Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / In the first chapter, this thesis aims to demonstrate the great potential of Constraint-Based Reconstruction and Analysis (COBRA) methods for studying and predicting specific phenotypes in the bacterium Acidithiobacillus ferrooxidans. A genome-scale metabolic reconstruction of Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 23270 (iMC507) is presented and characterized. iMC507 is validated for aerobic chemolithoautotrophic conditions by fixating carbon dioxide and using three different electron donors: ferrous ion, tetrathionate and thiosulfate. Furthermore, the model is utilized for (i) quantitatively studying and analyzing key reactions and pathways involved in the electron transfer metabolism, (ii) describing the central carbon metabolism and (iii) for evaluating the potential to couple the production of extracellular polymeric substances through knock-outs. The second chapter work outlines the effort towards advancing the field of systems metabolic engineering by using COBRA methods in conjunction with chemoinformatic approaches to metabolically engineer the bacterium Escherichia coli. A complete strain design workflow integrating synthetic pathway prediction with growth-coupled designs for the production of non-native compounds in a target organism of interest is outlined. The generated enabling technology is a computational pipeline including chemoinformatics, bioinformatics, constraint-based modeling, and GEMs to aid in the process of metabolic engineering of microbes for industrial bioprocessing purposes. A retrosynthetic based pathway predictor algorithm containing a novel integration with GEMs and reaction promiscuity analysis is developed and demonstrated. Specifically, the production potential of 20 industrially-relevant chemicals in E. coli and feasible designs for production strains generation is outlined. A comprehensive mapping from E. coli s native metabolome to commodity chemicals that are 4 reactions or less away from a natural metabolite is performed. Sets of metabolic interventions, specifically knock-outs and knock-ins that coupled the target chemical production to growth rate were determined. In the third chapter, in order to aid the field of cancer metabolism, potential biomarkers were determined through gain of function oncometabolites predictions. Based on a chemoinformatic approach in conjunction with the global human metabolic network Recon 2, a workflow for predicting potential oncometabolites is constructed. Starting from a list of mutated enzymes genes, described as GoF mutations, a range of promiscuous catalytic activities are inferred. In total 24 chemical substructures of oncometabolites resulting from the GoF analysis are predicted.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-08-16T11:47:39Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 828724 bytes, checksum: 25366a317fbcede6addce4a82965b471 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-16T11:47:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 828724 bytes, checksum: 25366a317fbcede6addce4a82965b471 (MD5) Previous issue date: 2017-02-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Bactérias oxidantes de formas reduzidas de S são utilizadas na indústria para lixiviar metais, como ouro e cobre. A geração de acidez, a partir da dissolução oxidativa do S, é o principal mecanismo pelo qual consegue-se solubilizar minerais utilizando a bactéria Acidithiobacillus thiooxidans. Neste estudo, avaliou-se a solubilização de uma rocha silicatada potássica, regionalmente conhecida como rocha Verdete (RV), por meio de um ensaio biológico utilizando A. thiooxidans . Frascos erlenmeyers contendo meio 9 K, cultura bacteriana e RV foram incubados a 30 °C em tempos variando de 0 a 49 d. Após os tempos de incubação, coletaram-se o filtrado e a fase sólida. As fases sólidas foram submetidas a Difração de Raios X (DRX) para caracterizações mineralógicas. Já no filtrado, mediram-se pH, potencial redox e teores solúveis de alguns elementos (K, Al, Fe, Si e S). Na presença de A. thiooxidans o pH inicial estimado de 4,2 foi reduzido para 0,57 aos 49 d após a incubação (dai). Sob condições ácidas, promovida pela presença bacteriana, ocorreu solubilização parcial da RV, com expressivo aumento nas concentrações em solução de elementos estruturais de minerais da rocha. As quantidades liberadas de K, Al, Fe e Si, aos 49 d, no meio de cultura contendo bactérias corresponderam a 6,6; 5,8; 14,1 e 1,7 % dos seus teores totais na RV. A análise mineralógica da RV, aos 49 dai, revelou alterações semelhantes nos espectros de Difração de Raio-X para as amostras da RV, na ausência e presença de bactéria A. thiooxidans. No entanto, o estudo confirmou que a solubilização da RV, como indicado pela lixiviação dos elementos rochosos (K, Al, Fe e Si), é devida à acidificação do meio promovida pela catálise biológica da bactéria A. thiooxidans na oxidação do S 0 , e sugere o uso potencial dessa bactéria para solubilizar rochas silicitadas ricas em K, ou em outros metais de interesse, uma vez que é uma tecnologia de baixo consumo de energia em relação aos processos convencionais. Estudos adicionais devem ser realizados para otimizar a biossolubilização de minerais de silicato de K, incluindo o uso de biorreatores mais sofisticados, processo de recuperação de elementos solúveis e associações microbianas. / Bacteria that oxidize reduced forms of S are used in industry to leach metals, such as gold and copper. The generation of acidity, from the oxidative dissolution of S, is the main mechanism by which it is possible to solubilize minerals using the bacterium Acidithiobacillus thiooxidans. In this study, the solubilization of a potassium silicate rock, regionally known as Verdete rock (VR), was evaluated by means of a biological assay using A. thiooxidans. Erlenmeyer flasks containing 9 K medium, bacterial culture and VR were incubated at 30 °C at times ranging from 0 to 49 d. After the incubation times, the filtrate and solid phase were collected. The solid phases were subjected to X-Ray Diffraction (XRD) analysis for mineralogical characterization. In the filtered, pH, redox potential and soluble contents of some elements (K, Al, Fe, Si and S) were measured. In the presence of A. thiooxidans the estimated initial pH of 4.2 was reduced to 0.57 at 49 d after incubation (dai). Under acidic conditions, with the presence of the bacterium, there was partial solubilization of the VR, evidenced by a significant increase in the concentrations of the structural elements of rock minerals. The released amounts of K, Al, Fe and Si, at 49 d, in the culture medium corresponded to 6.6, 5.8, 14.1 and 1.7 % of their total contents in VR. Mineralogical analysis showed similar changes in DRX spectra for VR samples in absence and presence of A. thiooxidans at 49 dai. In addition, the study confirmed that the solubilization of VR, as indicated by leaching of rock elements (K, Al, Fe and Si), is due to the acidification of the medium promoted by the biological catalysis of A. thiooxidans in the oxidation of S 0 , and suggests the potential use of this bacterium to solubilize silicate rocks rich in K, or other metals of interest, since it is a technology of low energy consumption compared to conventional processes. Further studies should be carried out into optimize the biosolubilization of K-silicate minerals, including the using of more sophisticated bioreactors, processes for recovering soluble elements and microbial associations.

