Phytohormone abscisic acid boosts pentobarbital-induced sleep through activation of GABA-A, PPARß and PPARγ receptor signaling / O fito-hormônio ácido abscísico estimula o sono induzido por fenobarbital por meio de ativação da sinalização de receptores GABA-A, PPARß e PPARγ

ABSTRACT Background: Sleep disorders induce anxiety and forgetfulness and change habits. The chemical hypnotic drugs currently used have serious side effects and, therefore, people are drawn towards using natural compounds such as plant-based healing agents. Abscisic acid (ABA) is produced in a variety of mammalian tissues and it is involved in many neurophysiological functions. Objective: To investigate the possible effect of ABA on pentobarbital-induced sleep and its possible signaling through GABA-A and PPAR (γ and β) receptors, in male Wistar rats. Methods: The possible effect of ABA (5 and 10 µg/rat, intracerebroventricularly) on sleep onset latency time and duration was evaluated in a V-maze model of sleep. Pentobarbital sodium (40 mg/kg, intraperitoneally) was injected to induce sleep 30 min after administration of ABA. PPARβ (GSK0660, 80 nM/rat), PPARγ (GW9662, 3 nM/rat) or GABA-A receptor (bicuculline, 6 µg/rat) antagonists were given 15 min before ABA injection. Diazepam (2 mg/kg, intraperitoneally) was used as a positive control group. Results: ABA at 5 µg significantly boosted the pentobarbital-induced subhypnotic effects and promoted induction of sleep onset in a manner comparable to diazepam treatment. Furthermore, pretreatment with bicuculline significantly abolished the ABA effects on sleep parameters, while the amplifying effects of ABA on the induction of sleep onset was not significantly affected by PPARβ or PPARγ antagonists. The sleep prolonging effect of ABA was significantly prevented by both PPAR antagonists. Conclusions: The data showed that ABA boosts pentobarbital-induced sleep and that GABA-A, PPARβ and PPARγ receptors are, at least in part, involved in ABA signaling.

RESUMO Introdução: Os distúrbios do sono induzem a ansiedade e esquecimento e mudam hábitos. Os medicamentos hipnóticos químicos utilizados atualmente têm efeitos colaterais graves e, portanto, as pessoas são atraídas para o uso de compostos naturais, como agentes de cura à base de plantas. O ácido abscísico (ABA) é produzido em uma variedade de tecidos de mamíferos e está envolvido em muitas funções neurofisiológicas. Objetivo: Investigar o possível efeito do ABA no sono induzido por pentobarbital e sua possível sinalização por meio dos receptores GABA-A e PPAR (γ e β), em ratos Wistar machos. Métodos: O possível efeito do ABA (5 e 10 µg/rato, intracerebroventricularmente) no tempo de latência e duração do início do sono foi avaliado em um modelo de labirinto em V de sono. Pentobarbital sódico (40 mg/kg, intraperitonealmente) foi injetado para induzir o sono 30 minutos após a administração de ABA. PPARβ (GSK0660, 80 nM/rato), PPARγ (GW9662, 3 nM/rato) ou antagonistas do receptor GABA-A (bicuculina, 6 µg/rato) foram administrados 15 minutos antes da injeção de ABA. Diazepam (2 mg/kg, intraperitonealmente) foi utilizado como grupo de controle positivo. Resultados: ABA a 5 µg aumentou significativamente os efeitos sub-hipnóticos induzidos por pentobarbital e promoveu a indução do início do sono de forma comparável ao tratamento com diazepam. Além disso, o pré-tratamento com bicuculina aboliu significativamente os efeitos do ABA nos parâmetros do sono, ao passo que os efeitos amplificadores do ABA na indução do início do sono não foram significativamente afetados pelos antagonistas do PPARβ ou PPARγ. O efeito de prolongamento do sono do ABA foi significativamente prevenido por ambos os antagonistas do PPAR. Conclusões: Os dados mostraram que o ABA estimula o sono induzido por pentobarbital e que os receptores GABA-A, PPARβ e PPARγ estão, pelo menos em parte, envolvidos na sinalização ABA.

