Hamburg, Universiẗat, Diss., 2004.

A técnica de análises PIXE (Particle Induced X-ray Emission) de alvos finos é rotineiramente usado no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP) pelo Lamfi (Laboratório de Materiais e Feixes Iônicos) em análises quantitativas elementares. A calibração do arranjo experimental do Lamfi é realizada através da irradiação de filmes finos padrões evaporados, sendo o rendimento de produção de raios X ajustado a partir deprimeiros princípios. Em análises PIXE de alvos espessos (TTPIXE), a composição daparticular amostra introduz efeitos de perda de energia das partículas incidentes e autoabsorção dos raios X produzidos. Estes efeitos são inexistentes na análise PIXE de alvosfinos. Paradoxalmente há a necessidade de se conhecer a composição da amostra, paracomputar estes efeitos, numa análise elementar quantitativa de alvos espessos. Este trabalhopropõe a diluição de amostras sólidas numa matriz conhecida onde as características de perda de energia das partículas incidentes e auto absorção da radiação produzida estejam caracterizadas (exemplo: ácido bórico, grafite) e supostamente não sofram alterações devido à introdução da amostra (diluição). Para o cálculo do rendimento de produção de raios X em análises TTPIXE é proposto um fator de correção para alvos espessos, dependente exclusivamente da matriz diluidora, aplicado ao rendimento de produção de raios X de alvos finos. Este procedimento viabiliza a utilização da curva de resposta para análises de alvos finos, já calibrada, do arranjo. Utilizando os modelos mais aceitos para o poder de freamento para prótons incidentes, seções de choque de produção de raios X e coeficientes de absorção de radiação pela matéria, o software (Clara) foi desenvolvido para o cálculo do rendimento de produção de raios X em alvos espessos, bem como os fatores de correção para dado raio X e determinada matriz. Alvos espessos foram confeccionados a partir de amostra padrão de referência (SRM-IAEA356 Marine sediment) para verificar os valores calculados pelo Clara e da metodologia de análise proposta. Os valores experimentais encontram-se em concordância com os valores certificados para um coeficiente de intervalo de confiança de 95% considerando o novo limite de detecção imposto pela diluição. Um roteiro para preparação de alvos espessos a partir de amostras sólidas, bem como a descrição do arranjo experimental, estão inclusos. / Thin film PIXE (Particle Induced X-ray Emission) analysis is been routinely used in the Institute of Physics of the University of Sao Paulo (USP) for quantitative analysis of materials. The X-ray production yield of the PIXE-SP setup is calibrated with monoelementary evaporated thin film standards, and fitted with a first principles yield function. However, in thick target PIXE (TTPIXE) analysis, the particular sample composition needs to be known in advance to calculate the stopping power and the X-ray absorption coefficients. In this work, a matrix standardization is proposed, in which a powdered solid sample is diluted in a known light element matrix (like graphite, boric acid, etc.) whose energy loss and selfabsorption are known and supposed almost unchanged. Furthermore, a scheme is proposed where elementary TTPIXE yields are calculated applying a pre-determined thick target correction factor to the thin target PIXE yields. This procedure enables the use of the already calibrated thin film X-ray yields also for thick target analysis. Using the most accepted stopping power model, ionization cross-sections and X-ray attenuation coefficients, a software (Clara) was developed to calculate the elementary TTPIXE X-ray yields and the corresponding thick target correction factors, for a given and pre-determined matrix. The program also allows testing the addition of any contaminant to the primary matrix and to compute the corresponding change in the thick target PIXE X-ray yields. This option was used to calculate the effect of increasing sample mass in the light element matrix, on the calculated yields, the effect of small changes in target composition, and the quantitative limitations of the proposed scheme. Thick test targets were prepared with a standard reference material (SRM-IAEA356 Marine sediment) and used to verify the accuracy of Clara and of the proposed scheme. The experimental values of the sample composition agreed with the certified values for 95% confidence interval coefficient to the new detection limit imposed by dilution. A protocol for target preparation of solid samples using this technique as well as the description of the experimental setup, are included.

