Ações de pesquisa e desenvolvimento para o uso diversificado de espécies comerciais e silvestres de maracujá (Passiflora spp.).

2015

Coevolution of Heliconius spp. and Passiflora spp. : a phylogenetic comparison

Although a substantial amount of research has been done on all aspects ofHeliconius biology and their ecological interactions with Passiflora, there has not hitherto been a phylogenetic examination of this association for coevolution. To test the HeliconiuslPassilfora association for coevolutionary congruence, phylogenies for each group were established and compared. The phylogeny for 14 species ofHeliconiinae from Costa Rica was based on combined sequence data from rRNA ITS 2 and partial EF-1a gene regions. For the Passifloraceae, 17 host plant species were utilized to establish a phylogeny based on tRNALeucine and ITS 1/5.8S1 ITS 2 sequence data. The phylogenies for both groups were largely in agreement with current classification (for Passifloraceae) and previously established phylogenies. Associations with the large subgenera Passiflora and Decaloba correspond with the two major Advanced Radiation groups in Heliconius. Although strict congruence above subgenus level was not observed, broad scale congruence was evident. One main host shift as well as other possible explanations for lack of strict congruence are suggested.

Effects of desiccation on seed germination, cracking, fungal infection and survival in storage of Sterculia foetida L

Seeds of Sterculia foetida were tested for germination following desiccation and subsequent hermetic storage. Whereas seeds at 10.3% moisture content were intact and provided 98% germination, further desiccation reduced germination substantially. The majority of seed coats had cracked after desiccation to 5.1% moisture content. Ability to germinate was not reduced after 12 months' hermetic storage at 10.3% and 7.3% moisture content at 15 degrees C or -18 degrees C, but was reduced considerably at 5.1%. Fungal infection was detected consistently for cracked seeds in germination tests and they did not germinate. However, almost all embryos extracted from cracked seeds germinated if first disinfected with sodium hypochlorite (1%, 5 minutes). In addition. 80 -100% of disinfected extracted embryos from cracked seeds stored hermetically for 28 d at -18 degrees C or -82 degrees C with 3.3% to 6.0% moisture content, and excised embryos stored in this way, were able to germinate. Hence. failure of the very dry seeds of Sterculia foetida to germinate was not due to embryo death from desiccation but to cracking increasing susceptibility to fungal infection upon rehydration. Cracking was associated negatively and strongly with relative humidity and appears to be a mechanical consequence of substantial differences between the isotherms of whole seeds compared with cotyledons and axes.

DYNAMIC AND STEADY-SHEAR RHEOLOGICAL PROPERTIES OF XANTHAN AND GUAR GUMS DISPERSED IN YELLOW PASSION FRUIT PULP (Passiflora edulis f. flavicarpa)

Yellow passion fruit pulp is unstable, presenting phase separation that can be avoided by the addition of hydrocolloids. For this purpose, xanthan and guar gum [0.3, 0.7 and 1.0% (w/w)] were added to yellow passion fruit pulp and the changes in the dynamic and steady-shear rheological behavior evaluated. Xanthan dispersions showed a more pronounced pseudoplasticity and the presence of yield stress, which was not observed in the guar gum dispersions. Cross model fitting to flow curves showed that the xanthan suspensions also had higher zero shear viscosity than the guar suspensions, and, for both gums, an increase in temperature led to lower values for this parameter. The gums showed different behavior as a function of temperature in the range of 5-35 degrees C. The activation energy of the apparent viscosity was dependent on the shear rate and gum concentration for guar, whereas for xanthan these values only varied with the concentration. The mechanical spectra were well described by the generalized Maxwell model and the xanthan dispersions showed a more elastic character than the guar dispersions, with higher values for the relaxation time. Xanthan was characterized as a weak gel, while guar presented a concentrated solution behavior. The simultaneous evaluation of temperature and concentration showed a stronger influence of the polysaccharide concentration on the apparent viscosity and the G` and G `` moduli than the variation in temperature.