Spinal protein kinase A and phosphorylated extracellular signal-regulated kinase signaling are involved in the antinociceptive effect of phytohormone abscisic acid in rats / A proteína quinase A da medula espinhal e a sinalização da quinase fosforilada regulada por sinal extracelular estão envolvidas no efeito antinociceptivo do ácido fito-hormônio abscísico em ratos

Abstract Objective: The phytohormone abscisic acid (ABA) as a signaling molecule exists in various types of organisms from early multicellular to animal cells and tissues. It has been demonstrated that ABA has an antinociceptive effect in rodents. The present study was designed to assess the possible role of PKA and phosphorylated ERK (p-ERK) on the antinociceptive effects of intrathecal (i.t.) ABA in male Wistar rats. Methods: The animals were cannulated intrathecally and divided into different experimental groups (n=6‒7): Control (no surgery), vehicle (received ABA vehicle), ABA-treated groups (received ABA in doses of 10 or 20 µg/rat), ABA plus H.89 (PKA inhibitor)-treated group which received the inhibitor 15 min prior to the ABA injection. Tail-flick and hot-plate tests were used as acute nociceptive stimulators to assess ABA analgesic effects. p-ERK was evaluated in the dorsal portion of the spinal cord using immunoblotting. Results: Data showed that a microinjection of ABA (10 and 20 µg/rat, i.t.) significantly increased the nociceptive threshold in tail flick and hot plate tests. The application of PKA inhibitor (H.89, 100 nM/rat) significantly inhibited ABA-induced analgesic effects. Expression of p-ERK was significantly decreased in ABA-injected animals, which were not observed in the ABA+H.89-treated group. Conclusions: Overall, i.t. administration of ABA (10 µg/rat) induced analgesia and p-ERK down-expression likely by involving the PKA-dependent mechanism.

Resumo Objetivo: O ácido fito-hormônio abscísico (ABA) existe como molécula sinalizadora em vários tipos de organismos, de multicelulares a células e tecidos animais. Foi demonstrado que o ABA tem efeito antinociceptivo em roedores. O presente estudo foi desenhado para avaliar o possível papel da PKA e da ERK fosforilada (p-ERK) nos efeitos antinociceptivos do ABA intratecal (i.t.) em ratos Wistar machos. Métodos: Os animais foram canulados por via i.t. e divididos em diferentes grupos experimentais (n=6‒7): controle (sem cirurgia), veículo (veículo ABA recebido), grupos tratados com ABA (recebeu ABA em doses de 10 ou 20 µg/rato), grupo tratado com ABA mais H.89 (inibidor de PKA) que recebeu o inibidor 15 minutos antes da injeção de ABA. Os testes de movimento da cauda e placa quente foram utilizados como estimuladores nociceptivos agudos para avaliar os efeitos analgésicos da ABA. A p-ERK foi avaliada na porção dorsal da medula espinhal por imunotransferência. Resultados: A microinjeção de ABA (10 e 20 µg/rato, i.t.) aumentou significativamente o limiar nociceptivo nos testes de movimento da cauda e placa quente. A aplicação de inibidor de PKA (H.89, 100 nM/rato) inibiu significativamente os efeitos analgésicos induzidos por ABA. A expressão de p-ERK diminuiu significativamente em animais injetados com ABA que não foram observados no grupo tratado com ABA+H.89. Conclusões: No geral, a administração i.t. de ABA (10 µg/rato) induziu a analgesia e expressão negativa de p-ERK provavelmente envolvendo mecanismo dependente de PKA.

