Aplicação eletroanalítica de complexos oxo-manganês biomimetizadores de centros ativos enzimáticos na determinação de espécies de interesse analítico

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Armazenamento, tolerância à dessecação e o potencial fisiológico de sementes de híbridos de milho e seus recíprocos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Glifosato e manganês na cultura da soja transgênica: fisiologia e nutrição de planta, características agronômicas e análise econômica

Pós-graduação em Agronomia - FEIS

Temperatura, luz e tolerância à dessecção na germinação de sementes de açaí-do-Amazonas

Pós-graduação em Agronomia (Produção Vegetal) - FCAV

Re-indução da tolerância à dessecação em sementes germinadas de feijão-caupi (Vigna unguiculata )L. (Walp.))

Pós-graduação em Agronomia (Agricultura) - FCA

Intensidade do estresse hídrico modula a expressão de aquaporinas durante a reidratação em Sorghum bicolor

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Cultivo de Eucalyptus urograndis em atmosfera enriquecida com CO2: mudanças no proteoma cloroplastidial

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Proteomic Analysis of Chloroplast-to-Chromoplast Transition in Tomato Reveals Metabolic Shifts Coupled with Disrupted Thylakoid Biogenesis Machinery and Elevated Energy-Production Components

A comparative proteomic approach was performed to identify differentially expressed proteins in plastids at three stages of tomato (Solanum lycopersicum) fruit ripening (mature-green, breaker, red). Stringent curation and processing of the data from three independent replicates identified 1,932 proteins among which 1,529 were quantified by spectral counting. The quantification procedures have been subsequently validated by immunoblot analysis of six proteins representative of distinct metabolic or regulatory pathways. Among the main features of the chloroplast-to-chromoplast transition revealed by the study, chromoplastogenesis appears to be associated with major metabolic shifts: (1) strong decrease in abundance of proteins of light reactions (photosynthesis, Calvin cycle, photorespiration) and carbohydrate metabolism (starch synthesis/degradation), mostly between breaker and red stages and (2) increase in terpenoid biosynthesis (including carotenoids) and stress-response proteins (ascorbate-glutathione cycle, abiotic stress, redox, heat shock). These metabolic shifts are preceded by the accumulation of plastid-encoded acetyl Coenzyme A carboxylase D proteins accounting for the generation of a storage matrix that will accumulate carotenoids. Of particular note is the high abundance of proteins involved in providing energy and in metabolites import. Structural differentiation of the chromoplast is characterized by a sharp and continuous decrease of thylakoid proteins whereas envelope and stroma proteins remain remarkably stable. This is coincident with the disruption of the machinery for thylakoids and photosystem biogenesis (vesicular trafficking, provision of material for thylakoid biosynthesis, photosystems assembly) and the loss of the plastid division machinery. Altogether, the data provide new insights on the chromoplast differentiation process while enriching our knowledge of the plant plastid proteome.

Effects of photobioreactor configuration, nitrogen source and light intensity on the fed-batch cultivation of Arthrospira (Spirulina) platensis. Bioenergetic aspects

Bioenergetic analysis may be applied in order to predict microbial growth yields, based on the Gibbs energy dissipation and mass conservation principles of the overall growth reaction. The bioenergetics of the photoautotrophic growth of the cyanobacterium Arthrospira (Spirulina) platensis was investigated in different bioreactor configurations (tubular photobioreactor and open ponds) using different nitrogen sources (nitrate and urea) and under different light intensity conditions to determine the best growing conditions in terms of Gibbs energy dissipation, number of photons to sustain cell growth and phototrophic energy yields distribution in relation to the ATP and NADPH formation, and release of heat. Although an increase in the light intensity increased the Gibbs energy dissipated for cell growth and maintenance with both nitrogen sources, it did not exert any appreciable influence on the moles of photons absorbed by the system to produce one C-mol biomass. On the other hand, both bioenergetic parameters were higher in cultures with nitrate than with urea, likely because of the higher energy requirements needed to reduce the former nitrogen source to ammonia. They appreciably increased also when open ponds were substituted by the tubular photobioreactor, where a more efficient light distribution ensured a remarkably higher cell mass concentration. The estimated percentages of the energy absorbed by the cell showed that, compared with nitrate, the use of urea as nitrogen source allowed the system to address higher energy fractions to ATP production and light fixation by the photosynthetic apparatus, as well as a lower fraction released as heat. The best energy yields values on Gibbs energy necessary for cell growth and maintenance were achieved in up to 4-5 days of cultivation, indicating that it would be the optimum range to maintain cell growth. Thanks to this better bioenergetic situation, urea appears to be a quite promising low-cost, alternative nitrogen source for Arthrospira platensis cultures in photobioreactors. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Stabilisierung des pflanzlichen Lichtsammlers LHCIIb

