Callus growth kinetics of physic nut (Jatropha curcas L.) and anthelmintic and cytotoxic activity

Orientador : Dr. Carlos Ricardo SoccolCoorientador : André Luis Lopes da SilvaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia. Defesa: Curitiba, 29/12/2016Inclui referências : f. 45-52Área de concentraçãoResumo: A cultura de tecidos vegetais propicia em um período curto de tempo a multiplicação de plantas geneticamente idênticas em larga escala, permite a produção de metabólitos secundários em ambiente controlado para aplicação na agricultura e na indústria. Pinhão manso (Jatropha curcas L.) é uma planta usada para produção de biodiesel com alto teor de óleo e apresenta grande quantidade de compostos bioativos que podem ser utilizados para desenvolvimento de novos produtos na indústria. Por essa razão os objetivos desse trabalho foram: (1) Estabelecer curva de crescimento de calos e avaliar o perfil dos ácidos graxos do óleo bruto (pinhão manso); (2) Avaliar a atividade antihelmíntica do extrato aquoso quente do grão e do calo de J. curcas, testar a toxicidade dos extratos em náuplios de Artemia salina e identificar os possíveis compostos bioativos associados à atividade anti-helmíntica. (1) A cinética da curva de crescimento de calos de pinhão manso apresentou padrão de curva sigmoidal com seis fases distintas: lag, exponencial, linear, desaceleração, estationária e de declínio. O perfil lipídico do óleo bruto dos calos apresentaram ácidos graxos de cadeias médias e cadeias longas, onde o ácido graxo de maior percentagem no extrato foi o ácido palmítico (55%) e o perfil lipídico do extrato do calo é diferente do perfil lipídico da semente de J. curcas. (2) Extrato aquoso quente do grão (pHs 5,7 e 9) e do calo (pH 5), 115 dias de cultivo, de J. curcas obtiveram atividade anti-helmítica e os extratos não foram citotóxicos, testados em Artemia salina. Os fitoquimicos nematicidas não foram completamente elucidados. Em diferentes pHs de extração e tipos de tecidos apresentou diferentes compostos nematicidas, como acidos graxos, furfural e ésteres de forbol. Palavras-chave: Cultura de tecidos de plantas, composição lipídica, nematicida natural, ésteres de forbol, calogênese, análises in silico.Abstract: The plant tissue culture allows the multiplication of genetically identical plants on a large scale, allowing the production of secondary metabolites in a controlled environment for application in agriculture and industry. Jatropha curcas L. is a plant used for the production of biodiesel with high oil content and presents a great amount of bioactive compounds that can be used to develop new products in the industry. The purpose of the present study were: (1) To establish a calli growth curve and to evaluate the fatty acid profile of crude oil extracted from callus.; (2) To evaluate the anthelmintic activity of hot aqueous extracts of kernels and calli of J. curcas, the toxicity effects of these extracts against Artemia salina nauplii and to identify the bioactive compounds associated to anthelmintic activity. (1) The Kinetics of the callus growht curve presented a sigmoid standard curve with six distinct phases: lag, exponential, linear, deceleration, stationary and decline. The calli produced medium-chain and long-chain fatty acids and the palmitic acid was the fatty acid with the highest proportion in oil. The lipid profile obtained in callus oil was different from the seed oil profile. (2) The hot aqueous extracts of J. curcas kernel (pHs 5,7 and 9) and callus (pH 5), 115 days of culture was efficient for anthelmintic activity, in lethal concentration, 50%, (LC50), and these extracts were not toxic against Artemia salina. The nematicidal fitochemicals were not completed elucidated. The different pH extraction and tissue type presented different nematicidal compounds, such as fatty acids, furfural and phorbol esters. Keywords Plant Tissue culture o lipid composition o natural nematicide o phorbol esters o callogenesis o in silico analysi

Seleção de fungos endofíticos produtores de ácido indol acético (AIA) para formulação de inoculantes

