Ciências Biológicas e da Saúde
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Item Bases fisiológicas e moleculares em cianobactérias em resposta a presença de arsênio(Universidade Federal de Viçosa, 2023-12-15) Almeida, Allan Victor Martins; Araújo, Wagner Luiz; http://lattes.cnpq.br/5605331353460376As cianobactérias são bactérias gram-negativas, que realizam fotossíntese oxigênica e possuem uma grande variação morfológica. Elas ainda apresentam uma grande diversidade metabólica e fisiológica, permitindo que colonizem uma gama de habitats aquáticos e terrestres. Em muitos destes ambientes ocorre a presença e acúmulo de diversos metais pesados, bem como de outros elementos tóxicos, como o arsênio (As). O As é encontrado naturalmente no ambiente, mas, nos últimos anos, tem ocorrido um aumento em suas concentrações em decorrência predominantemente da mineração. Devido à sua diversidade metabólica, as cianobactérias são capazes de habitarem ambientes contaminados com As, e também participam do ciclo biogeoquímico desse elemento. Cumpre mencionar que, ao longo do processo evolutivo, as cianobactérias desenvolveram diversas estratégias de resistência e tolerância ao As, incluindo múltiplas biotransformações deste elemento. Alterações morfológicas, fisiológicas e bioquímicas também estão envolvidas na resposta ao estresse por As. Neste contexto, o operon ars (arsBHC) responde pelo principal mecanismo de resistência ao As em cianobactérias: arsC codifica para uma redutase do arsenato, ao passo que arsB ou acr3, codificam uma permease do arsenito. Ressalta-se ainda que, dentre as diferentes morfologias apresentadas por cianobactérias, morfotipos filamentosos parecem possuir uma menor tolerância ao As quando comparadas a linhagens unicelulares. Porém, pouco se sabe sobre qual(is) fator(es) permitem às cianobactérias unicelulares apresentarem essa maior tolerância. Desta forma, o estudo de linhagens de cianobactérias diversas, incluindo as isoladas de ambientes contaminados por As, pode ajudar a elucidar alguns processos e também desvendar novos mecanismos relacionados a essa resistência/tolerância diferencial. Neste estudo, três organismos isolados de ambientes hostis foram identificados e classificados. Também se examinou o crescimento, as alterações metabólicas, fisiológicas e morfológicas de seis cianobactérias expostas a duas concentrações de arsenito. Destaca-se a notável flexibilidade desses organismos em colonizar ambientes contaminados com arsênio, evidenciando sua capacidade de resposta mesmo em altas concentrações desse elemento. Algumas linhagens conseguiram manter ou recuperar padrões de crescimento próximos às condições controle, ressaltando a presença de mecanismos eficientes na mobilização do arsênio. Percebe-se, também, que a produção de um polímero celular externo (EPS) e o aumento nos padrões de agregação celular e tricomas são respostas comuns à exposição ao arsenito, indicando um papel na redução da mobilidade e contato do arsênio com as células. Este estudo fornece insights sobre como o metabolismo desses organismos é afetado pelo arsênio, revelando padrões de resposta que podem ser explorados em estudos futuros. A coleta, identificação e caracterização desses organismos isolados de ambientes contaminados são de grande importância, destacando o potencial uso iotecnológico dessas cianobactérias em ambientes afetados por arsênio. Além disso, o entendimento de seu metabolismo nessas condições contribui para diversas áreas científicas. Palavras-chave: arsênio, cianobactérias, filogenia, metabolismo, morfologia.Item Morte celular programada media a resistência de Eucalipto ao inseto galhador Leptocybe invasa(Universidade Federal de Viçosa, 2023-08-02) Rocha, João Pedro Laurindo; Araujo, Wagner Luiz; http://lattes.cnpq.br/7850599744090089O gênero Eucalyptus L'Hér. têm sido a principal escolha para as florestas plantadas devido à sua elevada produtividade, ao seu rápido crescimento e