Submitted by Hiolanda Rêgo (hiolandarego@gmail.com) on 2014-10-22T17:58:53Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_ICS_ Luiz Eduardo Lacerda de Oliveira.pdf: 2604227 bytes, checksum: 7c9c502a0ab174d9ab61202c3b062504 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-22T17:58:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_ICS_ Luiz Eduardo Lacerda de Oliveira.pdf: 2604227 bytes, checksum: 7c9c502a0ab174d9ab61202c3b062504 (MD5) / CAPES / Acidithiobacillus ferrooxidans é uma das bactérias catalizadoras da reação de oxidação que leva à formação drenagem ácida mineira (DAM). Devido à capacidade oxidativa e lixiviante deste micro-organismo, a indústria passou a usá-lo na extração de minerais, por biolixiviação, com vantagens em relação aos métodos convencionais em alguns casos. A Bahia tem uma expressiva produção mineral, no entanto poucos são os relatos sobre a investigação sistemática de aspectos microbiológicos envolvidos na DAM neste estado. Com foco nisto, o objetivo desta pesquisa foi identificar bactérias envolvidas na formação de DAM na região de Jacobina – BA, e isolar a bactéria A. ferrooxidans, proveniente de locais que sofrem com este problema, para utilização em ensaio de biolixiviação a fim de avaliar a capacidade oxidativa deste isolado na recuperação de cobre. Para isto, uma amostra de sedimento foi coletada em uma barragem de rejeitos e caracterizada a nível molecular por Microarray, sendo encontrados 5 taxa, todos do domínio Bacteria, entre eles a espécie A. ferrooxidans, a qual foi isolada após enriquecimento em meio T&K e posterior purificação em meio sólido seletivo T&K-agarose. O crescimento bacteriano no enriquecimento foi acompanhado pela titulação de Fe2+ residual do meio com dicromato de potássio, por inspeção visual (mudança cor de verde claro para marrom avermelhado) e aumento do potencial redox. Durante o enriquecimento, a cultura chegou à fase estacionária em 2 dias após o inóculo. Em meio sólido, as colônias isoladas foram obtidas do 10º ao 15º dia de incubação. Análise molecular por qPCR confirmou que A. ferrooxidans foi a espécie isolada. O isolado foi empregado no ensaio de biolixiviação com minérios sulfetados de cobre, no qual predomina calcopirita. O ensaio foi realizado com 20% de sólidos, com pH inicial de 2, agitação constante (130 RPM), temperatura de 30ºC e duração de 60 dias, em três condições: o frasco sem inóculo e esterilizado pela adição de formaldeído; o frasco inoculado com A. ferrooxidans; e o frasco sem inóculo e não esterilizado. O processo de biolixiviação ficou evidenciado quando utilizada esta cepa bacteriana, uma vez que os frascos que a continham apresentaram melhor recuperação de cobre, 58 e 60%, em relação aos frascos sem inóculo, cuja recuperação foi de 31 e 35% para os esterilizados com formaldeído, e de 37 e 44% para o não esterilizado. O minério estudado, apesar da refratariedade da calcopirita, mostrou boa potencialidade na utilização de bactérias para recuperação de cobre por biolixiviação. A manutenção e ajuste do pH durante a lixiviação bacteriana foi essencial para a eficiente recuperação deste metal.

