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Page 1: FISIOLOGIA VEGETAL TÓPICOS DE PESQUISA: … · FISIOLOGIA VEGETAL . N NH H O COOCH. 3. ... DEP. DE BOTÂNICA . FISIOLOGIA VEGETAL Figura 3. ... Slide 1 Author: joao.e.schmidt Created

Estudos em andamento: • Produção de alcalóides monoterpeno indólicos bioativos em Psychotria spp. • Produção de saponinas imunoadjuvantes em Quillaja brasiliensis. • Produção de terpenos (oleoresina) em plantações de Pinus elliottii. • Busca de novas bioatividades e funções in planta de metabólitos secundários. • Controle da rizogênese adventícia em Eucalyptus (ênfase em E. globulus e seus híbridos), espécies lenhosas nativas e Arabidopsis thaliana. Abordagens: • Fisiológica (planta inteira, tecidos e células), bioquímica (atividades enzimáticas e quantificação de metabólitos) e molecular (expressão gênica).

Figura 1. Ilustrações representativas de estudos em andamento: A. Psychotria brachyceras e seu alcalóide antioxidante e antimutagênico braquicerina; B. Coleta de oleoresina (nos sacos) mediada por pasta indutora (aplicada ao ferimento) em Pinus elliottii; C. Enraizamento adventício em microestaca de Eucalyptus globulus induzido por auxina.

CENTRO DE BIOTECNOLOGIA & INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS CONTATO: Arthur Germano Fett-Neto, Ph.D. 55 51 3308 7642 [email protected] www.cbiot.ufrgs.br/cenbiot/fisiovegetal/index.html

DEP. DE BOTÂNICA

TÓPICOS DE PESQUISA: Regulação da produção de metabólitos secundários bioativos em plantas. Controle da rizogênese adventícia em espécies modelo e florestais

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Abordagem: Os problemas fisiológicos são estudados com o uso de técnicas moleculares (expressão gênica diferencial e quantitativa), bioquímicas (atividades enzimáticas, quantificação de várias classes de metabólitos primários e secundários) e de planta inteira (crescimento, avaliações morfométricas, etc.). Os estudos são realizados em condições de laboratório e de campo. Principais resultados (exemplos): • Aumento de rendimento de produtos bioativos oriundos da fitodiversidade brasileira (Figura 2). • Geração de protocolos de propagação de espécies nativas produtoras de moléculas bioativas, com vistas à sustentabilidade de sistemas de produção (Figuras 3 e 4). • Desenvolvimento de pastas indutoras de oleoresina de coníferas com baixo custo e alto rendimento . • Geração de protocolos otimizados para enraizamento de Eucalyptus (Figura 5).

Figura 2. Indução da concentração foliar do alcalóide antioxidante e antimutagênico braquicerina em Psychotria brachyceras por exposição à luz ultravioleta.

PRINCIPAIS RESULTADOS: Estratégias eficientes de produção de alcalóides e terpenos de interesse farmacológico e industrial. Desenvolvimento e otimização de sistemas de enraizamento adventício de espécies florestais e lenhosas bioativas.

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CONTATO: Arthur Germano Fett-Neto, Ph.D. 55 51 3308 7642 [email protected] www.cbiot.ufrgs.br/cenbiot/fisiovegetal/index.html

CENTRO DE BIOTECNOLOGIA & INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS DEP. DE BOTÂNICA

FISIOLOGIA VEGETAL

Figura 3. Estaca enraizada de Psychotria umbellata, estrutura do alcalóide neuroativo psicolatina e detalhe de embrião somático da espécie obtido em cultura.

Figura 4. Microestacas de Quillaja brasiliensis, espécie arbórea produtora de saponinas imunoadjuvantes, após exposição a diferentes tratamentos rizogênicos.

Figura 5. Microestacas de Eucalyptus globulus enraizadas em diferentes concentrações de cálcio .

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Ongoing research: -Production of bioactive monoterpene indole alkaloids in Psychotria spp. - Production of immunoadjuvant saponins in Quillaja brasiliensis. - Production of terpenes (oleoresin) in Pinus elliottii plantations. - Search for new bioactivities and in planta functions of secondary metabolites. - Control of adventitious rooting in Eucalyptus (emphasis on E. globulus and its hybrids), native woody species and Arabidopsis thaliana. Approaches: Physiological (whole plant, tissues, cells) , biochemical (enzyme activities and metabolite quantification), and molecular (gene expression).

TOPICS OF RESEARCH: Regulation of the production of bioactive secondary metabolites in plants. Control of adventitious root development in forest and model species.

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CONTACT: Arthur Germano Fett-Neto, Ph.D. 55 51 3308 7642 [email protected] www.cbiot.ufrgs.br/cenbiot/fisiovegetal/index.html

CENTER FOR BIOTECHNOLOGY & BIOSCIENCES INSTITUTE CENTER FOR BIOTECHNOLOGY & BIOSCIENCES INSTITUTE

Figura 1. Representative images of ongoing investigations: A. Psychotria brachyceras and its antioxidant and antimutagenic alkaloid, brachycerine; B. Oleoresin tapping (collected in plastic bags) mediated by induction paste (applied to wound panel) in Pinus elliottii; C. Adventitious rooting in microcuttings of Eucalyptus globulus induced by auxin.

CENTER FOR BIOTECHNOLOGY & BIOSCIENCES INSTITUTE DEPT OF BOTANY

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Approaches: Physiological problems are investigated using molecular techniques (differential and quantitative gene expression), biochemical (enzyme activities, primary and secondary metabolites) and of whole plant (growth and morphometric analyses). Studies are carried out both in the laboratory and in the field. Main results (examples): Increased yield of bioactive products originated from Brazilian phytodiversity (Figure 2); Establishment of propagation protocols for native species that accumulate bioactive molecules aiming at sustainable production systems (Figures 3 and 4); Development of oleoresin induction pastes with low cost and resulting in high yield; Development of optimized rooting protocols for Eucalyptus (Figure 5).

MAIN RESULTS: efficient strategies for production of alkaloids and terpenes with pharmaceutical and industrial interest. Development and optimization of adventitious rooting systems for forestry and bioactive woody species .

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DEPT OF BOTANY CONTACT: Arthur Germano Fett-Neto, Ph.D. 55 51 3308 7642 [email protected] www.cbiot.ufrgs.br/cenbiot/fisiovegetal/index.html

CENTER FOR BIOTECHNOLOGY & BIOSCIENCES INSTITUTE

Figure 2. Induction of leaf accumulation of the antioxidant and antimutagenic alkaloid brachycerine in Psychotria brachyceras by UV exposure.

Figure 3. Rooted cutting of Psychotria umbellata, structure of the neuroactive alkaloid psychollatine and a detail of somatic embryo obtained in culture.

Figure 4. Microcuttings of Quillaja brasiliensis, tree species that produces immunoadjuvant saponins, after exposure to different rhizogenesis promoting treatments.

Figure 5. Microcuttings of Eucalyptus globulus rooted with different calcium concentrations.