Understanding the role of auxins and oxidative enzymes on adventitious root formation in olive (olea europaea L.) cultivars

Olive (Olea europaea L.), one of the main crops in the Mediterranean basin, is mainly propagated by cuttings, a classical propagation method that relies on the ability of the cuttings to form adventitious roots. While some cultivars are easily propagated by this technique, some of the most interesting olive cultivars are considered difficult-to-root which poses a challenge for their preservation and commercialization. Therefore, increasing the current knowledge on adventitious root formation is extremely important for species like olive. This research focuses on evaluating the role of free auxins and oxidative enzymes on adventitious root formation of two olive cultivars with different rooting ability - ‘Galega vulgar’ (difficult-to-root) and ‘Cobrançosa’ (easy-to-root). In this context, free auxin levels and enzyme activities were determined in in vitro-cultured ‘Galega vulgar’ microshoots and in semi-hardwood cuttings of cvs. ‘Galega vulgar’ and ‘Cobrançosa’. To attain this goal, an analytical method for the quantification of free indole-3-acetic acid (IAA) and indole-3-butyric acid (IBA) was developed, which is based on dispersive liquid-liquid microextraction followed by microwave derivatization (DLLME-MAD) and gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS) analysis. The developed method was validated in terms of linearity, recovery, limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) and proved to be useful in the analysis of two very different types of plant tissues. The results from auxin quantification in olive samples point at a relationship between free auxin levels and rooting ability of both microshoots and semihardwood cuttings. A defective IBA-IAA conversion, resulting in a peak of free IAA during initiation phase, seems to be associated with low rooting ability. Likewise, differences in the activity of oxidative enzymes also appear to be related with rooting ability. Higher polyphenol oxidases (PPO) activity is likely related with an easyto- root behavior, while the opposite is true for peroxidases (POX) (including IAA oxidase (IAAox)) activity. A possible hypothesis for adventitious root formation in olive microcuttings is presented herein for the first time. Free auxins, oxidative enzymes, alternative oxidase (AOX) and reactive oxygen species (ROS) are some of the factors that may be involved in this highly complex physiological process. Interestingly, while temporal changes in auxin levels were similar between microshoots and semihardwood cuttings, the conclusions obtained from enzyme activity results in microshoots didn’t translate to semi-hardwood tissues, showing the emerging need for adaptation of classical agronomical research studies to modern techniques; Resumo: Procurando compreender o papel das auxinas e enzimas oxidativas na formação de raízes adventícias em cultivares de oliveira (Olea europaea L.) A oliveira (Olea europaea L.) é uma das principais culturas da bacia Mediterrânica e é propagada maioritariamente por estacaria, um processo altamente dependente da capacidade das estacas para formar raízes adventícias. Enquanto algumas cultivares são fáceis de propagar desta forma, algumas das cultivares de oliveira mais interessantes são consideradas difíceis de enraizar, o que dificulta a sua preservação e comercialização e torna extremamente importante aprofundar o conhecimento sobre o enraizamento adventício desta espécie. Este trabalho foca-se na avaliação do papel das auxinas livres e das enzimas oxidativas na formação de raízes adventícias em duas cultivares de oliveira com diferente capacidade de enraizamento - ‘Galega vulgar’ (difícil de enraizar) e ‘Cobrançosa’ (fácil de enraizar). Neste contexto, determinaram-se os níveis de auxinas livres e as actividades de enzimas oxidativas em microestacas de ‘Galega vulgar’ cultivadas in vitro bem como em estacas semi-lenhosas das cvs. ‘Galega vulgar’ e ‘Cobrançosa’. Para tal foi necessário desenvolver uma metodologia analítica para a quantificação de ácido indol-3-acético (IAA) e ácido indol-3-butírico (IBA), baseada em microextracção dispersiva líquido-líquido (DLLME) seguida de derivatização em microondas (MAD) e análise por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa (GC/MS). O método desenvolvido foi validado em termos de linearidade, recuperação, limite de detecção (LOD) e limite de quantificação (LOQ), e mostrou-se eficaz na análise de dois tipos de tecidos vegetais bastante diferentes. Os resultados da análise de auxinas em amostras de oliveira apontam para uma possível relação entre os níveis de auxinas livres e a capacidade de enraizamento, tanto em microestacas como em estacas semi-lenhosas. Uma conversão IBA-IAA deficiente, que resulta num pico de IAA durante a fase de iniciação, parece estar associada à baixa capacidade de enraizamento. Por outro lado, a capacidade de enraizamento também parece estar relacionada com diferenças na actividade de enzimas oxidativas. Comportamentos fáceis de enraizar estão associados a actividade mais elevada das polifenoloxidases (PPO), enquanto o oposto é verdade para a actividade das peroxidases (POX) (incluindo a IAA oxidase (IAAox)). Neste trabalho propõe-se pela primeira vez uma possível explicação para o enraizamento adventício em microestacas de oliveira. Auxinas livres, enzimas oxidativas, oxidase alternativa (AOX) e espécies reactivas de oxigénio (ROS) são alguns dos factores envolvidos neste processo fisiológico altamente complexo. Curiosamente, enquanto as alterações temporais nos níveis de auxinas foram semelhantes entre microestacas e estacas semi-lenhosas, o mesmo não se observou relativamente à actividade enzimática, o que mostra a necessidade de adaptação dos estudos agronómicos tradicionais às técnicas correntes.