A técnica de análises PIXE (Particle Induced X-ray Emission) de alvos finos é rotineiramente usado no Instituto de Física da Universidade de São Paulo (USP) pelo Lamfi (Laboratório de Materiais e Feixes Iônicos) em análises quantitativas elementares. A calibração do arranjo experimental do Lamfi é realizada através da irradiação de filmes finos padrões evaporados, sendo o rendimento de produção de raios X ajustado a partir deprimeiros princípios. Em análises PIXE de alvos espessos (TTPIXE), a composição daparticular amostra introduz efeitos de perda de energia das partículas incidentes e autoabsorção dos raios X produzidos. Estes efeitos são inexistentes na análise PIXE de alvosfinos. Paradoxalmente há a necessidade de se conhecer a composição da amostra, paracomputar estes efeitos, numa análise elementar quantitativa de alvos espessos. Este trabalhopropõe a diluição de amostras sólidas numa matriz conhecida onde as características de perda de energia das partículas incidentes e auto absorção da radiação produzida estejam caracterizadas (exemplo: ácido bórico, grafite) e supostamente não sofram alterações devido à introdução da amostra (diluição). Para o cálculo do rendimento de produção de raios X em análises TTPIXE é proposto um fator de correção para alvos espessos, dependente exclusivamente da matriz diluidora, aplicado ao rendimento de produção de raios X de alvos finos. Este procedimento viabiliza a utilização da curva de resposta para análises de alvos finos, já calibrada, do arranjo. Utilizando os modelos mais aceitos para o poder de freamento para prótons incidentes, seções de choque de produção de raios X e coeficientes de absorção de radiação pela matéria, o software (Clara) foi desenvolvido para o cálculo do rendimento de produção de raios X em alvos espessos, bem como os fatores de correção para dado raio X e determinada matriz. Alvos espessos foram confeccionados a partir de amostra padrão de referência (SRM-IAEA356 Marine sediment) para verificar os valores calculados pelo Clara e da metodologia de análise proposta. Os valores experimentais encontram-se em concordância com os valores certificados para um coeficiente de intervalo de confiança de 95% considerando o novo limite de detecção imposto pela diluição. Um roteiro para preparação de alvos espessos a partir de amostras sólidas, bem como a descrição do arranjo experimental, estão inclusos. / Thin film PIXE (Particle Induced X-ray Emission) analysis is been routinely used in the Institute of Physics of the University of Sao Paulo (USP) for quantitative analysis of materials. The X-ray production yield of the PIXE-SP setup is calibrated with monoelementary evaporated thin film standards, and fitted with a first principles yield function. However, in thick target PIXE (TTPIXE) analysis, the particular sample composition needs to be known in advance to calculate the stopping power and the X-ray absorption coefficients. In this work, a matrix standardization is proposed, in which a powdered solid sample is diluted in a known light element matrix (like graphite, boric acid, etc.) whose energy loss and selfabsorption are known and supposed almost unchanged. Furthermore, a scheme is proposed where elementary TTPIXE yields are calculated applying a pre-determined thick target correction factor to the thin target PIXE yields. This procedure enables the use of the already calibrated thin film X-ray yields also for thick target analysis. Using the most accepted stopping power model, ionization cross-sections and X-ray attenuation coefficients, a software (Clara) was developed to calculate the elementary TTPIXE X-ray yields and the corresponding thick target correction factors, for a given and pre-determined matrix. The program also allows testing the addition of any contaminant to the primary matrix and to compute the corresponding change in the thick target PIXE X-ray yields. This option was used to calculate the effect of increasing sample mass in the light element matrix, on the calculated yields, the effect of small changes in target composition, and the quantitative limitations of the proposed scheme. Thick test targets were prepared with a standard reference material (SRM-IAEA356 Marine sediment) and used to verify the accuracy of Clara and of the proposed scheme. The experimental values of the sample composition agreed with the certified values for 95% confidence interval coefficient to the new detection limit imposed by dilution. A protocol for target preparation of solid samples using this technique as well as the description of the experimental setup, are included.

