Biotoxicity assays of quantum dots in in vitro cultures of Medicago sativa and Medicago truncatula

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Biotecnologia

The impact of CdSe/ZnS Quantum Dots in cells of Medicago sativa in suspension culture

Abstract Background: Nanotechnology has the potential to provide agriculture with new tools that may be used in the rapid detection and molecular treatment of diseases and enhancement of plant ability to absorb nutrients, among others. Data on nanoparticle toxicity in plants is largely heterogeneous with a diversity of physicochemical parameters reported, which difficult generalizations. Here a cell biology approach was used to evaluate the impact of Quantum Dots (QDs) nanocrystals on plant cells, including their effect on cell growth, cell viability, oxidative stress and ROS accumulation, besides their cytomobility. Results: A plant cell suspension culture of Medicago sativa was settled for the assessment of the impact of the addition of mercaptopropanoic acid coated CdSe/ZnS QDs. Cell growth was significantly reduced when 100 mM of mercaptopropanoic acid -QDs was added during the exponential growth phase, with less than 50% of the cells viable 72 hours after mercaptopropanoic acid -QDs addition. They were up taken by Medicago sativa cells and accumulated in the cytoplasm and nucleus as revealed by optical thin confocal imaging. As part of the cellular response to internalization, Medicago sativa cells were found to increase the production of Reactive Oxygen Species (ROS) in a dose and time dependent manner. Using the fluorescent dye H2DCFDA it was observable that mercaptopropanoic acid-QDs concentrations between 5-180 nM led to a progressive and linear increase of ROS accumulation. Conclusions: Our results showed that the extent of mercaptopropanoic acid coated CdSe/ZnS QDs cytotoxicity in plant cells is dependent upon a number of factors including QDs properties, dose and the environmental conditions of administration and that, for Medicago sativa cells, a safe range of 1-5 nM should not be exceeded for biological applications.

Prevalência do consumo de drogas ilícitas nas Forças Armadas estudo epidemiológico num dos ramos

RESUMO: Desde 1976 que as Forças Armadas desenvolvem acções de prevenção do consumo de drogas e álcool. Na década de 80 foi criada capacidade laboratorial e deu-se início a um programa de rastreios toxicológicos. No quinquénio 2001 a 2005, as proporções de resultados positivos, associando todos os tipos de rastreio, variaram entre 3,7% e 1,5%. De Outubro de 2006 a Julho de 2007 realizou-se um estudo analítico transversal, para estimar a prevalência do consumo de drogas (canabinóides, opiáceos, cocaína e anfetaminas) num dos Ramos das Forças Armadas, com base nos despistes realizados pelo seu laboratório. Foi utilizada uma amostra aleatória simples de 1039 militares, profissionais (QP) e contratados (RC), no activo e de ambos os sexos. Desde a nomeação dos militares a rastrear, passando pela cadeia de custódia das amostras até à obtenção do resultado foi utilizado apoio informático específico. O processo de pesquisa utilizou duas técnicas de triagem por imunoensaio e tecnologia de confirmação por GC/MS, de acordo com as recomendações europeias, permitindo estabelecer uma metodologia standard para organizações e empresas. A prevalência estimada, de consumidores de droga, foi de 3,8/1.000, para um erro de 0,37%. O número de casos registado (4) não permitiu a utilização de testes estatísticos que conduzissem à identificação de características determinantes da positividade, mas não deixou de revelar aspectos inesperados. A observação de séries de casos e a realização regular de estudos epidemiológicos, que ajudem a redefinir grupos alvo e a perceber a dimensão, as determinantes e as consequências do consumo de drogas é sugerida, em conclusão.--------------------------------------- RÉSUMÉ: Depuis 1976, les Forces Armées mettent au point des mesures visant à prévenir la consommation de drogues et d'alcool. En 1980, fut créé capacité laboratoriel et ont ensuite commencé un programme de dépistage toxicologique. Au cours des cinq années allant de 2001 à 2005, les proportions de consommateurs, impliquant tous les types de dépistage, allaient de 3,7% à 1,5 %. D'octobre 2006 à juillet 2007, une étude analytique transversale a été organisée pour évaluer la prévalence de l’usage de drogues (cannabis, opiacés, cocaïne et amphétamines) dans une branche de les Forces Armées, basée sur les dépistages faites par un laboratoire militaire, à l'aide d'un échantillon aléatoire de 1039 militaires, professionnels (QP) et sous contract (RC), à l’actif et des deux sexes. Tout au long du procès, de la nomination des donneurs, en passant par la chaine de garde des échantillons, jusqu’à obtention du résultat, il fut employé un appui informatique sécurisé. Le processus de recherche employa deux techniques de tri par imunoessay et la technologie de confirmation GC/MS, selon les recommandations européennes, permettant d'établir une méthodologie standard pour les organisations et les entreprises. La prévalence estimée fut de 3,8/1.000 pour une marge d’erreur de 0,37%. Le nombre de cas enregistrés (4) n'autorise pas l'utilisation de testes statistiques de menant à l'identification de caractéristiques déterminant de la positivité, mais il permet à révéler des aspects inattendus. L'observation de séries de cas et la tenue régulière d’études épidémiologiques, qui contribuent à redéfinir les groupes cibles et de comprendre l'ampleur, les déterminants et les conséquences de l'usage de drogues, est suggéré, en fin de compte.--------------------------------------- ABSTRACT: Since 1976, the Armed Forces, have been developing measures to prevent the use of drugs and alcohol. In 1980, was created laboratory facility which then started a program of toxicological screenings. In the five years running from 2001 to 2005, the proportions of consumers, involving all types of screening, ranged from 3,7% to 1,5%. From October 2006 to July 2007, a cross-sectional study was held to estimate the prevalence of drug use (cannabinoids, opiates, cocaine and amphetamines) in one branch of the Portuguese Armed Forces, based on laboratory screenings, using a random sample of 1039 military, professional (QP) and enlisted (RC), active-duty and of both sexes. Specific computer support was used all the way, from the appointment, including the chain of custody of samples, to the obtaining of the result. The process of search used two techniques for sorting by immunoassay and confirmation technology GC/MS, according to European recommendations, allowing to establish a standard methodology for organizations and companies. The estimated prevalence of drug users was 3.8/1.000 for a 0.37% error (95% confidence interval). The number of cases registered (4) does not permit use of statistical testing leading to the identification of characteristics weighing in the establishing to extrapolate for the population, but it allows revealing unexpected aspects. The observation of series of cases and the regular holding of epidemiological studies, which help redefine target groups and to understand the extent, the determinants and consequences of drug use, is suggested, in conclusion.

