Teses e Dissertações
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Teses e dissertações defendidas no contexto dos programas de pós graduação da Instituição.
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Item Taxonomy, host associations, and collecting methods of shining fungus beetles (Coleoptera: Staphylinidae: Scaphidiinae) in fragments of the Atlantic Forest in Minas Gerais, southeastern Brazil(Universidade Federal de Viçosa, 2024-01-15) Groll, Elisa Von; Andrade, Cristiano Lopes; http://lattes.cnpq.br/7039384830376636The subfamily Scaphidiinae, which included just over 1000 species until 1997, now records over 2000 species, indicating a continuous increase that shows no signs of imminent stabilization. Despite its greatest diversity being concentrated in the tropics, the Neotropical Region remains understudied concerning this subfamily. Therefore, the objective of this thesis is to fill the existing knowledge gap about these insects. To achieve this goal, collections, dissections, redescriptions, and descriptions of new species were conducted. The research has resulted in four already published articles, with a fifth in the process of publication. In the first article, a new species (Scaphisoma pandemum von Groll & Lopes-Andrade, 2021) is described for Brazil. The second article introduces a new method for collecting beetles in fungi. The third article describes five new species of the genus Cyparium Erichson, 1845, and redescribes two species. The fourth article brings a new record for Brazil: S. nigrofasciatum Pic, 1915, original from Asia was collected in Minas Gerais. The fifth article, yet to be published, presents 20 new species distributed across five genera: Cyparium, Alexidia Reitter, 1880, Baeocera Erichson, 1845, Scaphisoma Leach, 1815, and Toxidium LeConte, 1860. All taxonomic papers include, whenever possible, illustrations of the external and internal morphology of males and females, accompanied by data related to the host. In addition to taxonomic results, the collections made in Minas Gerais have significantly expanded the Entomological Collection of the Laboratory of Systematics and Biology of Coleoptera at the Federal University of Viçosa (CELC), making it the largest collection of Scaphidiinae in Brazil, with more than 1800 specimens, enabling the continuation of research on this group. Keywords: Biodiversity; fungi; morphology; Neotropical Region.Item Impacts of parasites on insect moulting(Universidade Federal de Viçosa, 2023-03-30) Queiroz, Elenir Aparecida; Elliot, Simon Luke; http://lattes.cnpq.br/6361847773845991Insect development occurs through moulting, where the individual generates a new cuticle and sheds the old one, allowing the insect to grow and develop. This process can be impacted by parasites. However, the way different parasites can impact insect moulting is unknown. We first review studies on insect infection and its effect on insect moulting by considering interactions between insects and: (i) protozoans; (ii) fungi; (iii) viruses; and (iv) parasitoids. We show that insect moulting is impacted by moulting delays, non-moult and defects after moulting, besides increasing insect mortality during moulting. However, while there is evidence that parasite- infected insects can experience increased mortality during moulting, this process is not well understood yet. We then documented this so as to raise hypotheses about the mechanisms, with a focus on behaviour, using as a model system the triatomine bug Rhodnius prolixus (Hemiptera: Reduviidae) and the protozoan parasite Trypanosoma rangeli. We quantified mortality and investigated alterations in ecdysis-related behaviour. We found that the high mortality of infected insects is related to increases in the time taken to finish ecdysis. We then investigated cuticular thickness and ecdysone levels as potential factors to explain this phenomenon. Mortality of infected insects was 6% higher than that of uninfected insects. Infected insects show a thinner cuticle over time and lower ecdysone levels compared to controls. We suggest this thin cuticle in infected insects is associated with the moulting delay. As moulting is delayed, we investigate glycogen content in the fat body and intestine morphology as possible factors. Infected insects have low glycogen content in the fat body and intestine morphology is not altered between infected and control insects, but intestine epithelium is apparently thicker in infected than the control. Our results allow us to understand