Aplicação de polímero hidroretentor no desenvolvimento inicial de Eucalyptus grandis

Pós-graduação em Agronomia (Proteção de Plantas) - FCA

Estudo da diversidade genética e química e produção do epímero do ácido caurenóico em calos de croton antisyphiliticus mart

Pós-graduação em Agronomia (Horticultura) - FCA

Deficiência nutricional em plantas jovens de aroeira-pimenteira (Schinus terebinthifolius Raddi)

A recuperação e a restauração florestal de ecossistemas degradados podem não acontecer das maneiras desejadas se houver carência nutricional ou suprimento inadequado de nutrientes às plantas no estádio inicial de desenvolvimento de espécies florestais nativas. Objetivou-se nesta investigação avaliar os efeitos da deficiência de nutrientes em plantas jovens de aroeira-pimenteira (Schinus terebinthifolius Raddi). Para isso, induziu-se a sintomatologia de deficiência nutricional, determinaram-se os teores de nutrientes nas folhas e caules, e foi feita a avaliação do efeito da deficiência nutricional na altura, na produção de massa seca e no estoque de carbono do caule em plantas jovens de aroeira-pimenteira. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em blocos ao acaso, com três repetições, totalizando treze tratamentos, empregando a técnica de diagnose por subtração (-N, -P, -K, -Ca, -Mg, -S, -B, -Cu, -Fe, -Mn, -Mo, -Zn), sendo que em um dos tratamentos, as plantas foram cultivadas em solução nutritiva com todos nutrientes. Durante o experimento, observou-se que a deficiência nutricional, além de propiciar o aparecimento de sintomas de deficiência que prejudicam o desenvolvimento vegetal, comprometeu também a produção de massa de plantas jovens de aroeira-pimenteira. Estes resultados claramente evidenciam o fato de que projetos de implantação de florestas ou de recuperação e restauração de ecossistemas degradados que utilizem a aroeira-pimenteira, em solos que necessitem de suplementação nutricional, poderão ter seu sucesso comprometido se não houver a complementação nutricional necessária.

PRODUÇÃO DE BIOMASSA E COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE ADUBOS VERDES CULTIVADOS NO VALE DO RIBEIRA

A contribuição da adubação verde com leguminosas para melhoria do solo e produção agrícola depende em primeiro lugar da produção de biomassa e da sua composição química, que variam em função da espécie, região e estação de cultivo. Objetivo do presente trabalho foi avaliar a composição química da biomassa produzida por adubos verdes no Vale do Ribeira, São Paulo, Brasil. Para tal, foi conduzido um experimento em Pariquera-Açu-SP, no ano agrícola 2006/2007, em blocos casualizados, com quatro tratamentos (três adubos verdes e vegetação espontânea) e cinco repetições. Aos 30, 60, 90 e 120 dias após a semeadura, foram coletadas amostras em 1 m² da parte aérea das plantas e determinada a matéria fresca e seca, bem como a composição da biomassa. Crotalária, guandu e mucuna produziram, em ordem decrescente, as maiores quantidades de biomassa e foram mais eficientes do que a vegetação espontânea. A biomassa produzida pelos adubos verdes apresentou qualidade superior à produzida pela vegetação espontânea. Crotalária e guandu apresentam maior proporção de matéria seca acumulada no caule que possui baixo teor de N, alta relação C/N e L/N, variáveis que tornam a decomposição dos resíduos mais lenta. A análise particionada da matéria seca permite indicação mais precisa da composição química dos resíduos e a previsão da disponibilidade dos nutrientes no solo.

