Search

Eucalyptus grandis is one of the most cultivated forestry species in Brazil due to its fast growth andgood timber quality. With the objective of cloning E. grandis for seedling production, this study aimed to improve the micropropagation protocol by direct organogenesis. Micro cuttings from in vitro germinated seedlings wereinoculated in culture medium with different levels of growth regulators during the multiplication and rooting stages. During the multiplication stage, the addition of growth regulators did not promote significant increase inbud number and height when compared to the control. Addition of ANA and IBA to the medium promoted higher rate of rooting and growth of roots, but an increase in concentration from 0,5 to 1mg/L of these growth regulatorsreduced the root growth. The results of this study evidenced the possibility of micropropagation of Eucalyptus grandis by in vitro direct organogenesis. O Eucalyptus grandisé a espécie florestal que está entre as mais cultivadas no Brasil devido a seu rápido crescimento e por apresentar alta qualidade da madeira. Com o objetivo de clonar o E. grandis para a produção de mudas, este trabalho propôs melhorar o protocolo de micropropagação por organogênese direta. Segmentos nodais das plântulas germinadas in vitro foram inoculados em meio de cultura com diferentes níveis de reguladores de crescimento na fase de proliferação e enraizamento. Na fase de proliferação, a adição de reguladores de crescimento não promoveu aumento significativo quanto ao número e à altura de brotos em comparação ao meio de cultura ausente de reguladores. O efeito da adição de ANA e AIB ao meio de culturapromoveu elevada taxa de enraizamento e crescimento das raízes, porém o aumento da concentração de 0,5 para 1mg/L destes reguladores reduziu o crescimento das raízes. Os resultados deste trabalho evidenciam a possibilidade de micropropagação de Eucalyptus grandis a partir de organogênese direta.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. Na presente tese foi desenvolvido um método de simulação do limiar de percolação, da condutividade elétrica e da resposta piezoresistiva para compósitos eletricamente condutores. Compósitos eletricamente condutores são compreendidos como compósitos nos quais uma matriz polimérica isolante é misturada a cargas particuladas condutoras deforma que o compósito resultante seja condutor. Nesse contexto o limiar de percolação é um valor que indica a concentração mínima do aditivo condutor para que agregados contínuos se formem no compósito e esse conduza eletricidade, e sua relevância tecnológica se deve à busca por compósitos com baixos limiares de percolação, pois uma baixa concentração de aditivos favorecem menores custos e uma melhor preservação das propriedades mecânicas e de processamento do compósito. Adicionalmente, a resposta piezoresistiva, definida como avariação da resistência elétrica em função da aplicação de uma deformação mecânica, está diretamente relacionada à aplicação dos compósitos eletricamente condutores como sensores mecânicos. O método de simulação é implantado utilizando a linguagem de programação Python e se baseia nos conceitos de teoria da percolação,percolação em espaço contínuo, percolação por tunelamento, percolação de núcleo rígido com concha macia, propriedades de deformação dos materiais e sinergia de cargas condutoras. Especificamente para a percolação em espaço contínuo, o código foi desenvolvido de forma a tratar de partículas nas formas esféricas, esfero cilíndricas e discoidais, e pode lidar com qualquer combinação destas no mesmo compósito. As características de limiar de percolação, condutividade e piezoresistência foram avaliadas em função das seguintes propriedades das partículas:tipo de geometria, razão de aspecto e alinhamento em relação ao eixo de tensão elétrica. Para fornecer validação experimental, foi desenvolvido um compósito de poli(fluoreto de vinilideno) com cargas de fibras de sílica revestidas com polipirrol e microesferas de vidro revestidas de polipirrol. Ao final do trabalho, os modelos de simulação foram capazes de prever o limiar de percolação, a condutividade e a resposta piezoresistiva de Compósitos Eletricamente Condutores. Comparação dos valores simulados de condutividade com resultados experimentais acusaram boa correlação para compósitos com fibras, mas valores mais discrepantes para compósitos com esferas. Abstract: In the present thesis a method was developed to predict the percolation threshold, electrical conductivity and piezoresisitve response of electrically conductive composites. Electrically conductive compositesencompass composites in which an insulating polymer matrix is mixedwith a particulate conductive filler in a way that the resulting compositeis electrically conductive. In this context, the percolation threshold is avalue that indicates the minimal conductive filler concentrationnecessary for the formation of continuous clusters in the composite andcause electrical conductivity. It's technological significance is due to the search for composites