Germination and dessication of Hancornia speciosa Gomes seeds / Germinação e secagem de sementes de Hancornia speciosa Gomes

The aim of this work was describe the germination and evaluate the desiccation and reduction in desiccation sensitivity of Hancornia speciosa Gomes seeds. Initially, we evaluated the germination characteristics and morphophysiological aspects of seedlings. The seeds in the first experiment were subjected to fast desiccation (activated silica gel) and slow desiccation (laboratory conditions) until the water content reached 40%, 30%, 20%, and 15% ± 2%. To reduce the desiccation sensitivity, in the second experiment, the seeds were soaked in polyethylene glycol (PEG) at potentials of -0.1 and - 0.3 MPa for 120 h, with or without abscisic acid (ABA) (10-4µM), and subsequently subjected to fast desiccation until a water content of 15% was reached, based on the results from the first experiment. The seed vigor in both experiments was evaluated by the primary root protrusion tests, percentage of normal seedlings, germination speed index, length and mass (shoot, underground, and total). Seedlings of H. speciosa feature a stem-like xylopodium structure. The seeds were tolerant to water reduction up to 15% by fast desiccation and 30% by slow desiccation. Moreover, priming was not efficient in reducing the desiccation sensitivity of H. speciosa seeds.

Objetivou-se neste trabalho descrever a germinação e avaliar a secagem e a redução da sensibilidade à dessecação em sementes de Hancornia speciosa Gomes. Inicialmente, foi realizada a descrição das características de germinação e aspectos morfofisiológicos das plântulas. Para primeiro experimento, as sementes foram submetidas à secagem rápida (sílica gel ativada) e à secagem lenta (condições de ambiente de laboratório) até atingirem os teores de água de 40, 30, 20 e 15 ± 2%. Na tentativa da redução da sensibilidade à dessecação em um segundo experimento, as sementes foram embebidas em polietileno glicol (PEG) nos potenciais de -0,1 e -0,3 MPa por 120 horas associados ou não ao ácido abscísico (ABA) (10-4M) e posteriormente submetidas a secagem rápida no teor de água de 15%, de acordo com os resultados do primeiro experimento. O potencial fisiológico das sementes, em ambos os experimentos, foi avaliado por meio dos testes de protrusão da raiz primária, porcentagem de plântulas normais, índice de velocidade de germinação, comprimento e massa seca de plântulas (parte aérea, sistema subterrâneo e total). As plântulas de H. speciosa apresentam xilopódio de estrutura caulinar. As sementes toleram a redução do teor de água até 15% na secagem rápida e de 30% para secagem lenta. O condicionamento osmótico não foi eficiente para reduzir a sensibilidade à dessecação de sementes de H. speciosa.

Definição do ponto de colheita comercial e da concentração de etileno exógeno visando melhor aproveitamento do potencial comercial e nutricional de bananas da cultivar Thap Maeo / Definition of harvest time and exogenous etilene concentration aiming at the better commercial and nutritional potential of the bananas of the Thap Maeo cultivar

