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.

“Imagens do Som: figuras de Chladni”

“Imagens do som: figuras de Chladni” - Experiência (vídeo de 6 min 4 s, Graça Carraça, Departamento de Física, Escola de Ciências e Tecnologia- Universidade de Évora). A experiência sobre figuras de Chladni registada neste vídeo faz parte de um conjunto de trabalhos de divulgação, seleccionados de entre os vários disponíveis no Departamento de Física e que podem ser explorados de uma forma mais avançada nas nossas aulas. Esta experiência foi recentemente apresentada como actividade interactiva a um público muito jovem, crianças dos 7 aos 12 anos, do Campo de Férias SASUE - 2016, integrada no tema “Explorando o som”. A experiência suscitou muita curiosidade e o interesse sobre a explicação dos fenómenos em causa, havendo um entusiasmo acrescido por terem tido a possibilidade de realizarem eles próprios a experiência. Com este registo em vídeo pretende-se facilitar o trabalho dos alunos e professores que queiram realizar a experiência e suscitar o interesse para a exploração de experiências sobre este tema para além do que aqui foi apresentado.

“Silêncio no Vácuo”

“Silêncio no Vácuo” - Experiência (vídeo de 2 min 21 s, Graça Carraça, Departamento de Física, Escola de Ciências e Tecnologia- Universidade de Évora). O trabalho experimental registado neste vídeo faz parte de um conjunto de trabalhos de divulgação, seleccionados de entre os vários que podem ser explorados nas nossas aulas experimentais de Física. Este trabalho foi recentemente apresentado como demonstração experimental a jovens do Campo de Férias SASUE - 2016, sob o tema “Explorando o som”. Apesar de neste caso estarmos perante um público muito jovem, crianças dos 7 aos 12 anos, suscitou a curiosidade e o interesse sobre a explicação dos fenómenos em causa. Com este registo em vídeo pretende-se sobretudo facilitar o trabalho dos alunos e professores que queiram realizar a experiência e fazer pensar na possibilidade de explorar este sistema para além da demostração aqui apresentada.

"Aqui todos são loucos": o mundo louco de Lewis Carroll

“Aqui, todos são loucos. Eu sou louco. Tu és louca!”, diz o Gato de Cheshire empoleirado numa árvore, donde parece adquirir o ponto de vista abrangente de um esclarecido filósofo, em Alice no País das Maravilhas. Este iluminado pensamento, verbalizado por um animal conotado com a prática da reflexividade e da contemplação, revela-nos como Lewis Carroll usou o nonsense para nos dizer que este nos é muitas vezes imposto sem que se possa controlar nem escapar à perplexidade que nos causa. Todas as definições aprendidas para nos podermos orientar no mundo serão, assim, completamente arbitrárias, não tendo este afinal qualquer sentido a priori, exigindo que cada um lhe atribua o seu próprio sentido. Quando no capítulo VII, intitulado “Um Lanche Maluco”, Alice toma chá com a Lebre de Março e o Chapeleiro, este tenta definir a semelhança surreal entre um corvo e uma secretaria, interpretada por Alice como uma adivinha, mas não havendo para esta qualquer solução, como sem explicação ficarão muitas situações comuns vividas no nosso quotidiano.

“Ressonância num copo de vidro” - Experiência (vídeo de 4 min 46 s, Graça Carraça, Departamento de Física, Escola de Ciências e Tecnologia- Universidade de Évora).

“Ressonância num copo de vidro” - Experiência (vídeo de 4 min 46 s, Graça Carraça, Departamento de Física, Escola de Ciências e Tecnologia- Universidade de Évora). A experiência sobre Ressonância num copo de vidro registada neste vídeo faz parte de um conjunto de trabalhos de divulgação, seleccionados de entre os vários disponíveis no Departamento de Física e que podem ser explorados de uma forma mais avançada nas nossas aulas. Parte deste trabalho experimental (a que não envolve luz estroboscópica) foi recentemente apresentada como actividade interactiva a um público muito jovem, crianças dos 7 aos 12 anos, do Campo de Férias SASUE - 2016, integrada no tema “Explorando o som”. A experiência suscitou muita curiosidade e o interesse sobre a explicação dos fenómenos físicos em causa, havendo um entusiasmo acrescido por terem tido a possibilidade de experimentarem eles próprios algumas partes do trabalho. Com este registo em vídeo pretende-se facilitar o trabalho de alunos e professores que queiram realizar a experiência, assim como suscitar o seu interesse para a exploração do tema.