Prospecting pigments produced by scale insects Ceroplastes spp. for application in food

O extrato de cochonilha, ou carmim, é um corante produzido por Dactylopius coccus (Costa) (Hemiptera: Dactylopiidae) amplamente utilizado pelas indústrias alimentícias, cosméticas e têxteis. Entretanto existem outras espécies de insetos que também produzem produtos naturais incluindo pigmentos com potencial para aplicação comercial. Porém, as informações sobre o conteúdo de metabólitos especializados destas espécies ainda são limitadas. Nesse sentido, técnicas cromatográficas acopladas à espectrometria de massas, podem ser utilizadas a fim de identificar e quantificar estes compostos. Com isso, objetivou-se identificar duas espécies de cochonilhas de ocorrência no Sul do Brasil e caracterizá-las quimicamente por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas (LCMS) e cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (GC-MS). Foram utilizadas análises de características moleculares e morfológicas para identificação dos insetos. Os extratos semi-polares foram avaliados por LC-MS, enquanto que a GC-MS foi utilizada para avaliação da fração lipofílica. A identificação molecular revelou que ambos os insetos coletados pertencem à família Coccidae e com o uso de uma chave taxonômica, foi inferido que as espécies são Ceroplastes glomeratus e Ceroplastes grandis. A análise por LC-MS demonstrou diferenças majoritariamente quantitativas entre as espécies. Em C. grandis o principal constituinte do extrato semi-polar foi o ácido ceroalbolínico, enquanto que para a espécie C. glomeratus foi o ácido carmínico - o principal composto presente no carmim produzido por D. coccus. A análise por GC-MS do material ceroso também distinguiu as duas espécies. Em C. grandis hidrocarbonetos foi o grupo predominante enquanto em C. glomeratus predominaram açúcares. Com base nos resultados, pode-se concluir que a espécie C. glomeratus é uma potencial fonte de extrato de vermelho carmim, no entanto, a extração e o rendimento do composto podem ser limitados devido à grande quantidade de camada cerosa no corpo dos insetos.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqO extrato de cochonilha, ou carmim, é um corante produzido por Dactylopius coccus (Costa) (Hemiptera: Dactylopiidae) amplamente utilizado pelas indústrias alimentícias, cosméticas e têxteis. Entretanto existem outras espécies de insetos que também produzem produtos naturais incluindo pigmentos com potencial para aplicação comercial. Porém, as informações sobre o conteúdo de metabólitos especializados destas espécies ainda são limitadas. Nesse sentido, técnicas cromatográficas acopladas à espectrometria de massas, podem ser utilizadas a fim de identificar e quantificar estes compostos. Com isso, objetivou-se identificar duas espécies de cochonilhas de ocorrência no Sul do Brasil e caracterizá-las quimicamente por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas (LCMS) e cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (GC-MS). Foram utilizadas análises de características moleculares e morfológicas para identificação dos insetos. Os extratos semi-polares foram avaliados por LC-MS, enquanto que a GC-MS foi utilizada para avaliação da fração lipofílica. A identificação molecular revelou que ambos os insetos coletados pertencem à família Coccidae e com o uso de uma chave taxonômica, foi inferido que as espécies são Ceroplastes glomeratus e Ceroplastes grandis. A análise por LC-MS demonstrou diferenças majoritariamente quantitativas entre as espécies. Em C. grandis o principal constituinte do extrato semi-polar foi o ácido ceroalbolínico, enquanto que para a espécie C. glomeratus foi o ácido carmínico - o principal composto presente no carmim produzido por D. coccus. A análise por GC-MS do material ceroso também distinguiu as duas espécies. Em C. grandis hidrocarbonetos foi o grupo predominante enquanto em C. glomeratus predominaram açúcares. Com base nos resultados, pode-se concluir que a espécie C. glomeratus é uma potencial fonte de extrato de vermelho carmim, no entanto, a extração e o rendimento do composto podem ser limitados devido à grande quantidade de camada cerosa no corpo dos insetos

