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Autor: search.filters.author.Rakocevic, Miroslava

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    Chemometric analysis of UV characteristic profile and infrared fingerprint variations of Coffea arabica green beans under different space management treatments
    (Sociedade Brasileira de Química, 2016) Terrile, Amélia E.; Marcheafave, Gustavo G.; Oliveira, Guilherme S.; Rakocevic, Miroslava; Bruns, Roy E.; Scarminio, Ieda S.
    Ultraviolet characteristic profiles and infrared spectroscopic (FTIR) fingerprints of green bean extracts of Coffea arabica L., cv. IAPAR 59, cultivated in two planting patterns, rectangular and square, and at two different densities, 10,000 and 6,000 plants ha-1, identified as R10,R6,S10, and S6 were analyzed with principal component and hierarchical cluster analyses. A simplex centroid design for four solvents (ethanol, acetone, dichloromethane, hexane) was used for sample extraction. The largest chlorogenic acid (CGA) contents were found at the lower planting density. The dichloromethane extracts of the S10 treatment showed the highest levels of unsaponifiable lipids (cafestol and kahweol). The R6 treatment showed a slightly higher content of cafestol and kahweol. Cluster analysis of FTIR fingerprints confirmed that the CGA and caffeine levels differentiate the spatial arrangements. The FTIR fingerprints suggest that green beans from S6 and R10 were richer in lipids and the other two treatments had more sugars and proteins.
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    Spectroscopic and chromatographic fingerprint analysis of composition variations in Coffea arabica leaves subject to different light conditions and plant phenophases
    (Sociedade Brasileira de Química, 2014) Delaroza, Fernanda; Rakocevic, Miroslava; Malta, Galileu Bernardes; Bruns, Roy Edward; Scarminio, Ieda Spacino
    Fingerprints of self-shaded and sunlight-exposed leaves of the same Coffea arabica plant were obtained to determine metabolic concentration changes owing to different light environments and phenological stages. Leaf extract yields of the ethanol, acetone, dichloromethane and hexane solvents, as well as their statistical design mixtures, are reported. Highest yields are obtained with binary 1:1 ethanol-acetone mixtures for all sun-exposed and self-shaded leaves. Principal component analysis (PCA) of Fourier transform infrared (FTIR) spectra of leaf extracts indicate spectral differences between 2962-2828, 1759-1543 and below 1543 cm-1 that can be attributed to higher concentrations of fatty acid esters or the ester group in triglycerides, caffeine, chlorogenic acids and carbohydrates that are more prevalent in leaves of flowering plants. Highperformance liquid chromatography with UV diode array detector (HPLC-UV-DAD) spectra of the chromatographic peaks for the extracts showed that sun-exposed samples contain stronger absorptions for caffeine, chlorogenic acid and theobromine. Confirmatory experiments carried out with reference UV calibration curves determined caffeine contents for sun-exposed leaves that are about double those for self-shaded leaves of flowering plants. Knowledge of leaf caffeine content in Coffea arabica is of ecological importance since sun-exposed conditions seem more stressful than self-shading ones for this species. Lipid concentrations in self-shaded leaves are almost double those that were sun-exposed.
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    Integrated chemometric approach to optimize sample preparation for detecting metabolic changes provoked by abiotic stress in Coffea arabica L. leaf fingerprints
    (Sociedade Brasileira de Química, 2019) Marcheafave, Gustavo G.; Tormena, Cláudia D.; Afoso, Sabrina; Rakocevic, Miroslava; Bruns, Roy E.; Scarminio, Ieda S.
    The effects of water-deficit stress on irrigated and unirrigated field plants of Coffea arabica L. genotype IAPAR 59 were investigated. Plant extracts were obtained following an ethanoldichloromethane-hexane statistical mixture design. Proton nuclear magnetic resonance (1 H NMR) fingerprints of the extracts were discriminated using factor analysis (FA) and hierarchical clustering techniques. Extracts from the 1:1:1 ternary mixture presented the largest discriminations compared with those from the pure solvents or their 1:1 binary mixtures. Metabolites resulting from fermentation processes and nutritional deficiencies as well as senescence and abscission precursors such as lactate, arginine and methionine were prevalent in unirrigated plants that can provoke expressive decreases in bean productivity as well as premature plant aging. Amino acids that control regulatory, physiological processes and soil salinization have higher concentrations in the irrigated plants. The NMR assignments of eighteen substances observed here were confirmed by electrospray ionization mass spectrometry.