[pt] O ciclo do combustível nuclear é o conjunto de etapas do processo industrial que transforma o mineral urânio até sua utilização como combustível nuclear. Em todas as etapas do ciclo os trabalhadores estão expostos a partículas contendo urânio. Para avaliar os riscos é necessário conhecer a taxa de deposição, a concentração e a cinética da partícula no trato respiratório. Os testes de solubilidade in vitro, permitem um estudo sistemático da solubilidade de qualquer composto. Nesse estudo foram utilizadas amostras de DUA, TCAU e UO2 em contato com o liquido pulmonar simulado e estas foram analisadas pela técnica de PIXE (Particle Induced X rays Emission) para determinação da fração de urânio solubilizada e pela técnica de 252 Cf-PDMS (Plasma Desorption Mass Spectrometry) para a determinação da especiação química. Os objetivos específicos foram: (i) Identificar os compostos de urânio na fração respirável do aerossol nas etapas selecionadas do ciclo de combustível nuclear; (ii) identificar e determinar a solubilidade dos compostos de urânio em líquido pulmonar simulado; (iii) Determinar os parâmetros de solubilidade dos compostos de urânio. Os valores dos parâmetros de solubilidade determinados neste estudo para o DUA, TCAU e UO2 são: fr, = 0,83; sr = 0,51 d -1 e ss = 0,0075 d -1 ; fr = 0,60; sr = 0,70 d -1 e ss = 0,00089 d -1 e fr = 0,19; sr = 0,47 d -1 e ss = 0,0019 d -1 , respectivamente. / [en] The nuclear fuel cycle is the industrial process that converts the uranium ore, to its use as fuel, inside of a nuclear power station. In all steps from the nuclear cycle workers are exposure to uranium dust particles. To evaluate the risk due particles incorporation data like deposition, concentration and kinetics of the particles in the respiratory tract must be know The in vitro solubility test allows a systemic understanding about the compound solubility. Samples of DUA, TCAU e UO2 and SLF was collected in different time interval and the uranium concentration was determined by PIXE (Particle Induced X rays Emissions) technique and the uranium compounds were identified by 252 Cf-PDMS (Plasma Desorption Mass Spectrometry). The specific objectives were: (i) identifying uranium compounds in the respirable fractions of aerosol (ii) identified and determinated the uranium coumpounds solubility in simulated lung fluid (iii) determinated the solubility parameters to this uranium compounds. The solubility parameters to DUA, TCAU and UO2 are: fr, = 0,83; sr = 0,51 d -1 and ss = 0,0075 d -1; fr = 0,60; sr = 0,70 d -1 and ss = 0,00089 d -1 e fr = 0,19; sr = 0,47 d -1 e ss = 0,0019 d -1, respectively.