Orientador: Denise Bevilaqua / Orientador: Oswaldo Garcia Júnior (in memorian) / Banca: Ana Teresa Lombardi / Banca: Versiane Albis Leão / Resumo: A biolixiviação (lixiviação bacteriana) é uma alternativa para a extração de metais presentes em sulfetos minerais empregando microorganismos. Dentre as principais vantagens da biohidrometalurgia em relação aos métodos convencionais podem ser destacadas a não-emissão de SO2 para a atmosfera, pequeno gasto com insumos, pois são produzidos pelos próprios microorganismos, baixa demanda energética e o tratamento de minérios contendo metais em baixo teor. Uma das espécies envolvidas na biolixiviação de sulfetos minerais mais estudadas é Acidithiobacillus ferrooxidans. Essa bactéria é gram negativa, aeróbia, acidófila, mesófila e obtém energia através da oxidação de íons Fe2+ e compostos reduzidos de enxofre. A calcopirita é a principal fonte de cobre presente na crosta terrestre. Uma das principais propriedades desse sulfeto é a sua alta refratariedade ao ataque químico e bacteriano, conseqüência da sua elevada energia de rede cristalina. Além disso, a formação de uma camada protetora, constituída basicamente por polissulfetos, sobre a sua superfície diminui a dissolução desse minério. Por isso, diversos grupos de pesquisa buscam alternativas para a resolução desses problemas visando elevar as extrações de cobre a partir desse sulfeto. Com esse objetivo, o presente trabalho estudou o efeito da adição de nanopartículas, polares e apolares, na biolixiviação da calcopirita por A. ferrooxidans LR. O único estudo relacionado à lixiviação envolvendo nanopartículas demonstrou que a adição de nanosílica elevou as taxas de dissolução da calcopirita mediante utilização de agentes oxidantes, meio reacional ácido e temperatura moderada. Para avaliar o efeito da adição de nanopartículas no crescimento bacteriano, foi monitorada a concentração de íons Fe2+ presentes em sistemas contendo A. ferrooxidans... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Bioleaching is an alternative for metal extraction from mineral sulfides using microorganisms. The main advantages of the biotechnological processes in comparison with usual methods of metal extraction are the non-emission of SO2 to atmosphere, lower inputs cost, as they are produced by the microorganisms themselves, lesser energy requirements and treatment of low-grade ores. One of the most studied microbes involved in the bioleaching of mineral sulfides is Acidithiobacillus ferrooxidans. This bacterium is Gram-negative, aerobic, acidophilic, mesophilic and oxidizes Fe2+ ions and reduced forms of sulfur to obtain energy. Chalcopyrite is the main copper source present in the world. One of its main properties is the high resistance to the chemical and bacterial attacks, result of its great crystal lattice energy. Also, the formation of a protective layer, mainly constituted by polysulfides, over its surface reduces the dissolution of that ore. For those reasons, several research groups throughout the world are investigating alternatives to solve these problems and promote the higher copper extraction from this sulfide. This work studied the effect of adding nanoparticles, polar and non-polar, in the bioleaching of chalcopyrite by A. ferrooxidans LR. The only study related to leaching involving nanoparticles, published in 2005, demonstrated that the addition of nano-sized silica raised the dissolution rates of chalcopyrite when using oxidizing agents, acidic medium and moderate temperature. To evaluate the effect of adding nanoparticles in bacteria growth, it was monitorated the Fe2+ ions concentration present in flasks that contained A. ferrooxidans LR and different concentrations of nanoparticles. Thus, it was observed that high amounts of nanoparticles (> 2.5% m/v) affected the bacteria growth. Shake flasks... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-08-03T13:49:44Z No. of bitstreams: 1 Izabelle Pereira de Andrade.pdf: 580542 bytes, checksum: 50e0ff4ed91dcbe041b5c6794d798c75 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-03T13:49:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Izabelle Pereira de Andrade.pdf: 580542 bytes, checksum: 50e0ff4ed91dcbe041b5c6794d798c75 (MD5) Previous issue date: 2007-04-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The production of biofertilizers from rocks is a practical process that may reduce energy consumption and promote nutrients availability for plant growth, without environmental pollution. Nutrient content of P and K biofertilizers varied with the methodology of production and the materials used. Presently biofertilizers are known as manures that are produced using different organic by-products. The aim of this work was to evaluate the potential of the biofertilizers from rock phosphate (apatite) and potash rocks (biotite) plus addition of sulfur inoculated with Acidithiobacillus, compared with soluble chemical fertilizers on grape (cv. Italy) grown in the San Francisco Valley. A field experiment was carried in the District of Santa Maria da Boa Vista (PE) in a soil with low available P and K. Tree fertilizers sources were applied: PK biofertilizer, PK soluble fertilizers and PK powered rocks, at levels 50%, 100% and 150% of the recommended levels for irrigated the grapes, equivalent to simple superphosphate (SS) and potassium sulfate (K2SO4). A control treatment was