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    Irrigation and light acess effects on Coffea arabica L. leaves by FTIR-chemometric analysis
    (Sociedade Brasileira de Química, 2018) Sanchez, Patrícia M.; Pauli, Elis D.; Scheel, Guilherme L.; Rakocevic, Miroslava; Brunsc, Roy E.; Scarminio, Ieda S.
    Coffee bean chemical compositions has been extensively studied. However, there is a small amount of research on other parts of the coffee plant, including leaves. Fourier transform infrared (FTIR) spectral profiles of Coffea arabica L. cv. IAPAR 59 leaf extracts from a simplex-centroid design were studied by principal component analysis (PCA) to evaluate the effect of solvente extractor on its metabolites. PCA indicated that the extractor solvents containing ethanol were the most suitable for this study. FTIR spectra in conjunction with orthogonal signal correction and partial least squares-discrimination analysis (OSC-PLS-DA) were used to classify and discriminate the leaves of irrigated and non-irrigated plants by bands related to carbohydrates, amino acids and lipids. Leaves receiving different intensities of solar radiation were also discriminated by bands corresponding to caffeine, carbohydrates and lipids. FTIR spectral profile analyzed with chemometric tools showed to be a useful, powerful and simple procedure to discriminate coffee leaves collected from different microclimate conditions.
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    Coeficiente de extinção calculado a partir das reconstruções 3D de acessão ‘E083’ de cafeeiros cultivados sob dois regimes hídricos
    (Embrapa Café, 2019) Rakocevic, Miroslava; Pazianotto, Ricardo Antônio Almeida; Matsunaga, Fabio Takeshi
    Hipótese deste trabalho foi que o regime hídrico pode modificar a arquitetura de plantas, modificando inclinação foliar (λ) e diminuindo índice de área foliar (IAF) no regime hídrico de campo (NI) comparado ao regime irrigado (IRR), o que pode influenciar no coeficiente de extinção de luz (k) que pode variar ao longo de crescimento de cafeeiros. Objetivou-se calcular azimute foliar, λ, área individual foliar (AFI), IAF e k de dossel de uma acessão de cafeeiros de Etiópia, ‘E083’, considerando alguns estágios fenológicos, usando maquetes 3D de plantas. A tendência geral de distribuição de λ foi plagiófila, porém as plantas NI, apresentaram o λ médio maior do que as IRR, o que pode explicar a tendência de evitar a dissipação de energia sob alta irradiância, já que os estresses abióticos foram múltiplos. As plantas NI apresentaram IAF muito menor do IRR, na faixa de diferenciação entre 2.5-3 vezes. A AFI mostrou um constante aumento entre cinco fenofases; em plantas IRR, a AFI média cresceu de 18.9 a 29.5 cm 2 , enquanto nas plantas NI de 15.2 a 27.7 cm 2 . O aumento na AFI devia-se ao aumento de número de folhas de ordens de ramificação superiores, sombreadas e formadas com AFI maior. k’ de radiação direta mostrou-se maior em plantas NI de que IRR durante fenofase de expansão de frutos e folhas de 2° ano produtivo. Maior k’ mostrou-se em fenofases que privilegiavam o crescimento vegetativo (expansão de área foliar e frutos) do que o reprodutivo (maturação de frutos e colheita). Nosso trabalho mostrou que algumas respostas morfológicas, como são variações na AFI e inclinação das folhas, têm grande valor para aclimatação à alta irradiância e pouca disponibilidade de água.
