Isolamento, caracterização e expressão em sistema bacteriano de um gene que codifica uma proteína transportadora de lipídeos de Piper nigrum

A pimenteira-do-reino (Piper nigrum L.) constitui uma das espécies de pimenta mais amplamente utilizadas no mundo, pertencendo à família Piperaceae, a qual compreende cerca de 1400 espécies distribuídas principalmente no continente americano e sudeste da Ásia, onde esta cultura originou. A pimenteira-do-reino foi introduzida no Brasil no século XVII, e tornou-se uma cultura de importância econômica desde 1933. O Estado do Pará é o principal produto brasileiro de pimenta-do-reino, contudo sua produção vem sendo afetada pela doença fusariose causada pelo fungo Fusarium solani f. sp. piperis. Estudos prévios revelaram a identificação de sequencias de cDNA diferencialmente expressas durante a interação da pimenteira-do-reino com o F. solani f. sp. piperis. Entre elas, uma sequencia de cDNA parcial que codifica para uma proteína transportadora de lipídeos (LTP), a qual é conhecida por seu importante papel na defesa de plantas contra patógenos e insetos. Desta forma, o objetivo principal deste trabalho foi isolar e caracterizar as sequencias de cDNA e genômica de uma LTP de pimenteira-do-reino, denominada PnLTP. O cDNA completo da PnLTP isolado por meio de experimentos de RACE apresentou 621 bp com 32 pb and 235 bp nas regiões não traduzidas 5‘ e 3‘, respectivamente. Este cDNA contem uma ORF de 354 bp codificando uma proteína deduzida de 117 resíduos de aminoácidos que apresentou alta identidade com LTPs de outras espécies vegetais. Análises das sequencias revelou que a PnLTP contem um potencial peptídeo sinal na extremidade amino-terminal e oito resíduos de cisteína preditos por formar quatro pontes de dissulfeto, as quais poderiam contribuir para a estabilidade desta proteína. O alinhamento entre as sequencias de cDNA e genômica revelou a ausência de introns na região codificante do gene PnLTP, o que está de acordo ao encontrado em outros genes de LTPs de plantas. Por último, a PnLTP madura foi expressa em sistema bacteriano. Experimentos adicionais serão realizados com o objetivo de avaliar a habilidade da PnLTP recombinante em inibir o crescimento do F. solani f. sp. piperis.

Modeling the Potential Geographic Distribution of Black Pepper (Piper nigrum) in Asia Using GIS Tools

Known as the "king of spices", black pepper (Piper nigrum), a perennial crop of the tropics, is economically the most important and the most widely used spice crop in the world. To understand its suitable bioclimatic distribution, maximum entropy based on ecological niche modeling was used to model the bioclimatic niches of the species in its Asian range. Based on known occurrences, bioclimatic areas with higher probabilities are mainly located in the eastern and western coasts of the Indian Peninsula, the east of Sumatra Island, some areas in the Malay Archipelago, and the southeast coastal areas of China. Some undocumented places were also predicted as suitable areas. According to the jackknife procedure, the minimum temperature of the coldest month, the mean monthly temperature range, and the precipitation of the wettest month were identified as highly effective factors in the distribution of black pepper and could possibly account for the crop's distribution pattern. Such climatic requirements inhibited this species from dispersing and gaining a larger geographical range.

Enraizamento, aclimatização e produção de mudas de pimenteira-do-reino (Piper nigrum L.) via micropropagação.

A pimenteira-do-reino (Piper nigrum L.) é uma planta trepadeira originária da Índia. Tem grande valor econômico, pois é uma especiaria utilizada mundialmente em grandes escalas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a percentagem de enraizamento, aclimatização e produção de mudas de pimenteira-do-reino. Para o enraizamento in vitro de pimenteira-do-reino, gemas apicais e nodais (explante) foram inoculadas em meio MS (MURASHIGE; SKOOG, 1962) suplementado com 0,05 mg L-1 de ANA. Para a aclimatização, as plantas de pimenteira-do-reino proveniente do cultivo in vitro foram transferidas para substrato vermiculita em bandeja de polipropileno com 24 células, com duas plantas por células. Após 30 dias, houve a transferência do material para substrato (terra+esterco+calcário). A taxa de sobrevivência dessas plantas na fase de aclimatização foi de 97%, relevante desempenho da estratégia adotada. Considerando que esta fase é uma das mais críticas da formação de mudas micropropagadas. Na formação de mudas a taxa de sobrevivência das plantas foi de 100%. A micropropagação é uma alternativa para obter mudas de pimenteira-do-reino com qualidade fitossanitária, sendo que o meio de enraizamento dos brotos é eficiente e promove alta taxa de sobrevivência na aclimatização em substrato vermiculita e todas as plantas desenvolvem para a formação de mudas.

