Período e Horário

De 19 a 21 de outubro de 2022 das 09:00 ás 19:30.

Local

Avenida Centenário, 303 – São Dimas – Piracicaba/SP

Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA)

Carga Horária

27 horas

Coordenação

Profº Hudson Wallace Pereira de Carvalho

E-mail: hudson@cena.usp.br

CENA/USP

Profº José Lavres Junior

E-mail: jlavres@usp.br

CENA/USP

Objetivo

  • O curso irá oferecer aos participantes selecionados um período de imersão nas áreas de fisiologia e nutrição plantas.
  • Por meio de aulas expositivas, interação com setor industrial, apresentações de pôsteres e uma atividade prática de solução de problemas, os estudantes serão confrontados com a fronteira do conhecimento na área de fisiologia nutricional de plantas.

Programa

1º Dia 2º Dia 3º Dia
09h00-09h30 Abertura do evento Aula expositiva e discussões: Tópico 4 Aula expositiva e discussões:Tópico 8
09h30-10h30 Problem-based Learning: Apresentação de quatro grandes desafios da agricultura contemporânea e definição de equipes
10h30-11h00 Coffee break & Sessão de Pôsteres Grupo 1 Coffee break & Sessão de Pôsteres Grupo 2 Coffee break & Sessão de Pôsteres Grupo 3
11h00-12h00 Universidade-Indústria:Tópico 1 Universidade-Indústria:Tópico 9 Universidade-Indústria:Tópico 9
12h00-12h30 Apresentação da Comissão de Pesquisa do CENA Apresentação do PPG Ciências do CENA Avaliação
12h30-14h00 Lunch Break Lunch Break Lunch Break
14h00-16h00 Aula expositiva e discussões: Tópico 2 Aula expositiva e discussões:Tópico 6 Apresentação e sabatina das propostas de ação das Equipes 1 e 2
16h00-16h30 Coffee break & Sessão de Pôsteres Grupo 1 Coffee break & Sessão de Pôsteres Grupo 2 Coffee break
16h30-17h30 Aula expositiva e discussões: Tópico 3 Aula expositiva e discussões: Tópico 7 Apresentação e sabatina da proposta de ação das Equipe 3 e 4
17h30-19h30 Problem Based Learning: Sprint das equipes com os monitores Problem Based Learning: Sprint das equipes com os monitores
Considerações finais

 

CONTEÚDO DO CURSO

Bloco de aulas com pesquisadores

 

Tópico 2 – Transgenia e as novas perspectivas de edição de plantas na era dos CrispR e da genômica de populações.

 

Francisco Scaglia Linhares, USP, CENA

 

Conteúdo: O que são trangênicos e o que são plantas editadas genômicamente? Diferenças de metodologia e legislação. Como identificar genes importantes para um tipo de problema fisiológico e/ou nutricional dentro das coleções biológicas de recursos genéticos. Metodologias genômicas de identificação de genes candidatos. Sequenciamento de nova geração. Caracterização bioinformática e de biologia de sistemas. Comprovação de genes candidatos e de sua eficácia na resolução do problema inicial, uma estratégia multi-disciplinar. Edição gênica, como realizar a introdução de 1 ou vários genes na planta desejada. Comprovações necessárias para detectar estabilidade fenotípica. Experimentos iniciais em laboratório e scale-up para campo. Comprovações de segurança nutricional e de transferência gênica horizontal.

 

Bibliografia
Genetic Modifications and Food Quality: a Down to Earth Analysis. (2015) Robert Blair and Joe M. Regenstein. Wiley Blackwell Ed. ISBN 978-1-118-75641-6.
WADA, N., UETA, R., OSAKABE, Y. et al. Precision genome editing in plants: state-of-the-art in CRISPR/Cas9-based genome engineering. BMC Plant Biol 20, 234 (2020). https://doi.org/10.1186/s12870-020-02385-5
JIZENG, J., HONGJIE, L., XUEYONG, Z., ZICHAO, L., LIJUAN, Q. Genomics-based plant germplasm research (GPGR). The Crop Journal. Vol 5 (2), p.166-174(2017). https://doi.org/10.1016/j.cj.2016.10.006

 

Tópico 3 – Efeitos dos estresses bióticos e abióticos na modulação da morfologia vegetal.