Resumo: Fungos endofíticos colonizam o interior de tecidos e órgãos vegetais sem que aparentemente causem danos, conferindo a seus hospedeiros vantagens como a proteção contra ataques de insetos e patógenos de plantas, alterando características fisiológicas, morfológicas de plantas e na produção de substâncias de interesse biotecnológico. O presente trabalho teve por principal objetivo o isolamento e seleção de fungos endofíticos produtores de ácido indol acético (AIA) como inoculantes. Para o isolamento dos fungos endofíticos de pinhão manso, as folhas foram lavadas superficialmente em água corrente e sabão para retirar impurezas. Três cepas de fungos endofíticos (Trichoderma sp., Beauveria bassiana e Penicillium sp.) do banco biológico do Laboratório de Microbiologia e Biologia Molecular (LabMicro) do Departamento de Patologia Básica da UFPR foram usadas como controle positivo. Para produção de AIA utilizou-se os meios; Czapek e fermentação em estado sólido (Polpa cítrica). Foram isolados trinta fungos endofíticos de folhas de pinhão manso como possíveis candidatos para produção de AIA. Através de testes qualitativos foram selecionadas quatro cepas (Isolado 7, 18, 19 e 20) para avaliações quantitativas de produção de AIA. O fungo Trichoderma sp. apresentou os melhores resultados em comparação com as demais cepas produtoras de AIA. Foram feitas análises físico-químicas da polpa cítrica: pH 5,56; umidade 11,3%; 5,67% de cinzas, 5,61% de proteínas totais, 18,74% de açúcares totais, 10,21% de açucares redutores, atividade da água 0,621. A FES (Fermentação em estado sólido) foi superior a FSm (Fermentação submersa) para o Trichoderma sp, resultando numa produção de 55,6 mg de AIA/g PC seca e em FSm 49,5 mg.L-1 de AIA. Otimizou-se os parâmetros físico-químicos da fermentação com a polpa cítrica (Umidade, pH) com Trichoderma sp. onde a melhor produção se deu a 75% de umidade e pH de 5,5 e sem a adição de fontes de nitrogênio. Foram realizados estudos complementares de co-cultura de Trichoderma sp. com brotos de cana-de-açúcar variedade RB 72 454 em Biorreator de Imersão por Bolhas aos 15 dias de cultivo in vitro, sendo que o tratamento 1x10³ esporos por mL promoveu aumento significativo na parte aérea e massa fresca total de brotos de cana-de-açúcar. Estudos de crescimento inicial de plantas de pinhão manso oriundas de sementes peletizadas com diferentes quantidades de extrato fermentado de Trichoderma sp. B1000 propiciou maior crescimento de parte aérea de 24,08 cm. A partir dos resultados obtidos conclui-se que o Trichoderma sp. apresentou maior capacidade de sintetizar AIA, a partir de triptofano como precursor, em Polpa Cítrica seca sem adição de nitrogênio, propiciando melhor resultado na aclimatização após co-cultivo de plantas de cana-de-açúcar-, bem como, na inoculação do extrato fermentado em sementes de pinhão manso em casa de vegetação. Palavras-chave: Trichoderma sp., FES, ácido indol acético, polpa cítrica, biorreatores de imersão por bolha

Estudos de efeito antagônico entre Lactobacillus sakei em Escherichia coli, Listeria monocytogenes e Staphylococcus aureus

The antimicrobial activity of a commercial probiotic culture, Lactobacillus sakei(ATCC 1521) at followingconcentrations (30, 42, 60, 78 and 90 μg/ml, 105 - 107UFC/mL), temperatures of interaction (4, 10, 20, 30, 37 °C) and initial pH (3.5, 4.0, 4.5, 5.0 and 5.5) were tested against three foodborne pathogens, Escherichia coli, Listeria monocytogenesand Staphylococcus aureus. The antagonistic effect of the probiotic culture in vitro was performed by liquid microdilution method. The results indicated that the inhibitory substance present on a 24 hours culture broth could be an advantage when keeping the culture dominant during longer fermentations. For the highest lactic acid production, the incubation period of lactic acid bacteria (1.04 % v/v) was on MRS Broth in aerobic conditions, at 37 ºC/24 hours, which gave a minimum pH value of the supernatant (3.5). The data suggest that supernatant can have significant bacteriostatic activity against E. coli, L. monocytogenesand S. aureus, and may provide curedmeats with a degree of protection against this microorganism, particularly if employed with a combination of acid pH, and adequate refrigeration.A atividade antimicrobiana de uma cultura comercial probiótica  deLactobacillus  sakei  (ATCC  1521)  foi avaliada em termos de concentração celular (30, 42, 60, 78 e 90 mcg / ml, 105 - 107UFC/mL), temperatura de incubação (4, 10, 20, 30, 37 ° C) e pH inicial do meio de cultura (3.5, 4.0, 4.5, 5.0 e 5.5) contra três patógenos alimentares, Escherichia coli, Listeria monocytogenes e Staphylococcus aureus. O efeito antagônico da cultura probiótica in vitro foi realizada através da aplicação de método quantitativo espectrofotométrico. Os resultados indicaram que uma substância inibitória presente em caldo de cultura de 24 horas poderia ser vantajoso quando mantendo a cultura dominante durante fermentações mais prolongadas. Para a maior produção de ácido láctico (1,04%v/v), o período de incubação da bactéria em caldo MRS foi de 24 horas em condições aeróbicas e a 37 ºC, com um valor de pH mínimo do sobrenadante (3,5). Os dados sugerem que o sobrenadante pode ter atividade bacteriostática significativa contra E. coli,L. monocytogenes e S. aureus, e pode fornecer carnes curadas com um grau de protecção contra este microorganismo, particularmente se empregada com uma combinação de pH ácido, e de refrigeração adequada

