Linhas de pesquisa
Seg, 28 de Março de 2011 18:14

Linhas de Pesquisa

Anatomia de Plantas Vasculares

Biologia de Sistemas

Biologia do Desenvolvimento Vegetal

Biologia de Algas

Recursos Econômicos Vegetais

Sistemática, Evolução e Biogeografia de Plantas Vasculares

 

 

Anatomia de Plantas Vasculares

O Laboratório de Anatomia Vegetal iniciou suas atividades em 1940, seis anos após a implantação do Departamento de Botânica, por meio de estudos anatômicos de plantas do cerrado, visando compreender as adaptações das plantas a este importante tipo de vegetação. Nesta época, sob a coordenação do Prof. Felix Rawitscher, o Departamento de Botânica foi o precursor dos estudos da Anatomia Vegetal no Brasil mantendo, até o momento, marcante liderança na pesquisa nacional.

Dando continuidade à essa linha de trabalho, o Laboratório desenvolveu, a partir de 1964, pesquisas anatômicas, taxonômicas e ecológicas, em outro importante bioma, os chamados Campos Rupestres, localizados na cadeia do Espinhaço.

Ainda graças às pesquisas desenvolvidas durante 35 anos nesse bioma, juntamente com outros pesquisadores do Departamento de Botânica, uma das pesquisadoras do grupo, Nanuza Luiza de Menezes, coordenou a elaboração da lista de “Plantas ameaçadas dos campos rupestres de Minas Gerais”, colaborando com a “Lista vermelha das espécies da flora de Minas Gerais”.

Nos últimos anos, o Laboratório vem desenvolvendo pesquisas em diferentes ecossistemas, nos anteriormente mencionados, bem como na Mata Atlântica e no Pantanal.

Os estudos anatômicos têm enfoque nos órgãos vegetativos e reprodutivos de várias famílias, através de abordagens estruturais, ecológicas, taxonômicas e filogenéticas, dentro de cinco linhas de pesquisa, a saber: i) Anatomia ecológica: estrutura de adaptação, sazonalidade de crescimento, ii) Anatomia aplicada à taxonomia e à filogenia, iii) Ontogênese de órgãos vegetativos e reprodutivos, iv) Sistemas subterrâneos: anatomia, desenvolvimento e estratégias de reprodução vegetativa, v) Estudos morfo-histológicos e moleculares da morfogênese “in vivo” e “in vitro” com diferentes laboratórios.

Com essas linhas de pesquisa, englobando plantas de vários hábitos desde herbáceas à plantas arbóreas, o enfoque foi sempre buscar o conhecimento da rica flora brasileira, visando sua melhor utilização. Destacam-se trabalhos realizados com os sistemas subterrâneos de espécies potencialmente comestíveis. Outros, buscando o conhecimento das espécies com fotossíntese C4 tão característica de regiões tropicais. Ainda, outros, visando entender a rica flora arbórea, através do estudo anatômico das madeiras, resultando na sua identificação e entendimento da sazonalidade de crescimento, com o intuito em auxiliar o conhecimento da dinâmica florestal.

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Biologia de Sistemas

As nossas linhas de pesquisa visam responder perguntas evolutivas, referentes à origem e filogenia de eucariotos fotossinteizantes, à instabilidade genômica e à variabilidade genética. Utilizando a genômica como ferramenta, é estudado o papel dos elementos de transposição na evolução estrutural e funcional do genoma vegetal, a função e regulação de genes envolvidos no reparo de DNA, e o aporte de fontes selvagens de germoplasma em espécies cultivadas.

Acesse o link: http://www.ib.usp.br/gate

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Biologia do Desenvolvimento Vegetal

As atividades de pesquisa de Fisiologia Vegetal iniciaram-se há cerca de 60 anos atrás, como a criação do Departamento de Botânica da Universidade de São Paulo. A partir dos anos 70, foram consolidados os estudos com tecidos e células de plantas, esses praticamente ainda inéditos no país, que acabaram fluindo naturalmente desde então, a abordagens mais aprofundadas da organogênese, sob suas diferentes expressões. Para tanto, a utilização de ferramentas modernas mostrou-se inescapável, citando-se, por exemplo, as dosagens hormonais e de óxido nítrico endógenas, as de biologia molecular proteômica, as histológicas e bioquímicas, essas, particularmente do metabolismo de carboidratos e compostos nitrogenados.

Na área do desenvolvimento, o ponto focal tem sido a organogênese, abordada através de dois modelos distintos de plantas: bromélias e orquídeas (epífitas ou terrestres) e as arbóreas. Nas primeiras, os estudos têm sido direcionados à compreensão dos sinais hormonais, por aminoácidos, óxido nítrico, além do estado redox, envolvidos no controle da atividade meristemática e de diferenciação-rediferenciação celular. Nas arbóreas, os estudos estão direcionados à embriogênese somática e zigótica, sob a perspectiva, simultânea, da otimização da multiplicação visando à conservação, e a compreensão dos eventos relacionados à indução, desenvolvimento e maturação dos embriões, comparativamente à embriogênese zigótica.

