Caffeine degradation in leaves and fruits of Coffea arabica and Coffea dewevrei

As espécies de café, Coffea dewevrei e Coffea arabica, apresentam diferenças marcantes quanto ao metabolismo de cafeína, e ainda não é claro o controle do conteúdo desse alcalóide durante o amadurecimento dos frutos e envelhecimento das folhas. O objetivo deste trabalho foi fazer uma investigação detalhada da degradação de cafeína em folhas jovens e velhas, e em frutos imaturos e maduros dessas espécies. Folhas jovens e velhas, e frutos imaturos e maduros de Coffea arabica e Coffea dewevrei foram incubados com [2-14C] cafeína. Após a incubação procedeu-se a extração de [2-14C] cafeína e seus metabólitos, que foram analisados por cromatografia líquida de fase reversa e determinação da radioatividade de frações coletadas. Em folhas e frutos de C. dewevrei houve maior degradação de cafeína. Em ambas espécies de café, em comparação com tecidos jovens, folhas velhas e frutos maduros mostraram ter menor capacidade em degradar o alcalóide, sendo isto mostrado pelas radioatividades detectadas nos metabólitos formados na via de degradação da cafeína. Foi detectada radioatividade em 7-metilxantina, que também está presente na via biossintética de cafeína. Os dados suportam a conclusão de que a razão entre biossíntese e biodegradação controla a variação do conteúdo de cafeína observada durante o amadurecimento dos frutos e envelhecimento das folhas em C. arabica e C. dewevrei.The coffee species Coffea dewevrei and Coffea arabica have marked differences in caffeine metabolism and the control of the caffeine content during fruit ripening and leaf aging is still not clear. The aim of this work was a detailed investigation on the alkaloid degradation in young and aged leaves, and immature and mature fruits of these species. Young and aged leaves, and immature and mature fruits were fed with [2-14C] caffeine. After an incubation period they were extracted for [2-14C] caffeine and metabolites and analysed by reversed-phase liquid chromatography and radiocounting of collected fractions. In leaves and fruits of Coffea dewevrei there were higher degradation rates of caffeine. In both species, compared to young tissues, aged leaves and mature fruits presented lower capacity to degrade the alkaloid, what was shown by the low radioactivities detected in the metabolites formed in the degradation pathway. Radioactivity was detected in 7-methylxanthine, which is also a precursor in the caffeine biosynthesis. The data support the conclusion that the ratio between biosynthesis and biodegradation controls the variation of the caffeine content during fruit ripening and leaf aging in C. arabica and C. dewevrei

Compostos nitrogenados da seiva do xilema de algumas espécies de Crotalaria

Thirteen species of Crotalaria were analysed for nitrogen compounds in the xylem root bleeding sap. Amino acids were the main form of organic nitrogen found, but only traces of ureides were present. Of the four species analysed for amino acid composition, asparagine was found to be the major amino acid, accounting for over 68% of the nitrogen transported. No striking deviations from this general pattern was found between species, between vegetative and floral stages of development, or between nodulated and non-nodulated plants. It was concluded that the Crotalaria species studied here have an asparagine-based nitrogen metabolism, consistent with many other non-ureide-producing legume species.Treze espécies de Crotalaria foram analisadas quanto aos compostos nitrogenados presentes na seiva do xilema. Os aminoácidos foram os principais compostos nitrogenados encontrados, e apenas traços de ureídeos estavam presentes. Uma análise da composição de aminoácidos realizada para quatro espécies revelou que a asparagina é o aminoácido predominante, representando mais de 68% do nitrogênio transportado. Nenhum desvio marcante deste padrão foi encontrado entre espécies, entre plantas noduladas e não-noduladas e nem entre estádios florais e vegetativos. Chegou-se a conclusão de que as espécies aqui estudadas possuem metabolismo de nitrogênio baseado na asparagina, concordando com dados da literatura para muitas outras espécies de leguminosas que pertencem à categoria de não-produtoras de ureídeos.73373

Xylem sap nitrogen compounds of some Crotalaria species

Thirteen species of Crotalaria were analysed for nitrogen compounds in the xylem root bleeding sap. Amino acids were the main form of organic nitrogen found, but only traces of ureides were present. Of the four species analysed for amino acid composition, asparagine was found to be the major amino acid, accounting for over 68% of the nitrogen transported. No striking deviations from this general pattern was found between species, between vegetative and floral stages of development, or between nodulated and non-nodulated plants. It was concluded that the Crotalaria species studied here have an asparagine-based nitrogen metabolism, consistent with many other non-ureide-producing legume species

