Isoenzymatic variability in wild potatoes

Two species of wild potato Solanum commersonii, subspecies commersonii and malmeanum, and S. chacoense, subspecies muelleri occur in southern Brazil. Their rusticity and easy adaptation to extreme climatic conditions make them valuable for breeding programs. The objective of this work was to analyze the isoenzymatic variability of 113 clones of wild potato subspecies. They were collected and maintained at Embrapa-Centro de Pesquisa Agropecuária de Clima Temperado, at Pelotas, RS, Brazil. Enzymes involved in energetic (group I) or in peripherical (group II) metabolism constituted the material used. Polyacrylamide horizontal gel electrophoresis was used to analyze peroxidase, aspartate transaminase, phosphoglucomutase and isocitrate dehydrogenase isoenzymes. Solanum spp. has considerable genetic variability for isoenzymatic patterns. Cluster analysis classified the clones into 51 subgroups, based on electrophoretic variants of group I enzymes, and into 89, when group II enzyme variants were added. Genotypic differentiation of S. chacoense muelleri in relation to S. commersonii commersonii and S. commersonii malmeanum is evident when expressed through similarity and cluster analysis.

Extracellular superoxide dismutase is a major determinant of nitric oxide bioavailability: in vivo and ex vivo evidence from ecSOD-deficient mice.

The bioavailability of nitric oxide (NO) within the vascular wall is limited by superoxide anions (O2.-). The relevance of extracellular superoxide dismutase (ecSOD) for the detoxification of vascular O2.- is unknown. We determined the involvement of ecSOD in the control of blood pressure and endothelium-dependent responses in angiotensin II-induced hypertension and renovascular hypertension induced by the two-kidney, one-clip model in wild-type mice and mice lacking the ecSOD gene. Blood pressure was identical in sham-operated ecSOD+/+ and ecSOD-/- mice. After 6 days of angiotensin II-treatment and 2 and 4 weeks after renal artery clipping, blood pressure was significantly higher in ecSOD-/- than ecSOD+/+ mice. Recombinant ecSOD selectively decreased blood pressure in hypertensive ecSOD-/- mice, whereas ecSOD had no effect in normotensive and hypertensive ecSOD+/+ mice. Compared with sham-operated ecSOD+/+ mice, sham-operated ecSOD-/- mice exhibited attenuated acetylcholine-induced relaxations. These responses were further depressed in vessels from clipped animals. Vascular O2.-, as measured by lucigenin chemiluminescence, was higher in ecSOD-/- compared with ecSOD+/+ mice and was increased by clipping. The antioxidant tiron normalized relaxations in vessels from sham-operated and clipped ecSOD-/-, as well as from clipped ecSOD+/+ mice. In contrast, in vivo application of ecSOD selectively enhanced endothelium-dependent relaxation in vessels from ecSOD-/- mice. These data reveal that endogenous ecSOD is a major antagonistic principle to vascular O2.-, controlling blood pressure and vascular function in angiotensin II-dependent models of hypertension. ecSOD is expressed in such an abundance that even in situations of high oxidative stress no relative lack of enzyme activity occurs.

Efeitos do flúor em folhas de plantas aquáticas de Salvinia auriculata

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos do flúor em folhas de plantas aquáticas de Salvinia auriculata Aubl., visando fornecer subsídios para a utilização dessa espécie, no monitoramento da poluição ambiental, causada por esse elemento tóxico. As plantas foram cultivadas sob condições controladas, em vasos com solução nutritiva, e submetidas à aplicação de chuva simulada contendo KF, nas concentrações de 0, 13, 26 e 39 mM, pela manhã, durante cinco dias sucessivos. Os resultados evidenciaram a ocorrência de alterações morfológicas, com o desenvolvimento de lesões nos tricomas e na porção adaxial do limbo foliar. As alterações nas atividades das enzimas peroxidase, polifenol oxidase, superóxido dismutase e catalase indicaram a ocorrência de danos oxidativos em resposta ao flúor, embora testes relacionados à peroxidação dos lipídios tenham apresentado resultados negativos. As alterações na concentração de pigmentos também direcionam para a ocorrência de estresse oxidativo, causado pelo flúor, presente na chuva simulada. Como as alterações morfológicas, enzimáticas e na composição de pigmentos, de plantas de S. auriculata, são passíveis de detecção por métodos relativamente simples, elas podem ser empregadas no biomonitoramento da poluição atmosférica, causada por esse elemento altamente reativo.