with low percolation thresholds, as a low filler concentration leads to lower costs, better processability and thepreservation of mechanical and processing properties of the composite. Furthermore, a piezoresistive response, defined as the change in theelectrical resistance as a function of mechanical deformation is directly related to the use of electrically conductive composites as mechanical sensors. The simulation model is implemented using the Pythonprograming language and is based on the concepts of percolation theory,continuum space percolation, tunneling percolation, hard-core soft-shell percolation, deformation properties of materials and conductive fillerssynergy. Regarding continuum space percolation, the model wasdeveloped as to manage spherical, spherocylindrical and discoidal particles, and to deal with any combination of such particles in the composite. The percolation threshold, conductivity and piezoresistivitywere evaluated taking in account the following particle properties: typeof geometry, aspect ratio and alignment to the electrical current axis. Toprovide a validation of the model, composites of poli(vinilidenefluoride) filled with polipirrole coated silica fibers and polipirrole coatedhollow glass spheres were created. Finally, the simulation models wereused to predict the percolation threshold, the conductivity and thepiezoresistive response of Electrically Conductive Composites.Comparing simulated values of conductivity with experimental results yielded good correlation for composites with fibers, but more discrepantvalues for composites with spheric particles.

O arroz é considerado o cereal mais tolerante ao alumínio (Al). Entretanto, a variabilidade entre os genótipos leva a uma considerável diferença quanto ao grau de tolerância para cultivares distintas. Diversos estudos mostram que plantas de arroz toleram o Al por intermédio de mecanismos internos e externos. Neste trabalho foi analisada a modulação da expressão da família gênica ASR (Aba, Stress and Ripening) em função do tratamento com Al. O gene ASR5 foi diferencialmente expresso em raízes de arroz tolerante ao Al (ssp Japonica cv Nipponbare). Entretanto, ASR5 não respondeu a exposição ao Al em raízes de arroz sensíveis ao Al (ssp Indica cv Taim). Plantas transgênicas silenciadas para os genes ASR apresentaram um aumento da sensibilidade ao Al. Calos embriogênicos de arroz transformados com a fusão ASR5-GFP revelaram que a proteína ASR5 localiza-se no núcelo e no citoplasma. Em protoplastos transformados, ASR5 localizou-se nos cloroplastos. Usando uma abordagem proteômica, comparando plantas não-transformadas e plantas ASR5_RNAi, um total de 41 proteínas com padrões contrastantes foi identificado. No intuito de identificar genes com expressão alterada pelo Al em arroz, e buscar genes afetados pelo silenciamento de ASR5, foi realizado o sequenciamento total dos transcritos utilizando plantas de arroz não transformadas e ASR5_RNAi em duas condições: controle e tratamento com Al. Essas análises transcriptômicas revelaram que 961 genes responderam ao Al em raízes de plantas de arroz não transgênicas submetidas ao Al. Nas plantas ASR5_RNAi, apenas 309 genes responderam ao tratamento com Al. Entretanto, apenas 52 desses genes se sobrepuseram quando comparados ao grupo de genes modulados em plantas não transformadas, sugerindo que a planta ASR5_RNAi perdeu a capacidade de regular um conjunto de genes. Além disso, análises de imunoprecipitação da cromatina seguida de sequenciamento em massa, revelaram que ASR5 liga-se ao promotor do gene STAR1, entre outros, regulando sua expressão em resposta ao Al. Os resultados mostram pela primeira vez que ASR5 atua como fator de transcrição em arroz e que está envolvido na regulação de genes responsivos ao Al conferindo tolerância frente à toxicidade do Al. Among cereal crops, rice is considered the most aluminium (Al) tolerant species. However, variability among rice genotypes leads to remarkable differences in the degree of Al tolerance for distinct cultivars. A number of studies have demonstrated that rice plants achieve Al tolerance through internal and external mechanisms. We have analyzed expression changes of the rice ASR (Aba, Stress and Ripening) gene family as a function of Al treatment. The gene ASR5 was differentially regulated in the Al-tolerant rice ssp Japonica cv Nipponbare. However, ASR5 expression did not respond to Al exposure in Indica cv Taim rice roots, which are highly Al-sensitive. Transgenic plants carrying RNAi constructs that targeted the ASR genes displayed increased Al susceptibility in T1 plants. Rice embryogenic calli expressing an ASR5-GFP fusion revealed that ASR5 was localized in both the nucleus and cytoplasm. In transformed protoplasts, ASR5-GFP appears in chloroplast cells. Using a proteomic approach to compare non-transformed and ASR5_RNAi plants, a total of 41 proteins with contrasting expression patterns were identified. In order to identify genes with differential modulation under Al stress in rice, and search for genes affected by ASR5 silencing, RNA-seq