京都大学 / 新制・論文博士 / 博士(医学) / 乙第13489号 / 論医博第2257号 / 新制||医||1059(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 松田 道行, 教授 波多野 悦朗, 教授 羽賀 博典 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Les écosystèmes méditerranéens littoraux sont soumis à divers stress environnementaux naturels (stress hydrique et halin) et anthropiques susceptibles de s'intensifier dans les prochaines décennies. Dans ce contexte, le fonctionnement des communautés microbiennes - encore très peu étudiés dans de tels milieux - était important à préciser. L'effet du stress halin sur la transformation de la matière organique dans la litière de pin d'Alep issues des calanques de Marseille a été estimé ainsi que le potentiel de biodégradation d'un polluant chronique, l'anthracène, un Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques. Différents approches in situ, ex situ et in vitro ont été utilisées en associant différentes méthodes afin de mesurer l'état fonctionnel du milieu (activités enzymatiques, respirométrie basale), la diversité fonctionnelle microbienne (Catabolic Level Physiological Profile), la biomasse microbienne et l'évolution chimique de la matière organique (RMN du solide du 13C). En mésocosmes, les laccases, induites par la présence d'anthracène, ont contribué à son oxydation et ont été séquencées par LC/MS/MS afin de déterminer les espèces fongiques à l'origine de leur synthèse. Les résultats montrent que certaines activités enzymatiques du cycle du carbone sont peu affectées par la salinité et l'apport d'anthracène. Toutefois la diversité fonctionnelle des communautés autochtones de litière de pin d'Alep issues de ces environnements est modifiée à une échelle micro-locale par l'effet marin. Par ailleurs les réponses fonctionnelles face à l'apport d'anthracène des communautés microbiennes de litières de pin d'Alep en zone continentale sont différentes de celles des zones littorales / Mediterranean coastal ecosystems are subjected to various natural and anthropogenic environmental pressures which are supposed to be enhanced because of climatic changes. Little is known about microbial community functioning in such ecosystems. Our site of study is located in the Calanques of Marseille, a hot spot of biodiversity. The effect of salinity (via sea spray exposure) on microbial communities and their ability to transform organic matter in an Aleppo pine litter have been studied as well as the potential of autochthonous microorganisms to transform anthracene used as a polycyclic aromatic hydrocarbon model. To do so, different approaches (in situ, ex situ and in vitro experimental design) were used and we combined various methods such as enzyme activities (laccase, cellulase, phosphatase, lipase), CLPP (Biolog ECO and FF plates), respirometry (basal and induced) and litter chemical characterization (solid-state 13C NMR). Laccases were induced by anthracene in mesocosms and oxidized this compound (with anthraquinone as an intermediate). These enzymes were sequenced by LC/MS/MS to determine the fungal strains responsible for their production. We also found that enzyme activities were not strongly influenced by salinity or anthracene inputs. On the other hand, functional diversity was structured at a small-spatial scale. Moreover, functional responses of microbial communities from inland areas strongly differ from those of coastal areas regarding anthracene inputs since no laccase induction was observed in inland litter.

This thesis deals with black carbon, its characteristic features and with its occurrence in chernozemic soils. In particular, this thesis deals with methods, which can study presence of black carbon in soils. The presence of black carbon and the whole composition of soil organic matter of three chernozemic soils in Czechia (Zeměchy, Tursko, Syrovice) is examined by 13 C NMR spectroscopy. Anthracological analysis of charcoal from fossil chernozems of Zemechy loess ravine deals with pedogenesis of chernozems and development of Quaternary vegetation in Central Europe. Coniferous tree species of Pinus sp., Pinus cf. cembra, Larix/Picea, Juniperus a Vaccicium, i.e. cold- and drought-tolerant taxa, were identified by anthracological analysis of soils of Zemechy loess ravine. The identified species suggest that the landscape around Zemechy was probably formed by parkland taiga. According to 13 C NMR spectroscopy, soil organic matter of fossil chernozem of Zemechy loess ravine consists particularly of alkyl and O-alkyl carbon. Aromatic carbon is also significant. O-alkyl carbon is the most important in the recent chernozems of Tursko and Syrovice. Aromatic carbon has the smallest proportion in both chernozems. The presence of aromatic carbon in chernozem of Tursko is the smallest of all analyzed soils. The...