Preliminary results for genetic transformation of shoot tip of Eucalyptus saligna Sm. via Agrobacterium tumefaciens

The regeneration of transgenic plants of Eucalypt is the largest difficulty for the genetic transformation of this genus; in addition a low rate of transformed plants is reached. The aim of this research was to evaluate acetosyringone (3',5'-Dimethoxy-4'-hydroxyacetophenone) on the co-culture medium during genetic transformation of shoot tips of Eucalyptus saligna via Agrobacterium tumefaciens and to promote the explants selection supposedly transformed. Shoot tip from multiple shoots was used as explants. These explants were pre-cultured during two days before the transformation. Strain EHA105 of A. tumefaciens harboring the plasmid pBI121 was used. The treatments were: 0 and 100 μM acetosyringone added to the co-culture, after co-culture the explants were cultured in multiplication medium supplemented with 250 mg.L-1 Cefotaxime® and each sub-culture the kanamycin levels were increased from 50 to 150 mg.L-1. The transient expression of the uidA gene in shoot tips was evaluated after the end of the co-culture (fifth day) and after seven days of culture on medium containing kanamycin. The presence of 100 µM acetosyringone at the co-culture of shoot tips of Eucalyptus saligna promoted higher transient expression of the uidA gene and retards toxic effects caused by kanamycin.A  regeneração  de  plantas  transgênicas  de  eucalipto representa a maior dificuldade para a transformação genética de plantas do gênero Eucalyptus, além de que taxas baixas de plantas transformadas são alcançadas. O objetivo desse trabalho foi avaliar a acetosiringona no meio de co-cultura durante a transformação genética de ápices caulinares  de Eucalyptus saligna via Agrobacterium tumefaciens e promover a seleção dos supostos explantes transformados. Ápices caulinares originados de brotações múltiplas foram usados como explantes. Estes explantes foram pré-cultivados por dois dias antes da transformação. A linhagem EHA105 de A. tumefaciens contendo o plasmídeo pBI120 foi utilizada. Os tratamentos foram: 0 e 100 μM de acetosiringona adicionada ao meio de co-cultura, após a co-cultura os explantes foram cultivados em meio de multiplicação suplementado com 250 mg.L-1 de cefotaxima e a cada subcultivo a concentração de canamicina foi aumentada, de 50 até 150 mg.L-1. A expressão transiente do gene uidA nos ápices caulinares foi avaliada no final da co-cultura e após sete dias em meio com canamicina (agente seletivo). A presença de 100 μM de acetosiringona no meio de co-cultura dos ápices caulinares de Eucalyptus saligna promoveu maior expressão transiente do gene uidA e retardou a ação tóxica causada pela canamicina

Butyric acid tolerance of rice mutant M4 families

Hydromorphic soils have a low drainage capacity and are used mainly for the cultivation of irrigated rice.This condition favors the development of anaerobic microorganisms that produce phytotoxic substances. The objective of thisstudy was to evaluate the response of rice mutants to the phytotoxicity caused by butyric acid under anaerobic conditions. Theexperiment consisted of four treatments arranged in a randomized block design. Plants of 40 families were grown in ahydroponic system and the measured variables were root length and length of aerial part (LAP), number of roots (NR) androot dry matter (RDM) and aerial part dry matter (DMAP). The analysis of variance was performed, the relative performancecalculated and linear regressions were fitted. Only the treatment effect for NR and effect of interaction for LAP were notsignificant. Root length was most affected by the acid and the regressions expressed positive as well as negative effects for acidtolerance in the mutant families

