A utilização de técnicas moleculares têm facilitado o estudo de comunidades bacterianas complexas no ambiente. O presente trabalho teve como objetivo utilizar a técnica DGGE para avaliação dos efeitos do aumento da temperatura, causado pela queima de um canavial, na estrutura da comunidade bacteriana de solo, com ênfase ao grupo dos actinomicetos. Foram coletadas amostras de solo em diferentes profundidades, antes e depois da queima, e dados físico-químicos e climáticos associados. O DNA da comunidade bacteriana foi amplificado utilizando conjunto de primers específicos para o Domínio Bacteria e para o grupo de actinomicetos, e os produtos de amplificação analisados por DGGE. Resultados obtidos para as populações de actinomicetos não foram conclusivos. Apesar da variação dos parâmetros físico-químicos do solo provocadas pela queima, os padrões de bandas obtidos com os primers para o Domínio Bacteria, apresentaram-se uniformes. Sendo assim, nas condições de estudo deste trabalho, os resultados obtidos não revelaram alterações na estrutura da comunidade bacteriana do solo de canavial depois da queima. / The utilization of molecular techniques has facilitated the study of complex bacterial communities in the environment. The present study aimed at using DGGE technique to evaluate the effect of temperature variation, caused by sugar-cane plantation burn, in the soil bacterial community structure emphasizing the actinomycete group. Soil samples from different depths, were collected before and after the bum, as well as physical-chemical and climatic associated data. The bacterial community DNA was amplified using a specific primer set and the amplification products analyzed by DGGE. The results obtained for the actinomycete populations were not conclusive. Despite the variation of the soil parameters caused by the burn, the band patterns obtained used in this study were uniform. Therefore, under the conditions used in this study, the results obtained did not show any alteration in the structure of soil bacterial community associated with sugar-cane plantation after the burn.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do silício aplicado em diferentes cultivares de cana-de-açúcar sobre alguns aspectos biológicos e comportamentais da cigarrinha (Mahanarva fimbriolata) e sobre a produtividade e a qualidade da cana-de-açúcar, em condições de laboratório e campo. Em laboratório, as cultivares SP79-1011 e SP80-1816 (resistentes à cigarrinha) e SP81-3250 (suscetível) foram cultivadas em solo arenoso ou argiloso sem e com adubação silicatada (800 kg·ha-1 de silicato de potássio). Em outro experimento, as cultivares SP81-3250 e SP79-1011, mantidas em vasos com e sem adição de silício, foram expostas a adultos da cigarrinha e, após diferentes períodos (0, 12, 24 e 36h), foi determinada a concentração de compostos fenólicos solúveis totais (CFST) nas plantas. Nesses dois experimentos, os insetos foram provenientes de criação mantida em laboratório. O experimento de campo foi realizado na Usina Guaíra, em Guaíra, SP e os tratamentos foram constituídos de 16 cultivares com e sem aplicação de silício (800 kg·ha-1 de silicato de cálcio e magnésio). A avaliação da infestação de cigarrinhas (ninfas e adultos) foi realizada quinzenalmente. Na época da colheita da cana, plantas foram coletadas para a análise dos parâmetros tecnológicos. Em laboratório, o silício absorvido e acumulado na planta causou um acréscimo na mortalidade de ninfas e, dependendo da cultivar, este elemento também proporcionou aumento na duração da fase ninfal e decréscimo na longevidade de machos e fêmeas. A cultivar SP79-1011 foi a que teve o melhor desempenho na maioria dos parâmetros analisados, tendo apresentado maior teor de silício foliar e causado maior mortalidade de ninfas e menor longevidade de fêmeas. O período de pré-oviposição, a fecundidade e a viabilidade dos ovos não foram afetados pelo silício nas plantas ou pela cultivar utilizada. O valor de CFST não diferiu entre plantas tratadas e não tratadas com silício. Após as primeiras horas de exposição à cigarrinha, a cultivar resistente não só produziu maior concentração de compostos fenólicos, mas, quando tratada com silício, respondeu mais rapidamente ao ataque. A adubação silicatada, no campo, diminuiu o número de ninfas, não interferiu na população de adultos e aumentou os valores de Brix% e Pol do caldo, assim como o teor de Fibra% cana. Por outro lado, houve variação na produtividade em função das cultivares, constatando-se os maiores valores nas cultivares SP84-1431 e SP80-3280. / The present work aimed to study the effect of silicon applied in different cultivars of sugarcanes in biological and behavioral aspects of the spittlebug (Mahanarva fimbriolata) and in the yield and quality of the cane. Studies were conducted in the laboratory and on the field. In laboratory the cultivars SP79-1011 and SP80-1816 (resistant to spittlebug) and SP81-3250 (susceptible) were grown in sandy or clay soil with and without silicon fertilization (800 kg·ha-1 of potassium silicate). In another experiment, the cultivars SP81-3250 and SP79-1011 were kept in pots with and without silicon addition, and were exposed to spittlebug adults throughout different periods (0, 12, 24 and 36h), and the concentration of soluble phenolic compounds in plants were quantified. In both experiments the insects were obtained from a laboratory rearing. The field experiment was conducted at Guaíra Sugarcane Mill, in Guaíra, São Paulo. Treatments consisted of 16 cultivars with and without silicon application (800 kg·ha-1 of calcium and magnesium silicate). The evaluation of spittlebug infestation (nymphs and adults) was performed fortnightly. At the time of sugarcane harvest, plants were collected to carry out the analysis of technological parameters. In the laboratory experiment, the silicon absorbed and accumulated in the plant caused an increase in nymphs mortality and, depending on variety, this element also provided an increase in the duration of the nymphal stage and decreased longevity of males and females. The SP79-1011 cultivar showed the best performance in most parameters, presenting higher silicon content in leaves and causing increased mortality of nymphs and shorter female longevity. The pre-oviposition period, fecundity and egg viability were not affected by the silicon in plants or the cultivar used. The value of soluble phenolic compounds did not differ between plants treated and not treated with silicon. After the first hours of exposure to spittlebug, the resistant cultivar not only produced a higher concentration of phenolic compounds, but when treated with silicon responded more quickly to the attack. Silicon fertilization in the field reduced the number of nymphs but did not affect the adult population and increased values of Brix% and Pol% from cane juice, and the sugarcane fiber content. Moreover, there was change in yield among cultivars with the highest values for SP84-1431 and SP80-3280.