O presente trabalho tem por objetivo caracterizar e identificar a natureza de recursos cerâmicos brasileiros utilizando métodos físicos não destrutivos. O estudo está inserido na área interdisciplinar da Arqueometria e envolve a participação de pesquisadores do Museu de Arqueologia e Etnografia da Universidade de São Paulo (MAE-USP). As amostras analisadas são de grande interesse arqueológico, pois foram coletadas em uma região do Pantanal sul-matogrossense que possui um complexo processo de ocupação envolvendo diversas tradições culturais, entre as quais a tradição Guarani e a tradição Pantanal. Os fragmentos cerâmicos foram caracterizados através das técnicas de Emissão de Raios X Induzido por Partícula (PIXE) e Fluorescência de Raios X (XRF) para a determinação da composição da matriz da pasta cerâmica e através da técnica de Radiografia Computadorizada para a investigação da estrutura interna das peças. A técnica PIXE permitiu uma caracterização dos elementos majoritários encontrados na matriz cerâmica (Z<26), usados na previsão do valor da densidade da matriz. A técnica XRF foi utilizada para determinar as concentrações elementares com destaque para os elementos minoritários (Z>26, wt%<5%) presentes na pasta cerâmica. Essas técnicas, quando associadas a métodos de análise estatísticos permitiram um melhor entendimento do conjunto de amostras. Os resultados encontrados apontam uma clara diferença na composição elementar das amostras encontradas nos diferentes sítios arqueológicos e pertencentes às diferentes tradições. Com a aplicação da técnica de Radiografia as amostras foram separadas de acordo com a presença de tempero em sua estrutura e através da análise das imagens radiográficas foi determinada a densidade dos fragmentos. Neste trabalho foi possível estabelecer uma relação entre os fragmentos cerâmicos estudados às suas tradições, assim como aos sítios arqueológicos nos quais foram coletados. / The present work aims to characterize and identify the nature of Brazilian ceramics using non-destructive physical methods. The study is inserted in the interdisciplinary area of the Archaeometry and involves the participation of researchers from the Museum of Archaeology and Ethnography of the University of São Paulo (MAE-USP). The analyzed samples are of great archaeological interest, as they have been collected in a region of Pantanal in the state of Mato Grosso do sul with a complex settlement process that involves different cultural traditions like the Guarani tradition and the tradition Pantanal. The ceramic fragments were characterized through the techniques of X-ray Emission Particle-Induced (PIXE) and X-Ray Fluorescence (XRF) to determine the composition of the matrix of the ceramic paste and using the technique of Computed Radiography for the investigation of internal structure of the sherds. PIXE technique allowed a characterization of majoritarian elements found in ceramic matrix (Z < 26) and was used in the prediction of the density of the paste. XRF technique was used to determine the elemental concentration with emphasis on the minority elements (Z> 26, wt% < 5%) presents in ceramic paste. These techniques, when associated with statistical methods of analysis allow a better understanding of the sample set. The results show a clear difference in the elemental composition of the samples found in different archaeological sites and from different cultural traditions. By applying the technique of X-ray samples were separated according to the presence of temper in its structure and through images was obtained the density of fragments. In this work it was possible to establish a link between the studied ceramic fragments to their traditions, as well as the archaeological sites in which they were collected.

Esta dissertação de mestrado descreve o estudo realizado sobre como a oferta de estrôncio afeta a razão Sr/Ca em hidroxiapatita formada in vitro. Este trabalho pretende dar subsídios para que posteriormente seja possível fazer um estudo da razão Sr/Ca em função da temperatura também em hidroxiapatita formada in vitro. Foram utilizadas células osteoblásticas da linhagem MG-63 com concentrações de estrôncio no meio de cultura que variaram de 0,0 até 33,0 microgramas por mL de meio. Os nódulos ósseos formados pelas células foram caracterizados pelas técnicas Absorção de Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR), que foi utilizada com o objetivo de identificar ligações de fosfato nas amostras, e Difração de Raios-X (XRD), que teve como objetivo confirmar a presença de hidroxiapatita nos minerais formados e comparar a cristalinidade do material com e sem estrôncio. A quantificação da razão Sr/Ca foi feita utilizando as técnicas Retro-espalhamento Rutherford (RBS) e Emissão de Raios-X por Indução de Partículas (PIXE), que são capazes de fazer a identificação e quantificação elementar. Os resultados obtidos mostram que os nódulos formados são compostos por hidroxiapatita. Com relação à quantificação, mostrou-se que não foi possível substituir mais de 10% do íons de cálcio por íons de estrôncio, o que está de acordo com previsões teóricas. Além disso, para altas concentrações de estrôncio no meio a mineralização do cálcio diminuiu duas ordens de grandeza e as medidas da razão Sr/Ca obtiveram resultados bastante dispersos, indicando uma possível mudança metabólica das células que parece inviabilizar o bom funcionamento fisiológico das mesmas. / This Masters dissertation describes the study of how the availability of strontium affects Sr/Ca ratio of in vitro hydroxyapatite. This work intends to provide the basic understanding needed to a future study of how temperature changes Sr/Ca ratio in this material. MG-63 cells were grown in the culture medium doped with 0.0, 1.0, 2.0, 4.1, 8.2, 16.4, 22.9 and 33.0 micrograms of Sr/mL. The nodules formed by osteoblastic cells were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) technique, used to identify phosphate domain, and X-Ray Diffraction (XRD) technique, which was used to verify the presence of crystallized hydroxyapatite in the mineral composition with and without strontium. Quantification of Sr/Ca ratio was made using the Rutherford Backscattering (RBS) and Particle Induced X-Ray Emission (PIXE) techniques, which are used to do elementary identification and quantification. The results of characterization confirmed the presence of hydroxyapatite in the cultivated MG-63 cells. The experiments have shown that it was not possible to replace more than 10% of the calcium ions by strontium, which is consistent with theoretical predictions. In addition, high concentrations of strontium in the growing solution, reduced the mineralization yield and also the Sr/Ca ratio, indicating a possible change in the metabolism of the cells.

