Laboratório de Bioquímica de Plantas - BIOPLAN

 

Laboratório de Bioquímica de Plantas - Bioplan

    O Laboratório de Bioquímica de Plantas (Bioplan) está vinculado ao Departamento de Bioquímica da Universidade Estadual de Maringá. É coordenado pelos Professores Dra. Ana Paula Ferro, Dr. Rodrigo Polimeni Constantin, Dr. Rogério Marchiosi, Dr. Wanderley Dantas dos Santos e Dr. Osvaldo Ferrarese-Filho. Atualmente, o BIOPLAN desenvolve projetos voltados ao desenvolvimento de herbicidas com novos sítios de ação, análise de fitotoxicidade de nanopartículas em plantas e bioenergia.

Grande área: Ciências Biológicas/Botânica/Fisiologia Vegetal.

 

Pesquisadores:

Prof.ª Dr.ª Ana Paula Ferro

Prof. Dr. Rodrigo Polimeni Constantin

Prof. Dr. Rogério Marchiosi

Prof. Dr. Wanderley Dantas dos Santos

Prof. Dr. Osvaldo Ferrarese-Filho

 

Localização: Bloco I89, sala 009

Telefone: (44) 3011-5980 e (44) 3011-4717

Responsáveis

Prof. Dr. Rogério Marchiosi

Prof. Dr. Wanderley Dantas dos Santos

Linhas de pesquisa

 

  1. Prospecção de inibidores enzimáticos para o desenvolvimento de herbicidas com novos sítios de ação

Devido ao fato de não serem encontradas em animais, algumas vias metabólicas são alvos importantes para o desenvolvimento de herbicidas. Este é o caso das vias do chiquimato, de assimilação do enxofre e fotossintética. A via do chiquimato, por exemplo, é a única via metabólica envolvida na síntese dos aminoácidos aromáticos fenilalanina, tirosina e triptofano, sugerindo que a inibição de uma de suas sete enzimas pode ser fatal para as plantas. De fato, o herbicida comercial de amplo espectro mais amplamente utilizado na agricultura atua como um inibidor da 5-enolpiruvilchiquimato-3-fosfato sintase (EPSPS), restringindo a síntese de aminoácidos, proteínas e outras moléculas relacionadas, com consequente morte das plantas. Dessa forma, nesta linha de pesquisa realizamos a modelagem por homologia e a prospecção de inibidores para enzimas das vias do chiquimato, assimilação do enxofre e fotossintética para as quais ainda não há herbicidas sintéticos desenvolvidos. Depois da prospecção e aquisição/síntese dos inibidores, testes de atividade herbicida são realizados in vitro e in vivo. Para os experimentos in vitro, a extração de enzima é primeiramente realizada e, então, sua atividade é determinada na presença dos inibidores selecionados. Em alguns casos, as enzimas de interesse são expressas heterologamente em bactérias e, em seguida, purificadas para realização dos ensaios in vitro. Para os ensaios in vivo, as plantas são cultivadas na presença do inibidor. Em seguida, parâmetros biométricos são determinados para avaliar o potencial herbicida dos inibidores.

 

  1. Compostos secundários e metabolismo de fenilpropanoides

O mote desta linha de pesquisa é analisar as influências que os ácidos fenólicos exercem sobre a germinação de sementes e o crescimento de raízes de soja e milho. Neste contexto, são monitoradas as atividades das peroxidases, da cinamil álcool desidrogenase (CAD), da fenilalanina amônia-liase (PAL), da 4-cumarato-CoA ligase (4CL), cinamato 4-hidroxilase (C4H), cafeato 3-O-metiltransferase (COMT), coniferil aldeído desidrogenase (CALDH) e a síntese de lignina (teores e composição monomérica) e as possíveis relações com o crescimento das plantas estudadas. As técnicas utilizadas envolvem espectrofotometria e cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC).

 

  1. A via dos fenilpropanoides em soja transgênica resistente ao glifosato

O fundamento desta linha de pesquisa é a análise comparativa da via do chiquimato (produção e chiquimato e atividade da EPSP sintase) e da via dos fenilpropanoides (atividades da PAL. CAD, POD e síntese de lignina) entre linhagens de soja convencional e de soja resistente ao glifosato (RR). Visa o entendimento das citadas vias após a modificação genética efetuada na soja convencional.