added with no P and K applied (P0K0). The grape (cv. Italy) was grown spaced 3,50 x 2,50 m, with a total of 1404 plants (1.2 ha), cropped intensively until fruits harvest. In soil were determined: pH, P, S-SO4-2, K, Ca, Mg, and Fe; in leaves: P, S-SO4-2, K, Ca, Mg and Fe; in must: pH, P, S-SO4-2, K, Ca, Mg, e Fe; in grapes: SST (Brix0), ATT, SST/ATT, weight of berries, weight of clusters, size of clusters and fruits yield. The experiment was a factorial (3x3x3+1) conducted in randomized block design, with 4 replicates. The regression and analyses of variance and data were compared by Tukey-Kramer test (P=0.05), using the software Program SAS (2003), version 9.0. By the soil and plants results we conclude that the best fertilizers on grown the grape (cv. Italy) the chemical fertilizers in the 100% recommend; the biofertilizers, from phosphate and potash rocks, plus sulfur with Acidithiobacillus the may used as P and K sources in alternative to PK soluble fertilizers and 150% recommended levels for irrigated the grapes in the States of the Pernambuco. / A produção de biofertilizantes de rochas é um processo prático que reduz o consumo de energia e aumento da disponibilidade de nutrientes para as plantas, sem promover poluição ambiental. O teor de nutrientes dos biofertilizantes com P e K, varia com o método de preparo e com o material utilizado. Atualmente são denominados biofertilizantes os adubos produzidos com diferentes materiais orgânicos. O objetivo do presente trabalho foi o de verificar o potencial do uso de biofertilizantes produzidos com rochas com fósforo (apatita) e com potássio (biotita), através da adição de enxofre inoculado com Acidithiobacillus, comparando com fertilizantes químicos solúveis, na cultura do uva (cv. Itália) no Vale do São Francisco. Realizou-se um experimento em campo, no Município de Santa Maria da Boa Vista (PE) em solo com baixo nível de P e K disponível. Foram aplicadas três fontes de fertilização: biofertilizante com PK, fertilizante mineral (PK), e pó-de-rocha (PK) nos níveis correspondentes a 50%, 100% e o 150% do recomendado para uva irrigada em equivalência para os fertilizantes superfosfato simples (SS) e sulfato de potássio (K2SO4). Aplicou-se um tratamento controle sem P e K (P0K0). A uva (cv. Itália) foi cultivada no espaçamento 3,50 x 2,50 m, perfazendo um total de 1404 plantas, sendo feito acompanhamento da cultura até a fase de colheita dos frutos. Determinou-se no solo pH, P, S-SO4-2, K, Ca, Mg, Fe e C; nas folhas: P, S-SO4-2, K, Ca, Mg, e Fe; no mosto: pH, P, S-SO4-2, K, Ca, Mg, e Fe; nas uvas: SST (Brix0), ATT, relação SST/ATT, peso de bagas, peso de cachos, tamanho de cachos e produtividade. O experimento foi realizado no esquema fatorial 3x3x3 +1, usando o delineamento em blocos casualizados, com 4 repetições. Utilizou-se a regressão, a análise de variância e a comparação de médias (teste de Tukey-Kramer a 5%), foi realizada usando o software SAS (2003), versão 9.0. Pelos resultados obtidos, concluímos que os melhores fertilizantes para a videira da c.v. Itália foram os químicos solúveis no nível a 100% da recomendação; e o biofertilizante de rochas com fósforo e potássio adicionado de enxofre inoculado com Acidithiobacillus, pode ser utilizado na cultura da uva, como alternativa a fertilizantes solúveis no nível a150% da recomendação para videiras irrigadas no Estado de Pernambuco.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-08-15T13:07:47Z No. of bitstreams: 1 Patricia Maia de Moura.pdf: 355298 bytes, checksum: b0c6c21e23b3ae4140c374ec6fdfb48a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-15T13:07:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patricia Maia de Moura.pdf: 355298 bytes, checksum: b0c6c21e23b3ae4140c374ec6fdfb48a (MD5) Previous issue date: 2006-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The production of biofertilizers from rocks is a practical process that may reduce the energy consumption and promote nutrients availability for plant growth. Nutrient content of P and K biofertilizers varied according to the methodology and the used material. Presently biofertilizers are known as fertilizers that are produced using different organic by-products. The aim of this work was to evaluate the potential of the biofertilizers from phosphate and potash rocks sources by addition of sulfur inoculated with Acidithiobacillus, compared to conventional chemical fertilizers, in Haploxeralf soil of the Valley of the São Francisco cultivated with melon. It was conducted a field experiment in the District of Petrolina (PE), in cooperation with Embrapa Tropical Semi-Arid, in soil with low available P and medium available K. Two fertilizers sources were applied: P biofertilizer (BP) and K biofertilizers (BK), in recommended level to melon, 50% and 200% of the recommended levels (kg ha-1) regarding the nutrient equivalent for triple superphosphate (TSP) and potassium chloride (KCl) chemical fertilizers. The following were additional treatments: a) mixture of conventional fertilizers in recommended level (SFT100 + KCl100); b) mixture of P and K rocks in 200% of recommended level (RA200 + RB200), and c) control treatment without P andK fertilization (P0 + K0). Melon (cv. AF-682) was grown spaced 2,00m x 0,50m, and the culture was cropped until the fruits harvest. In plants were determined: fruit yield and average fruits weight, dry biomass of the