 

João Paulo Rodrigues Marques, USP, FZEA

 

As plantas são seres sésseis, em sua maioria autótrofas, e permanecem fixadas ao seu substrato para completar seu ciclo de vida. Elas não conseguem escapar ao estresse induzido pelo ambiente ou agentes patogênicos e, portanto, evolutivamente passaram a desenvolver mecanismos de resistência que permitissem a sua sobrevivência às intempéries. Na natureza, a resistência das plantas a estresses é a regra e a suscetibilidade a exceção, logo o desenvolvimento de métodos para desvendar os mecanismos estruturais e bioquímicos pré- e pós-formados é um campo de atuação vasto a ser explorado. Neste sentido, a utilização de técnicas em microscopia de luz e eletrônica tem auxiliado a compreender como os genótipos toleram ou resistem a determinados estresses. A abordagem da aula trará estudos de caso de diferentes investigações microscópicas utilizando uma ampla gama de técnicas visando explorar caracteres de defesa dos vegetais que podem ser úteis para descrição de genótipos e processos de resistência dos vegetais.

 

Bibliografia
MARQUES, J.P.R.; NUEVO, L. G. . Double-Staining Method to Detect Pectin in Plant-Fungus Interaction. Jove-Journal of Visualized Experiments, v. -, p. -, 2022.
MARQUES, J.P.R.; SOARES, M. K. M.. Manual de Técnicas Aplicadas à Histopatologia Vegetal. 1. ed. FEALQ, 2021. 140p.
MARQUES, J.P.R.; AMORIM, L.; SILVA-JUNIOR, G. J.; SPOSITO, M. B.; APPEZZATO-DA GLORIA, B.. Structural and biochemical characteristics of citrus flowers associated with defence against a fungal pathogen. AOB Plants, v. 7, p. plu090-plu090, 2015.
MARQUES, J. P. R.; HOY, J. W.; Appezzato-da-Glória, B.; VIVEROS, A. F. G.; VIEIRA, MARIA L. C.; BAISAKH, N.. Sugarcane Cell Wall-Associated Defense Responses to Infection by Sporisorium scitamineum. Frontiers in Plant Science, v. 9, p. -, 2018.

 

Tópico 4 – Estratégias de intervenção para mitigação de estresses abióticos em plantas.

 

André Rodrigues dos Reis, UNESP

 

Plantas submetidas a intensidades elevadas de estresse produzem altas quantidades de espécies reativas de oxigênio que podem surgir como ânion superóxido, peróxido de hidrogênio, radical livre hidroxílico, oxigênio singleto, radical metil e radicais livres de peroxidação lipídica. Em condições de estresse por altas temperaturas, excesso de luminosidade, déficit hídrico, deriva de herbicida, desbalanço nutricional, há superprodução de espécies reativas de oxigênio promovendo a oxidação da membrana celular das plantas promovendo o dano celular e dependendo da intensidade do estresse leva a escaldadura ou até morte celular. Para combater o estresse oxidativo, as plantas desenvolveram o sistema antioxidante enzimático (atividade enzimas como superóxido dismutase, catalase, ascorbato peroxidase, glutationa redutase) e não enzimático (carotenóides, glutationa, flavonóides, tocoferol, prolina e açúcares) para mitigação da formação excessiva de espécies reativas de oxigênio. A aplicação foliar de aminoácidos, micronutrientes, extrato de algas, e complexos elicitores hormonais atuam como agentes mitigadores de estresses abióticos, aumentando o metabolismo antioxidante e fotossintético tornando as plantas mais tolerantes e produtivas. Neste tópico, será discutido a importância do manejo fisiológico e nutricional de plantas cultivadas de interesse agrícola (soja, cana-de-açúcar, milho, algodão) para a mitigação do estresse abiótico visando altas produtividades.

