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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.11.2013.tde-06092013-102132
Document
Author
Full name
Emanuela de Oliveira Joaquim
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2013
Supervisor
Committee
Carvalho, Maria Angela Machado de (President)
Gaspar, Marília
Pinna, Gladys Flávia de Albuquerque Melo de
Title in Portuguese
Carboidratos não estruturais e aspectos anatômicos de plantas herbáceas de campos rupestres, com ênfase em Asteraceae
Keywords in Portuguese
Açúcares
Campos rupestres
Compositae
Polissacarídeos
Abstract in Portuguese
Em muitas espécies vegetais alguns órgãos desempenham mais do que uma função em certos estágios da vida. Raízes, caules ou folhas começam a acumular substâncias de reserva e, dependendo da sua origem, podem ser transformados em órgão de reserva, como tubérculos, bulbos, rizóforos e raízes tuberosas. Entre os compostos de reversa, os carboidratos são responsáveis por diversas funções, tais como fonte de energia, proteção contra a seca e temperaturas extremas. Os campos rupestres são caracterizados por um clima mesotérmico, com três a cinco meses de seca, correspondendo ao inverno, e seis a oito meses de chuvas, que corresponde ao verão. Os solos são rasos, salinos e com afloramentos rochosos. A flora possui um alto grau de endemismo, sugerindo a existência de estratégias adaptativas metabólicas para sobreviver aos estresses ambientais. O objetivo do presente trabalho foi realizar uma triagem dos carboidratos não estruturais em diferentes órgãos de espécies herbáceas predominantes destas regiões e a análise anatômica do sistema subterrâneo de quatro espécies de Asteraceae para visualização e localização dos cristais de inulina. Foram coletadas 26 espécies em três regiões distintas: 14 na Serra do Cipó e, cinco na Serra de Itacambira (estado de Minas Gerais), e sete na Serra Dourada (estado de Góias), representantes das famílias Amaranthaceae, Orchidaceae, Eriocaulaceae, Velloziaceae, Apiaceae, Apocynaceae e Asteraceae, sendo a última a mais representativa em números de espécies. Carboidratos solúveis foram quantificados colorimetricamente e analisados cromatograficamente por CCD e HPAEC/PAD. Amido foi quantificado por método enzimático e cristais de inulina foram visualizados sob luz polarizada. Frutanos foram detectados nos órgão subterrâneos de reserva de todas as espécies de Asteraceae e Amaranthaceae. A maior concentração de frutose total foi encontrada em Gomphrena marginata (Amaranthaceae), compreendendo 30% da massa seca de seus órgãos subterrâneos. Lessingianthus psilophyllus e Richterago polymorpha (Asteraceae) também contêm altas porcentagens de açúcares solúveis (34% e 33%, respectivamente), dos quais 26 e 27% correspondem aos frutanos. Todas as Asteraceae apresentaram frutanos da série homóloga da inulina com alto grau de polimerização. Gomphrena agrestis e Gomphrena marginata (Amaranthaceae) apresentaram frutanos da série dos levanos. Vellozia mínima e Barbacenia plantaginea (Velloziaceae) apresentaram os oligossacarídeos da série da rafinose. De todas as espécies estudadas, somente Habenaria caldensis, Oncidium hidrophylum (Orchidaceae), Mandevilla tenuifolia (Apocynaceae) and Klotzschia brasiliensis (Apiaceae) acumulam amido como principal polissacarídeo de reserva em seus órgãos subterrâneos, enquantoem Leiothrix curvifolia (Eriocaulaceae) o amido foi detectado nos caules. Cristais de inulina foram visualizados n as quatro Asteraceae analisadas e se e localizam principalmente no cilindro vascular. Foi observada também, a ocorrência de estruturas secretoras em Chresta curumbensis e Strophopappus glomeratus. Este trabalho fornece informações úteis para expandir o conhecimento de estratégias fisiológicas das plantas para sobreviverem a condições ambientais adversas, como ocorre nos campos rupestres, e contribuir para estabelecer estratégias de conservação para a biodiversidade tropical.
Title in English
Non-structural carbohydrates and anatomical aspects of rocky field herbaceous species, with emphasis on Asteraceae
Keywords in English
Compositae
Polysaccharides
Rupestrian fields
Sugar
Abstract in English
In many plant species some organs perform more than one function at certain stages of the life cycle. Roots, stems or leaves begin to accumulate reserve substances and depending on the origin may be transformed into storage organs like tubers, bulbs, rhizophores and tuberous roots. Among other storage compounds, carbohydrates are assigned several functions such as source of energy and protection against drought and extreme temperatures. Rocky fields are characterized by mesothermal climate, with three to five months of dry season in winter, and seven to eight months of humidity in summer. The soils are shallow, sandy and with rocky outcrops. The flora has a high degree of endemism suggesting the existence of metabolic adaptive strategies to overcome environmental stresses. The aim of this work was to carry out a screening of reserve compounds accumulated in different organs of predominant herbaceous species, and to analyze the localization of inulin crystals in the underground system in four Asteraceae species.Twenty-six species of the following families, Amaranthaceae, Orchidaceae, Eriocaulaceae, Velloziaceae, Apiaceae, Apocynaceae and Asteraceae were collected in three regions: 14 at "Serra do Cipó" and five at "Serra de Itacambira" (state of Minas Gerais), and seven at "Serra Dourada" (state of Goiás). The Asteraceae was the most significant in species number. Soluble carbohydrates were quantified colorimetrically and analyzed chromatographically by TLC and HPAEC/PAD, and starch was quantified by enzymatic assay. Inulin crystals were visualized under polarized light. Fructans were detected in underground reserve organs of all the Asteraceae and Amaranthaceae species. The highest concentration of total fructose was found in Gomphrena marginata (Amaranthaceae) comprising 30% of the underground organ dry mass. Lessingianthus psilophyllus and Richterago polymorpha (Asteraceae) also contained high percentages of soluble carbohydrates on a dry mass basis (34% and 33%, respectively), from which 26% and 27% corresponded to fructans. All the Asteraceae analyzed presented the inulin homologous series with a high degree of polymerization while Gomphrena agrestis and G. marginata (Amaranthaceae) presented the levan series. Vellozia minina and Barbacenia plantaginea presented the raffinose family oligosaccharides. Of all the analyzed species, only Habenaria caldensis, Oncidium hidrophylum (Orchidaceae), Mandevilla tenuifolia (Apocynaceae) and Klotzschia brasiliensis (Apiaceae) accumulate starch as the main reserve carbohydrate in the underground organs while in Leiothrix curvifolia (Eriocaulaceae) starch is accumulated in stems. Inulin crystals were visualized mainly in the vascular cilynder. in the four Asteraceae analyzed. Secretory structures were identified in Strophopappus glomerathus and Chresta curumbensis This work provides information to enhance the knowledge on physiological strategies used by plants to survive adverse environmental conditions such as those predominating in rocky fields, and may contribute for the establishment of conservation strategies of tropical biodiversity.
 
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Publishing Date
2013-09-19
 
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