better the effect of insect infections at behavioural, morphological and hormonal levels. This study is a starting point for further reasearch on the moulting physiology of insects infected by parasites in order to improve our understanding of insect-parasite interaction. Keywords: Cuticle. Development. Ecdysis. Ecdysone. Fungus. Moult. Parasitoid. Pathogen. Physiology. Virus.Item Propriedades biotecnológicas de Geotrichum candidum isolado de queijo Minas artesanal da Canastra(Universidade Federal de Viçosa, 2022-12-13) Soares, Dalila Luzia de Oliveira; Martin, José Guilherme Prado; http://lattes.cnpq.br/9663348569147474Os queijos estão entre os derivados lácteos mais consumidos no mundo. No Brasil, uma grande diversidade de queijos é produzida, tanto no âmbito industrial quanto artesanal. Estes incluem produtos maturados por fungos, a exemplo dos mundialmente conhecidos queijos tipo Camembert, Roquefort e Brie, bem como, mais recentemente, queijos artesanais, como os produzidos na Serra da Canastra. Fungos desempenham papel fundamental na formação de características sensoriais particulares em queijos, como textura, sabores e aromas. Neste trabalho, foi avaliado o potencial biotecnológico de Geotrichum candidum FERM-GC-31, isolado de queijo artesanal da Serra da Canastra, visando à sua aplicação industrial como cultura secundária em produtos lácteos. O isolado foi aplicado em modelo de mini-queijo em placas de 24 poços e em placas de Petri de 60 x 15 mm para estudo das atividades proteolítica e lipolítica durante maturação a 12°C durante 20 dias. Além disso, o isolado foi avaliado quanto ao antagonismo de Lactococcus lactis subsp. lactis ATCC 19435 e Lactococcus lactis subsp. cremoris ATCC 19257, bactérias láticas comumente utilizadas como fermentos lácteos. Para proteases, o ensaio enzimático padronizado em 30 minutos de reação e 45ºC resultou em atividade máxima nos valores de pH 5,5 e 9,0, indicando a produção de proteases neutras e alcalinas. Já para lipases, as maiores atividades foram observadas a 35°C e pH 9,0 após 20 minutos de reação. De forma geral, G. candidum apresentou atividades proteolítica total máxima de cerca de 19.000 U/mL e lipolítica de 6.076,11 U/mL, ambas no 15º dia após o aparecimento do micélio fúngico. Em relação ao antagonismo, L. lactis subsp. cremoris apresentou maior atividade de inibição contra G. candidum (28, 48%) em comparação à L. lactis subsp. lactis (7,34%). Os resultados deste trabalho demonstram que G. candidum FERM-GC-31 tem potencial para ser utilizado como cultura secundária devido às suas significativas atividades lipolíticas e proteolíticas, bem como pelo baixo índice de antagonismo de fermentos lácteos convencionais.Palavras-chave: Maturação. Fungos. Proteólise. Lipólise. Antagonismo.Item Cogumelos enriquecidos com lítio: bioacessibilidade, biodisponibilidade e efeito na microbiota intestinal de suínos(Universidade Federal de Viçosa, 2022-07-29) Lopes, Leandro de Souza; Kasuya, Maria Catarina Megumi; http://lattes.cnpq.br/2140571383618706Os cogumelos apresentam alto potencial para serem utilizados como fonte de lítio (Li), mas a bioacumulação de Li e outros minerais, status redox e biodisponibilidade são específicos para cada espécie, dependendo da dosagem e do tipo de sal utilizado. Cogumelos enriquecidos com Li podem tornar esse elemento mais bioacessível ao organismo quando o comparamos com o sal Li2CO3, mas ainda não há trabalhos publicados mostrando a biodisponibilidade in vivo desse mineral. Em indivíduos que fazem uso de medicamentos psiquiátricos a base de Li no tratamento de doenças como transtorno bipolar, depressão e ansiedade, a microbiota intestinal sofre mudanças em sua composição, cuja mudança pode estar relacionada aos efeitos desses medicamentos, porém há poucas informações a respeitos dos efeitos do Li na composição microbiona intestinal. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o bioacúmulo de Li em Pleurotus ostreatus (PLO 02) e Pleurotus djamor (PLO 13), além de avaliar a atividade oxidante, co-acúmulo de minerais e bioacessibilidade; avaliar também a biodisponibilidade in vivo de Li em cogumelos enriquecidos de P. djamor em suínos, além de parâmetros como status redox, estresse e acúmulo desse mineral nos tecidos dos animais e efeitos do Li na comunidade microbiona intestinal de suínos. Nossos resultados mostraram que PLO 02 é mais sensível a altas concentrações de Li do que PLO 13, no qual PLO 13 apresentou maior taxa de produção de cogumelos. Observou-se correlação positiva entre o acúmulo de Li e outros minerais presentes no substrato e o efeito do Li no estado redox do fungo. A bioacessibilidade em ambos os fungos foi maior nos cogumelos enriquecidos com Li quando comparado ao comprimido de carbonato de lítio medicinal, e esses cogumelos podem co-acumular minerais e aumentar a atividade oxidativa. No experimento in vivo com suínos, P. djamor enriquecido com Li foi uma fonte mais biodisponível de Li quando comparados à forma Li2CO3, e os cogumelos enriquecidos com Li melhoraram os efeitos das enzimas oxidativas, e em alguns tecidos, os cogumelos enriquecidos com Li apresentaram menor dano oxidativo quando comparados às suas correspondentes dosagens na forma de Li2CO3. Pela análise dos dados do sequenciamento das amostras intestinais verificamos que o Li influencia os índices de diversidade alfa, mostrando diferença nos índices de Simpson, Shannon e Chao-1 no cólon e Chao-1 nas fezes, dependendo do tratamento, particularmente aqueles tratamentos que receberam lítio, aumentando a diversidade, quando comparados aos tratamentos que não receberam nenhuma forma de lítio. O agrupamento taxonômico das variantes da sequência amplicon (ASVs) mostrou que os táxons com maior abundância relativa podem variar entre o íleo, cólon e fezes, com predominância de filos como Firmicutes, Bacteroidota e Proteobacteria nos tratamentos que recebem lítio. Muitos grupos de microrganismos importantes para a saúde animal como Lactobacillus, Ruminococcaceae, Enterorhabdus, Muribaculaceae e Coprococcus tem sua abundância relativa aumentada nos animais que receberam Li e ou Cogumelo enriquecido com Li. Os fungos bioacumuladores de minerais, como o P. djamor e P. ostreatus, apresentam potencial para serem utilizados na saúde humana e animal, pois além de aumentar a disponibilidade de Li, diminui os efeitos tóxicos em indivíduos que fazem o seu uso terapêutico e aumentando populações de microorganismos importantes que mantêm a homeostase do intestino. Palavras-chave: Pleurotus spp. Estresse oxidativo. Carbonato de lítio. Metataxonomia. Ácidos orgânicos.Item Interações ecológicas e nutricionais entre Talaromyces aculeatus e o eucalipto(Universidade Federal de Viçosa, 2022-08-30) Reis, Helbert Rocha; Costa, Maurício Dutra; http://lattes.cnpq.br/1814948057932269O uso intensivo de fertilizantes e pesticidas em plantios representa elevado custo para as atividades agrícolas e florestais, além de causar danos aos ecossistemas. Diante dessa realidade, alternativas capazes de amenizar problemas de fertilidade do solo e o impacto de fitopatógenos, ao mesmo tempo que aumentam a produtividade e diminuem os efeitos indesejáveis ao ambiente, representam mercado promissor e em constate crescimento. Os fungos promotores de crescimento de planta (PGPF – Plant Growth Promoting Fungi) são capazes de beneficiar os plantios ao estimular as repostas das plantas à estresses bióticos e abióticos, aumentar a eficiência de acesso e uso de nutrientes, estimular o crescimento e desenvolvimento vegetal, melhorar a qualidade do solo, dentre outros meios. O fungo Talaromyces aculetaus apresenta grande potencial para o desenvolvimento de tecnologias aplicáveis nos cultivos, considerando sua versatilidade metabólica, que o capacita a produzir grande variedade de compostos e enzimas, além de apresentar crescimento vigoroso e esporulação eficiente, características desejáveis para bioinoculantes. Apesar do fato de que inúmeras espécies de PGPF já tiveram os mecanismos de promoção de crescimento caracterizados, aspectos importantes das interações entre fungos e plantas ainda não foram devidamente elucidados. O presente trabalho tem o objetivo de entender a capacidade de T. aculeatus de promover crescimento de diferentes espécies de eucalipto, assim como investigar a influência da fertilidade do solo nos resultados dessas interações. O primeiro capítulo resume as informações disponíveis relacionadas com os aspectos do estabelecimento das interações e a influência da disponibilidade de nutrientes no solo sobre a promoção de crescimento. O segundo capítulo explora como a disponibilidade de fósforo pode afetar a interação entre T. aculeatus e E. grandis. As plantas foram submetidas a cinco diferentes dosagens de fósforo, entre 35 e 290 mg kg-1 de P no solo. Os resultados demonstraram que o efeito da inoculação do fungo foi concentrado nas doses mais baixas de P, especialmente 70 e 140 mg kg-1, sugerindo que nesse intervalo a planta é mais suscetível à colonização do fungo. Houve aumentos de até 260 % na