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Plant diseases can negatively impact the production and sale of agricultural crops in a given region. Because it is a border state, Roraima is a potential entry route of quarantine pathogens that can threaten Brazilian agriculture. Constant health surveillance is an essential tool to mitigate the risks of the introduction and spread of important pathogens. In order to avoid or reduce the negative impacts caused by diseases resulting from the introduction or occurrence of a pathogen, a well-structured phytosanitary inspection program and technical guidelines for producers are necessary. The combined efforts of research institutions and state agencies aim to reduce production losses caused by diseases. Thus, the objective of this review is to address the main threats and challenges in controlling quarantine pests in the state of Roraima based on the experience of research and extension institutions in monitoring, pest detection and mitigation strategies. In this respect, contextualizing the events discussed may contribute to guiding plant defense measures, thus mitigating the risks of quarantine pathogen introduction and spread in Roraima. -- Resumo: A ocorrência de doenças de plantas em cultivos agrícolas pode impactar negativamente a produção e comercialização de produtos agrícolas de uma região. Roraima, por ser um estado fronteiriço, é vulnerável a ser via de ingresso de patógenos quarentenários que podem ameaçar a agricultura nacional. A constante vigilância sanitária é uma ferramenta essencial para mitigar os riscos de introdução e disseminação de patógenos importantes. Para se evitar ou reduzir os impactos negativos causados por doenças, decorrentes da introdução ou ocorrência de um patógeno, é necessário um programa de defesa fitossanitária bem estruturado e orientações técnicas para os produtores. O trabalho conjunto de instituições de pesquisa e de órgãos de extensão visa reduzir as perdas de produção ocasionadas por doenças. Assim, objetiva-se com essa revisão abordar as principais ameaças e desafios no controle de pragas quarentenárias no estado de Roraima com base na experiência das instituições de pesquisa e de extensão no monitoramento, detecção de pragas e nas ações de mitigação. Dessa forma, a contextualização da sucessão dos eventos abordados poderá contribuir para orientar medidas a serem adotadas em defesa vegetal e, por conseguinte, para mitigação de riscos de introdução e dispersão de patógenos quarentenários em Roraima. Made available in DSpace on 2022-07-26T19:19:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Halfeld-Vieira-Threats-challenges-2022.pdf: 357280 bytes, checksum: 081f2fd84920d3a0856731d2bb81a7bb (MD5) Previous issue date: 2022

Dissertação de mestrado em Biologia Molecular, Biotecnologia e Bioempreendedorismo em Plantas, The olive tree (Olea europaea L.) is one of the most cultivated tree species in the world, as they produce olives and olive oil, both being known for their human health benefits. However, olive trees can be attacked by diseases that can damage olive production, such as anthracnose, which is caused by fungi of the genera Colletotrichum. Control of this disease is very hard to achieve, and the main methods for managing olive anthracnose are centered on the use of copper-based fungicides, which cause a negative impact on the environment and organisms. Therefore, biological control agents (BCAs) have gained popularity, to find eco-friendly options to manage this disease, since they can inhibit pathogens growth and frequently they can also promote plant growth. The main objective of this work was to determine the effect of a potential BCA in increasing the resistance or tolerance of olive trees to anthracnose. Hence, the antagonistic potential of the endophytic fungus was assessed by co-inoculating olives with both endophyte and pathogen. When the pathogen was inoculated alone, all olives exhibited severe anthracnose symptoms (orange masses of conidia or white/grayish mycelium), while when inoculated alongside the endophyte, only 12% of inoculated olives exhibited disease symptoms with low severity. Using RNA-seq, the transcriptome of olive trees inoculated with the same endophyte and pathogen was analyzed. Most differentially expressed genes (6799 DEGs) were found between treated plants (E, P, and EP) compared to control plants, in an early stage of infection, suggesting that olive plants were able to defend themselves against the pathogen. The most up-regulated genes found in both endophyte treated and pathogen-infected plants were involved in plant defense response (production of secondary metabolites, and reduction of oxidative stress). The most down-regulated genes found in endophyte-treated plants were involved in plant cell growth and breakdown of cell wall components. No major differences were detected between treatments (endophyte, pathogen, or a combination of both), suggesting that the studied endophyte was not significantly changing gene expression of olive plants prior to pathogen inoculation. Further studies are required for evaluating the biocontrol potential of the studied endophyte., A oliveira (Olea europaea L.) é uma das espécies arbóreas mais cultivadas no mundo, pois produz azeitonas e azeite, ambos conhecidos pelos seus efeitos benéficos para a saúde humana. No entanto, as oliveiras podem ser atacadas por doenças que podem prejudicar a produção de azeitonas, como a antracnose, que é causada por fungos do gênero Colletotrichum. O controlo desta doença é muito difícil de se conseguir, e os principais métodos utilizados para tentar geri-la centram-se na utilização de fungicidas à base de cobre, que causam um impacto negativo no ambiente e nos organismos. Portanto, agentes de bio-controlo (BCAs) têm ganhado atenção, para encontrar opções amigas do ambiente para o controlo desta doença, uma vez que podem inibir o crescimento de patógenos, e, frequentemente, também podem promover o crescimento de plantas. O principal objetivo deste trabalho foi determinar o efeito de um potencial BCA no aumento da resistência ou tolerância das oliveiras à antracnose. Assim, o potencial antagonístico do fungo endófito foi avaliado ao inocular azeitonas com o endófito e o patógeno. Quando o patógeno foi inoculado sozinho, todas as azeitonas apresentaram sintomas graves de antracnose (massas alaranjadas de conídios ou micélio branco/acinzentado), enquanto quando inoculadas juntamente com o endófito, apenas 12% das azeitonas apresentaram sintomas da doença com baixa gravidade. Ao utilizar RNA-seq, o transcriptoma de oliveiras inoculadas com o mesmo endófito e patógeno foi analisado. A maioria dos genes expressos diferencialmente (6799 DEGs) foram encontrados entre plantas inoculadas (E, P e EP) em comparação com plantas de controlo num estado inicial de infeção, sugerindo que as oliveiras foram capazes de se defender contra o patógeno. Os genes mais expressos em plantas inoculadas com o endófito e plantas infetadas com o patógeno estavam envolvidos na resposta de defesa da planta (produção de metabolitos secundários e redução do stresse oxidativo). Os genes mais silenciados encontrados em plantas inoculadas com o endófito estavam envolvidos no crescimento de células vegetais e na quebra de componentes da parede celular. Não foram detetadas grandes diferenças entre os tratamentos (endófito, patógeno ou conjuntamente inoculados), sugerindo que o endófito estudado não alterou significativamente a expressão de genes das oliveiras antes da inoculação do patógeno. Mais estudos são necessários para avaliar o potencial de bio-controlo do endófito estudado., This research was funded by FEDER funds through COMPETE (Programa Operacional Factores de Competitividade) and by national funds by FCT (Fundação para a Ciência e a Tecnologia) in the framework of the project PTDC/ASP-PLA/31133/2017.

Pesquisa sem auxílio de agências de fomento O Reino Plantae é um grupo monofilético composto por de organismos eucariontes e fotossintetizantes. Em termos evolutivos, as algas verdes são consideradas ancestrais das plantas terrestres, pois este grupo compartilha características importantes, como a capacidade de realizar fotossíntese e os mesmos tipos de clorofilas. Ao longo da evolução, ao se adaptarem ao ambiente terrestre, as plantas também desenvolveram importantes mecanismos fisiológicos de defesa ao ataque de predadores. Neste sentido, as quitinases vegetais são importantes proteínas que produzem resposta de defesa ao ataque de patógenos e artrópodes que contém quitina, atuando também no desenvolvimento das plantas. As quitinases pertencem à família GH18 e GH19 das glicosil hidrolases e até o momento foram amplamente descritas em gimnospermas e angiospermas, porém pouco descritas em espécies vegetais mais primitivas. Assim, este trabalho tem por objetivo, através de um conjunto de ferramentas de bioinformática, identificar e realizar anotação das quitinases da família GH18 em algas, briófitas e pteridófitas. Inicialmente foi realizada uma busca por sequências referências de quitinases vegetais no site CAZy e a criação de um banco de dados de proteínas traduzidas a partir dos transcriptomas de 388 espécies de algas, briófitas e pteridófitas, fornecidas pela plataforma OneKP. A busca por sequências de possíveis quitinases da família GH18 neste banco de dados foi feita por meio de alinhamentos no programa BLASTp. Então, foi realizada uma análise de domínios conservados no programa Blast2GO das possíveis quitinases encontradas. Foram realizados alinhamentos múltiplos no programa MUSCLE para selecionar apenas as sequências com o domínio catalítico conservado. Para classificar as quitinases identificadas, foi realizada a construção de árvores filogenéticas utilizando o método Neighbor-Joining. No total foram encontradas 648 prováveis quitinases da família GH18, sendo 162 em algas verdes e 23 em outros filos de algas, 238 em briófitas e 225 em pteridófitas. Para comparar as relações estruturais, foi realizada a modelagem de estruturas tridimensionais no servidor Swiss-Model. Os resultados desta pesquisa são importantes para uma melhor compreensão das origens das quitinases em grupos vegetais primitivos, mostrando que estas enzimas podem ser encontradas desde as algas mais antigas e possibilitar a comparação com quitinases de plantas vasculares superiores. Kingdom Plantae is a monophyletic group composed of eukaryotic and photosynthetic organisms. Green algae are considered ancestors of terrestrial plants, as these groups share important characteristics, such as the ability to perform photosynthesis and the same chlorophylls types. Throughout evolution, when adapting to the terrestrial environment, plants have also developed important physiological mechanisms to defend against predators. In this sense, plant chitinases are important proteins that produce a defense response against pathogens and arthropods that contain chitin, also acting on plant development. Chitinases belong to the GH18 and GH19 family of glycosyl hydrolases and have so far been widely described in gymnosperms and angiosperms, but little described in more primitive plant species. Thus, this work aims, through a set of bioinformatics tools, to identify and annotate chitinases of the GH18 family in algae, bryophytes, and pteridophytes. Initially, a search for plant chitinases reference sequences was carried out on the CAZy website, and the creation of protein database translated from transcriptomes of 388 algae, bryophytes, and pteridophytes species, provided by the OneKP platform. Search for sequences of putative chitinases of the GH18 family in this database was done through alignments in the BLASTp program. Then, was performed a conserved domains analysis, using Blast2GO, of the putative chitinases found. Multiple alignments were performed with MUSCLE method to select only the sequences with the conserved catalytic domain. To classify identified chitinases, phylogenetic trees were constructed using Neighbor-Joining method. In total, 648 putative chitinases from the GH18 family were found, 162 in green algae and 23 in other algae phyla, 238 in bryophytes, and 225 in pteridophytes. To compare structural relationships, three-dimensional structures were modeled on the Swiss-Model server. The results of this research are important for a better understanding of chitinases origins in primitive plant groups, showing that these enzymes can be found from the oldest algae and enable the comparison with chitinases of superior vascular plants. Dissertação (Mestrado)

Phytocystatins belong to the family of cysteine proteinases inhibitors. These proteinase inhibitors have crucial functions in plant defense against insects and pathogens attack. In the present study Melia azedarach L. extract acts as an elicitor of plant defense responses in passion fruit seedlings inducing the increase of a phytocystatin levels in of these plants. The leaf protein content of the seedlings was extracted 24 hours after treatment with plant extract and analyzed for the induction of proteinase inhibitor activity. The results demonstrated the induction of a ~ 60 kD phytocystatin (Pfcyst) that has in vitro inhibitory effects against papain. These findings suggest that M. azedarach plant extracts may act as a potential activator of induced resistance against insects and pathogens by upregulating cystatin proteins synthesis in passion fruits plants. Thus, the use of plant extracts as biodefensives could reduce the use of pesticides in economically important agricultural crops. RESUMO As fitocistatinas pertencem à familia de inibidores de proteinase cisteínica. Esses inibidores de proteinase têm função crucial na defesa de plantas contra o ataque de insetos e patógenos. No presente estudo, extrato de Melia azedarach L. atuam como um eliciador da resposta de defesa em plântulas de maracujá induzindo o aumento dos níveis de fitocistatinas nessas plantas. O conteúdo proteico foliar dessas plântulas foi extraído 24 horas após o tratamento com o extrato vegetal e analisado quanto a indução da atividade do inibidor de proteinase. Os resultados demonstraram a indução de uma fitocistatina (Pfcyst) de ~60 kDa que possui efeito inibitório in vitro contra a papaína. Essas descobertas sugerem que o extrato da planta M. azedarach pode atuar como um potencial ativador da resistência induzida contra insetos e patógenos por regular positivamente a síntese de proteínas cistatinas em plantas de maracuja. Dessa forma, o uso de extratos vegetais como biodefensivos poderia reduzir o uso de agrotóxicos em culturas agrícolas economicamente importantes.