Chemical and molecular strategies for characterization of plant-derived products

Genetic characteristics and environmental conditions influence the chemical composition of fruits and vegetables so that it is possible to distinguish products from different cultivars produced under different environmental conditions. Plants are constantly exposed to biotic and abiotic stresses and, in order to adapt to these adverse conditions, molecular, biochemical and physiological changes occur. Among the mechanisms of abiotic stress responses, there is evidence that there is a signaling cascade involving calcium (Ca2+) and calcium-dependent protein kinases (CDPKs). Thus, this doctoral work covered two distinct approaches with two relevant fruit crops, the olive tree and the strawberry tree. For the cultivation of olive (Olea europaea L.) the effect of the genotype, that is, of different cultivars on the chemical composition of olive oil produced in Pinheiro Machado and processed under the same conditions and two subsequent crops, was evaluated. The composition of olive oils from the Arbequina, Arbosana, Coratina, Frantoio, Koroneike and Picual cultivars from the 2017 and 2018 crops was in accordance with the identity and quality parameters established for extra virgin olive oil (EVOO) and was influenced by the cultivar and by the harvest. EVOO produced in 2018 had higher levels of chlorophyll, caffeic acid, ligstroside aglycone, hydroxy oleuropein aglycone, syringic acid and hydroxytyrosol acetate compared to EVOOs from the 2017 harvest. Linoleic acid, ferulic acid, ligstroside aglycone and hydroxytyrosol acetate were the variables whose contents most contributed to the differentiation of oils depending on the cultivar in the two crops. The chemical characterization allowed to differentiate between monovarietal oils based on the crop and cultivar. The chemical characterization allowed differentiating between monovarietal oils based on the crop and cultivar. In the case of strawberry (Fragaria x ananassa) gene sequences encoding CDPKs were identified and the transitional profile of these genes was evaluated during the maturation process and under conditions of abiotic stresses. The identification of the FaCDPK family was performed from information from the GenomeDatabase for Rosaceae (GDR) and from an in housee RNA seq database, information on the gene structure, phylogeny, interatoma and expression profiles were generated. Nine new CDPK genes were identified and classified into four main groups, based on phylogenetic analysis and structural characteristics. FaCDPK genes were differentially expressed during fruit development and ripening, as well as in response to abiotic saline and water stress and treatment with abscisic acid hormone. Finally, the analysis of the interaction network revealed proteins involved in stress responses, especially RBOHs.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESCaracterísticas genéticas e condições ambientais influenciam a composição química de frutas e hortaliças de modo que é possível distinguir produtos de diferentes cultivares produzidos sob condições ambientais distintas. As plantas estão constantemente expostas a estresses bióticos e abióticos e, para se adaptar a essas condições adversas ocorrem alterações moleculares, bioquímicas e fisiológicas. Dentre os mecanismos de respostas a estresses abióticos, há evidências que ocorre uma cascata de sinalização envolvendo cálcio (Ca2+) e proteínas quinases dependentes de cálcio (CDPKs). Desta forma, este trabalho de doutorado abrangeu dois enfoques distintos com duas culturas frutícolas relevantes, a oliveira e o morangueiro. Para cultura da oliveira (Olea europaea L.) foi avaliado o efeito do genótipo, ou seja, de diferentes cultivares na composição química de azeites de oliva produzidos em Pinheiro Machado e processados sob as mesmas condições em duas safras subsequentes. A composição dos azeites de oliva das cultivares Arbequina, Arbosana, Coratina, Frantoio, Koroneike e Picual das safras de 2017 e 2018 estava de acordo com os parâmetros de identidade e qualidade estabelecidos para azeite de oliva extra virgem (EVOO) e foi influenciada pelo cultivar e pela safra. EVOO produzidos em 2018 apresentaram maiores teores de clorofila, ácido cafeico, ligstrosídeo aglicona, hidroxi oleuropeína aglicona, ácido siríngico e acetato de hidroxitirosol comparado aos EVOOs da safra 2017. Ácido linoléico, ácido ferúlico, ligstrosídeo aglicona e acetato de hidroxitirosol foram as variáveis cujos conteúdos mais contribuíram para a diferenciação dos azeites em função da cultivar nas duas safras. A caracterização química permitiu diferenciar azeites monovarietais com base na safra e na cultivar. No caso do morangueiro (Fragaria x ananassa) foram identificadas sequências gênicas codificadoras de CDPKs e o perfil transcicional desses genes foi avaliado durante o processo de maturação e sob condições de estresses abióticos. A identificação da família FaCDPK foi realizada a partir de informações do Genome Database for Rosaceae (GDR) e de um bancos de RNA seq in housee, informações sobre a estrutura gênica, filogenia, interatoma e perfis de expressão foram geradas. Nove novos genes de CDPK foram identificados e classificados em quatro grupos principais, com base na análise filogenética e características estruturais. Os genes FaCDPK se apresentaram diferencialmente expressos durante o desenvolvimento e amadurecimento dos frutos, bem como em resposta aestresses abiótico salino e hidrico e tratamento com hormônio ácido abscísico. Por fim, a análise da rede de interação revelou proteínas envolvidas nas respostas a estresses, especialmente RBOHs