matéria seca e até 808 % no conteúdo de nutrientes das plantas de E. grandis inoculadas. O fungo T. aculeatus também teve comprovada sua capacidade de produção de ácido indolacético, síntese de sideróforos e solubilização de diferentes fontes de fosfato. Os dados sugerem que a disponibilidade de fósforo possui grande influência no estabelecimento da interação entre T. aculeatus e E. grandis, e que essa interação é mais eficiente quando o P é limitante no solo. O terceiro capítulo demonstra os efeitos da inoculação de Talaromyces aculeatus em seis espécies diferentes de eucalipto: Eucalyptus grandis, Eucalyptus urophylla, Eucalyptus urograndis, Eucalyptus saligna, Eucalyptus cloeziana e Corymbia torelliana. As espécies E. grandis e E. urograndis foram as mais beneficiadas pela inoculação do fungo, principalmente pela maior aquisição de nutrientes por E. grandis e incremento de matéria seca de 32,21 % por E. urograndis. As espécies E. urophylla e C. torelliana manifestaram aumentos na matéria seca e aquisição de nutrientes especialmente nas raízes. Por fim, E. saligna e E. cloeziana, apesar de não apresentarem incrementos na matéria seca, exibiram aumentos na aquisição de nutrientes. Palavras-chave: Fungos rizosféricos. Promoção de crescimento. Nutrição. Fósforo.Item Microbiota associada a abelhas sem ferrão: diversidade, composição e resposta a impactos ambientais(Universidade Federal de Viçosa, 2021-07-22) Cerqueira, Alan Emanuel Silva; Silva, Cynthia Canêdo da; http://lattes.cnpq.br/7635148171647668As abelhas eusociais corbiculadas (tribos Apini, Bombini e Meliponini) possuem uma. microbiota distintiva, especializada e dominante no intestino que, conforme descrito em Apis (Apini) e Bombus (Bombini) , contribuem para a saúde e nutrição destes animais. Estudos sugerem uma composição microbiana intestinal mais variável nas abelhas sem ferrão (Meliponini), mas ainda há uma carência de pesquisas com essas abelhas. Abelhas sem ferrão são o maior grupo de abelhas eussociais corbiculadas, consistindo em importantes polinizadores da vegetação nativa e de culturas agrícolas de ecossistemas tropicais. Além disso, são importantes em uma perspectiva socioeconômica como fonte de renda para os meliponicultores pela comercialização de pólen, cera e mel. Entretanto, as abelhas sem ferrão têm sofrido os efeitos das atividades antrópicas tais quais o desmatamento e acúmulo de químicos agrícolas e metais no ambiente. Agentes estressores interferem na composição microbiana e saúde das abelhas, mas tais efeitos ainda são pouco conhecidos nas abelhas sem ferrão. Esta tese visou preencher lacunas associadas ao estudo dos microrganismos associados às abelhas sem ferrão, do seu alimento e das consequências de impactos ambientais na composição e diversidade microbiana. Assim, este trabalho foi dividido em três capítulos, construídos com uma abordagem metataxonômica, com o objetivo de obter (1) uma visão geral sobre diversidade, composição e origem de microrganismos associados a Melipona e seu alimento; (2) investigar com maior esforço amostral a perda de simbiontes intestinais e o possível surgimento de novos simbiontes em Melipona; e (3) avaliar as diferenças na microbiota intestinal de Tetragonisca angustula vivendo em locais não impactados e impactados pelos rejeitos de mineração oriundos do rompimento da barragem de Fundão em Mariana, Minas Gerais, Brasil. Dentre os resultados do capítulo 1, detectamos uma maior diversidade microbiana e maior especificidade de microrganismos à espécie em estudo nas abelhas em comparação ao mel – que tende a ser mais influenciado por microrganismos ambientais. Fungos filamentosos predominam nas abelhas e são próximos a isolados ambientais, de plantas ou associados às colmeias, possivelmente obtidos durante o forrageio. As leveduras são mais prevalentes no mel e próximas a isolados de colmeias e isolados associados ao seu metabolismo. Bactérias filogeneticamente próximas a isolados de plantas e ambientais fructofílicas são abundantes no mel, ao passo que nas abelhas, predominam bactérias simbiontes intestinais e outras próximas a isolados de plantas/ambiente. Curiosamente, Gilliamella e Snodgrassella, duas importantes bactérias membros da microbiota core das abelhas eussociais corbiculadas, não foram encontradas em Melipona, observação que nos levou a concluir, no capítulo 2, com maior esforço amostral, a perda da associação entre esses simbiontes intestinais e este clado de abelhas sem ferrão. Por fim, no capítulo 3, observou-se alteração na abundância