Esta dissertação de mestrado descreve o estudo realizado sobre como a oferta de estrôncio afeta a razão Sr/Ca em hidroxiapatita formada in vitro. Este trabalho pretende dar subsídios para que posteriormente seja possível fazer um estudo da razão Sr/Ca em função da temperatura também em hidroxiapatita formada in vitro. Foram utilizadas células osteoblásticas da linhagem MG-63 com concentrações de estrôncio no meio de cultura que variaram de 0,0 até 33,0 microgramas por mL de meio. Os nódulos ósseos formados pelas células foram caracterizados pelas técnicas Absorção de Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR), que foi utilizada com o objetivo de identificar ligações de fosfato nas amostras, e Difração de Raios-X (XRD), que teve como objetivo confirmar a presença de hidroxiapatita nos minerais formados e comparar a cristalinidade do material com e sem estrôncio. A quantificação da razão Sr/Ca foi feita utilizando as técnicas Retro-espalhamento Rutherford (RBS) e Emissão de Raios-X por Indução de Partículas (PIXE), que são capazes de fazer a identificação e quantificação elementar. Os resultados obtidos mostram que os nódulos formados são compostos por hidroxiapatita. Com relação à quantificação, mostrou-se que não foi possível substituir mais de 10% do íons de cálcio por íons de estrôncio, o que está de acordo com previsões teóricas. Além disso, para altas concentrações de estrôncio no meio a mineralização do cálcio diminuiu duas ordens de grandeza e as medidas da razão Sr/Ca obtiveram resultados bastante dispersos, indicando uma possível mudança metabólica das células que parece inviabilizar o bom funcionamento fisiológico das mesmas. / This Masters dissertation describes the study of how the availability of strontium affects Sr/Ca ratio of in vitro hydroxyapatite. This work intends to provide the basic understanding needed to a future study of how temperature changes Sr/Ca ratio in this material. MG-63 cells were grown in the culture medium doped with 0.0, 1.0, 2.0, 4.1, 8.2, 16.4, 22.9 and 33.0 micrograms of Sr/mL. The nodules formed by osteoblastic cells were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) technique, used to identify phosphate domain, and X-Ray Diffraction (XRD) technique, which was used to verify the presence of crystallized hydroxyapatite in the mineral composition with and without strontium. Quantification of Sr/Ca ratio was made using the Rutherford Backscattering (RBS) and Particle Induced X-Ray Emission (PIXE) techniques, which are used to do elementary identification and quantification. The results of characterization confirmed the presence of hydroxyapatite in the cultivated MG-63 cells. The experiments have shown that it was not possible to replace more than 10% of the calcium ions by strontium, which is consistent with theoretical predictions. In addition, high concentrations of strontium in the growing solution, reduced the mineralization yield and also the Sr/Ca ratio, indicating a possible change in the metabolism of the cells.

