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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Cleomaceae é uma família de plantas interessante para estudos de evolução do mecanismo fotossintético C4 , uma vez que contém representantes dos três mecanismos (C3, C4 e C3 -C4 ). O mecanismo fotossintético C4 evoluiu independentemente da fotossíntese C3 . Para estabelecimento do mecanismo C4 ocorreram adaptações morfofisiológicas nas plantas, tais como a diferenciação de células da bainha do feixe vascular, alterações da maquinaria enzimática e aumento do transporte de metabólitos, gerando um mecanismo com maior eficiência fotossintética. Neste trabalho foram gerados híbridos interespecíficos entre duas espécies C3 (T. hassleriana e T. longicarpa) e uma espécie C4 (G. gynandra), ambas da família Cleomaceae., a fim de promover interações genômicas que resultam em fenótipos distintos dos observados nos parentais em relação ao mecanismo fotossintético. Os híbridos e parentais foram avaliados em termos de características anatômicas, bioquímicas e fisiológicas. As linhas híbridas obtidas entre o cruzamento de T. longicarpa e G. gynandra apresentaram anatomia proto-Kranz, caracterizadas por aumento na largura das células da bainha do feixe vascular, aumento na densidade de venação, e redução na distância internerval, além de apresentarem redução de aproximadamente 20% no ponto de compensação de CO2 em relação a T. longicarpa. O perfil metabólico em folhas dessas mesmas linhas híbridas apresentou mínimas diferenças, porém capazes de diferenciar híbridos e parentais em uma análise de componentes principais. Em termos de viabilidade de sementes verificou-se que os cruzamentos entre T. longicarpa e G. gynandra produziram sementes viáveis e descendentes férteis, apresentando potencial para seguir com estudos na população F2. Portanto, os resultados obtidos demonstram o potencial da hibridação interespecífica utilizando espécies da família Cleomaceae em oferecer novas perspectivas para estudos de mecanismos concentradores de CO2 em plantas. Palavras-chave: Cleomaceae. Hibridação interespecífica. Mecanismos concentradores de CO2 . Metabolismo. Cleomaceae family contains representatives of three photosynthetic mechanisms (C3, C4 and C3-C4 ). Thus, this is an interesting family of plants for studies on evolution of C4 photosynthetic mechanism. The C4 photosynthetic mechanism evolved independently from C3 photosynthesis. For establishment of C4 mechanism, morphophysiological adaptations have occurred in plants, such as differentiation of bundle sheath cells, alterations of enzymatic machinery and increase of metabolic transport, generating a mechanism with greater photosynthetic efficiency. In this work, we generated interspecific hybrids of the C3 species Tarenaya hassleriana and Tarenaya longicarpa and the species C4 Gynandropsis gynandra, all from Cleomaceae family, in order to promote genomic interactions that result in distinct phenotypes from the ones observed in parents. The hybrids and the parents were evaluated in terms of anatomic, biochemical and physiological traits. The obtained hybrid lines exhibited proto-Kranz like anatomy, characterized by increased number of bundle sheath cells, higher venation density, and reduction in internerval distance. The hybrid genotypes exhibited about 20% lower CO2 compensation point in relation to the C3 parental T. longicarpa. Illuminated leaf metabolite profile of hybrid genotypes showed mild alterations, but yet capable of differentiating hybrids and parents in a principal component analysis. In terms of seed viability, it was found that crosses between T. longicarpa and G. gynandra produced viable seeds and fertile descendants, with potential to continue with studies in the F2 population. Therefore, the obtained results demonstrate the potential of interspecific hybridization using species from Cleomaceae family to offer new perspectives for studies of CO2 concentrator mechanisms in plants. Keywords: Cleomaceae. Interspecific hybridization. CO2 concentrating mechanisms. Metabolism.