Ácido naftaleno acético na rizogênese in vitro de pimenteira-do-reino (Piper nigrum L.).

O enraizamento in vitro é uma etapa importante no processo de micropropagação, por permitir a formação de plantas completas para posterior aclimatização às condições ex-vitro. Objetivou-se no trabalho verificar o efeito do ácido naftalenoacético (ANA) no enraizamento in vitro de dois híbridos de pimenteira-do reino, um proveniente do cruzamento entre Bento x Guajarina e o segundo do cruzamento entre Bragantina x Arborium. Foram usados os ápices caulinares e segmentos nodais com gemas laterais como explantes, inoculados em condições assépticas em frascos contendo 40 ml de meio básico de cultura de Murashige e Skoog (MS), sacarose a 3%, vitamina 0,2, phytagel a 0,2% e pH ajustado para 5,8 com dose de 0,05 mg L-1 ANA e o testemunha com ½ MS + 0 ANA para os dois genótipos. Ambos cultivados por seis semanas sob condições de fotoperíodo de 16 h.luz.dia-1, com intensidade luminosa de 3.000 lux e temperatura de 25 ± 3oC. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com 2 tratamentos e 5 repetições, sendo um frasco com cinco brotos por repetição. Os parâmetros avaliados foram: A percentagem de explante enraizados e o comprimento da raiz (mm) comprimento do broto (mm), número de raízes. Os dados foram submetidos à análise da variância. Pode-se concluir com os resultados que não há diferença significativa no desenvolvimento entre os dois híbridos a partir de brotos em meio 1/2 MS com 0,05 mg L-1 de ANA.

Mercaptoetanol no controle da oxidação de meristema de pimenteira-do-reino (Piper nigrum L.) em cultivo in vitro.

A pimenteira-do-reino (Piper nigrum L.) é uma planta trepadeira originária da Índia, considerada a mais importante especiaria comercializada mundialmente e usada em larga escala como condimento, além das indústrias de carnes e conservas. Os maiores produtores mundiais da pimenta-do-reino são Índia, Vietnã, Indonésia, Malásia e Brasil, sendo que dos estados brasileiros produtores, o Pará é responsável por cerca de 80% da produção do país. Com o objetivo de avaliar o efeito do ?-Mercaptoetanol no controle da oxidação em meristema de pimenteira-do-reino no estabelecimemto de cultura para o processo de micropropagação, segmentos de ramos contendo gemas apicais e laterais foram submetidos à assepsia e para a retirada dos meristemas ficaramimesos na solução de ?-Mercaptoetanol nas concentrações 5 mM , 10 mM e 15mM. Os meristemas inoculados nas concentrações de 5 e 10 mM apresentaram no final de 30 dias alto grau de oxidação, enquanto os meristemas inoculados na concentração de 15 mM, baixa oxidação. O antioxidante ?-mercaptoetanol na concentração de 15mM é eficiente para controlar a oxidação do meristema para o estabelecimento de cultura in vitro no processo de micropropagação.

Efeito da temperatura no desenvovimento in vitro de pimenteira-do-reino (Piper nigrum L.).

A pimenteira-do-reino (Piper nigrum L.) é uma importante especiaria usada em diversas industriais e é um dos principais produtos agrícolas da pauta de exportações do estado do Pará. A propagação vegetativa, método comercial de produção de mudas de pimenteira-do-reino, se realizada a partir de plantas matrizes infectadas com vírus, promove à degenerescência da planta e prejuízos na produtividade. A temperatura elevada é uma alternativa para a limpeza clonal via micropropagação. O objetivo desse estudo foi verificar a termotolerância dos brotos cultivadas in vitro visando a limpeza clonal. Os explantes (gemas apicais e laterais) foram cultivados in vitro em experimentos preliminares de termotolerância. As temperaturas usadas foram: 32 ºC, 33 ºC, 34 ºC, 36 ºC e 38 ºC, com fotoperíodo de 16 h. luz. Foram avaliados: taxa de oxidação e desenvolvimento de novas folhas. Explantes de pimenteira-do-reino permaneceram incubadas em câmaras do tipo BOD com ajuste de temperatura por 30 dias em cada temperatura. À temperatura de 38 ºC ocorreu elevada taxa de oxidação dos explantes e sem desenvolvimento de brotos enquanto à temperatura de 32 ºC, os explantes diferenciaram in vitro com novas brotações e folhas, sem oxidação. A temperatura dos explantes in vitro influencia diretamente da taxa de sobrevivência e desenvolvimento de pimenteira-do-reino micropropagadas, sendo sugerida a temperatura de 32 ºC para auxiliar a limpeza clonal no processo de micropropagação.