Os fungos do gênero Metarhizium são entomopatogênicos e ainda apresentam relações endofíticas e podem viver saprofiticamente no solo. A associação desses microrganismos com insetos é bem conhecida, mas as interações diretas com as plantas ainda são incipientes. Objetivou-se com este estudo, determinar a capacidade de colonização endofítica em raízes de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) de M. robertsii, M. anisopliae e três linhagens brasileiras recém-descobertas, bem como revelar o potencial destes fungos como antagonistas a dois fungos fitopatogênicos responsáveis pela podridão-vermelha (Fusarium moniliforme e Colletotrichum falcatum) e no controle de duas importantes pragas, a broca da cana-de-açúcar, Diatraea saccharalis e o nematóide-das-galhas, Meloidogyne javanica. Foram utilizados 24 isolados de Metarhizium spp. nos experimentos de promoção de crescimento de plantas após a inoculação em gemas de cana-de-açúcar em condições de casa-de-vegetação e campo. O efeito da inoculação do fungo em mudas de cana-de-açúcar foi investigado quanto a mortalidade e redução no desenvolvimento de D. saccharalis e redução nas populações de M. javanica. Experimentos de inibição in vitro em cultivo pareado foram conduzidos com os fungos F. moniliforme e C. falcatum e Trichoderma harzianum. Além disto, foram realizados testes qualitativos \"in vitro\" para avaliar a capacidade desses fungos em produzir β-1,3-Glucanase e Sideróforos. A inoculação de Metarhizium de todas as espécies testadas promoveu o crescimento de parte aérea, peso úmido e seco de raízes em relação ao controle (água). Enquanto o tratamento de gemas rotineiramente usado na usina onde se realizou a produção de mudas pré-brotadas com aplicação do fungicida Comet® + o fertilizante Biozyme TF resultou em pegamento de 32% e 59,6%, apenas com o uso de isolados de Metarhizium spp. estes valores foram de até 50% e 86,4%, nos dois experimentos em campo, respectivamente. As mortalidades observadas em lagartas de D. saccharalis que se alimentaram das plantas inoculadas com isolados de Metarhizium spp. atingiram valores de até 80%, sendo a mortalidade confirmada pela esporulação do fungo de até 55%. As lagartas sobreviventes apresentaram menor peso do que aquelas do controle não tratado. A inoculação de Metarhizium spp. em mudas de cana-de-açúcar conferiu proteção a M. javanica, resultando em uma densidade de massa de ovos por grama de raiz nas mudas inoculadas com o fungo até 59,8% menor no primeiro experimento e 64,1% menor no segundo em relação as mudas sem inoculação. Os ensaios de antagonismo mostraram que, todos os isolados de Metarhizium spp. apresentaram alguma forma de inibição tanto para F. moniliforme como para C. falcatum. Dos 24 isolados testados, 20,8% produziram a enzima hidrolítica, β-1,3-glucanase, o que pode estar associado a capacidade de inibição dos fungos fitopatogênicos. Constatou-se que 8 (33,3%) dos isolados produziram sideróforos e sugere que esses fungos apresentam mecanismos de disponibilização do ferro. O conhecimento gerado com este estudo poderá subsidiar novas estratégias de utilização de Metarhizium spp. em campo na produção de MPB de cana-de-açúcar. / The fungi of the genus Metarhizium are entomopathogenic and still have endophytic relations and can live in the soil as saprophytes. The association of these microorganisms with insects is well known, but the direct interactions with the plants are still incipient. The objective of this study was to determine the endophytic colonization capacity in sugarcane roots (Saccharum spp.) of M. robertsii, M. anisopliae and three new Brazilian lineages and to reveal the potential of these fungi as antagonists to two pathogenic fungi responsible for red rot (Fusarium moniliforme and Colletotrichum falcatum) and in control of two major pests, the sugarcane borer, Diatraea saccharalis and nematode, Meloidogyne javanica. Twenty four isolates of Metarhizium spp. were used in plant growth promoting experiments after inoculation in sugarcane plantings in greenhouse and field. The effect of fungal inoculation of sugarcane seedlings was investigated on mortality and development of D. saccharalis, and populations reduction of M. javanica. Inhibition experiments were conducted by in vitro cocultivation with the fungi F. moniliforme and C. falcatum and Trichoderma harzianum. Moreover, qualitative tests were carried out \"in vitro\" for evaluating the capacity of fungi to produce beta-1,3-glucanase and Siderophores. The inoculation of Metarhizium of all species tested promoted the shoot growth, wet and dry root weight compared to control (water). While chemical treatment of seedlings routinely used in sugarcane mills with fungicide application COMET® and fertilizer (Biozyme TF) resulted in 32% and 59.6% efficacy, only with the use of Metarhizium spp. these values were 50% and 86.4%, in both experiments in the field, respectively. Mortalities observed in caterpillars of D. saccharalis that fed the plants inoculated with isolates of Metarhizium spp. reached values of 80%, with the rate of confirmed mortality up to 55%. Caterpillars survivors had lower weight than the untreated control. The inoculation of Metarhizium spp. in sugarcane seedlings conferred protection to M. javanica, resulting in density of egg mass per gram of root in seedlings inoculated with the fungus 59.8% lower in the first experiment and 64.1% lower in the second compared to the seedlings without inoculation. Antagonism assays showed that all isolates of Metarhizium spp. had somehow inhibiting both F. moniliforme and C. falcatum. Among the 24 isolates tested, 20.8% produced the hydrolytic enzyme beta-1,3-glucanase, which may be associated with the ability of inhibiting the phytopathogenic fungi. It was found that eight (33.3%) isolates produced siderophores and suggests that these fungi have iron delivery mechanisms. The knowledge generated by this study may help new strategies for use of Metarhizium spp. on field to produces sugarcane seedlings.