A cana-de-açúcar tem significativa importância nas regiões tropicais e subtropicais do mundo. O Brasil tem importância mundial como maior produtor de cana-de-açúcar, etanol e açúcar, no entanto, a produtividade da cultura ainda é baixa em muitas regiões do país, principalmente devido à deficiência hídrica e de nitrogênio. Estimar as perdas de produtividade causada por estresse hídrico e de N com métodos de experimentação convencionais nem sempre apresentam resultados satisfatórios. Este trabalho teve como objetivos quantificar em cana-de-açúcar fertirrigada com doses crescentes de N-fertilizante e duas disponibilidades hídricas contrastantes, os estresses a N (deficiência ou excesso) e o déficit hídrico por meio do fracionamento isotópico de carbono (\'delta\'13C) e da produtividade de cana-de-açúcar, assim como, correlacionar o \'delta\'13C com o acúmulo de massa seca de colmos nos tratamentos com e sem aplicação de N e em duas disponibilidades de água no solo (regime irrigado e de sequeiro); quantificar acúmulo de matéria seca em três compartimentos da planta (folha seca, ponteiro e colmo), correlacionando os resultados obtidos com avaliações fisiológicas como índice SPAD, IAF e biométricas como altura, diâmetro, perfilhos ao longo do ciclo de desenvolvimento da cultura. O estudo foi desenvolvido no município de Jaú, no Estado de São Paulo, nas coordenadas geográficas de: 22°17\'S 48°34\'O, em Latossolo Vermelho. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados com quatro repetições. O cultivar de cana-de-açúcar foi o SP80-3280. Utilizou-se quatro doses de N, 50, 100, 150 e 200 kg ha-1, aplicadas por fertirrigação subsuperficial e mais um tratamento controle sem N, para estimar acúmulo de fitomassa e de N na parte aérea de cana-de-açúcar. Para quantificar as perdas de produtividade causadas por deficiência hídrica e de N foram usados os tratamentos: T1-sequeiro não fertilizado com N; T2-irrigado não fertilizado com N; T3-sequeiro e fertilizado com N; e T4-irrigado e fertilizado com N. Foi verificada resposta linear das variáveis fisiológicas, morfológicas e da produção de biomassa da cultura em função das doses de N. O teor de N e índice Spad da folha +1 ajustaram-se ao modelo linear decrescente. A elevação da dose de N de 100 para 200 kg ha-1 N aumentou o acúmulo de matéria seca da parte aérea em 20 Mg ha-1, e de N em 95 kg ha-1, incrementos também observados nas taxas de produção matéria seca e taxas de acúmulo de N. O \'delta\'13C (\'por mil\') apresentou correlação negativa com a produtividade de colmos (R2= 0,69, p<0,05) e a MSPA (R2= 0,69, p<0,05) nas diferentes doses de N aplicadas. Verificou-se aumento linear na produtividade de colmos e de açúcar com um incremento respectivamente de 60 e 8 Mg ha-1 em função das doses de N aplicadas junto à irrigação. Os maiores valores de fracionamento dos isótopos de carbono (\'delta\'13C) foram obtidos para o tratamento com deficiência de N e elevado déficit hídrico (T1), enquanto que para o tratamento T4 (adubação com N e baixo déficit hídrico) foram verificados valores de \'delta\'13C inferiores. A medida do fracionamento isotópico de carbono mostrou-se eficiente na avaliação de estresse da cana-de-açúcar, podendo ser utilizado como um indicador de déficit hídrico e deficiência de N nessa cultura / The sugarcane crop has an important contribution in sub tropical and tropical regions around the world, which Brazil the major producer of sugarcane crop, sugar and ethanol. However, the sugarcane yield is still very low in many regions of this country, mainly due to water stress and nitrogen supply. Understand the loss sugarcane production related with water and nitrogen stress using experimental classical methodology not always has obtained conclusive results. This work has evaluated the impact of water and nitrogen (N) stress by discrimination of 13C (\'delta\'13C) and sugarcane production in a ratoon over fertirrigation system, where 2 water supply and 5 N level were applied. The results of isotopic technique (\'delta\'13C) were correlated with a several parameters like sugarcane production, biomass accumulation (tops, stalks and dry leaves), and, others physiologic parameters (SPAD index, foliar area, diameter, tillering and height) evaluated throughout crop cycle. The research