Ethylene and polyamine interactions in morphogenesis of Passiflora cincinnata: effects of ethylene biosynthesis and action modulators, as well as ethylene scavengers

Ethylene is a plant hormone that is of fundamental importance to in vitro morphogenesis, but in many species, it has not been thoroughly studied. Its relationship with polyamines has been studied mainly because the two classes of hormones share a common biosynthetic precursor, S-adenosylmethionine (SAM). In order to clarify whether competition between polyamines and ethylene influences in vitro morphogenetic responses of Passiflora cincinnata Mast., a climacteric species, different compounds were used that act on ethylene biosynthesis and action, or as ethylene scavengers. Treatment with the ethylene inhibitor, aminoethoxyvinylglycine (AVG) caused a greater regeneration frequency in P. cincinnata, whereas treatment with the ethylene precursor, 1-aminocyclopropane-1-carboxylic-acid (ACC) lessened regeneration frequencies. The data suggested that levels of polyamines and ethylene are not correlated with morphogenic responses in P. cincinnata. It was ascertained that neither the absolute ethylene and polyamine levels, nor competition between the compounds, correlated to the obtained morphogenic responses. However, sensitivity to, and signaling by, ethylene appears to play an important role in differentiation. This study reinforces previous reports regarding the requirement of critical concentrations and temporal regulation of ethylene levels for morphogenic responses. Temporal regulation also appeared to be a key factor in competition between the two biosynthetic pathways, without having any effects on morphogenesis. Further studies investigating the silencing or overexpression of genes related to ethylene perception, under the influence of polyamines in cell differentiation are extremely important for the complete understanding of this process.

A novel regeneration system for a wild passion fruit species (Passiflora cincinnata Mast.) based on somatic embryogenesis from mature zygotic embryos

The objective of the present work was to induce somatic embryogenesis from zygotic embryos of Passiflora cincinnata Masters. Zygotic embryos formed calli on media with different concentrations of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and 4.5 mu M benzyladenine (BA) after 30 days of in vitro culture. A concentration of 18.1 mu M 2,4-D resulted in the largest number of somatic embryos. Embryogenic calli were yellowish and friable, forming whitish proembryogenic masses. Morphologically, embryogenic cells were small and had large nuclei and dense cytoplasm, whereas non-embryogenic cells were elongated, with small nuclei and less dense cytoplasm. Calli cultured under white light on basal Murashige and Skoog`s medium with activated charcoal produced embryos in all developmental stages. There were differences among the treatments, with some leading to the production of calli with embryos and some only to callus formation. Some abnormalities were associated with somatic embryos, including fused axes, fused cotyledons and polycotyledonary embryos. Production of secondary somatic embryos occurred in the first cycle of primary embryo development. Secondary embryos differentiated from the surface of the protodermal layer of primary embryos with intense cell proliferation, successive mitotic divisions in the initial phase of embryoid development, and a vascular system formed with no connection to the parental tissue. This secondary embryogenic system of P. cincinnata is characterized by intense proliferation and maintenance of embryogenic competence after successive subcultures. This reproducible protocol opens new prospects for massive propagation and is an alternative to the current organogenesis-based transformation protocol.

Quantification of isoorientin and total flavonoids in Passiflora edulis fruit pulp by HPLC-UV/DAD

A method is reported for the quantification of isoorientin (using a standard addition method) and total flavonoids (expressed as rutin, using the external standard method) in passion fruit pulp (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Degener, Passifloraceae). Extraction of flavonoids was optimized by experimental design methodology, and quantitative analysis was performed by high-performance liquid chromatography with photo-diode array detection (HPLC-UV/DAD). The method was developed and validated according to ICH requirements for specificity, linearity, accuracy, precision (repeatability and intermediate precision). LOD and LOQ. Rutin was chosen as standard for the quantification of total flavonoids in order to propose a HPLC method feasible for routine analysis of the flavonoids in the passion fruit pulp. The passion fruit pulp contained 16.226 +/- 0.050 mg L(-1) of isoorientin and 158.037 +/- 0.602 mg L(-1) of total flavonoid, suggesting that P. edulis fruits may be comparable with other flavonoid food sources such as orange juice or sugarcane juice. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Evaluation of the antioxidant activity of passion fruit (Passiflora edulis and Passiflora alata) extracts on stimulated neutrophils and myeloperoxidase activity assays