Com o propósito de avaliar o potencial de intrusão radicular e os efeitos da ocorrência de vácuo nas linhas de irrigação em diversos modelos de gotejadores, quando utilizados em irrigação subsuperficial, foram conduzidos três experimentos em condição de ambiente protegido. Dois experimentos foram conduzidos em vasos: um com a cultura da cana-de-açúcar; e o outro com o objetivo específico de avaliar a possibilidade de estabelecimento da cultura do feijão como padrão de ensaio para experimentos de suscetibilidade de gotejadores à intrusão radicular. Para esses dois experimentos, os tratamentos consistiram de 14 modelos de gotejadores de diferentes marcas comerciais, dos quais 7 do tipo não-compensante e 7 do tipo autocompensante de pressão; os modelos foram instalados em duas profundidades, 0,15 m e 0,30 m do nível da superfície (P15 e P30, respectivamente), e conduzidos em solo sob três condições de enraizamento: a)Úmido, no qual a irrigação era iniciada quando o potencial de água no solo atingia -30 kPa, medido através de tensiômetro, b) Seco, quando o potencial matricial da água no solo atingia -80 kPa e c) Sem cultivo (SC), no qual os vasos foram mantidos sem plantas, sendo utilizados para comparação das vazões determinadas nos vasos com culturas, tanto do experimento com cana-de-açúcar como com feijão, possibilitando, assim, isolar o efeito de outros fatores causadores de variação de vazão dos gotejadores que não a intrusão de raízes. O terceiro, conduzido nos mesmos vasos do feijão após finalizado o experimento inicial, simulou o efeito de 5 níveis de vácuo na vazão dos gotejadores, em função do sucção de partículas do solo. Os níveis de sucção avaliados foram -13, -20, -26, -53 e -80 kPa. Com o propósito de avaliar a capacidade de recuperação da vazão de gotejadores afetados pela sucção de partículas, foi efetuada uma leitura de vazão após 3 irrigações, de 1 hora cada. As leituras de vazão foram realizadas com freqüência mensal, por um período de 90 dias para o feijão, e de 270 dias para a cana-de-açúcar. No experimento com a cana-de-açúcar, os resultados obtidos mostraram diferenças marcantes no comportamento do gotejadores do tipo nãocompensante de pressão daqueles do tipo autocompensante e, dentro de cada tipo, diferenças estatisticamente significativas quanto à suscetibilidade à intrusão de raízes. Quanto ao efeito da intrusão e enterrio, os modelos autocompensantes apresentaram maior magnitude de variação da vazão em relação aos gotejadores não-compensantes, em todos os experimentos conduzidos. Nos modelos mais susceptíveis, observou-se maior nível de intrusão na condição de enraizamento úmido, embora esse comportamento não tenha sido estatisticamente significante na análise efetuada para a leitura de vazão efetuada no final do experimento, aos 270dias. Tanto para a cana como para o fe ijão, não foi observada diferença significativa no nível de intrusão de raízes em relação à profundidade de instalação dos gotejadores. Os resultados obtidos com a cultura do feijão indicam sua inadequabilidade para testes rápidos de suscetibilidade de gotejadores à intrusão de raízes. Evidenciou-se que as estratégias de barreira física devem ser definidas visando não apenas à prevenção da ocorrência da intrusão mas também, depois de efetivada a intrusão, a minimização da possibilidade de a raiz intrusa penetrar no interior da linha lateral de gotejadores, o que ampliaria o efeito da intrusão na malha hidráulica da parcela de irrigação; pequenas adequações em parâmetros da arquitetura ou no processo de montagem dos tubos gotejadores poderiam reduzir essa possibilidade. / In order to evaluate the potential of root intrusion and vacuum damage (flow disturbance) in subsurface drip irrigation (SDI), fourteen emitters were tested on three experiments under controlled environment (greenhouse and vase conditions). The first one was based on sugar-cane crop and the second one based on bean crop, aiming to establish this temporary crop (bean) as a reference plant in a future root intrusion standard test applied to SDI. Among the selected emitters from different manufactures, seven of them were no compensating drippers and the others pressure compensating drippers. The drippers were installed in two different depths: 0.15m and 0.30m from soil surface (P15 and P30) and conducted under three watering conditions: 1. Moist : irrigation started when the water potential in soil reached -30 kPa (tensiometer) 2. Dry, irrigation started when the water potential in soil reached -80 kPa, and 3. No crop / Moist (NOC) where the vases were kept without any crop (Control) with the same irrigation level of condition 1, being possible to isolate other factors than root intrusion, which could disturbed emitters flow rate. The third experiment was conducted after finalizing the experiment with the bean crop (same vases), simulating 5 levels of vacuum in the hydraulic network (condition reached just after closing parcel valves in the field), trying to measure the flow rate variation of emitters, related to particles suctioned from soil. The suction levels evaluated were -13, -20, -26, -53 and -80 kPa for a short time and flow rate was measured just after 3 hours of irrigation, in order to stimulate the self-cleaning processes of emitters before measuring the vacuum-disturbed flow rate. An electromagnetic flow meter was used during all experiment, in order to measure the individual flow rate of buried emitters in vases; flow rate readings were taken every month in the bean crop (90 days cycle) and in the sugar cane crop (270 days cycle). For the sugar-cane experiment, the root intrusion results showed remarkable differences between no compensating and pressure compensating drippers (statistically significant). The self-compensating models showed a larger flow rate variation, compared to the no compensating emitters. It was visually observed for some susceptible emitters a greater level of root intrusion under high soil moistur e content, although this behavior has not been statistically significant at the end of the sugar cane experiment (270th day). There were no significantly differences in root intrusion (either for sugar-cane or bean crops) related to the installation depth of emitters (15 and 30 cm). The obtained results do not recommend the use of a temporary crop (bean) as a reference plant for a standard test related to root intrusion, because it takes at least 6 month to detected significant root intrusion in SDI. The strategy of developing emitters physical barriers against root intrusion, should focus not only in the prevention of entering but also in the minimization of damage related to the intruded root inside the emitter, because in some circumstances it is possible to keep flow rate close to nominal rate even with roots inside the drippers.

