Influência dos processos de cura e conservação nas características da batata (Solanum tuberosum L.) cv.Monalisa para cozer

Mestrado em Engenharia Agronómica - Especialização em Horto-fruticultura e Viticultura - Instituto Superior de Agronomia - UL

Parâmetros genéticos, respostas associadas ao déficit hídrico e estrutura populacional em germoplasma de batata (Solanum tuberosum L.).

2016

Product stability and sequestration mechanisms in Solanum tuberosum engineered to biosynthesize high value ketocarotenoids

To produce commercially valuable ketocarotenoids in Solanum tuberosum, the 4, 4′ β-oxygenase (crtW) and 3, 3′ β-hydroxylase (crtZ) genes from Brevundimonas spp. have been expressed in the plant host under constitutive transcriptional control. The CRTW and CRTZ enzymes are capable of modifying endogenous plant carotenoids to form a range of hydroxylated and ketolated derivatives. The host (cv. Désirée) produced significant levels of nonendogenous carotenoid products in all tissues, but at the apparent expense of the economically critical metabolite, starch. Carotenoid levels increased in both wild-type and transgenic tubers following cold storage; however, stability during heat processing varied between compounds. Subcellular fractionation of leaf tissues revealed the presence of ketocarotenoids in thylakoid membranes, but not predominantly in the photosynthetic complexes. A dramatic increase in the carotenoid content of plastoglobuli was determined. These findings were corroborated by microscopic analysis of chloroplasts. In tuber tissues, esterified carotenoids, representing 13% of the total pigment found in wild-type extracts, were sequestered in plastoglobuli. In the transgenic tubers, this proportion increased to 45%, with esterified nonendogenous carotenoids in place of endogenous compounds. Conversely, nonesterified carotenoids in both wild-type and transgenic tuber tissues were associated with amyloplast membranes and starch granules.

Unique and unifying themes in the mechanisms regulating the expression of the arabidopsis thaliana PR-1 and Solanum tuberosum PR-10a inducible defense genes

Arabidopsis is a model plant used to study disease resistance; Solanum tuberosum or potato is a crop species. Both plants possess inducible defense mechanisms that are deployed upon recognition of pathogen invasion. Transcriptional reprogramming is crucial to the activation of defense responses. The Pathogenesis-Related (PR) genes are activated in these defense programs. Expression of Arabidopsis PR-l and potato PR-10a serve as markers for the deployment of defense responses in these plants. PR-l expression indicates induction of systemic acquired resistance (SAR). Activation of SAR requires accumulation of salicylic acid (SA), in addition to the interaction of the non-expressor of pathogenesis-related genes I (NPRI), with the TGA transcription factors. The PR-10a is activated in response to pathogen invasion, wounding and elicitor treatment. PR-10a induction requires recruitment of the Whirly I (Whyl) activator to the promoter. This locus is also negatively regulated by the silencer element binding factor (SEBF). We established that both the PR-l and PR-10a are occupied by repressors under non-inducing conditions. TGA2 was found to be a constitutive resident and repressor of PR-l, which mediates repression by forming an oligomeric complex on the promoter. The DNA-binding activity of this oligomer required the TGA2 N-terminus (NT). Under resting conditions we determined that the PR-10a is bound by a repressosome containing SEBF and curiously the activator Pto interacting protein 4 (Pti4). In the context of this repressosome, SEBF is responsible for PR-10a binding, yet rWe also showed that PR-l and PR-10a are activated by different means. In PR-l activation the NPRI NT domain alleviates TGA2-mediated repression by interacting with the TGA2 NT. TGA2 remains at the PR-l but adopts a dimeric conformation and forms an enhanceosome with NPRl. In contrast, the PR-10a is activated by evicting the repressosome and recruiting Why! to the promoter. These results advance our understanding of the mechanisms regulating PR-l and PR-10a expression under resting and inducing conditions. This study also revealed that the means of regulation for related genes can differ greatly between model and crop s

Serpentine leafminer (Liriomyza trifolii) on potato (Solanum tuberosum): field observations and plant photosynthetic responses to injury

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Eficiência agronômica de fosfatos na cultura da batata (Solanum tuberosum spp tuberosum)

Pós-graduação em Agronomia (Agricultura) - FCA

A Sampling Plan for Liriomyza huidobrensis (Diptera: Agromyzidae) on a Potato (Solanum tuberosum) Plantation

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A digital imaging technique to quantify the incidence of internal browning in potato (Solanum tuberosum) tubers

