Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T03:16:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T16:37:44Z : No. of bitstreams: 1 79258.pdf: 34040039 bytes, checksum: 1c85c573a39f1cb4df8e076760aab719 (MD5) / Este trabalho apresenta o desenvolvimento, construção e testes do protótipo de uma semeadora de arroz irrigado no sistema pré-germinado, auto-propelida, adequada às condições de semeadura recomendadas e de baixo custo. No início dos trabalhos, fez-se um levantamento bibliográfico objetivando identificar os principais parâmetros de projeto e analisaram-se as concepções de máquinas disponíveis. Após, fazendo uso de uma metodologia de projeto, de critérios de confiabilidade e ergonomia, entre outros, desenvolveu-se uma concepção da referida semeadora para depositar as sementes no solo, em linhas e na quantidade correta, minimizando o tempo e os esforços gastos na operação de semeadura. Também são descritas, as fases do projeto detalhado, construção do protótipo e testes de desempenho, com os resultados obtidos.

O arroz vermelho (Oryza sativa L.) é a principal planta daninha da cultura do arroz irrigado. Por pertencer à mesma espécie da planta cultivada, o controle pela utilização de herbicidas é dificultado. O desenvolvimento de cultivares de arroz resistentes aos herbicidas imidazolinonas proporcionou o controle seletivo do arroz vermelho. Porém o uso contínuo desta tecnologia resultou no surgimento de biótipos resistentes a esses herbicidas. A presente pesquisa teve como objetivos identificar biótipos de arroz vermelho resistentes aos herbicidas imazethapyr + imazapic em diferentes estádios do ciclo de desenvolvimento do arroz e estabelecer técnica para identificação do mecanismo de resistência utilizando marcadores moleculares do tipo ‘single nucleotide amplified polimorfism’ (SNAP). Os bioensaios realizados em sementes, plântulas e afilhos discriminaram de forma efetiva e rápida os indivíduos resistentes e suscetíveis, sendo desta forma, considerados técnicas expeditas no diagnóstico da resistência. As concentrações discriminadoras aos herbicidas imazethapyr + imazapic para os bioensaios de sementes, plântulas e afilhos foram 0,01 mM, 4 mM e 3 mM, respectivamente. A identificação das sequências nucleotídicas do gene ALS nas cultivares de arroz IRGA 422 CL, SATOR CL e PUITÁ INTA CL indicou que as mutações G654E, S653D e A122T, respectivamente, são as responsáveis pela resistência a esses herbicidas. Estas informações, em conjunto com a sequência nucleotídica que circunda estas mutações, foram utilizadas para desenvolvimento de marcadores SNAP para identificar as possíveis mutações que conferem resistência em arroz vermelho resistente a imidazolinonas. Foram analisadas 481 plantas de 38 populações coletadas nas safras de 2006/07 e 2007/08 como escapes de controle dos herbicidas imazethapyr + imazapic. A análise fenotípica destas plantas indicou que o nível de resistência foi alto, médio e baixo em 12, 37 e 50 % para as populações de 2006/07 e em 32, 50 e 18 % para as populações de 2007/08, respectivamente. Os resultados indicaram que na maioria destas plantas, a resistência aos herbicidas é devida à insensibilidade da enzima ALS, resultante das mesmas mutações encontradas nas cultivares de arroz resistentes. A prevenção à ocorrência de plantas de arroz vermelho resistente aos herbicidas pertencentes ao grupo químico das imidazolinonas deve considerar procedimentos relacionados à diminuição da pressão de seleção causada pelo herbicida. / Red rice (Oryza sativa L.) is the main weed in the paddy field rice. Cultivated rice and red rice belong to the same species, resulting in difficulties for red rice control through herbicides. However, the development of imidazolinone resistant rice cultivars allowed red rice selective control. The continuous use of this technology leads to the occurrence of imidazolinone resistant red rice biotypes. This study aimed to identify red rice plants resistant to the herbicides imazethapyr + imazapic at different stages of rice plant development, as well as, to develop a tool for identifying the resistance mechanism using SNAP (‘single nucleotide amplified polymorphism’) molecular markers. The bioassays used for seeds, seedlings and tillers discriminated resistant and susceptible individuals in a short evaluation period, being considered as a fast method for herbicide resistance diagnostic. The discriminatory concentrations between resistant and susceptible plants to the herbicides imazethapyr + imazapic for the bioassays of seeds, seedlings and tillers were 0,01 mM, 4 mM e 3 mM, respectively. The identification of the ALS gene nucleotide sequences in the resistant rice cultivars IRGA 422 CL, SATOR CL and PUITÁ INTA CL indicated that the mutations G654E, S653D and A122T, respectively, are responsible for the resistance. This information and the nucleotide sequence that surrounds these mutations were used for the development of the SNAP molecular markers to identify the possible mutations that confer the resistance in red rice. This analysis was varied out in a total of 481 plants from 38 populations collected during 2006/07 and 2007/08 seasons as escapes of control of the herbicides imazethapyr + imazapic. A phenotypic analysis in these plants indicated that the resistance level was high, medium and low in 12, 37 and 50 % for the populations of 2006/07 and in 32, 50 and 18 % for the populations of 2007/08, respectively. The molecular results indicated that the majority of these plants are resistant due the insensitivity of the ALS enzyme, caused by the same mutations found in the resistant rice cultivars. The prevention of the herbicide resistance in red rice must consider procedures related to the reduction of the selection pressure caused by the herbicide.