 

Bibliografia
TAVANTI, et al. (2021). Micronutrient fertilization enhances ROS scavenging system for alleviation of abiotic stresses in plants. Plant Physiology and Biochemistry 160, 386-396.
LANZA, M.G,D.B., REIS, A.R. (2021). Roles of selenium in mineral plant nutrition: ROS scavenging responses against abiotic stresses. Plant Physiology and Biochemistry 164, 27-43.
GILL, R.A., KANWAR, M.K., REIS, A.R. (2022). Editorial: Heavy Metal Toxicity in Plants: Recent Insights on Physiological and Molecular Aspects. Frontiers in Plant Science 12 https://doi.org/10.3389/fpls.2021.830682
BOSSOLANI, J.W. et al. (2021). Long-Term Lime and Phosphogypsum Amended-Soils Alleviates the Field Drought Effects on Carbon and Antioxidative Metabolism of Maize by Improving Soil Fertility and Root Growth. Frontiers in Plant Science 12. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.650296

 

Tópico 6 – Técnicas síncrotron em estudos de nutrição e fisiologia vegetal.

 

 

Hudson W. P. Carvalho, USP, CENA

 

Compreender como os vegetais superiores funcionam é fundamental para que possamos fazê-los funcionar melhor. Para tanto, são necessárias ferramentas que nos permitam interrogar os sistemas biológicos. Diversas técnicas que se utilizam da radiação sincrotron podem ser utilizadas na caracterização das plantas, e de como elas interagem com o solo e microrganismos. Nessa aula, trataremos de alguns desses métodos como as espectrometrias de absorção e fluorescência de raios X, bem como de técnicas de imagem baseadas em fenômenos de difração coerente.

 

Bibliografia
SAVASSA, S.M.; CASTILLO-MICHEL, H.; PRADAS DEL REAL, A.E.; REYES-HERRERA, J.; MARQUES, J.P.R. and CARVALHO*, H.W.P. (2021). Ag nanoparticles enhancing seedling development: understanding nanoparticles migration and chemical transformation across seed coat. Environmental Science: Nano, v. 8, p. 493-501. Citations: 5.
ROMEU, S.L.Z.; MARQUES, J.P.R.; MONTANHA, G.S.; CARVALHO, H.W.P;. and PEREIRA*, F.M.V. (2021). Chemometrics unraveling nutrient dynamics during soybean seed germination. Microchemical Journal, v. 164, p. 106045. Citations: 0.
GOMES, M.H.F.; MACHADO, B.A.; MARQUES, J.P.R.; OTTO, R.; EICHERT, T. and CARVALHO*, H.W.P. (2020). Foliar application of Zn phosphite and Zn EDTA in soybean (Glycine max (L.) Merrill): in vivo investigations of transport, chemical speciation, and leaf surface changes. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, v. 20, p. 2731–2739. Citations: 6.
TAVARES, T.R.; MOLIN*, J.P.; JAVADI, S.H.; CARVALHO, H.W.P. and MOUAZEN, A.M. (2021). Combined use of Vis-NIR and XRF sensors for tropical soil fertility analysis: assessing different data fusion approaches. Sensors, v. 21, p. 148. Citations: 7.

 

Tópico 7- Relações planta-microorganismos: absorção e uso de nutrientes.

 

Maria Carolina Quecine, USP, ESALQ

 

Dentre os organismos vivos, os microrganismos são provavelmente os mais versáteis, participando de processos naturais vitais e também interagindo com uma vasta gama de outros organismos, incluindo as plantas. Apesar da relevância do uso racional e potencializado dos microrganismos para desenvolvimento de estratégias mais sustentáveis na agricultura são incipientes estudos moleculares relacionados ao melhor entendimento das complexas relações entre microrganismos promotores de crescimento e as plantas. Na era das ômicas, com o avanço da genômica, transcriptômica e proteômica, essas interações estão começando a ser compreendida com maior detalhamento molecular. Esse entendimento está sendo impulsionado com uso de edição gênica. Assim, nessa aula serão abordados os principais mecanismos moleculares da interação planta-microrganismos que contribuem para nutrição vegetal bem algumas técnicas utilizadas para estudos visando aumentar o conhecimento em relação à biologia de microrganismos e a interação com seus hospedeiros.