Desde meados da década de 70, os mercados brasileiros de açúcar e álcool têm passado por importantes transformações que conduziram o país de volta à posição de líder mundial na produção de cana-de-açúcar. O objetivo deste trabalho é avaliar o papel de choques de oferta (área e produtividade), de demanda (renda doméstica e exportação) e de preços (da cana e de açúcar e álcool) na evolução recente da produção de cana-de-açúcar. Durante a maior parte do período analisado, o setor sucroalcooleiro encontrava-se sob forte regulamentação estatal, com a produção de cana, de açúcar e de álcool limitadas por quotas, preços fixados e exportações determinadas pelo Instituto do Açúcar e do Álcool - IAA. Nos anos 80, a expansão da cana pode ser atribuída aos incentivos estatais concedidos para estimular a produção e o consumo de álcool combustível. Com o final da intervenção estatal sobre o setor, um novo modelo para a precificação da cana-de-açúcar tem distribuido, desde 1999, parte dos lucros obtidos com a comercialização do açúcar e do álcool ao longo da cadeia produtiva. O modelo econômico proposto é uma versão adaptada das representações utilizadas em Alves (2006) e Spolador (2006) e está fundamentado nas idéias de Blanchard e Quah (1989) para a decomposição das variações da produto em choques de oferta e de demanda. Os testes de raiz unitária seguiram a metodologia proposta por Dickey e Pantula (1987) e os testes de cointegração, a de Johansen (1988). O modelo foi estimado como um Vetor Auto-Regressivo - VAR estruturado, com as inovações sendo calculadas através da decomposição de Bernanke-Sims. Os resultados estimados corroboraram os pressupostos de exogeneidade da área e de endogeneidade da produtividade, do preço da cana, do preço de açúcar e álcool e da exportação. A área mostrou-se insensível a choques nas demais variáveis. Apesar de apresentar uma resposta geralmente positiva, a produtividade mostrou-se pouco sensível a choques não-reflexivos. Os preços (tanto da matéria-prima quanto dos produtos finais) também foram pouco sensíveis a choques nas demais variáveis. A exportação foi a variável mais sensível a choques, apresentando elásticidades maiores que a unidade em resposta a variações inesperadas das taxas de crescimento do preço da cana e da renda doméstica. Choques de oferta e de preços exibiram impacto permanente sobre a produção de cana-de-açúcar, enquanto choques de demanda apresentaram efeitos temporários. Entretanto, as elasticidades acumuladas de choques de oferta sobre a produção convergiram para valores superiores à unidade, e no caso de choques de preço, as elasticidades acumuladas tenderam para 0,25. Constatou-se, através da decomposição da variância dos erros de previsão da área e da produtividade, que os estímulos advindos da oferta são os mais importantes para explicar as flutuações na produção de cana-de-açúcar. / Since the mid 70s, the Brazilian sugar and ethanol markets have passed through noteworthy changes, leading the country back to the position of number one sugar cane producer in the world. The objective of this thesis is to evaluate the whole of shocks in supply (measured by area and yield unexpected variations), in demand (measured by domestic income and exports unexpected variations) and in prices on the recent developments in the sugar cane production. During most of the analyzed period, both sugar & ethanol - S&E sector was under government intervention, with quotadriven productions, fixed prices and regulated exports. In the mid-80s, sugar cane expansion was driven by governmental incentives to improve both the ethanol production and consumption. With the end of the governmental intervention over the S&E sector, a new model for establishing sugar cane prices has, since 1999, distributed the profits gathered in the sugar and ethanol trade throughout the productive chain. The proposed economic model is an adapted version of the representations used in Alves (2006) and Spolador (2006) and is based on the insights of Blanchard & Quah (1989) to analyze the composition of product variations. The unit root tests were performed following Dickey & Pantula (1987) methodology and the co-integration tests, Johansen\'s (1989). The model was estimated as a structural Auto-Regressive Vector, with innovations calculated through the Bernanke-Sims decomposition. The results confirmed the assumptions about the area\'s exogeneity and the yield, cane price, average S&E price and exports endogeneity. The area exhibited a non-sensitive response to shocks in other variables. Though presenting a generally positive response, the yield showed a low sensitivity to non-reflexive shocks. Both prices (from raw material and final products) also presented low sensitivity to shocks in other variables. The export was the most sensitive variable, with accumulated elasticity in response to shocks in sugar cane price and in domestic income higher than the unit. Supply and price shocks had a permanent impact over cane production, but demand shocks had a transitory effect over it. However, the accumulated elasticity from supply shocks over production converged to values above the unit, while the ones from price shocks converged to 0.25. Area and yield variance decompositions led to the conclusion that innovations coming from the supply side are the most important in explaining the fluctuations in the sugar cane production in Brazil.