Internal browning disorders, including brown fleck (BF), in potato (Solanum tuberosum) tubers greatly reduce tuber quality, but the causes are not well understood. This is due, in part, to the highly variable data provided by visual value-based rating systems. A digital imaging technique was developed to quantify accurately the incidence of internal browning in potato tubers. Images of tuber sections were scanned using a flatbed scanner and digitally enhanced to highlight tuber BF lesions, and the area of affected tissue calculated using pixel quantification software. Digital imaging allowed for the determination of previously unused indices of the incidence and severity of internal browning in potato tubers. Statistical analysis of the comparison between digitally derived and visual-rating BF data from a glasshouse experiment showed that digital data greatly improved the delineation of treatment effects. The F-test probability was further improved through square root or logarithmic data transformations of the digital data, but not of the visual-rating data. Data from a field experiment showed that the area of tuber affected by BF and the number of small BF lesions increased with time and with increase in tuber size. The results from this study indicate that digital imaging of internal browning disorders of potato tubers holds much promise in determining their causes that heretofore have proved elusive.

Evaluación de alternativas químicas y biológicas en el manejo del tizón tardío (Phitopthora infestans, (Mont.) de Bary) en el cultivo de papa (Solanum tuberosum)

El presente trabajo tuvo como objetivo la evaluación del efecto de alternativas químicas y biológicas para el manejo del tizón tardío [Phytophthora infestans (Mont.) De Bary]. El ensayo se estableció en Aranjuez, Matagalpa en los meses de Octubre 2006 a Enero 2007, utilizando el diseño de bloques completo al azar (BCA) con ocho tratamientos y cuatro repeticiones donde se evaluaron fungicidas de contacto y sistémicos, incluyendo también un fungicida biológico como preventivo. Las aplicaciones se hicieron antes que aparecieran los primeros síntomas con fungicidas de contacto, después de los primeros síntomas las aplicaciones con sistémicos, no más de tres aplicaciones, excepto en el tratamiento 3 que fue a criterio del productor. Los tratamientos utilizados fueron: un testigo al cual no se le aplico ningún fungicida, T1 (Mancozeb + Alliete), T2 (Bravonil + Equation), T3 (Hachero + Curzate), T4 (Mancozeb + Amistar), T5 (Serenade + Flint), T6 (Mancozeb + Curzate) y T7 (Serenade + Curzate). La variedad utilizada fue Calwhite variedad susceptible a esta enfermedad, posteriormente los datos registrados durante el ensayo fueron analizados con el programa estadístico SAS v ersión 9.1.3. Las variable evaluadas fueron: severidad, área bajo la curva de progreso de la enfermedad (ABCPE) y de acuerdo a esto se diagramó la curva de progreso de la enfermedad (CPE), donde los resultados muestran que el tratamiento 5 no tuvo ningún efecto en el control de la enfermedad, al igual que el testigo mostrando siempre una fase exponencial a partir de la segunda semana después de haber emergido el total de las plantas, hasta alcanzar su máximo porcentaje de severidad. El tratamiento 3 mantuvo su fase logarítmica hasta los 43 días después de la emergencia (dde) con un porcentaje de severidad menor al 25% y los tratamientos 1, 2, 4 y 7 mostraron su fase exponencial después de los 43 dde, en cambio el tratamiento 6 mostró una sola fase logarítmica, siendo este el mas efectivo para el manejo de la enfermedad.

Extraction, purification et caractérisation d’isoformes d’hexokinase du tubercule de pomme de terre (Solanum tuberosum)