Made available in DSpace on 2021-06-25T10:28:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2021-04-01 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Plants have developed various mechanisms to respond specifically to each biotrophic attack. It has been shown that the electrical signals emitted by plants are associated with herbivory stress responses and can lead to the activation of multiple defences. Bt cotton is a genetically modified pest-resistant plant that produces an insecticide from Bacillus thuringiensis (Bt) to control Lepidopteran species. Surprisingly, there is no study–yet, that characterizes the signalling mechanisms in transgenic cotton plants attacked by non-target insects, such as aphids. In this study, we characterized the production of electrical signals on Bt and non-Bt cotton plants infested with Aphis gossypii and, in addition, we characterized the dispersal behaviour of aphids to correlate this behaviour to plant signalling responses. Electrical signalling of the plants was recorded with an extracellular measurement technique. Impressively, our results showed that both Bt and non-Bt cotton varieties, when attacked by A. gossypii, emitted potential variation-type electrical signals and clearly showed the presence of distinct responses regarding their perception and the behaviour of aphids, with evidence of delay, in terms of signal amount, and almost twice the amount of Cry1F protein was observed on Bt cotton plants at the highest density of insects/plant. We present in our article some hypotheses that are based on plant physiology and insect behaviour to explain the responses found on Bt cotton plants under aphid stress. Department of Entomology and Acarology Luiz de Queiroz College of Agriculture (ESALQ) University of São Paulo (USP) Department of Biological Sciences Luiz de Queiroz College of Agriculture (ESALQ) University of São Paulo (USP) Department of Biostatistics São Paulo State University (UNESP) Biological Control Unit Embrapa Algodão Department of Biostatistics São Paulo State University (UNESP) FAPESP: 2015/20380–8 FAPESP: 2017/05953–7 FAPESP: 2018/ 20435–5

Pest insects represent an important source of agricultural losses across the globe. This situation is maximized by the introduction of species outside their natural area of occurrence, leading countries to draw up quarantine lists in order to protect their domestic production and not compromise their exports of agricultural products. In this sense, this research seeks to analyze the invasive potential and risks of Bactrocera carambolae Drew & Hancock 1994 (Diptera: Tephritidae), an important pest of world fruit and quarantine pest present in Brazil. Bactrocera carambolae is a species of fruit fly from Southeast Asia that infests a great diversity of fruit, both native and of economic interest. In Brazil, its entry is dated 1996 in the state of Amapá, and currently beyond that state, it was reported in the states of Pará and Roraima. Here it already infests 21 hosts, among them acerola, star fruit, cashew, guava, mango and tangerine, and has the potential to enter important agricultural markets, such as the irrigated fruit pole in the São Francisco Valley. Bactrocera carambolae poses serious risks for Brazilian fruit production, mainly due to the potential exclusion of markets for fruit exports. Thus, actions to control and eradicate this pest need to be maintained and improved, seeking to avoid severe socioeconomic damage to the fruit production chain in Brazil. Los insectos plaga representan una fuente importante de pérdidas agrícolas en todo el mundo. Esta situación se maximiza con la introducción de especies fuera de su área natural de ocurrencia, lo que lleva a los países a elaborar listas de cuarentena para proteger su producción nacional y no comprometer sus exportaciones de productos agrícolas. En este sentido, esta investigación busca revisar y analizar el potencial invasivo y los riesgos de Bactrocera carambolae Drew & Hancock 1994 (Diptera: Tephritidae), una plaga importante de la producion mundial de frutas y plaga cuarentena presente en Brasil. Bactrocera carambolae es una especie de mosca de la fruta del sudeste asiático que infesta una gran diversidad de frutas, tanto nativas como de interés económico. En Brasil, su registro inicial está fechado en 1996 en el estado de Amapá, y actualmente más allá de ese estado, se informó en los estados de Pará y Roraima. En el país ya infesta 21 huéspedes, entre ellos acerola, carambola, anacardo, guayaba, mango y mandarina, y tiene el potencial de ingresar a importantes mercados agrícolas, como el polo de frutas de regadío en el Valle de São Francisco. Bactrocera carambolae plantea serios riesgos para la producción brasileña de frutas, principalmente debido a la posible exclusión de los mercados para la exportación de frutas. Por lo tanto, las acciones para controlar y erradicar esta plaga deben mantenerse y mejorarse, buscando evitar daños socioeconómicos severos a la cadena de producción de frutas en Brasil. Os insetos-praga representam uma importante fonte de perdas agrícolas em todo o globo. Situação que é maximizada pela introdução de espécies fora da sua área natural de ocorrência, levando os países a elaborarem listas de quarentena a fim de proteger sua produção interna e não comprometerem suas exportações de produtos agrícolas. Nesse sentido, essa pesquisa busca revisar e analisar o potencial invasivo e riscos da Bactrocera carambolae Drew & Hancock 1994 (Diptera:Tephritidae), importante praga da fruticultura mundial e praga quarentenária presente no Brasil. Bactrocera carambolae é uma espécie de mosca-das-frutas oriunda do sudeste asiático e que infesta uma grande diversidade de frutíferas, tanto nativas, como de interesse econômico. No Brasil, seu registro inicial é datado de 1996 no estado do Amapá, e atualmente além desse estado, foi reportada nos estados do Pará e Roraima. No país já infesta 21 hospedeiros, entre eles acerola, carambola, caju, goiaba, manga e tangerina, e apresenta potencial de adentrar mercados agrícolas importantes, como o polo de fruticultura irrigada do Vale do São Francisco. Bactrocera carambolae representa sérios riscos para a fruticultura brasileira, principalmente pela potencial exclusão de mercados para exportação de frutas. Dessa forma, ações de controle e erradicação dessa praga precisam ser mantidas e aperfeiçoadas, buscando-se evitar severos danos socioeconômicos para a cadeia produtiva de frutas no Brasil.

Os insetos-praga representam uma importante fonte de perdas agrícolas em todo o globo. Situação que é maximizada pela introdução de espécies fora da sua área natural de ocorrência, levando os países a elaborarem listas de quarentena a fim de proteger sua produção interna e não comprometerem suas exportações de produtos agrícolas. Nesse sentido, essa pesquisa busca revisar e analisar o potencial invasivo e riscos da Bactrocera carambolae Drew & Hancock 1994 (Diptera:Tephritidae), importante praga da fruticultura mundial e praga quarentenária presente no Brasil. Bactrocera carambolae é uma espécie de mosca-das-frutas oriunda do sudeste asiático e que infesta uma grande diversidade de frutíferas, tanto nativas, como de interesse econômico. No Brasil, seu registro inicial é datado de 1996 no estado do Amapá, e atualmente além desse estado, foi reportada nos estados do Pará e Roraima. No país já infesta 21 hospedeiros, entre eles acerola, carambola, caju, goiaba, manga e tangerina, e apresenta potencial de adentrar mercados agrícolas importantes, como o polo de fruticultura irrigada do Vale do São Francisco. Bactrocera carambolae representa sérios riscos para a fruticultura brasileira, principalmente pela potencial exclusão de mercados para exportação de frutas. Dessa forma, ações de controle e erradicação dessa praga precisam ser mantidas e aperfeiçoadas, buscando-se evitar severos danos socioeconômicos para a cadeia produtiva de frutas no Brasil.

CAPES O gênero Vitis destaca-se entre as espécies frutíferas mais cultivadas mundialmente, apresentando grande importância econômica. Apesar dos altos rendimentos alcançados em sua produtividade, as espécies de Vitis tem apresentado susceptibilidade a vários agentes patogênicos, em especial a bactéria Xanthomonas citri pv. anacardii (Xcpa) considerada um dos mais sérios fatores limitantes para a produção de uvas de mesa e vinho em Pernambuco. O presente trabalho objetivou identificar, caracterizar e validar genes de resistência (R) promissores e relacionados aos processos de defesa vegetal em acessos contrastantes quanto à resistência a Xcpa para aplicação em programas de melhoramento genético da cultura. Dessa forma, foi conduzido um experimento em casa de vegetação visando à geração de bibliotecas de RNA-Seq de videira usando clones da cultivar ‘Red Globe’, considerada susceptível ao cancro bacteriano e do híbrido IAC-572 considerado moderadamente resistente ao cancro bacteriano. As plantas foram inoculadas com Xcpa e o RNA total foi extraído e enviado para construção das bibliotecas de RNA-Seq. Os genes de interesse foram minerados e caracterizados com o auxílio de ferramentas de bioinformática. Genes normalizadores e alvos de interesse foram validados via RT-qPCR. A partir das análises in silico, foi possível identificar 894 genes de resistência, contemplando todas as classes, sendo os RLP, STK e NBS mais representativos no transcriptoma de Vitis. A análise fenética utilizando candidatos da classe NBS-LRR formou sete clusters, os candidatos que possuíam os domínios NBS, NBS-LRR, CC-NBS e CC-NBS-LRR agruparam em seis clusters. A seleção dos genes de referência com base na análise de estabilidade em softwares específicos indicou um conjunto funcional de normalizadores para as duas cultivares de Vitis, sendo os três melhores (TRU5, TCBP e 60SRP) utilizados para a validação via RT-qPCR dos genes de interesse (NBS-LRR12, RLK, STK e STK4), selecionados nas bibliotecas de RNA-Seq. Desses, RLK e STK não tiveram sua expressão alterada nos tempos avaliados em nenhuma das cultivares. NBS-LRR12 e STK4 não apresentaram expressão diferencial nos dois primeiros tempos (90 minutos e 24 horas após a inoculação), porém, foram superexpressos com 48 horas de estresse na cultivar resistente e não significativos na cultivar susceptível, indicando uma resposta genótipo tardia e específica. Os resultados contribuíram para um melhor entendimento das características moleculares dos genes de resistência e sua participação no processo de defesa em videira. The genus Vitis stands out among the fruit species most cultivated worldwide, presenting great economic importance worldwide. Despite the high product yields, Vitis spp. have been susceptible to several pathogens, especially the bacterium Xanthomonas citri pv. anacardii, considered one of the most serious limiting factors to produce table grapes and wine in Pernambuco. The present work aimed to identify, characterize and validate promising resistance genes related to the processes of plant defense in contrasting accessions to resistance to X. citri for application in crop breeding programs. Thus, a greenhouse experiment was conducted aiming at the generation of grapevine RNA-Seq libraries using clones of the 'Red Globe' cultivar, considered susceptible to bacterial cancer and of the hybrid IAC-572, considered moderately resistant to bacterial cancer. The plants were inoculated with Xcv and total RNA was extracted and sent for construction of the RNA-Seq libraries. Genes of interest were mined and characterized through different bioinformatics tools. Reference genes and targets were validated via RT-qPCR. From the in silico analyzes, it was possible to identify 894 resistance genes, contemplating all classes, being the RLP, STK and NBS more representative in the Vitis transcriptome. NBS-LRR, CC-NBS and CC-NBS-LRR domains were grouped into six clusters. The selection of the reference genes based on stability analysis in specific software indicated a functional set of normalizers for the two Vitis cultivars, the three best ones (TRU5, TCBP and 60SRP) being used for RT-qPCR validation of the target genes (NBS-LRR12, RLK, STK and STK4), selected from the RNA-Seq libraries. Of these, RLK and STK did not have their expression altered at times evaluated in any of the cultivars. NBS-LRR12 and STK4 did not show differential expression in the first two times (90 minutes and 24 hours after inoculation), however, they were overexpressed with 48 hours of stress in the resistant cultivar and not significant in the susceptible cultivar, indicating a specific genotype response, although late, but that suggests participation in the defense response of the plant to the pathogen. The results obtained in this study contributed to a better understanding of the molecular characteristics of resistance genes and their participation in the defense process in grapevine, presenting the potential for the development of molecular markers and application in breeding programs.

Quarantine pests are organisms that have high economic importance for a particular region or country. In general, these organisms are exotic and can be transported from one place to another both actively and passively. The main condition associated with the dispersal of quarantine pests is the transit of plants or parts of plants, fruits and seeds infested / infected between regions and / or countries. There are two categories of quarantine pests: absent pests (exotic pests not present in the country) and the present ones (present in a localized form in the country). Following the introduction of a quarantine pest in a given region, considerable economic, environmental and social damage is commonly observed. This work aimed to analyze the vulnerability of the Amazon to the introduction of quarantine pests (mites and insects). Initially, the quarantine pests that were introduced in the Amazon were discussed, discussing their probable pathways of introduction and socioeconomic and environmental impacts. Subsequently, from the species of mites and insects listed in the List of Quarantine Pests Absent in Brazil, published by the Ministry of Agriculture, Livestock and Supply, research was carried out on the main databases on insect pests, focusing on the geographical distribution and characteristics organisms. Based on this study, it was verified that 4 species of mites and 32 species of insects classified as quarantine pests absent from Brazil are present in at least one South American country, representing a risk of being introduced into Brazilian territory. It was found that Chile, Colombia, Argentina and Venezuela are the countries with the highest number of quarantine mites and insect species at risk of introduction in Brazil. Colombia and Venezuela deserve special vigilance, since they border the Brazil just by the Brazilian Amazon FAPEAP - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado do Amapá CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Pragas quarentenárias são organismos que possuem elevada importância econômica para uma determinada região ou país. Em geral, esses organismos são exóticos e podem ser transportados de um local para outro tanto de forma ativa quanto passiva. O principal condicionante associado à dispersão de pragas quarentenárias é o trânsito de plantas ou partes de plantas, frutos e sementes infestadas/infectadas entre regiões e/ou países. Há duas categorias de pragas quarentenárias: as ausentes (pragas exóticas não presentes no país) e as presentes (presentes de forma localizada no país). Após a introdução de uma praga quarentenária em uma determinada região, são comumente observados consideráveis prejuízos econômicos, ambientais e sociais. Este trabalho objetivou analisar a vulnerabilidade da Amazônia à introdução de pragas quarentenárias (ácaros e insetos). Inicialmente, foram elencadas as pragas quarentenárias que foram introduzidas na Amazônia, discutindo suas prováveis vias de introdução e impactos socioeconômicos e ambientais causados. Posteriormente, a partir das espécies de ácaros e insetos constantes na Lista de Pragas Quarentenárias Ausentes do Brasil, publicada pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento, foram realizadas pesquisas nas principais bases de dados sobre insetos-praga, focando na distribuição geográfica e nas características biológicas desses organismos. Com base neste estudo, verificou-se que 4 espécies de ácaros e 32 espécies de insetos classificados como pragas quarentenárias ausentes do Brasil estão presentes em pelo menos um país da América do Sul, representando risco de serem introduzidas em território brasileiro. Foi constatado que Chile, Colômbia, Argentina e Venezuela são os países que apresentam maior número de espécies de ácaros e insetos quarentenários com risco de introdução no Brasil. Colômbia e Venezuela merecem vigilância especial, visto que fazem fronteira com o Brasil justamente pela Amazônia brasileira

It is common to see crop farmers struggling to solve herbivore infestations. Normally, worry starts when herbivore population increases and leaf damage is apparent. Whatever the treatment chosen by the farmer (chemical or biological) to control it, yield and productivity are the final and most important characteristics they would like to see unaffected by herbivory. Certainly, farmers would be less interested in percentage of leaf damage or mite population increase, which are useful but limited approximations of tolerance, than maintenance of crop production even under infested conditions. If a crop can stand infestation and/or larger mite populations while still producing the same seed set, the crop is, from a farmer standpoint, tolerant. On the other hand, academic studies on the field of plant-herbivore interaction are still based on resistance mechanisms in vegetative tissues and herbivore performance, rather than the plant reproductive success. We should be aware that genetic breeding for tolerance should focus on comparing seed production when dealing with most crops, not indirect measures such as leaf damage or mite population dynamics.