O presente trabalho avaliou a recalcitrância de diferentes regiões do entrenó de plantas de cana-de-açúcar que apresentavam teores contrastantes de lignina total. As amostras com baixo teor de lignina corresponderam aos híbridos experimentais denominados de H58 e H89, com 18,6% e 16,8% de lignina, respectivamente. As amostras com elevado teor de lignina corresponderam ao híbrido H140 e a um cultivar comercial (CR), com 21,5% e 24,5% de lignina, respectivamente. De cada cana foram obtidas quatro regiões distintas dos entrenós: medula, interface medula-córtex, córtex e fração externa (epiderme mais córtex periférico). Cada uma das amostras foi submetida à hidrólise enzimática com celulases comerciais. Os resultados mostraram uma maior conversão de celulose e hemicelulose na região da medula (celulose: 86%, 78%, 85% e 50%; xilanas: 50%, 36%, 31% e 30% após 72h, para CR, H58, H89 e H140, respectivamente). O córtex e a fração externa foram as regiões mais recalcitrantes, já que as conversões de celulose e xilanas atingiu somente 10% a 38% no córtex e 6% a 10% na fração externa. Embora seja pouco recalcitrante, a medula representou menos do que 10% do volume e da massa do entrenó. Em contraste, o córtex representou 49% do volume do entrenó e 48% a 63% da massa, dependendo do híbrido estudado. A região medular também mostrou a predominância de glucanas (41% - 55%) e menor teor de hemiceluloses (16,8% - 20,5%; exceto H140) e lignina total (12,6% - 18,5%) em relação às demais frações. A determinação de ácidos hidroxicinâmicos nas amostras indicou a predominância de ligações destes ácidos na forma de éster com a hemicelulose e simultaneamente éter com a lignina, independentemente da fração de cana avaliada. Dentre os híbridos, o H89 e o H140 se destacaram por sua baixa e alta recalcitrância, respectivamente. Nas análises microscópicas, o número de feixes vasculares por área foi maior na região do córtex (13 a 22 feixes por 16 mm2) quando comparada com outras regiões, enquanto a fração externa apresentou apenas fibras. A medula se mostrou preenchida, em sua maior parte, por células do parênquima, contendo menos feixes vasculares (5 a 8 feixes por 16 mm2). Dentre os híbridos, o H140 foi o que apresentou menos feixes por área, porém com os maiores diâmetros (entre 390 e 583 ?m, dependendo da região). A presença de feixes vasculares mostrou ser muito importante para explicar a recalcitrância das amostras. Dentre os estudos de correlação realizados, foi possível notar que a recalcitrância das canas estudadas pode ser relacionada não apenas com o teor de lignina total, mas também com a densidade do material, a disponibilidade de celulose e a extensão dos feixes vasculares por área. / This study evaluated the recalcitrance of different regions of the internodes of sugarcane plants which presented contrasting lignin contents. Samples with low lignin content corresponded to the experimental hybrids termed H58 and H89, each one with 18,6% and 16,8% of lignin, respectively. The samples with high lignin content corresponded to the hybrid H140 and a commercial variety of sugarcane (CR), with 21,5% and 24,5%, respectively. Different fractions of the internodes were obtained from each plant: pith, pith-rind interface, rind and outermost rind (epidermis plus peripheral rind). Each sample was submitted to enzymatic hydrolysis with commercial cellulases. Results showed a higher conversion of cellulose and hemicellulose in the pith (cellulose: 86%, 78%, 85% and 50%, xylan: 50%, 36%, 31% and 30% after 72 hours for CR, H58, H89 and H140, respectively). Rind and outermost rind were the most recalcitrant regions, since the cellulose and xylan conversions reached only 10% to 38% in rind and 6% to 10% in the outermost rind. Despite its low recalcitrance, the pith region represented less than 10% of the volume and the dry mass of the internode. In contrast, the rind represented 49% of the internode volume and 48% to 63% of the dry mass, depending on the evaluated hybrid. The pith region also showed the predominance of glucan (41% - 55%) and the lowest contents of hemicellulose (16.8% - 20.5%, except for H140) and total lignin (12.6% - 18.5%). From the hydroxycinnamic acids determination, it was found that these acids were mostly linked to hemicellulose as esters and, simultaneously, to lignin as ether, regardless which fraction was analyzed. Among the hybrids, H89 and H140 stood out for its low and high recalcitrance, respectively. In microscopic analysis, the number of vascular bundles per area was greater in the rind region (13 to 22 bundles per 16 mm2) when compared to other regions, meanwhile the outermost rind showed only fiber cells. The pith showed itself occupied mostly by parenchyma cells, containing less vascular bundles (5 to 8 bundles per 16 mm2). Among the hybrids, H140 showed the smallest number of vascular bundles per area, but with the largest diameters (between 390 and 583 ?m, depending on the region type). The presence of the vascular bundles was found to be very important in order to explain the recalcitrance of the samples. Among the correlation analysis performed, it was noticeable that the recalcitrance of the studied sugarcanes could be related, not only to the total lignin content, but also to the biomass density, the cellulose availability and the extent of vascular bundles per area.