Atividade isoenzimática em plantas de trigo infectadas com o vírus SBWMV

O objetivo deste trabalho foi elucidar a atividade e a expressão isoenzimática das esterases, das peroxidases e das aspartato aminotransferases em função da infecção de plantas de trigo pelo Soil-borne wheat mosaic virus (SBWMV). Foram analisadas, aos 45 dias após a emergência, quatro cultivares e uma linhagem de trigo, com diferentes níveis de resistência ao SBWMV: BRS Guabiju, BRS 194, BRS 179, BR 23 e PF 980524. De modo geral, ocorreram diferenças qualitativas e quantitativas intra e interpopulacional, quando comparadas plantas assintomáticas e sintomáticas ao SBWMV. Para o sistema esterase, nove padrões de bandas foram determinados e para peroxidase e aspartato aminotransferase foram detectados três padrões de bandas, para ambas as condições. Padrões eletroforéticos foram observados para plantas infectadas, quando comparadas com as não infectadas, destacando-se a atividade da esterase, o que permitiu identificar com maior precisão o estado metabólico e diferenciado das células.

Induction of systemic resistance in tomato by the autochthonous phylloplane resident Bacillus cereus

The objective of this work was to verify if the induced resistance mechanism is responsible for the capacity of a phylloplane resident bacteria (Bacillus cereus), isolated from healthy tomato plants, to control several diseases of this crop. A strain of Pseudomonas syringae pv. tomato was used as the challenging pathogen. The absence of direct antibiosis of the antagonist against the pathogen, the significant increase in peroxidases activity in tomato plants exposed to the antagonist and then inoculated with the challenging pathogen, as well as the character of the protection, are evidences wich suggest that biocontrol efficiency presented by the antagonist in previous works might be due to induced systemic resistance (ISR).

A critical role of autophagy in antileukemia/lymphoma effects of APO866, an inhibitor of NAD biosynthesis.

APO866, an inhibitor of NAD biosynthesis, exhibits potent antitumor properties in various malignancies. Recently, it has been shown that APO866 induces apoptosis and autophagy in human hematological cancer cells, but the role of autophagy in APO866-induced cell death remains unclear. Here, we report studies on the molecular mechanisms underlying APO866-induced cell death with emphasis on autophagy. Treatment of leukemia and lymphoma cells with APO866 induced both autophagy, as evidenced by an increase in autophagosome formation and in SQSTM1/p62 degradation, but also increased caspase activation as revealed by CASP3/caspase 3 cleavage. As an underlying mechanism, APO866-mediated autophagy was found to deplete CAT/catalase, a reactive oxygen species (ROS) scavenger, thus promoting ROS production and cell death. Inhibition of autophagy by ATG5 or ATG7 silencing prevented CAT degradation, ROS production, caspase activation, and APO866-induced cell death. Finally, supplementation with exogenous CAT also abolished APO866 cytotoxic activity. Altogether, our results indicated that autophagy is essential for APO866 cytotoxic activity on cells from hematological malignancies and also indicate an autophagy-dependent CAT degradation, a novel mechanism for APO866-mediated cell killing. Autophagy-modulating approaches could be a new way to enhance the antitumor activity of APO866 and related agents.