aerial part, and nutrients uptake (P, K, Mg, SO4-2); in soil were determined: pH, P, K, Ca, Mg, Na e Al, following Embrapa (1997) methodology. The fruits were qualified according to fruit texture, C vitamin, soluble solids content and total tritable acidity. The experiment was conducted in a factorial 32+3, with three replicates. Statistical analyses included analyses of variance, and the media were compared by test (p=0.05), using the software SAS version 8.0. Rocks and biofertilizers reduced soil pH comparing with conventional fertilizers and rocks plus sulfur. Available P and K were greater when applied biofertilizers (PB and KB) in higher levels. Magnesium and aluminum showed greater values with KB applied in higher level. Effect of fertilization on weight and yield of fruits, and on nutrient uptake in leaves was observed and it was not verified effects in leaves biomass, soluble solids content, C vitamin, fruit texture and in total tritable acidity. Best results on weight were obtained when applied TSP+KCl and rocks (RP+RK) with S and biofertilizers (BK) and (BP). The conventional mixture of rocks and fertilizershad gotten the biggest values of yield of fruits. For total plant P, K and Mg the bestresults were obtained with BP200. Total (SO4-) in leaves showed low values when applied TSP+KCl and the control treatment. / A produção de biofertilizantes a partir de rochas é um processo prático que reduz o consumo de energia e promove aumento da disponibilidade de nutrientes para as plantas. O teor de nutrientes (P e K) do biofertilizante varia conforme o método de preparo e o material utilizado. Atualmente são denominados biofertilizantes os fertilizantes produzidos a partir de diferentes materiais orgânicos. O objetivo geral do presente trabalho foi o de verificar o potencial do uso de biofertilizantes produzidos com rochas fontes de fósforo (apatita) e potássio (biotita), por meio da adição de enxofre e da inoculação com Acidithiobacillus, comparando com fertilizantes químicos convencionais, em Argissolo Acinzentado do Vale do São Francisco cultivado com melão.Realizou-se um experimento em campo, no Município de Petrolina (PE) em parceria com a Embrapa Semi-Árido, em solo com baixo teor de P e médio teor de K disponível. Foram aplicadas duas fontes: biofertilizante fosfatado (BP) e biofertilizante potássico (BK), nos níveis correspondentes a 100% do recomendado, 50% e o dobro do recomendado (kg ha-1) para o melão em relação a equivalência de nutrientes para os fertilizantes superfosfato triplo (SFT) e cloreto de potássio (KCl). Foram usados os tratamentos adicionais: a) mistura dos fertilizantes convencionais no nível recomendado (SFT100 + KCl100); b) mistura das rochas no nível correspondente ao dobro da recomendação(RA200+RB200), e c) o tratamento controle sem aplicação de fósforo e potássio (P0 + K0). Foi cultivado o melão (cv. AF-682), no espaçamento 2,00m x 0,50m, com acompanhamento da cultura até a fase de colheita dos frutos. Determinou-se na planta: produção, peso médio de frutos, biomassa da parte aérea e absorção de nutrientes (P, K, Mg, SO4-2), e no solo analisou-se: pH, P, K, Ca, Mg, Na e Al seguindo-se a metodologia da Embrapa (1997). Os frutos foram qualificados de acordo com a firmeza da polpa,vitamina C, sólidos solúveis totais (SST) e acidez total titulável (ATT). O experimento foi realizado no arranjo fatorial 32+3, com 3 repetições. As análises estatísticas (análise de variância e comparação de médias pelo teste de Tukey a 5%) foram realizadas usando o software SAS versão 8.0. As rochas e os biofertilizantes reduziram o pH do solo, comparando com os fertilizantes convencionais, com as rochas mais enxofre e com o tratamento controle. Os maiores teores de P e K disponíveis foram obtidos com os biofertilizantes (BP e BK) nos níveis mais elevados. Os teores de Mg e Al trocáveis foram mais elevados com omaior nível de BK. Os melhores resultados para o peso médio dos frutos foram com aplicação da mistura dos fertilizantes convencionais e das rochas (com S) e com os biofertilizantes (BK) e (BP).A mistura de rochas e os fertilizantes convencionais obtiveram os maiores valores de produtividade. Não houve efeito da aplicação dos tratamentos fertilização com P e K na biomassa da parte aérea, SST, vitamina C, firmeza de polpa e ATT. Os melhores resultados para produtividade e peso médio de frutos foram com aplicação da mistura dos fertilizantes convencionais e das rochas (com S) e com os biofertilizantes (BK) e (BP). No P, K e Mg total na planta, os melhores resultados foram com BP200. Os menores teores de S (SO4-) no tecido foliar foram observadas no tratamento controle e na mistura de fertilizantes comerciais.