Transformation of Medicago truncatula with the arginine decarboxylase gene to modify polyamine metabolism toward water deficit resistance

Dissertation submitted to obtain a Ph.D. (Doutoramento) degree in Biology at the Instituto de Tecnologia Química e Biológica da Universidade Nova de Lisboa

Avaliação do cádmio dos solos disponível para as plantas

Dissertação apresentada à Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia, para cumprimentos dos requisitos necessários à obtenção do grau de Doutor em Ciências do Ambiente

Proteomic and Transcriptomic Approaches to Abiotic Stress Tolerance in Rice (Oryza sativaL.)

Dissertação para a obtenção de grau de doutor em Biologia pelo Instituto de Tecnologia Química e Biológica da Universidade Nova de Lisboa

Regulation of the rice gene OsRMC under salt stress: identification and functional characterization of novel transcription factors

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology

Influence of abiotic stress factors on VOCs emission from Portuguese rice paddy fields: relation with increased climate change

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente Perfil de Gestão de Sistemas Ambientais

Regulação epigenética de um gene de resposta a stress de frio em arroz (OsDREB1B)

O arroz (Oryza sativa L.) constitui a principal fonte de alimento para mais de metade da população mundial. O frio tem um grande impacto no desenvolvimento da planta de arroz com efeitos negativos ao nível da produtividade e economia mundial. Os mecanismos epigenéticos associados a alterações estruturais da cromatina estão envolvidos nos mecanismos de resposta das plantas a stresses abióticos. O foco do presente trabalho consistiu na compreensão da influência de fatores epigenéticos, nomeadamente de modificações de histonas, na regulação transcricional de um gene específico (OsDREB1B) envolvido na resposta de arroz ao stress de frio. O estudo da regulação epigenética deste gene envolveu a utilização de plantas de arroz com mutações em enzimas epigenéticas e drogas remodeladoras da cromatina. Neste trabalho mostramos que o gene OsDREB1B é induzido pelo stress de frio (4 °C) em todas os genótipos de arroz analisados, no entanto, a indução do gene em resposta ao stress de frio é maior em Nipponbare que em Dongjin. Nos genótipos que apresentam epimutações, nomeadamente o knockout de osdrm2 (DMT706) e de oshac704 (HAC704), o gene OsDREB1B é mais expresso que no respetivo genótipo selvagem (Dongjin), sendo que a indução da expressão em resposta ao frio foi maior em DMT706 do que em HAC704. A análise do padrão de marcas histónicas ao longo do promotor de OsDREB1B, através da imunoprecipitação da cromatina (ChIP) com anticorpos específicos, revelou que, em resposta ao frio (4ºC), Dongjin apresenta uma menor predominância da marca H3K9ac na região de -519 a -355 pares de bases (antes do ATG), enquanto que Nipponbare possui maior presença de H4K5ac na região de -280 a -121 pares de bases, sugerindo que a regulação epigenética de OsDREB1B seja influenciada pelo genótipo. No caso dos epi-mutantes (HAC704 e DMT706) registou-se um empobrecimento das marcas histónicas testadas sugerindo que a indução da expressão do OsDREB1B em reposta ao stress provocado pelo frio não depende necessariamente da presença de OsDRM2 nem de OsHAC704. Uma visão integrada da paisagem epigenética e do transcriptoma, perspetiva uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos na resposta da planta a condições ambientais adversas, abrindo novas linhas de trabalho no sentido de obter plantas mais tolerantes a fatores de stress.