Transformação genética em cevada por bombardeamento de partículas

A presente Tese de Doutorado objetivou: (1) definir um método eficiente de transformação genética, por bombardeamento de partículas, para a obtenção de plantas transgênicas de cultivares brasileiras de cevada e (2) identificar gene(s) codificante(s) de quitinase(s) potencialmente capaz(es) de conferir resistência ao fungo patogênico de cevada Bipolaris sorokiniana. Culturas de calos obtidos a partir de escutelos imaturos das cultivares Brasileiras de cevada MN-599 e MN-698 (Cia. de Bebidas das Américas, AMBEV) foram bombardeadas com partículas de tungstênio e avaliadas quanto à expressão do gene repórter gusA através de ensaios histoquímicos de GUS e quanto ao efeito dos bombardeamentos na indução estruturas embriogênicas e regeneração de plantas. As condições de biobalística analisadas incluíram a região promotora regulando a expressão de gusA, tipo e pressão de gás hélio de dois aparelhos de bombardeamento, distância de migração das partículas, número de tiros e a realização de pré e pós-tratamento osmótico dos tecidos-alvo. No presente trabalho foram obtidos um número bastante alto de pontos azuis por calo, a indução de calos embriogênicos e embriões somáticos em uma freqüência de até 58,3% e a regeneração de 60 plantas, sendo 43 de calos bombardeados. As melhores condições observadas foram o promotor e primeiro íntron do gene Adh de milho (plasmídeo pNGI), o aparelho de bombardeamento “ Particle Inflow Gun” (PIG) utilizando-se a distância de migração de partículas de 14,8 cm, dois tiros disparados por placa e a realização de tratamento osmótico dos explantes com 0,2 M de manitol e 0,2 M de sorbitol 4-5 horas antes e 17-19 horas depois dos bombardeamentos. Das 43 plantas obtidas de calos bombardeadas, 3 apresentaram atividade de GUS na base das suas folhas. A utilização de primers sintéticos definidos a partir de genes de quitinases descritos na literatura em PCRs resultou na amplificação de dois fragmentos de aproximadamente 700 e 500 pb a partir de DNA total das cvs. MN-599 e MN-698 de cevada e um fragmento, com aproximadamente 500 pb, a partir do DNA total do isolado A4c de Trichoderma sp. Estes fragmentos foram purificados dos géis de agarose e diretamente seqüenciados de forma manual e automática. Os fragmentos de 700 e 500 pb amplificados do genoma da cultivar MN-599 foram identificados como genes de quitinases de cevada e o fragmento de 500 pb do isolado A4c de Trichoderma sp. não apresentou homologia com seqüências conhecidas de quitinases depositadas no EMBL/GenBank. A utilização de novos pares de primers, representando seqüências conservadas de quitinases do fungo Metarhizium anisopliae, resultou na amplificação de 3 fragmentos a partir do DNA total do isolado A4b de Trichoderma sp., que estão sendo purificados para realização de seqüenciamento.

Estádios críticos para suplementação nitrogenada em cevada

A época de aplicação de N na cultura da cevada pode influenciar o rendimento de grãos pelo estímulo específico dado a seus componentes. Neste sentido, foi realizado o presente trabalho para determinar o período e os estádios fenológicos da cultura da cevada afetados pela aplicação de N. Foram conduzidos três experimentos a campo em Eldorado do Sul, Encruzilhada do Sul e e outro em Victor Graeff, no ano de 2000, e dois experimentos a campo, um em Eldorado do Sul e Victor Graeff, no ano de 2001. Os estádios de aplicação de N foram na emergência das plântulas; emissão da 2a ou 3ª folha; 4a ou 5ª folha; 6a ou 7ª folha; 8a ou 9ª folha e emborrachamento, e as doses de N foram 30 ou 40 e 60 ou 80 kg.ha-1. Foram analisados o rendimento de grãos e seus componentes (espigas área-1, grãos espiga-1 e massa de grão), a característica cervejeira dos grãos, o desenvolvimento de afilhos, a produção de massa seca e o acúmulo de N na parte aérea. As maiores respostas em rendimento de grãos foram observadas entre a emissão da 3a folha à emissão da 7a folha do colmo principal. A aplicação de N antecedendo o início do afilhamento beneficiou a formação de colmos área-1 e grãos espiga-1 e a aplicação no final do afilhamento consolidou o número de espigas área-1 e grãos espiga-1. A aplicação de N no final do afilhamento resultou na maior disponibilidade de N para dar aporte ao processo de acúmulo de massa seca e N, que é intensificado no período de alongamento dos entrenós O aporte de N a estes processos diminuiu a competição entre os colmos e as estruturas reprodutivas, reduzindo a mortalidade de colmos. Até o final do afilhamento, não houve incremento no teor de proteína dos grãos devido à maior produção de massa seca e ao aumento do número de grãos área-1, diluindo o N acumulado na parte aérea neste componente.