 

  1. Lignina de soja e resistência aos danos mecânicos

Nesta linha avalia-se a possível associação entre a resistência das sementes de soja aos danos mecânicos e o metabolismo de fenilpropanóides. Para isso, as determinações de lignina, nos tegumentos das sementes, e de intermediários poderão contribuir com a seleção de variedades resistentes aos danos mecânicos. Almeja-se a futura utilização de técnicas flexíveis e práticas em programas de melhoramento de genótipos resistentes e produtivos.

 

  1. A via de fenilpropanoides e a produção de etanol celulósico de cana-de-açúcar

Esta linha tem por objetivo analisar as enzimas da via dos fenilpropanoides e a atuação de seus possíveis inibidores, quantificar a lignina, a composição monomérica da lignina e os compostos fenólicos, bem como, conhecer a distribuição espacial dos componentes da parede celular de cana-de-açúcar. O alcance dos objetivos será de fundamental importância na utilização da biomassa da cana-de-açúcar como fonte de etanol celulósico.

 

  1. Metabolismo e Arquitetura da Parede Celular

Alelopatia pode ser definida como a interação química entre plantas e comunidade local. As moléculas envolvidas em eventos alelopáticos são denominadas aleloquímicos. Em geral os aleloquímicos são compostos secundários, isto é, produtos do metabolismo vegetal que não são comuns a todas as plantas. Os compostos secundários formam assim, um grupo bastante heterogêneo que totaliza centenas de milhares de moléculas. Consideradas as interações entre os aleloquímicos e a imensa diversidade de plantas obtém-se a amplitude do desafio que a alelopatia impõe aos seus perscrutadores. Não obstante, a informação levantada sobre a ação de um determinado aleloquímico em uma determinada espécie não constitui um dado isolado. Ao contrário, possui valor universal, uma vez que cada composto representa uma classe cujos efeitos são semelhantes embora raramente idênticos. As informações coletadas sobre ação de um dado composto em uma planta, somadas às de outras moléculas do grupo naquela e em outras plantas, poderão, eventualmente, ser extrapoladas para toda uma classe de compostos semelhantes em uma gama de grupos vegetais. Estas informações, além de enriquecerem nosso conhecimento sobre a fisiologia vegetal básica, podem ser importantes para o melhoramento genético e o desenvolvimento de métodos de manejo agrícola progressivamente menos agressivos. A fim de estudar o mecanismo de ação dos aleloquímicos, nos últimos anos temos lançado mão de alguns inibidores químicos específicos de enzimas da via dos fenilpropanóides. Entretanto, além de se mostrarem uma ferramenta interessante para o estudo da interferência alelopática, os inibidores revelaram-se instrumentos de pesquisa muito pertinentes para a investigação do metabolismo dos fenilpropanóides. Utilizando a soja como modelo, estamos procedendo uma varredura sistemática no metabolismo de intermediários metabólicos, aplicados exogenamente, utilizando inibidores químicos das enzimas da via responsável pela conversão dos intermediários.

 

  1. Estudo da fitotoxicidade de nanopartículas em plantas

Nanopartículas (NPs) são objetos, naturais ou construídos pelo homem, que possuem pelo menos uma de suas dimensões com tamanho menor do que 100 nm. Devido às suas propriedades químicas e físicas singulares elas têm sido utilizadas nas áreas das ciências físicas, químicas, biológicas e da saúde. O uso intensivo desses materiais tem levantado preocupações sobre os seus possíveis efeitos sobre a produtividade dos sistemas agriculturais, já que as NPs acabam alcançando os solos e a água. Dessa forma, esta linha de pesquisa tem por objetivos avaliar os efeitos fitotóxicos das NPs sobre o crescimento, produtividade, metabolismo antioxidante, assimilação do nitrogênio e metabolismo de lignina em plantas cultivadas como a soja e o milho.

 

 

 

Localização: Bloco I89, sala 009

Telefone: (044) 3011-4717

 

Responsável: Prof. Dr. Osvaldo Ferrarese Filho