Primera evidencia de actividad enzimática nitrilasa en Xylaria sp., y su relación con la biosíntesis de ácido indol-3-acético / First evidence of nitrilase enzymatic activity of Xylaria sp. and its relationship with the biosynthesis of indole-3-acetic acid

Resumen Muchos de los hongos degradadores de madera están implicados en la síntesis de metabolitos bioactivos de naturaleza antimicrobiana y terapéutica, así como de compuestos de importancia biotecnológica, incluyendo derivados indólicos, entre otros. Estos hongos brindan ciertos beneficios ecológicos a las plantas, entre los que se destacan la protección contra fitopatógenos y la promoción del crecimiento radicular. Xylaria sp. es un hongo degradador de celulosa (lignocelulolítico) con potencial biotecnológico. El ácido indol-3-acético (AIA) desempeña un papel sumamente importante en las interacciones planta-microorganismo, ya que es esencial para la fisiología y el correcto desarrollo morfológico vegetal. Se sabe que las enzimas nitrilo-hidrolíticas (nitrilasas) están involucradas en la síntesis de compuestos indólicos en las plantas, no obstante, se dispone de poca información acerca de la naturaleza de estas enzimas en el reino de los hongos. A través de una aproximación bioquímica y de genética molecular, se demuestra por primera vez que Xylaria sp. posee actividad enzimática nitrilasa utilizando compuestos ricos en nitrógeno y carbono como sustrato. La cepa estudiada aumentó sus niveles de expresión génica relativa y mostró crecimiento micelial, ambos en presencia de compuestos químicos como cianobenceno y KCN. Los resultados de este trabajo sugieren que el microorganismo es capaz de degradar moléculas nitrogenadas complejas. Por otra parte, mediante biofertilización con extractos fúngicos, se observó que Xylaria sp. promueve el desarrollo del sistema radicular de plántulas de Arabidopsis thaliana, además de sintetizar AIA.

Abstract Endophytic fungi inhabit plant tissues internally and asymptomatically, and many of them are involved in the synthesis of bioactive metabolites of antifungal and therapeutic nature, as well as other compounds of biotechnological importance including indole derivatives, among many others. Ecologically, they provide some benefits to plants including protection against phy-topathogens and promotion of root growth. In this sense, Xylaria sp. is a cellulose-decomposing fungus with biotechnological potential. It is worth mentioning that indole-3-acetic acid (IAA) also plays an extremely important role in plant-micro-organism interactions, as it is essential for physiology and proper plant morphological development. It is known that nitrile-hydrolytic enzymes (nitrilases) are involved in the synthesis of plant indole compounds; however, relatively little information is available concerning the nature of these enzymes in the fungal kingdom. In view of the above, through a biochemical and molecular-genetic approach, it has been demon-strated for the first time that Xylaria sp. carries out nitrile-hydrolytic enzyme activity using nitrogen and carbonrich compounds as substrate. The studied strain increased its relative gene expression levels and showed mycelial growth, both in the presence of chemical compounds such as cyanobenzene and KCN. Thus, the results of this work suggest that the micro-organism is capable of degrading complex nitrogenous molecules. On the other hand, through fungal biofertilization, it was observed that Xylaria sp. promotes the development of the root system of Arabidopsis thaliana seedlings, in addition to synthesizing IAA.

[First evidence of nitrilase enzymatic activity of Xylaria sp. and its relationship with the biosynthesis of indole-3-acetic acid]. / Primera evidencia de actividad enzimática nitrilasa en Xylaria sp., y su relación con la biosíntesis de ácido indol-3-acético.

Endophytic fungi inhabit plant tissues internally and asymptomatically, and many of them are involved in the synthesis of bioactive metabolites of antifungal and therapeutic nature, as well as other compounds of biotechnological importance including indole derivatives, among many others. Ecologically, they provide some benefits to plants including protection against phytopathogens and promotion of root growth. In this sense, Xylaria sp. is a cellulose-decomposing fungus with biotechnological potential. It is worth mentioning that indole-3-acetic acid (IAA) also plays an extremely important role in plant-micro-organism interactions, as it is essential for physiology and proper plant morphological development. It is known that nitrile-hydrolytic enzymes (nitrilases) are involved in the synthesis of plant indole compounds; however, relatively little information is available concerning the nature of these enzymes in the fungal kingdom. In view of the above, through a biochemical and molecular-genetic approach, it has been demonstrated for the first time that Xylaria sp. carries out nitrile-hydrolytic enzyme activity using nitrogen and carbon-rich compounds as substrate. The studied strain increased its relative gene expression levels and showed mycelial growth, both in the presence of chemical compounds such as cyanobenzene and KCN. Thus, the results of this work suggest that the micro-organism is capable of degrading complex nitrogenous molecules. On the other hand, through fungal biofertilization, it was observed that Xylaria sp. promotes the development of the root system of Arabidopsis thaliana seedlings, in addition to synthesizing IAA.