The virus diseases are the major cause of crop yield loss. The Cowpea Severe Mosaic Virus (CPSMV), a virus from the genus Comovirus, specifically infects cowpea (Vigna unguiculata L.), an important crop worldwide. This study mainly aimed to indicate mechanisms for plant defense against CPSMV, specifically using resistant and susceptible genotypes of cowpea (Vigna unguiculata L. Walp.) and in vitro-cultivated tobacco seedlings (Nicotiana tabacum L. var. Xanthi) as study models. First, the transcriptional responses of the translation initiation factor 4E (eIF4E) and its isoform (eIF(iso)4E) in response to CPSMV infection were studied in leaves of five V. unguiculata genotypes with different levels of virus resistance. The results showed that the transcription of eIF4E and eIF(iso)4E were modulated after CPSMV infection depending on the degree of susceptibility of each genotype tested. In a second experiment, leaves of tobacco plantlets grown in vitro were CPSMV- and mock-inoculated and the results were evaluated at 1, 2 and 6 days post-inoculation. Although no visual symptoms were observed, CPSMV-capsid protein accumulation was detected in infected leaves, in addition to lower accumulation of soluble proteins and RNA. Additionally, a H2O2 accumulation was observed mainly between the first and the second day after the virus inoculation. CPSMV modulated the activities of some defense-related enzymes and transcript expression in tobacco to its own benefit, as revealed by down-regulation of genes involved in plant defense (RDR2, NR, BRI1, and BAK1), increase in glucanase activity, and up-regulation of the transcription initiation factor eIF4E, which is related to CPSMV protein synthesis, replication, and spread. On the other hand, tobacco plantlets attempted to overcome the viral infection by modulation of the H2O2 and phenolic compound contents, and the activities of related enzymes (superoxide dismutase, ascorbate peroxidase, phenylalanine ammonia-lyase, and guaiacol peroxidase), exhibiting patterns of a tolerant plant. Altogether it appears that N. tabacum is CPSMV-tolerant because it responds with higher H2O2 and phenolic compound production and increased activity of some defense-related enzymes. As doenças provocadas por vírus são a principal causa da perda de rendimento das culturas. O Cowpea severe mosaic virus (CPSMV), um vírus do gênero Comovirus, infecta especificamente o feijão-caupi (Vigna unguiculata L.), uma importante cultura mundial. O objetivo principal deste trabalho foi indicar mecanismos de defesa de plantas contra o CPSMV, especificamente utilizando genótipos resistentes e susceptíveis de feijão-de-corda (Vigna unguiculata L. Walp.) e plântulas de tabaco (Nicotiana tabacum L. var. Xanthi) cultivadas in vitro como modelos de estudo. Primeiro, as respostas transcricionais dos fatores de iniciação da tradução 4E (eIF4E) e sua isorforma (eIF(iso)4E) em resposta à infecção pelo CPSMV foram estudadas em folhas de cinco genótipos de V. unguiculata com diferentes níveis de resistência ao vírus. Os resultados mostraram que a transcrição de eIF4E e eIF(iso)4E foram moduladas após a infecção pelo CPSMV dependentemente do grau de susceptibilidade de cada genótipo testado. Em um segundo experimento, folhas de plântulas de tabaco foram cultivadas in vitro foram inoculadas com CPSMV ou com a solução controle, sendo os resultados avaliados 1, 2 e 6 dias após a inoculação. Embora não tenham sido observados sintomas visuais, detectou-se acúmulo de proteína do capsídeo do CPSMV, além de menor acúmulo de proteínas solúveis e RNA em folhas inoculadas com o vírus. Além disso, observou-se acúmulo de H2O2 principalmente entre o primeiro e o segundo dias após a inoculação viral. O CPSMV modulou as atividades de algumas enzimas relacionadas à defesa e expressão transcrita no tabaco em benefício próprio, como revelado pela baixa regulação de genes envolvidos na defesa da planta (RDR2, NR, BRI1 e BAK1), aumento da atividade da glucanase, e aumento na regulação do fator de iniciação da transcrição eIF4E. Por outro lado, as plântulas de tabaco tentaram superar a infecção viral por modulação dos conteúdos de H2O2 e compostos fenólicos e as atividades de enzimas relacionadas (superóxido dismutase, peroxidase de ascorbato, fenilalanina amônia-liase e peroxidase de guaiacol), apresentando padrões de planta tolerante. Assim, sugere-se que N. tabacum é tolerante ao CPSMV por promover maior produção de H2O2 e composto fenólico e aumento da atividade de algumas enzimas relacionadas à defesa.

Pathogen and pest-linked diseases across agriculture and ecosystems are a major issue towards enhancing current thresholds in terms of farming yields and food security. Recent developments in nanotechnology allowed the designing of new generation sensors and biosensors in order to detect and mitigate these biological hazards. However, there are still important challenges concerning its respective applications in agricultural systems, typically related to point-of-care testing, cost reduction and real-time analysis. Thus, an important question arises: what are the current state-of-the-art trends and relationships among sensors and biosensors for pathogen and pest detection in agricultural systems? Targeted to meet this gap, a comparative study is performed by a literature review of the past decade and further data mining analysis. With the majority of the results coming from recent studies, leading trends towards new technologies were reviewed and identified, along with its respective agricultural application and target pathogens, such as bacteria, viruses, fungi, as well as pests like insects and parasites. Results have indicated lateral flow assay, lab-on-a-chip technologies and infrared thermography (both fixed and aerial) as the most promising categories related to sensors and biosensors driven to the detection of several different pathogenic varieties. The main existing interrelations between the results are especially associated to cereals, fruits and nuts, meat and dairy along with vegetables and legumes, mostly caused by bacterial and fungal infections. Additional results also presented and discussed, providing a fertile groundwork for decision-making and further developments in modern smart farming and IoT-based agriculture.

As moscas-das-frutas (Diptera: Tephritidae) estão entre as principais pragas da agricultura mundial, causando expressivos prejuízos econômicos. Entre os inimigos naturais das moscas-das-frutas, os parasitoides (Hymenoptera) têm se destacado, especialmente por sua efetividade. O objetivo deste trabalho é abordar o conhecimento atual sobre os parasitoides de moscas-das-frutas na Amazônia brasileira, sugerindo formas de maximizar o controle biológico natural. Estão assinaladas na região oito espécies de Braconidae, sendo Doryctobracon areolatus (Szépligeti) e Opius bellus Gahan as mais abundantes e amplamente distribuídas. Também ocorrem três espécies de Figitidae, com predomínio de Aganaspis pelleranoi (Brèthes). Algumas espécies vegetais atuam como multiplicadoras de parasitoides, como Spondias mombin (Anacardiaceae), com índices de parasitismo de até 50% dos pupários de moscas-das-frutas. Outras plantas atuam como reservatório de parasitoides, como Bellucia grossularioides (Melastomataceae) e Geissospermum argenteum (Apocynaceae). Em B. grossularioides é possível obter até 20% de parasitismo, sendo relevante em função de sua elevada abundância e ampla distribuição. Em G. argenteum geralmente há parasitismo inferior a 10%, o que é compensado pelo alto índice de infestação por moscas-das-frutas não consideradas pragas (mais de 1.000 pupários/kg de fruto). Essas espécies vegetais devem ser conservadas em seus ambientes de ocorrência natural para garantir a manutenção da população de parasitoides. Elas também podem ser cultivadas nas bordas dos pomares. Assim, as plantas contribuiriam para a redução das populações das moscas-das-frutas consideradas praga. Estudos básicos ainda precisam ser realizados, por exemplo, fenologia das espécies vegetais nos locais de ocorrência natural, detalhando o período de frutificação, o número de frutos produzidos por planta, a consequente infestação por moscas-das-frutas e o correspondente índice de parasitismo ao longo do ano. Por outro lado, também é necessário realizar levantamentos de parasitoides em localidades pouco amostradas, para que seja possível ampliar o conhecimento sobre esses inimigos naturais. Made available in DSpace on 2018-03-14T00:34:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CPAFAP2018Controlebiologicoconservativodemoscasdasfrutas.pdf: 532826 bytes, checksum: 17123b6c8630de3c5af654d8252481fb (MD5) Previous issue date: 2018-03-13