A banana é um fruto consumido no mundo todo e, ao contrário do que acontece na maioria dos países nos quais predomina o grupo Cavendish, uma grande variedade de cultivares são consumidas nas diferentes regiões do Brasil. No entanto, as informações bioquímicas e fisiológicas a respeito das cultivares consumidas no país são ainda restritas e, apesar de serem muito diferentes entre si, são tratadas da mesma maneira na pré e pós-colheita, o que muitas vezes compromete a qualidade do fruto. Diante disso, dois pontos são fundamentais para a obtenção de frutos de melhor qualidade: a definição do ponto de colheita e o tratamento dos frutos com etileno após a colheita. Hoje a colheita é feita em função do diâmetro dos frutos e o tratamento com etileno é o mesmo para todas as cultivares. Porém, frutos com o mesmo diâmetro nem sempre estão no mesmo estágio de maturidade fisiológica e, usualmente, o tratamento pós-colheita feito com etileno, visando o amadurecimento mais rápido e uniforme dos frutos, não segue nenhuma orientação técnica. A consequência da falta de critérios definidos para a colheita e para a aplicação de etileno resulta em bananas com baixa qualidade e com vida-de-prateleira curta. A produção de banana é dificultada pelos problemas fitossanitários que ocorrem nas plantações, incluindo doenças como as Sigatokas Negra e Amarela e o Mal-do-Panamá. Tendo em vista a ameaça que as doenças da bananeira representam e os prejuízos que podem causar, a introdução de cultivares resistentes é a melhor forma para reduzir a pressão desses patógenos sobre a cultura. Por ser resistente às Sigatokas e ao Mal de Panamá este trabalho visou conhecer melhor a cultivar Thap Maeo (Musa acuminata AAB cv. Thap Maeo) que tem como defeito principal uma vida-de-prateleira muito curta. Os objetivos deste trabalho foram: (1) estabelecer o ponto de colheita das bananas da cultivar Thap Maeo utilizando a metodologia da soma de temperatura a que a planta está exposta durante o desenvolvimento dos frutos; (2) estabelecer, a partir da caracterização físico-química dos frutos, o teor ideal de etileno exógeno para promover o amadurecimento uniforme dos frutos e, (3) estudar o balanço hormonal no amadurecimento dos frutos. Em uma primeira etapa foi implantado um experimento de campo para determinar a Temperatura Base e a Idade Fisiológica Máxima para esta cultivar. Estes parâmetros são necessários para o cálculo da idade fisiológica e na determinação do ponto de colheita. Com o término desta etapa, foram realizadas colheitas de frutos em diferentes épocas do ano para confirmar a metodologia usada. Foi possível estabelecer uma metodologia para estimar o ponto de colheita dos frutos de acordo com a estação do ano em que estes se desenvolveram. Para estabelecer o teor ideal de etileno exógeno aplicado na pós-colheita, os frutos foram testados com diferentes concentrações de etileno (0 a 1000 ppm) em dose única. Os resultados indicam que mesmo as menores concentrações de etileno aplicadas promovem o amadurecimento uniforme dos frutos, sem diferenças aparentes entre os tratamentos. Além disso, as análises do perfil de compostos voláteis da polpa indicam que a maior diferença entre o aroma dos tratamentos é entre frutos tratados e não tratados. Os frutos que não foram tratados apresentaram maior quantidade de compostos identificados. Em todas as colheitas realizadas, o período entre o início do amadurecimento e o amadurecimento completo dos frutos foi consideravelmente curto se comparado a bananas do subgrupo Nanica. Para melhor compreender estes resultados, além do etileno, foram quantificados os teores livres dos hormônios ácido indol-3-acético (AIA) e ácido abcísico (ABA). Em comparação com estudos anteriores, com cultivares do subgrupo Nanica, a cultivar Thap Maeo produz mais etileno e ABA durante o amadurecimento, além de apresentar menores teores de AIA quando verde. Estas diferenças hormonais podem explicar o curto período de amadurecimento desta cultivar

Banana is an important staple food. Unlike the world Market, which has only the Cavendish Bananas as export bananas, Brazilian market has many Bananas varieties. However, biochemical and physiological information about these varieties are still scarce and different bananas cultivars are treated the same way in pre or post-harvest, which often affects the quality of the fruit. In this context, two issues are important to reach best fruit quality: definition of harvest time and the exogenous ethylene treatment. Now a day the harvest time is defined by the diameter of the fruits and the ethylene treatment is equal for all cultivars. However, fruits with the same diameter not always are in the same development grade and the post-harvest ethylene treatment, aiming a faster and uniform ripening, does not follow any technical recommendation. The consequences for the lack of criteria in the harvest and for the ethylene treatment might be a low quality and shelf life banana. Banana production is hampered by plant health problems occurring in the production fields, including the diseases such as the Sigatokas and the Panama Wilt. Given the threat of the banana diseases, and the damage they can cause, the introduction of resistant cultivars is the best way to reduce the pressure of these pathogens on this crop. Being resistant to Sigatokas and Panama diseases, this work aimed to know better the cultivar Thap Maeo (Musa acuminata AAB cv. Thap Maeo) whose main defect is a short shelf life. The objectives of this work were: (1) to establish the harvest time of Thap Maeo bananas using the thermal sum techniques, (2) using the physico-chemical characterization of the fruit, establish the ideal concentration of exogenous ethylene to promote uniform ripening of fruits and (3) study the hormonal balance in the fruit ripening. The first step was a field experiment to determine the base temperature and the maximum physiological age. These parameters are used to calculate the thermal sum. The next step was to harvest fruits from different times of the year to confirm the methodology. It was established a methodology to estimate the harvest time according to the season in which the fruit has developed. Five ethylene concentration were tested (0-1000 ppm). Results showed that even the low ethylene concentration applied could promote the uniform ripening of the fruits with no apparent differences between the treatments. Furthermore, the analysis of volatile compounds in the pulp indicate that the major difference between the aroma of treatments is between treated and untreated fruits. The fruits that were not treated showed a higher amount of identified compounds. For all harvested fruits, the period between the ripening start and full ripening of the fruit was short when compared to the Nanica bananas. Levels of the hormones indole-3-acetic acid and abscisic acid, in addition to ethylene, were quantified to better understand these results. Compared to previous studies, with cultivars of Nanica subgroup, the cultivar Thap Maeo produce more ethylene and ABA during ripening, and have lower IAA level in the green stage. These hormonal differences may explain the short maturity period of this cultivar