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-08-18T11:31:32Z No. of bitstreams: 1 Sebastiao da Silva Junior.pdf: 708266 bytes, checksum: 7c87068f4378906bfe5945f8009b5d88 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-18T11:31:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sebastiao da Silva Junior.pdf: 708266 bytes, checksum: 7c87068f4378906bfe5945f8009b5d88 (MD5) Previous issue date: 2008-03-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / A greenhouse experiment was carried out aiming to evaluate the effects of PK biofertilizers from phosphate and potash rocks on the development and nutrients uptake by cowpea grown in a sodic saline soil after the application of sulfur inoculated with Acidithiobacillus (S*) and gypsum (G) in different rates (0.8; 1.6; 2.4 and 3.2 t ha-1) and S*: G proportions (100:0; 75:25; 50:50; 25:75 and 100:0). A control treatment, without gypsum and sulfur, was added. Two months after application of the different treatments, were analyzed soil chemical attributes and then cowpea (cv. IPA 206) was grown with All plants were inoculated with rhizobia (strains NFB 516 + NFB 700). Plants of all treatments were fertilized with P and K biofertilizer produced from phosphate and potash rocks. After forty five days plants were harvest and determined in shoots: dry matter (DM), total P, total K and total Na, and in soil samples were analyzed pH, available P, available K andexchangeable Na. Sulfur with Acidithiobacillus reduced soil pH, especially when applied in the highest rates without gypsum. Furthermore, the application of the PK biofertilizer from rocks inoculated with Acidithiobacillus, promoted greater reduction in soil pH. Soil exchangeable Na was reduced, especially when applied the treatments S*: G equivalent to 25:75 and 50:50. In all amendment treatments PK rock biofertilizers increased cowpea shoot DM, total P, total K and total Na, and best results were observed in treatments S*: G equivalent to 25:75 and 50:50. Soil available P and K was higher when applied PK rockbiofertilizer. The results showed that the rock biofertilizer is an alternative to soluble fertilizers, especially in sodic soils / Um experimento em casa-de-vegetação foi realizado visando avaliar os efeitos de biofertilizantes de rochas fosfatada e potássica, no desenvolvimento e absorção de nutrientes por feijão caupi em um solo salino-sodico, após a adição de enxofre inoculado com Acidithiobacillus (S*) e gesso (G) em diferentes doses (0,0; 0,8; 1,6; 2,4 and 3,2 t ha-1) e proporções relativas de S*: G (100:0; 75:25; 50:50; 25:75 e 100:0). Foi adicionado o tratamento controle sem adição de gesso e enxofre. Dois meses após a adição dos tratamentos foram analisados atributos químicos do solo e semeado o feijão feijão caupi (cv. IPA 206) com inoculação de mistura de rizóbios (NFB 516 e NFB 700) com rizóbio. Em todos os tratamentos foi aplicado biofertilizante PK com rochas fosfatada e potássica. As plantas foram coletadas 45 dias após o plantio e determinou-se: Biomassa seca da parte aérea (BSPA), P, K e Na total, pH do solo, P e K disponível e sódio trocável. O enxofrecom Acidithiobacillus reduziu o pH do solo, especialmente quando usados níveis mais elevados sem adição de gesso. A aplicação de biofertilizante PK de rochas com Acidithiobacillus reduziu ainda mais o pH do solo, especialmente quando usados os tratamentos com (S*:G) nas proporções 25:75) e 50:50. Para os tratamentos com condicionadores a adição de biofertilizantes de rochas PK incrementou a biomassa seca da parte aérea do feijão feijão caupi (BSPA), P, K e Na total. Os melhores resultados foram obtidos com as proporções S*:G equivalentes a 25:75 e 50:50. P e K diponível foram mais elevados quando aplicados os biofertilizantes de rochas com PK. Os resultados mostram que os biofertilizantes de rochas podem ser alternativos a fertilizantes solúveis,especialmente em solos sódicos

Orientadore: Laura Maria Mariscal Ottoboni, Fernanda de Castro Reis / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-11T13:23:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Madureira_DanielleJannuzzi_M.pdf: 2040876 bytes, checksum: f7135c29454428e52c585317e3d024c4 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Acidithiobacillus ferrooxidans e Acidithiobacillus thiooxidans são espécies bacterianas acidofilicas, quimiolitotróficas e mesofilicas, encontradas em ambientes de biolixiviação. A. ferrooxidans utiliza íons ferrosos e compostos que contém enxofte como doadores de elétrons enquanto que A. thiooxidans utiliza apenas enxofte e compostos contendo enxofte. Ambas as espécies utilizam principalmente o oxigênio como receptor final de elétrons, contudo, podem também crescer em ambientes de anaerobiose. A. thiooxidans possui maior resistência ao pH podendo ser encontrada em ambientes com pH variando de 0,5 a 5,0, enquanto que A.ferrooxidans é encontrada em pHs que variam de 1,0 a 2,5. Devido a essas características e devido a capacidade dessas bactérias de solubilizar metais, A. ferrooxidans e A. thiooxidans vem sendo utilizadas em experimentos de biolixiviação. Este processo é utilizado na indústria para recuperação de cobre devido às vantagens oferecidas. Entretanto, pouco se sabe sobre a resposta gênica destas bactériaS a presença de sulfetos metálicos e dos metais pesados em solução proveniente do processo de oxidação. Na primeira parte deste trabalho foi analisada a resposta gênica da estirpe de A. ferrooxidans LR na presença e na ausência de covelita (CuS) por 24 horas através da técnica de RAP-PCR (Random Arbitrarily Primed Polymerase Chain Reaction). Foram obtidos 19 cDNAs com expressão diferencial, dos quais 12 foram confirmados como sendo diferencialmente expressos. Dentre estes, foram isolados sete genes que codificam: proteínas de transporte (AFE 0123, AFE ,0989, AFE 0990, AFE 0580, AFE 0671, AFE 2248 e AFE 1149), a proteína diguanilato ciclase, uma proteína de membrana, uma metiltnmsferase e uma ATPase, todas induzidas na presença da covelita. Apenas o gene infC, que codifica um fator de iniciação de tradução tipo 3, teve sua expressão