was made in non-transformed plants and ASR5_RNAi plants in control conditions and after Al treatment. These analyses revealed that 961 genes responded to Al in non-transformed rice roots under Al stress. A total of 309 genes responded to Al in ASR5_RNAi plants. Only 52 genes overlapped between non transformed and ASR5_RNAi plants when comparing genes modulated by Al, showing that ASR-silenced plants lost the ability to modulate a set of genes in response to Al treatment. Furthermore, ChIP-Seq analysis revealed that ASR5 can bind to the promoter of STAR1, among other genes, regulating its expression under Al stress. These results show for the first time that ASR5 act as a transcription factor in rice and that it regulates Al-responsive genes conferring tolerance in rice against Al toxicity.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais O desenvolvimento de compósitos condutores de eletricidade com propriedades cada vez mais específicas vem impulsionando avanços tecnológicos nas últimas décadas, sobretudo no setor eletro eletrônico. A concentração mínima de aditivos condutores necessária para que o compósito efetivamente conduza eletricidade é chamada de limiar de percolação, e a sua caracterização é essencial para a confecção de compósitos com propriedades ajustadas para aplicações especializadas. No presente trabalho foi feita a previsão do limiar de percolação e da condutividade elétrica dos compósitos utilizando um simulador por método de Monte Carlo programado em Python. A simulação foi feita levando em consideração a geometria do aditivo condutor, sendo que o simulador foi programado para aplicar partículas esféricas ou cilíndricas, em compósitos bidimensionais ou tridimensionais. O tamanho das partículas foi simulado de duas formas: com dimensão constante e com variação das dimensões das partículas (polidispersão). Os resultados da simulação do limiar de percolação foram comparados com resultados encontrados na literatura de compósitos de grafite sintética em polímero de cristal líquido e também com resultados obtidos experimentalmente de compósitos de polipirrol (PPy) particulado ou fibras de sílica amorfa revestidas com PPy em poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF). Os resultados demonstraram que é possível prever os valores de limiar de percolação através do simulador conhecendo os dados de dispersão da geometria do aditivo condutor. Em seguida foram realizadas as simulações de condutividade do compósito assumindo resistência de tunelamento entra as partículas de aditivo condutor e os resultados comparados novamente com os compósitos de grafite e PPy. Os resultados obtidos neste estudo mostraram que o método de Monte Carlo é eficaz para prever a variação de condutividade elétrica e limiar de percolação de sistemas experimentais, contribuindo para a redução da quantidade de amostras preparadas e auxiliando na compreensão dos fenômenos envolvidos na presença de condutividade elétrica em compósitos. The development of electrically conductive composites with increasingly specific properties has resulted in a boost to technological advances in the last decades, specially in the electric and electronic sectors. The minimal amount of conductive fillers necessary to the composite to effectively conduct electricity is called percolation threshold, and its characterization is essential to the production of composites with properties adjusted to specialized applications. In the present work, the prediction of the percolation threshold and the conductivity of composites was executed through a simulator based on the Monte Carlo method programed in Python. The simulation was performed taking into account a geometry of the conductive filler, as the simulator was coded to apply either spherical or cylindrical particles in two-dimensional or three-dimensional composites. The particle sizes were simulated in two different ways: with constant dimensions or with variable dimensions (polydisperse). The results of the simulated percolation threshold were compared with results found in the literature of synthetic graphite in liquid crystal polymer composites and also with experimental results obtained from polypyrrole (PPy) particles or amorphous silicate fibers coated with PPy (Ppy.FSA) in Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) composites. The results demonstrate that it is possible to obtain percolation threshold values through the simulator using the conductive filler's geometric variability data. Next, the composite's conductivity was simulated applying the tunneling resistance concept to the contact between filler particles and the results were again compared to that of graphite and PPy composites. The results obtained in this study demonstrated that the Monte Carlo method is efficient in predicting of the percolation threshold and the variation of electric conductivity of experimental systems, which can allow a decrease in the number of specimens and also contribute to the comprehension of the phenomena involved in the electrical conductivity of composites.