O presente trabalho tem por objetivo caracterizar e identificar a natureza de recursos cerâmicos brasileiros utilizando métodos físicos não destrutivos. O estudo está inserido na área interdisciplinar da Arqueometria e envolve a participação de pesquisadores do Museu de Arqueologia e Etnografia da Universidade de São Paulo (MAE-USP). As amostras analisadas são de grande interesse arqueológico, pois foram coletadas em uma região do Pantanal sul-matogrossense que possui um complexo processo de ocupação envolvendo diversas tradições culturais, entre as quais a tradição Guarani e a tradição Pantanal. Os fragmentos cerâmicos foram caracterizados através das técnicas de Emissão de Raios X Induzido por Partícula (PIXE) e Fluorescência de Raios X (XRF) para a determinação da composição da matriz da pasta cerâmica e através da técnica de Radiografia Computadorizada para a investigação da estrutura interna das peças. A técnica PIXE permitiu uma caracterização dos elementos majoritários encontrados na matriz cerâmica (Z<26), usados na previsão do valor da densidade da matriz. A técnica XRF foi utilizada para determinar as concentrações elementares com destaque para os elementos minoritários (Z>26, wt%<5%) presentes na pasta cerâmica. Essas técnicas, quando associadas a métodos de análise estatísticos permitiram um melhor entendimento do conjunto de amostras. Os resultados encontrados apontam uma clara diferença na composição elementar das amostras encontradas nos diferentes sítios arqueológicos e pertencentes às diferentes tradições. Com a aplicação da técnica de Radiografia as amostras foram separadas de acordo com a presença de tempero em sua estrutura e através da análise das imagens radiográficas foi determinada a densidade dos fragmentos. Neste trabalho foi possível estabelecer uma relação entre os fragmentos cerâmicos estudados às suas tradições, assim como aos sítios arqueológicos nos quais foram coletados. / The present work aims to characterize and identify the nature of Brazilian ceramics using non-destructive physical methods. The study is inserted in the interdisciplinary area of the Archaeometry and involves the participation of researchers from the Museum of Archaeology and Ethnography of the University of São Paulo (MAE-USP). The analyzed samples are of great archaeological interest, as they have been collected in a region of Pantanal in the state of Mato Grosso do sul with a complex settlement process that involves different cultural traditions like the Guarani tradition and the tradition Pantanal. The ceramic fragments were characterized through the techniques of X-ray Emission Particle-Induced (PIXE) and X-Ray Fluorescence (XRF) to determine the composition of the matrix of the ceramic paste and using the technique of Computed Radiography for the investigation of internal structure of the sherds. PIXE technique allowed a characterization of majoritarian elements found in ceramic matrix (Z < 26) and was used in the prediction of the density of the paste. XRF technique was used to determine the elemental concentration with emphasis on the minority elements (Z> 26, wt% < 5%) presents in ceramic paste. These techniques, when associated with statistical methods of analysis allow a better understanding of the sample set. The results show a clear difference in the elemental composition of the samples found in different archaeological sites and from different cultural traditions. By applying the technique of X-ray samples were separated according to the presence of temper in its structure and through images was obtained the density of fragments. In this work it was possible to establish a link between the studied ceramic fragments to their traditions, as well as the archaeological sites in which they were collected.

