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Universidade Federal de Sao Carlos Allelopathy is a process that involves primary or secondary metabolites produced by plants and microorganisms, which influences the growth and development of agricultural and biological systems. The intensity of plant allelopathic effects may depend on the hábitat, age and the biotic and abiotic conditions during the seasons in which they were collected. When allelopathic substances are purified and identified, they can be used to develop alternative products based on natural compounds to control weed species. The Brazilian savanna (cerrado) has very stressful environment conditions, mainly in dry periods, and should favor a greater variety of allelochemicals in Rapanea ferruginea (Ruiz & Pav.) Mez and Rapanea umbellata (Mart.) Mez (Primulaceae), which have leaves with resin canals and minute secretory glands, sparse throughout the abaxial surface, that can accumulate terpenes or tannins. This thesis hypothesis is that there must be allelopathic substances in the species of Rapanea to favor their establishment in the savanna and that they should be influenced by seasonal factors or by plant age. Allelopathy occurs by the release of allelochemicals in the environment and these may have economic importance, serving as molecular models for the production of natural herbicides, less harmful to the environment. In the first chapter, we compared the effect of plant age and season of leave collection on the allelopathic activity of aqueous extracts of R. ferruginea and R. umbelata. For this, germination and initial length bioassays were conducted using commercially bioindicator cultivated species (lettuce, tomato and onion) under the influence of the aqueous leaf extracts of adults and young individuals from wet and dry season at 10 and 5% (weight of leaf powder per volume of distilled water, g/mL). The extract of adult R. umbellata collected in the dry season showed the highest allelopathic activity and was chosen for the other studies of this thesis. In the second chapter, we compared the allelopathic activity of leaf aqueous extract of R. umbellata (10 and 5%) with the synthetic herbicide Oxyfluorfen on germination and initial length of weed species: barnyardgrass (Echinochloa crus-galli L., Poaceae), wild poinsettia (Euphorbia heterophylla L., Euphorbiaceae) and morning-glory (Ipomoea grandifolia Drammer., Convolvulaceae). In the third chapter, bioprospection, purification and isolation of secondary metabolites of agronomic interest was performed with R. umbellata leaves. Bioassays wheat of etiolated coleoptiles and germination and initial length of cress, lettuce, onion and tomato were performed under the effect of extracts of organic solvents for the direction of the compounds purification. The acetone extract was the most active and therefore was used to be fractionated by chromatographic column. It fractions were purified HPLC and Sephadex column. The isolated and purified compounds were identified by NMR1H and 13C spectra. This thesis results permit we to affirm that allelopathy is one way of the R. ferruginea and R. umbellata species to establish themselves in the savanna. The allelopathic activity of its leaves is influenced to a greater degree by the collection season (most active in dry season) than by plant age. The R. umbellata aqueous leaf extract showed distinct action than the Oxyfluorfen synthetic herbicide, being very active on the root part of the weed species while the synthetic herbicide was more active on the arial parts of these species. The bioprospection of R. umbellata leaves conditioned isolation and purification of the substances lutein and (-)- catechin. (-)-Catechin has the potential to be used as a natural origin and biodegradable herbicide. Alelopatia é o processo que envolve metabólitos secundários ou primários, produzidos pelas plantas e microrganismos, que influencia o crescimento e o desenvolvimento de sistemas agrícolas e biológicos. A intensidade dos efeitos alelopáticos de uma planta pode depender do hábitat, da idade e condições bióticas e abióticas a que estavam sujeitas na época em que forem coletadas. Quando substâncias alelopáticas são purificadas e identificadas, podem ser utilizadas para o desenvolvimento de produtos alernativos baseados em compostos naturais para o controle de espécies infestantes. O ambiente de cerrado possui condições ambientais bastante estressantes, principalmente na época da seca, e deve favorecer uma maior variedade de aleloquímicos nas espécies Rapanea ferruginea (Ruiz & Pav.) Mez e Rapanea umbellata (Mart.) Mez (Primulaceae), que possuem folhas com canais resiníferos e glândulas secretoras diminutas, esparsas por toda face abaxial, que podem acumular terpenos ou taninos. A hipótese desta tese é que devem existir substâncias alelopáticas em espécies de Rapanea que favoreçam o seu estabelecimento no cerrado e que estas devem ser influenciadas por fatores sazonais ou pela idade das plantas. A alelopatia ocorre pela liberação de aleloquímicos no ambiente e estes podem apresentar importância econômica, servindo de modelos para a produção de herbicidas de origem natural, menos agressivos ao meio ambiente. No primeiro capítulo, comparou-se o efeito da idade e da sazonalidade da época de coleta das folhas sobre a atividade alelopática de extratos aquosos de indivíduos de R. ferruginea e R. umbelata. Para tanto, bioensaios de germinação e comprimento inicial de espécies bioindicadoras cultivadas comercialmente (alface, tomate e cebola) foram realizados sob influência dos extratos foliares aquosos de indivíduos adultos e jovens provenientes de estação chuvosa e seca à 10 e 5% (massa de pó de folhas por volume de água destilada, g/mL). O extrato de