O presente trabalho teve por objetivo avaliar condições de imobilização da levedura Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124 pelo método do aprisionamento em gel de alginato de cálcio visando à produção de bioetanol em biorreator STR tipo cesta à partir de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar. Primeiramente, realizou-se as etapas de obtenção, destoxificação e caracterização do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar. Realizou-se em seguida um screening objetivando a seleção de um meio de cultivo adequado para a produção de etanol por esta levedura. O meio escolhido foi aquele onde se suplementou o hidrolisado com extrato de levedura (3,0 g/L), peptona (5,0 g/L), (NH4)2SO4 (2,0 g/L) e CaCl2 (0,1 g/L), onde verificou-se um fator de conversão de xilose à etanol (Yp/s) de 0,33 g/g. As condições de imobilização da levedura foram então avaliadas por planejamento fatorial 23 completo onde os fatores concentração de alginato de sódio, concentração do cloreto de cálcio e tempo de cura foram investigados. Após a análise estatística, as condições 2% de alginato de sódio, 0,1M de cloreto de cálcio e tempo de cura de 12 horas foram fixadas para as etapas seguintes. Nestas condições, avaliou-se então a influência da concentração de células à serem imobilizadas e agitação durante a fermentação a partir de um planejamento fatorial 22 completo, definindo-se assim 10 g/L de células e 100 rpm como condições ideais. Após a determinação das condições de imobilização do processo, verificou-se a estabilidade das células imobilizadas em repetidos ciclos fermentativos, para isso cinco bateladas repetidas em frascos Erlenmeyer foram realizadas. Observou-se que apesar da levedura assimilar xilose e produzir etanol em todos os ensaios, uma diminuição na eficiência da fermentação foi verificada, diminuindo em 24% da terceira para a quarta batelada, indicando assim que a levedura imobilizada era viável para o sistema de batelada repetida em até 3 ciclos nas condições estudadas. Iniciou-se então ensaios fermentativos em biorreator STR tipo cesta, realizando-se ensaios em meio sintético e em hidrolisado hemicelulósico. Observou-se reprodutibilidade nos ensaios utilizando os diferentes meios, com um valor de Yp/s de 0,21g/g e uma produtividade volumétrica de 0,15 g/L.h em ambos os ensaios. Fermentações em sistema de bateladas repetidas foram realizadas neste biorreator STR tipo cesta. Realizou-se cinco ciclos consecutivos, ao final dos quais observou-se comportamento semelhante às bateladas repetidas realizadas em frascos Erlenmeyer, na qual a partir de três ciclos a capacidade fermentativa da levedura S. stipitis diminuiu, apresentando uma produtividade volumétrica em torno de 0,16 g/L.h nas três primeiras bateladas. O gel de alginato de cálcio apresentou considerável estabilidade em sistema de bateladas repetidas indicando a possibilidade de sua utilização nesse processo. Embora os resultados obtidos neste trabalho sejam inferiores aos observados com células livres por outros autores, os mesmos demonstraram o potencial do emprego do gel de alginato de cálcio e da levedura Scheffersomyces stipitis imobilizada para a produção de bioetanol a partir de bagaço de cana-de-açúcar e contribuíram para os conhecimentos sobre a fermentação de hidrolisado hemicelulósico à etanol. / This study aimed to evaluate immobilization conditions for the yeast Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124 entrapped in calcium alginate gel in basket type of STR bioreactor for ethanol production from sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate. For this purpose, first the steps to obtain the hydrolysate by dilute acid pretreatment, detoxification and characterization of hydrolysate was performed. Then, a screening aiming the selection of a suitable culture medium suitable for ethanol production by this yeast was carried out. The medium which showed maximum ethanol production (Yp/s, 0.33 g/g) was selected to continue the further studies. It was composed by the hydrolyzate supplemented with yeast extract (3.0 g/L), peptone (5.0 g/L), (NH4)2SO4 (2.0 g/L), CaCl2 (0.1g/L). The immobilization conditions of the yeast were then evaluated through a 23 factorial design where the three process variables i.e. concentration of sodium alginate, concentration of calcium chloride and reaction time were investigated. After statistical analysis, the optimum set of conditions (2% of sodium alginate, 0.1 M of calcium chloride and a reaction time of 12 hrs) were set to perform the following steps of this study. Subsequently, the influence of the cell concentration for immobilization and agitation during fermentation were studied considering a factorial design 22. This study revealed that 10 g/L of cells and 100 rpm were the optimum conditions for ethanol production via immobilized systems. After determination of the conditions for immobilization procedure, the stability of the immobilized cells were evaluated by repeated fermentation cycles, for that five repeated batches were performed in Erlenmeyer flasks. It was observed that despite the yeast assimilates xylose and produces ethanol in all assays, a decrease in the efficiency of the fermentation was verified from the third batch, revealing the 65% efficiency in the second batch and 39% in the fourth batch. This behavior indicates that the immobilized yeast is viable for repeated batch system only up to 3 cycles under the employed conditions. Fermentation tests in basket type STR bioreactor were carried out using synthetic medium and hemicellulosic hydrolysate as carbon source. Reproducibility was observed in assays using the different medium with ethanol yield (Yp/s) of 0.21 g/g and a volumetric productivity of 0.15 g/L.h in both assays. Fermentation assay in repeated batch system were carried out in STR basket type bioreactor. Five consecutive fermentation cycles were performed which eventually showed the similar behavior with the repeated batches conducted in Erlenmeyer flasks. The fermentative efficiency of the yeast S. stipitis was considerably good up to three cycles with a volumetric productivity of 0.16 g/L.h followed by a concomitant down fall. The calcium alginate gel showed a considerable stability in the experiments, indicating the viability of its application in repeated batch system. Although the results of this work are inferior to that observed by other authors using free cells, the calcium alginate gel potential is evident and the yeast Scheffersomyces stipitis showed to be capable to produce ethanol in immobilized form, contributing with knowledge for second generation ethanol production from sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate adopting biochemical platform.