Relativamente aos estudos metabólicos, tem-se estudado a natureza e as vias enzimáticas de carboidratos citossólicos e de parede celular e de compostos nitrogenados primários. Nos primeiros, além da importância no desenvolvimento, tem-se procurado estabelecer parâmetros de avaliação de fatores ambientais de estresse, como o difícit hídrico, a elevação de temperatura e CO2 e suas conseqüências sobre o desenvolvimento de espécies naturais e cultivadas. A interconversão da fotossíntese C3-CAM sob o ponto de vista hormonal-gênico também é um dos aspectos estudados utilizando-se bromélias.

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Biologia de Algas

A equipe do Laboratório de Algas Marinhas "Édison José de Paula" desenvolve projetos em áreas diversificadas por meio de abordagens integradas da biologia sensu lato, das espécies com potencial econômico. As pesquisas abrangem desde a taxonomia clássica, atualmente auxiliada por métodos experimentais, microscopia eletrônica e biologia molecular, até áreas da fisiologia, genética, biotecnologia e prospecção, filogenia molecular, ecologia e maricultura, tendo como objetivo o conhecimento, a proteção e o aproveitamento dos recursos de macroalgas marinhas.

Os estudos desenvolvidos pelo LAM, divulgados em revistas especializadas, incluem:

- levantamentos florísticos e biogeográficos;

- caracterização taxonômica, morfoanatômica e filogenética de espécies e linhagens de maior potencial econômico;

- avaliação dos fatores que regulam a distribuição e abundância das espécies e quantificação dos bancos naturais das espécies de maior potencial econômico;

- ecologia das populações e comunidades naturais e seu manejo experimental;

- cultivo em laboratório, abordando aspectos fisiológicos, genéticos e do histórico de vida; - seleção de linhagens para fins experimentais e de maricultura;

- cultivo experimental em tanques e diretamente no mar, visando o estabelecimento de um programa de maricultura de algas no Brasil;

- "screening" químico de espécies produtoras de ficocolóides de importância comercial (ágar, carragenanas e alginatos).

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Recursos Econômicos Vegetais

O Laboratório de Fitoquímica desenvolve abordagens voltadas ao estudo do aproveitamento econômico de plantas nativas. Os estudos envolvem primordialmente análises químicas de plantas, com ênfase maior em angiospermas. São realizadas extrações de classes de substâncias presentes nas plantas, análises por cromatografia, inclusive CLAE e cromatografia a gás acoplada à espectroscopia de massas, isolamento, identificação e quantificação de constituintes importantes. Análises de atividade biológica são também realizadas, algumas no próprio Laboratório e outras em laboratórios de colaboradores.

Trabalhos têm sido feitos com objetivo de avaliar as possibilidades de aproveitamento de sementes, envolvendo análises de triglicerídeos, carboidratos e proteínas.

O Laboratório tem um setor voltado a pesquisas em Ecologia Aplicada. Formigas cortadeiras representam um foco de atenção, com trabalhos envolvendo a análise de constituintes de folhas de plantas nativas e seus efeitos sobre as formigas e seu fungo mutualista. Outra modalidade de abordagem preocupa-se com a análise dos efeitos de poluentes atmosféricos sobre a composição de metabólitos secundários de espécies nativas. Estão em andamento pesquisas voltadas à análise da expressão gênica de plantas submetidas a condições de estresse, pela técnica de síntese de cDNA e análise por AFLP.

A avaliação das possibilidades do emprego medicinal de plantas nativas é outro objetivo de pesquisas do Laboratório. São realizados estudos de identificação de metabólitos secundários potencialmente úteis medicinalmente e suas atividades farmacológicas. A própolis é um produto da colméia, em parte produzido com substâncias que as abelhas retiram da flora. Com amostras de própolis de vários locais do Brasil são feitas análises da composição química e atividade farmacológica de extratos e de seus constituintes isolados.

A associação de microrganismos endofíticos com as espécies vegetais também tem sido investigada através de estudos relacionados a biodiversidade de microrganismos e quimiodiversidade de metabólitos, identificação desses constituintes e avaliação de bioatividades em extratos e componentes isolados.