 

Bibliografia
LEVY, A. et al. (2018). Genomic features of bacterial adaptation to plants. Nat Genet 50:138–150.
HARDOIM, P.R. et al (2015). The Hidden World within Plants: Ecological and Evolutionary Considerations for Defining Functioning of Microbial Endophytes. Microbiol Mol Biol Rev. 79(3): 293–320.
PARNELL, J.J. et al. (2016). From the lab to the farm: an industrial perspective of plant beneficial microorganisms. Frontiers Plant Sci 7:4.
PATERSON, J. et al (2017) The contribution of genome mining strategies to the understanding of active principles of PGPR strains. FEMS Microbiol Ecol 93; fiw249.

 

Tópico 8 – Fisiologia nutricional da fixação biológica de nitrogênio e metabolismo de N.

 


José Lavres Jr., USP, CENA

 

A fixação biológica de nitrogênio (BNF) é realizada por meio da ação da enzima do rizóbio, nitrogenase, que tem afinidade pelo gás N2 e que é sensível ao oxigênio e ao hidrogênio. Os microrganismos aeróbios fixadores de nitrogênio são de particular interesse, visto que esses organismos evoluíram para realizar essas reações com enzimas sensíveis ao oxigênio, em ambiente rico em O2. O amônio produzido pela fixação do nitrogênio no bacteróide é rapidamente excretado para o citosol da célula infectada dos nódulos da leguminosa e então assimilado em glutamina e ácido glutâmico, pela via glutamina sintetase/glutamato sintase. A maior parte do nitrogênio é posteriormente assimilada em ureídeos, alantoína e ácido alantóico, via síntese de purinas, e são transportados através do xilema para os tecidos novos em formação. Por outro lado, o nitrato absorvido nas raízes é reduzido a nitrito pela ação da enzima redutase do nitrato (RNO3-) e o nitrito é reduzido à amônia por meio da enzima redutase do nitrito. Essas reações ocorrem nas raízes ou nas folhas dos vegetais superiores. A amônia também é assimilada pela via glutamina sintetase/glutamato sintase, sendo transportada principalmente como asparagina. O nitrogênio transportado para as folhas é prontamente utilizado para a síntese de proteínas e, então, alguns deles são decompostos e retranslocados para raízes, meristemas apicais, vagens e grãos, via floema, principalmente na forma de asparagina.

 

Bibliografia
Cooper, J.; Scherer, H.; Nitrogen fixation. In: Marschner P (ed). Marschner’s Mineral Nutrition of Plants. 3rd edition. Academic Press: Amsterdam. 2012, 651p.
González-Guerrero, M.; Matthiadis, A.; Sáez, A.; Long, T.A.; (2014). Fixating on metals: new insights into the role of metals in nodulation and symbiotic nitrogen fixation. Front. Plant Sci. 5:45. doi: 10.3389/fpls.2014.00045
Lavres, J.; Franco G.C.; Câmara G.M.S.; (2016). Soybean seed treatment with nickel improves biological nitrogen fixation and urease activity. Front. Environ. Sci. 4:37. doi: 10.3389/fenvs.2016.00037
Ohyama, T. et al (2017). Amino Acid Metabolism and Transport in Soybean Plants. In: T. Asao and Md. Asaduzzaman (eds). Amino Acid – New Insights and Roles in Plant and Animal. IntechOpen: London. 171-196.