Metabolismo secundário e ligninas de espécies de Piper

O estudo químico das folhas e dos frutos de P. richardiaefolium resultou no isolamento de oito lignanas, sendo duas lignanas furofurânicas (sesamina e kobusina), quatro lignanas dibenzilbutirolactônicas (hinokinina, kusunokinina, arctigenina e haplomirfolina), duas lignanas dibenzilbutirolactólicas (cubebina e 3,4- dimetoxi-3,4-desmetilenodioxicubebina), dois cinamatos de bornila (ferulato de bornila e cumarato de bornila) e na identificação de duas amidas (piplartina e diidropiplartina). Das folhas de P. richardiaefolium foi extraído e analisado o óleo volátil. As estruturas das substâncias isoladas foram identificadas através de métodos espectroscópicos (RMN de 1H e de 13C e espectrometria de massas). O estudo de análise de componentes principais (PCA) das espécies Piper (P. truncatum - k 616, P. richardiaefolium - k 290, P. richardiaefolium - k 350, P. richardiaefolium - k 593, P. truncatum - k 597, P. pseudopotifolium - k 598, P. richardiaefolium - k 854, P. richardiaefolium - k 610, P. truncatum - k 112, P. pseudopotifolium - k 211 e P. cernuum - k 137) permitiu agrupar as espécies em dois grandes grupos e quatro subgrupos em relação à similaridade entre elas. Ligninas do caule de seis espécies de Piper foram extraídas utilizando o método de degradação de Klason e método de Bjorkman, e analisadas por métodos espectroscópicos (IV, RMN de 1H e de 13C). O método de degradação por oxidação por nitrobenzeno foi o escolhido para determinar a relação entre os monolignóis siringila e guaiacila. Os principais metabólitos das espécies estudadas foram comparados com os tipos de ligninas das mesmas espécies e os resultados sugeriram uma independência entre as vias biossintéticas de ligninas e lignanas.

Identificação e caracterização de RNA mensageiros candidatos a alvo das proteínas PUMILHO de Arabidopsis através do sistema triplo-híbrido de levedura

Proteínas PUF regulam a estabilidade e a tradução através da ligação a seqüências específicas nas regiões 3\' não traduzidas (3\' UTR) dos mensageiros. A ligação é mediada por um domínio de ligação conservado constituído por 8 repetições de aproximadamente 36 aminoácidos cada. Experimentos realizados no sistema triplo-híbrido de levedura mostraram que os homólogos PUF de Arabidopsis APUM-1, APUM-2 e APUM-3 são capazes de ligar especificamente à seqüência chamada de Elemento de Resposta a NANOS (NRE) reconhecida pelo homólogo PUF de Drosophila. A utilização de bibliotecas de expressão de RNA em ensaios no sistema triplo-híbrido permitiu a identificação de seqüências de ligação consenso para as três proteínas APUM. Análises computacionais identificaram elementos de ligação a APUM em regiões 3\' UTR de importantes transcritos relacionados ao controle do meristema do caule e à manutenção das células totipotentes. Nós mostramos que os homólogos APUM-l, APUM-2 e APUM-3 reconhecem elementos de ligação a APUM nas regiões 3\' UTR dos transcritos WUSCHEL, CLAVATA-1, ZWILLE e FASCIATA-2. Ensaios de RT-PCR e Western blot semiquantitativos mostraram que a quantidade dos transcritos WUSHEL e CLAVATA-1 é alterada em plantas antisenso induzíveis para APUM-l, APUM-2 e APUM-3. A relevância biológica dessas interações foi observada através de ensaios de coimunoprecipitação, confirmando, portanto, o primeiro caso de regulação traducional descrito para os mensageiros WUSCHEL e CLAVATA-1. Análises computacionais adicionais para a identificação de outros homólogos PUF em Arabidopsis encontraram vinte e cinco proteínas possuindo repetições PUF. Entre elas, os homólogos APUM-4, APUM-S e APUM-6 apresentam alta similaridade com as proteínas APUM-l, APUM-2 e APUM-3, sendo capazes de ligar especificamente à seqüência NRE e aos elementos de ligação a APUM presentes nas regiões 3\' UTR dos transcritos WUSCHEL, CLAVATA-1, ZWILLE e FASCIATA-ts resultados indicam que vários homólogos PUF podem agir como reguladores traducionais em Arabidopsis através de um mecanismo molecular conservado entre as espécies, podendo abrir uma nova área de investigação da regulação de mRNA em plantas.