The antioxidant activity of methanol extracts from Passiflora edulis and Passiflora alata pulp, and P. edulis rinds, healthy or infected with the passion fruit woodiness virus (PWV), was investigated using the oxidant activities of the neutrophil and the neutrophil granule enzyme myeloperoxidase (MPO), both playing key roles in inflammation. The reactive oxygen species produced by stimulated neutrophils were evaluated by lucigenin-enhanced chemiluminescence (CL) and the activity of purified MPO was measured by SIEFED (Specific Immunological Extraction Followed by Enzymatic Detection), a technique for studying the direct interaction of a compound with the enzyme. The rind extracts of P. edulis possessed higher and dose-dependent inhibitory effects on CL response and on the peroxidase activity of MPO than total pulp extracts from both passion fruit species. The quantification of isoorientin in the extracts showed a correlation with their antioxidant activity, suggesting the potential of P. edulis rinds as functional food or as a possible source of natural flavonoids. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Relações evolutivas entre Passiflora actinia Hooker e Passiflora elegans masters (Passifloraceae)

Em estudos prévios sobre a filogenia de Passiflora, as espécies P. actinia e P. elegans destacaram-se pela sua grande similaridade genética, apesar de sua classificação em séries taxonômicas distintas. As duas espécies apresentam distribuição geográfica muito diferente. Enquanto P. actinia é encontrada em áreas de Mata Atlântica desde o estado do Espírito Santo até o Rio Grande do Sul (RS), P. elegans está restrita ao RS e a poucas regiões limítrofes. Para melhor avaliar as relações evolutivas entre estas duas espécies foram realizadas coletas intensivas em todo o estado e desenvolvidos testes quanto às seqüências dos espaçadores intergênicos cloroplasmáticos trnL-trnF e psbA-trnH, e dos espaçadores transcritos dos genes ribossomais nucleares ITS de plantas de diferentes localidades. As análises revelaram uma baixa variabilidade intraespecífica, e evidenciaram um perfil genético próprio a cada espécie. Nas comparações interespecíficas, foram utilizadas seqüências de espécies do subgênero (Passiflora) estudadas previamente, pertencentes às séries Simplicifoliae e Lobatae, as mesmas de P. actinia e P. elegans, respectivamente. Nos três marcadores as menores distâncias genéticas encontradas foram entre estas duas espécies, sugerindo o pouco tempo de divergência entre elas. Estas comparações não mostraram diferenças marcantes nas diversidades dentro e entre as duas séries, indicando similaridade genética entre elas Apesar da intensa amostragem realizada na área limítrofe das distribuições de P. actinia e P. elegans, somente foi encontrado um híbrido entre as duas. Além do fenótipo morfológico intermediário, o híbrido pôde ser reconhecido através das suas características genéticas, o espaçador nuclear ITS apresentando padrão aditivo nos sítios variáveis destas duas espécies; as seqüências dos marcadores cloroplasmáticos foram iguais às de P. actinia, indicando que esta é a espécie doadora deste genoma. Os padrões genéticos e geográficos destas duas espécies sugerem que o processo de especiação que se desenvolveu entre as duas seja recente e tenha ocorrido em alopatria, estando provavelmente ligado aos eventos geológicos do Holoceno que influenciaram a migração da Mata Atlântica no RS. A investigação das características abióticas das regiões de ocorrência das espécies não apresentou grandes dissimilaridades, podendo indicar que a atual segregação espacial deva-se à fragmentação florestal ou que haja exclusão competitiva entre elas, pois apresentam nichos ecológicos muito semelhantes.

Ecologia da polinização de Passiflora suberosa Linnaeus (Passifloraceae)