Influência da orientação do explante na organogênese direta de Syngonanthus mucugensis Giul.1

A família Eriocaulaceae, à qual pertence o gênero Syngonanthus, inclui cerca de 1200 espécies, reunidas em 10 gêneros, com distribuição pantropical (Giulietti & Hensold, 1990; Giulietti et al., 2000). No Brasil, um grande número de representantes desta família ocorre na região central (Giulietti et al., 1996), sendo essa área provavelmente, o seu  principal centro de diversidade genética (Giulietti & Hensold, 1990). Suas espécies são conhecidas popularmente como sempre-vivas, pois as inflorescências permanecem com aspecto in natura, mesmo depois de destacadas e secas (Giullieti et al., 1996). O gênero Syngonanthus, com cerca de 200 espécies distribuídas nas Américas e África (Giulietti & Hensold, 1990), inclui o maior número de sempre-vivas comercializadas como ornamental (Giulietti et al., 1996; Parra, 2000). Com distribuição restrita aos municípios de Mucugê, Abaíra e Rio de Contas, a espécie S. mucugensis Giul. destaca-se pelo grande potencial como alternativa econômica para a região da Chapada Diamantina, Bahia (Giullieti et al., 1996). O alto grau de endemismo associado à coleta extrativista antes do lançamento das sementes no ambiente tem levado essa espécie ao risco de extinção, tornando-se necessário o desenvolvimento de técnicas que promovam a produção de mudas em larga escala e a sua preservação. A técnica de cultura de tecidos, muito empregada pela indústria ornamental, possibilita a produção de um grande número de plantas a partir de um único indivíduo, podendo ser utilizada como uma alternativa para a multiplicação de S. mucugensis. A germinação das sementes dessa espécie pode ser obtida em agar (Paixão-Santos et al., 2003) e o seu cultivo in vitro em meio MS (Murashige & Skoog, 1962) com metade da concentração de sais (MS½), acrescido de 15g.L-1 de sacarose (Silva et al., 2005; PaixãoSantos et al., 2006). Brotações em S. mucugensis podem ser induzidas a partir do explante rizoma inoculado em meio de cultura MS½. Os melhores resultados para a organogênese direta foram obtidos em meio sem regulador de crescimento e para a organogênese indireta com a utilização de benzilaminopurina (BAP) (dados não publicados).  Para a otimização de protocolos de multiplicação alguns tratamentos podem ser dados aos explantes para estimular maior proliferação. A quebra da dominância apical é utilizada frequentemente na cultura de tecidos vegetais visando à obtenção de novas plantas (Kerbauy, 2004). A excisão do ápice e o cultivo de explantes na orientação horizontal são alguns dos procedimentos utilizados para inibir a dominância apical e consequentemente estimular maior proliferação de brotos laterais (Mclelland & Smith, 1990; Erig & Schuch, 2002; Pereira et al., 2006). O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da orientação do explante e da remoção do ápice do rizoma na produção de brotos de S. mucugensis por organogênese direta

Efeito da fragmentação do rizoma na multiplicação in vitro de Syngonanthus mucugensis Giul.1