L’hexokinase (HK) est la première enzyme du métabolisme des hexoses et catalyse la réaction qui permet aux hexoses d’entrer dans le pool des hexoses phosphates et donc par le fait même la glycolyse. Bien que le glucose soit son principal substrat, cette enzyme peut aussi phosphoryler le mannose et le fructose. Malgré son importance dans le métabolisme primaire, l’HK n’a jamais été purifiée à homogénéité sous forme native. Le but de ce travail était donc de purifier une isoforme d’HK à partir de tubercule de Solanum tuberosum et par la suite de caractériser ses propriétés cinétiques. Bien avant que je commence mon travail, un groupe de recherche avait déjà séparé et partiellement purifié trois isoformes d’HK de S. tuberosum. Un protocole d’extraction était donc disponible, mais l’HK ainsi extraite était peu stable d’où le besoin d’y apporter certaines modifications. En y ajoutant certains inhibiteurs de protéases ainsi qu’en modifiant les concentrations de certains éléments, le tampon d’extraction ainsi modifié a permis d’obtenir un extrait dont l’activité HK était stable pendant au moins 72h après l’extraction, en empêchant la dégradation. À l’aide du tampon d’extraction optimisé et d’une chromatographie sur colonne de butyl sépharose, il a été possible de séparer 4 isoformes d’HKs. Par la suite, une isoforme d’HK (HK1) a été purifiée à l’homogénéité à l’aide de 5 étapes de chromatographie supplémentaires. En plus de caractériser les propriétés cinétiques de cette enzyme, l’analyse de séquençage par MS/MS a permis de l’associer au produit du gène StHK1 de Solanum tuberosum. Avec une activité spécifique de 10.2 U/mg de protéine, il s’agit de l’HK purifiée avec l’activité spécifique la plus élevée jamais rapportée d’un tissu végétal.L’ensemble des informations recueillies lors de la purification de HK1 a ensuite été utilisée pour commencer la purification d’une deuxième isoforme (HK3). Ce travail a permis de donner des lignes directrices pour la purification de cette isoforme et certains résultats préliminaires sur sa caractérisation enzymatique.

Effects of tubers of the Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus) and potatoes (Solanum tuberosum) on the intestinal microbiota of pigs and evaluation of a procedure for quantification of microbial mass in pig faeces