Disponibilidade de níquel no sistema solo-planta: efeito de doses e saturações por bases

Por se tratar de um elemento essencial às plantas e um metal pesado ao mesmo tempo, o níquel requer atenção quanto aos aspectos da fisiologia de plantas e ambiental. Além disso, existe um intervalo estreito entre as exigências nutricionais e os teores tóxicos às plantas. Neste contexto, objetivou-se avaliar o efeito do Ni no sistema solo-planta, com foco no ciclo do N e a disponibilidade do elemento no solo, por meio de experimento em condições controladas, utilizando vasos distribuídos inteiramente ao acaso, utilizando-se esquema fatorial 2 x 5, com sete repetições cada tratamento. O primeiro fator foi constituído de duas saturações por base (50 e 70%) e o segundo de cinco doses de Ni (0; 0,1; 0,5; 1,0 e 10,0 mg dm-3 de solo). Os vasos foram preenchidos com 8 dm3 de terra e cultivados com soja [Glycine max (L.) Merrill] sucedida por girassol (Helianthus annuus L.). Os parâmetros qualitativos e quantitativos: altura de plantas (AP), diâmetro do caule (DC), número de nós (NN), estádio fenológico (EF), índice SPAD e, diâmetro do capítulo (DCap) (para girassol) foram avaliadas aos 30 e 60 dias após a emergência (d.a.e.) de cada cultivo. Plantas inteiras de soja, amostradas em quatro vasos de cada tratamento, foram coletadas no estádio R1. Na mesma ocasião foram coletadas amostras de solo da rizosfera. Em seguida, as plantas coletadas foram divididas em: folhas; raízes (nódulos na soja) e parte aérea. Foram determinados nas folhas utilizadas para diagnose em soja e girassol: os teores de macro e micronutrientes, as atividades da redutase do nitrato e da urease e as concentrações dos ácidos orgânicos: oxálico, malônico, succínico, málico, tartárico, fumárico, oxaloacético, cítrico e lático. Os mesmos ácidos orgânicos foram determinados em raízes secundárias de girassol e nódulos de soja. Foram realizadas avaliações ultraestruturais por meio de microscopia eletrônica de transmissão (MET) em raízes de girassol, e estruturais e de tonalidade em nódulos de soja, por meio de microscopia de luz. No solo, foram determinadas: atividade urease, desidrogenase, Ni total e fitodisponível pelos métodos: Mehlich-1, Mehlich-3 e DTPA. No período de maturidade fisiológica de cada cultura foi realizada a colheita das plantas dos vasos restantes para determinação de produção de grãos, teores de Ni na planta inteira e Ni e N nos grãos. Ao final dos dois experimentos foi realizada nova coleta de solo para extração sequencial de Ni. O índice SPAD em soja aos 60 d.a.e., a produção de massa seca da parte aérea da soja e da raiz de girassol foram influenciados pela saturação por bases, doses de níquel e pela a interação destes. Foram influenciados pelas saturações por base e doses de níquel (fatores isolados): para soja: AP aos 60 d.a.e., NN aos 30 e 60 d.a.e., SPAD aos 30 d.a.e.; para girassol: AP e NN aos 30 e 60 d.a.e., DC e SPAD aos 30 d.a.e. As demais variáveis avaliadas aos 30 e 60 d.a.e. foram influenciadas apenas pela saturação por bases, ou doses de Ni separadamente. As plantas de soja e girassol apresentaram maiores teores de Ni nos diferentes tecidos avaliados (exceto grãos) quando cultivadas sob V50%. A produção de grãos de soja e girassol não foi influenciada pelos tratamentos, porém o teor de N dos grãos de soja influenciado pelas doses de Ni na V70%. A atividade da enzima urease nas folhas de soja e girassol foi responsiva positivamente ao aumento das doses de Ni. Quatro dos ácidos orgânicos avaliados e o teor de N nas folhas e nos grãos foram maiores nas plantas cultivadas sob V70% com a dose de 0,5 mg dm-3 de Ni. As doses de Ni bem com as saturações por bases influenciaram diretamente o balanço de nutrientes das plantas. Os extratores Mehlich-1, Mehlich-3 e DTPA apresentaram elevado coefienciente de correlação entre a fração de Ni disponível no solo e a concentração do elemento nas plantas de soja e girassol, sendo o extrator DTPA o que apresentou maior coeficiente de correlação. O Ni apresentou distribuição variável entre as diferentes frações do solo em função dos tratamentos. Os solos dos tratamentos com saturação por bases de 70% apresentaram maior concentração de Ni ligado a carbonato, comparado aos tratamentos sob saturação por bases de 50%. A distribuição do Ni entre as frações do solo seguiu a seguinte orgem: ligado a carbonato < trocável < ligado a óxidos < matéria orgânica < residual. A saturação por bases exerceu efeito diferenciado para a atividade da urease no solo em função da cultura avaliada. Por sua vez, o Ni exerceu efeito diferenciado sobre a atividade de desidrogenase em função da cultura estudada