Syngonanthus mucugensis Giul. (Eriocaulaceae), conhecida como sempre viva de Mucugê, é uma espécie endêmica da Chapada Diamantina muito utilizada como ornamental. Sua coleta ocorre antes do amadurecimento das sementes, o que afeta sensivelmente a reprodução da espécie reduzindo as populações naturais. Apesar da importância econômica e da ameaça de extinção há poucas informações sobre métodos de propagação que possibilitem a utilização comercial. A multiplicação in vitro pode ser feita por organogênese direta a partir do explante rizoma inoculado em meio de cultura MS½ sem adição de regulador de crescimento. O objetivo deste trabalho foi comparar a capacidade de multiplicação de S. mucugensis por organogênese direta a partir de rizoma inteiro e rizoma dividido em dois fragmentos, uma vez que a fragmentação possibilita um maior contato do explante com o meio de cultura e consequentemente estimula a produção de brotos. O rizoma foi retirado de plantas estabelecidas in vitro com 180 dias de idade e inoculado em meio MS½ sem regulador, suplementado com 15g.L-1 de sacarose e 6g.L-1de agar. Foram utilizados três tratamentos: (1) rizoma inteiro; (2) rizoma seccionado transversalmente; (3) rizoma seccionado longitudinalmente. Aos 60 dias da inoculação avaliou-se a porcentagem de explantes responsivos, o número de brotos por explantes e o comprimento dos brotos. Os brotos produzidos foram transferidos para novo meio de cultura (MS½) e após 30 dias foi analisada a porcentagem de sobrevivência das plantas. Utilizou-se o delineamento experimental inteiramente casualizado com dez repetições de 4 amostras. Não foram encontradas diferenças significativas entre os tratamentos para as variáveis explantes responsivos (37%), comprimento dos brotos (1,1mm) e sobrevivência dos brotos (51%). Com relação ao número de brotos por explantes, os melhores resultados foram obtidos nos rizomas seccionados longitudinalmente (32 brotos/explante), seguido dos rizomas seccionados transversalmente (25) e rizoma inteiro (17). Dessa forma sugere-se a fragmentação longitudinal para otimizar a multiplicação in vitro de S. mucugensis por organogênese direta

Indução de organogênese em Syngonanthus mucugensis Giul. (Eriocaulaceae) – uma espécie ornamental ameaçada da Chapada Diamantina, Bahia.

A Chapada Diamantina possui uma flora diversificada, com espécies de grande potencial para exploração econômica com fim ornamental. Muitas destas espécies são endêmicas e exploradas de forma extrativista, o que vem causando uma perda genética significativa.  O gênero Syngonanthus com cerca de 200 espécies inclui o maior número de semprevivas comercializadas como ornamental (Giulietti et al., 1996; Parra, 2000). Syngonanthus mucugensis Giul. (Eriocaulaceae), com distribuição restrita aos municípios de Mucugê, Abaíra e Rio de Contas, destaca-se pelo grande potencial como alternativa econômica para a região da Chapada Diamantina, BA (Giullieti et al., 1996). É uma espécie herbácea, com cerca de 30cm de altura, apresenta folhas reunidas em rosetas e inflorescências monóicas do tipo capítulo que mantém o aspecto in natura mesmo depois de destacadas e secas, razão de serem muito utilizadas para decoração de interiores (Parra, 2000; Ramos, 2005). O alto grau de endemismo associado à coleta extrativista antes do lançamento das sementes no ambiente tem levado essa espécie ao risco de extinção. Apesar da importância econômica, do endemismo restrito e da ameaça de extinção há poucas informações sobre métodos de propagação que possibilitem a utilização comercial, o que torna necessário o desenvolvimento de técnicas que promovam a propagação em larga escala e a sua preservação. A cultura de tecidos, muito empregada pela indústria ornamental, possibilita a produção de um grande número de plantas a partir de um único indivíduo, podendo ser utilizada como uma alternativa para a multiplicação de S. mucugensis.  O processo de multiplicação in vitro depende principalmente da ação de reguladores de crescimento exógenos, em particular as auxinas e citocininas, e da habilidade do explante em responder a essas mudanças hormonais durante o período de cultivo (George, 1993; Sugiyama, 1999; Araújo et al., 2005). Os reguladores benzilaminopurina (BAP) e ácido naftleno acético (ANA) são mais utilizados na cultura de tecidos pela eficiência dos resultados e baixo custo (Brum et al., 2002). A germinação in vitro de sementes de S. mucugensis pode ser obtida em agar (PaixãoSantos et al., 2003) e o seu cultivo, em meio MS (Murashige & Skoog, 1962) com metade da concentração de sais (MS½), acrescido de 15g.L-1 de sacarose (Silva et al., 2005; Paixão-Santos et al., 2006). Não foram encontrados na literatura informações sobre a sua multiplicação in vitro. O objetivo deste trabalho é comparar a capacidade organogênica de diferentes tipos explantes de S. mucugensis submetidos a tratamentos com os reguladores de crescimento BAP e ANA

Alterations in chlorophyll a fluorescence, pigment concentrations and lipid peroxidation to chilling temperature in coffee seedlings