Crescimento inicial de plantas de pinhão manso em função do sombreamento no município de Gurupi-TO

The growth analysis has been used by researchers to explain differences in the growth, which can be caused for genetic factors or by environmental modifications and constitutes efficient tool for the identification of favorable environments, besides identifying characteristics in the initial growth, to indicate possibility in the increase of growth of the adult plant, favoring the genetic breeding for material more productive. The aim of this research was to study the initial growth of the physic nut (Jatropha curcas L.) in three shading levels (0%, 50% and 90%). The evaluated variables were height of plants, stem base diameter, leaf area, dry mass of the leaves, total dry mass and number of leaves at the 7, 14, 21, 28, 35 and 42 days after the emergency of the plants. The largest height of the plants was observed in 50% of shading and the smallest in 0% of shading. The largest stem base diameter was obtained in plants with 0% of shading and the smallest in 90%. Plants cultivated on 50% of shading presented larger number of leaves, leaf area, dry mass of the leaves and total dry mass. The best development of seedlings of physic nut occurs under 50% of shading in the Gurupi, TO.A análise de crescimento tem sido usada por pesquisadores, na tentativa de explicar diferenças no crescimento, de ordem genética ou resultante de modificações do ambiente e constitui ferramenta eficiente para a identificação de ambientes favoráveis, além de identificar características que, no crescimento inicial, indiquem possibilidade de aumento no rendimento da planta adulta, favorecendo os trabalhos de melhoramento na busca de materiais mais produtivos. Este trabalho foi realizado visando estudar o crescimento inicial do pinhão manso (Jatropha curcas L.) em três níveis de sombreamento (0%, 50% e 90%). Os parâmetros avaliados foram altura de plantas, diâmetro de colo, área foliar, massa seca das folhas, massa seca total e número de folhas aos 7, 14, 21, 28, 35 e 42 dias após a emergência das plantas. A maior altura das plantas foi observada em 50% de sombreamento e a menor em 0% de sombreamento. O maior diâmetro do colo foi obtido em plantas com 0% de sombreamento e o menor em 90%. Plantas cultivadas sobre 50% de sombreamento apresentaram maior número de folhas, área foliar, massa seca das folhas e massa seca total. O melhor desenvolvimento de mudas de pinhão manso ocorre em 50% de sombreamento em Gurupi, TO. &nbsp

Quitina e quitosana: Características, utilizações e perspectivas atuais de produção

Chitin and chitosan are polysaccharides found in nature, insolubles in water and organic solvents belonging to biomaterials. They are found in various sources such as algae, fungi, and the exoskeletons of arthropods. The first reports to be reported about in 1811 were chitin and chitosan on in 1859 and today are quite Relevant due to its wide range of applications including cosmetic field, environmental, food, pharmaceutical, dental and medical. The countries that top the ranking of the largest investments in research and production related to chitin and chitosan are Japan, followed by the United States, are together the leading researchers, producers and consumers of these polymers. Important features of these polysaccharides reinforce the need for further research for its use as biodegradability, biocompatibility and low toxicity. Thus, increasingly must invest in research on chitin and chitosan in order to provide a better quality of life using natural materials and without harm to the environment.Quitina e quitosana são polissacarídeos encontrados na natureza, insolúveis em água e solventes orgânicos, pertencentes aos biomateriais. São encontrados em diversas fontes como algas, fungos e exoesqueleto de artrópodes. Os primeiros relatos a serem descritos a respeito de quitina foram em 1811 e sobre quitosana em 1859 e na atualidade são bastante importantes em virtude de sua ampla gama de aplicações, entre elas área de cosméticos, meio ambiente, alimentícia, farmacêutica, odontológica e médica. Os países que encabeçam o ranking dos maiores investimentos em pesquisas e produçãorelacionadas à quitina e quitosana são: Japão, seguido dos Estados Unidos, juntos são os maiores pesquisadores, produtores e consumidores destes polímeros. Características importantes destes polissacarídeos reforçam a necessidade de mais pesquisas voltadas para sua utilização, como biodegradabilidade, biocompatibilidade e baixa toxicidade. Assim, cada vez mais se deve investir em pesquisas com quitina e quitosana com o intuito de propiciar melhor qualidade de vida utilizando materiais naturais e sem agressão ao meio ambiente