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.

Transformações químicas, caracterizações e estudo de modelagem molecular do clerodano bioativo trans-desidrocrotonina

In this work it were developed synthetic and theoretical studies for clerodane-type diterpenes obtained from Croton cajucara Benth which represents one of the most important medicinal plant of the Brazil amazon region. Specifically, the majoritary biocompound 19-nor-clerodane trans-dehydrocrotonin (t-DCTN) isolated from the bark of this Croton, was used as target molecule. Semi-synthetic derivatives were obtained from t-DCTN by using the followed synthetic procedures: 1) catalytic reduction with H2, 2) reduction using NaBH4 and 3) reduction using NaBH4/CeCl3. The semi-synthetic 19-nor-furan-clerodane alcohol-type derivatives were denominated such as t-CTN, tCTN-OL, t-CTN-OL, t-DCTN-OL, t-DCTN-OL, being all of them characterized by NMR. The furan-clerodane alcohol derivatives t-CTN-OL and tCTN-OL were obtained form the semi-synthetic t-CTN, which can be isolated from the bark of C. cajucara. A theoretical protocol (DFT/B3LYP) involving the prevision of geometric and magnetic properties such as bond length and angles, as well as chemical shifts and coupling constants, were developed for the target t-DCTN in which was correlated NMR theoretical data with structural data, with satisfactory correlation with NMR experimental data (coefficients ranging from 0.97 and 0.99) and X-ray diffraction data. This theoretical methodology was also validated for all semi-synthetic derivatives described in this work. In addition, topological data from the Quantum Theory of Atoms in Molecules (QTAIM) showed the presence of H-H and (C)O--H(C) intramolecular stabilized interactions types for t-DCTN e t-CTN, contributing to the understanding of the different reactivity of this clerodanes in the presence of NaBH4.

Fontes de matéria orgânica para a formulação de fertilizantes organominerais peletizados no desenvolvimento da cultura do sorgo

Organo-mineral fertilizers have been used to both meet plants’ nutritional needs and reduce producers’ reliance on mineral fertilizers. This practice improves both the use of nutrients by plants and the soil structure due to the organic matter in these fertilizers. This study aimed to determine the effect of organic matter sources in the composition of organomineral fertilizers and compare it to the effect of traditional mineral fertilizers when it comes to the initial development of sorghum. Research was carried out in a greenhouse at the Federal University of Uberlandia, in Uberlandia, Minas Gerais, Brazil. Sorghum seeds of grain-bearing simple hybrid 1G100 were used in the seeding process. The experiment followed a randomized complete block design in a 4 x 3 + 2 factorial arrangement. Factors included four levels (50, 75, 100 and 125% of 450 kg ha-1, which is the recommended dose for sorghum crops), three organic matter sources in the composition of the organomineral fertilizers (sewage sludge, filter cake, and peat), a control (100% mineral fertilizer), and an untreated check (no fertilizers). Each experimental plot consisted of four plants divided into two pots. Oxisol was used in all pots. Analyses were performed at 30 and 60 days after seeding (DAS) and targeted: plant height, stem diameter, chlorophyll A, chlorophyll B, and leaf area. After this period, plants were removed from the soil, and had their aerial parts isolated to be dried in an air-forced oven before measurement of their dry mass. Means of the organomineral fertilizers outperformed those of both control and untreated check plots in almost all variables at 30 DAS. The only exception was variable stem diameter, in which organomineral fertilizers outperformed untreated check plots only. Sorghum fertilized with organomineral fertilizers also showed positive results in the variables analyzed at 60 DAS: even with dose reduction, their means were similar to those found in control plots. Organomineral fertilizers had higher means in some variables, such as diameter and dry mass of the aerial part, than both control and untreated check plots. In the conditions set in this study and considering the variables herein reported, organomineral fertilizers can substitute mineral fertilizers in the initial development of sorghum, even with some dose reductions.