adaptabilidade. Registre-se, que, com as futuras e esperadas mudanças climáticas, regimes alterados de temperatura e precipitação irão aumentar a frequência e a intensidade de secas, fator que pode limitar a produtividade dessa cultura. Em adição, outro fator limitante no cultivo de eucalipto são as perdas ocasionadas pelo inseto galhador Leptocybe invasa Fisher & La Salle (Hymenoptera: Eulophidae). Sabe-se também que a presença do inseto L. invasa causa alterações hormonais em híbridos de E. tereticornis x E. camaldulensis, no período entre 24 e 96 horas após o ataque. Ainda, no clone resistente a esse inseto, ocorre um aumento nos níveis de aminoácidos precursores tanto do processo de sinalização responsiva, quanto de mecanismos associados a morte celular programada. Neste contexto, este trabalho investigou as alterações anatômicas e os mecanismos envolvidos na sinalização hormonal e no processo de morte celular programa de tecidos de plantas de eucalipto após ataque do inseto galhador L. invasa. Foram utilizados dois clones híbridos de E. tereticornis Sm. x E. camaldulensis Dehnh., um susceptível e outro com menor susceptibilidade (resistente) à L. inavasa. As características anatômicas, trocas gasosas e a expressão de genes relacionados com sinalização hormonal e morte celular programada foram avaliadas. O clone resistente quando infestado aumentou a espessura da parede celular realizando o isolamento das células que possivelmente sofrerão morte celular programada e, em adição, acumulou compostos fenólicos nas células saudáveis que se encontram próximas a região atacada pelo inseto. Ambos os clones, após 24 horas de infestação, sofreram reduções na taxa de transpiração e na concentração intercelular de CO2. Após 96 horas, os mesmos clones sofreram reduções na taxa de assimilação de CO2 e transpiração. Quando infestado, o clone resistente apresentou maiores expressões de PAD4 e ERS2, genes associados com AS e ET, respectivamente e, maiores expressões de NAC1 que é um gene envolvido com morte celular programada. Tomados em conjunto, os resultados aqui obtidos indicam que uma vez atacado pelo inseto L. invasa, nas primeiras 24 horas, o clone resistente aumenta a espessura da parede celular das células ao redor da região atacada, onde a morte celular programada se inicia. Com efeito, 96 horas após a infestação, o clone resistente acumula compostos fenólicos nas células ao redor dessa região atacada impedindo que as mesmas sofram também uma morte celular programada. Em síntese, o presente trabalho apresenta um potencial mecanismo capaz de explicar, ainda que parcialmente, a tolerância diferencial à L. invasa em clones de Eucalyptus. Palavras-chave: Anatomia. Compostos Secundários. Expressão Gênica. Morte Celular Programada.Item Physiological, biochemical and molecular aspects of induced resistance in maize against Bipolaris maydis infection using a zinc-polyphenolic compound and silicon(Universidade Federal de Viçosa, 2023-11-24) Lata Tenesaca, Luis Felipe; Rodrigues, Fabrício Ávila; http://lattes.cnpq.br/7055797966961726Maize leaf blight (MLB), caused by the fungus Bipolaris maydis, has great potential to cause considerable losses in the growth and yield of maize. Higher foliar concentration of silicon (Si) or the use of resistance inducers may be promising alternatives for boosting maize resistance against MLB. The first study investigated the potential of using Semia® [zinc (20%) complexed with plant- derived pool of polyphenols (10%)] to boost defense reactions on maize leaves infected by B. maydis. Mycelial growth and conidia germination were reduced by the IR stimulus in vitro. The IR stimulus-sprayed plants showed reduced MLB symptoms due to less production of malondialdehyde (MDA), hydrogen peroxide (H2O2), and radical anion superoxide (O2●-) compared to control plants. During the infection by B. maydis, IR stimulus-sprayed plants showed increased concentrations of sucrose and starch and greater