was performed in Jaú county, São Paulo State, Brazil (22°17\'S 48°34\'O), over Rhodic Eutrudox condition. The randomized block design was used with 4 replication per treatment. The sugarcane cultivar SP80-3280 was submitted a 5 N rates (0, 50, 100, 150 e 200 kg ha-1 N) which were applied by fertirrigation system. Further, 4 treatments were used to estimate the N and water stress, such as: T1- without water irrigation and N application; T2 - water irrigation without N supply; T3 - without water irrigation but with N application; T4 - with water irrigation and N fertilization. The results showed linear increase in physiologic, morphologic parameters and biomass production related N rates applied. The N content and SPAD index of leaf +1 correlated a linear decreasing model. The elevation of dose of 100 to 200 kg N ha-1 no increased dry matter accumulation of aboveground in 20 Mg ha-1, and N in 95 kg ha-1, increments also observed in dry matter production rates and rates of accumulation of N. The data of 13C (\'delta\'13C) had a negative correlation between sugarcane production (R2= 0.69, p<0.05) and biomass (R2= 0.69, p<0.05) and N rates. Verified an increase linear in productivity of stalks and sugar with an increment respectively of 60 and 8 Mg ha-1 as a function of applied doses of N along the irrigation. The higher value of 13C (\'delta\'13C) were observed when took place N and water stress (T1), whilst the treatment with N application and water irrigation (T4) showed the lowest value of 13C discrimination (\'delta\'13C). The 13C discrimination (\'delta\'13C) was efficient to evaluate stress in sugarcane crop, can be used as an indicator of water deficit and deficiency of N to in this culture

No presente trabalho foi sintetizada a 13CO(15NH2)2, enriquecida em 13C e/ou 15N, a partir da reação entre 13CO, 15NH3, S e CH3OH (meio líquido), sob baixa pressão e temperatura, com simultânea produção de H2S. A reação ocorreu em reator de aço inoxidável, revestido internamente com politetrafluoretileno. Inicialmente, adicionou-se S no interior do reator. Na sequência, esse foi fechado e, sob pressão reduzida (10-3 MPa) e temperatura de 4 ºC, transferiu-se o CH3OH, H2S, 15NH3 e 13CO. Logo após, o reator foi colocado em um sistema de aquecimento (100 ºC), sob agitação mecânica. Ao final do tempo de reação (150 min.), desligou-se o aquecimento e o reator foi resfriado (± 25 ºC). Os gases resultantes do processo de síntese como 15NH3 e H2S foram recuperados em soluções de H2SO4 e outra com H2O2:NaOH. Em seguida, abriu-se o reator e removeu-se a mistura (13CO(15NH2)2, CH3OH e S) que foi submetida a procedimentos (filtração à vácuo, purificação química (CH3COCH3) e física (resinas catiônica e aniônica) para retirada de impurezas. Após, a 13CO(15NH2)2 foi cristalizada (50 ºC) e realizaram-se análises físico-químicas (teor (%) de N, ponto de fusão (ºC), teor (%) de biureto, análise multielementar (mg/kg)), microbiológicas (bactérias, fungos e leveduras) e isotópicas (% em átomos de 13C e/ou 15N). No entanto, as análises isotópicas foram realizadas em um espectrômetro de massas ATLAS-MAT, modelo CH4 (determinações absolutas), com admissão de amostras já convertida na forma gasosa. Desta forma, a obtenção do 13CO2 e 15N2 foi realizada utilizando o método via seca, onde a amostra de 13CO(15NH2)2 foi oxidada com CuO à 550 ºC em tubos de vidro (borossilicato), sob vácuo. Em seguida, os gases (15N2, 13CO2 e H2O), foram conduzidos por uma linha sob baixa pressão (10-3 MPa), acoplada on line ao sistema de admissão do espectrômetro. Esse procedimento tem a finalidade de eliminar as impurezas (interferências isobáricas) e vapor de H2O, utilizando-se da criogenia, admitindo-se o 13CO2 e/ou 15N2 ao espectrômetro para análise. Com o sistema proposto, envolvendo a reação entre 15NH3, 13CO e S (6.13, 1,12 e 1,28 g, respectivamente), tendo ainda, 40 mL de CH3OH e 40 mg de H2S, foi possível obter, em média, 1,96 g de 13CO(15NH2)2 (rendimento de 81,97 %). O processo completo, por batelada, demanda um tempo de oito a doze horas de trabalho, dependendo da fonte isotópica. A 13CO(15NH2)2 sintetizada apresentou boa qualidade físico-química (46,2 % de N, ponto de fusão de 132,5 ºC, 0,55 % de biureto e teor (mg/kg) de elementos abaixo da concentração permitida pelo órgão