significativamente para o campo da biossegurança, bioproteção, inteligência e biodefesa, oferecendo ferramentas concretas para a mitigação de riscos biológicos e um novo paradigma para a governança da segurança da saúde no Brasil e no exterior. Palavras-chave: biossegurança; bioproteção; biodefesa; inteligência em saúde; inteligência laboratorial; ciberbioproteção; segurança da saúde; pathofinder brazil; gestão de riscos biológicosItem Avaliação da qualidade física e fisiologia das sementes de forrageiras comercializadas em Rondônia (período 2021-2023) no contexto da atuação da fiscalização agropecuária estadual(Universidade Federal de Viçosa, 2025-01-21) Piva, Suelen Marcon; Moura, Altair Dias deA produção de carne bovina e a indústria láctea se destacam entre os setores mais produtivos do Brasil. O sistema de produção extensiva de gado é predominante, portanto, o sucesso dessa atividade depende de forrageiras de qualidade. As fiscalizações realizadas na cadeia produtiva de sementes garantem que os lotes de sementes de forrageiras atendam aos padrões de qualidade exigidos por lei. A Agência de Defesa Sanitária Agrosilvopastoril do Estado de Rondônia (IDARON) é responsável pelo controle e fiscalização estadual do comércio de sementes. A pesquisa teve como objetivo caracterizar a fiscalização agropecuária de Rondônia em relação às sementes de forrageiras e analisar os parâmetros de qualidade dessas sementes comercializadas no período de 2021 a 2023. O estudo ocorreu no estado de Rondônia e foram utilizadas informações obtidas através do banco de dados da Agência de Defesa Sanitária Agrosilvopastoril do Estado de Rondônia (IDARON). As amostras de sementes foram coletadas pelos Fiscais Estaduais Agropecuários da IDARON em 33 dos 52 municípios do estado e enviadas ao Laboratório Federal de Defesa Agropecuária em Minas Gerais (LASO/LFDA- MG/MAPA), para realização das análises de pureza física, germinação ou viabilidade e “outras sementes por número”. Foram analisadas 299 amostras das espécies Urochloa spp., Urochloa humidicola e Megathyrsus maximus nos anos de 2021, 2022 e 2023. Os resultados indicaram que os principais estados exportadores de sementes para Rondônia são São Paulo, Mato Grosso e Mato Grosso do Sul e todos eles tiveram lotes de sementes reprovados nas análises fiscais. As espécies Urochloa spp. e Megathyrsus maximus apresentaram maior predominância de lotes reprovados para pureza física em relação a germinação. Já para Urochloa humidicola, não houve padrão estabelecido com relação a qualidade física e fisiológica dos lotes fiscalizados. Dos 299 lotes das três espécies analisadas nos anos de 2021, 2022 e 2023, verificou-se que 54% estavam abaixo do padrão mínimo exigido por lei para pureza física e 23% para germinação ou viabilidade. Quando confrontado os Boletins de Análises de Sementes com as garantias expressas nas embalagens, 65% dos lotes foram reprovados. Na análise de lotes fraudados, foi constatado em 2021 o maior índice (56%), com queda nos anos seguintes. Dentre as espécies estudadas, a Urochloa spp. apresentou maior quantidade de lotes reprovados (41) no “teste de outras sementes por número”. Não foram encontrados lotes com sementes proibidas. Nos três anos estudados, as espécies Urochloa spp., Urochloa humidicola e Megathyrsus maximus apresentaram lotes irregulares para pelo menos um dos atributos analisados. A pesquisa revelou que as sementes de forrageiras comercializadas em Rondônia apresentam graves problemas na qualidade e a fiscalização e o controle realizado pela Agência de Defesa Sanitária Agrosilvopastoril do estado de Rondônia é crucial para o fortalecimento da pecuária do estado. Palavras-chave: Fiscalização; Forrageiras; Rondônia; SementesItem Alterações por clorpirifós e abamectina na sobrevivência, comportamento e órgãos da digestão de Podisus fuscescens (Hemiptera: Pentatomidae: Asopinae)(Universidade Federal de Viçosa, 2024-07-17) Cunha, Weslei dos Santos; Zanuncio, José Cola; http://lattes.cnpq.br/0814837278974673Percevejos predadores (Hemiptera: Pentatomidae: Asopinae) são agentes importantes de controle de pragas, principalmente, das ordens Coleoptera e Lepidoptera, sendo, Podisus fuscescens Dallas, uma espécie neotropical encontrada em diversas culturas. A compatibilização desse predador com inseticidas é um dos desafios no manejo de pragas, pois determinados ingredientes ativos causam mortalidade e efeitos subletais em percevejos predadores. O efeito dos inseticidas clorpirifós e abamectina. utilizados com frequência nos cultivos brasileiros, no predador P. fuscescens são desconhecidos. O objetivo foi avaliar impactos desses inseticidas na sobrevivência, comportamento, consumo de presa e tecidos das glândulas salivares e intestino médio desse inimigo natural. O clorpirifós e a abamectina reduziram a sobrevivência, alteraram o comportamento de locomoção, reduzindo a distância percorrida e o tempo de repouso, reduziram o consumo de presa pelo predador e danificaram tecidos das glândulas salivares, após ingestão de presas contaminadas, e do intestino médio de P. fuscescens. Presas tratadas com a CL50 da abamectina foram preferidas pelo predador, em relação às não tratadas. O clorpirifós e a abamectina reduziram a sobrevivência e o consumo de presa e afetaram, negativamente, o comportamento, os tecidos das glândulas salivares e do intestino médio de P. fuscescens. Por isso, uso desses inseticidas, em programas de manejo integrado com esse predador, deve ser evitado nas concentrações letais estimadas, dos mesmos, para P. fuscescens. Palavras-chave: Avermectina; Controle biológico; Efeitos subletais; Organofosforado; Percevejo.predador.