Coffea arabica L. is considered to be sensitive to low temperatures throughout its life cycle. In some Brazilian regions, seedling production occurs under shade conditions and during the winter, with average temperatures of around 10 °C. The formation and functioning of the photosynthetic apparatus are strongly controlled by temperature. This study aimed to assess the changes that occurred in pigment contents, lipid peroxidation and variables of chlorophyll a fluorescence during the greening process of coffee seedlings submitted to chilling. Results indicate that saturation of the photosynthetic activity of coffee seedlings occurred before saturation of the accumulation of chloroplastid pigments. Pigment accumulation during the greening process is far beyond the metabolic needs for the maintenance of photosynthetic activity, more specifically of photosystem II. Coffee seedlings attained a quantum yield equivalent to that of the control with approximately half the chlorophyll a and b contents and around 40% of the carotenoid. Low temperature decreases the metabolism of seedlings, consequently reducing free radical production and lipid peroxidation. The chilling temperature (10 °C) used inhibited the accumulation of chloroplast pigments, in turn altering the capacity of the photosynthetic tissue of etiolated coffee seedlings to capture and transfer photon energy to the photosystem II reaction centre. These alterations were better demonstrated by O-J-I-P chlorophyll a fluorescence transients, rather than F v/F m and F v/F 0 ratios. © 2009 Elsevier B.V. All rights reserved

Ecophysiology of two tropical species in an abandoned eucalyptus plantation: effect of plant litter removal and seasonality

http://dx.doi.org/10.5007/2175-7925.2015v28n2p27 O efeito da remoção da serapilheira sobre as variáveis do processo fotossintético (trocas gasosas, fluorescência da clorofila a, e conteúdo de pigmentos fotossintéticos) das espécies tropicais Xylopia sericea A. St.-Hil. e Siparuna guianensis Aubl. foi avaliado em um plantio abandonado de eucalipto (Corymbia citriodora (Hook.) K.D.Hill & L.A.S.Johnson (Myrtaceae)) durante os períodos chuvoso e seco, após 5 anos de remoção da serapilheira, na Reserva Biológica União, Rio de Janeiro, Brasil. A remoção da serapilheira não influenciou as respostas ecofisiológicas das espécies. Entretanto, significativa variação sazonal foi verificada. Durante o período seco, a concentração intercelular de CO2 (Ci ), a transpiração (E), e a condutância estomática (gs ) apresentaram redução nos valores, enquanto a eficiência intrínseca no uso da água (EIUA), a dissipação não-fotoquímica (NPQ) e os carotenoides aumentaram, resultado que sugere uma estratégia protetora contra estresse. No entanto, os valores de Fv /Fm (rendimento quântico máximo) e Fm /Fo (taxa de rendimento da fluorescência pelos estados aberto e fechado) indicam que, mesmo durante o período seco, não houve redução fotoquímica nas espécies. Apenas S. guianensis apresentou redução nos valores da taxa de fotossíntese líquida (A) durante o período seco. Os dados sugerem que X. sericea é fotossinteticamente mais eficiente sob condições de baixa disponibilidade de água e que a remoção da serapilheira por um período de 5 anos não promove diferenças nos processos ecofisiológicos das espécies analisadas.http://dx.doi.org/10.5007/2175-7925.2015v28n2p27The effect of the removal of plant litter on photosynthetic variables (gas exchanges, chlorophyll a fluorescence, and content of photosynthetic pigments) of the tropical species Xylopia sericea A. St.-Hil. and Siparuna guianensis Aubl. was evaluated in an abandoned plantation of eucalyptus (Corymbia citriodora (Hook.) K.D. Hill & L.A.S. Johnson (Myrtaceae)). The study was conducted at the União Biological Reserve, Rio de Janeiro State, Brazil during the rainy and dry periods, after five years of litter removal. The removal of plant litter did not influence the ecophysiological responses of the species. There was however significant seasonal variation. During the dry period, intercellular CO2 concentration (Ci), transpiration (E), and stomatal conductance (gs) were decreased, while intrinsic efficiency of water use (IWUE), non-photochemical quenching (NPQ), and carotenoid values increased, suggesting a protective strategy against stress. Nevertheless, the values for Fv/Fm (maximum quantum efficiency) and Fm/Fo (ratio of fluorescence yields for open and closed states) indicated that even during the dry period there was no reduction in photochemical activity in these species. Only S. guianensis exhibited a reduced net photosynthetic rate (A) during the dry period. The data indicated that X. sericea was photosynthetically more efficient under conditions of low water availability and that a 5-year period of plant litter removal failed to produce differences in ecophysiological processes in the species analyzed.