Estudos de vias sintéticas catalíticas para benzociclo-alcanois e análogos: potenciais fármacos para doença de Alzhjeimer

A doença de Alzheimer constitui uma ameaça significativa a nível mundial. Estima-se que, mundialmente existam cerca de 35 milhões de pessoas afetadas por este tipo de demência. Os compostos contendo um esqueleto benzocicloalcanol (que incluem benzofuranos e di-hidrobenzofuranóis) mostram atividades biológicas significativas e possuem muito potencial no tratamento das doenças neurodegenerativas. Nos últimos anos têm havido avanços significativos no campo das reações catalisadas por metais. As reações de adição nucleófila intramolecular e a de Heck intramolecular constituem metodologias importantes para a síntese de benzocicloalcanóis. No âmbito deste trabalho, pretendia-se sintetizar uma biblioteca de compostos contendo um esqueleto benzocicloalcanol. A estratégia adotada para a síntese de dihidrobenzofuranóis envolveu um método de ciclização catalítica de cetonas aril-éteres e para a síntese de benzofuranos, um método de ciclização catalítico de enoatos e enamidas (amidas de Weinreb). Várias condições foram estudadas; Abstract: Studies on Synthetic Catalytic Pathways to Benzocycloalkanols and Derivatives – Potential Drugs for Alzheimer’s Disease Alzheimer's disease constitutes a significant threat worldwide. It is estimated that are about 35 million people worldwide suffering from this type of dementia. The compounds containing a benzocycloalkanol scaffold (including benzofurans and dihydrobenzofurans) show significant biological activity and have great potential in the treatment of neurodegenerative diseases. In recent years there have been many advances in the field of catalyzed reactions by transition-metals. The intramolecular nucleophilic addition and the intramolecular Heck reactions constitute important methods for the synthesis of benzocycloalkanols. Within this work, the main goal was to synthesize a library of compounds containing a benzocycloalkanol scaffold. The adopted strategy for the synthesis of dihydrobenzofurans was the catalytic cyclization of aryl ether ketones and for the synthesis of benzofurans, the catalytic cyclization of enoates and enamides (Weinreb amides). Several conditions were studied

Fitoextracção de cádmio de solos contaminados, com plantas seleccionadas

A remediação de locais contaminados com metais pesados usando plantas hiperacumuladoras aparenta ser uma alternativa bastante viável. Neste trabalho comparou-se a acumulação e tolerância ao cádmio (Cd), ambas baseadas nas respostas ao stress oxidativo em três espécies de plantas diferentes: Brassica juncea (L.) Czem., Nicotiana tabacum L. e Solanum nigrum L., descritas na literatura como plantas bastante tolerantes ou até com características híper acumuladoras. As plantas cresceram num solo contaminado com diferentes concentrações de Cd (O- 35 mg kg-1) durante um período de 90 dias. O factor de translocação (FT), utilizado para medir a translocação efectiva do Cd da raiz para a parte aérea, variou consideravelmente entre as espécies desenvolvidas. A N. tabacum foi a planta que apresentou os maiores valores de FT. Neste trabalho foi a única planta que preencheu todas as condições para ser considerada hiperacumuladora para todos os níveis de contaminação do solo. Por outro lado, a S. nigrum apresentou os maiores valores de concentração de Cd nos tecidos, com um FT > 1, na presença de 5 mg Cd kg·1 de solo. Apesar da B. juncea ter apresentado um resultado de FT inferior às restantes, foi a única planta com valores crescentes de FT com o aumento da contaminação de Cd. O stress oxidativo nas plantas desenvolvidas foi avaliado pela peroxidação lipídica e pelas actividades da catalase (CAT), ascorbato peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (GPX) e superóxido dismutase (SOO), quer na raiz quer na parte aérea. Foi observado um aumento significativo (versus controlo) na peroxidação lipídica e actividade enzimática da CATe APX na parte aérea da B. juncea, N. tabacum e S. nigrum para os níveis de contaminação mais elevados, 15 e/ou 35 mg Cd kg-1 A B. juncea apresentou maior sensibilidade na resposta da GPX, para todas as concentrações de Cd no solo. A peroxidação lipídica e a actividade da CAT foram superiores na parte aérea em relação à raiz para todas as plantas em todas as contaminações de Cd presentes no solo. A actividade da SOO não apresentou respostas consistentes para nenhuma das plantas. ABSTRACT: Remediation of sites contaminated with heavy metals using hyper accumulators seems a promising alternative to engineering approaches. ln this work, we compared cadmium (Cd) accumulation and tolerance (based on responses to oxidative stress) in three different species, Brassica juncea (L) Czem., Nicotiana tabacum L. and Solanum nigrum L., described in the literature as very tolerant or even as hyper accumulators. The plants were grown in soil spiked with different Cd concentrations (O- 35 mg kg- 1) over a period of 90 days. The translocation factor (TF), used to measure the effectiveness of translocating Cd from roots to shoots, depended greatly on the species. N. tabacum was the plant which exhibited the highest TF values. lt was the only plant under study that fulfilled the conditions of a hyper accumulator for all levels of soil contamination. On the other hand, S. nigrum presented the highest Cd concentration in plant tissues, with TF > 1 in the presence of 5 mg Cd kg-1 of soil. Although B. juncea had presented the lowest TF and Cd concentrations, it was the only plant with TF values increasing with the level of cadmium. Oxidative stress in plants was evaluated by lipid peroxidation and activities of catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (GPX) and superoxide dismutase (SOO), both in roots and shoots. A significant enhancement (versus control) on lipid peroxidation and enzymatic activity of CAT and APX in shoots of B. juncea, N. tabacum and S. nigrum was observed for the highest levels of Cd in soil, 15 and/or 35 mg Cd kg-1. B. juncea presented the most sensitive response of GPX, for all levels of Cd in soil. Lipid peroxidation and CAT activity were greater in shoots than in roots for all plants and soil Cd concentrations. SOO activity did not present consistent trends for any plant.

Catalytic Arylation Methods – From the Academic Lab to Industrial Processes

Catalytic Arylation Methods – From the Academic Lab to Industrial Processes