As rizobact?rias promotoras de crescimento de plantas (PGPR) podem aumentar a produtividade agr?cola, atuando atrav?s da promo??o de crescimento vegetal por meio de fitorm?nios reguladores de crescimento, facilitando a capta??o de nutrientes e de compostos qu?micos no solo, bem como inibindo fatores de estresse vegetal. Bact?rias do g?nero Streptomyces spp. (Stm) apresentam grande potencial biotecnol?gico, pois al?m de promoverem o crescimento e a indu??o de defesa vegetal, tamb?m s?o conhecidas pela grande produ??o de metab?litos secund?rios, incluindo antibi?ticos e fenazinas. A soja [Glycine max (L.) Merrill] ? uma das principais leguminosas cultivadas no mundo, sendo o Brasil o segundo maior produtor. Sua produ??o ? afetada por in?meras doen?as, como a P?stula bacteriana causada pelo fitopat?geno Xanthomonas axonopodis pv. glycines (Xag). O objetivo deste trabalho foi avaliar 11 isolados de Streptomyces spp. oriundos da rizosfera de plantas de Fabaceae quanto ?s caracter?sticas de PGPR, bem como, ? capacidade de modula??o das vias de defesa de plantas de soja em resposta ? fitobact?ria patog?nica Xag. Os isolados foram avaliados quanto ?s caracter?sticas de PGPR pela produ??o de sider?foros, de ?cido indolac?tico (AIA), da enzima 1-aminociclopropano-1-?cido carbox?lico (ACC) desaminase e de fenazinas. Para a identifica??o taxon?mica e a avalia??o da promo??o de crescimento de plantas de soja foram selecionados tr?s isolados com caracter?sticas de PGPR. O ensaio de promo??o de crescimento ocorreu em casa de vegeta??o por meio da microbioliza??o das sementes pelos isolados selecionados e o controle com ?gua destilada est?ril. Os par?metros avaliados foram: comprimento, massa fresca e seca, de parte a?rea e raiz, aos 15, 30 e 45 dias de cultivo. Para a avalia??o da capacidade de indu??o dos mecanismos de defesa de plantas de soja, foi selecionado o isolado que obteve o melhor desempenho no ensaio de promo??o de crescimento. Sementes de soja, de cultivar sens?vel e resistente ? Xag, foram microbiolizadas com o isolado de Stm selecionado e cultivadas em casa de vegeta??o. As plantas obtidas foram desafiadas com Xag, 15 dias ap?s a sua emerg?ncia. Os tratamentos consistiram de (a) sementes tratadas com ?gua destilada est?ril (controle absoluto); (b) sementes microbiolizadas com StmCLV45 (Stm45); (c) sementes tratadas com ?gua destilada est?ril e plantas desafiadas com Xag (Xag); e (d) sementes microbiolizadas StmCLV45 e plantas desafiadas com Xag (Stm45+Xag). As respostas enzim?ticas relacionadas ?s vias de defesa foram avaliadas bioquimicamente, pela an?lise da atividade da fenilalanina am?nia liase (PAL) e pela produ??o dos compostos fen?licos, nos tempos 0, 24, 48, 72 e 144 horas p?s inocula??o (hpi) da Xag. A express?o dos genes relacionados ? defesa das plantas de soja desafiadas com Xag foi determinada pela express?o relativa de JAZ, ERF5, PAL e PR1 por qPCR, nos tempos 0, 12, 24 e 48 hpi. Os resultados da an?lise bioqu?mica indicaram os isolados CLV42, CLV44 e CLV46 como maiores produtores de sider?foros e os isolados CLV41, CLV45 e CLV46 com maior atividade de ACC desaminase. Todos os isolados foram capazes de produzir AIA, com destaque para o isolado CLV45, que produziu 398,53 ?g AIA g-1 de c?lulas. A fenazina piocianina (PYO) tamb?m foi detectada em todos os isolados, entretanto o mesmo n?o ocorreu para a fenazina 1-?cido carbox?lico (PCA), somente produzida por CLV41, CLV43 e CLV45. Os isolados CLV42, CLV44 e CLV45 foram selecionados por suas caracter?sticas de PGPR para o ensaio de promo??o do crescimento de plantas de soja em casa de vegeta??o e caracterizados taxonomicamente como esp?cies do g?nero Streptomyces. Nenhum dos isolados avaliados no ensaio causou d?ficit de crescimento em plantas de soja. O isolado CLV45 promoveu significativamente o crescimento de parte a?rea de plantas soja, em 36,63%, corroborado pela maior massa seca, 17,97%, em rela??o ao grupo controle, sendo selecionado para avalia??o nas vias de defesa da soja. A express?o do gene PAL foi moderadamente aumentada em plantas suscet?veis Stm45+Xag em 12 hpi, seguido por aumento da atividade da enzima PAL de 48 a 144 hpi, embora o ac?mulo correspondente de compostos fen?licos n?o tenha sido registrado. Na cultivar resistente, a express?o de PAL em plantas Stm45+Xag resultou em alta atividade desta enzima. A express?o aumentada de ERF5 e a diminui??o de express?o do gene JAZ em 12 hpi em plantas Stm45+Xag de ambas as cultivares sugeriram que etileno e ?cido jasm?nico desempenharam fun??o na defesa sist?mica induzida por Streptomyces sp. CLV45 contra Xag em plantas de soja. The plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) can increase agricultural productivity by promoting growth through production of plant hormones, facilitating the uptake of nutrients and chemicals on the soil, as well as inhibiting plant stress factors. Streptomyces spp. (Stm) are bacteria with great biotechnological potential, because in addition to its growth promotion and plant defense induction, they are also known as great producers of secondary metabolites, including antibiotics and phenazines. Soybean [Glycine max (L) Merrill] is one of the main legume crop grown around the world and Brazil is the second largest producer. Its production is affected by many diseases, among which bacterial pustule caused by the pathogen Xanthomonas axonopodis pv. glycines (Xag). The objective of this project was to evaluate isolates of Streptomyces spp. obtained from the rhizosphere of Fabaceae plants regarding characteristics of PGPR, as well as the modulation capacity of soybean defenses in response to the phytopathogen Xag. Eleven isolates of Streptomyces spp. were screened for PGPR traits by siderophores production, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase, indole-3-acetic acid (IAA) and phenazines. For a taxonomic identification and growth evaluation of soybean plants, three isolates were selected for their biochemical characteristics. The growth promoting assay was performed in greenhouse using bacterized seeds with the selected isolate and sterile distilled water was use for the control. Length, fresh and dry weight from shoot and root at 15, 30 and 45 days of cultivation were the evaluated parameters. For evaluation of the induction capacity of defense mechanisms of soybean plants, the isolate that obtained the best performance in the growth promotion test was selected. Seeds of soybeans, from sensitive cultivars and resistant to Xag, were bacterized with the selected Stm isolate and grown under greenhouse conditions. The plants were challenged with Xag 15 days after emergence. The treatments consisted of (a) plants treated with sterile distilled water (absolute control); (b) plants bacterized with Stm CLV45 (Stm45); (c) water-treated and Xag challenged plants; and (d) plants bacterized with StmCLV45 and challenged with Xag (Stm45+Xag). The enzymatic responses related to the defense pathways were evaluated biochemically, by analyzing the activity of phenylalanine ammonia lyase (PAL) and by the production of phenolic compounds at times 0, 24, 48, 72 and 144 hours post infection (hpi) of Xag. The expression of the genes related to the defense in Xag challenged soybean plants was determined by the relative expression of the genes PAL, JAZ, ERF5 and PR1 by qPCR at times 0, 12, 24 and 48 hpi. The results of the biochemical analysis indicated the isolates CLV42, CLV44 and CLV46 as the major producers of siderophores and CLV41, CLV45 and CLV46 isolates with higher ACC deaminase activity. All isolates were able to produce IAA, highlighting the isolate CLV45, which produced 398.53 ?g AIA g-1 cell. Phenazine pyocyanin (PYO) was also detected in all isolates, but the same did not occur for the 1-carboxylic acid phenazine (PCA), only produced by CLV41, CLV43 and CLV45. The isolates CLV42, CLV44 and CLV45 were selected for their PGPR characteristics for the growth promotion trial of greenhouse soybean plants and taxonomically characterized as species of the genus Streptomyces. None of the isolates evaluated in the trial caused a growth deficit in soybean plants. The CLV45 isolate significantly promoted the growth of soybean shoots in 36.63%, corroborated by the highest dry mass, 17.97%, in relation to the control group, being selected for soybean defense pathways induction. Expression of PAL gene was moderately enhanced in susceptible Stm45+Xag plants at 12 hpi, followed by increase of PAL enzyme activity from 48 to 144 hpi, although corresponding accumulation of phenolic compounds was not recorded. In the resistant cultivar, the highlighted expression of PAL in Stm45+Xag plants resulted in high activity of this enzyme. Enhanced expression of ERF5 and decrease on JAZ gene at 12 hpi in Stm45+Xag plants from both cultivars suggested that ET and JA play a concert role on induced systemic defense by Streptomyces sp. CLV45 against Xag in soybean. Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES

A batata (Solanum tuberosum L.) ? a terceira cultura agr?cola mais consumida no mundo, ficando atr?s somente do arroz e do trigo. Dentre as diversas doen?as que afetam esta cultura, a canela-preta e a podrid?o-mole, causadas pela fitobact?ria Pectobacterium spp., levam a importantes perdas na produ??o. Neste contexto, v?rios trabalhos v?m explorando o uso de indutores da defesa vegetal como estrat?gia para o controle de doen?as. O uso de rizobact?rias promotoras do crescimento vegetal (PGPR) na agricultura pode promover tanto o crescimento quanto o aumento da defesa das plantas atrav?s da indu??o da resist?ncia sist?mica induzida (ISR). Contudo, ainda s?o pouco conhecidos os mecanismos envolvidos na promo??o da ISR. Este estudo visou selecionar rizobact?rias do g?nero Streptomyces com caracter?sticas de promotoras de crescimento e indutoras da imunidade inata de Solanum tuberosum. Para tanto, foram avaliadas: i) a capacidade de isolados de Streptomyces produzirem auxina (?cido 3- indolac?tico), ACC desaminase (?cido 1-aminociclopropano-1-carbox?lico desaminase) e sider?foros; ii) a capacidade destas rizobact?rias em promover o crescimento das plantas; iii) a promo??o da resist?ncia em plantas de batata desafiadas com Pectobacterium carotovorum subsp. brasiliensis e iv) a express?o de genes relacionados a vias de sinaliza??o de respostas de defesa em S. tuberosum, promovida por Streptomyces sp e a fitobact?ria P. carotovorum. Os resultados indicam que o isolado CLV163 apresenta caracter?sticas de PGPR, sendo capaz de produzir auxina e sider?foros, al?m de promover o aumento da resist?ncia das plantas contra P. carotovorum. Contudo, a rizobact?ria CLV145, com a maior produ??o de auxina e sider?foros, causou a diminui??o da mat?ria seca de parte a?rea e n?o promoveu a defesa das plantas. A capacidade dos Streptomyces em produzirem ACC desaminase n?o foi determinante para a promo??o de crescimento vegetal. O isolado CLV163 induziu um estado de priming nas plantas de S. tuberosum L. atrav?s da ativa??o das vias do AS e ET e a sua intera??o com as plantas de batata n?o comprometeu o crescimento vegetal. Potatoes (Solanum tuberosum L.) are the third most consumed crop in the world, after rice and wheat. Among the diseases affecting potato, the blackleg and tuber soft rot, caused by phytobacteria Pectobacterium spp., lead to significant losses in the yield crop. Several studies have been exploring the use of plant defense inducers as a strategy to control plant diseases. The use of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) in agriculture can lead to plant growth and enhancement of plant defense through the promotion of induced systemic resistance (ISR). However, the mechanisms involved in promoting ISR are still poorly understood. This study aimed to screen rhizobacteria of the genus Streptomyces with capacity to promote plant growth and induce Solanum tuberosum innate immunity. To achieve these objectives, we evaluated: i) the ability of Streptomyces isolates to produce auxin (3-indoleacetic acid), ACC deaminase (1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase) and siderophores; ii) their capacity to promote the growth of potato plants; iii) the induction of resistance in potato plants challenged with Pectobacterium carotovorum subsp. brasiliensis and iv) the expression of genes related to defense pathways in S. tuberosum, promoted by Streptomyces and P. carotovorum. Results indicated that the CLV163 isolate presents PGPR features, such as high auxin and siderophores production, and promoted plant defense against P. carotovorum. Although CLV145 showed the highest auxin and siderophores production, it reduced the shoot dry mass and was inefficient in promoting plant defense. Moreover, the ability of Streptomyces in producing ACC deaminase was not critical for promoting plant growth. The CLV163 isolate induced a priming state in potato plants that has occurred through the activation of the AS and ET pathways, and its interaction with S. tuberosum plants did not impair the plant growth. Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES

As condições ambientais podem influenciar a composição e produção dos metabólitos secundários, ocasionando maior ou menor capacidade antioxidante nas plantas. Em áreas de mineração ocorrem modificações no meio ambiente, alterações estas que podem vir a interferir nos constituintes do vegetal. Neste trabalho foi comparada a atividade antioxidante do extrato etanólico de Eugenia uniflora L. presente em área de mineração com uma área controle, bem como, foram feitas investigações da condição do meio ambiente. A atividade antioxidante foi analisada através de dois métodos: complexação do fosfomolibdênio e o método de sequestro de radicais livres DPPH° (2,2-difenil1-picril-hidrazila). Tendo em vista verificar a qualidade dos solos onde estavam as plantas, foi verificado o pH e investigada a presença de alguns elementos químicos. Na região de mineração não houve detecção de alguns elementos que são essenciais para a nutrição vegetal, são eles: cobre, molibdênio, níquel e zinco, assim como, ocorreu uma menor concentração de cobalto, que também é considerado um elemento essencial. A determinação do pH dos solos possibilitou definir o solo da área de mineração como básico (8,85±0,78), enquanto que o da área controle foi caracterizado como ácido (5,37±0,35). O valor de pH elevado na área de mineração é um fator que causa mais impactos na nutrição vegetal que a acidez do solo da área controle, pois a disponibilidade de nutrientes é afetada em maior proporção. As análises de água indicaram que a qualidade da água na área controle está adequada, enquanto que na área de mineração, os níveis de dureza, condutividade, cálcio e magnésio estavam elevados por se tratar de uma bacia de decantação de efluentes líquidos de fábrica de cal. A atividade antioxidante da planta localizada na área de mineração foi maior que a da planta da área controle, que não está sob influência de atividades de mineração. No método de complexo do fosfomolibdênio, a análise estatística demonstrou que entre os extratos de Eugenia uniflora L. das duas áreas analisadas não há diferença expressiva. No método de sequestro de radicais livres (DPPH) houve diferença significativa entre os distintos extratos. O maior percentual de atividade antioxidante observado foi de 96,55% para o extrato da área de mineração, enquanto que para a área controle foi 92,78%. Alguns fatores podem ocasionar estresse nas espécies vegetais, promovendo um aumento nos compostos antioxidantes, aspecto esse que pode ser relacionado ao aumento dos níveis de pH no solo da área de mineração, assim como a ausência ou deficiência de elementos que são essenciais para a nutrição vegetal. Environmental conditions can influence the composition and production of secondary metabolites, causing greater or lesser antioxidant capacity in plants. In mining areas there are changes in the environment, which may interfere with the constituents of the plant. In this work, the antioxidant activity of the Eugenia uniflora L. ethanolic extract present in a mining area with a control area was compared, as well as investigations of the condition of the environment. The antioxidant activity was analyzed by two methods: phosphomolybdenum complexation and the free radical sequestration method DPPH ° (2,2-diphenyl1-picryl-hydrazyl). In order to verify the quality of the soils where the plants were, the pH was verified and the presence of some chemical elements was investigated. In the mining region there was no detection of some elements that are essential for plant nutrition: copper, molybdenum, nickel and zinc, as well as a lower concentration of cobalt, which is also considered an essential element. The determination of the pH of the soils allowed to define the soil of the mining area as basic (8.85 ± 0.78), while that of the control area was characterized as acid (5.37 ± 0.35). The high pH value in the mining area is a factor that causes more impacts on plant nutrition than the soil acidity of the control area, because the availability of nutrients is affected to a greater extent. The water analysis indicated that the water quality in the control area is adequate, while in the mining area the hardness, conductivity, calcium and magnesium levels were high because it was a sedimentation basin of liquid effluents from the lime factory . The antioxidant activity of the plant located in the mining area was higher than that of the control area, which is not under the influence of mining activities. In the phosphomolybdenum complex method, the statistical analysis showed that between the extracts of Eugenia uniflora L. of the two analyzed areas there is no significant difference. In the free radical sequestration method (DPPH) there was a significant difference between the different extracts. The highest percentage of antioxidant activity observed was 96.55% for the extract from the mining area, while for the control area it was 92.78%. Some factors can cause stress in the plant species, promoting an increase in the antioxidant compounds, which aspect may be related to the increase of pH levels in the soil of the mining area, as well as the absence or deficiency of elements that are essential for plant nutrition .