Extração e análise eletroforética em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) de proteínas totais de folhas e raízes de Piper tuberculatum

O Estado do Pará é o principal produtor brasileiro de pimenta-do-reino (Piper nigrum Link), entretanto a sua produção tem sido bastante afetada pela doença conhecida como fusariose. O Fusarium solani f. sp. piperis é o agente causador desta doença que afeta o sistema radicular da planta, causando o apodrecimento das raízes e a queda das folhas levando à morte da planta. Algumas piperáceas nativas da região amazônica, entre elas a espécie Piper tuberculatum Jacq., têm se mostrado resistentes à infecção pelo F. solani f. sp. piperis, e desta forma têm sido utilizadas em estudos de interação planta-patógeno. Neste trabalho foram avaliadas cinco condições de extração de proteínas com o objetivo de selecionar tampões adequados para a extração de proteínas totais de folhas e raízes de P. tuberculatum. Os tampões utilizados para a extração de proteínas de raízes e folhas foram: tampão salino, tampão sacarose, tampão glicerol, tampão uréia e tampão fosfato de sódio. As análises quantitativas mostraram que os tampões sacarose, glicerol e uréia foram mais eficientes na extração de proteínas de folhas e raízes. Análises de SDS-PAGE mostraram padrões diferenciados de bandas em extratos protéicos de folhas e raízes obtidos com os diferentes tampões. Os resultados obtidos neste trabalho contribuem para a identificação de tampões de extração adequados para a obtenção de amostras de proteínas totais em estudos de interação P. tuberculatum - F. solani f. sp. piperis.

Influência dos metabólitos secundários de Piper divaricatum da região amazônica no controle do Fusarium solani f. sp. piperis causador da fusariose em pimenta do reino

A cultura de pimenta do reino (Piper nigrum L.) é uma das principais atividades agrícolas no estado do Pará e sofre sérios danos ocasionados pela fusariose, doença restrita ao Brasil. O presente trabalho avaliou a atividade antifúngica in vitro de óleos essenciais de espécies de Piper ricos em fenilpropanóides frente a Fusarium solani f. sp. piperis, agente causal da fusariose. A inibição do crescimento micelial pelo método de difusão em Agar na concentração de 5 mg.Ml^-1 foi considerada: baixa para P. aduncum (20,3%) e P. krukoffii (31,4%); moderada para P. callosum (55,7%) e P. marginatum (70,3%) e alta para P. divaricatum (93,3%). Os componentes majoritários identificados por CG-EM foram: dilapiol (92,0%), safrol (78,0%), metileugenol (75,2%) e eugenol (7,9%), apiol (80,0%), Z-isoosmorizol (44,0%) e E-anetol (22,0%), respectivamente. O óleo de P. divaricatum e seus compostos majoritários apresentaram valores CIM de 0,75 mg.mL^-1. A avaliação dos efeitos combinados do eugenol e metileugenol apontou o eugenol como principal responsável pela atividade.

Interactions of natural products with β-lactoglobulins, members of the lipocalin family