Redução da severidade da podridão-amarga de maçã em pós-colheita pela imersão de frutos em quitosana

O objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicação de quitosana no controle da podridão-amarga da maçã em pós-colheita e seus efeitos sobre Colletotrichum acutatum e a atividade da peroxidase nos frutos. Frutos previamente infectados com o patógeno foram imersos em suspensões de quitosana com diferentes concentrações e pHs. Para estudar possíveis mecanismos de ação envolvidos no controle da doença, foram realizados testes in vitro, para avaliar o efeito da quitosana sobre a germinação de conídios de C. acutatum e sobre o crescimento micelial. Foi avaliada a capacidade da quitosana de induzir a síntese de enzimas relacionadas à defesa da planta (peroxidases), por meio de ensaio espectrofotométrico. Houve efeito de doses e de pH da quitosana sobre a redução da severidade da podridão-amarga em maçã. A suspensão de quitosana a 10 g L-1 e pH 4 foi a mais apropriada tecnicamente para o controle da doença, pois reduziu a severidade em 26%. O polissacarídeo não elevou a atividade de peroxidases nos frutos, mas reduziu a germinação de conídios e o crescimento micelial do patógeno. A quitosana aplicada em pós-colheita é uma medida alternativa aos fungicidas para o manejo da podridão-amarga.

Enzimas marcadoras de indução de resistência diferencialmente reguladas em soja resistente e suscetível à ferrugem-asiática-da-soja

O objetivo deste trabalho foi avaliar, por meio de enzimas marcadoras, a indução de resistência à ferrugem-asiática-da-soja em genótipos de soja contrastantes quanto à suscetibilidade a Phakopsora pachyrhizi. Aproteína total e as atividades de cinco enzimas marcadoras da indução de resistência (lipoxigenases, peroxidases, fenilalanina amônia-liase, quitinases e β-1, 3-glucanases) foram avaliadas em extratos de folhas de plantas de soja dos genótipos Embrapa 48 (suscetível) e PI 561356 (resistente), submetidas à inoculação ou não com o patógeno. Foram observadas respostas de defesa discrepantes entre os dois genótipos e entre os tempos de coleta (12, 72 e 168 horas após inoculação). A resposta de indução dessas enzimas assemelha-se à defesa bifásica, para Embrapa 48, e é consistente com o observado para outros patossistemas. No entanto, o genótipo PI 561356 respondeu com diminuição da concentração de proteína total e das atividades enzimáticas, o que indica redução do metabolismo geral das plantas infectadas. Há um importante mecanismo de resistência do genótipo PI 561356, ainda não relatado, embasado em vias que envolvem essas enzimas marcadoras e em mecanismos que utilizam menor concentração de proteínas, como os de via metabólica de resposta em cascata.

Synthesis of polyhydroxyalkanoate in the peroxisome of Saccharomyces cerevisiae by using intermediates of fatty acid beta-oxidation.

Medium-chain-length polyhydroxyalkanoates (PHAs) are polyesters having properties of biodegradable thermoplastics and elastomers that are naturally produced by a variety of pseudomonads. Saccharomyces cerevisiae was transformed with the Pseudomonas aeruginosa PHAC1 synthase modified for peroxisome targeting by the addition of the carboxyl 34 amino acids from the Brassica napus isocitrate lyase. The PHAC1 gene was put under the control of the promoter of the catalase A gene. PHA synthase expression and PHA accumulation were found in recombinant S. cerevisiae growing in media containing fatty acids. PHA containing even-chain monomers from 6 to 14 carbons was found in recombinant yeast grown on oleic acid, while odd-chain monomers from 5 to 15 carbons were found in PHA from yeast grown on heptadecenoic acid. The maximum amount of PHA accumulated was 0.45% of the dry weight. Transmission electron microscopy of recombinant yeast grown on oleic acid revealed the presence of numerous PHA inclusions found within membrane-bound organelles. Together, these data show that S. cerevisiae expressing a peroxisomal PHA synthase produces PHA in the peroxisome using the 3-hydroxyacyl coenzyme A intermediates of the beta-oxidation of fatty acids present in the media. S. cerevisiae can thus be used as a powerful model system to learn how fatty acid metabolism can be modified in order to synthesize high amounts of PHA in eukaryotes, including plants.