Análise do perfil de expressão de VfFADX e VfDGAT2 em diferentes tecidos de Tungue (Vernicia fordii)

A árvore de tungue (​Vernicia fordii​) é proveniente da China, e tem chamado atenção devido ao grande conteúdo de óleo que essa planta possui, podendo ser utilizada como biocombustível, em vernizes, tintas, resinas, corantes e etc. Uma vez que a clonagem dos genes que codificam para estas duas enzimasde tungue em ​Arabidopsis thaliana ​promoveu um aumento sinérgico no teor deóleo das folhas e no acúmulo de alfa-eleosteárico (YURCHENKO et al. 2017), se percebeu a oportunidade de cloná-los em uma planta que possuíssecaracterísticas agronômicas bem caracterizadas e que também tivesse significativa área foliar, como é o caso do tabaco (Nicotiana tabacum). Além disso, essa cultura não compete com culturas agrícolas alimentícias. Com base nisso, foi que neste trabalho, teve-se o objetivo de avaliar o perfil de expressão dos genes ​VfFADX ​e ​VfDGAT2 ​de tungue em diferentes tecidos, comparando com os resultados já obtidos no fruto maduro, além de amplificar estes genes para a futura clonagem em vetor viral e expressão destas proteínas em tabaco

O papel de circRNAs e miRNAs na biossíntese de carotenóides no tomate (Solanum lycopersicum)

O objetivo deste estudo é realizar uma revisão de literatura sobre o papel de miRNAs e circRNAs na biossíntese de carotenóides. O tomate é considerado um excelente modelo para a pesquisa científica. Algumas razões são, a sua natureza climatérica de amadurecimento, curto período de geração, grande quantidade de informações sobre o seu genoma já de domínio público e o fato de que durante o amadurecimento do tomate (Solanum lycopersicum) ocorrem mudanças na cor, sabor e textura, o que favorece a visualização fenotípica de determinados tratamentos em um experimento. Através da literatura dos últimos anos muito se tem especulado sobre o papel das moléculas não codificantes (miRNAs e circRNAs) sobre a maturação de frutos como o tomate, principalmente no que diz respeito à pigmentação e biossíntese de carotenóides

Análise filogenética de TCP’s em Fragaria x ananassa

O presente estudo busca correlacionar as sequências de TCPs do organismo Fragaria x ananassa com as isoformas dessa família em seu ancestral selvagem Fragaria x vesca e Arabdopsis thaliana por ser um organismo modelo amplamente utilizado

Redes de interação entre proteínas Teosinte branched 1, Cycloidea e PCF1 (TCP) em morango (Fragaria x ananassa)

Os fatores de transcrição (FTs) são proteínas importantes na plasticidade vegetal em resposta a diferentes estímulos ambientais e internos, envolvendo-se com uma variedade de proteínas relacionadas com a percepção desses sinais, bem como com aquelas que desempenham papel nas respostas metabólicas. As TCPs (TEOSINTE BRANCHED 1, CYCLOIDEA e PCF1) são uma família de Fts descoberta no fim da década de 1990 em pesquisas com as espécies Oryza sativa, Antirrhinum majus e Zea mays. Desde seu descobrimento, os membros da família TCP vem sendo relacionados com uma variedade de processos importantes em diferentes contextos do crescimento e desenvolvimento vegetal, bem como de percepção e defesa a estresses bióticos e abióticos (UBERTI MANASSERO et al., 2013). Entretanto, a escassez de trabalhos relacionando as mesmas com estresses abióticos e o processo de amadurecimento dos frutos de Fragaria x ananassa, fazem com que se torne necessária a investigação dessa família de fatores de transcrição na espécie. Assim, o presente trabalho tem como objetivo investigar as redes de interações envolvendo os fatores de transcrição TCPs em morango (Fragaria x ananassa)