O tomateiro (Solanum lycopersicum L.) ? uma planta herb?cea pertencente ? fam?lia Solanaceae. Seus frutos s?o consumidos mundialmente, chegando ? produ??o mundial de 160 milh?es de toneladas por ano. No Brasil, ? a segunda hortali?a em import?ncia econ?mica. Contudo, o tomateiro ? alvo de in?meras doen?as que levam ? perda de produ??o e/ou m? qualidade dos frutos, como por exemplo, a doen?a Talo oco causada por Pectobacterium spp. Devido ao elevado n?mero de doen?as causadas por fitopat?genos, o tomateiro ? uma cultura onde se utiliza uma quantidade expressiva de agroqu?micos, estando entre as hortali?as que apresentam maior quantidade de agrot?xicos residuais. Por isso, torna-se imprescind?vel o desenvolvimento de t?cnicas sustent?veis de defesa para o vegetal, a fim de reduzir o uso destes compostos. Para este fim, ? fundamental compreender as altera??es no metabolismo vegetal relacionado ? defesa, para que novas estrat?gias e novos produtos agr?colas possam ser desenvolvidos. O controle de doen?as utilizando microrganismos de solo tem sido considerado uma alternativa, uma vez que as rizobact?rias, al?m de promoverem o crescimento vegetal, podem induzir ? resist?ncia como consequ?ncia da ativa??o da defesa vegetal. Estas, chamadas rizobact?rias promotoras de crescimento vegetal (PGPR), v?m sendo exploradas quanto ? capacidade biofertilizante, fito-estimuladora e biopesticida. Os objetivos deste estudo foram caracterizar seis isolados de Streptomyces spp. como PGPR, determinar o antagonismo contra Pectobacterium carotovorum subsp. brasiliensis (Pcb), determinar a capacidade de isolados de Streptomyces spp. na promo??o do crescimento de plantas de tomate e avaliar a modula??o do metabolismo relacionado ? defesa das plantas de tomate quando tratadas com Streptomyces spp. A poss?vel influ?ncia de Streptomyces spp. na redu??o da doen?a Talo oco em plantas de tomate tamb?m foi avaliada. A caracteriza??o bioqu?mica de isolados de Streptomyces spp. foi realizada por meio da capacidade de produzir sider?foros, solubilizar fosfato, e da atividade de amilase e lipase, bem como a produ??o de compostos org?nicos vol?teis. O antagonismo de Streptomyces spp. contra Pcb foi determinado pelo m?todo de dupla cultura e placa com barreira para an?lise do efeito de compostos org?nicos vol?teis (VOC). A promo??o do crescimento das plantas foi avaliada por meio de emiss?o de VOC e pela intera??o direta com os isolados de Streptomyces spp. (PM1, PM3, PM4, PM5, PM6 e PM9). Enzimas relacionadas ? resposta de defesa foram analisadas colorimetricamente em plantas tratadas com isolados de Streptomyces spp. A avalia??o da doen?a Talo oco foi realizada em plantas tratadas com Streptomyces spp. e desafiadas com Pcb atrav?s da ?rea sob a curva de progresso da doen?a e da mortalidade das plantas em 24 dias. Os isolados de Streptomyces spp. mostraram caracter?sticas de PGPR e 32 compostos vol?teis foram identificados como produtos dos diferentes isolados. PM3 foi o isolado mais eficiente quanto ao antagonismo contra Pcb. A maioria dos isolados promoveu o aumento do comprimento de raiz e da parte a?rea do tomateiro por VOC, embora PM5 tenha sido tamb?m eficiente na promo??o do crescimento atrav?s da intera??o direta com Streptomyces spp. O tratamento com Streptomyces spp. modulou a atividade de enzimas relacionadas ? defesa e diminuiu a incid?ncia da doen?a Talo oco. Solanum lycopersicum L., tomato, is an herbaceous plant belonging to the Solanaceae family. Its fruits are consumed worldwide, reaching the world production of 160 million tons per year. In Brazil, it is the second vegetable in economic importance. However, the tomato is attacked by numerous diseases that lead to loss of production and /or poor quality of the fruit, such as the hollow stem, the disease caused by Pectobacterium spp. Due to the large number of diseases caused by plant pathogens, the tomato is a culture in which a significant amount of agrochemicals is used. Therefore, this species is among the vegetables with the greatest amount of residual pesticides. Under these circumstances, it is essential to develop sustainable plant defense techniques in order to reduce the use of agrochemicals. Then, changes in plant metabolism related to defense must be understood so that new strategies and new products can be developed. Disease control using soil microorganisms has been considered as an alternative, since the rhizobacteria, in addition to promoting plant growth, may induce resistance as the result of activation of the natural plant defenses. These, calls plant growth promoting rhizobacteria (PGPR), has been explored for their biofertilizers, biopesticides and phyto-stimulating abilities. The aims of this study were to characterize biochemically the Streptomyces spp. isolates, to determine the antagonism against Pectobacterium carotovorum subsp. brasiliensis (Pcb), to determine the ability of Streptomyces spp. on promoting growth of tomato plants and to evaluate the modulation of the defense-related metabolism of tomato plants when treated with Streptomyces spp. The possible influence of Streptomyces spp. on reducing soft rot disease in tomato plants was also evaluated. Biochemical characterization was evaluated through the ability of Streptomyces spp. on producing siderophores, solubilizing phosphate, and activity of amylase and lipase, as well as volatile organic compounds (VOC) production. Antagonism of Streptomyces spp. against Pcb was determined by dual-culture method and I-plate for VOC effect analysis. Plant growth promotion was evaluated through VOC emission and by direct interaction with Streptomyces spp. isolates (PM1, PM3, PM4, PM5, PM6 e PM9). Enzymes related to plant defense were colorimetric analyzed in plants treated with isolates of Streptomyces spp. Evaluation of soft rot disease was performed on plants treated with Streptomyces spp. and challenged with Pcb through the area under the disease progression curve (AUDPC) and plant mortality. Isolates of Streptomyces spp. displayed characteristics of PGPR and 32 volatile compounds were identified from the different isolates. PM3 was the isolate showing efficient antagonism against Pcb. Most of the isolates promoted increase of root and shoot length of tomato plants by VOC although PM5 was efficient on promoting growth by direct interaction with Streptomyces spp. Treatment with Streptomyces spp. modulated the activity of defense-related enzymes and decrease incidence of soft rot disease.

Genetic use restriction technologies (GURTs) were developed to preserve the intellectual property of genetically modified crops (GM) and ensure the return of investments made by industry to obtain technology delivered through seeds. The aims of this review are to discuss the GURTs and analyze their possible applications in integrated management of agricultural pests. There are two classes of GURTs: T-GURTs (trait-based GURTs), wherein the generated seed are viable, but the next generation does not express the trait of agronomic interest, and V-GURT (variety-based GURTs), in which plants produce non viable seeds. However, beyond the seed protection purpose, the GURTs could have also other application to solve agronomic problems. One of the most important is the use of GURTs as a tool to restrict gene flow of GM traits to relative weeds. In addition, it is proposed the use of this technology in integrated weed management by preventing the GMs seed germination, which produces volunteer plants that compete with the crop of interest. Also, these volunteer plants may serve as alternative hosts for insects and pathogens in between crop seasons. The GURTs could contribute to the control of undesirable agents in agricultural systems, reducing the use of pesticides and increasing crop yields. RESUMO: As tecnologias genéticas de restrição de uso (GURTs) foram idealizadas a fim de preservar a propriedade intelectual de culturas geneticamente modificadas (GMs) e garantir o retorno dos investimentos feitos pelas empresas para a obtenção de tecnologias transmitidas via sementes. Os objetivos dessa revisão são discutir as GURTs e analisar suas possíveis aplicações no manejo integrado de pragas agrícolas. Existem duas classes de GURTs: a T-GURT (trait-based GURT), na qual as sementes produzidas são viáveis, porém as plantas da geração seguinte não expressam o caractere de interesse agronômico, e a V-GURT (variety-based GURT), na qual as plantas produzem sementes inviáveis. Contudo, além do propósito da proteção das sementes, o uso de GURTs poderia também ter outras aplicações na resolução de problemas agronômicos. Um dos mais importantes é o uso das GURTs como ferramenta para impedir o fluxo de genes de culturas transgênicas para plantas daninhas coespecificas. Além disso, propõe-se o uso dessa tecnologia no manejo integrado de plantas daninhas, por meio da prevenção da germinação de sementes GMs, que geram plantas voluntárias que competem com a cultura de interesse. Além disso, essas plantas voluntárias podem servir como hospedeiros alternativos para insetos e patógenos nos períodos de entressafra. Dessa forma, as GURTs poderiam contribuir no controle de agentes indesejáveis em sistemas agrícolas, reduzindo a utilização de agrotóxicos e aumentando a produtividade dos cultivos.

Phytoalexins are compounds that have been studied a few years ago, which present mainly antimicrobial activity. The plants of the family Poaceae are the most geographically widespread and stand out for their economic importance, once they are cereals used as staple food. This family stands out for having a variety of phytoalexins, which can be synthesized via the shikimic acid (the phenylpropanoids), or mevalonic acid, being considered terpenoid phytoalexins. The characterization of these compounds with antimicrobial activity is carried out using chromatographic techniques, and the high-performance liquid chromatography (HPLC) coupled with mass spectrometry are the most efficient methods in this process. This research aimed to present an approach of the function, characterization and biosynthesis of phytoalexins in plants of the family Poaceae. RESUMO: As fitoalexinas são compostos que vêm sendo estudados há alguns anos, apresentando principalmente atividade antimicrobiana. As plantas da família Poaceae são as geograficamente mais difundidas e se destacam por sua importância econômica, uma vez que são os cereais que compõe a base da alimentação, em todos os continentes. Essa família se destaca por apresentar uma variedade de fitoalexinas, sendo que as mais importantes são sintetizadas a partir da via do ácido chiquímico. A caracterização desses compostos com atividade antimicrobiana é realizada por meio de técnicas cromatográficas, sendo que a cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) acoplada com espectrometria de massas é a técnica mais eficiente nesse processo. O trabalho apresenta como objetivo uma abordagem da função, caracterização, biossíntese e aplicações das fitoalexinas em plantas da família Poaceae.

One aspect of plant defense is the production of constitutive secondary compounds that confer toxicity on herbivores and pathogens. The purpose of this study was to compare patterns of plant tissue toxicity across gradients of irradiance and nutrient content. We measured the potential toxicity (1/LC50) of extracts of six species of herbaceous Asteraceae grown under controlled conditions of temperature (25ºC), humidity (80%), photoperiod (16 h/day), in a range of concentrations of a modified Hoagland hydroponic solution (full-strength, 1/5 dilute, 1/10 dilute, and 1/50 dilute) and under two different light intensities (250 and 125 mumol/m²/s). The plants grew from seed for 42 days post-germination, and randomly chosen plants were harvested each 7 days. We did a general measure of potential phytochemical toxicity using an alcohol extraction of secondary compounds followed by brine shrimp (Artemia sp.) bioassay. Contrary to the carbon/nutrient balance hypothesis, tissue toxicity generally increased with decreasing irradiance and nutrient levels, so that plants whose growth was most restricted had tissues that were most toxic, although there were species-specific differences in this trend. Um dos aspectos da defesa das plantas é a produção de compostos secundários constitutivos que são tóxicos para herbívoros e patógenos. O objetivo deste estudo foi comparar padrões de toxidez nas folhas em diferentes gradientes de nutrientes e intensidade luminosa. Foi medida a potencial toxidez (1/CL50) em extratos de seis espécies herbáceas de Asteraceae, desenvolvidas sob condições controladas de temperatura (25ºC), umidade (80%) e fotoperíodo (16 h/dias), com diferentes concentrações de solução hidropônica de Hoagland modificada (completa, 1/5, 1/10 e 1/50 diluídas) e sob três intensidades de luminosidade (250 e 125 mimol/m²/s). As plantas germinadas foram acompanhadas por 42 dias e, então, 15 indivíduos de cada espécie foram coletados ao acaso a cada 7 dias. Foi realizada uma medida geral da toxidez fitoquímica potencial usando extração alcoólica de compostos secundários das plantas estudadas, seguida do teste biológico com Artemia sp. Contrariando a hipótese de carbono/nutriente, a toxidez do tecido geralmente aumenta com a redução dos níveis de nutrientes e luminosidade. Isto é, plantas que tiveram crescimento restringido apresentaram-se mais tóxicas, embora as espécies tivessem tendências diferentes.