Die Mikrobiota im Gastrointestinaltrakt (GIT) spielt eine bedeutende Rolle beim Fermentationsprozess im Bezug auf die Nährstoffversorgung sowie die Gesundheit des Darms und des gesamten Organismus. Inulin und resistente Stärke (RS) konnten als präbiotisch wirksame Substanzen identifiziert werden und sind jeweils auch in den Knollen der Topinamburpflanze (Helianthus tuberosus) und in Kartoffeln (Solanum tuberosum) enthalten. Da sie ebenfalls energiereiche Futtermittel für Schweine sind, war es das Ziel der ersten beiden Studien, die Auswirkungen der Aufnahme von Topinamburknollen und Kartoffeln auf die intestinale Mikrobiota und Parameter des Immunsystems bei Endmastschweinen zu bestimmen. In der dritten Studie wurde die mikrobielle Biomasse quantitativ mit einem Verfahren zur Isolation von Bakterien in einer Flüssigkeit durch Hochgeschwindigkeits-Zentrifugation erfasst und der bakteriell gebundene Stickstoff (MP-N) mit dem bakteriellen und endogenem Kotstickstoff (BEDN) verglichen. Im ersten Versuch wurden 72 Endmastschweine in einem Freilandhaltungssystem in eine Kontroll- (CT), die mit Kraftfutter entsprechend des Bedarfs der Tiere für ein Leistungsniveau von 700 g täglichem Lebendmassezuwachs versorgt wurde, und eine Versuchsvariante (ET) aufgeteilt. In der Versuchsvariante erhielten die Tiere nur 70% der Kraftfuttermenge der Kontrollvariante, hatten aber Zugang zu einer abgeteilten Fläche, auf der Topinamburknollen angebaut waren. Die freie Aufnahme von Topinamburknollen wurde auf 1•24 kg Trockenmasse (TM)/Tag bestimmt, entsprechend einer Inulinaufnahme von durchschnittlich 800 g/Tag. Während sich die Wachstumsleistung in der Kontrollvariante auf 0•642 ± 0•014 kg/Tag belief, war sie in der Versuchsvariante mit 0•765 ± 0•015 kg/Tag (P=0•000) höher. Die freie Verfügbarkeit von Inulin und Fructo-oligosacchariden (FOS) im GIT der Schweine erhöhte die Keimzahlen der anaeroben Bakterien (P=0•000), Laktobazillen (P=0•046) und Hefen (P=0•000) signifikant und verringerte das Vorkommen von Clostridium perfringens im Schweinekot erheblich von lg 5•24 ± 0•17 kolonie-bildende Einheiten pro g Frischmasse (KbE/ g FM) in der Kontrollvariante auf lg 0•96 ± 0•20 KbE/ g FM in der Versuchsvariante (P=0•000). C-reaktives Protein (CRP) und Antikörper gegen Lipopolysaccharide (LPS) von Escherichia coli J5 ließen keine Unterschiede zwischen den Fütterungsvarianten erkennen. In der zweiten Untersuchung wurden 58 Endmastschweine einer Kontrollvariante (CT), die bedarfsgerecht mit einer Kraftfuttermischung für ein Leistungsniveau von 700 g Tageszunahmen gefüttert wurde, und zwei Versuchsvarianten zugeteilt. Die Versuchsvarianten erhielten eine Menge von 1•2 kg TM gedämpften Kartoffeln (potato treatment, PT) oder gedämpften und einsilierten Kartoffeln (silage treatment, ST) pro Tag und nur 46% bzw. 43% der Menge des Kraftfutters der Kontrollvariante. Die Wachstumsleistung und Schlachtkörperzusammensetzung ließen keine signifikanten Unterschiede zwischen den Varianten erkennen. Im PT und ST waren gegenüber dem CT im Kot der pH-Wert sowie die Gehalte von TM, Neutral-Detergenz-Faser (NDF), unverdautem Futterstickstoff (UDN) und teilweise von Säure-Detergenz-Faser (ADF) signifikant niedriger (P=0•000) und die von Ammonium (NH4) und Ammoniumstickstoff (NH4-N) signifikant höher (P=0•000). Das hohe Angebot von hitzebehandelten Kartoffeln führte zu einer erheblichen Verringerung von E. coli (P=0•000), C. perfringens (P=0•000) und Immunoglobulin A gegen LPS von E. coli J5 (P=0•001). Darüber hinaus waren in der ersten Versuchsperiode im ST die aeroben und anaeroben Gesamtkeimzahlen sowie die Laktobazillen und Hefen gegenüber dem PT signifikant erhöht. Die Unterschiede in der Mikrobiota zwischen der Kontroll- und Versuchsvarianten weisen auf die positiven Auswirkungen von Topinamburknollen und hitzebehandelten Kartoffeln auf die Mikrobiota im hinteren Darmabschnitt hin. Das Ziel der dritten Untersuchung war die Modifizierung des Verfahrens zur Isolation von Bakterien in einer Flüssigkeit mittels verschiedener Zentrifugationsschritte, um ein mikrobielles Pellet (MP) zu erhalten, welches die quantitative Abtrennung und Erfassung der Bakterien in Schweinekot ermöglicht. Zusätzlich wurde der BEDN Anteil sowie die Gehalte der Aminozucker Galactosamin, Glucosamin, Mannosamin und Muraminsäure im Kot und im MP bestimmt. Die untersuchten Kotproben stammten von Schweinen eines Phosphor (P) Stoffwechselversuch. Zehn männlich-kastrierte Schweine mit einem durchschnittlichen Lebendgewicht von 51•1 ± 8•5 kg wurden einzeln in Stoffwechselkäfigen gehalten. Die Tiere wurden fünf Fütterungsvarianten zugeteilt, die dem Bedarf der Tiere für ein Leistungsniveau von 700 g Tageszunahmen entsprachen, in den Rationen 2 bis 5 jedoch eine P-Gehalt unter dem Tagesbedarf der Tiere aufwiesen und in den Rationen 3 bis 5 mit abgestuften Gehalten von 50, 100 sowie 200 mg/kg einer experimentellen Phytase ergänz waren. Die Absenkung des P Gehaltes im Futter verringerte den Asche- (P=0•024) und Trockenmassegehalt im Kot (P=0•017) sowie die P Konzentration im MP (P=0•000) signifikant. Die mikrobielle Biomasse im Kot wurde durch die Wiegung des MP auf durchschnittlich 467 g/kg TM bestimmt. Der Stickstoffgehalt im Kot betrug im Mittel 46•1 g/kg TM und der in die Bakterienmasse eingebaute Stickstoffanteil 27•1 g/kg TM bzw. 58% vom Gesamtstickstoffgehalt im Kot. Die BEDN Fraktion wurde auf 73% am Kotstickstoff bestimmt. Der P-Gehalt im Kot sowie der N Gehalt im MP mit durchschnittlichen 10•4 und 57•9 g/kg TM lagen im Bereich von Literaturangaben. Die P Gehalte im MP schwankten in Abhängigkeit von der Zugabe von Phytase signifikant (P=0•000) von 1•8 bis 4•8 g/kg TM. Die Aminozucker wiesen keine signifikanten unterschiede zwischen Fütterungsvarianten auf und lagen im Bereich von Werten von Rinderkot. Ergebnisse weisen darauf hin, dass die angewandte Methode zur direkten Quantifizierung der mikrobiellen Biomasse geeignet ist.