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Sistemática, Evolução e Biogeografia de Plantas Vasculares

Essa subárea possui duas linhas de pesquisa centrais e complementares entre si. A primeira refere-se aos estudos florísticos realizados em diversos biomas brasileiros, com especial foco para Campos Rupestres, Cerrado, Mata Atlântica e Caatinga. São executados levantamentos de espécies de angiospermas com provimento de descrições, chaves e ilustrações, bem como de dados fenológicos e fitogeográficos, fornecendo subsídios tanto para projetos sistemáticos e evolutivos quanto para estudos e políticas voltados à conservação e ao manejo de espécies da flora brasileira e neotropical. Entre as famílias botânicas cujo conhecimento é fomentado pela presença, no programa, de especialistas e orientadores, destacam-se Annonaceae, Bignoniaceae, Eriocaulaceae, Rutaceae, Simaroubaceae e Velloziaceae.

A outra linha de pesquisa concentra-se no estudo da sistemática e evolução de diferentes táxons, por meio de estudos filogenéticos e revisões taxonômicas. Nesses estudos, são empregados dados de naturezas diversas, sobretudo informações morfológicas, moleculares, ecológicas e biogeográficas, buscando reconstruir a história evolutiva dos táxons em questão. As filogenias, por sua vez, são utilizadas como base para estudos sobre a evolução, diversificação e história biogeográfica na região neotropical. Em ambas as vertentes, um dos diferenciais dessa linha de pesquisa, é o trabalho com as plantas dos campos rupestres brasileiros, suas adaptações, biologia e evolução.

Solidariedade:

A subárea Sistemática, Evolução e Biogeografia de Plantas Vasculares apresenta colaboração com grupos de pesquisa sobretudo das regiões Norte e Nordeste.

No Norte, trabalhamos em colaboração com o Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA) e Museu Paraense Emílio Goeldi no levantamento da riqueza da floresta amazônica, em projetos como a Flora da Reserva Ducke, Flora do Igapó (Rio Negro) e Flora de Uatumã. No Nordeste destacam-se os trabalhos em colaboração com a Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS) e com a Universidade Federal da Bahia (UFBA). São projetos em conjunto desenvolvidos na caatinga e na Cadeia do Espinhaço (Minas Gerais e Bahia), com participação nos programas de pós-graduação das referidas Universidades. Nossos docentes têm ministrado, ainda, cursos nos programas de pós-graduação do INPA (AM), Museu Nacional (UFRJ), UFPE (PE), UEFS e UFBA (BA).

 

 

 

 

 

 


Research Lines

 

Anatomy of Vascular Plants
Systems Biology
Plant Development Biology
Algae Biology
Plant Economic Resources
Systematics, Evolution and Biogeography of Vascular Plants

 

Anatomy of Vascular Plants

The plant anatomy laboratory opened up in 1940, six years after the Botany Department’s founding. It started studying plants from the Brazilian Cerrado, aiming to understand its adaptations to survive in this environment. Under Prof. Felix Rawitscher’s management, the Botany Department was a pioneer in the Plant Anatomy field in Brazil, keeping up a leadership place in national research.

Maintaining the same line of work, since 1964 the laboratory developed anatomic, taxonomic and ecologic researches on another important biome called Rupestre Fields, located at Brazil’s Cadeia do Espinhaço.

Thanks to 35 years of researching that biome, along with other researchers  from the department, Nanuza Luiza de Menezes oversaw the formulation of “Plantas ameaçadas dos campos rupestres de Minas Gerais” (Endangered Rupestres fields plants), collaborating with th e “Lista vermelha das espécies da flora de Minas Gerais” (Minas Gerais endangered plants list”.

In the last years the laboratory have been developing researches in multiple ecosystems, the previous mentioned as well as Mata Atlântica and Pantanal.

The anatomy studies focus on vegetative and reproductive organs on various families through structural, ecologic, taxonomic and phylogenetic approaches under five research lines: i) ecologic anatomy: adaptation structure, seasonal growth, ii) anatomy applied to taxonomy and phylogeny, iii) orthogenesis of vegetative and reproductive organs, iv) subterranean systems: anatomy, development and plant reproduction strategies, v) studies in morpho-histologic and molecular morphogenesis “in vivo” and “in vitro” with different laboratories.

With these research lines, comprising various types of plants, from herbaceous to arboreal, the main focus was always to seek knowledge in Brazil’s rich flora and to make a better use of it. There are also works being developed, like subterranean systems of potentially edible species; studies on C4 photosynthesis, usual feature of the tropical regions; studies seeking knowledge about arboreal flora addressing the anatomy of the wood, resulting in identification and understanding of its growth that helps to understand the forest’s dynamics.

 

Systems Biology

Our research lines aim to answer questions about evolution, referring to the origins and phylogeny of photosynthesizing eukaryotes, genomic instability and genetic variability. Using genomics as a tool, we study the role played by transposition elements in structural and functional evolution of the plant genome, the function and regulation of DNA repair related genes, and the germplasm intake from wild sources in cultivated species.