Conservação in vitro de mangabeira da região nordeste do Brasil / In vitro conservation of mangaba tree in Northeast Brazil

A mangabeira (Hancornia speciosa Gomes) é uma espécie cujas regiões de ocorrência natural vêm sofrendo grande pressão antrópica, a qual está provocando erosão genética em muitas populações nativas, principalmente da região Nordeste. Em virtude da existência de poucas coleções de mangabeira conservadas ex situ, evidencia-se a importância do desenvolvimento de um método alternativo e complementar para a conservação de germoplasma dessa espécie. A utilização de técnicas de cultura de tecidos de plantas para a conservação de recursos genéticos apresenta diversas vantagens sobre a conservação de germoplasma no campo, destacando-se a economia de recursos financeiros para a manutenção das coleções, redução de riscos fitossanitários e intempéries climáticas. Por esse motivo, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de regulador osmótico (manitol) e inibidor de crescimento (ácido abscísico) na conservação in vitro de microestacas de mangabeira por crescimento lento. As culturas foram mantidas em meio MS com 3 por cento de sacarose e 0,6 por cento de agar. Os experimentos foram conduzidos em delineamento inteiramente casualizado, em sala de crescimento com temperatura variando de 26±2°C, umidade relativa do ar média em torno de 70 por cento e fotoperíodo de 12 horas de luz branca fria (52µmol m-2 s-1 de irradiância). Foram avaliadas cinco concentrações de manitol (0, 10, 15 e 20g L-1). Na presença de manitol, o comprimento da parte aérea apresentou valores numéricos inferiores à testemunha, mas, aos 90 dias de cultivo in vitro, foi observado efeito deletério do manitol nas microestacas. Em relação ao ácido abscísico, foram testadas cinco concentrações (0; 0,5; 1; 2 e 4mg L-1) em interação com dois tipos de vedação de frascos (tampa plástica rosqueada e papel alumínio) e dois tipos de explantes (microestacas apicais e basais). O ácido abscísico (0,5mg L 1) apresentou melhores resultados para a conservação in vitro de microestacas de plântulas de mangabeira cultivadas em frascos vedados com papel alumínio. Não houve efeito significativo do tipo de explante.