reprimida na presença de covelita. Como sete dos genes diferencialmente expressos pertenciam à classe de transportadores, foram investigadas às modificações químicas presentes no meio de cultura após 24 horas. Análises de absorção atômica mostraram que a quantidade de' co1?rê em solução inicialmente zero passava para aproximadamente 1,13 g/L e medidas de pH mostraram que após este período de tempo houve mudanças de 1,8 para 4,0. Pode-se sugerir que essas alterações químicas sejam responsáveis, pelo menos em parte, pela indução dos genes que codificam proteínas de transporte. Uma análise in silico da interação entre proteínas (PPI) relacionadas com transporte, cujos genes foram diferencialmente expressos na presença de covelita e de proteínas pertencentes à mesma categoria funcional, codificadas por genes que estavam fisicamente localizados nas proximidades dos genes diferencialmente expressos, mostraram que os genes de transporte podem estar envolvidos em diferentes etapas da resposta bacteriana à presença de covelita. A segunda parte deste trabalho teve como objetivo estudar a expressão diferencial, por PCR em tempo real, de duas proteínas do tipo ABC (AFE 0123 e AFE 0125) e uma proteína do tipo RND (AFE 0993) na estirpe de A. thiooxidans FGOl na presença de calcopirita (CuFeS2), covelita e pirita (FeS2) por 24 horas. Para tal, a estirpe foi crescida na presença de enxofte e depois mantida na presença dos sulfetos metálicos por 24 horas. A expressão dos três genes foi induzida na presença de covelita e inalterada na presença de calcopirita. Na presença de pirita, a expressão de dois genes foi reprimida e do gene AFE 0993, permaneceu inalterada. Estes resultados podem ser explicados, pelo menos em parte, pelas quantidades de cobre encontradas em solução na presença de covelita (l g/L) e na presença de calcopirita (0,07 g/L). Na presença de covelita e calcopirita a medida de pH também softeu aumento de 1,8 para 4,0 e 2,5, respectivamente. Para investigar se a alteração de pH ou a presença de íons de cobre eram os responsáveis pela indução da expressão desses genes, a bactéria foi mantida na presença de sulfato de cobre (16 mM) e pH 4,0 por 24 horas. Os resultados mostraram que a presença de cobre em solução induz a expressão destes genes, enquanto que a alteração do pH não / Abstract: Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans are acidophilic, chemolitotrophic and mesophilic bacteria found in bioleaching environments. A. ferrooxidans uses ferrous iron and sulphur compounds as an e1ectron donor and A. thiooxidans uses on1y sulphur and sulphur compounds. Both species are aerobic using oxygen as final e1ectron acceptor. However, these bacteria are also able to grow in anaerobic environments. A. thiooxidans is able to survive in pHs ranging from 0.5 to 5.0 while A. ferrooxidans grows in pHs from 1.0 to 2.5. Due to these characteristics and the ability of these bacteria to solubilize metal sulphides, A. ferrooxidans and A. thiooxidans are used in bioleaching. This process has several advantages over the traditional methods and has been used with success in industrial operations to recover main1y copper. However, little is known about the genetic response of these bacteria to the presence of metal sulphides and heavy metal in solution. Therefore, in the first part of this study the A. ferrooxidans LR 'response to covellite was investigated. This bacterium was maintained in contact with covellite for 24 hours and the differentially expressed cDNAs were identified by RAP-PCR (Random Arbitrarily Primed Polymerase Chain Reaction) technique. Nineteen cDNAs showed a differential expression and twe1ve had their differential expression confirmed by real time PCR. Among these cDNAs, seven codified for transporter proteins (AFE 0123, AFE 0989, AFE 0990, AFE 0580, AFE 0671, AFE 2248 and AFE 1149), one codified for a putative diguanylate cyc1ase, one for a membrane. protein, one for a methyltransferase and one for an A TPase. With the exception of infC whose expression was down regulated, all the oDNAs had their expression up regulated in the presence of covellite. Since most of the differentially expressed genes are involved in transport, chemical modifications on the culture medium after 24 hours were investigated. The atomic absorption analysis showed that the copper amount in solution was 1.13 g/L and pH changed from 1.8 to 4.0 suggesting that these changes are responsible, at least in part, for the induction,"?f1he expression of transport gene. An in si/ico ana1ysis of protein-protein interaction (PPI) between the transport proteins codified by the genes differentially expressed in the presence of covellite and those codified by genes that were physically located around the differentially expressed ones showed that these transport proteins could be involved in different steps of the bacterial response to covellite. The goal of the second part of this study was to analyse the differential expression, by real time PCR, of two ABC proteins (AFE 0123 andAFE 0125) and one RND protein (AFE 0993) inA. thiooxidans FGOl in the presence of chalcopyrite, covellite and pyrite for 24 hours. This strain was maintained in contact with the metal sulphides for 24 hours. The expression ofthe three genes was up regulated in the presence of covellite and unchanged in the presence of chalcopyrite. In the presence of pyrite two genes hOO