relativa de bactérias "core" (presentes em todas as amostras - possivelmente simbiontes) associadas ao intestino de T. angustula além de uma redução da riqueza de bactérias "estritamente ambientais” (menos comuns, possivelmente transitórios) em abelhas vivendo em áreas impactadas pelos rejeitos de mineração, possivelmente como consequência da exposição a esses ambientes. Os resultados aqui obtidos contribuíram para um melhor entendimento sobre os microrganismos associados às abelhas sem ferrão e abrem perspectivas para o desenvolvimento desta linha de pesquisa. Palavras-chave: Melipona. Tetragonisca angustula. Microbioma. Bactérias. Fungos. Intestino. Mel. Simbiose. Barragem de Fundão. Rejeitos de mineração.Item Síntese e avaliação da atividade fitotóxica de 2,5-dicetopiperazinas e síntese total do drynaran e análogos(Universidade Federal de Viçosa, 2022-02-21) Mendes, Lorena Lessa; Varejão, Eduardo Vinícius Vieira; http://lattes.cnpq.br/3850911441567893O desenvolvimento de resistência de pragas agrícolas aos agroquímicos comercialmente disponíveis e a necessidade de diminuir os impactos ambientais decorrentes da aplicação desses compostos torna constante o interesse pelo desenvolvimento de novos agroquímicos capazes de atuar por novos mecanismos de ação e que apresentem menor toxicidade para organismos não-alvo. A busca por moléculas naturais, que possam ser usadas diretamente ou servir como modelos para a síntese de análogos, tem sido considerada uma estratégia promissora. Dentro dessa linha de pesquisa, o presente trabalho teve por objetivo a síntese de compostos orgânicos cujas estruturas foram inspiradas pela natureza e a avaliação desses compostos quanto as atividades de interesse farmacêutico e agroquímico, como inibidor da acetilcolinesterase, antioxidante, fitotóxico e nematicida. No primeiro capítulo, apresentamos a síntese de uma série de 2,5-dicetopiperazinas (2,5-DCP), uma classe de compostos N-heterocíclicos cujos representantes naturais são encontrados em diversos organismos vivos como bactérias, fungos e até mesmo nos seres humanos. As 2,5-DCP foram sintetizadas utilizando a reação multicomponente de Ugi. Em trabalho anterior, verificamos que um dos protocolos propostos na literatura para a obtenção de 2,5-DCPs apresenta escopo limitado, não se obtendo sucesso na etapa de ciclização do aduto de Ugi para formação do anel 2,5-DCP quando aldeído aromático usado como precursor apresenta grupo substituinte volumoso na posição orto. No presente trabalho, tais 2,5-DCPs foram produzidas através da modificação do protocolo por meio da substituição do ácido cloroacético pelo ácido bromoacético na reação multicomponente de Ugi. Essa modificação permitiu a obtenção das 2,5-DCPs desejadas, em rendimentos entre 80-97% para a etapa de ciclização. Além disso, foram sintetizadas novas 2,5-DCPs, baseadas na estrutura de outras já obtidas no trabalho anterior. Os compostos a26, a27, a28, d4, d5, d7, d9, d10, d12, d26, d27 e d28 formaram cristais com qualidades adequadas para coleta de dados por difração de raios-X de cristal único e suas estruturas foram descritas. Cálculos computacionais mostraram que a presença de grupos volumosos na posição orto do anel benzênico proveniente do aldeído resulta na desestabilização da estrutura de transição. Valores de entalpia de ativação mais baixos para a ciclização do tipo S N 2 de adutos Ugi foram obtidos quando bromo, em vez de um ânion cloro, atua como grupo de saída, indicando que a entalpia de ativação para a etapa de ciclização controla a formação do anel 2,5-DCP. Os compostos foram avaliados quanto às suas propriedades herbicida sobre folhas de Euphorbia heterophylla e alguns compostos produziram lesões que não diferiram estatisticamente dos efeitos produzidos pelo herbicida comercial Diquat ® . No segundo capítulo, é apresentada a síntese do produto natural denominado drynaran e de uma série de análogos. O drynaran foi originalmente isolado da planta medicinal Drynaria bonii, nativa da região do Vietnã. De acordo com nosso levantamento bibliográfico, a síntese do drynaran ainda não havia sido reportada na literatura. Para tal, propusemos uma rota sintética utilizando a condensação entre o fenilacetaldeído e o 5-hidroximetilfurfural. Para a obtenção do drynaran, diferentes parâmetros reacionais foram avaliados, a saber: temperatura, solvente, catalisador e a presença ou não de ditionito de sódio no meio racional. As melhores condições reacionais encontradas foram a utilização de etanol como solvente, temperatura