O aumento na utilização do sistema de gotejamento em grandes culturas como a cana-de-açúcar, visa minimizar perdas hídricas durante o processo de irrigação, principalmente em períodos de escassez hídrica ocorrida no país. Para atingir tal propósito, o dimensionamento correto desse sistema de irrigação é de fundamental importância, viabilizando o manejo adequado e uso de práticas para aplicação de fertilizantes (solutos), via água de irrigação (fertirrigação). Nesse sentido, são necessárias informações um pouco mais precisas sobre a dinâmica da água e dos solutos no solo, os quais estão relacionados com a distribuição desta solução em torno do emissor (gotejador). Assim sendo, o principal objetivo dessa pesquisa consistiu em avaliar o desempenho do modelo HYDRUS-2D nas simulações numéricas da formação do volume de solo molhado sob irrigação por gotejamento subsuperficial, em diferentes fases de desenvolvimento da cultura de cana-de-açúcar (perfilhamento, crescimento dos colmos e maturação), buscando-se comparar os resultados obtidos pelas simulações do modelo com aqueles obtidos em condições experimentais. Para tal, foram coletados dados de umidade volumétrica do solo e das concentrações de potássio no solo, pela Técnica da Reflectometria no Tempo (TDR), tornando possível a obtenção de dados em tempo real da distribuição da solução, como também, auxiliar na avaliação e performance do modelo matemático HYDRUS-2D. Assim sendo, a referida pesquisa foi dividida em duas etapas: Etapa 1) Coleta de dados das propriedades físico-hídricas do solo e da distribuição da água e do potássio mediante um arranjo experimental, distribuído em dois tratamentos, inteiramente casualizados, sendo três repetições e seis parcelas, dispostos da seguinte maneira, Tratamento 1 (T1): sem cultivo de cana-de-açúcar e com emissor de vazão de 4,0 L h-1, Tratamento 2 (T2): com cultivo de cana-de-açúcar, com emissor de vazão 4,0 L h-1 e na Etapa 2) Foi realizada a simulação numérica da distribuição da solução (água e potássio), pelo modelo HYDRUS-2D nos respectivos estágios de desenvolvimento do cultivo da cana-de-açúcar (citados anteriormente). O desempenho do modelo foi avaliado com base nos seguintes parâmetros estatísticos: Raiz do Erro Quadrático Médio (RMSE) e Erro Absoluto Médio (MAE). A partir dos resultados obtidos nos parâmetros estatísticos, os dados estimados pelo modelo HYDRUS-2D obtiveram uma boa concordância em relação aos dados observados do conteúdo de água e da concentração de potássio presente no perfil de solo. Diante disso, pôde-se concluir que o modelo HYDRUS-2D forneceu uma caracterização aceitável do volume de solo molhado nas diferentes fases de desenvolvimento da cana-de-açúcar e também sem a presença da cultura. / Drip irrigation systems are increasingly being used for such major crops as sugarcane to minimize water losses during irrigation. Saving water is becoming more and more important also in Brazil because of increasing water scarcity in the country. Proper design of a drip irrigation system is fundamental to implementation of optimal water and nutrient management practices, including possible application of fertilizers with the irrigation water (fertigation). This in turn requires reliable information about expected water and solute distributions in the soil profile around the emitters (drippers) during and after irrigation The main objective of this research was to use the HYDRUS-2D software package to estimate wetted soil volumes around the drippers during subsurface drip irrigation at different stages of sugarcane development (tillering, stalk growth, maturation), and to compare numerical results with experimental data. Field data collected for this purpose included soil moisture and potassium concentration distributions using Time Domain Reflectometry (TDR). Results made it possible to follow evolving solute concentration distributions around the drippers in real time, and to evaluate the performance of HYDRUS-2D. The research was divided into two steps: Step 1 involved collection of physical and hydraulic data of the soil, as well as of water and potassium distributions by means of a completely randomized experimental arrangement using two treatments, each with three replicates. Treatments 1 and 2 were for the scenarios without and with sugarcane cultivation, with both treatments having a flow emitter rate of 4.0 L h-1. Step 2 involved HYDRUS-2D simulations of the moisture and potassium concentration distributions around the drippers at different stages of sugarcane development. Model performance was evaluated using the following statistical parameters: Mean Squared Error Root (RMSE) and Mean Absolute Error (MAE). From the results obtained in the statistical parameters, HYDRUS-2D predictions obtained a good agreement with the observed data of water content and the potassium concentration in the soil profile. Therefore, it was concluded that HYDRUS-2D model provided an acceptable characterization of the wetted volume at different stages of development of sugarcane and also without the presence of culture.

A parede celular de plantas é formada basicamente por celulose, hemicelulose e lignina. A formação dos polímeros de hemicelulose depende do suprimento de precursores chamados de açúcares-nucleotídeos. A biossíntese das diferentes estruturas de hemicelulose da parede celular envolve a participação de enzimas pertencentes às famílias das glicosiltransferases (GTs). Estudos feitos em Arabidopsis thaliana, Brachypodium distachyon, Oryza sativa (arroz) e Zea mays (milho) auxiliaram na descoberta de 11 enzimas da via de interconversão nucleotídeo-açúcar e de enzimas da família das glicosiltransferases (GTs), como as GT2, GT8, GT43, GT47, GT61 e GT75, envolvidas na biossíntese de hemicelulose. O presente trabalho visa a identificação de genes da via de biossíntese de hemicelulose da parede celular de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) e análise filogenética entre Arabidopsis thaliana (planta modelo de eudicotiledôneas), Oryza sativa, Brachypodium distachyon, Zea mays, Sorghum bicolor e Saccharum spp. Foram identificados os genes das famílias GT2, GT8, GT43, GT47, GT61, GT75, CSL, Epimerase e UDPG em cana-de-açúcar a partir da busca em sete bibliotecas de RNA-Seq utilizando as sequências de O. sativa, Z. mays e S. bicolor como referência. Os domínios específicos de cada família gênica foram confirmados através do programa PFAM e