their expression down regulated and in one (AFE 0993) the expression was unchanged. These results can be explained, at least in part, by the quantities of copper found in solution in covellite (1 g/L) and in chalcopyrite (0.07 g/L). In the presence of covellite and chalcopyrite the pH changed from l'.8 to 4.0 and 2.5, respectively. To investigate if the changes in pH or the presence of copper ions in solution were responsible for the induction of the gene expressions, the bacteria were maintained in the presence of copper sulphate (16 mM) and pH 4.0 for 24 hours. The results showed that the presence of copper in solution was the responsible for the up regulation ofthese genes / Mestrado / Biologia Celular / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Acidophilic bacteria are able to tolerate acidic environment and also contribute to the lowering of environmental pH value, implying potential applications in metal-leaching technology extracting metals from tailings and electronic wastes. In this study, we conducted a sampling campaign in abandoned Tin mine in Ha Thuong, Thai Nguyen province, to isolate acidophilic bacteria and to study physiological characteristics of the isolated bacteria. As a result, two acidophilic bacteria were successfully isolated and identification by 16S rDNA gene sequences showed that the two bacteria are similar to Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans (98% and 94 % of similarity, respectively). Both strains are tolerant of pH in the range of 3 and have the ability to grow optimally at temperatures of 30°C. / Vi khuẩn ưa axit có ý nghĩa ứng dụng trong công nghệ tách rút kim loại từ quặng đuôi và ngay cả từ rác thải linh kiện điện tử. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tiến hành thu mẫu ở mỏ thiếc bỏ hoang ở Hà Thượng, Thái Nguyên nhằm phân lập được nhóm vi khuẩn ưa axit và qua đó nghiên cứu một số đặc điểm sinh lý của vi khuẩn này. Kết quả chúng tôi đã phân lập được hai chủng vi khuẩn ưa axit. Định dạng bằng nhận diện trình tự gen 16S rADN cho thấy hai vi khuẩn này có độ tương đồng là 98% với vi khuẩn Acidithiobacillus ferrooxidans và 94% Acidithiobacillus thiooxidans. Cả hai chủng vi khuẩn đều có tính chịu pH trong khoảng 3 và có khả năng sinh trưởng tối ưu ở nhiệt độ 30oC.

Les piles à combustible microbiennes (PCMs) sont une technologie convertissant l’énergie chimique stockée dans la matière organique en énergie électrique à l’anode à l’aide de bactéries dites électroactives. A l'inverse des bioanodes, l’intérêt porté aux cathodes biologiques dans les PCMs est récent et ces dernières sont encore peu étudiées. Les objectifs de ces recherches ont donc été d’identifier et de décrire des bactéries ainsi que les mécanismes permettant de catalyser une réduction cathodique notamment celle de l’oxygène. La première partie des travaux portant sur la réalisation d’un criblage pour la formation de biocathodes a révélé l’inefficacité du métabolisme hétérotrophe pour la conception de biocathodes performantes. De ce fait, la suite des travaux a porté sur la bactérie chimiolithoautotrophe acidophile Acidithiobacillus ferrooxidans. Deux mécanismes de transfert d’électrons dépendant du fer ont été mis en évidence générant un courant maximal de -3,8 A.m-2. Nous avons également abordé les mécanismes de transfert d’électrons en milieu neutre chez une bactérie hétérotrophe, Pseudomonas brassicacearum NFM421 bien que peu performante en terme de production de courant. Cette dernière permet une catalyse indirecte de la réduction de l’oxygène à la cathode à pH neutre via un métabolite secondaire le 2,4-diacéthylphloroglucinol associé au fer, mettant encore une fois en lumière l’importance du fer dans le transfert d’électrons. Ce travail a également porté sur la potentielle application des biopiles dans des environnements anthropisés en vue de l’extraction de métaux et plus particulièrement de terre rares qui s’avèrent être une voie de recherche prometteuse. / Microbial fuel cells (MFCs) are devices that convert chemical energy contained in organic matter into electrical energy using electroactive bacteria that act at the anode. Currently, MFCs performances are limited by the use of abiotic cathode. The interest in biological cathode has recently started and less is known about bacterial diversity and mechanism that catalyze cathodic reduction. The aims of the research work are therefor to identify and describe potential bacteria and mechanism involved in such catalysis. The first part of the work is the realization of a screening that did not show conclusive results and might indicate that heterotrophic metabolism was not an efficient choice. Next, Acidithiobacillus ferrooxidans had been used and shown two extracellular electron transfer mechanism depending on iron. A maximum current intensity of -3,8 A.m-2 had been reached. To be close to operational condition of MFC, Pseudomonas brassicacearum NFM 421 has also be use and shown capacity to indirectly catalyze the oxygen reduction at a neutral pH using the 2,4-diacethylphloroglucinol, a secondary metabolite, associated to iron. However, current reach remained weak. Considering difficulty to build efficiant biocathode at a neutral pH, the end of this work had been focused on a new application of the MFC: metal and rare earth extraction from soil and contaminated site that appeared to be a great research opportunity to follow.