Propagação in vitro de barueiro (Dipteryx alata Vog.)

Savannah is the second biome in biodiversity in Brazil, presenting great vegetation endemism. Dipteryx alata Vog. (Fabaceae), native from this biome, is an economically important species, with an incipient market due to the lack of commercial plantations. This highlights the need to develop and provide the basis for the domestication of this species. Thus, this study determined the best conditions for in vitro establishment, multiplication, elongation and rooting of stem tips of D. alata plantlets grown vitro. Two culture media (MS and WPM) were evaluated in different salt concentrations (25, 50, 75 and 100%) for plantlet establishment. Four concentrations of 6– Benzylaminopurine (BAP) (0, 1, 2, 3 and 4 mg L-1) amended with 0.25 mg L-1 naphthalene-acetic acid (NAA) were studied for multiplication. Simultaneous elongation and rooting were studied with four concentrations of NAA (0, 1, 2, 3 and 4 mg L-1) together with 0.5 mg L-1 IBA. The variables analyzed were: shoot length (CPA), root length (CP), fresh matter (MF), dry matter (MSC), stem diameter (DC) and number of leaves (NF), 120 days after inoculation, with the exception of number of shoots, which was evaluated in the multiplication stage only. The medium MS at the original salt concentration (100%) was effective for the in vitro establishment of E. alata, resulting in greater root length (27.65 cm) and number of leaves per plantlet (26.0). The concentration of 4 mg L-1 BAP was the best one for multiplication; however, greater concentrations can boost multiplication. The effect of NAA and IBA were noticeable on in vitro elongation and rooting, with best CPA (3.14 cm) and CR (15.84 cm). Therefore, it is possible to state that the medium MS increases the success probability of in vitro establishment of stem tips of Dipteryx alata. NAA concentrations below 3 mg L-1 were favorable for in vitro development of the species, with essential characteristics for acclimatization success|.

Respostas ecofisiológicas de Cybistax antisyphilitica Mart. (Ipê verde) em função das alterações na intensidade de luz

Light varies widely in both time and space in forest formation of “Bioma Cerrado”. Cybistax antisyphilitica occurs in areas typical of this biome, such as cerrado sensu stricto, “cerradões”, and altered areas. The aim of this study was to understand the morphological and physiological responses of C. antisyphilitica to alterations in light intensity. Juvenile plants (5 month of age) were taken to a fragment of semideciduous forest in Uberlândia-MG, and were divided into three treatments: 50 were maintained under the canopy (UC) 20 were kept in small gap (SG) and 20 were maintained under in full sun (FS). The daily courses of chlorophyll a fluorescence were made at the beginning, middle and end of dry season in 2015. At the end of the experiment measurements of chlorophyll content, gas exchange and growth were made. The plants showed dynamic photoinhibition as exhibited by reductions on Fv/Fm close to midday at the end of the dry season. Regarding the effective quantum yield (ΔF/Fm'), plants under FS showed reduced values that coincided with the higher values of electron transport rates (ETR). Plants under FS showed higher values of net CO2 assimilation rates, stomatal conductance, transpiration rates, water use efficiency and chlorophyll content compared to plants under UC. The stem diameter, dry mass of leaves and stem, total dry mass and relative growth rate were higher in plants under FS than plants under UC. On the other hand, plants under UC showed superior values of height, specific leaf area and leaf area ratio. Our results indicate that C. antisyphilitica has plasticity to survive in the contrasting light environments of the semideciduous forests, but this species was able to growth better under full sun conditions.