Um dos graves obstáculos para a manutenção e estabilidade da produção nacional de arroz (Oryza sativa) reside na susceptibilidade dos genótipos existentes a estresses abióticos. Tendo em vista a importância social e econômica do arroz e os efeitos extremamente danosos desses estresses sobre a agricultura, o conhecimento detalhado das interações entre os estresses abióticos e as respostas dos vegetais frente a esses estímulos ambientais faz-se necessário. O alumínio (Al) é considerado um dos principais fatores limitantes na produção agrícola, inibindo o crescimento das raízes e a absorção de minerais. A toxicidade do Al em plantas ocorre pela sua solubilização em solos com pH baixo ou solos ácidos. Os genes ASR (ABA, Stress and Ripening) são induzidos por estresse e ácido abscísico (ABA) em plantas, e seus níveis de expressão são rapidamente aumentados em resposta à salinidade e seca. Recentemente, foi demonstrado que o gene que codifica a proteína ASR5 é responsivo ao Al em raízes de arroz. Apesar do arroz ser considerado um dos cereais mais resistentes a Al, os mecanismos básicos de tolerância a este metal são pouco conhecidos no arroz em comparação a outros cereais. Por meio do presente trabalho objetivamos: i) a caracterização funcional dos membros da família gênica ASR de arroz em reposta ao Al; e ii) a construção de vetores binários de transformação de plantas visando o estudo da localização subcelular da proteína codificada pelo gene OsASR5, e o silenciamento gênico da família ASR de arroz. As análises dos transcritos por qRT-PCR mostraram que todos os genes da família ASR de arroz ssp Japonica respondem ao Al. Por outro lado, OsASR5 não sofre modulação de sua expressão em resposta ao Al em raízes de arroz ssp Indica. Essas diferenças de respostas dos genes OsASR5 em distintas variedades pode refletir diferenças no grau de tolerância ao Al de cada um desses genótipos. One of the major obstacles to maintain the stability of the national production of rice (Oryza sativa) lies on the susceptibility of the different genotypes to abiotic stress. In view of the social and economic importance of rice and due to the extremely harmful effects of stress in agriculture, detailed knowledge of the interactions between these stresses and plant responses to environmental stimuli is necessary. Aluminum (Al) is considered one of the main limitation factors for agricultural productivity, inhibiting root growth and mineral absorption. Al toxicity occurs by its solubilization in soils with low pH or acid soils. The ASR (ABA, Stress and Ripening) genes are induced by stress and abscisic acid (ABA) in plants, and their expression levels are quickly increased in response to salinity and drought. Recently, it was demonstrated that the ASR5 gene is responsive to Al in rice roots. Despite the fact that rice is considered one of the most resistant crops to Al, the basic mechanisms of tolerance to this metal are poorly known when compared to other crops. This study aimed the functional characterization of the gene expression of rice ASR family members in response to Al, and the construction of binary vectors for the subcellular localization of the protein codified by the OsASR5 gene, and the construction of a gene silencing binary vector for the ASR family. Analyses of transcripts by qRT-PCR showed that in the ssp Japonica, all ASR genes responded to Al. In contrast, OsASR5 do not suffer expression modulation in response to Al in rice roots of ssp Indica. These differences in response of the OsASR5 gene in distinct varieties may reflect differences in the degree of Al tolerance in each genotype.