R. umbellata adulta coletada em estação seca apresentou atividade alelopática elevada e foi escolhido para os demais estudos desta tese. No segundo capítulo, comparou-se a atividade alelopática do extrato aquoso foliar de R. umbellata (10 e 5%) com a de um herbicida sintético (oxifluorfem) sobre a germinação e comprimento inicial de espécies infestantes de culturas agrícolas: capim-arroz (Echinochloa crus-galli L., Poaceae), amendoim-bravo (Euphorbia heterophylla L., Euphorbiaceae) e corda-de-viola (Ipomoea grandifolia Drammer., Convolvulaceae). No terceiro capítulo, a bioprospecção, purificação e isolamento de metabólitos secundários de interesse agronômico foi realizada com folhas de R. umbellata. Para que houvesse um direcionamento na purificação destes compostos, bioensaios de coleóptilos estiolados de trigo, germinação e comprimento inicial de agrião, alface, cebola e tomate foram realizados sob efeito de extratos de solventes orgânicos. O extrato acetônico foi o mais ativo e, portanto, foi utilizado em fracionamento em coluna cromatográfica. Suas frações foram purificadas em CLAE e coluna de Sephadex. Os compostos isolados e purificados foram identificados através de RMN1H e 13C. Os resultados obtidos com esta tese permitem dizer que a alelopatia é uma das formas das espécies de R. ferruginea e R. umbellata se estabelecerem no cerrado. A atividade alelopática de suas folhas é influenciada em maior grau pela época de coleta (mais ativas em estação seca) do que pela idade das plantas. O extrato foliar aquoso de R. umbellata apresentou ação distinta do herbicida sintético oxifluorfem, sendo bastante ativo sobre a parte radicular das espécies infestantes, enquanto o herbicida sintético foi mais ativo sobre a parte aérea destas espécies. A bioprospecção das folhas de R. umbellata levou ao isolamento e a purificação das substâncias luteína e (-)-Catequina. A (-)-Catequina apresenta potencial para ser utilizada como herbicida de origem natural e biodegradável.

The degree of connection between leaf gas exchange and leaf water potential, and the autonomy of these variables in relation to meteorological conditions were determined in three cultivars of Coffea arabica during clear and cloudy days. High values of vapor pressure deficit, air temperature and photosynthetic photon flux density resulted in low leaf autonomy during a clear day, irrespective the degree of connection among leaf physiological variables. Tight synchronization between physiological and meteorological variables was considered one important cause of net photosynthesis (P N) decreasing during a clear day. In contrast, diurnal P N was around three times higher on a cloudy day, when all cultivars presented high autonomy. Principal component analyses corroborated autonomy results revealing unambiguous opposition between leaf physiological and meteorological vectors, besides less leaf physiological variability throughout the clear day. Despite these general responses during clear and cloudy days, there were significant differences among studied cultivars. Leaf autonomy was an important reference to evaluate C. arabica under environmental stress and should be taken into account when selecting cultivars under field conditions. O grau de conexão entre as trocas gasosas e o potencial hídrico foliar e a autonomia dessas variáveis em relação às condições meteorológicas foram determinados em Coffea arabica, ao longo de dias claros e nublados. Os valores elevados do déficit de pressão de vapor, da temperatura do ar e da densidade do fluxo de fótons fotossinteticamente ativos resultaram em reduzida autonomia no dia claro, independentemente do grau de conexão entre as variáveis fisiológicas foliares. A forte sincronização entre a fisiologia da folha e as variáveis meteorológicas foi considerada uma importante causa da diminuição da fotossíntese líquida (P N) no dia claro. Por outro lado, o valor de P N foi cerca de três vezes maior no dia nublado, quando todos os cultivares apresentaram maior autonomia. A análise de componentes principais corroborou os resultados de autonomia, revelando uma clara oposição entre os vetores fisiológicos e meteorológicos, além de uma menor variabilidade das características fisiológicas da folha ao longo do dia claro. Apesar dessas respostas gerais, ocorreram diferenças significativas entre as cultivares nos dias claro e nublado. A autonomia da folha foi uma importante referência para avaliar o comportamento de C. arabica sob estresse e deve ser levada em consideração na seleção de cultivares sob condições de campo.

Universidade Federal de Sao Carlos Young plants of Coffea arabica grafted over C. canephora were submitted to six watering cycles (WC) during 35 days. Each WC was accomplished until net photosynthesis (PN) close to zero or leaf water potential (Ψ) close to -2.0 MPa in Acauã (AC), Mundo- Novo (MN), and Obatã (OB) cultivars. After 2 WC (about 10 days) gs dropped from 0.15 to 0.01 mol m-2 s-1 in all cultivars changing the pattern of leaf gas exchange in subsequent WC. From 3 to 6 WC the cultivars showed high oscillations of water use efficiency or substomatal CO2 concentration (Ci) besides negative PN at the end of WC. After 3 WC, gs increased faster than PN after watering and Ci increased indicating some damage in photosynthetic machinery. It happened strongly in OB, which showed progressive reduction of PN after 3 WC and the lowest values of Ψ (-2.0 MPa) at the end of 6 WC. The survivorships for cultivars were 80% till 3 WC and 70% after 6 WC. The gas exchange pattern alteration could indicate the potential hardening of AC, MN and OB cultivars. After field plantation of hardened and control (without perivous hardening) Mundo-Novo and Obatã cultivars, with 180-days-old, it was observed significant (p