Perfis proteicos e desempenho fisiológico de sementes de café submetidas a diferentes métodos de processamento e secagem

O objetivo deste trabalho foi avaliar os perfis proteicos e o desempenho fisiológico de sementes de café submetidas a diferentes métodos de processamento e secagem. Foram avaliados os processamentos por via seca e úmida, e as secagens natural, em terreiro, e artificial a 60ºC, ou a 60ºC até 30% de umidade e 40ºC até teor final de 11% (base úmida). Após serem processadas e secadas, as sementes foram avaliadas quanto ao desempenho fisiológico e submetidas a análises bioquímicas, por meio da eletroforese de proteínas resistentes ao calor LEA ("late embryogenesis abundant") e das enzimas superóxido dismutase, catalase, peroxidase, esterase, polifenoloxidase, isocitrato desidrogenase, álcool desidrogenase e malato desidrogenase. O perfil proteico de sementes de café é afetado pelo método de processamento e de secagem. Os cafés processados por via úmida apresentam maior tolerância à secagem - revelada pela maior atividade de enzimas antioxidativas e pelo melhor desempenho fisiológico - do que os processados por via seca. A atividade de proteínas resistentes ao calor e de enzimas antioxidantes é variável promissora para diferenciar a qualidade dos cafés submetidos a diferentes manejos pós-colheita.

Indução de resistência à podridão‑amarga em maçãs pelo uso de eliciadores em pós‑colheita

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito dos eliciadores acibenzolar‑S‑metílico (ASM) e proteína harpina, aplicados em pós‑colheita, na indução de resistência sistêmica à podridão‑amarga em maçãs. Realizaram-se ferimentos mecânicos em maçãs 'Royal Gala' seguidos da aplicação dos eliciadores. Doze horas depois, procedeu-se à inoculação do fungo Colletotrichum gloeosporioides. Após 72 horas, realizaram-se as avaliações quanto à área lesionada e ao número de esporos, bem como a coleta de tecido dos frutos para quantificação de proteínas, açúcares totais e redutores, fenóis totais, e para determinação da atividade das enzimas fenilalanina amônia‑liase, superóxido dismutase, catalase, peroxidase e ascorbato peroxidase. A harpina e, em menor grau, o ASM proporcionaram aumento da atividade da enzima peroxidase e a consequente redução da área lesionada e da esporulação de C. gloeosporioides nas maçãs. Esses eliciadores podem ser utilizados como ferramenta de controle no manejo integrado da podridão‑amarga, em pós‑colheita de maçãs 'Royal Gala'.

The effect of 4-chlororesorcinol on the endogenous levels of IAA, ABA and oxidative enzymes in cuttings

Treatment of bean cuttings with 4-chlororesorcinol (4-CR), known to increase the number of roots and extend their distribution, prevented the accumulation of free indol-3-yl-acetic acid (IAA) in the hypocotyls within 24 h after cutting preparation. In mung bean there was no change in the distribution (upper half vs. 1 ower half of the hypocotyl) of IAA within the hypocotyl as a result of the treatment. In bean cuttings the treatment with 4-CR prevented the accumulation of IAA in the bottom of the cutting. Oxidation of IAA as a measure of IAA oxidase activity in bean was enhanced appreciably by 4-chlororesorcinol. The level of abscisic acid in mung bean, on the other hand, remained 3-4 fold higher than in the control, yet still about 50% lower than the zero time level. In untreated mung bean cuttings the activity of peroxidase increased after cutting preparation. In contrast, the activity of peroxidase in 4-Cr-treated cuttings was consistently lower. In order to relate to the effect of exogenously applied auxin the level of peroxidase was measured also in indol-3-yl-butyric acid-treated cuttings. The overall peroxidase activity in IBA-treated cuttings was not affected. However, when assaying for the different isozymes the drop in peroxidase activity was most evident in the inducible basic isoperoxidases both in 4-CR and IBA treatments. It appears that the exposure to 4-CR exerts an effect that is similar to that of exogenously applied auxin, affecting the activity of basic peroxidases and enhancing the oxidation of endogenous IAA, thus allowing the organization of the primordia.