As plantas necessitam defender-se continuamente do ataque de agentes biológicos e de estresses do ambiente. A imobilidade e a falta de sistema imunológico, como ocorre em animais, fizeram com que as plantas desenvolvessem mecanismos de defesa, em que cada célula possui tanto capacidade de defesa induzida quanto pré-formada. No entanto, esses mecanismos podem ser influenciados pelo uso de herbicidas. A presente revisão objetivou apresentar os efeitos de herbicidas em mecanismos de defesa das plantas contra patógenos, bem como analisar as possíveis conseqüências desse conhecimento no manejo de plantas daninhas e de culturas. Alguns herbicidas influenciam a severidade de doenças, induzindo ou inibindo a síntese de fitoalexinas. Herbicidas do grupo químico difeniléteres geram espécies reativas de oxigênio, as quais mediam a ativação de genes de defesa responsáveis pela síntese de fitoalexinas e também por reação de hipersensibilidade. O uso de subdoses de glyphosate ocasiona efeito contrário, diminuindo a produção de fitoalexinas e aumentando a severidade de doenças. A constatação desses efeitos requer a adoção de estratégias de manejo que minimizem seus impactos negativos ou que se beneficiem desses efeitos, como pode ocorrer quando do uso de bioherbicidas. Plants are required to defend themselves continually against attack by biological agents and also from environmental stresses. Plant immobility and lack of an immunological system like occurs in animals, forced them to develop defence mechanisms, where each cell holds induced defence capacity as well as a pre-formed defence. Such mechanisms can be influenced by herbicide use. The present literature review aims to present the effects of herbicides in plant defence mechanisms to pathogens, as well as to analyse possible consequences of this knowledge on weed and crop management. Some herbicides influence disease severity, inducing or inhibiting phytoalexins synthesis. Herbicides belonging to the diphenylethers chemical group generates of reactive species of oxygen, which intervene in activation of defence genes responsible by the synthesis of phytoalexins and also in hypersensitive response. The use of sublethal glyphosate rates cause opposite effects, decreasing production of phytoalexins and increasing disease severity. Evidence of such effects requires adoption of management strategies in order to reduce their negative impacts or which may benefit from those effects, as can be the case with the use of mycoherbicides.

Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) e X. oryzae pv. oryzicola (Xoc), são os agentes causais do crestamento bacteriano da folha (CBF) e da estria bacteriana da folha (EBF), respectivamente, são pragas transmitidas por sementes e sofrem restrição no comércio internacional de arroz, por estarem ausentes em muitos países e possuírem potencial de comprometer seriamente a produção de arroz. Vinte e um isolados oriundos de sementes de arroz do Uruguai e Argentina, Gram negativos, oxidase positiva, com pigmentação amarela típica do gênero Xanthomonas e positivos no ELISA para Xoo, foram caracterizados para determinar a associação destes, com X. oryzae e seus patovares. Os isolados foram caracterizados por métodos bioquímicos, biológicos e quanto à sensibilidade a antibióticos. Análises de PCR e qPCR foram realizadas para a confirmação do gênero Xanthomonas e identificação de Xoo e Xoc. A caracterização de 21 isolados de Xanthomonas sp., positivos no ELISA para Xoo, mostrou variabilidade entre os isolados e distinção de Xo. Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) and X. oryzae pv. oryzicola (Xoc), causal agents of bacterial leaf blight (BLB) and bacterial leaf streak (BLS), respectively, are pests transmitted by seeds and suffer restriction on international rice trade, because are absent in many countries and have potential to compromise seriously rice production. Twenty-one isolates from rice seeds from Uruguay and Argentina, Gram negative, oxidase positive, with typical yellow pigmentation of genus Xanthomonas and positive in ELISA for Xoo, were characterized to determine their association with X. oryze pathovars. Isolates were characterized by biochemical, biological and antibiogram methods. PCR and qPCR analyzes were performed to confirm genus Xanthomonas and identification of Xoo and Xoc. Characterization of 21 Xanthomonas sp. isolates positive on ELISA to Xoo, showed variability among isolates and distinction of Xo.

ARANTES, Mariana Reis. Expressão gênica da toxina da soja (SBTX) durante o desenvolvimento da soja [Glycine max (L.) Merril] e seu envolvimento na defesa vegetal. 2015. 120 f. Dissertação (Mestrado em bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015. Brazil is the second major global soybean producer, whose magnitude is due to its use multiples. However, losses in productivity of soybean grains in the field are still significant, especially those caused by pathogenic fungi. In view of this obstacle, it is important to search natural molecules able to inhibiting the progress of fungal diseases in an environmental friendly practice. Among the soybean molecules which could be used for this purpose, the soybean toxin (SBTX) stands out. SBTX is a protein composed of two subunits (17 and 27 kDa) isolated from seeds with in vitro activity against phytopathogenic fungi. The present study aimed to verify the SBTX tissue localization in soybean seed cotyledons, as well as to evaluate the gene expression profile of two SBTX subunits, both in different stages of plant development and in response to treatment with plant defense elicitors. Soybean seeds were grown in a greenhouse and plant tissues harvested at different days. In addition, soybean primary leaves were treated with salicylic acid (SA) or inoculated with the Cercospora kikuchiii (CK) spores and harvested at different times after the treatments. Based on the N-terminal sequences of the SBTX subunits, primers were designed and their gene expression evaluated by quantitative real-time PCR technique. SBTX tissue localization was performed by immunohistochemistry using anti-SBTX. Transcripts for both SBTX subunits were detected in all plant tissues, predominantly in cotyledons and unifoliate leaves in the early stages of their development, as well as in mature seeds. SBTX was found in the epidermis of the cotyledons. Transcripts were detected for both genes SBTX17 e SBTX27 in all tissues collected, but their expression levels were different. The highest transcript levels for both SBTX subunits were found in mature seeds, cotyledons and unifoliate leaves. In cotyledons, SBTX was found in the epidermis. Leaves treated with elicitors showed induction of the corresponding 17 and 27 kDa subunit transcripts, however this response was earlier in the CK treatment (from 6 h) compared to AS treatment (from 12 h). In almost all analyses, the highest transcript levels were found for the 27 kDa subunit. The ubiquitous and constitutive gene expression during plant development, the induction of gene expression by defense response elicitors and the localization on the surface of cotyledons support the role of SBTX in plant defense and its use to produce fungal-resistant transgenic soybean plants. O Brasil é o segundo maior produtor mundial de soja, destacando-se por sua multiplicidade de uso. Entretanto, perdas na produtividade de seus grãos em campo são ainda consideráveis, particularmente oriundas das doenças causadas por fungos. Diante desse obstáculo, emerge a necessidade de busca de moléculas naturais capazes de inibir o progresso dessas doenças, sem causar impactos ambientais. Dentre as moléculas presentes na soja, com potencial de uso para essa finalidade, destaca-se a toxina da soja (SBTX), uma proteína isolada de sementes, composta por duas subunidades (17 e 27 kDa) e ativa contra fungos fitopatogênicos. Esse trabalho teve como objetivos verificar a localização tecidual da SBTX em cotilédones de sementes maduras, bem como avaliar seu perfil de expressão gênica ao longo do desenvolvimento da soja e, também, em resposta ao tratamento com elicitores de defesa vegetal. Sementes de soja foram cultivadas em casa de vegetação e, ao longo do desenvolvimento da planta, diferentes tecidos vegetais coletados. Em adição, folhas primárias da soja foram tratadas com ácido salicílico (AS) ou inoculadas com esporos do fungo Cercospora kikuchii (CK) e coletadas em diferentes tempos após os tratamentos. Iniciadores foram desenhados com base nas sequências NH2-terminal das subunidades de SBTX e a expressão gênica foi avaliada pela técnica de RT-PCR quantitativa. A localização de SBTX em sementes foi avaliada por imunohistoquímica, usando anti-SBTX. Transcritos dos genes SBTX17 e SBTX27 foram detectados em todos os tecidos vegetais coletados, porém seus níveis de expressão foram diferenciados. Níveis mais elevados de transcritos para ambas as subunidades da SBTX foram detectados em sementes maduras, cotilédones e folhas unifoliadas. Nos cotilédones, SBTX foi encontrada na epiderme. Indução da expressão de transcritos da SBTX ocorreu em ambos os tratamentos, porém essa resposta se manifestou mais rápida (a partir de 6 h) com CK ao invés de AS (a partir de 12 h). Praticamente, em todas as análises, transcritos do gene SBTX27 prevaleceram em relação àqueles do SBTX17. A presença constitutiva e ubíqua de transcritos dos genes da SBTX ao longo do desenvolvimento da planta, a indução da expressão desses genes por elicitores de resposta de defesa e a localização da toxina na superfície dos cotilédones validam o papel de defesa atribuído a SBTX, suscitando a possibilidade de uso dessa proteína na produção de soja resistente ao ataque de fungos de relevância agronômica.

VIANA, Carolina de Araújo. Caracterização bioquímica e atividades biológicas de quitinases laticíferas de Calotropis procera. 2015. 181 f. Tese (Doutorado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. Calotropis procera is a latificer plant in the Apocynaceae family. Defensive proteins with activity against phytophagous insects and phytopathogenic fungi in latex have been described. Latex’s proteic fraction also performs pharmacological activities, such as selective cytotoxic effect in carcinogenic cells. From the proteic fraction effective against neoplastic cells, this work had the goal to identify and further characterize cytotoxic protein(s) biochemically, biologically, and evaluate their biotechnological prospects. Soluble proteins in latex (LP) have been fractioned in ion-exchange matrix, and the fraction capable of cytotoxicity was further fractioned in another ion-exchange matrix (Mono-Q) coupled to a medium-pressure system. P4 was identified as cytotoxic fraction, showing an IC50 of 2.2, 1.2 and 2.9 mg/mL for the cell lines HCT-116, Ovcar-8 and SF-295, respectively. Proteomic analysis of the cytotoxic fraction by two-dimensional electrophoresis allowed 15 spots to be identified, comprising acid proteins (pI among 4 and 6) with 30 kDa apparent molecular weight. All spots were identified as chitinases when evaluated by mass spectrometry, and showed intact mass of 27.4 kDa. The sample reacted positively to the Schiff reagent, suggesting glycosilations. The carbohydrate content was estimated at 12.8%. The amino-terminal sequence obtained (1QPVMNLEYPRYLNDINDYRDDNNYD28) revealed 50% similarity with Solanum lycopersicum, Oryza sativa and Nicotiana tomentosiformes chitinases, among others. The enzymes showed strong chitinolytic activity, with optimal pH varying between 5-6 and optimal temperature of 25 °C. The chitinolytic activity was diminished when treated with increasing concentrations of DTT (3, 10 and 30 mM), which suggests the presence of disulfide bonds stabilizing the enzyme. Circular dichroism analyses indicate a larger presence of alpha helices in the structure and that the isoforms has low resistance to pH and temperature variation. High-resolution images generated through atomic force microscopy suggested sample homogeneity and a hexameric configuration. The chitinases did not inhibit mycelial growth of phytopathogenic fungi Fusarium oxysporum and Colletotrichum gloeosporioides, however reduced the germination C. gloeosporioides spores. In consonancy the chitinases did not induce spore oxidative stress, but caused a slight change in membrane permeability of the evaluated spores. Laticifer chitinases (0.1% w/w) showed a strong deleterious effect on the phytophagous insect Callosobruchus maculatus. Effects produced a 57% survival reduction, larval weight reduction (7.8 mg ± 0.2 / 4.0 ± 0.8), adult insets emergence reduction (50%), in addition to prolonging the mean maturation time from 28 to 33 days. The chitinases (2 mg/Kg, i.v.) showed a strong anti-inflammatory activity, reducing 95% of neutrophil infiltration into the peritoneal cavity in mouse in an inflammation induced by carrageenan assay. L-NAME and Aminoguanidine, two inhibitors of nitric oxide synthase, reversed this effect, possibly indicating involvement of nitric oxide in the effects observed. This action was associated to a reduction of pro-inflammatory cytokines TNF-α and IL-1 levels within the peritoneal cavity and increased serum levels of pro-inflammatory cytokines TNF-α, IL-6 and IL-1. The conclusion is reached that many isoforms of chitinases coexist in C. procera latex. These proteins act possibly in defense against insects, though low action against fungi is shown. Laticifer chitinases were identified as latex proteins cytotoxic on neoplastic cells and they have even been able to modulate pro-inflammatory cytokines levels and nitric oxide in an acute inflammation model. C. procera laticifer chitinases represent interesting molecules for biotechnology prospection in plant defense and pharmacology. Calotropis procera é uma planta laticífera, pertencente à família Apocynaceae. Proteínas de defesa foram descritas no látex com atividade contra insetos fitófagos e fungos fitopatogênicos. A fração proteica do látex também apresenta atividades farmacológicas, dentre tais efeito citotóxico seletivo em células carcinogênicas. A partir da fração proteica efetiva sobre células neoplásicas, o trabalho teve por meta central identificar proteína(s) citotóxica(s) e proceder a sua caracterização bioquímica, biológica e suas perspectivas biotecnológicas. As proteínas solúveis do látex (PL) foram fracionadas em matriz de troca iônica e a fração proteica detentora da citotoxicidade foi refracionada em outra matriz de troca iônica (Mono-Q) acoplada a sistema de média pressão. P4 foi identificado como a fração citotóxica, apresentando uma IC50 de 2,2, 1,2 e 2,9 µg/mL para as linhagens celulares HCT-116, Ovcar-8 e SF-295, respectivamente. A análise proteômica da fração citotóxica por eletroforese bidimensional permitiu identificar 15 spots, contendo proteínas ácidas (pI entre 4 e 6) e com massa molecular aparente de 30 kDa. Quando avaliados por espectrometria de massas todos esses spots foram identificados como quitinases e apresentaram massa intacta de 27,4 kDa. A amostra reagiu positivamente ao reagente de Schiff, sugerindo glicosilações. O teor de carboidratos foi estimado em 12,8%. A sequência amino terminal obtida (1QPVMNLEYPRYLNDINDYRDDNNYD28) revelou 50% de similaridade com quitinases de Solanum lycopersicum, Oryza sativa, Nicotiana tomentosiformes dentre outras. As enzimas apresentaram forte atividade quitinolítica, com pH ótimo variando entre 5-6 e temperatura ótima de 25 °C. A atividade quitinolítica foi reduzida quando tratada com concentrações crescentes de DTT (3, 10 e 30 mM) o que sugere a presença de pontes dissulfeto estabilizadoras da enzima. Análises por dicroísmo circular indicam a presença majoritária de alfa-hélices na estrutura e que as isoformas se mostraram pouco resistentes a variações de temperatura e pH. Imagens de alta resolução geradas por microscopia de força atômica sugeriram homogeneidade na amostra e um arranjo hexamérico foi evidenciado. As quitinases não inibiram o crescimento micelial dos fungos fitopatogênicos Fusarium oxysporum e Colletotrichum gloeosporioides, mas reduziram a germinação de esporos de C. gloeosporioides. Em consonância as quitinases não induziram estresse oxidativo nos esporos, mas causaram leves alterações na permeabilidade membranar dos esporos avaliados. As quitinases laticíferas (0,1 % m/m) apresentaram forte efeito deletério sobre o inseto fitófago Callosobruchus maculatus. Os efeitos produziram 57% de redução na sobrevivência larval, redução do peso de larvas (7,8 mg ± 0,2 /4,0 ± 0,8) e emergência de insetos adultos (50%), além de prolongar de 28 para 33 dias o tempo médio de desenvolvimento de insetos adultos. As quitinases (2 mg/Kg, e.v.) apresentaram forte atividade anti-inflamatória, reduzindo em 95% a infiltração de neutrófilos na cavidade peritoneal em ensaio de inflamação induzido por carragenina em camundongos. Este efeito foi revertido por L-NAME e Aminoguanidina, dois inibidores da enzima óxido nítrico sintase, indicando o possível envolvimento do óxido nítrico no efeito observado. Esta ação foi associada à redução dos níveis das citocinas pró-inflamatórias TNF-α e IL-1 na cavidade peritoneal e do aumento dos níveis séricos das citocinas pró-inflamatórias TNF-α, IL-6 e IL-1. É concluído que várias isoformas de quitinases coexistem no látex de C. procera. Estas proteínas atuam possivelmente na defesa contra insetos, mas têm pouca ação contra fungos. As quitinases laticíferas foram identificadas como as proteínas citotóxicas do látex sobre células neoplásicas e ainda foram capazes de modular os níveis de citocinas pró-inflamatórias e síntese de óxido nítrico em modelo de inflamação aguda. As quitinases do látex de C. procera representam interessantes moléculas para prospecção biotecnológica em defesa vegetal e farmacologia.