Thesis (PhD (Microbiology))--University of Stellenbosch, 2010. / Dissertation presented for the degree of Doctor of Philosophy in Microbiology at the University of Stellenbosch. / ENGLISH ABSTRACT: The interaction between a soil yeast, Cryptococcus laurentii and a medicinal plant, Agathosma betulina (Berg.) Pillans (Rutaceae), was studied. Cryptococcus laurentii CAB 578 was isolated from the rhizosphere of wild A. betulina and liquid chromatographytandem mass spectrometry analysis revealed that the yeast was capable of producing polyamines such as cadaverine and spermine. Since the exogenous application of polyamines are known to impact on root growth, these findings supported the results obtained when A. betulina seedlings grown under axenic and low nutrient conditions were inoculated with C. laurentii CAB 578 and cultivated for five months under glasshouse conditions. The presence of the yeast increased root growth by 51%. Using soil dilution plates, it was demonstrated that yeast numbers were greater in the vicinity of the roots than in the bulk soil. Furthermore, fluoromicroscopy, in combination with the fluorescent probes Calcofluor White and Fungolight revealed the presence of metabolic active yeast colonies on the rhizoplane. The first part of the study thus provided evidence for a symbiosis between A. betulina and C. laurentii CAB 578. During the second part of the investigation, the effect of this symbiosis on quantitative elemental distribution in A. betulina roots grown under axenic, nutrient-poor conditions was assessed using micro-particle-induced x-ray emission spectrometry. To aid in the interpretation of heterogeneous elemental distribution patterns, apoplastic barriers and endophytic C. laurentii CAB 578 in root tissues were located using fluorescence microscopy and transmission electron microscopy, respectively. The results showed that the average concentrations of iron, manganese and phosphorus were significantly (P < 0.05) higher within roots of yeast-inoculated plants, compared to control plants. It was shown that the yeast was not a root endophyte and that elemental enrichment in the epi/exodermal-outer cortical tissues correlated with the presence of Casparian bands in the exodermal cells of both treatments. This was the first report describing the role of a soil yeast as a plant nutrient-scavenging microsymbiont. In the final part of the investigation, the effect of C. laurentii CAB 578 on the photosynthetic nitrogen, phosphorus and water-use efficiencies, as well as the carbon economy of A. betulina was studied. Agathosma betulina plants inoculated with C. laurentii CAB 578, as well as controls, were grown under axenic conditions and the following parameters measured: Apparent photon yield, foliar nitrogen and phosphorus concentrations, leaf dark respiration, maximum photosynthetic rate, photosynthetic nitrogen-use efficiency, photosynthetic phosphorus-use efficiency, photosynthetic wateruse efficiency, root construction cost, stomatal conductance, substomatal CO2 and transpiration rate. The data showed that the higher photosynthetic resource-use efficiencies in yeast-inoculated plants were a consequence of higher maximum rates of CO2 assimilation, which was not related to foliar nitrogen and phosphorus content. We hypothesize that photosynthetic stimulation in yeast-inoculated plants was a result of the increased demand for photosynthates of the yeast-root symbiosis. In summary, the study revealed that a symbiosis exists between A. betulina and the soil yeast C. laurentii CAB 578. This interaction has a significant effect on the size of the yeast population as well as on the physiology of the plant. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die interaksie tussen ‘n grondgis, Cryptococcus laurentii, en ‘n medisinale plant, Agathosma betulina (Berg.) Pillans, is ondersoek. Cryptococcus laurentii CAB 578 is vanuit die risosfeer van A. betulina in sy natuurlike omgewing geisoleer en vloeistof chromatografie tandem massa spektrofotometriese analise het bewys dat die gis poliamiene insluitend kadaverien en spermien produseer. Dit is bevind dat die eksogene aanwending van poli-amiene wortelgroei bevorder. Hierdie bevinding staaf die waargenome 51% verhoging in wortelgroei van mikroob-vrye A. betulina saailinge geinokuleer met C. laurentii CAB 578 en gekweek vir vyf maande onder lae nutriënt kondisies in ‘n glashuis. Met gebruik van die grond verdunningsplaat-metode, is dit verder bewys dat gisgetalle hoër was in die teenwoordigheid van wortels as in die omliggende grond. Dit is