de 70°C e uso de hidróxido de potássio como catalisador na presença de ditionito de sódio. Utilizando esta metodologia, foram sintetizados diferentes análogos ao dryraran em rendimentos que variaram de 27 a 84%. Os compostos foram submetidos a testes biológicos, mas não produziram resultados promissores. Palavras-chave: Reação multicomponente. Reação de Ugi. Isonitrilas. Condensação aldólica. Fitotoxicidade. Herbicidas. Euphorbia heterophylla.Item Effects of the fungus Syncephalastrum (Mucorales: Syncephalastraceae) in nests of leafcutter ants (Formicidae: Attini)(Universidade Federal de Viçosa, 2020-02-20) Bautz, Keminy Ribett; Elliot, Simon Luke; http://lattes.cnpq.br/0133354041914015Leafcutter ants form a symbiotic nutritional mutualism with a basidiomycete fungus, growing in fungus gardens. This symbiosis interacts naturally with a range of microrganisms including some fungi that may be antagonist. Among these is the fungus Syncephalastrum, which is considered a pathogen of the fungus garden. Studies of the effects of potentially antagonist fungi on the ant-fungus mutualism are mostly performed in colonies in the absence of the queen, which may result in unrealistic conclusions about the negative effects of the fungi on the mutualist. Thus, the present study aimed to investigate the effects of Syncephalastrum sp. in the fungus garden of colonies of the leafcutter ant Acromyrmex subterraneus subterraneus in two levels of colony complexity (presence and absence of the queen). We tested the following hypothesis: that although Syncephalastrum sp. is found naturally in healthy colonies, it can cause negative effects to colonies when we apply a high concentration of its spores to the colony. Further, we hypothesized that the negative effects increase with reduced colony complexity. Thus, colonies of leafcutter ants of the species Ac. subterraneus subterraneus were divided into two levels of complexity: queenright colonies (fungus garden, queen and workers) and queenless colonies (fungus garden and workers). They were inoculated with spores of Syncephalastrum sp. or blank controls. Dependent variables measured were weight – leaves cut by ants; midden production; colony weight; presence of Syncephalastrum sp. in the midden; and survival of colonies. Our results showed that, in general, Syncephalastrum sp. negatively affected leaf cutting, waste production and the weight of colonies, with effects greater in queenless colonies. These effects, however, were not enough to compromise the survival of these colonies – all queenright and queenless colonies survived the experimental period of 28 days and indeed 96 days after that when maintained in the laboratory. To conclude, the isolate of Syncephalastrum sp. used in the present study caused negative effects to colonies of the leafcutter ant Ac. subterraneus subterraneus but did not compromise the survival of the colonies. However, our results highlight the importance of each element (fungus garden, queen and workers) in the symbiosis of leafcutter ants, mainly in studies that investigate the effect of antagonist microrganisms on leafcutter ant’s fungal cultivars. Keywords: Leafcutter ant. Fungus garden. Microrganisms. Host-parasite interactions. Acromyrmex. Leucoagaricus gongylophorus.Item Tolerância da soja a seca: respostas moleculares da superexpressão da chaperona BiP e da interação com fungo endofítico Pochonia chlamydosporia(Universidade Federal de Viçosa, 2021-10-27) Rodrigues, Juliano Mendonça; Ramos, Humberto J. de Oliveira; http://lattes.cnpq.br/5196583036930660Tolerância da soja a seca: respostas moleculares da superexpressão da chaperona BiP e da interação com fungo endofítico Pochonia chlamydosporia. Orientador: Humberto Josué de Oliveira Ramos. Coorientadores: Elizabeth Pacheco Batista Fontes, Juliana Rocha Lopes Soares Ramos, Maria Goreti de Almeida Oliveira e Leandro Grassi de Freitas. Plantas, por estarem inseridas em um ambiente dinâmico e complexo, estão expostas a diversas mudanças das condições ambientais que podem limitar o seu crescimento e produtividade. Estresses abióticos como escassez hídrica e secas prolongadas são um desafio, uma vez que tendem a se tornar cada vez mais frequentes devido a eventos climáticos extremos. Como maior produtor e exportador mundial de soja, a agricultura brasileira tem um interesse especial nos mecanismos de tolerância cruzada a estresses bióticos e abióticos em soja. Por isso, diversos estudos buscam obter mecanismos de adaptação e resistência vegetal a estresses