Óleo essencial de alecrim no controle de doenças e na indução de resistência em videira

O objetivo deste trabalho foi determinar as características químicas do óleo essencial de alecrim e o seu efeito na produtividade, no controle da mancha da folha e do míldio, e na indução de resistência em videira 'Isabel'. O experimento foi realizado em vinhedo comercial, em dois ciclos consecutivos. Os tratamentos consistiram das doses do óleo essencial: 0, 500, 1.000, 2.000 e 4.000 µL L-1, além dos tratamentos Tween 80%, calda bordalesa, acibenzolar-S-metil e mancozebe. Foram avaliados a severidade da mancha da folha e do míldio, a atividade das enzimas quitinase e catalase, a massa e o número de cachos e as características químicas das uvas. Houve efeito quadrático das doses do óleo essencial de alecrim, para severidade da mancha da folha e do míldio da videira, nos dois ciclos, com resultados semelhantes aos dos tratamentos com calda bordalesa, acibenzolar-S-metil e mancozeb. Também houve aumento no número e na massa dos cachos, bem como na produtividade. O óleo essencial não interferiu nas características químicas das uvas. Observaram-se aumento na atividade da enzima quitinase e redução na atividade da catalase nas folhas. O óleo essencial nas doses de 500, 1.000 e 2.000 μL L-1 é uma alternativa para o controle de doenças da videira 'Isabel'.

Fosfitos no manejo da antracnose do jiló

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de fosfitos sobre a antracnose (Colletotrichum tamarilloi) em jiló, na pós-colheita. O crescimento micelial e a produção e a germinação de conídios foram avaliados após a aplicação dos sais de fosfitos de Ca, K, Mg, Zn e Cu, nas concentrações de 0,25, 0,50, 0,75, 1,00, 1,25, 1,50 e 1,75 g L-1 (in vitro), sobre o fungo C. tamarilloi. As doses 0,25, 0,75, 1,25 e 1,75 g L-1 afetaram os frutos no período pós-colheita. Avaliaram-se os atributos químicos e a possível resposta bioquímica. A dose de 1,50 g L-1 foi utilizada no controle da antracnose, em pós-colheita, após inoculação do fungo. In vitro, a concentração efetiva para a redução de 50% do crescimento micelial e da produção e da germinação de conídios (CE50) foi alcançada para as menores concentrações do fosfito de K. Observou-se efeito linear quanto à redução da incidência da antracnose e ao aumento das atividades das enzimas oxidativas/reativas catalase, ascorbato peroxidase e polifenoloxidase. O fosfito de K foi o sal mais eficiente contra a antracnose, em frutos armazenados a 13±2°C e 24±2°C, e tem potencial para ser utilizado para o manejo desta doença.

Reduction of oxidative cellular damage by overexpression of the thioredoxin TRX2 gene improves yield and quality of wine yeast dry active biomass

Background: Wine Saccharomyces cerevisiae strains, adapted to anaerobic must fermentations, suffer oxidative stress when they are grown under aerobic conditions for biomass propagation in the industrial process of active dry yeast production. Oxidative metabolism of sugars favors high biomass yields but also causes increased oxidation damage of cell components. The overexpression of the TRX2 gene, coding for a thioredoxin, enhances oxidative stress resistance in a wine yeast strain model. The thioredoxin and also the glutathione/glutaredoxin system constitute the most important defense against oxidation. Trx2p is also involved in the regulation of Yap1p-driven transcriptional response against some reactive oxygen species. Results: Laboratory scale simulations of the industrial active dry biomass production process demonstrate that TRX2 overexpression increases the wine yeast final biomass yield and also its fermentative capacity both after the batch and fed-batch phases. Microvinifications carried out with the modified strain show a fast start phenotype derived from its enhanced fermentative capacity and also increased content of beneficial aroma compounds. The modified strain displays an increased transcriptional response of Yap1p regulated genes and other oxidative stress related genes. Activities of antioxidant enzymes like Sod1p, Sod2p and catalase are also enhanced. Consequently, diminished oxidation of lipids and proteins is observed in the modified strain, which can explain the improved performance of the thioredoxin overexpressing strain. Conclusions: We report several beneficial effects of overexpressing the thioredoxin gene TRX2 in a wine yeast strain. We show that this strain presents an enhanced redox defense. Increased yield of biomass production process in TRX2 overexpressing strain can be of special interest for several industrial applications.