LHCIIb, das Hauptlichtsammlerprotein des Photosystem II, ist eines der am besten untersuchten Membranproteine. Die Frage, wie die Struktur des Pigment-bindenden Proteins stabilisiert wird, konnte bisher allerdings noch nicht geklärt werden. Im Gegensatz zu anderen Membranproteinen sind im Falle des LHCIIb auch Bereiche außerhalb der Membran an der Stabilisierung beteiligt. Der Beitrag der luminalen Schleifendomäne zur Stabilisierung des LHCIIb wurde untersucht, indem Mutanten mit einzelnen Aminosäureaustauschen in diesem Bereich bezüglich ihrer Stabilität verglichen wurden. Die luminale Schleife trägt zur thermischen Stabilität des LHCIIb bei und stabilisiert den Pigment-Protein-Komplex in Gegenwart von SDS, wobei verschiedene Mutationen diese beiden Aspekte der Stabilisierung in unterschiedlichem Maße beeinflussen. Ein weiteres Ziel der Dissertation war die Entwicklung eines evolutiven Verfahrens zur Stabilitätsverbesserung des LHCIIb. Mithilfe eines geeigneten Selektionskriteriums sollten stabile Mutanten des LHCIIb aus einer Bibliothek von Zufallsmutanten selektiert werden. Dazu wurde das Lhcb1-Protein als Phage-Display exprimiert und auf der Bakteriophagenoberfläche rekonstituiert. Verschiedene Eigenschaften des Pigment-Protein-Komplexes wurden als mögliche Selektionskriterien in Betracht gezogen und getestet. Das Selektionsverfahren, stabile Mutanten durch proteolytische Degradation ungefalteter Proteine zu isolieren, erwies sich schließlich als erfolgreich.