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-05T18:24:46Z No. of bitstreams: 1 Aline Saavedra_Biologia Vegetal_completa.pdf: 4856627 bytes, checksum: cc6b1e75e9be4987fa218d555c03779a (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T18:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aline Saavedra_Biologia Vegetal_completa.pdf: 4856627 bytes, checksum: cc6b1e75e9be4987fa218d555c03779a (MD5) Previous issue date: 2017-07-27 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Plants are an important source of bioactive molecules whose synthesis usually occurs at low concentrations. The need to use large amounts of plant material for the commercial exploitation of these molecules makes the process less efficient and can compromises species conservation. This issue can be minimized by the application of plant tissue culture techniques through which in vitro production of metabolites of interest is possible. Among these techniques, the adventitious root cultures have great potential for bioactive´s production because roots are constituted by differentiated cells. This study aims to: (1) evaluate the effect of different physical and chemical factors on in vitro root multiplication, and (2) to perform the chemical characterization of Cleome dendroides, an endemic herbaceous species of the Atlantic forest. As source of explants were used in vitro propagated plants. The parameters tested were: explant size (0.5; 1.0; 1.5 cm), light (dark and 16:8 hrs photoperiod), the medium total mineral salts (MS1/4; MS1/2; MS; 2MS), the sucrose concentration (10; 20; 30; 50; 70 ; 90 g.L-1), the culture medium pH (5.0; 5.8, 6.0, 6.5 and 7.2) and agitation speed (60; 110; 130; 160 rpm). The explants were cultured in MS medium without hormone supplementation (MS0) or in the presence of 3.0 mg.L-1 of IBA. The accumulation of biomass was quantified by measuring the dry weight after 45 days in culture. The chemical characterization was performed with in vitro materials (plants and root cultures) and field-grown plants, considering two methodologies of extraction (dynamic maceration and ultrasound-accelerated maceration) and chromatographic analyses. The results showed that the supplementation with AIB increased the production of roots when compared to cultures kept in MS0. Size of the explants influenced root proliferation only for cultures kept in the dark. However, the presence of light favored root multiplication. Considering the results obtained in these first assays, for the continuation of studies were selected explants with 0.5 cm cultured on medium supplemented with 3.0 mg.L-1 AIB in the presence of light. The reduction in the total minerals salt concentration has a positive effect in root multiplication, mainly on MS1/4. The same response was observed when the sucrose concentration was raised to 70 g.L-1. The increase of the initial pH value of the culture medium to 6.5, as well as maintenance of cultures under a speed agitation of 130 rpm, also favored the process of roots multiplication. The use of the best conditions described above in a single culture protocol proved an efficient strategy to maintain the multiplication capacity of roots over time in culture. Considering the chemical characterization, for most of the extracts evaluated, the dynamic maceration was more effective. The CCD analyses suggested the presence of saponins and flavonoids. The analyses in HPLC showed, mainly, the presence of flavonoids. The results demonstrated the feasibility in the production of in vitro root cultures of C. dendroides using in vitro propagated plants as source of explants. In addition showed its chemical profile, important information for studies related to the medicinal potential of the species As plantas são importante fonte de moléculas bioativas cuja síntese normalmente ocorre em baixas concentrações. Desta forma, para a exploração comercial destas moléculas, há a necessidade do uso de grandes quantidades de material botânico, o que, muitas vezes, torna o processo pouco eficiente, além de comprometer a existência das espécies. Esta questão pode ser minimizada pela aplicação das técnicas de cultura de tecidos vegetais, pelas quais é possível a produção in vitro de metabólitos de interesse. Dentre essas técnicas, destacam-se as culturas de raízes, que apresentam grande potencial para a produção de moléculas bioativas, principalmente por serem culturas constituídas de células diferenciadas. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivos: 1) avaliar o efeito de diferentes fatores físicos e químicos sobre o crescimento de culturas de raízes e 2) realizar a caracterização química de Cleome dendroides, espécie endêmica da Mata Atlântica. Para tal, plantas propagadas in vitro foram utilizadas como fontes de explantes radiculares. Os fatores avaliados ao longo do trabalho foram: tamanho dos explantes (0,5; 1,0; 1,5 cm), luminosidade (escuro; fotoperíodo 16h luz/8h escuro), concentração de sais minerais totais do meio de cultura MS (MS1/4; MS1/2; MS; 2MS), concentração de sacarose (10; 20; 30; 50; 70; 90 g.L-1), valor inicial de pH do meio de cultura (5,0; 5,8; 6,0; 6,5; 7,2) e velocidade das mesas giratórias orbitais (60; 110; 130; 160 rpm). Os experimentos foram realizados em meio sem suplementação hormonal (MS0) ou na presença de 3,0 mg.L-1 de AIB. O acúmulo de biomassa foi quantificado pela aferição do peso de matéria seca após 45 dias em cultivo. Com relação à caracterização química, foram avaliados materiais produzidos in vitro (plantas e culturas de raízes) e in vivo (plantas coletadas a campo), considerando duas metodologias para o preparo dos extratos (maceração dinâmica e maceração acelerada por ultrassom), sendo as análises realizadas por técnicas cromatográficas. Os resultados mostraram que o meio com suplementação de AIB acarretou em maior produção de raízes, quando comparado ao meio MS0. O tamanho dos explantes influenciou a proliferação de raízes apenas para as culturas mantidas no escuro. Entretanto, a presença de luz induziu uma maior capacidade de multiplicação das raízes. Desta forma, as culturas passaram a ser realizadas com explantes de 0,5 cm, em meio suplementado com AIB e mantidas na presença de luz. A redução na concentração de sais minerais do meio influenciou de forma positiva o crescimento das culturas, com maior acúmulo de biomassa em meio MS1/4. O mesmo foi verificado quando a concentração de sacarose foi elevada para 70 g.L-1. A elevação do valor de pH inicial do meio de cultura para 6,5, assim como a manutenção das culturas em mesas giratórias numa velocidade de 130 rpm, também favoreceram a multiplicação das raízes. O emprego das melhores condições descritas acima em um único protocolo de cultura se mostrou uma estratégia eficiente para a manutenção da capacidade de multiplicação das raízes de C. dendroides ao longo do tempo em cultivo. Com relação à caracterização química, a extração por maceração dinâmica se mostrou mais eficiente para a maior parte dos extratos avaliados, tanto no que se refere à variedade de substâncias extraídas, quanto na concentração relativa das mesmas. As análises em CCD sugeriram a presença de substâncias das classes das saponinas e flavonoides. As análises em CLAE-DAD-UV mostraram, principalmente, a presença de flavonoides nos diferentes materiais avaliados. Os resultados alcançados demonstram o êxito do protocolo definido para a produção de raízes in vitro de C. dendroides empregando plantas propagadas in vitro como fonte de explantes, além de fornecer informações quanto às suas propriedades químicas que poderão servir de base para estudos do potencial medicinal da espécie

Dissertação de mest., Gestão e Conservação da Natureza, Faculdade de Ciências do Mar e do Ambiente, Univ. do Algarve, 2010 A presente dissertação incide sobre um dos países mais ricos do continente Africano em termos florísticos, Angola, numa abordagem preliminar à adopção de futuras medidas de conservação. São apresentados pela primeira vez os mapas das ocorrências das espécies endémicas pertencentes às famílias Fabaceae, Capparaceae e Cleomaceae, tendo no caso das duas últimas sido estimados mapas de distribuição potencial sempre que possível. Identificam-se as principais zonas geográficas de ocorrência destes endemismos e comparam-se com a actual rede de áreas protegidas existentes no país. Durante a realização do trabalho os espécimes de herbário das famílias em causa foram digitalizados, a correspondente informação de etiqueta inserida em base de dados e a sua localização georreferenciada. Os dados das espécies endémicas do herbário LISC foram complementados com os dados dos herbários COI, B, PRE, P, consoante o espólio existente em cada um. Foram analisados cerca de 1400 espécimes de leguminosas endémicas de Angola, dos quais se conseguiram localizar geograficamente 1380, e 125 espécimes pertencentes às famílias Capparaceae e Cleomaceae, todas estes últimos georreferenciados. Foi também levada a cabo uma revisão taxonómica destes espécimes, tendo sido actualizadas as classificações previamente atribuídas, baseadas na obra Conspectus Florae Angolensis. Existem 185 taxa de Fabaceae endémicos para Angola, consistindo em 165 espécies e 20 taxa infraespecíficos, e 15 espécies de Capparaceae s.l. Nas leguminosas os géneros Crotalaria e Indigofera são os que incluem maior número de espécies endémicas, enquanto que nas outras duas famílias são os géneros Cleome e Boscia os mais numerosos. A análise da distribuição dos endemismos aponta para a confirmação da existência de dois principais centros de endemismo, no SO e Centro de Angola, zonas que no terreno se localizam no planalto da Huíla e fronteira com o Namibe e no Huambo.