Características biométricas de colmos e raízes de plantas de cevada e aveia relacionadas à suscetibilidade ao acamamento

O acamamento é um dos principais problemas que prejudica o rendimento e a qualidade de grãos de cevada e aveia no sul do Brasil e as características das plantas relacionadas com o acamamento ainda são pouco conhecidas. Com este trabalho objetivou-se identificar as possíveis causas intrínsecas das plantas associadas à suscetibilidade ao acamamento, em genótipos de aveia branca (Avena sativa) e de cevada (Hordeum vulgare), avaliando características biométricas de colmo e de raiz. Dois experimentos foram realizados nos anos de 2002 e 2003 na EEA/UFRGS. quando foram cultivados quatro genótipos de aveia (L93605, UFRGS 19, URS 21 e UPF 18) e dois de cevada (BRS 195 e MN 698) com doses crescentes de N em cobertura (30, 60, 90, 120, 150 kg ha-1), além da testemunha sem N. Os genótipos menos suscetíveis ao acamamento (BRS 195, UFRGS 19 e L93605) apresentaram colmos mais compactos e com maior resistência mecânica em decorrência do menor porte e melhor distribuição da matéria seca. O sistema radical foi incrementado com a maior disponibilidade de nitrogênio melhorando a ancoragem das plantas. Os genótipos de maior suscetibilidade (MN 698, URS 21 e UPF 18) apresentaram colmos com menor resistência mecânica em decorrência do maior momento de torque pelo maior porte das plantas e pior partição da matéria seca. Estes genótipos exibiriam menor peso das raízes e, conseqüentemente, tiveram pior ancoragem predispondo as plantas ao acamamento de raiz. O acamamento não pôde ser atribuído especificamente a uma ou outra das características estudadas, já que cada genótipo exibiu estratégias diferenciais cujos efeitos aditivos contribuíram com maior ou menor grau de suscetibilidade ao acamamento.

Nitrogênio no solo e na planta e o manejo da adubação nitrogenada em cevada no sistema plantio direto

O presente trabalho teve os seguintes objetivos: estimar o suprimento de N pelo solo através da avaliação do N mineral em pré-semeadura e ao longo do ciclo de desenvolvimento da cevada; determinar a capacidade máxima do solo em suprir N através do potencial de mineralização de N do solo; avaliar características da planta no afilhamento e no espigamento e associá-las aos teores de N mineral do solo e do N potencialmente mineralizado, determinados para áreas sob restevas de milho e de soja; caracterizar os efeitos das restevas de milho e de soja sobre a disponibilidade de N mineral e sua interação com a adubação nitrogenada; descrever as variações nas características da planta em dois estádios de desenvolvimento da cultura em resposta à adição de doses de N sob dois tipos de restevas; analisar a precisão da metodologia atualmente utilizada para a recomendação de adubação nitrogenada com as respostas obtidas em diferentes ambientes.

Cultura de anteras e embriogênese de genótipos selecionados de cevada (Hordeum vulgare L.ssp.vulgare)