Oberflächenuntersuchungen von Metalla-Tetraazaporphyrinen

Ziel dieser Arbeit war es, ein System zu entwickeln, in dem ein durch Licht induzierter Elektronentransfer stattfinden kann. Dazu wurden ein Kupfer(II)- und ein Zink(II)Tetraazaporphyrin mit acht 4-tert-Butylphenyl-Substituenten synthetisiert (Cu4Dinit, Zn4Dinit). Die Energielücke von 1,85 eV zwischen HOMO und LUMO von Cu4Dinit in Lösung wurde mit Hilfe von Cyclovoltammetrie und UV/Vis-Messungen bestimmt. Somit ist sie größer als für Cu4Dinit Moleküle, die auf einer Oberfläche (Wolfram(100)) liegen und mit STM-, STS-Messungen untersucht wurden. Hier beträgt die Energielücke 1,35 eV, was durch eine Drehung der Phenylringe in die Ebene der Pyrrolringe des Makrozyklus und somit durch eine bessere Überlappung der Orbitale erklärt werden kann. Um die Wechselwirkung der Moleküle mit der Oberfläche zu untersuchen, wurde Cu4Dinit, wie oben beschrieben, auf Magnetit aufgedampft. Dadurch wurde ausschließlich die Wechselwirkung zwischen den Elektronenspins des Kupfer(II)-ions und den Elektronenspins des Eisens im Magnetit betrachtet. Durch Messungen der Röntgenabsorption und des XMCD-Effektes konnten das Spinmoment, Bahnmoment und das Gesamtmoment des Kupfers berechnet und eine anisotrope Kopplung des Elektronenspins des Kupferions zum Magnetit, in Abhängigkeit der Magnetisierungsrichtung des Magnetits, festgestellt werden. Wenn der Magnetit senkrecht zur Oberfläche (out-of-plane) magnetisiert ist, ist die Kopplung ferromagnetisch, während bei einer Magnetisierungsrichtung parallel zur Ebene (in-plane) des Magnetits der Elektronenspin des Kupfers antiferromagnetisch mit dem des Eisens koppelt. Dadurch muss der Hamiltonian, der die Wechselwirkung zwischen zwei Spins beschreibt, bei einer anisotropen Kopplung um einen ansiotropen Term ergänzt werden. Das Ergebnis, dass der Elektronenspin des Kupferions durch die Richtung der Magnetisierung des Magnetits beeinflusst werden kann, eröffnet neue Wege, um die Spinkonfiguration von auf der Oberfläche liegenden Molekülen mit ungepaarten Elektronen, wie die zentralen Metallionen der Makrozyklen aber auch die Elektronenspins anderer metallorganischer Komplexe oder molekulare Magnete, durch ein externes Magnetfeld zu beeinflussen. rnDurch die stöchiometrische Templatreaktion von Pyrazino[2,3-f][1,10]-phenanthrolin-2,3-di-carbonitril (Dicnq), Bis(4-tert-Butylphenyl)-fumarodinitril (Dinit) und Kupfer(II)-acetat wurde eine Koordinationsmöglichkeit für ein Ruthenium(II)-ion in einem Tetraazaporphyrin hergestellt und so die Makrozyklen Cu3Dinit1Dicnq und Zn3Dinit1Dicnq synthetisiert, mit Rutheniumionen versetzt und ebenfalls mit Hilfe von Röntgenabsorptionsmessungen und XMCD untersucht. Durch die Vergleiche mit Zn3Dinit1Dicnq und den jeweiligen Verbindungen mit koordinierten Rutheniumionen (Cu3Dinit1Dicnq-1Ru, Zn3Dinit1Dicnq-1Ru) konnte gezeigt werden, dass eine Verschiebung der Elektronendichte des Rutheniumions zu dem zentralen Kupferion des Makrozyklus stattgefunden hat und durch die Koordination eines Rutheniumions in der Peripherie des Tetraazaporphyrins die energetische Lage der Kupferorbitale beeinflusst wird.rnDer Einfluss von vier koordinierten Ruthenium(II)-ionen auf das zentrale Kupferion wurde an Hand des in dieser Arbeit hergestellten Kupfer(II)phenanthralocyanins (Cu4Dicnq) untersucht, das aus vier Dicnq-Liganden und Kupfer(II)-acetat synthetisiert wurde. Auf Grund der schlechten Löslichkeit wurde für die Koordination der Rutheniumionen der Prekursor [Ru(bipy)2Dicnq](PF6)2 hergestellt und daraus der Makrozyklus in einer Templatsynthese mit Kufper(II)-ionen gebildet. Durch diese neue Syntheseroute war es möglich, die Verbindung Cu4Dicnq-4Ru herzustellen und ebenfalls durch Röntgenabsorption und XMCD zu untersuchen und so das Spin- und Bahnmoment zu ermitteln. Ein Teil der Elektronendichte des Rutheniumions in dieser Verbindung wird auf die zusätzlich an das Rutheniumion koordinierten 2,2'-Bipyridine und nicht auf den Makrozyklus, wie in Cu3Dinit1Dicnq-1Ru, geschoben. Trotzdem konnte die Funktionsweise als Modell des Photosystems II durch eine Oxidation durch die Bestrahlung mit einer Quecksilberlampe mit para-Benzochinon beobachtet werden. Dies bestätigte die Funktionsweise des Kupfer(II)phenanthralocyanins mit koordinierten Rutheniumionen, da ein durch Licht induzierter Elektronenübergang auf das para-Benzochinon stattgefunden hat.rn

Carbon-11 Reveals Opposing Roles of Auxin and Salicylic Acid in Regulating Leaf Physiology, Leaf Metabolism, and Resource Allocation Patterns that Impact Root Growth in Zea mays

Auxin (IAA) is an important regulator of plant development and root differentiation. Although recent studies indicate that salicylic acid (SA) may also be important in this context by interfering with IAA signaling, comparatively little is known about its impact on the plant’s physiology, metabolism, and growth characteristics. Using carbon-11, a short-lived radioisotope (t 1/2 = 20.4 min) administered as 11CO2 to maize plants (B73), we measured changes in these functions using SA and IAA treatments. IAA application decreased total root biomass, though it increased lateral root growth at the expense of primary root elongation. IAA-mediated inhibition of root growth was correlated with decreased 11CO2 fixation, photosystem II (PSII) efficiency, and total leaf carbon export of 11C-photoassimilates and their allocation belowground. Furthermore, IAA application increased leaf starch content. On the other hand, SA application increased total root biomass, 11CO2 fixation, PSII efficiency, and leaf carbon export of 11C-photoassimilates, but it decreased leaf starch content. IAA and SA induction patterns were also examined after root-herbivore attack by Diabrotica virgifera to place possible hormone crosstalk into a realistic environmental context. We found that 4 days after infestation, IAA was induced in the midzone and root tip, whereas SA was induced only in the upper proximal zone of damaged roots. We conclude that antagonistic crosstalk exists between IAA and SA which can affect the development of maize plants, particularly through alteration of the root system’s architecture, and we propose that the integration of both signals may shape the plant’s response to environmental stress.