A importação de germoplasma vegetal é uma atividade extremamente importante para o melhoramento genético de culturas e outras áreas da pesquisa agrícola, sendo, portanto, essencial para o progresso da agricultura brasileira. Com o objetivo de evitar ou minimizar os riscos de introdução de pragas através da importação de germoplasma vegetal, a inspeção entomológica é realizada no Laboratório de Quarentena Vegetal, Embrapa - Recursos Genéticos e Biotecnologia. No período de outubro de 1989 a dezembro de 1996 foram inspecionados, neste laboratório, cerca de 98.000 acessos de germoplasma de importação e foram detectados insetos pertencentes a nove ordens, e pelo menos 33 famílias e 21 gêneros. A maioria dos insetos detectados no germoplasma vegetal podem ser direta ou indiretamente nocivos ao material vegetal e até mesmo, se introduzidos no País, vir a causar sérios problemas em culturas de importância econômica. Portanto, enfatiza-se a importância da aplicação de medidas quarentenárias para prevenir a introdução de espécies ou biótipos de insetos juntamente com o germoplasma vegetal de interesse agrícola. The exchange of plant germplasm is extremely important to the genetic improvement and even to other agricultural research areas, so being essential to the progress of Brazilian agriculture. An entomological inspection is carried out at the Laboratory of Plant Quarantine, Embrapa - Genetic Resources and Biotechnology (Cenargen) to avoid or to minimize the pest introduction risk through the importation of plant germplasm. From October 1989 to December 1996 about 98.000 importation germplasm access were inspected at the laboratory and nine orders and at least 33 families and 21 genus were detected. The majority of these insects can be direct or indirectly harmful to the plant germplasm and can also cause great losses to important crops if introduced into the country. So the importance of applying quarantine measures to prevent the introduction of insects species or biotypes together with plant germplasms of agricultural interest must be emphasized.

The study of the process by which plants can survive and adapt to environmental changes has great importance in several areas of scientific knowledge. Plants can survive against the attack of predators, not only due its constitution molecular components. New molecules can appear or increase in composition from plants under predation. Defense proteins are molecular components associated with this type of stress, and are related to specific group of genes. Nowadays, many is known about the processes of expression of defense proteins in response to herbivory and the action of pathogens, but many steps of this pathway still need to be understood. Likewise, the protective action of many proteins related to plant defense needs further studies, although this type of research was hugely helped by the advent of genetically modified plants expressing these proteins. This review is a brief introduction to the knowledge of plant defense proteins and their genes. More common examples and details about the induction of these ones are regarded., O estudo do processo pelo qual plantas conseguem sobreviver e se adaptarem às mudanças ambientais é algo que tem importância em diversas áreas do conhecimento científico. Organismos vegetais conseguem sobreviver ao ataque de seus predadores não somente por meio de seus componentes moleculares constitutivos, novas moléculas podem aparecer ou aumentar na composição de organismos vegetais sob predação. Proteínas de defesa são componentes moleculares relacionados com este tipo de estresse, sendo expressas a partir de um grupo específico de genes relacionados. Os processos de expressão de proteínas de defesa em resposta à herbivoria e ação de patógenos são bem conhecidos, porém, muitas etapas das vias ainda não foram totalmente elucidadas. Da mesma forma, são necessários mais estudos sobre a ação protetora de muitas proteínas relacionadas com defesa vegetal, mesmo sendo este tipo de pesquisa imensamente favorecida com o advento do uso de plantas geneticamente modificadas, expressando tais proteínas. Esta revisão é uma breve introdução ao conhecimento sobre proteínas de defesa vegetal e seus respectivos genes. Exemplos mais comuns e detalhes dos processos de indução destas proteínas foram considerados.

O estudo do processo pelo qual plantas conseguem sobreviver e se adaptarem às mudanças ambientais é algo que tem importância em diversas áreas do conhecimento científico. Organismos vegetais conseguem sobreviver ao ataque de seus predadores não somente por meio de seus componentes moleculares constitutivos, novas moléculas podem aparecer ou aumentar na composição de organismos vegetais sob predação. Proteínas de defesa são componentes moleculares relacionados com este tipo de estresse, sendo expressas a partir de um grupo específico de genes relacionados. Os processos de expressão de proteínas de defesa em resposta à herbivoria e ação de patógenos são bem conhecidos, porém, muitas etapas das vias ainda não foram totalmente elucidadas. Da mesma forma, são necessários mais estudos sobre a ação protetora de muitas proteínas relacionadas com defesa vegetal, mesmo sendo este tipo de pesquisa imensamente favorecida com o advento do uso de plantas geneticamente modificadas, expressando tais proteínas. Esta revisão é uma breve introdução ao conhecimento sobre proteínas de defesa vegetal e seus respectivos genes. Exemplos mais comuns e detalhes dos processos de indução destas proteínas foram considerados.

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Se evaluó la actividad enzimática peroxidasa (POD) y el contenido de lignina en tallos de esquejes de clavel (Dianthus cayophyllus L.) inoculados con el hongo Fusarium oxysporum f.sp. dianthi (Fod) raza 2, con el fin de determinar su posible participación en la respuesta de defensa y en la resistencia de la planta al marchitamiento vascular. Inicialmente se seleccionaron las condiciones para la extracción y determinación de la actividad enzimática. Se encontró que el tratamiento con buffer citrato 100 mM pH 5,0 con 3% de PVPP presentó los mejores resultados de actividad peroxidasa para la extracción de la enzima a partir de tallos de clavel. Se determinaron las mejores condiciones para la medida de actividad enzimática POD a través de la reacción de oxidación de o-dianisidina con H2O2 seguida a 460 nm. Una mezcla de reacción con una concentración 0,6 mM de o-dianisidina y 2,0 mM de H2O2 en buffer citrato 100 mM a pH 5,5 y 45°C, presentó los mejores resultados para la cuantificación de la enzima. Una vez establecidas las condiciones, esquejes de clavel de una variedad tolerante y una susceptible al marchitamiento vascular fueron inoculados con el patógeno y se evaluaron los niveles de actividad de POD y de acumulación de lignina a diferentes tiempos pos-inoculación. La variedad tolerante (Bárbara), presentó inducción de dicha enzima a las 8 y 48 h pos-inoculación y aumento en el contenido de lignina a 48 y 72 h. A su vez, en la variedad susceptible (Delphi) no se encontraron cambios significativos en los niveles de POD ni en el contenido de lignina. Se estableció, por tanto, que la inducción de la actividad POD está asociada a la lignificación, que a nivel del tallo, hace parte de los mecanismos asociados a defensa en el modelo clavel-Fusarium oxysporum f. sp. dianthi. Peroxidase (POD) enzymatic activity and lignin content in carnation stems (Diant-hus cayophyllus L.) infected with the fungus Fusarium oxysporum f.sp. dianthi race 2 were evaluated with the purpose of determining the possible enzyme participation in the plant defense response and in the resistance to the vascular wilting. Initially, the conditions for extraction and determination of enzymatic activity were selected. It was found that when citrate buffer 100 mM pH 5.0 with 3% PVPP was employed, the results of POD activity in enzyme extract obtained from carnation stems were higher. Best conditions were set for POD activity measure through oxidation reaction of o-dianisidine and H2O2 at 460 nm. A reaction mixture with a concentration of o-dianisidine 0,6mM and H2O2 2.0 mM in citrate buffer 100 mM pH 5.5 at 45 ºC displayed the best results for enzyme quantification. Once conditions were established, tolerant and susceptible vascular wilting carnation cuttings were inoculated with the pathogen. In each treatment at stem level, different postinoculation times were evaluated for enzyme activity levels and lignin accumulation. Tolerant variety (Barbara) showed a POD induction at 8 and 48 h pos-inoculation and an increase in lignin content at 48 and 72 h. At the same time, in susceptible variety (Delphi) there were no significant changes in POD levels or lignin contents. Therefore, it was established that POD activity induction is associated to lignification which, at stem level, is part of the mechanisms associated to defense in carnation (Dianthus caryophyllus L.) against Fusarium oxysporum f. sp. dianthi. Foram avaliadas a actividade enzimática peroxidasa (POD) e o conteúdo de lignina em talos de estacas de cravo (Dianthus cayophyllus L.) inoculados com o fungo Fusarium oxysporum f.sp. dianthi raça 2, com o propósito de determinar a sua possível participação na resposta de defensa e à resistência da planta ao murchamento vascular. Inicialmente foram seleccionadas as condiciones para a extracção e determinação da actividade enzimática. Foi encontrado que o tratamento com buffer citrato 100 mM pH 5,0 com 3% de PVPP, apresentou os melhores resultados de actividade peroxidasa na extracção da enzima a partir de talos de cravo. Foram determinadas as melhores condições para medir a actividade enzimática POD a través da reacção de oxidação de o-dianisidi na com H2O2 e com seguimento a 460 nm. Uma mistura de reacção com uma concentração 0,6 mM de o-dianisidina e 2,0 mM de H2O2 em buffer citrato 100 mM a pH 5,5 e 45 °C, apresentou os melhores resultados para a quantificação da enzima. Uma vez estabelecidas as condições, estacas de cravo de uma variedade tolerante e uma susceptível ao murchamento vascular foram inoculadas com o fungo patogénico, e se avaliaram a diferentes tempos pos-inoculação os níveis de actividade desta enzima e de acumulação de lignina. A variedade tolerante (Bárbara), apresentou uma indução de POD às 8 e 48 h pos-inoculação e um aumento no conteúdo de lignina às 48 y 72 h. Por outro lado, na variedade susceptível (Delphi) não se encontraram mudanças significativas nos níveis de POD nem no conteúdo de lignina. Se estabeleceu, por tanto, que a indução da actividade POD está associada à lignificação que a nível de talo faz parte dos mecanismos associados à defesa no modelo cravo-Fusarium oxysporum f. sp. dianthi raça 2.