Natural products constitute an important source of new drugs. The bioavailability of the drugs depends on their absorption, distribution, metabolism and elimination. To achieve good bioavailability, the drug must be soluble in water, stable in the gastrointestinal tract and palatable. Binding proteins may improve the solubility of drug compounds, masking unwanted properties, such as bad taste, bitterness or toxicity, transporting or protecting these compounds during processing and storage. The focus of this thesis was to study the interactions, including ligand binding and the effect of pH and temperature, of bovine and reindeer β-lactoglobulin (βLG) with such compounds as retinoids, phenolic compounds as well as with compounds from plant extracts, and to investigate the transport properties of the βLG-ligand complex. To examine the binding interactions of different ligands to βLG, new methods were developed. The fluorescence binding method for the evaluation of ligand binding to βLG was miniaturized from a quartz cell to a 96-well plate. A method of ultrafiltration sampling combined with high-performance liquid chromatography was developed to assess the binding of compounds from extracts. The interactions of phenolic compounds or retinoids and βLG were investigated using the 96-well plate method. The majority of flavones, flavonols, flavanones and isoflavones and all of the retinoids included were shown to bind to bovine and reindeer βLG. Phenolic compounds, contrary to retinol, were not released at acidic pH. Those results suggest that βLG may have more binding sites, probably also on the surface of βLG. An extract from Camellia sinensis (L.) O. Kunze (black tea), Urtica dioica L. (nettle) and Piper nigrum (black pepper) were used to evaluate whether βLG could bind compounds from plant extracts. Piperine from P. nigrum was found to bind tightly and rutin from U. dioica weakly to βLG. No components from C. sinensis bound to βLG in our experiment. The uptake and membrane permeation of bovine and reindeer βLG, free and bound with retinol, palmitic acid and cholesterol, were investigated using Caco-2 cell monolayers. Both bovine and reindeer βLG were able to cross the Caco-2 cell membrane. Free and βLG-bound retinol and palmitic acid were transported equally, whereas cholesterol could not cross the Caco-2 cell monolayer free or bound to βLG. Our results showed that βLG can bind different natural product compounds, but cannot enhance transport of retinol, palmitic acid or cholesterol through Caco-2 cells. Despite this, βLG, as a water-soluble binding protein, may improve the solubility of natural compounds, possibly protecting them from early degradation and transporting some of them through the stomach. Furthermore, it may decrease their bad or bitter taste during oral administration of drugs or in food preparations. βLG can also enhance or decrease the health benefits of herbal teas and food preparations by binding compounds from extracts.

Agroforestry systems for sustainable livelihoods and improved land management in the East Usambara Mountains, Tanzania

Forest destruction for agriculture continues to be a major threat to the rich biological diversity in the East Usambara Mountains in the north-eastern corner of Tanzania. The highest ratio of endemic plant and animal species found on 100 km2 anywhere in the world is depending on the remaining natural forests. Forests are vitally important for the local population in many different ways, and nationally they are an important source of water and hydroelectricity. The soils, of low fertility and mostly acidic Ferrasols, mainly have the nutrients in the topsoil. After clear-cutting, the soils soon become poor when the topsoil is eroded. High-value cardamom is nowadays unsustainably cultivated in the natural forests of the East Usambaras. The general aim was to study the possibilities to develop new profitable and sustainable agroforestry systems for the benefit of the local people that could contribute to relieving the pressure on the remaining natural forests in the East Usambara Mountains. Results from a spice crop agroforestry trial, established in cooperation with a local farmer, showed a clear advantage of intercropping cardamom (Elettaria cardamomum) and black pepper (Piper nigrum) with trees, especially with Grevillea robusta. The nitrogen fixing tree species Gliricidia sepium also improved the nitrogen and organic matter content of the soil over levels found in the natural forest. With improved agroforestry methods for spice production the households generated as much as13 times the net income obtained with traditional forest cultivation practices. There are thus sustainable and profitable ways to cultivate spices as cash crops in well-managed homegardens. However, the farmers need stable markets, access to credit and comprehensive extension services. The soil fertility depletion should be reversed with organic manure application and an enabling policy environment for the smallholder-farming sector. Strong farmers organisations and equal rights to resources and decision-making are needed. Organic spices have an increasing demand, and their export would be profitable for these farmers. What is, however, most needed for a change is a political will of a government that understands the importance of agricultural and forestry development for poverty reduction.

Climate change and crop yields in the Indian Cardamom Hills, 1978-2007 CE

In this study we analyzed climate and crop yields data from Indian cardamom hills for the period 1978-2007 to investigate whether there were significant changes in weather elements, and if such changes have had significant impact on the production of spices and plantation crops. Spatial and temporal variations in air temperatures (maximum and minimum), rainfall and relative humidity are evident across stations. The mean air temperature increased significantly during the last 30 years; the greatest increase and the largest significant upward trend was observed in the daily temperature. The highest increase in minimum temperature was registered for June (0.37A degrees C/18 years) at the Myladumpara station. December and January showed greater warming across the stations. Rainfall during the main monsoon months (June-September) showed a downward trend. Relative humidity showed increasing and decreasing trends, respectively, at the cardamom and tea growing tracts. The warming trend coupled with frequent wet and dry spells during the summer is likely to have a favorable effect on insect pests and disease causing organisms thereby pesticide consumption can go up both during excess rainfall and drought years. The incidence of many minor pest insects and disease pathogens has increased in the recent years of our study along with warming. Significant and slight increases in the yield of small cardamom (Elettaria cardamomum M.) and coffee (Coffea arabica), respectively, were noticed in the recent years.; however the improvement of yield in tea (Thea sinensis) and black pepper (Piper nigrum L.) has not been seen in our analysis.