Genome-wide identification, and characterization of the CDPK gene family reveal their involvement in abiotic stress response in Fragaria x ananassa

Abstract Calcium-dependent protein kinases (CDPKs) are encoded by a large gene family and play important roles against biotic and abiotic stresses and in plant growth and development. To date, little is known about the CDPK genes in strawberry (Fragaria x ananassa). In this study, analysis of Fragaria x ananassa CDPK gene family was performed, including gene structures, phylogeny, interactome and expression profiles. Nine new CDPK genes in Fragaria x ananassa were identified based on RNA-seq data. These identified strawberry FaCDPK genes were classified into four main groups, based on the phylogenetic analysis and structural features. FaCDPK genes were differentially expressed during fruit development and ripening, as well as in response to abiotic stress (salt and drought), and hormone (abscisic acid) treatment. In addition, the interaction network analysis pointed out proteins involved in the ABA-dependent response to plant stress via Ca2+ signaling, especially RBOHs. To our knowledge, this is the first report on CDPK families in Fragaria x ananassa, and it will provide valuable information for development of biofortified fruits and stress tolerant plants

Characterization of Bixin by UV-Visible Spectroscopy and HPLC, and Its Application as Latent Fingermark Developer

Fingerprints are essential for human identification and are valuable tools in criminal investigations. The pursuit of new materials for digital printing is expanding, with increasing interest in natural compounds such as bixin, sourced from annatto seeds. Despite its traditional use as a natural dye with medicinal properties, the potential of bixin in papilloscopy remains largely untapped. In this study, we meticulously extracted bixin from annatto seeds and meticulously developed composites incorporating zinc carbonate (bixin/ZnCO3) and kaolinite (bixin/kaolinite). UV-visible spectroscopy was used for characterization, and the extracted bixin showed absorption peaks at 429, 453, and 481 nm, which were very similar to standard peaks at 429, 457, and 487 nm. The two samples also had the same retention times (7.07 min) according to further liquid chromatography analysis. Sweat pores were easier to detect thanks to the effectiveness of the bixin/ZnCO3 and bixin/kaolinite composites in creating high contrast sebaceous and natural latent fingerprints. These results highlight the composites’ potential as novel and fascinating instruments for papilloscopy applications, which might also improve forensic investigations

Morphoanatomical and biochemical factors associated with rice resistance to the South American rice water weevil, Oryzophagus oryzae (Coleoptera: Curculionidae)

Abstract The rice water weevil, Oryzophagus oryzae (Coleoptera: Curculionidae), is an economically important pest of flooded rice paddies throughout South America, and species with similar life histories are present in many rice-producing regions globally (collectively referred to here as RWWs). Plant resistance is a key strategy for management of RWWs; however, the mechanisms responsible for rice resistance to RWWs are poorly understood. We investigated morphoanatomical and biochemical plant traits potentially involved in rice resistance to O. oryzae. Resistance-associated traits were characterized in two cultivars, ‘Dawn’ (resistant) and ‘BRS Pampa CL’ (‘Pamp’ = susceptible), which were selected from among six cultivars on 2-year field screenings. Anatomical and morphological traits of leaf tissues from ‘Pamp’ and ‘Dawn’ were similar, which perhaps explains the lack of antixenosis during host plant selection. However, significant antibiosis effects were found. The activities of antioxidant enzymes involved in plant defense, as well the content of hydroxycinnamic and hydroxybenzoic acids derivatives and lignin, were higher in roots of ‘Dawn’ than in ‘Pamp’, over the period of larval infestation in the field. Additionally, ‘Dawn’ exhibited a root sclerenchyma arranged in three layers of lignified cells, which differed from the arrangement of cells in ‘Pamp’, regardless of larval infestation. Our results provide the first evidence for specific resistance-related traits associated with mortality and malnutrition of RWWs in rice