A eficiência da técnica de cultura de anteras, em escala comercial, ainda pode ser considerada baixa quando medida em número de plantas duplo-haplóides férteis obtidas para cada antera estabelecida in vitro. Dessa forma, o presente trabalho é pioneiro no estudo detalhado da embriogênese in vitro do micrósporo e do grão de pólen de cevada (Hordeum vulgare L. ssp. vulgare). Com o objetivo de contribuir para o aperfeiçoamento da técnica de cultura de anteras foi analisada a embriogênese, com especial ênfase na etapa da indução, através de análises citológicas e histológicas de anteras cultivadas in vitro. Foram analisadas uma cultivar brasileira de cevada, em comparação com linhagens de duas outras cultivares brasileiras, que foram selecionadas, por seleção divergente para maior ou para menor resposta na indução da rota embriogênica e, respectivamente, para menor ou para maior capacidade de regenerar plântulas verdes. Somente foram estabelecidas em cultivo in vitro as anteras que apresentaram micrósporos e pólens jovens, das linhagens selecionadas da cultivar A-05 (S3A22 e S3A23), e da cultivar BR-2(S3B63 e, apenas na cultura de anteras, S3B61), bem como da cultivar MN-599 (nãoselecionada). Para as análises histológicas, foram fixadas, a cada dois dias, duas anteras, correspondentes a cada fileira da mesma espiga, após o início do cultivo in vitro. As anteras em cultivo e respectivas estruturas multicelulares foram fixadas em FAA 50%, desidratadas em série etílica e incluídas em hidroxietilmetacrilato. Os blocos de resina polimerizada foram secionados longitudinalmente com 3 mm de espessura. Para as análises citológicas foram fixadas, de cada espiga recém-coletada, três espiguetas sendo uma da base, outra do meio e outra do ápice. Após o pré-tratamento à baixa temperatura (5 °C), porém antes do cultivo in vitro, foram fixadas três anteras (amostras utilizadas como controles). A cada três dias, durante o cultivo, três anteras foram fixadas (até 18 dias). As anteras em cultivo e estruturas multicelulares foram fixadas em Farmer e FAA 50%, transferidas após 24 horas para etanol 70%. Na cultura in vitro das anteras houve diferenças entre uma das linhagens da cultivar A-05 em relação a cultivar MN- 599, na produção inicial de estruturas embriogênicas, diferença que desapareceu na produção total. Entretanto, houve diferenças na formação dos xiii embriões: a cv.MN-599 formou embriões bem diferenciados ao passo que a linhagem S3A22 produziu um número aparentemente menor, sendo que os embriões não eram bem diferenciados. A linhagem S3B63 não apresentou embriões até o final da análise histológica. Considerando que a amostra dessa linhagem, mantida em cultura, formou plantas verdes, pode-se propor que a formação de embriões deve ocorrer posteriormente ao desenvolvimento da cv.MN-599. Cabe destacar que houve diferenças significativas entre as cultivares A-05 e BR-2 quanto à regeneração de plântulas verdes. Esses resultados indicam ter havido maior eficiência da seleção em relação à etapa da regeneração. Com relação às categorias classificatórias dos micrósporos e grãos de pólen, constatou-se que desde o início da análise histológica (2o dia de cultivo in vitro) até o final (34o dia), foram observados micrósporos, o mesmo tendo sido observado na análise citológica. Os grãos de pólen multinucleados ocorreram praticamente em todo o período de cultivo in vitro, em ambas análises; não ocorrendo nos controles da citologia (antes do cultivo); os multinucleados foram observados a partir do 3o dia, enquanto que os multicelulares a partir do 4o dia de cultivo. As estruturas multicelulares foram observadas a partir do 8o dia. A quantidade e o tamanho das estruturas multicelulares foram variáveis ao longo da análise histológica, sendo que do 14o ao 20o dia foram encontradas as de maiores dimensões, resultantes da proliferação celular por mitoses sucessivas. A partir do 22o dia (cultivar MN- 599), a ocorrência de estruturas multicelulares no interior dos lóculos da antera diminuiu, predominando o processo de proliferação externo às anteras. Para as linhagens, a partir do 18o dia foram observadas estruturas multicelulares liberadas das anteras. A análise das estruturas multicelulares permitiu classificá-las em quatro categorias: 1. SFD: Sem forma definida; 2. MAC: meristema apical caulinar; 3. MAR: meristema apical radical embrionário adventício; e 4. Embriões. As estruturas amorfas apareceram em maior número, quando comparadas com as outras categorias. Em síntese: as linhagens selecionadas e a cultivar diferiram não apenas no tempo necessário para a formação dos embriões, mas também no desenvolvimento dos mesmos, que foi mais diferenciado na cultivar MN-599, porém sendo observados mais cedo na linhagem S3A22 e S3A23, do que na cultivar MN-599.

Levantamento de produção de resíduos agro-industriais e seu potencial de utilização na indústria da construção

Entre os temas de preocupação mundial encontra-se a quantidade e ação prejudicial dos resíduos industriais e urbanos ao meio ambiente. Os países desenvolvidos e em desenvolvimento estão trabalhando intensamente no estudo e soluções a esta temática. A industria da construção é uma das industrias que consume maior quantidade de materiais naturais, tendendo a produzir um esgotamento destes recursos. O custo e esgotamento das matérias primas que consome esta industria faz que grande parte dos países utilizem estes resíduos na melhoria de materiais de construção, gerando uma diminuição da agressão e poluição ao meio ambiente, melhorando a qualidade de vida.. O presente trabalho refere-se aos resíduos produzidos pela agro- industria e o aproveitamento destes dentro da industria da construção e, particularmente, no Uruguai. O objetivo desta pesquisa foi identificar quais são os resíduos agro-industriais possíveis de serem utilizados do ponto de vista técnico e econômico na indústria da construção Uruguaia. Pora tal, compila-se dados sobre a quantidade de produtos agro-industriais, sua localização, quantidade de resíduos produzidos no processo de industrialização e local de deposição destes resíduos. O método geral de coleta de dados é um levantamento das publicações de dados do censo realizadas pelas instituições do estado e também das publicações de instituições mistas e privadas A identificação dos produtos agro-industriais levou a uma seleção prévia destes, baseada na degradação rápida e agressividade ao meio ambiente. Os produtos selecionados foram sujeitos a uma escolha de acordo com a maior produção destes, nos últimos anos. Determinou-se o estudo dos cultivos cerealíferos (arroz, trigo, milho, cevada cervejeira), couros e florestação. Numa revisão bibliográfica da utilização dos resíduos na geração dos novos materiais e/ou no melhoramento destes, desenvolvida simultaneamente com o levantamento de dados, focaliza-se a revisão a apenas dois tipos de resíduos, os produzidos pelo produto arroz e resíduos de couro curtido ao cromo como possíveis de serem utilizados do ponto de vista técnico e econômico na indústria da construção.