Seringueira em sistemas agroflorestais.

Consorciacao com culturas de ciclo curto. consorciacao com culturas perenes. seringueira x cafeeiro. sistemas temporarios. Consorciacao do cafeeiro durante a formacao do seringal. Substituicao de cafezal em fim de ciclo por seringal. Sistemas permanentes. Seringal em renques no cafezal. Arborizacao do cafezal com seringueiras. Seringueira x cacaueira. Cacaueira x seringais velhos e desfolhados. Novos plantios consorciados de seringueira x cacaueiro. Seringueira x citros. Substituicao de pomares citricos decadentes por seringais. Consorciacao de citros durante a formacao do eringal. Consorciacao permanente de seringueira x citros. Seringueira x pimenteira-do-reino. Seringueira x palmeiras e plantas menos exigentes de luz. Seringueira x guaranazeiro. Seringueir-ras como componentes de quintais agroflorestais.

Efeito de extratos aquosos de plantas na oviposição da traça-das-crucíferas, em couve

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Controle de mosca-branca com extratos vegetais, em tomateiro cultivado em casa-de-vegetação

Visando buscar métodos alternativos no controle da mosca-branca Bemisia tabaci (Gennadius) biótipo B em tomateiro, foram realizados testes de atratividade e preferência para oviposição em casa-de-vegetação, utilizando-se quatorze extratos aquosos a 3% (peso/volume). Os extratos foram preparados com partes de Azadirachta indica, Trichilia pallida,Chenopodium ambrosioides,Piper nigrum,Melia azedarach,Ruta graveolens,Ricinus communis,Mentha pulegium,Tagetes erecta,Eucalyptus citriodora,Cymbopogon nardus e Coriandrum sativum. Numa segunda etapa, os extratos mais eficientes em casa-de-vegetação foram observados em laboratório, a fim de avaliar o possível efeito sistêmico dos mesmos sobre ninfas da mosca-branca. Constatou-se que as plantas de tomateiro pulverizadas com extratos à base de folhas de M. pulegium e folhas e sementes de A. indica foram menos atrativas aos adultos do inseto. Plantas pulverizadas com extratos de folhas de A. indica e folhas + ramos de R. communis mostraram efeitos deterrentes à oviposição do inseto, reduzindo o número de ovos; em contrapartida, o extrato à base de folhas de C. nardus estimulou a oviposição da mosca-branca sobre as plantas. O uso dos extratos por via sistêmica não afetou o período de desenvolvimento (ovo-adulto) da mosca-branca; entretanto, a presença de extratos de sementes e folhas de A. indica e de folhas de M. pulegium provocou aumento significativo na mortalidade de ninfas de B. tabaci biótipo B.

Efeito de pós vegetais sobre Sitophilus zeamais (Mots., 1855) (Coleoptera: Curculionidae)

Objetivou-se testar a atividade inseticida de pós vegetais em Sitophilus zeamais. Foram testados os pós de Anadenanthera colubrina (folhas); Annona muricata (sementes); Azadirachta inidica (folhas e flores); Caesalpinia pyramidalis (folhas), Chenopodium ambrosioides (folhas e flores); Cymbopogon sp. (folhas); Cymbopogon citratus (folhas); Momordica charantia (folhas e frutos); Piper nigrum (sementes); e Ricinus communis (folhas). Além disso, avaliou-se o potencial inseticida de folhas e flores de C. ambrosioides em diferentes dosagens. Na avaliação de repelência foi estabelecido um índice de preferência, e utilizado o teste t para comparação das médias das espécies vegetais. Também foi realizada a comparação das médias das plantas que foram classificadas como repelentes. Para avaliação da mortalidade, procedeu-se a análise de variância e a comparação das médias pelo teste de Tukey e também o teste t para comparação das médias dos tratamentos C. ambrosioides e P. nigrum. Os dados de emergência foram analisados pelo teste de Tukey. Para avaliar os dados de mortalidade, ocasionados por C. ambrosioides, determinou-se a CL50 utilizando a análise de Probit. Os dados de emergência foram verificados pela análise de regressão. As plantas que provocaram repelência foram Cymbopogon sp., C. citratus e C. ambrosioides. A planta que mais afetou a sobrevivência da praga foi C. ambrosioides, que provocou mortalidade total dos insetos infestantes e nenhuma emergência. Adultos de S. zeamais são mais suscetíveis a concentração de 0,125 g do pó de C. ambrosioides.