consequentemente anotados. A identificação e anotação das sequencias possibilitou a construção de bancos de sequências das famílias envolvidas na biossíntese de hemicelulose para as espécies A. thaliana, B. distachyon, O. sativa, Z. mays e S. bicolor. Foram identificadas para cada espécie, respectivamente, um total de 67, 49, 49, 60 e 56 genes bona fides. O presente trabalho, além da identificação de genes nas diferentes espécies, permitiu a identificação e seleção de 27 genes candidatos envolvidos na biossíntese de hemicelulose em cana-de-açúcar e possivelmente envolvidos na recalcitrância da parede celular nas diferentes bibliotecas de RNA-Seq de cana-de-açúcar. / The plant cell wall is mainly composed of cellulose, hemicellulose and lignin. The formation of hemicellulose polymers lies on the supply of the so-called sugar-nucleotide precursors. The diverse hemicellulose structures biosynthesis of cell wall involves the participation of enzymes belonging to the families of glycosyltransferases (GTs). Studies in Arabidopsis thaliana, Brachypodium distachyon, Oryza sativa (rice) and Zea mays (corn) aid the discovery of 11 enzymes of the nucleotide sugar interconversion pathway and enzymes of the GT family, as GT2, GT8, GT43, GT47, GT61 e GT75, involved in the hemicelluloses biosynthesis. This study aims to the identification of hemicellulose biosynthesis pathway genes from the cell wall of sugarcane (Saccharum spp.) and phylogenetic analysis of Arabidopsis thaliana (eudicotyledonous plant model), Oryza sativa, Brachypodium distachyon, Zea mays, Sorghum bicolor and Saccharum spp. The genes of the GT2, GT8, GT 43, GT47, GT61, GT75, CSL, epimerase and UDPG families were identified in sugarcane from a search in seven RNA-Seq libraries using the sequences of O. sativa, Z. mays and S. bicolor as reference. The specific domains of each gene family have been confirmed through the PFAM program and consequently noted. The identification and annotation of the sequences enabled the construction of sequences banks of the families involved in hemicellulose biosynthesis in the species A. thaliana, B. distachyon, O. sativa, Z. mays and S. bicolor. It was identified for each species, respectively, a total of 67, 49, 49, 60 and 56 bona fides genes. This work, in addition to the identification of genes in different species, allowed the identification and selection of 27 candidate genes involved in the biosynthesis of hemicelluloses in sugarcane and possibly involved in cell wall recalcitrance in the different sugarcane RNA-Seq libraries.

Com o crescente aumento da demanda energética e a redução dos recursos fósseis, os biocombustíveis obtidos a partir de biomassa lignocelulósica emergem como uma importante fonte de energia alternativa e sustentável. A biomassa lignocelulósica é formada basicamente por celulose, hemicelulose e lignina, cujo agrupamento compõem a complexa matriz da parede vegetal. A celulose é o principal composto de interesse presente na biomassa, uma vez que pode ser quebrada em glicose e usada no metabolismo de microrganismos para a posterior produção de etanol combustível. No entanto, diversos fatores tornam a biomassa recalcitrante ao processo de conversão, o que eleva o custo de produção dos biocombustíveis. Nesse contexto, proteínas aditivas, como as Expansinas vegetais vêm ganhando grande destaque devido à sua capacidade de afrouxar a parede celular por meio do enfraquecimento da ligação entre os polissacarídeos de forma não covalente, o que diminuí o estresse da parede celular e facilita assim a quebra da celulose por enzimas específicas. Assim, o presente trabalho teve como objetivo identificar genes da superfamília das Expansinas em quatro espécies de gramíneas (Zea mays, Sorghum bicolor, Brachypodium distachyon e Saccharum spp.). As sequências nucleotídicas obtidas a partir de bancos transcriptômicos de cana-deaçúcar foram usados na construção de árvores filogenéticas, por meio das quais pode se inferir as relações de ortologia entre espécies e selecionar sequências com potencial aplicação biotecnológica na promoção da sacarificação enzimática, aumento de biomassa e resistência vegetal à estresse abiótico, sendo estes ShEXPA14, ShEXPA24, ShEXPB22, ShEXPL3, ShEXPA1- zm, ShEXPA33, ShEXPB28, ShEXPB3, ShEXPB21, ShEXPB25 e ShEXPB4. Adicionalmente, os genes de sorgo e cana-de-açúcar foram caracterizados quanto aos domínios e motivos conservados das Expansinas de plantas, identificando as diferenças estre as subfamílias que podem contribuir para a maior especificidade das ?-expansinas em parede celular de gramíneas. / With increasing energy demand and the reduction of fossil resources, biofuels obtained from lignocellulosic biomass emerge as an important source of alternative and sustainable energy. The lignocellulosic biomass is basically formed by cellulose, hemicellulose and lignin, whose grouping makes up the complex matrix of the vegetal cell wall. Cellulose is the main compound of interest present in biomass since it can be broken down into glucose and used in the metabolism of microorganisms for the subsequent production of fuel ethanol. However, several factors make the biomass recalcitrant to the conversion process, which raises the biofuel production cost. In this context, additive proteins, such as vegetable Expansins have been gaining prominence due to their ability to loosen the cell wall by weakening the bond between the polysaccharides in a non-covalent way, which decreases the stress of the cell wall and thus facilitates the break of cellulose by specific enzymes. Thus, the present work aimed to identify nucleotide sequences of the Expansinas superfamily in four species of grasses (Zea mays, Sorghum bicolor, Brachypodium distachyon and Saccharum spp.). Sugarcane transcripts were used in the construction of phylogenetic trees, through which one can infer the relations of orthology between species and obtain sequences with potential biotechnological application in the promotion of enzymatic saccharification, biomass increase and plant resistance to abiotic stress, these being ShEXPA14, ShEXPA24, ShEXPB22, ShEXPL3, ShEXPA1-zm, ShEXPA33, ShEXPB28, ShEXPB3, ShEXPB21, ShEXPB25 and ShEXPB4. In addition, sorghum and sugarcane genes were characterized by the conserved domains and motifs of plant Expansins, identifying the differences between the subfamilies that may contribute to the greater specificity of the EXPB in the cell wall of grasses.