Passiflora suberosa Linnaeus (Passifloraceae), uma espécie de maracujá nativa no Rio Grande do Sul, é estudada em relação à biologia reprodutiva e ao processo de polinização. As avaliações são realizadas em populações cultivadas de P. suberosa presentes em áreas urbanas no Munícipio de Porto Alegre, RS. Aspectos concernentes à biologia floral foram avaliadas em uma população do Campus do Vale(UFRGS). A observação e coleta dos visitantes florais foi realizada em um jardim residencial, no bairro Passo da Areia. Avalia-se o sistema reprodutivo de P. suberosa em condições de campo através de três tratamentos: xenogamia, autogamia espontânea e autogamia manual. Um grupo de flores é marcado e deixado em condições naturais(controle) para se observar a formação de frutos. O padrão de produção e o volume de néctor produzido foram observados em flores isoladas e amostradas a cada duas horas das 8 as 18 horas. O efeito provocado pela remoção intermitente de néctar foi avaliado nas mesmas flores. A quantidade diária de néctar produzida foi avaliada utilizando-se um novo conjunto de flores a cada amostragem Para verificar o padrão de disponibilização diária de pólen, amostrou-se flores isoladas a cada 30 minutos, das 7 às 14 horas. Similarmente, flores não isoladas foram avaliadas para determinar quanto tempo o pólen permanece disponível na presença dos visitantes florais.A receptividade do estigma foi testada in vivo, por meio de polinização manual em flores emasculadas, das 8 até às 18 horas. Os visitantes florais foram monitorados de dezembro de 2001 a novembro de 2002.Observações seguidas de coleta foram realizadas a cada quinze dias, no período entre as 8 e as 14 horas. Nessas ocasiões, as flores abertas foram contadas e registrava-se a posição das pétalas, anteras e estigmas. Os visitantes florais foram observados em relação a hora da visita, contato com anteras e/ou estigmas, partes do corpo que contava as estruturas reprodutivas, presença de pólen no corpo e taxa de visita Os grãos de pólen aderidos no dorso dos insetos foram montados em lâminas microscópicas e analisadas em laboratório. Os resotados indicam que P. suberosa é autocompatível, entretanto a autofecundação espontânea não parece ser freqüente devido a posição das anteras e estigmas na flor. O polén não é disponibilizado de forma gradual, devido ao fato das cinco anteras de uma mesma flor tornarem-se deiscentes em tempos diferentes, desde a abertura da flor até o final da manhã, período em que todo o pólen está disponível. O número de flores com estigmas receptivos na população variou durante o dia, sendo o período entre 10 e 15 horas aquele em que se observou o maior número de flores receptivas. As flores P. suberosa já abriram com algum néctar disponível e continuaram produzindo. As 10 horas observou-se o volume máximo de néctar produzido durante o dia. As folhas foram visitadas principalmente por Polybia ignobilis, Pachodynerus guadulpensis, Polistes versicolor, Polistes cavapytiformis (Vespidae), por Augochloropsis sp. e Augochlorella ephyra (halictidae) e por Apis mellifera(Apidae). Ainda que todos os visitantes florais amostrados possam polinizar as flores, Polybia ignobilis, dado os seus atributos morfológicos, padrão comportamental de forrageio e a grande quantidade de pólen amostrada sobre a região dorsal do tórax, foi aquela que efetivamente contribuiu para a polinização da população de P. suberosa estudada.

Influência do conteúdo nutricional de Passiflora suberosa e Passiflora misera na performance, nutrição, digestão e comportamento de escolha de oviposição de Heliconius erato phyllis (Lepidoptera : Nymphalidae)