fiscalizador) e microbiológica (< 10 UFC/g para bactéria, fungos e leveduras). Os resultados obtidos das determinações isotópicas de N e/ou C (% em átomos de 15N e/ou 13C) indicam a viabilidade do método analítico, não sendo verificada interferência nos níveis isotópicos. A utilização do sistema on line acoplado ao espectrômetro de massa proporcionou maior velocidade analítica e facilidade no preparo das amostras para determinação isotópica de C e/ou N. Ainda os custos de produção da 13CO(15NH2)2, enriquecida em 13C e/ou 15N, mostraram-se competitivo com os valores (preço FOB) de comercialização no mercado internacional / In the present work 13CO(15NH2)2 was synthesized from 13CO, 15NH3, S and CH3OH reaction, at low pressure and temperature, with simultaneous H2S production. The reaction proceeded in a stainless steel reactor, internally lined with polytetrafluoroethylene. Initially, S was added to the reactor and, after its shutting, under reduced pressure (10-3 MPa) and 4 °C, CH3OH, H2S, 15NH3 and 13CO were shifted. The reactor was placed in a heating system (100 °C), under magnetic stirring. At the end of the reaction (150 minutes), the heating was turned off and the reactor was cooled (± 25 °C). The resulting synthesis gases, like 15NH3 and H2S, were recovered in H2SO4 and H2O2:NaOH solutions. The mixture (13CO(15NH2)2, CH3OH and S) was removed and subjected to processes for removal of impurities (vacuum filtration, chemical and physical purification (CH3COCH3 and cationic and anionic resins, respectively)). The 13CO(15NH2)2 was crystallized (50 °C) and physico-chemical (N content (%), melting point (°C), biuret content (%), multielemental analysis (mg kg-1)), microbiological (bacteria, fungi and yeasts) and isotopic (13C and/or 15N atoms %) analyses were carried out. The 13C and/or 15N analyses were performed using an ATLAS MAT-CH4 mass spectrometer (absolute determinations), with converted samples admission into gaseous form. Thus, 13CO2, and 15N2 was obtained through dry process, where 13CO(15NH2)2 sample was oxidized with CuO at 550 ºC in borosilicate glass tubes, under vacuum. The gases (15N2, 13CO2 and H2O) were led by a line under low pressure (10-3 MPa), on-line coupled with the intake system of the mass spectrometer. This procedure aimed to eliminate impurities (isobaric interferences) and H2O vapor, using cryogenics, admitting 13CO2 and 15N2 into the spectrometer for analysis. With the proposed system, involving the reaction among 15NH3, 13CO and S (6.13, 1.12 and 1.28 g, respectively), and further 40 mL of CH3OH and 40 mg of H2S was possible to obtain, on average, 1.96 g of 13CO(15NH2)2 (81.97 % of yield). The entire process, in batches, demands eight to twelve hours, depending on the isotopic source. The 13CO(15NH2)2 showed good physico-chemical (46,2 % of N, 132,5 ºC of melting point, 0,55 % of biuret and elements content (mg kg-1) lower than acceptable limits by legislation) and microbiological quality (< 10 CFU g-1 for bacteria, fungi and yeasts). The results of 15N and/or 13C isotopic determinations indicated the feasibility of the analytical method, with no isotopic level interference. The use of the on-line system coupled with mass spectrometry provided greater analytical speed and ease of sample preparation. The production costs of 13CO(15NH2)2 were competitive with FOB values in the international market

No presente trabalho foi sintetizada a 13CO(15NH2)2, enriquecida em 13C e/ou 15N, a partir da reação entre 13CO, 15NH3, S e CH3OH (meio líquido), sob baixa pressão e temperatura, com simultânea produção de H2S. A reação ocorreu em reator de aço inoxidável, revestido internamente com politetrafluoretileno. Inicialmente, adicionou-se S no interior do reator. Na sequência, esse foi fechado e, sob pressão reduzida (10-3 MPa) e temperatura de 4 ºC, transferiu-se o CH3OH, H2S, 15NH3 e 13CO. Logo após, o reator foi colocado em um sistema de aquecimento (100 ºC), sob agitação mecânica. Ao final do tempo de reação (150 min.), desligou-se o aquecimento e o reator foi resfriado (± 25 ºC). Os gases resultantes do processo de síntese como 15NH3 e H2S foram recuperados em soluções de H2SO4 e outra com H2O2:NaOH. Em seguida, abriu-se o reator e removeu-se a mistura (13CO(15NH2)2, CH3OH e S) que foi submetida a procedimentos (filtração à vácuo, purificação química (CH3COCH3) e física (resinas catiônica e aniônica) para retirada de impurezas. Após, a 13CO(15NH2)2 foi cristalizada (50 ºC) e realizaram-se análises físico-químicas (teor (%) de N, ponto de fusão (ºC), teor (%) de biureto, análise multielementar (mg/kg)), microbiológicas (bactérias, fungos e leveduras) e isotópicas (% em átomos de 13C e/ou 15N). No entanto, as análises isotópicas foram realizadas em um espectrômetro de massas ATLAS-MAT, modelo CH4 (determinações absolutas), com admissão de amostras já convertida na forma gasosa. Desta forma, a obtenção do 13CO2 e 15N2 foi realizada utilizando o método via seca, onde a amostra de 13CO(15NH2)2 foi oxidada com CuO à 550 ºC em tubos de vidro (borossilicato), sob vácuo. Em seguida, os gases (15N2, 13CO2 e H2O), foram conduzidos por uma linha sob baixa pressão (10-3 MPa), acoplada on line ao sistema de admissão do espectrômetro. Esse procedimento tem a finalidade de eliminar as impurezas (interferências isobáricas) e vapor de H2O, utilizando-se da criogenia, admitindo-se o 13CO2 e/ou 15N2 ao espectrômetro para análise. Com o sistema proposto, envolvendo a reação entre 15NH3, 13CO e S (6.13, 1,12 e 1,28 g, respectivamente), tendo ainda, 40 mL de CH3OH e 40 mg de H2S, foi possível obter, em média, 1,96 g de 13CO(15NH2)2 (rendimento de 81,97 %). O processo completo, por batelada, demanda um tempo de oito a doze horas de trabalho, dependendo da fonte isotópica. A 13CO(15NH2)2 sintetizada apresentou boa qualidade físico-química (46,2 % de N, ponto de fusão de 132,5 ºC, 0,55 % de biureto e teor (mg/kg) de elementos abaixo da concentração permitida pelo órgão fiscalizador) e microbiológica (< 10 UFC/g para bactéria, fungos e leveduras). Os resultados obtidos das determinações isotópicas de N e/ou C (% em átomos de 15N e/ou 13C) indicam a viabilidade do método analítico, não sendo verificada interferência nos níveis isotópicos. A utilização do sistema on line acoplado ao espectrômetro de massa proporcionou maior velocidade analítica e facilidade no preparo das amostras para determinação isotópica de C e/ou N. Ainda os custos de produção da 13CO(15NH2)2, enriquecida em 13C e/ou 15N, mostraram-se competitivo com os valores (preço FOB) de comercialização no mercado internacional / In the present work 13CO(15NH2)2 was synthesized from 13CO, 15NH3, S and CH3OH reaction, at low pressure and temperature, with simultaneous H2S production. The reaction proceeded in a stainless steel reactor, internally lined with polytetrafluoroethylene. Initially, S was added to the reactor and, after its shutting, under reduced pressure (10-3 MPa) and 4 °C, CH3OH, H2S, 15NH3 and 13CO were shifted. The reactor was placed in a heating system (100 °C), under magnetic stirring. At the end of the reaction (150 minutes), the heating was turned off and the reactor was cooled (± 25 °C). The resulting synthesis gases, like 15NH3 and H2S, were recovered in H2SO4 and H2O2:NaOH solutions. The mixture (13CO(15NH2)2, CH3OH and S) was removed and subjected to processes for removal of impurities (vacuum filtration, chemical and physical purification (CH3COCH3 and cationic and anionic resins, respectively)). The 13CO(15NH2)2 was crystallized (50 °C) and physico-chemical (N content (%), melting point (°C), biuret content (%), multielemental analysis (mg kg-1)), microbiological (bacteria, fungi and yeasts) and isotopic (13C and/or 15N atoms %) analyses were carried out. The 13C and/or 15N analyses were performed using an ATLAS MAT-CH4 mass spectrometer (absolute determinations), with converted samples admission into gaseous form. Thus, 13CO2, and 15N2 was obtained through dry process, where 13CO(15NH2)2 sample was oxidized with CuO at 550 ºC in borosilicate glass tubes, under vacuum. The gases (15N2, 13CO2 and H2O) were led by a line under low pressure (10-3 MPa), on-line coupled with the intake system of the mass spectrometer. This procedure aimed to eliminate impurities (isobaric interferences) and H2O vapor, using cryogenics, admitting 13CO2 and 15N2 into the spectrometer for analysis. With the proposed system, involving the reaction among 15NH3, 13CO and S (6.13, 1.12 and 1.28 g, respectively), and further 40 mL of CH3OH and 40 mg of H2S was possible to obtain, on average, 1.96 g of 13CO(15NH2)2 (81.97 % of yield). The entire process, in batches, demands eight to twelve hours, depending on the isotopic source. The 13CO(15NH2)2 showed good physico-chemical (46,2 % of N, 132,5 ºC of melting point, 0,55 % of biuret and elements content (mg kg-1) lower than acceptable limits by legislation) and microbiological quality (< 10 CFU g-1 for bacteria, fungi and yeasts). The results of 15N and/or 13C isotopic determinations indicated the feasibility of the analytical method, with no isotopic level interference. The use of the on-line system coupled with mass spectrometry provided greater analytical speed and ease of sample preparation. The production costs of 13CO(15NH2)2 were competitive with FOB values in the international market

Considering the major role of insulin signaling on fatty acid synthesis via stimulation of lipogenic enzymes, differential effects of insulin signaling on individual carbon fluxes for fatty acid synthesis have been investigated by comparing the individual lipogenic fluxes in WT and IRS-1 knockout (IRS-1 KO) brown adipocytes. Results from experiments on WT and IRS-1 KO cells incubated with [5-¹³C] glutamine were consistent with the existence of reductive carboxylation pathway. Analysis of isotopomer distribution of nine metabolites related to the lipogenic routes from glucose and glutamine in IRS-1 KO cells using [U-¹³C] glutamine as compared to that in WT cells indicated that flux through reductive carboxylation pathway was diminished while flux through conventional TCA cycle was stimulated due to absence of insulin signaling in IRS-1 KO cells. This observation was confirmed by quantitative estimation of individual lipogenic fluxes in IRS-1 KO cells and their comparison with fluxes in WT cells. Thus, these results suggest that glutamine’s substantial contribution to fatty acid synthesis can be directly manipulated by controlling the flux through reductive carboxylation of alpha-ketoglutarate to citrate using hormone (insulin). / Singapore-MIT Alliance (SMA)

Fatty acyl-Coenzyme As are metabolites of lipid anabolism and catabolism. A method was developed for their quantitation in extracts of cultured mammalian cells using liquid chromatography-electrospray ionization-tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS). Palmitoyl-CoA (C16:0-CoA) is utilized for de novo sphingolipid biosynthesis catalyzed by serine palmitoyltransferase (SPT), which condenses palmitoyl-CoA and serine to form 3-ketosphinganine. After reduction to form sphinganine (Sa), dihydroceramide synthase (CerS) can N-acylate the Sa using a second fatty acyl-CoA molecule, forming dihydroceramide (DHCer). The CerS enzyme family utilizes different acyl chain lengths of fatty acyl-CoAs in an isoform-specific manner, resulting in DHCer with N-acyl chains ranging from C16 to C26 [and even longer] in mammalian tissues. DHCer is trans-4,5-desaturated to yield ceramide, which is further metabolized by the addition of moieties at the 1-O-position, forming sphingomyelin (SM) and ceramide monohexose (CMH). The rates of fatty acyl-CoA and sphingolipid biosynthesis were determined using stable isotope-labeling and LC-ESI-MS/MS analysis of the analyte isotopologues and isotopomers. Isotopic labeling of palmitoyl-CoA with [U-13C]-palmitate in HEK293 and RAW264.7 cells was robust and rapid (~ 60% labeling of the metabolite pool in 3 hr). Isotopic labeling of sphingolipids indicated utilization of [M + 16]-palmitoyl-CoA by SPT and CerS isoforms in both cell types. Metabolic flux modeling was applied to the data for [U-13C]-palmitate activation to [M + 16]-palmitoyl-CoA and its subsequent utilization in de novo sphingolipid biosynthesis, and this analysis indicated rapid turn-over rates for palmitoyl-CoA and ceramide in both cell types. Palmitate treatment of cultured cells alters their metabolic status and gene expression, therefore labeling of palmitoyl-CoA by treatment with [1-13C]-acetate was employed. A distribution of mass-shifted palmitoyl-CoA species (isotopologues) is observed based on the number of incorporations of [1-13C]-acetate during de novo biosynthesis, requiring computational analysis to derive two parameters: the isotopic enrichment of the precursor pool, and the fraction of palmitoyl-CoA that was biosynthesized during the experiment. Previous reports by others describe mass isotopomer distribution analysis (MIDA) and isotopomer spectral analysis (ISA) for this purpose, and both calculation approaches indicated concurrent results. In summary, the quantitation of fatty acyl-CoAs and their isotopic enrichment during stable isotope-labeling studies of lipid metabolism can provide data that significantly change the interpretation of analyte quantitation in these experiments, as demonstrated here for investigations of de novo sphingolipid biosynthesis.