activities of catalase (CAT), glutathione reductase (GR), and superoxide dismutase (SOD) compared to water-sprayed plants. Less impairment on the photosynthetic apparatus [higher values for leaf gas exchange (rate of net CO 2 assimilation, stomatal conductance to water vapor, and transpiration rate) and chlorophyll a fluorescence (variable-to-maximum Chl a fluorescence ratio, photochemical yield, and yield for dissipation by down-regulation) parameters] along with preserved pool of chlorophyll a+b and carotenoids were noticed for infected and IR stimulus-sprayed plants compared to infected plants from the control treatment. Defense-related genes (IGL, CHS02, PR1, PAL3, LOX3, CHI, and GLU) were up-regulated for IR stimulus-sprayed plants compared to control plants infected by B. maydis. These findings highlight the potential of using this IR stimulus for MLB management. In the second study, we investigated whether maize plants with higher foliar silicon (Si) concentration can be more resistant against MLB was investigated in this study. The +Si plants showed reduced MLB symptoms (smaller lesions and lower disease severity) due to higher foliar Si concentration and less production of MDA, H2O2, and O2●- compared to -Si plants. Higher values for leaf gas exchange and chlorophyll a fluorescence parameters along with preserved pool of chlorophyll a+b and carotenoids were noticed for infected +Si plants compared to infected -Si plants. Activities of defense (chitinase, β-1,3-glucanase, phenylalanine ammonia-lyase, polyphenoloxidase, peroxidase, and lipoxygenase) and antioxidative (APX, CAT, SOD, and GR) enzymes were higher for infected +Si plants compared to infected -Si plants. Collectively, this study highlights the importance of using Si to boost the resistance of maize plants against MLB considering the more operative defense reactions and the robustness of the antioxidative metabolism along with the preservation of the photosynthetic apparatus. Keywords: Antioxidative metabolism. Foliar disease. Host defense responses. Induced resistance. Photosynthesis.Item Potencial de cafeeiros híbridos de Timor para tolerância à deficiência hídrica(Universidade Federal de Viçosa, 2023-07-20) Miranda, Felipe Rodrigues; DaMatta, Fábio Murilo; http://lattes.cnpq.br/5361397237927402As mudanças climáticas globais causam incertezas para a agricultura atual. As previsões apontam que secas, o principal estresse a prejudicar as plantas, se tornarão cada vez mais presentes e impactantes. Isso causa preocupações quanto ao futuro de culturas de extrema importância socioeconômica no Brasil, como o café. Nesse cenário, abordagens que favoreçam a produção mesmo em condições de restrição hídrica ganham um destaque ainda maior, dentre elas, o melhoramento genético. Trabalhos recentes verificaram genes relacionados à resistência a doenças serem coexpressos em cafeeiros tolerantes à seca. Em decorrência de tais observações se suscitou o presente trabalho. Quatro genótipos de cafeeiro (Catiguá MG2 e três genótipos de Híbridos de Timor) foram submetidos ao déficit hídrico, imposto de forma lenta, para avaliar características fisiológicas e verificar se existe uma diferença genotípica de tolerância à seca. O status hídrico das plantas sob seca, avaliado pelo potencial hídrico de antemanhã, foi essencialmente similar entre os genótipos testados. De forma geral, impactos nas trocas gasosas foram observados em todos os genótipos após a imposição da deficiência hídrica, como decréscimos na taxa fotossintética líquida em paralelo a reduções na condutância estomática. Sugere-se que as reduções na performance fotossintética estiveram associadas a limitações estomáticas e não-estomáticas à fotossíntese. As plantas sob seca responderam, ainda, via aumentos na temperatura da copa e reduções na transpiração da planta inteira. Foi observado ajustamento osmótico nos genótipos H.T. 376-31 e H.T. 408-11, em condições de seca. Além da mudança ativa