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    Digitalização tridimensional de cafeeiros em campo por visão estéreo múltipla
    (Embrapa Café, 2019-10) Santos, Thiago Teixeira; Rakocevic, Miroslava
    O registro da arquitetura de uma planta, isto é, a descrição da topologia e da geometria de sua estrutura, é empregado em estudos funcionais-estruturais variados como intercepção solar, interações bióticas e abióticas e dispersão de defensivos, entre outros. Porém, a realização desse registro é extremamente laboriosa, especialmente em plantas de maior porte e complexidade como o cafeeiro, o que restringe sua adoção e, consequentemente, o volume de dados disponíveis a tais estudos. Neste trabalho, mostramos que técnicas de visão computacional podem ser empregadas na construção de modelos tridimensionais de cafeeiros com o uso de uma única câmera comum e software adequado. Esses resultados indicam a possibilidade de automação do registro in silico da estrutura tridimensional de cafeeiros, permitindo um maior volume na obtenção de dados da arquitetura das plantas. Tal metodologia de aquisição de dados tridimensionais está ao alcance de qualquer grupo de pesquisa, devido ao baixo custo do equipamento necessário e implementações em software livre. Exemplos de reconstruções tridimensionais para oito cafeeiros adultos estão disponíveis em uma base de dados pública.
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    Trocas gasosas foliares de cafeeiros após o experimento face: comparação de medições realizadas com licor 6400 e LC-pro
    (Embrapa Café, 2019-10) Rakocevic, Miroslava; Batista, Eunice Reis
    Para avaliar ajustes e aclimatação de plantas às variações ambientais, as variações nas trocas gasosas foliares apresentam as respostas vegetativas primarias. Uma das maneiras de avaliar as respostas de folhas na variação de luz e outros fatores ambientais realiza-se através de construção de curvas de respostas de fotossíntese à luz e através de modificação dos parâmetros extraídos delas. Após o enerramento de injeção de CO2 no experimento Free-Air-CO 2 - Enrichment (FACE) com cafeeiros Arabica, foram efetuadas as medições paralelas de trocas gasosas usando dois sistemas abertos, LICOR-6400 e LC-pro e foram calculados os parâmetros de curvas de respostas de fotossíntese a luz. A hipotese do trabalho foi que dois sistemas de medição apresentarão as respostas comparáveis nas trocas gasosas (fotossíntese – A, condutância estomática – g s , transpiração – E e concentração de CO2 no espaço aéreo intercelular - Ci) para a interpretação de respostas de cafeeiros nas mudanças de ambiente. Dois sistemas de medição apresentaram ajustes excelentes quando as regressões lineares foram usadas na comparação das medições de trocas gasosas e dos parâmetros estimados de curvas de luz. Revelaram-se variações significantes entre dois sistemas nas medições de A e Ci usando teste t de pares. Estas variações foram relacionadas aos intervalos de fotossíntese baixa e de respiração no escuro. Os resultados obtidos por dois sistemas de medição foram altamente compatíveis na interpretação de impactos dos tratamentos. Isso indica a recomendação de contínuo uso do mesmo sistema para as medições durante um experimento inteiro, senão algumas conclusões poderão ser a consequência de variação na precisão e erros de equipamento e não das modificações de ambiente testado. Caso precisar usar diferentes equipamentos/sistemas, usar em estágios diferenciados de desenvolvimento vegetal, quais não se comparam entre si.
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    Trocas gasosas foliares de cafeeiros após o experimento face: comparação de medições realizadas com licor 6400 e LC-pro
    (Embrapa Café, 2019-10) Rakocevic, Miroslava; Batista, Eunice Reis
    Para avaliar ajustes e aclimatação de plantas às variações ambientais, as variações nas trocas gasosas foliares apresentam as respostas vegetativas primarias. Uma das maneiras de avaliar as respostas de folhas na variação de luz e outros fatores ambientais realiza-se através de construção de curvas de respostas de fotossíntese à luz e através de modificação dos parâmetros extraídos delas. Após o enerramento de injeção de CO2 no experimento Free-Air-CO2 - Enrichment (FACE) com cafeeiros Arabica, foram efetuadas as medições paralelas de trocas gasosas usando dois sistemas abertos, LICOR-6400 e LC-pro e foram calculados os parâmetros de curvas de respostas de fotossíntese a luz. A hipotese do trabalho foi que dois sistemas de medição apresentarão as respostas comparáveis nas trocas gasosas (fotossíntese – A, condutância estomática – g s , transpiração – E e concentração de CO2 no espaço aéreo intercelular - Ci) para a interpretação de respostas de cafeeiros nas mudanças de ambiente. Dois sistemas de medição apresentaram ajustes excelentes quando as regressões lineares foram usadas na comparação das medições de trocas gasosas e dos parâmetros estimados de curvas de luz. Revelaram-se variações significantes entre dois sistemas nas medições de A e Ci usando teste t de pares. Estas variações foram relacionadas aos intervalos de fotossíntese baixa e de respiração no escuro. Os resultados obtidos por dois sistemas de medição foram altamente compatíveis na interpretação de impactos dos tratamentos. Isso indica a recomendação de contínuo uso do mesmo sistema para as medições durante um experimento inteiro, senão algumas conclusões poderão ser a consequência de variação na precisão e erros de equipamento e não das modificações de ambiente testado. Caso precisar usar diferentes equipamentos/sistemas, usar em estágios diferenciados de desenvolvimento vegetal, quais não se comparam entre si.