Effect of natural nodulation in the development of leguminous trees on soils of cerrado in Tocantins

Experiments were performed in a greenhouse to evaluate the effect of natural nodulation in the development of Pacara Earpod Tree (Enterolobium contorsiliquum) and Leucaena (Leucaena leucocephala) is soil with different uses in Tocantins. We used three soil samples of woods, cultivated areas four and in a degraded area, in pots in a completely randomized design with four replications. In both species nodulation was observed in all soils studies areas with better nodulation occurring in soil cultivation, providing a higher accumulation of biomass. Soil from the degraded area the two species showed nodule number and biomass of nodules significant, with potential for use in disturbed areas, with characteristics of degraded soils.Experimentos foram realizados em casa de vegetação para avaliar o efeito da nodulação natural no desenvolvimento da Pacara Earpod Tree (Enterolobium contorsiliquum) e Leucaena (Leucaena leucocephala) é um solo com diferentes usos no Tocantins. Foram utilizadas três amostras de solo de mata, áreas cultivadas quatro e em área degradada, em vasos, em delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. Em ambas as espécies, a nodulação foi observada em todas as áreas de estudo do solo, com melhor nodulação ocorrendo no cultivo do solo, proporcionando maior acúmulo de biomassa. No solo da área degradada, as duas espécies apresentaram número de nódulos e biomassa de nódulos significativos, com potencial para uso em áreas perturbadas, com características de solos degradados. &nbsp

Production of lettuce seedlings under different substrates and proportions of rice hulls.

O sucesso na produção de alface é iniciado pela obtenção de mudas de boa qualidade, pois se mal formadas darão origem a plantas com produção abaixo de seu potencial genético. Assim, objetivou-se avaliar a produção de mudas de alface sob diferentes substratos e proporções de casca de arroz carbonizada. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com quatro repetições. Os tratamentos foram dispostos em esquema fatorial 4x5, sendo quatro tipos de substratos (PlantHort I, PlantHort II, PlantHort IIIe substrato comercial Plantmax®) e cinco níveis palha de arroz carbonizada (0, 25, 50, 75, 100%). As características orfofisiológicas avaliadas foram teor de clorofila a e b, área foliar, área foliar específica, razão da área foliar, razão da massa foliar, caulinar e radicular aos 24 dias após a semeadura. A adição de proporção crescente de casca de arroz carbonizada promove redução nas características morfofisiológicas das mudas de alface. Independente da proporção de casca, os substratos PlantHort I, PlantHort II e PlantHort III, promovem maior produção e distribuição equilibrada de fotoassimilados na parte aérea/raiz, em comparação ao substrato Plantmax®, que ssegura nessa condição apenas o crescimento do sistema radicular em detrimento do aéreo. Os substratos alternativos proporcionam produção de mudas de alface de melhor qualidade em detrimento do substrato comercial Plantmax®.Success in lettuce production is initiated by obtaining good quality planting material, because it will lead to malformed plants with production below its genetic potential. The objective was to evaluate the production of lettuce under different substrates and proportions of rice hulls. The experimental design was completely randomized design with four replications. Treatments were arranged in a 4x5 factorial, four kinds of substrates (PlantHort I, PlantHort II, PlantHort III and substrate Plantmax®) and five levels of carbonized rice straw (0, 25, 50, 75, 100%). The morphological and physiological characteristics were evaluated chlorophyll a and b, leaf area, specific leaf area, leaf area ratio, ratio of leaf mass, stem and root at 24 days after sowing. The addition of increasing proportion of carbonized rice husk promotes reduction in morphological and physiological characteristics of lettuce. Regardless of the proportion of bark substrates PlantHort I, PlantHort II, PlantHort III, promote greater production and even distribution of assimilates in the shoot / root, compared to Plantmax®, this condition ensures that only the root system growth over the air. The alternative substrates provide seedlings of lettuce best quality at the expense of the substrate Plantmax®. &nbsp