Neste estudo, foram abordadas as implicações da condição nutricional e características físicas de Passiflora suberosa e Passiflora misera para a performance, comportamento de escolha pelo adulto, digestão e nutrição das larvas de H. erato phyllis. Inicialmente, avaliaram-se aspectos do desenvolvimento e foram realizadas medidas morfométricas de Passiflora suberosa e Passiflora misera cultivadas em três níveis de nitrogênio no solo. Avaliou-se o crescimento, a área foliar, o comprimento dos internódios, a dureza, a espessura, e a pilosidade, bem como analisou-se o conteúdo de água, de macro e micronutrientes presentes nos tecidos das respectivas plantas de ambas espécies. A seguir verificou-se a influência destas plantas na performance de Heliconius erato phyllis. Para isto, avaliou-se a sobrevivência, o tempo de desenvolvimento das larvas, o tamanho das pupas e dos adultos. Também, testou-se o comportamento de escolha dos adultos para oviposição, frente aos ramos de tais passifloráceas. Aspectos da ecologia nutricional das larvas foram avaliados, de forma comparativa, frente a P. suberosa e P. misera, através de índices nutricionais. Determinou-se: 1) o índice de consumo; 2) a taxa de crescimento relativo; 3) a digestibilidade aparente 4) a eficiência na conversão do alimento ingerido e 5) a eficiência na conversão do alimento digerido e convertido em biomassa. Ainda, 6) foi traçado um perfil de macro e micro nutrientes de P. suberosa e P. misera das plantas cultivadas e utilizadas para a criação das larvas, e de duas populações naturais. Em nível de digestão, determinou-se: 1) a quantidade de alimento ingerido, processado e retido 2) o tamanho dos fragmentos vegetais encontrados no intestino anterior e posterior; e ainda, 3) possíveis modificações morfológicas dos fragmentos, no decorrer da passagem destes através do tubo digestivo. O crescimento, a área foliar, e o comprimento dos internódios, de ambas passifloráceas, foram influenciados pelos níveis de nitrogênio. As plantas sem adição deste mineral apresentaram menores medidas em todos estes parâmetros. Foi detectada maior dureza e menor conteúdo de água nas primeiras folhas de P. suberosa cultivadas sem adição de nitrogênio. P. misera cultivada nesta condição também apresentou menor conteúdo de água, no entanto não houve maior dureza nas folhas. P.misera apresentou maior espessura nas primeiras e quintas folhas cultivadas com mais nitrogênio. A maioria dos macro e micronutrientes foram acumulados em maior concentração nas plantas com maior adição de nitrogênio no solo. O maior tempo no desenvolvimento e o menor tamanho alcançado pelos adultos foram causados pela menor porcentagem de nitrogênio e água contidos nos tecidos das plantas sem adição deste mineral. As larvas alimentadas com ramos de P. suberosa nesta condição, também enfrentaram a maior dureza da folha nos primeiros instares. As modificações morfológicas e nutricionais de ambas passifloráceas produziram efeitos na performance e na preferência de H. erato phyllis. A maior taxa de crescimento das larvas alimentadas com P. misera foi explicada pelo maior consumo e pela maior digestibilidade. Conseqüentemente, houve maior eficiência na conversão do alimento ingerido em substância corpórea. Não houve rompimentos das células da epiderme, nem dos fragmentos de P. misera nem dos de P. suberosa, retirados de ambas regiões intestinais. A maior permanência no intestino e o maior contato com o meio digestivo possibilitaram maior aproveitamento dos nutrientes de P. misera, em relação à P. suberosa. Isto ocorreu devido ao menor tamanho com que P. misera foi cortada pelas larvas, e pela menor espessura da folha. Quanto aos nutrientes, com exceção do fósforo e do manganês, os demais foram encontrados em maior concentração em P. suberosa. Dessa forma, as vantagens obtidas pelas larvas devem-se à maior eficiência destas no aproveitamento dos nutrientes contidos em P. misera, e não a um conteúdo nutricional superior nesta espécie.

Propriedades antioxidantes de extratos de Passiflora alata Dryander e de Passiflora edulis Sims

O presente estudo investigou as atividades antioxidantes in vitro, ex vivo e in vivo dos extratos de folhas Passiflora alata e Passiflora edulis, plantas usadas na medicina popular e ricas em polifenóis, compostos com reconhecida atividade antioxidante. No modelo experimental in vitro, ambos os extratos demonstraram atividade antioxidante e proteção contra dano protéico induzido por glicose. Fatias de fígado de ratos foram utilizadas como modelo ex vivo. Tanto o extrato de P. alata quanto o extrato de P. edulis protegeram de forma significativa o dano protéico e a morte celular induzidos por FeSO4. Como a P. alata é uma droga oficial da Farmacopéia Brasileira, os efeitos antioxidantes deste extrato foram investigados in vivo. Ratos machos Wistar receberam tratamento intragástrico de extrato de folhas de P. alata (1 e 5 mg/kg), trolox (0,18 mg/kg) ou água (controle) durante 30 dias, seguido de uma dose de CCl4 (3 ml/kg, i.p.) no 30º dia. O dano hepático e os efeitos antioxidantes do pré-tratamento com extrato de P. alata foram avaliados em vários órgãos. Quando comparados ao grupo controle, os ratos pré-tratados com o extrato demonstraram dano hepático menor, evidenciado por um grau menor de necrose, níveis menores de lipoperoxidação e maior atividade das enzimas superóxido dismutase e catalase. Adicionalmente, níveis menores de lipoperoxidação cardíaca foram observados com o pré-tratamento de P. alata (5mg/kg). Os resultados obtidos neste estudo indicam que os extratos de Passiflora são fontes potenciais de antioxidantes naturais. Estudos adicionais investigando o papel de compostos isolados destes extratos em patologias humanas onde o estresse oxidativo está envolvido são necessários.