In vitro cleavage and joining at the viral origin of replication by the replication initiator protein of tomato yellow leaf curl virus.

Replication of the single-stranded DNA genome of geminiviruses occurs via a double-stranded intermediate that is subsequently used as a template for rolling-circle replication of the viral strand. Only one of the proteins encoded by the virus, here referred to as replication initiator protein (Rep protein), is indispensable for replication. We show that the Rep protein of tomato yellow leaf curl virus initiates viral-strand DNA synthesis by introducing a nick in the plus strand within the nonanucleotide 1TAATATT decreases 8AC, identical among all geminiviruses. After cleavage, the Rep protein remains bound to the 5' end of the cleaved strand. In addition, we show that the Rep protein has a joining activity, suggesting that it acts as a terminase, thus resolving the nascent viral single strand into genome-sized units.

Temporally distinct accumulation of transcripts encoding enzymes of the prechorismate pathway in elicitor-treated, cultured tomato cells.

The accumulation of phenylalanine-derived phenolic compounds is a well-known element of a plant's defense in response to pathogen attack. Phenylalanine, as well as the other two aromatic amino acids, tyrosine and tryptophan, is synthesized by way of the shikimate pathway. The first seven steps of the shikimate pathway (the prechorismate pathway) are common for the biosynthesis of all three aromatic amino acids. We have studied transcript levels of six genes--i.e., two 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate 7-phosphate synthase genes, one shikimate kinase gene, one 5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase gene, and two chorismate synthase genes--corresponding to four steps of the prechorismate pathway, in cultured tomato cells exposed to fungal elicitors. The abundance of transcripts specific for some of these genes increased 10- to 20-fold within 6 h after elicitor treatment, as did the abundance of phenylalanine ammonialyase-specific transcripts and the synthesis of ethylene. Interestingly, transcript accumulation occurred more rapidly for shikimate kinase than for the enzymes preceding or following it in the prechorismate pathway. Neither the inhibition of ethylene biosynthesis by aminoethoxyvinylglycine nor inhibition of phenylalanine ammonia-lyase (EC 4.3.1.5) activity by 2-aminoindan-2-phosphonic acid affected the time course or extent of transcript accumulation. Thus, the increased demand for phenylalanine in the phenylpropanoid pathway required after elicitor treatment appears to be met by increased de novo synthesis of its biosynthetic enzymes.

Produção de energia por mini e micro hidrelétricas na rede de distribuição de água.

A geração de energia hidrelétrica enfrenta uma crescente restrição a sua expansão, diretamente relacionada a fatores ambientais e da limitação de terrenos com potencial economicamente aproveitável. A partir deste fato, é relacionada uma possível fonte de energia hidrelétrica, resultante do aproveitamento dos potenciais presentes na rede de distribuição de água das cidades, ainda sem nenhum aproveitamento. O desenvolvimento desta fonte de energia se dá com a instalação de mini e micro centrais hidrelétricas nos condutos da rede distribuidora de água. Este trabalho tem por objetivo avaliar o potencial de aproveitamento hidrelétrico por mini e micro hidrelétricas por meio de técnicas de modelagem e de otimização, para agilizar e facilitar o procedimento de identificação dos potenciais e a instalação na rede de abastecimento. O trabalho leva em conta as diversas peculiaridades das redes de distribuição de água e dos equipamentos eletro-hidráulicos, discorrendo sobre a possível complementariedade da geração de energia durante os picos de consumo. Discorre também sobre a contribuição para a rede de distribuição elétrica, na logística e nos custos de implantação além de discutir a tipologia das turbinas capazes de aproveitar o potencial energético. É avaliado, com o auxilio de modelos hidráulicos e de otimização, o posicionamento das centrais geradoras na rede e os possíveis benefícios, restrições e impedimentos ao seu uso, desenvolvendo uma metodologia para facilitar a tomada de decisão quanto ao aproveitamento para geração, ou não, em redes diversas. A construção deste procedimento e ferramenta são desenvolvidos a partir do estudo de caso do sistema distribuidor de água do Município de Piquete no estado de São Paulo, Brasil.

Mini-toletes de cana-de-açúcar: gemas, biorreguladores, adubação nitrogenada e déficit hídrico

A cana-de-açúcar é uma espécie amplamente cultivada em regiões tropicais e subtropicais. Sua propagação é realizada através do plantio de porções caulinares contendo uma média de três gemas. Tal prática requer grande quantidade de material vegetal, o que reduz o ganho dos produtores. Adicionalmente, a utilização de grande quantidade de material vegetal para o plantio dificulta algumas práticas em relação ao manejo da cultura, como transporte e armazenamento. A utilização de mini-toletes, contendo uma única gema, representa uma alternativa ao plantio convencional. Existem limitações impostas à utilização de mini-toletes, relacionadas à baixa disponibilidade de reservas de nutrientes e de água, devido ao reduzido tamanho dos toletes. O presente trabalho teve o objetivo de avaliar o vigor e o desenvolvimento de plantas de cana-de-açúcar provenientes de mini-toletes. No primeiro experimento, comparou-se plantas provenientes de diferentes tipos de propágulos e gemas. Foram avaliados o número de brotações, a porcentagem de brotações, a altura das plantas e as massas de folhas e raízes. No segundo experimento, avaliou-se o efeito da aplicação de biorreguladores em mini-toletes provenientes de gemas apicais e basais. Foram realizadas as determinações do número de brotações, da altura das plantas, da área foliar e das massas secas de folhas e colmos. No terceiro experimento, avaliou-se a aplicação de ureia como fonte de adubação nitrogenada e tiametoxam, um inseticida sistêmico com ação bioativadora, no desenvolvimento de plantas originárias de mini-toletes. Realizaram-se as seguintes determinações: número de brotações, altura das plantas, área foliar e massas secas de colmos, folhas e raízes. No quarto experimento, plantas de cana-de-açúcar originárias de mini-toletes tratados com agroquímicos foram submetidas ao déficit hídrico. Foram avaliadas a altura das plantas, a área foliar e as massas de raiz, folha e caule. Foi possível concluir que plantas provenientes de gemas superiores e de toletes contendo três e duas gemas apresentaram um melhor desenvolvimento. De maneira geral, os resultados indicaram que a cana-de-açúcar não responde de maneira evidente ao uso de reguladores vegetais em mini-toletes. A utilização de ureia aumenta o desenvolvimento de plantas originárias de mini-toletes. Em conjunto com diferentes doses de ureia, a utilização de tiametoxam incrementa aspectos do desenvolvimento da cana-de-açúcar. Adicionalmente, foi possível concluir que a aplicação de agroquímicos em mini-toletes alivia os efeitos negativos do déficit hídrico no desenvolvimento radicular. A partir dos resultados obtidos no presente trabalho, foi possível concluir que a utilização de ureia, tiametoxam e agroquímicos melhora o desenvolvimento de plantas de cana-de-açúcar originárias de mini-toletes.