Se evaluó la inducción de peroxidasa en frutos de lulo con el fin de determinar su participación en las respuestas bioquímicas hacia el patógeno Colletotrichum acutatum, causante de la antracnosis. Se establecieron como mejores condiciones para su extracción y para determinación de la actividad: buffer fosfatos 100 mM pH 7, 1% SDS y 1 % PVPP; sustrato guayacol 15 mM, peróxido de hidrógeno 10 mM, pH 6,5, 55 °C y 30 µL de extracto. Se realizó un ensayo in vivo usando frutos verdes, pintones y maduros, inoculados con el hongo o con agua estéril. Se determinó la actividad peroxidasa a diferentes horas a partir de la inoculación, encontrándose una respuesta diferencial con el tiempo por efecto de la presencia del patógeno, y según el estado de madurez de los frutos. En lulos verdes inoculados con el hongo se observó aumento en la actividad al cabo de 6 y 144 horas. En lulos pintones no se observó efecto notable, mientras que en maduros el aumento en actividad fue prácticamente a todos los tiempos. Los resultados del contenido de fenoles totales mostraron que hubo acumulación a 96 y 144 horas por efecto del patógeno, para lulos en estado verde y maduro, mientras que para pintones, en los que se presentaron más rápido y con mayor severidad los síntomas de la antracnosis, no se observó aumento a ninguno de los tiempos. En los frutos más enfermos, el cambio en actividad peroxidasa y en contenido total de fenoles fue menos evidente, por lo que se sugiere una relación inversa de estos con el desarrollo de la antracnosis. The induction of peroxidase in lulo fruits was evaluated in order to determine its participation in the biochemical responses towards the pathogen Colletotrichum acutatum, which causes the antrachnosis disease. For extraction and activity determination, these conditions were established as the best: buffer phosphates 100 mM pH 7, 1% SDS y 1 % PVPP; substrate guaiacol 15 mM, hydrogen peroxide 10 mM, pH 6,5, 55 °C and 30 µL of the extract. An in vivo test was developed using unripe, semi-ripe and ripe fruits, inoculated with the fungus or sterile water. The peroxidase activity was measured at different hours starting from the inoculation, finding a time differential response caused by the pathogen presence and according to the maturity state of fruits; in unripe lulo fruits inoculated with the fungus, an increase of the activity was observed after 6 and 144 hours. In semi-ripe fruits no considerable effect was seen, while in ripe fruits the increase of the activity was found practically at all times. The results of the measured total phenol content, showed accumulation at 96 and 144 hours as a result of the pathogen presence in unripe and ripe fruits, while for semi-ripe fruits, in which the antrachnosis symptoms were noticed faster and more severely, no phenol increase was found at any time. The less evident changes seen in peroxidase and phenol content, using severely affected fruits by the disease, suggest an inverse relationship between these parameters and the development of the antrachnosis. A indução da peroxidasa foi avaliada na casca de frutos de lulo com a finalidade de determinar a sua possível participação em reacções de defesa contra o patógeno Colletotrichum acutatum, causador da doença antracnose. Foram estabelecidas as melhores condições para a sua extracção e para medir a actividade da enzima extraída, encontrando-se que com tampão fosfato 100 mM pH 7, 1% SDS y 1% PVPP, substrato guaicol 15 mM, peróxido de hidrogeno 10 mM, pH 6,5, 55 °C y 30 µL de extracto enzimático se conseguiram as actividades enzimáticas mais elevadas. Foi realizado um ensaio in vivo usando frutos verdes, em processo de maduração e maduros, inoculados com o fungo ou com água estéril. A actividade peroxidasa foi determinada a diferentes horas a partir da inoculação encontrando-se uma resposta diferencial com o tempo pelo efeito da presença ao patógeno e de acordo ao estado de madurez dos frutos. Em lulos verdes observou-se um aumento da actividade nos frutos inoculados com o fungo ao fim de 6 e 144 horas. Em lulos em processo de maduração, o patógeno não teve maior efeito, enquanto que em lulos maduros o aumento na actividade da enzima, como resposta à presença do patógeno, foi praticamente a todos os tempos avaliados. Os resultados do conteúdo de fenóis totais mostraram que ouve uma acumulação significativa a 96 e 144 horas por efeito da inoculação com o patógeno para lulos em estado verde e maduro, enquanto que para os lulos em processo de maduração, nos quais se apresentaram mais rápido e com maior severidade os sintomas de antracnose, não se observou aumento em nenhum dos tempo avaliados. Nos frutos mais afectados pelos sintomas, a mudança na actividade POD e no conteúdo total de fenóis foi menos evidente, motivo pelo qual se sugere uma relação inversa de estes com o desenvolvimento de antracnose.

Masdenia megalantha (Apocynaceae ) is a species which grows on the hinterland in Northeast, Brazil. Upon injuries, each organ of the plant exudates a latex which quickly coagulates on exposure to air, preventing losses of water and the penetrat ion of plant pathogens. This present work had the aim to describe the antifungal properties of M. megalantha latex and to identify the related proteins in plant defense against phytopathogenous. So, latex was harvested from trees in Quix adá, Ceará, Brazil, and diluted with 0.05 M Tris - HCl, pH 8.0, containing 0.15 M NaCl (10:1, v/v) , to prevent its coagulation. The diluted latex was centrifuged (10,000 g , 10 min, 25 ºC), dialyzed extensively against water, and further centrifuged under the same above conditi ons. The supernatant, denominated Latex Proteins (LP), after exhaustive dialysis against 0.05 M sodium acetate, pH 5.2, was applied to a Resource - Q column equilibrated with this same buffer. Two different fractionswas obtained, one the non - retained protein s (FnRq), eluted with the equilibrating buffer, and the other, the retained proteins (FRq), eluted with 0.2 M NaCl in the above buffer. The FnRq (22 μfP/mL) was the only fraction able to inhibited the spore germination of the phytophatogenic fungi Fusarium solani . In addition, the evaluation of some enzymatic activities involved in plant defense mechanisms against phytopathogenous fungi such as chitinases, peroxidases and proteases were observed in both fractions from Resource - Q. FnRq, after performed in a Superose - 12 HR 10/30 column chromatography, originated another two different protein peaks (S1 and S2), showing different enzymatic activities, but both capable to inhibit the spore germination of the phytopathogenic fungi F. solani . S1 concentrated all th e peroxidase activity, whereas S2, which concentrate the chitinolityc activity. Under SDS - PAGE, S1 was presented as a purified protein band, instead of S2. Indeed, the NH2 - Terminal sequence under Edman degradation showed that S1 protein was blocked. The an tifungal action mechanisms evaluated in this work has showed that these protein presents in M. megalantha latex were able to interfere with the proton pump present in plasmatic membrane, and also to induce the ROS production, and promote alteration in the membrane permeability within the F. solani spores. These results show the latex from M. megalantha as a rich source of antifungal proteins, with potential to been used in the defense against the phytopathogenous F. solani. Marsdenia megalantha (Apocynaceae) é uma espécie encontrada sobre rochas graníticas no interior do Nordeste brasileiro. Ao sofrer injúrias, diferentes partes da planta exudam látex que, rapidamente, coagula, prevenindo perda de água e penetração de patógenos. O presente trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades antifúngicas do látex M. megalantha e identificar proteínas relacionadas com o mecanismo de defesa das plantas contra fitopatógenos. Para isso, indivíduos dessa espécie foram coletados no município de Quixadá-CE e o látex coletado em alíquotas de tampão Tris-HCl 0,05 M, pH 8,0, contendo NaCl 0,15 M (10:1, v/v), a fim de evitar sua coagulação. Esse material foi centrifugado a 10.000 x g, 10 min, 25 ºC, dialisado exaustivamente contra água destilada e, novamente, centrifugado sob as mesmas condições. O sobrenadante, denominado de proteínas totais do látex, após diálise contra tampão acetato de sódio 0,05 M, pH 5,2, foi submetido à cromatografia em coluna de Resource-Q, equilibrada com esse mesmo tampão. Duas frações protéicas foram obtidas, uma não retida (FnRq), obtida com o tampão de equilíbrio, e uma retida (FRq), resultante do acréscimo de NaCl 0,2 M ao tampão. Na avaliação do potencial antifúngico, FnRq (22 μgP/mL) se mostrou capaz de inibir a germinação dos esporos de Fusarium solani. Quando avaliadas atividades enzimáticas relacionadas ao mecanismo de defesa das plantas, quitinases, peroxidases e proteases foram detectadas em ambas as frações oriundas da Resource Q. FnRq, após cromatografia em coluna de Superose 12 HR 10/30, resultou em dois picos (S1 e S2), com atividades enzimáticas distintas, porém ambas com potencial para inibir a germinação dos esporos de F. solani. Em S1 ficou concentrada toda atividade peroxidásica, diferentemente de S2 que reteve a atividade quitinásica. Por PADE-SDS, S1 se mostrou puro, como uma única banda de Mr de 67 kDa, diferindo de S2, cujo perfil apresentou várias bandas protéicas. Sequenciamento por degradação de Edman revelou que a extremidade NH2-terminal de S1 estava bloqueada. Avaliação dos mecanismos de ação antifúngica usando esporos de F. solani mostrou que proteínas presentes no látex de M. megalantha são capazes de interferir com o funcionamento de bombas de prótons, de induzir a produção de espécies reativas de oxigênio e de causar alterações na permeabilidade de membranas. Esses resultados apresentam o látex de M. megalantha como uma rica fonte de proteínas antifúngicas, com potencial para serem usadas na defesa contra o fitopatógeno F. solani.

This work describes the structural characterization of the soybean toxin (SBTX), isolated from seeds by Siebra (2004). In addition, it is discussed the involvement of this protein in plant defense against pathogens. SBTX was isolated using ammonium sulfate fractionation (20-55%), ion exchange and gel filtration chromatographies. Judging by the SDS-PAGE patterns, it was reported to SBTX an apparent molecular mass of 44 kDa, composed of subunits of 27 kDa and 17 kDa, both linked by disulfide bond. NH2-terminal sequencing of electroblotted samples showed that 44 and 27 kDa bands possess identical NH2-terminal amino acid sequences, ADPTFGFTPLGLSEKANLQIMKAYD that differs from that of the 17 kDa band, PNPKVFFDMTIGGQSAGRIVMEEYA. In the fluorescence spectroscopy, excitation of the toxin solution at 280 m gave a maximum emission in 332 m, which is typically for tryptophan residues buried inside the protein. The secondary structure of SBTX by circular dicroism classified this protein as belonging to alpha- and beta class, showing 35% -helix, 13% -sheet and strand, 27% -turn, 25% random coil and 1% aromatic residues and disulfide bonds. SBTX (50 gP/mL) inhibited the spore germination of the filamentous fungi Aspergillus niger and Penicillium herguei, but did not inhibit those of Fusarium solani e F. oxysporum, even at concentrations ten times higher. Nevertheless, SBTX did not interfere in the vegetative growth of the fungus cited above. On the other hand, SBTX slowed the growth of the yeasts Candida albicans and Kluyveromyces marxiannus, but did not have effect on Saccharomyces cerevisiae, suggesting that its effect would be species-specific. The mechanism by which SBTX acts seems to be not related to alteration of the plasmatic membrane permeability. The treatment of soybean seeds with 50 M jasmonic acid, for 24 h, led to remarkable increase in SBTX content. The results suggest that SBTX may have a role in the plant defense strategy against pathogens Este trabalho descreve a caracterização estrutural da toxina de soja (SBTX), isolada de sementes por Siebra (2004), e discute o envolvimento desta proteína na defesa da planta contra patógenos. A SBTX foi purificada por precipitação do extrato total com sulfato de amônio (20-55%) e cromatografias de troca iônica e filtração em gel. Por PAGE-SDS, SBTX apresentou massa molecular aparente de 44 kDa, originando duas subunidades, uma de 27 kDa e outra de 17 kDa, quando tratada com 5% de -mercaptoetanol por 15 minutos. A proteína intacta (44 kDa) e a subunidade de 27 kDa apresentaram a mesma seqüência NH2-terminal ADPTFGFTPLGLSEKANLQIMKAYD. Já a subunidade de 17 kDa mostrou uma outra seqüência NH2-terminal, representada por PNPKVFFDMTIGGSAGRIVMEEYA. Por espectroscopia de fluorescência, foi observado que a excitação de uma solução aquosa de SBTX, a 280 m, provocou emissão máxima a 332 m, que é típico da contribuição de resíduos de triptofano enterrados no interior da molécula. A análise da estrutura secundária da SBTX por dicroísmo circular classificou esta toxina como pertencente à classe alfa e beta, apresentando 35% de α-hélice, 13% de fitas e folhas β, 27% de volta­β, 25% de estrutura não ordenada e 1% de resíduos aromáticos e pontes dissulfeto. SBTX (0,05 µgP/µL) inibiu a germinação dos esporos dos fungos filamentosos Aspergillus niger e Penicillium herguei, mas não teve ação sobre Fusarium solani e F. oxysporum, mesmo em concentração dez vezes maior. Todavia, essa toxina não interferiu no crescimento de hifas de nenhum dos fungos citados. Por outro lado, a SBTX retardou o crescimento das leveduras Candida albicans e Kluyveromyces marxiannus, mas não de Saccharomyces cerevisiae, sugerindo ser o seu efeito espécie-específico. O mecanismo pela qual a SBTX atua parece não estar relacionado com alteração da permeabilidade da membrana plasmática. O tratamento das sementes de soja com ácido jasmônico 50 µM, por 24 h, induziu aumento expressivo no conteúdo de SBTX. Os resultados obtidos sugerem que SBTX pode ter um papel na estratégia de defesa vegetal contra patógenos