The mangaba tree (Hancornia speciosa Gomes) is a species whose natural occurrence has suffered great human pressure, which is causing genetic erosion in many populations, especially in the Northeast Brazil. Due to the existence of few collections of mangaba tree preserved ex situ, it's important to develop a complementary and alternative method to germplasm conservation of this species. The use of techniques of plant tissue culture for conservation of plant genetic resources presents several advantages over germplasm conservation in the field, especially when focusing cost reduction for the maintenance of collections, sanitary risk and weather problems. The present research aimed to evaluate the effectiveness of regulators osmotic mannitol and the growth inhibitor abscisic acid on the in vitro conservation of mangaba microcutting under slow growth. The cultures were maintained in MS medium with 3 percent sucrose and 0.6 percent of agar. The experiments were conducted in a randomized blocks design in a growth room with temperature ranging from 26±2°C, average relative humidity around 70 percent and photoperiod of 12 hours of cold white light (52µmol m-2 s-1 irradiance). It was evaluated five concentrations of mannitol (0, 10, 15 and 20g L-1). Mannitol in the presence of the length of shoots showed values below the control, but after 90 days of in vitro culture was observed deleterious effect of mannitol in microcutting. It was tested five concentrations of abscisic acid (0; 0.5; 1; 2 and 4mg L-1) in interaction with two types of sealing bottles (plastic cover and threaded aluminum foil ) and two types of explants (apical and basal microcutting). Abscisic acid (0.5mg L-1) showed better results for in vitro conservation of seedling of mangaba microcutting grown in flasks sealed with aluminum foil. There was no significant effect of explant type.

Alterações bioquímicas de plantas e morfológicas de gemas de cafeeiro associadas a eventos do florescimento em resposta a elementos meteorológicos / Biochemical alterations of plants and bud morphology of coffee tree associated to events on flowering in response to meteorological elements

O florescimento do cafeeiro envolve diversos fatores, tanto da planta como do ambiente. A compreensão das interações entre esses fatores pode contribuir para o desenvolvimento de práticas de manejo mais dequadas, principalmente em relação à irrigação. Tais práticas podem vir a promover uma uniformização da floração, conseqüentemente uniformização da maturação dos frutos, minimizando os custos de produção. O objetivo deste trabalho foi avaliar alterações morfológicas de gemas, síntese de prolina e de ácido abscísico em plantas de cafeeiros em resposta a elementos meteorológicos, visando assim contribuir para o conhecimento de fatores que influenciam a uniformização da floração. Foram feitas análises, por meio de técnicas de microscopia eletrônica de varredura, em gemas de ramos plagiotrópicos de primeira ordem, coletadas semanalmente durante o período de novembro/04 a fevereiro/05. No período de julho a setembro de 2005, foram realizadas avaliações em plantas irrigadas e não-irrigadas, de potencial hídrico foliar antes do amanhecer e teor de prolina, em folhas totalmente expandidas, posicionadas em ramos do terço superior da copa. Foi também avaliado o teor de ácido abscísico na seiva do xilema e nas gemas florais. Os resultados mostram modificações na estrutura das gemas associadas a um período de déficit hídrico seguido de precipitação e, conseqüentemente, de menor amplitude térmica. Em relação ao potencial hídrico, há diferenças entre os tratamentos irrigado e não-irrigado e foram observados valores entre -0,3 e -0,8MPa e -0,6 e -1,5MPa respectivamente. Os maiores valores de teores de prolina e de ABA correspondem a períodos de menor oferta de precipitação, entretanto, não há uma relação direta entre a síntese destes compostos e as fases do florescimento avaliadas.

Flowering on coffee plants involves several aspects from the plant as well as from the environment. Understanding these interactions can enhance the knowledge and promote better handling of the crop in field, mainly related to irrigation to promote synchronized flowering and consequently the uniform fruit maturation, lowering the production costs. The aim of the present study was to evaluate bud morphology, proline and abscisic acic biosynthesis on coffee plants under different environmental conditions in order to contribute to the knowledge in factors that influence flowering synchronization. Scanning electron microscopic was performed on buds of plagiotropic shoots weekly collected from November/04 to February/05. Predawn water potential and proline content analysis were carried out from July to September/05 using complete superior third expanded leaves from plagiotropic shoots of non and irrigated plants. Abcisic acid content was also evaluated in xylem sap and on flower buds. The results show alterations on bud morphology associated to the period of water deficit followed by precipitation and also, consequently, lower thermic amplitude. Regarding to the water potential, differences could be observed in the treatments having -0.3 and 0.8MPa for irrigated and -0.6 and -1.5MPa for non-irrigated plants. The highest proline and abcisic acid content are related to dryer period, however there is no direct relationship between these biosynthesis compounds and the different flowering stages evaluated.