ambientais com o melhoramento da produtividade agrícola e o mínimo de impacto ao meio ambiente. Uma das linhas de pesquisa visa a manipulação da chaperona molecular BiP em plantas transgênicas, cuja resposta ao estresse osmótico e do retículo endoplasmatico podem favorecer a tolerância à seca em soja. Entretanto, são boladas as informações sobre os efeitos da superexpressão de BiP no atraso na ativação da morte celular provocada por reação de hipersensitividade em situações de estresse biótico provocado pela bactéria não compatível Pseudomonas syringae pv. tomato. Outra linha de pesquisa, o uso de produtos biológicos baseados em organismos simbiontes da rizosfera vegetal que colonizam como raízes vegetais, dentre os quais o fungo nematófago endofítico Pochonia chlamydosporia pode estimular a capacidade da raiz de soja em explorar o solo ao redor favorecendo-a em condições de restrição hídrica. Neste trabalho, foi caracterizado o perfil morfológico, fisiológico e metabólico de genótipos contrastantes de soja quanto à tolerância a seca em resposta a interações bióticas. Foram analisadas a expressão de genes responsivos por RT-PCR, além da regulação diferencial de proteinas e fosfoproteinas responsivas à interação planta-bactéria no genótipo transgênico superexpressando BiP (C9) e (WT), sendo identificado por LC/MS- 2DE. Foram também adotados por LC-MS a abundância de fito-hormônios e alguns metabólitos especializados alvos em resposta à interação de soja com P. syringae pv. tomato e soja com P. chlamydosporia para determinar mudanças metabólicas básicas genótipos relacionados com a resposta à seca e/ou a resposta de defesa vegetal sob interações biológicas.Por sua vez, parâmetros morfofisiológicos de folhas, caule e raiz de genótipos tolerante a seca Embrapa48 e sensível a seca BR16 foram coletados ao longo do experimento planta-fungo. Concluiu-se que a via de síntese de flavonóides e isoflavonóides é uma das principais vias responsivas às inoculações com bactérias e com fungo em plantas, sendo determinante para a presença e contenção do hospedeiro. A resposta hipersensitiva bacteriana provocou uma expressão de genes que modulam a morte celular, sobretudo no genótipo transgênico, uma redução negativa de proteinas da fotossintese e uma regulação positiva de proteinas do metabolismo antioxidativo e do metabolismo dos fenilpropanoides e flavonóides, especialmente O-metiltransferases. Por fim, a interação bacteriana regulou positivamente os níveis de flavonoides e fitoalexinas em genótipos infectados. A presença do fungo, por sua vez, produziu um atraso de um dia na queda do potencial hídrico em ambos os genótipos contrastantes quanto a seca. O aumento do turgor foliar e como mudanças nos níveis de fito- hormônios, poliaminas e compostos fenólicos indicam que uma associação da planta ao fungo nas condições de déficit hídrico é inerente a cada genótipo, sendo que nenhum genótipo é tolerante a seca está ligada às propriedades hidráulicas dos vasos condutores. A presença do fungo promove mudanças morfológicas no sistema radicular e no sistema de vasos condutores da parte aérea em Embrapa48 e, em menor extensão, em BR16. Esses resultados podem ajudar a elucidar os mecanismos predominantes na tolerância cruzada de estresses bioticos e abioticos concomitantes, e como as plantas como utilizam para promover uma maior adaptação ao ambiente. Palavras-chave: Glycine max. Pseudomonas syringae patovar chlamydosporia. Estresses ambientais. Metabolômica. Proteômica. tomato. PochoniaItem Participação da via de sinalização mediada pela proteína DCD/NRP na morte celular em soja induzida por cádmio e infecção pelo fungo Phakopsora pachyrhizi(Universidade Federal de Viçosa, 2021-05-21) Quadros, Iana Pedro da Silva; Fontes, Elizabeth Pacheco Batista; http://lattes.cnpq.br/0759131385703220Mudanças ambientais e condições extremas, como variações de temperatura, seca e salinidade, além de estresses bióticos, afetam adversamente o crescimento das plantas e causam grande perda de produtividade para as culturas agrícolas em todo o mundo. Entretanto, as plantas desenvolveram várias estratégias para tolerar esses fatores como mecanismos sofisticados de percepção de estresses, sinalização e respostas de defesa. A via de sinalização de morte celular mediada por DCD/NRPs (Development and Cell Death Domain-containing N-Rich Proteins) tem sido caracterizada em resposta a estresses abióticos, durante senescência foliar natural e em interações incompatíveis. Estes processos biológicos resultam em morte