Os estresses abióticos impostos à planta no campo, tais como o estresse salino, toxidez por alumínio, frio, seca, entre outros, afetam seu crescimento, desenvolvimento e produtividade. Dentre as gramíneas cultivadas, o arroz (Oryza sativa) é uma das culturas de maior importância no Brasil, cuja oscilação na produção acarreta prejuízos consideráveis à economia brasileira. Dessa forma, o estudo das interações entre os estresses abióticos e as respostas dos vegetais frente a esses estímulos ambientais é fundamental para um conhecimento detalhado desses mecanismos. O arroz é um dos cereais mais tolerantes ao alumínio (Al), sendo um ótimo modelo para o estudo de mecanismos de tolerância. Neste trabalho, foi estudado o papel das proteínas ASR na tolerância ao Al. A expressão dos genes ASR (ABA, Stress and Ripening) é induzida por ABA, estresses e amadurecimento do fruto. Essas proteínas foram caracterizadas como chaperonas e fatores de transcrição. Os genes da família OsASR também têm o nível de transcritos aumentado em resposta ao Al, sendo OsASR1 e OsASR5 os genes com expressão mais abundante em arroz. No entanto, as regiões promotoras responsivas ao Al e os fatores de transcrição reguladores da expressão desses genes ainda não foram descritos. Assim, este trabalho tem como objetivo geral a identificação dos fatores que regulam a transcrição dos genes OsASR1 e OsASR5. Para tanto, construções contendo fragmentos dos promotores desses genes dirigindo a expressão do gene repórter GUS foram obtidas, visando ensaio de expressão transiente em protoplastos de arroz submetidos ao tratamento com Al. Os fragmentos das regiões promotoras de ambos os genes OsASR1 e OsASR5 foram todos responsivos ao Al. Também foi realizado ensaio de transativação em protoplastos de Arabidopsis thaliana para verificar a existência de auto-regulação nesses genes. Tanto ASR1 quanto ASR5 foram capazes de transativar seus próprios promotores. Além disso, foi realizada uma triagem de biblioteca de cDNAs por mono-híbrido em levedura com fragmento da região promotora de OsASR5. Com essa abordagem, foram identificados sete genes candidatos a codificadores de fatores capazes de interação DNA-proteína. The abiotic stress that plants in the field are subjected to, such as salt, aluminum, cold, drought, among others, affect their growth, development and productivity. Among cultivated grasses, rice (Oryza sativa) is one of the most important crops in Brazil, whose oscillation in production causes considerable costs to the Brazilian economy. Thus, the study of interactions between abiotic stresses and plant responses to these environmental stimuli is essential to a detailed knowledge of these mechanisms. Rice is one of the most Al-tolerant crops, being a great model for studying Al-tolerance mechanisms. In this work, the role of ASR proteins in Al tolerance was studied. The expression of ASR (ABA, Stress and Ripening) genes is induced by ABA, stresses and fruit ripening. These proteins were characterized as chaperones and transcription factors. The OsASR genes also have increased transcript accumulation in response to Al, and OsASR1 and OsASR5 have the most abundant expression in rice. However, the Al-responsive promoter regions and the transcription factors that regulate these genes have not yet been described. Therefore, the goal of this work is to identify regulating factors of OsASR1 and OsASR5 gene transcription. For this, vectors containing promoter fragments of these genes driving the expression of the GUS gene were constructed and transient expression assays were performed in rice protoplasts subjected to Al treatment. All of the promoter fragments were Al-responsive for both OsASR1 and OsASR5 genes. Transactivation assays in Arabidopsis thaliana protoplasts were also conducted in order to verify the existence of auto-regulation in these genes. Both ASR1 and ASR5 were able to transactivate its own promoters. Furthermore, a library screening was performed by yeast one-hybrid using a promoter fragment from OsASR5. With this approach, seven candidate genes encoding transcription factors capable of DNA-protein interactions were identified.