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The chemical quality of crop residues is considered the primary driver of the dynamics of carbon and stabilization of soil carbon (C) from the crop residues (C-new) depend on the soil texture. The aim of this study was to evaluate the quality of crop residues and soil texture on the decomposition and the quantity of C-new in the soil the short term. The incubation experiment was conducted for 180 days in Ultisol and Oxisol soils with contrasting texture and three crop residues enriched with 13C, wheat (Triticum aestivum), pea (Pisum sativum L.) and vetch (Vicia sativa L.) under conditions controlled temperature and humidity in the LABCEN of the Department of Soil Science at UFSM. The experiment was conducted in a completely randomized design with three replications and eight treatments: T1- Soil Ultisol (SU); T2- Soil Oxisol (SO); T3 - SU + straw wheat; T4 SU + straw pea; T5- SU + straw vetch; T6- SO + straw wheat; T7- SO + straw pea; and T8- SO + straw vetch. The evaluation of the mineralization of C was carried out through the release of CO2 and 13C was evaluated by measuring 13CO2 released during decomposition of crop residues, always in the same bottles. Six evaluations were released to determine the quantity of C and 13 C remaining in the crop residues and the soil, and recovery of 13C. The quality of crop residues and the soil texture affect the mineralization of C of crop residues. The early stage of decomposition, highest mineralization the C was found with the residue vetch, and at the end of the experiment, the residues of wheat had the highest quantity of C mineralized and in the sandy soil. The quantity C-new of soil from the shoots plants, of wheat, pea and vetch is not affected by the quality of crop residues and the soil texture. / A qualidade química dos resíduos culturais é considerada o controlador primário da dinâmica do carbono (C) e a estabilização do C no solo proveniente dos resíduos (C-novo) dependem da textura do solo. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da qualidade de resíduos culturais e da textura do solo sobre a decomposição e a quantidade de C-novo no solo a curto prazo. O experimento de incubação foi conduzido por 180 dias em solos Argissolo e Latossolo, com textura contrastante e com três resíduos culturais enriquecidos com 13C, trigo (Triticum aestivum), ervilha (Pisum sativum L.) e ervilhaca (Vicia sativa L.) em condições controladas de temperatura e umidade no Laboratório de Pesquisas em Biotransformações do C e N do Departamento de Solos da UFSM. O experimento foi instalado no delineamento inteiramente casualizado, com três repetições e oito tratamentos, sendo: T1- Solo Argissolo (SA); T2- Solo Latossolo (SL); T3 - SA + palha de trigo; T4- SA + palha de ervilha; T5- SA + palha de ervilhaca; T6- SL + palha de trigo; T7- SL + palha de ervilha; e T8- SL + palha de ervilhaca. A avaliação da mineralização do C foi realizada através da liberação de CO2 e o 13C foi avaliado através da quantificação do 13CO2 liberado durante a decomposição dos resíduos culturais, sempre nos mesmos frascos. Foram realizadas seis avaliações para a determinação da quantidade de C e 13C remanescentes nos resíduos e no solo, assim como a recuperação do 13C. A qualidade dos resíduos e a textura do solo afetaram a mineralização do C dos resíduos culturais. Na fase inicial de decomposição maior mineralização de C foi encontrada com os resíduos de ervilhaca sendo que ao final do experimento os resíduos de trigo apresentaram a maior quantidade de C mineralizado e no solo arenoso. A quantidade de C-novo no solo proveniente da parte aérea de plantas de trigo, ervilha e ervilhaca não é afetada pela qualidade dos resíduos culturais e pela textura do solo.