em seu potencial osmótico, o genótipo H.T. 376-31, juntamente com o Catiguá MG2, exibiu reduções no módulo global de elasticidade e aumentos na capacitância foliar. De modo geral, houve aumento na expressão do sistema antioxidante enzimático de todos os genótipos, e apenas no genótipo H.T. 408-11 houve danos oxidativos, a julgar-se pelas maiores concentrações de peróxido de hidrogênio e aldeído malônico. À luz dos dados apresentados e nas presentes condições experimentais, não houve diferenças claras entre os genótipos testados no que respeita à tolerância diferencial à seca. Palavras-chave: Coffea sp.. Fotossíntese. Restrição hídrica. Tolerância à seca.Item Propagação in vitro de Pereskia aculeata Mill.(Universidade Federal de Viçosa, 2023-02-27) Sousa, Elisandra da Silva; Otoni, Wagner Campos; http://lattes.cnpq.br/1282522231521349Pereskia aculeata Mill., conhecida popularmente como ora-pro-nóbis, é uma planta alimentícia não convencional, utilizada pela medicina popular no tratamento de queimaduras e inflamações. Apresenta propriedades farmacológicas, como analgésica, antioxidante, anticancerígena e nutracêutica, resultado de uma gama de compostos bioativos produzidos pela espécie, tais como sesquiterpenos, compostos fenólicos e betalaínas. Apesar da sua importância, ainda são escassos os trabalhos que visem estabelecer o cultivo in vitro de P. aculeata. Notadamente, ainda não há relatos de estudos sobre a influência das trocas gasosas e qualidade da luz no desenvolvimento e produção de compostos bioativos em P. aculeata cultivada in vitro. A cultura de tecidos vegetais é uma alternativa viável para a multiplicação de espécies medicinais em larga escala, pois é fonte potencial para produção de metabólitos secundários de interesse. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um protocolo de propagação in vitro e avaliar a influência de citocininas, meios de cultura, trocas gasosas, concentrações de sacarose e qualidade da luz na morfofisiologia de plantas de P. aculeata. Para isso, foram conduzidos cinco experimentos: I) Estabelecimento de protocolo de desinfestação de P. aculeata; II) Avaliação de citocininas no desempenho de explantes nodais no estabelecimento in vitro de P. aculeata; III) Avaliação de formulações de meios de cultura no estabelecimento in vitro de P. aculeata; IV) Efeito das trocas gasosas e concentrações de sacarose na morfofisiologia e anatomia de P. aculeata cultivada in vitro; V) Influência da qualidade de luz na morfofisiologia e na produção de betalaínas de P. aculeata cultivada in vitro. Os resultados demostraram que para estabelecer de forma eficiente segmentos nodais de P. aculeata in vitro, faz-se necessário a desinfestação dos explantes em solução de hipoclorito de sódio (NaOCl) a 2,5% de cloro ativo combinado à adição de 0,2% de Plant Preservative Mixture (PPM) ao meio de cultura, e inoculação dos mesmos em meio de cultura Murashige e Skoog (MS) contendo 1 mg L-1 de meta-Topolina (mT). Além disso, a espécie pode ser cultivada sob o sistema de cultivo hererotrófico, em meio de cultura suplementado com 15 g L-1 de sacarose e frascos vedados com tampas contendo uma membrana que permite taxa de troca de CO2 de 14 μL L-1 s-1 (TTCO2 de 14 μL L-1 s-1), e/ou sob o sistema de cultivo fotomixotrófico, em meio suplementado com 30 g L-1 de sacarose e frascos vedados com tampas contendo duas membranas que permitem TTCO2 de 25 μL L-1 s-1. Na propagação in vitro de P. aculeata, a combinação dos espectros de luz Vermelho/Branco/Azul Médio (V/B/AM) promoveram maior acúmulo de betacianina. Este trabalho fornece novas perspectivas em relação aos efeitos da manipulação do meio e do ambiente de cultivo sobre o desenvolvimento e o metabolismo secundário de P. aculeata, podendo auxiliar na otimização de protocolos de propagação e de produção in vitro de betalaínas nessa espécie. Palavras-chave: Ora-pro-nóbis; Sistemas de cultivo in vitro; Cultura de tecidos vegetais; Betalaína.