celular programada. O objetivo dessa pesquisa foi verificar a atuação da via de sinalização mediada por DCD/NRPs em resposta ao cádmio (Cd 2+ ), que promove morte celular, e estresse biótico causado pelo fungo Phakopsora pachyrhizi. No capítulo I, foi demonstrado que Cd 2+ limita o crescimento da planta, causa intensa vermelhidão na nervura da folha, amarelecimento da folha e clorose na soja (Glycine max). Esses sintomas foram associados à morte celular programada (PCD) induzida por Cd 2+ , dado que folhas de soja estressadas por Cd 2+ exibiram número reduzido de núcleos, morte celular, dano ao DNA e atividade da caspase-1 aumentados em comparação com folhas não estressadas. Consistente com estas observações, Cd 2+ causou indução dos genes NRPs, GmNAC81, GmNAC30 e VPE, que são os componentes da sinalização de morte celular mediados por DCD/NRP, que executam PCD via atividade de caspase-1 de VPE (Vacuolar Processing Enzyme). Além disso, a superexpressão do regulador positivo desta sinalização de morte celular, GmNAC81, aumentou a sensibilidade ao estresse de Cd 2+ e intensificou as marcas de PCD mediada por Cd 2+ . A superexpressão de GmNAC81 aumentou a produção de H 2 O 2 induzida por Cd 2+ , morte celular, dano ao DNA e expressão de VPE. Por outro lado, a superexpressão de BiP, um regulador negativo do módulo de sinalização NRPs/GmNACs/VPE, conferiu tolerância ao estresse de Cd 2+ e redução da morte celular mediada por Cd 2+ . O segundo capítulo focalizou na interação entre o fungo biotrófico Phakopsora pachyrhizi e soja. Esforços de triagem em germoplasmas de sojas levaram à identificação de várias fontes de resistência a P. pachyrhizi mediada por genes Rpp. Entretanto, a caracterização dos efetores ou outros determinantes que contribuem para o reconhecimento dos isolados de P. pachyrhizi em soja não foi completamente elucidada. Neste estudo, também foi investigado se a via DCD/NRP poderia estar envolvida em interações compatíveis e incompatíveis durante a infecção com P. pachyrhizi em plantas de soja suscetíveis, BR16 e Conquista, e resistentes, BRS511 e TMG7262. Após 72 h da inoculação, a expressão dos componentes da via foi induzida nas linhagens suscetíveis BR16 e conquista e na linhagem resistente TGM7262 embora em extensões diferentes. Significantemente, a expressão dos componentes da via de morte celular em condições normais foi muito superior na linhagem resistente TGM7262, resultando em altíssima expressão de VPE, um componente importante de HR. Estes resultados sugerem que a via DCD/NRP de morte celular é ativada durante a infecção com o fungo. A fim de avaliar o envolvimento de VPE nos mecanismos de resistência, a expressão de VPE foi constitutivamente aumentada na linhagem suscetível BR16 através de superexpressão do gene GmNAC081. A superexpressão constitutiva de GmNAC081 alterou o fenótipo de suscetibilidade, sendo que as plantas transgênicas infectadas apresentaram menor número de urédias abertas e amarelecimento menos intenso das folhas ao longo da infecção, quando comparadas com BR16 não transformada. Estes resultados sugerem que a expressão aumentada de VPE pode retardar o processo de infecção pelo fungo P. pachyrhizi em soja. Entretanto, a superexpressão de um regulador negativo da via DCD/NRP, BiP, não inibiu a indução dos componentes da via DCD/NRP durante a infecção. A expressão de VPE em plantas superexpressando GmBiPD foi induzida em todos os tempos analisados após a inoculação e as plantas apresentam maior severidade de infecção, com maior número de urédias abertas e um amarelecimento acentuado do tecido. Sendo a via de sinalização de morte celular mediada por DCD/NRP induzida pelos hormônios ácido abscísico (ABA) e ácido salicílico (AS), foi também investigado o acúmulo desses hormônios em plantas infectadas. Observou-se que plantas superexpressando BiP acumularam um nível superior dos hormônios ABA e AS do que as plantas controle conquista. Provavelmente, o acúmulo acentuado de ABA e AS nas linhagens transgênicas superaram o efeito negativo de BiP na indução da via DCD/NRP. Coletivamente, estes resultados sugerem que a via de morte celular mediada por DCD/NRPs integra uma resposta coordenada a diversos sinais de estresses, portanto, sua manipulação possui o potencial para melhorar a tolerância da cultura a estresses bióticos e abióticos. Palavras-chave: Sinalização celular. Proteínas ricas em asparagina. Cd. Fungo. Morte celular. Morte celular mediada por NRP. Soja. Proteína de ligação. BiP. Enzima de processamento vacuolar. VPE.