A metabolomic approach to study the rhizodeposition in the tritrophic interaction: tomato, Pochonia chlamydosporia and Meloidogyne javanica

A combined chemometrics-metabolomics approach [excitation–emission matrix (EEM) fluorescence spectroscopy, nuclear magnetic resonance (NMR) and high performance liquid chromatography–mass spectrometry (HPLC–MS)] was used to analyse the rhizodeposition of the tritrophic system: tomato, the plant-parasitic nematode Meloidogyne javanica and the nematode-egg parasitic fungus Pochonia chlamydosporia. Exudates from M. javanica roots were sampled at root penetration (early) and gall development (late). EMM indicated that late root exudates from M. javanica treatments contained more aromatic amino acid compounds than the rest (control, P. chlamydosporia or P. chlamydosporia and M. javanica). 1H NMR showed that organic acids (acetate, lactate, malate, succinate and formic acid) and one unassigned aromatic compound (peak no. 22) were the most relevant metabolites in root exudates. Robust principal component analysis (PCA) grouped early exudates for nematode (PC1) or fungus presence (PC3). PCA found (PC1, 73.31 %) increased acetate and reduced lactate and an unassigned peak no. 22 characteristic of M. javanica root exudates resulting from nematode invasion and feeding. An increase of peak no. 22 (PC3, 4.82 %) characteristic of P. chlamydosporia exudates could be a plant “primer” defence. In late ones in PC3 (8.73 %) the presence of the nematode grouped the samples. HPLC–MS determined rhizosphere fingerprints of 16 (early) and 25 (late exudates) m/z signals, respectively. Late signals were exclusive from M. javanica exudates confirming EEM and 1H NMR results. A 235 m/z signal reduced in M. javanica root exudates (early and late) could be a repressed plant defense. This metabolomic approach and other rhizosphere -omics studies could help to improve plant growth and reduce nematode damage sustainably.

Effect of commercial amino acids on iron nutrition of tomato plants grown under lime-induced iron deficiency

The objective of this work was to study the effect of root and foliar application of two commercial products containing amino acids from plant and animal origin on iron (Fe) nutrition of tomato seedlings cultivated in two nutrient media: lime and normal nutrient solutions. In the foliar-application experiment, each product was sprayed with 0.5 and 0.7 mL L–1 2, 7, 12, and 17 d after transplanting. In the root application experiment, 0.1 and 0.2 mL L–1 of amino acids products were added to the nutrient solutions. In both experiments, untreated control plants were included as well. Foliar and root application of the product containing amino acids from animal origin caused severe plant-growth depression and nonpositive effects on Fe nutrition were found. In contrast, the application of the product from plant origin stimulated plant growth. Furthermore, significantly enhanced root and leaf FeIII-chelate reductase activity, chlorophyll concentration, leaf Fe concentration, and FeII : Fe ratio were found in tomato seedlings treated with the product from plant origin, especially when the amino acids were directly applied to the roots. These effects were more evident in plants developed under lime-induced Fe deficiency. The positive results on Fe uptake may be related to the action of glutamic acid, the most abundant amino acid in the formulation of the product from plant origin.

Some isolates of the nematophagous fungus Pochonia chlamydosporia promote root growth and reduce flowering time of tomato

The fungal parasite of nematode eggs Pochonia chlamydosporia is also a root endophyte known to promote growth of some plants. In this study, we analysed the effect of nine P. chlamydosporia isolates from worldwide origin on tomato growth. Experiments were performed at different scales (Petri dish, growth chamber and greenhouse conditions) and developmental stages (seedlings, plantlets and plants). Seven P. chlamydosporia isolates significantly (P < 0.05) increased the number of secondary roots and six of those increased total weight of tomato seedlings. Six P. chlamydosporia isolates also increased root weight of tomato plantlets. Root colonisation varied between different isolates of this fungus. Again P. chlamydosporia significantly increased root growth of tomato plants under greenhouse conditions and reduced flowering and fruiting times (up to 5 and 12 days, respectively) versus uninoculated tomato plants. P. chlamydosporia increased mature fruit weight in tomato plants. The basis of the mechanisms for growth, flowering and yield promotion in tomato by the fungus are unknown. However, we found that P. chlamydosporia can produce Indole-3-acetic acid and solubilise mineral phosphate. These results suggest that plant hormones or nutrient ability could play an important role. Our results put forward the agronomic importance of P. chlamydosporia as biocontrol agent of plant parasitic nematodes with tomato growth promoting capabilities.

Avaliação do desempenho do sistema de mini-geração fotovoltaico na Faculdade de Ciências

Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016