Escala diagramática e influência de sistemas de produção na ocorrência do crestamento gomoso da melancia

CHAPTER 1 - The gummy stem blight, caused by the fungus D. bryoniae, is a disease commonly found in watermelon cultivated in several countries. In Brazil, there are numerous studies related to the disease, but there are not uniform methods for quantifying of disease severity in the field. Thus, we developed a diagrammatic scale based on scanned photos of watermelon leaves infected with D. bryoniae. The scale developed showed levels of 0; 10; 20; 45; 65 and 90% of severity. The scale validation was divided into two parts: initially, 10 evaluators (half with experienced and other half without experience) estimated the disease severity based on the initial observation of 100 photos of watermelon leaves with symptoms of the disease at different severity levels. Before, the same evaluators estimated the disease severity with the support of the scale prepared from the Quant program. Data were analyzed using linear regression and were obtained angular, linear, and correlation coefficients. Based on these data, we determined the accuracy and precision of the evaluations. The correlation coefficients (R2) ranged from 0.88 - 0.97 for the experienced evaluators and from 0.55 - 0.95 for the inexperienced evaluators. The average angular coefficient (A) for inexperienced evaluators was 20.42 and 8.61 with and without the support of diagrammatic scale, respectively. Experienced evaluators showed values of average linear coefficient of 5.30 and 1.68 with and without the support of diagrammatic scale, respectively. The absolute errors analysis indicated that the use of diagrammatic scale contributed to minimize the flaws in the severity levels estimation. The diagrammatic scale proposed shown adequate for gummy stem blight severity evaluation in watermelon. CHAPTER 2 - The gummy stem blight (Didymella bryoniae) is a disease that affects the productivity of watermelon leading to losses over 40%. This study aimed to evaluate the efficiency of different production systems in control of gummy stem blight in watermelon for to establish efficient methods to combat the disease. There were applied the following treatments: conventional tillage (T1), integrated management (T2) and organic management (T3). In T1 and T2 were applied mineral fertilization and T3 was used bovine manure. There was application of fungicides and insecticides in commercial dose in T1 and T2, being after soil chemical analysis in T2. Disease severity was assessed by grading scale. The experimental design was randomized blocks. The severity of gummy stem blight has increased substantially during the fruit formation. Watermelon plants grown with integrated management (T2) showed lower levels of disease severity, while plants in organic management (T3) exhibited higher levels of severity. We conclude that management based on judicious accompaniments in field represents best way to achieve the phytosanitary aspect adequate for cultivation of watermelon in Tocantins.

Estudo anatômico de trembleya phlogiformis dc.

v. 13, n. 2, p. 82-92, 2016.

Chemical characterization and evaluation of biological activity of Cynara cardunculus extractable compounds