ook bewys met die gebruik van die fluoressente peilers Calcofluor White en Fungolight, in kombinasie met fluoressensie-mikroskopie, dat metabolies aktiewe giste die wortels se oppervlak gekoloniseer het. Die eerste deel van die studie het dus bewys dat ‘n simbiose tussen A. betulina en C. laurentii CAB 578 bestaan. Tydens die tweede deel van die ondersoek is die effek van C. laurentii CAB 578 op die konsentrasie en verspreiding van elemente binne A. betulina wortels, gekweek onder lae-nutriënt, mikroob-vrye kondisies, bepaal met behulp van mikro-partikel geinduseerde X-straal emissie spektrofotometrie. Om die interpretasie van heterogene verspreidingspatrone van die onderskeie elemente te ondersteun, is daar met behulp van fluoressensie en transmissie-elektron-mikroskopie vir apoplastiese versperrings en endofitiese C. laurentii CAB 578 in die wortelweefsel getoets. Dit is bevind dat die gemiddelde konsentrasie van fosfaat, mangaan en yster beduidend (P < 0.05) hoër was in gis-geinokuleerde plante, as in kontrole plante. Die gis was nie ‘n wortel endofiet nie en elementale verryking in die epi/eksodermale-buitenste korteks weefsels het gekorreleer met Casparian bande in die eksodermale selle van beide behandelings. Hierdie was die eerste verslag wat die rol van ‘n grondgis as ‘n nutriënt-bekommende mikrosimbiont vir plante beskryf het. In die laaste gedeelte van hierdie ondersoek is die effek van C. laurentii CAB 578 op die fotosintetiese fosfaat, stikstof en water-verbruiksdoeltreffendheid, asook die koolstof ekonomie in mikroob-vrye Agathosma betulina plante geinokuleer met C. laurentii CAB 578 asook kontrole plante bestudeer. Die volgende parameters is getoets: Blaar donker respirasie, blaar fosfaat en stikstof konsentrasies, fotosintetiese fosfaatverbruiksdoeltreffendheid, fotosintetiese stikstof-verbruiksdoeltreffendheid, fotosintetiese water-verbruiksdoeltreffendheid, huidmond konduktansie, huidmond CO2 konsentrasie, klaarblyklike foton opbrengs, maksimum fotosintetiese spoed, wortel konstruksie-koste, en transpirasie spoed. Die resultate het getoon dat die hoër maksimum fotosintestiese spoed in gis-geinokuleerde plante gelei het tot ‘n hoër fotosintetiese verbruiksdoeltreffendheid van fosfaat, stikstof en water en dat dit nie verband gehou het met blaar fosfaat en stikstof konsentrasies nie. Dit word voorgestel dat die stimulasie van fotosintese in gisgeinokuleerde plante ‘n gevolg is van die verhoogde aanvraag na fotosintaat deur die giswortel simbiose. Om op te som, die bevindings van hierdie studie het bewys dat ‘n simbiose tussen A. betulina en C. laurentii CAB 578 bestaan. Hierdie simbiose het ‘n beduidende effek op die populasie grootte van die gis sowel as die fisiologie van die plant.

The use of nuclear microprobe techniques including: Particle induced x-ray emission (PIXE) and Rutherford backscattering spectrometry (RBS) for elemental analysis and quantitative elemental imaging of biological samples is especially useful in biological and biomedical research because of its high sensitivity for physiologically important trace elements or toxic heavy metals. The nuclear microprobe of the Ion Beam Modification and Analysis Laboratory (IBMAL) has been used to study the enhancement in metal uptake of two different plants. The roots of corn (Zea mays) have been analyzed to study the enhancement of iron uptake by adding Fe (II) or Fe (III) of different concentrations to the germinating medium of the seeds. The Fe uptake enhancement effect produced by lacing the germinating medium with carbon nanotubes has also been investigated. The aim of this investigation is to ensure not only high crop yield but also Fe-rich food products especially from calcareous soil which covers 30% of world’s agricultural land. The result will help reduce iron deficiency anemia, which has been identified as the leading nutritional disorder especially in developing countries by the World Health Organization. For the second plant, Mexican marigold (Tagetes erecta), the effect of an arbuscular mycorrhizal fungi (Glomus intraradices) for the improvement of lead-phytoremediation of lead contaminated soil has been investigated. Phytoremediation provides an environmentally safe technique of removing toxic heavy metals (like lead), which can find their way into human food, from lands contaminated by human activities like mining or by natural disasters like earthquakes. The roots of Mexican marigold have been analyzed to study the role of arbuscular mycorrhizal fungi in enhancement of lead uptake from the contaminated rhizosphere.