Access: http://www.ib.usp.br/gate

 

Plant Development Biology

Research activities in Plant Physiology begun about 60 years ago, along with the creation of the Universidade de São Paulo Botany Department. In the 70’s, totally new plant cell tissues studies were consolidate and started a flow of deeper approaches in organogenesis and its various expressions. For that, the usage of modern tools became mandatory, for example: endogenous nitric oxide hormonal dosage, proteomic molecular biology, and histologic and biochemical .

In the development area, the main focus has been organogenesis, addressed under two distinctive plant models: bromeliads and orchids (epiphytes or land based) and the arboreal. For bromeliads and orchids the studies have been pointed to the comprehension of hormonal signs with amino acids, nitric oxide, and also redox state, related to meristematic activity control and cellular differentiation-redifferentiation. For the arboreal the studies are pointed to somatic and zygotic embryogenesis under the simultaneous perspective of optimization and multiplication for conservation, and the comprehension of induction related events, embryo maturation and development comparatively to zygotic embryogenesis.

Referring to metabolic studies, the focus has been to the nature and enzymatic ways for cytosolic carbohydrates and cellular wall and primary nitrogenous compounds. For the aforementioned, not only focusing in significance for the development, we have been trying to establish evaluation parameters of environmental stress factors, like low hydration, temperature elevation and CO2 and its consequences for natural and cultivated species.

 

Algae Biology

The “Édison José de Paula” Marine Algae laboratory develops projects in various fields through integrated approaches of lato sensu biology with species of business potential. The researches comprise classic taxonomy aided by experimental methods, electron scanning microscopy and molecular biology; and even areas from physiology , genetics, biotechnology and prospection, molecular phylogeny, ecology and mariculture, aiming knowledge, protection and resource extraction of marine macroalgae.

Here are some of the papers developed in the laboratory published in specialized journals:

- floristic and biogeographic surveys;

- taxonomic, morphoanatomical and phylogenetic characterization of species and lineages with greatest business potential;

- evaluation of factors that regulate the distribution and abundancy of species and quantification of natural banks of species with greatest business potential.

- ecology of populations and natural communities and its experimental management;

- laboratory farming, addressing physiological and genetic aspects and life history;

- lineage selection for maiculture and experimental objectives;

- experimental farming in tanks or on the sea, aiming the establishment of a seaweed mariculture program in Brazil;

- chemical screening of phycocolloid producing species of economic importance (agar, carrageenans and alginates).

 

Plant Economic Resources

The Phytochemistry Laboratory develops approaches that study the business usage of native plants. The studies address primarily chemical analysis of plants, emphasizing angiosperms. The lab performs extractions of substances found in plants, chromatography analysis 9including CLAE and gas chromatography coupled with spectrography of masses), isolation, identification and quantification of important elements. Biological activity analyses are also performed, some in our lab or in contributor’s laboratories.

The association of endophytic microorganisms with plant species has also been investigated in studies related to microorganisms’ biodiversity and chemodiversity of metabolites, identification of these elements and evaluation of bioactivities in extracts and isolated components.

 

Systematics, Evolution and Biogeography of Vascular Plants

This subarea has two main and complementary research lines. The first refers to the floristic studies realized in various Brazilian biomes, with special attention to Campos Rupestres, Cerrado, Mata Atlântica and Caatinga. There we perform surveying of angiosperm species, providing descriptions, keys and ilustrations, as well as phenologic and phytogeographic data, supplying subsidies for systematic and evolutionary projects as much as for studies and policies aiming preservation and management of Brazil’s neotropical flora. The Annonaceae, Bignoniaceae, Eriocaulaceae, Rutaceae, Simaroubaceae and Velloziaceae are among the species families whose knowledge about is encouraged by specialists within the program.

Another research line focuses on studying the systematics and evolution of different taxa through phylogenetic studies and taxonomic reviews. In these studies, data from different origins, mostly morphologic, molecular, ecologic and biogeographic information, seeking to rebuild the evolutionary history of the said taxa. The phylogenies are used as a basis for studies about evolution, diversification and biogeographic history of the neotropic region. In both sides, one of the things that differentiates this research line is the work done with plants from the Campos Rupestres, including its adaptations. Biology and evolution.

Solidarity:

The Systematics, Evolution and Biogeography of Vascular Plants subfield presents collaborations with research groups, mostly from the North and Northeast regions;

In the north, we work in collaboration with the Nation Institute for Amazonian Research (INPA) and Emílio Geldi Museum surveying the Amazon Forest natural riches in projects like the Ducke Reservation Flora, Igapó Flora (Negro river) and Uatumã Flora. In the northeast we highlight works in collaboration with Feira de Santana State University (UEFS) and Bahia Federal University (UFBA). These projects are developed in the caatinga region and the Cadeia do Espinhaço (Minas Gerais and Bahia), being part of the graduate programs of those universities. Our professors also teach Graduation courses at INPA, National Museum (Rio de Janeiro), UFPE (Pernambuco), UEFS and UFBA (Bahia).

 

 


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