The Mediterranean species Cynara cardunculus L. is recognized in the traditional medicine, for their hepatoprotective and choleretic effects. Biomass of C. cardunculus L. var. altilis (DC), or cultivated cardoon, may be explored not only for the production of energy and pulp fibers, but also for the extraction of bioactive compounds. The chemical characterization of extractable components, namely terpenic and phenolic compounds, may valorize the cultivated cardoon plantation, due to their antioxidant, antitumoral and antimicrobial activities. In this study, the chemical composition of lipophilic and phenolic fractions of C. cardunculus L. var. altilis (DC), cultivated in the south of Portugal (Baixo Alentejo region) was characterized in detail, intending the integral valorization of its biomass. The biological activity of cultivated cardoon extracts was evaluated in terms of antioxidant, human tumor cell antiproliferative and antibacterial effects. Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) was used for the chemical analysis of lipophilic compounds. Sixty-five lipophilic compounds were identified, from which 1 sesquiterpene lactone and 4 pentacyclic triterpenes were described, for the first time, as cultivated cardoon components, such as: deacylcynaropicrin, acetates of β- and α-amyrin, lupenyl acetate and ψ-taraxasteryl acetate. Sesquiterpene lactones were the major family of lipophilic components of leaves (≈94.5 g/kg), mostly represented by cynaropicrin (≈87.4 g/kg). Pentacyclic triterpenes were also detected, in considerably high contents, in the remaining parts of cultivated cardoon, especially in the florets (≈27.5 g/kg). Taraxasteryl acetate was the main pentacyclic triterpene (≈8.9 g/kg in florets). High pressure liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS) was utilized for the chemical analysis of phenolic compounds. Among the identified 28 phenolic compounds, eriodictyol hexoside was reported for the first time as C. cardunculus L. component, and 6 as cultivated cardoon components, namely 1,4-di-O-caffeoylquinic acid, naringenin 7-O-glucoside, naringenin rutinoside, naringenin, luteolin acetylhexoside and apigenin acetylhexoside. The highest content of the identified phenolic compounds was observed in the florets (≈12.6 g/kg). Stalks outer part contained the highest hydroxycinnamic acids abundance (≈10.3 g/kg), and florets presented the highest flavonoids content (≈10.3 g/kg). The antioxidant activity of phenolic fraction was examined through 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) free radical scavenging assay. Stalks outer part, and receptacles and bracts extracts demonstrated the highest antioxidant effect on DPPH (IC50 of 34.35 μg/mL and 35.25 μg/mL, respectively). (cont.) abstract (cont.) The DPPH scavenging effect was linearly correlated with the total contents of hydroxycinnamic acids (r = -0.990). The in vitro antiproliferative activity of cultivated cardoon lipophilic and phenolic extracts was evaluated on a human tumor cells line of triple-negative breast cancer (MDA-MB-231), one of the most refractory human cancers to conventional therapeutics. After 48 h of exposition, leaves lipophilic extract showed higher inhibitory effect (IC50 = 10.39 μg/mL) than florets lipophilic extract (IC50 = 315.22 μg/mL), upon MDA-MB-231 cellular viability. Pure compound of cynaropicrin, representative of the main compound identified in leaves lipophilic extract, also prevented the cell proliferation of MDA-MB-231 (IC50 = 17.86 μM). MDA-MB-231 cells were much more resistant to the 48 h- treatment with phenolic extracts of stalks outer part (IC50 = 3341.20 μg/mL) and florets (IC50 > 4500 μg/mL), and also with the pure compound of 1,5-di-O-caffeoylquinic acid (IC50 = 1741.69 μM). MDA-MB-231 cells were exposed, for 48 h, to the respective IC50 concentrations of leaves lipophilic extract and pure compound of cynaropicrin, in order to understand their ability in modelling cellular responses, and consequently important potentially signaling pathways for the cellular viability decrease. Leaves lipophilic extract increased the caspase-3 enzymatic activity, contrarily to pure compound of cynaropicrin. Additionally, leaves lipophilic extract and pure compound of cynaropicrin caused G2 cell cycle arrest, possibly by upregulating the p21Waf1/Cip1 and the accumulation of phospho-Tyr15-CDK1 and cyclin B1. The inhibitory effects of leaves lipophilic extract and cynaropicrin pure compound, against the MDA-MB-231 cell proliferation, may also be related to the downregulation of phospho-Ser473-Akt. The antibacterial activity of cultivated cardoon lipophilic and phenolic extracts was assessed, for the first time, on two multidrug-resistant bacteria, such as the Gram-negative Pseudomonas aeruginosa PAO1 and the Gram-positive methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), two of the main bacteria responsible for health care-associated infections. Accordingly, the minimum inhibitory concentrations (MIC) were determined. Lipophilic and phenolic extracts of florets did not have antibacterial activity on P. aeruginosa PAO1 and MRSA (MIC > 2048 μg/mL). Leaves lipophilic extract did not prevent the P. aeruginosa PAO1 growth, but pure compound of cynaropicrin was slightly active (MIC = 2048 μg/mL). Leaves lipophilic extract and pure compound of cynaropicrin blocked MRSA growth (MIC of 1024 and 256 μg/mL, respectively). The scientific knowledge revealed in this thesis, either by the chemical viewpoint, or by the biological viewpoint, contributes for the valorization of C. cardunculus L. var. altilis (DC) biomass. Cultivated cardoon has potential to be exploited as source of bioactive compounds, in conciliation with other valorization pathways, and Portuguese traditional cheeses manufacturing.