 

Bloco de Interação Universidade-Indústria
Esses tópicos contarão com a participação de especialistas externos convidados e serão mediados pelos coordenadores do evento. Os especialistas ainda serão definidos.
Tópico 1- Fisiologia & Nutrição: Como a pesquisa industrial impacta a produtividade?
Tópico 5- Demandas técnicas do mercado de nutrição e fisiologia: Transformações a médio e longo prazo.
Tópico 9- Desenvolvimento de produtos: Um caso de sucesso do laboratório para o campo.

 

Bloco Atividade Sprint de Solução de Problemas
Desafio # 1. Manejo de caldas altamente concentradas na cultura da soja. Taxas de aplicação menores que 50 L por hectare.
Monitores: Tiago R. Tavares, LIN & Carlos da Rocha, LIN
Metas específicas a serem solucionadas pela equipe:
Meta 1. Levantar quais são e especificamente como evitar cada uma das incompatibilidades em caldas altamente concentradas?
Meta 2. Como mensurar e contornar possíveis estresses ligados a elevada concentração de caldas agrícolas?
Meta 3. Qual seria o volume mínimo de calda por hectare e quais as estratégias alternativas de aplicação de caldas altamente concentradas?

 

Desafio # 2. Qual o papel e o espaço que pode ser ocupado pelos oligoelementos e elementos benéficos
Monitores: Gabriel Sgarbiero Montanha, LIN & Eduardo Santos Rodrigues, LIN
Metas específicas a serem solucionadas pela equipe:
Meta 1. A lista de elementos essenciais está completa? Quais são as últimas novidades e elementos potencialmente essenciais?
Meta 2. Quais seriam os potenciais produtos à base de oligolementos e quais benefícios eles poderiam apresentar para a cultura da soja e do café?
Meta 3. Seriam os elementos terras-raras benéficos para as plantas?

 

Desafio # 3. O calor e a seca são alguns dos principais desafios enfrentados pelas lavouras, como lidar com esses problemas em casos de plantios não irrigados?
Monitores: Fernando S. Galindo LIE / Bruna Wurr Rodak LIE & Carlos Diego da Silva LIE
Questões específicas a serem solucionadas pela equipe:
Meta 1. Como conduzir experimentos de stress hídrico e térmica, determinar se a planta está estressa e como isso impacta a produtividade?
Meta 2. Como o produtor pode detectar o stress hídrico e térmico?
Meta 3. Como mitigar os estresses hídricos e térmicos? A ação é responsiva ou pode ser preventiva?

 

Desafio # 4. Aumento da eficiência de uso (EU) dos nutrientes minerais.
Monitores: Lílian Angélica Moreira, LIN & Eduardo Santos Rodrigues, LIN
Metas específicas a serem solucionadas pela equipe:
Meta 1. Quais fatores de produção estão vinculados a EU dos nutrientes?
Meta 2. Determinar a contribuição de cada fator (peso estimado) para EU.
Meta 3. Como elaborar um modelo (simplificado) que altere a EU em função dos fatores e seus pesos?

Observação

  • O público alvo é misto, composto por estudantes e profissionais convidados. O objetivo é fazer com que participantes de perfil distintos possam interagir.
  • Os estudantes devem ser altamente motivados com perfil voltado para pesquisa e inovação. Eles devem estar cursando o último da graduação programa de pós-graduação strictu sensu em ciências agrárias ou áreas afins.

Número de vagas

30

Taxa de Inscrição

EVENTO GRATUITO

Atenção

Critério de seleção
  • Serão selecionados 30 participantes.
  • Os alunos serão selecionados com base no coeficiente de rendimento do histórico escolar (peso 10%), carta de motivação (peso 25%), carta de recomendação (peso 15%), qualidade do resumo enviado para apresentação na forma de pôster (peso 50%).
Datas importantes
  • Inscrição para a seleção: 23/05 a 02/07/2022
  • Divulgação dos selecionados: 15/08/2022
  • Realização do evento: 19 a 21/10/2022
Avaliação
  • A nota dos participantes será composta por: Nota do pôster (peso 50%), Nota da atividade “Sprint” de solução de problemas (peso 25%), Avaliação escrita ao final do curso (peso 25%).