A cana-de-açúcar tem significativa importância nas regiões tropicais e subtropicais do mundo. O Brasil tem importância mundial como maior produtor de cana-de-açúcar, etanol e açúcar, no entanto, a produtividade da cultura ainda é baixa em muitas regiões do país, principalmente devido à deficiência hídrica e de nitrogênio. Estimar as perdas de produtividade causada por estresse hídrico e de N com métodos de experimentação convencionais nem sempre apresentam resultados satisfatórios. Este trabalho teve como objetivos quantificar em cana-de-açúcar fertirrigada com doses crescentes de N-fertilizante e duas disponibilidades hídricas contrastantes, os estresses a N (deficiência ou excesso) e o déficit hídrico por meio do fracionamento isotópico de carbono (\'delta\'13C) e da produtividade de cana-de-açúcar, assim como, correlacionar o \'delta\'13C com o acúmulo de massa seca de colmos nos tratamentos com e sem aplicação de N e em duas disponibilidades de água no solo (regime irrigado e de sequeiro); quantificar acúmulo de matéria seca em três compartimentos da planta (folha seca, ponteiro e colmo), correlacionando os resultados obtidos com avaliações fisiológicas como índice SPAD, IAF e biométricas como altura, diâmetro, perfilhos ao longo do ciclo de desenvolvimento da cultura. O estudo foi desenvolvido no município de Jaú, no Estado de São Paulo, nas coordenadas geográficas de: 22°17\'S 48°34\'O, em Latossolo Vermelho. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados com quatro repetições. O cultivar de cana-de-açúcar foi o SP80-3280. Utilizou-se quatro doses de N, 50, 100, 150 e 200 kg ha-1, aplicadas por fertirrigação subsuperficial e mais um tratamento controle sem N, para estimar acúmulo de fitomassa e de N na parte aérea de cana-de-açúcar. Para quantificar as perdas de produtividade causadas por deficiência hídrica e de N foram usados os tratamentos: T1-sequeiro não fertilizado com N; T2-irrigado não fertilizado com N; T3-sequeiro e fertilizado com N; e T4-irrigado e fertilizado com N. Foi verificada resposta linear das variáveis fisiológicas, morfológicas e da produção de biomassa da cultura em função das doses de N. O teor de N e índice Spad da folha +1 ajustaram-se ao modelo linear decrescente. A elevação da dose de N de 100 para 200 kg ha-1 N aumentou o acúmulo de matéria seca da parte aérea em 20 Mg ha-1, e de N em 95 kg ha-1, incrementos também observados nas taxas de produção matéria seca e taxas de acúmulo de N. O \'delta\'13C (\'por mil\') apresentou correlação negativa com a produtividade de colmos (R2= 0,69, p<0,05) e a MSPA (R2= 0,69, p<0,05) nas diferentes doses de N aplicadas. Verificou-se aumento linear na produtividade de colmos e de açúcar com um incremento respectivamente de 60 e 8 Mg ha-1 em função das doses de N aplicadas junto à irrigação. Os maiores valores de fracionamento dos isótopos de carbono (\'delta\'13C) foram obtidos para o tratamento com deficiência de N e elevado déficit hídrico (T1), enquanto que para o tratamento T4 (adubação com N e baixo déficit hídrico) foram verificados valores de \'delta\'13C inferiores. A medida do fracionamento isotópico de carbono mostrou-se eficiente na avaliação de estresse da cana-de-açúcar, podendo ser utilizado como um indicador de déficit hídrico e deficiência de N nessa cultura / The sugarcane crop has an important contribution in sub tropical and tropical regions around the world, which Brazil the major producer of sugarcane crop, sugar and ethanol. However, the sugarcane yield is still very low in many regions of this country, mainly due to water stress and nitrogen supply. Understand the loss sugarcane production related with water and nitrogen stress using experimental classical methodology not always has obtained conclusive results. This work has evaluated the impact of water and nitrogen (N) stress by discrimination of 13C (\'delta\'13C) and sugarcane production in a ratoon over fertirrigation system, where 2 water supply and 5 N level were applied. The results of isotopic technique (\'delta\'13C) were correlated with a several parameters like sugarcane production, biomass accumulation (tops, stalks and dry leaves), and, others physiologic parameters (SPAD index, foliar area, diameter, tillering and height) evaluated throughout crop cycle. The research was performed in Jaú county, São Paulo State, Brazil (22°17\'S 48°34\'O), over Rhodic Eutrudox condition. The randomized block design was used with 4 replication per treatment. The sugarcane cultivar SP80-3280 was submitted a 5 N rates (0, 50, 100, 150 e 200 kg ha-1 N) which were applied by fertirrigation system. Further, 4 treatments were used to estimate the N and water stress, such as: T1- without water irrigation and N application; T2 - water irrigation without N supply; T3 - without water irrigation but with N application; T4 - with water irrigation and N fertilization. The results showed linear increase in physiologic, morphologic parameters and biomass production related N rates applied. The N content and SPAD index of leaf +1 correlated a linear decreasing model. The elevation of dose of 100 to 200 kg N ha-1 no increased dry matter accumulation of aboveground in 20 Mg ha-1, and N in 95 kg ha-1, increments also observed in dry matter production rates and rates of accumulation of N. The data of 13C (\'delta\'13C) had a negative correlation between sugarcane production (R2= 0.69, p<0.05) and biomass (R2= 0.69, p<0.05) and N rates. Verified an increase linear in productivity of stalks and sugar with an increment respectively of 60 and 8 Mg ha-1 as a function of applied doses of N along the irrigation. The higher value of 13C (\'delta\'13C) were observed when took place N and water stress (T1), whilst the treatment with N application and water irrigation (T4) showed the lowest value of 13C discrimination (\'delta\'13C). The 13C discrimination (\'delta\'13C) was efficient to evaluate stress in sugarcane crop, can be used as an indicator of water deficit and deficiency of N to in this culture