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    Sensibilidade de respostas de fotossíntese foliar de cafeeiros após o experimento face: existe a memória?
    (Embrapa Café, 2019-10) Rakocevic, Miroslava; Batista, Eunice Reis
    A hipótese deste trabalho foi que as respostas de fotossíntese de folhas de cafeeiros serão maiores em plantas que foram previamente cultivadas sob elevada concentração de CO2 (e[CO2]) do que nestas que sempre foram cultivadas sob a concentração atual de CO2 (a[CO2]), especialmente em condições de irrigação. Para estudar a existência de ‘memória’ positiva de e[CO2], o objetivo do estudo foi determinar variações de curvas de respostas de fotossíntese (A) na luz em folhas de café ao longo de perfil vertical de árvores, após um mês que o enriquecimento de CO2 foi encerrado no experimento FACE. As plantas previamente cultivadas sob e[CO2] apresentaram menor A comparadas com as que sempre foram cultivadas sob a[CO2]. O período transitório de rustificação (aclimatização) às condições de a[CO2] aumentou a sensibilidade das plantas cultivadas previamente sob e[CO2], especialmente estas sob irrigação. Em plantas continuamente cultivadas sob regime hídrico de campo e sob a[CO2], as folhas autossombreadas apresentaram maior resposta de A à concentração de CO2 de 590 μL CO2 L-1 na câmara de medição na época de seca, como possível consequência de um "estado de alerta", para lidar com novos eventos de seca com sucesso. A hipótese de ‘memória’ em plantas previamente estimuladas com e[CO2] foi provada, mas ela induziu diminuição de A, por causa do aparelho fotossintético construído previamente no experimento FACE.
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    Multiescalaridade de fotossíntese de acessão ‘E083’ de cafeeiros arábica cultivados sob dois regimes hídricos
    (Embrapa Café, 2019-10) Rakocevic, Miroslava; Matsunaga, Fabio Takeshi
    Objetivo deste trabalho foi integrar a fotossíntese foliar (A) na escala de fotossíntese de plantas inteiras (Ap’) de cafeeiros Arábica (Coffea arabica L.) cultivados sob irrigação (IRR) e regime hídrico de campo (NI), com uso de modelagem estrutural-funcional (FSPM). No estudo, os cálculos de A p ’ foram realizados a partir das reconstruções 3D de uma acessão de Etiópia, ‘E083’, ao longo de cinco fenofases, abrangendo as duas primeiras produções de frutos no ciclo de vida de plantas. A foi medida nas folhas completamente expandidas que pertenciam aos ramos plagiotrópicos de 2a ordem situadas em estratos superior e inferior da planta e foi altamente sensível ao regime de suprimento de água no primeiro ano produtivo, quando a área foliar de plantas (AFp) foi baixa. Com aumento de AFp no segundo ano produtivo, as diferenças de A não apareceram entre dois regimes hídricos. Não houve diferenciação em A pela posição de folhas, o que se pode explicar pela adaptação na alta irradiância de folhas de 2a ordem de ramificação no estrato inferior, já que se encontram na periferia de ramos. AF p foi altamente afetada pelo regime hídrico, sendo até três vezes menor no regime NI do que no IRR, no primeiro ano produtivo. Ap’ mostrou-se impactada pela seca em todas as fenofases observadas. A sua evolução entre fenofases acompanhou a evolução de AFp . Os resultados indicam que a aclimatação na seca prolongada em cafeeiros ‘E083’ ocorreu na fotossíntese foliar, enquanto respostas de Ap ́ continuaram com alta redução, devido à redução de AFp na seca.