Aqueous extract of Cyperus rotundus on the rooting of Prunus persica cv. 'Chimarrita' cuttings / Extrato aquoso de Cyperus rotundus no enraizamento de estacas lenhosas de Prunus persica cv. 'Chimarrita'

Although growth regulators of the auxin group are normally used to induce rooting of cuttings, in recent years, research has been of interest to obtain alternative methods for the induction of rhizogenesis in cuttings of plants with difficult vegetative propagation, such as Peach tree cv. Chimarrita. This makes the Cyperus rotundus L. a large-scale plant found in much of the world, an alternative for the induction of rooting in cuttings, because it has phenolic compounds that have a synergistic effect with the endogenous auxin. The objective of this study was to evaluate the rooting capacity of hardwood peach cuttings with the application of different concentrations of aqueous extract of C. rotundus L. in comparison with the application of the plant growth regulator indole- 3-acetic acid. The treatments consisted of different concentrations of the aqueous extracts of roots and shoots of C. rotundus L. and the growth regulator indole-3-acetic acid. The percentage of live cuttings, rooted cuttings, callus, and the length of roots and dry matter of the root system were evaluated. The aqueous extract of shoot and root system of C. rotundus L. does not promote the rooting of hardwood peach cuttings cv. Chimarrita within 90 days. The 500 mg L-1 concentration of indole-3-acetic acid promotes greater rooting of the hardwood peach cuttings.(AU)

Embora os reguladores de crescimento do grupo das auxinas sejam comumente utilizados para induzir o enraizamento de estacas, nos últimos anos, as pesquisas têm voltado interesse para obtenção de métodos alternativos de indução da rizogênese em estacas de plantas de difícil propagação vegetativa, como a do pessegueiro cv. Chimarrita. Isso faz com que a tiririca, planta encontrada em larga escala em grande parte do mundo, apresente-se como uma alternativa para a promoção de enraizamento de estacas, por possuir compostos fenólicos que apresentam efeito sinergístico com a auxina endógena. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de enraizamento de estacas lenhosas de pessegueiro cv. Chimarrita com a aplicação de diferentes concentrações do extrato aquoso de Cyperus rotundus L. em comparação com a aplicação do regulador de crescimento ácido indol-3-acético. Os tratamentos consistiram em diferentes concentrações de extratos aquosos do sistema radicular e de parte aérea de C. rotundus L. e do regulador de crescimento ácido indol-3-acético. Avaliou-se a percentagem de estacas vivas, de estacas enraizadas, de calos, o comprimento da raiz primária e a matéria seca do sistema radicular. O extrato aquoso de parte aérea e sistema radicular de C. rotundus L. não promove o enraizamento de estacas lenhosas de pessegueiro cv. Chimarrita no período de 90 dias. (AU)

Aqueous extract of Cyperus rotundus on the rooting of Prunus persica cv. 'Chimarrita' cuttings / Extrato aquoso de Cyperus rotundus no enraizamento de estacas lenhosas de Prunus persica cv. 'Chimarrita'

Although growth regulators of the auxin group are normally used to induce rooting of cuttings, in recent years, research has been of interest to obtain alternative methods for the induction of rhizogenesis in cuttings of plants with difficult vegetative propagation, such as Peach tree cv. Chimarrita. This makes the Cyperus rotundus L. a large-scale plant found in much of the world, an alternative for the induction of rooting in cuttings, because it has phenolic compounds that have a synergistic effect with the endogenous auxin. The objective of this study was to evaluate the rooting capacity of hardwood peach cuttings with the application of different concentrations of aqueous extract of C. rotundus L. in comparison with the application of the plant growth regulator indole- 3-acetic acid. The treatments consisted of different concentrations of the aqueous extracts of roots and shoots of C. rotundus L. and the growth regulator indole-3-acetic acid. The percentage of live cuttings, rooted cuttings, callus, and the length of roots and dry matter of the root system were evaluated. The aqueous extract of shoot and root system of C. rotundus L. does not promote the rooting of hardwood peach cuttings cv. Chimarrita within 90 days. The 500 mg L-1 concentration of indole-3-acetic acid promotes greater rooting of the hardwood peach cuttings.

Embora os reguladores de crescimento do grupo das auxinas sejam comumente utilizados para induzir o enraizamento de estacas, nos últimos anos, as pesquisas têm voltado interesse para obtenção de métodos alternativos de indução da rizogênese em estacas de plantas de difícil propagação vegetativa, como a do pessegueiro cv. Chimarrita. Isso faz com que a tiririca, planta encontrada em larga escala em grande parte do mundo, apresente-se como uma alternativa para a promoção de enraizamento de estacas, por possuir compostos fenólicos que apresentam efeito sinergístico com a auxina endógena. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de enraizamento de estacas lenhosas de pessegueiro cv. Chimarrita com a aplicação de diferentes concentrações do extrato aquoso de Cyperus rotundus L. em comparação com a aplicação do regulador de crescimento ácido indol-3-acético. Os tratamentos consistiram em diferentes concentrações de extratos aquosos do sistema radicular e de parte aérea de C. rotundus L. e do regulador de crescimento ácido indol-3-acético. Avaliou-se a percentagem de estacas vivas, de estacas enraizadas, de calos, o comprimento da raiz primária e a matéria seca do sistema radicular. O extrato aquoso de parte aérea e sistema radicular de C. rotundus L. não promove o enraizamento de estacas lenhosas de pessegueiro cv. Chimarrita no período de 90 dias.

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