O arroz vermelho (Oryza sativa L.) é a principal planta daninha da cultura do arroz irrigado. Por pertencer à mesma espécie da planta cultivada, o controle pela utilização de herbicidas é dificultado. O desenvolvimento de cultivares de arroz resistentes aos herbicidas imidazolinonas proporcionou o controle seletivo do arroz vermelho. Porém o uso contínuo desta tecnologia resultou no surgimento de biótipos resistentes a esses herbicidas. A presente pesquisa teve como objetivos identificar biótipos de arroz vermelho resistentes aos herbicidas imazethapyr + imazapic em diferentes estádios do ciclo de desenvolvimento do arroz e estabelecer técnica para identificação do mecanismo de resistência utilizando marcadores moleculares do tipo ‘single nucleotide amplified polimorfism’ (SNAP). Os bioensaios realizados em sementes, plântulas e afilhos discriminaram de forma efetiva e rápida os indivíduos resistentes e suscetíveis, sendo desta forma, considerados técnicas expeditas no diagnóstico da resistência. As concentrações discriminadoras aos herbicidas imazethapyr + imazapic para os bioensaios de sementes, plântulas e afilhos foram 0,01 mM, 4 mM e 3 mM, respectivamente. A identificação das sequências nucleotídicas do gene ALS nas cultivares de arroz IRGA 422 CL, SATOR CL e PUITÁ INTA CL indicou que as mutações G654E, S653D e A122T, respectivamente, são as responsáveis pela resistência a esses herbicidas. Estas informações, em conjunto com a sequência nucleotídica que circunda estas mutações, foram utilizadas para desenvolvimento de marcadores SNAP para identificar as possíveis mutações que conferem resistência em arroz vermelho resistente a imidazolinonas. Foram analisadas 481 plantas de 38 populações coletadas nas safras de 2006/07 e 2007/08 como escapes de controle dos herbicidas imazethapyr + imazapic. A análise fenotípica destas plantas indicou que o nível de resistência foi alto, médio e baixo em 12, 37 e 50 % para as populações de 2006/07 e em 32, 50 e 18 % para as populações de 2007/08, respectivamente. Os resultados indicaram que na maioria destas plantas, a resistência aos herbicidas é devida à insensibilidade da enzima ALS, resultante das mesmas mutações encontradas nas cultivares de arroz resistentes. A prevenção à ocorrência de plantas de arroz vermelho resistente aos herbicidas pertencentes ao grupo químico das imidazolinonas deve considerar procedimentos relacionados à diminuição da pressão de seleção causada pelo herbicida. / Red rice (Oryza sativa L.) is the main weed in the paddy field rice. Cultivated rice and red rice belong to the same species, resulting in difficulties for red rice control through herbicides. However, the development of imidazolinone resistant rice cultivars allowed red rice selective control. The continuous use of this technology leads to the occurrence of imidazolinone resistant red rice biotypes. This study aimed to identify red rice plants resistant to the herbicides imazethapyr + imazapic at different stages of rice plant development, as well as, to develop a tool for identifying the resistance mechanism using SNAP (‘single nucleotide amplified polymorphism’) molecular markers. The bioassays used for seeds, seedlings and tillers discriminated resistant and susceptible individuals in a short evaluation period, being considered as a fast method for herbicide resistance diagnostic. The discriminatory concentrations between resistant and susceptible plants to the herbicides imazethapyr + imazapic for the bioassays of seeds, seedlings and tillers were 0,01 mM, 4 mM e 3 mM, respectively. The identification of the ALS gene nucleotide sequences in the resistant rice cultivars IRGA 422 CL, SATOR CL and PUITÁ INTA CL indicated that the mutations G654E, S653D and A122T, respectively, are responsible for the resistance. This information and the nucleotide sequence that surrounds these mutations were used for the development of the SNAP molecular markers to identify the possible mutations that confer the resistance in red rice. This analysis was varied out in a total of 481 plants from 38 populations collected during 2006/07 and 2007/08 seasons as escapes of control of the herbicides imazethapyr + imazapic. A phenotypic analysis in these plants indicated that the resistance level was high, medium and low in 12, 37 and 50 % for the populations of 2006/07 and in 32, 50 and 18 % for the populations of 2007/08, respectively. The molecular results indicated that the majority of these plants are resistant due the insensitivity of the ALS enzyme, caused by the same mutations found in the resistant rice cultivars. The prevention of the herbicide resistance in red rice must consider procedures related to the reduction of the selection pressure caused by the herbicide.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-02-15T18:02:02Z No. of bitstreams: 1 2016_EugenioMirandaSperandio_Parcial.pdf: 648352 bytes, checksum: 65ae01f0abe1e0c200a6f01cc505337d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-03-24T23:16:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_EugenioMirandaSperandio_Parcial.pdf: 648352 bytes, checksum: 65ae01f0abe1e0c200a6f01cc505337d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-24T23:16:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_EugenioMirandaSperandio_Parcial.pdf: 648352 bytes, checksum: 65ae01f0abe1e0c200a6f01cc505337d (MD5) / O arroz (Oryza sativa L.) é uma das culturas mais importantes do mundo, sendo base para alimentação de metade da população global. O vigor inicial de cultivares de terras altas e a brusone (Magnaporthe oryzae) são os principais desafios enfrentados por essa cultura. O controle dessa doença é feito principalmente pelo uso de fungicidas e de cultivares resistentes. A alta variabilidade adaptativa do patógeno permite o aparecimento de indivíduos resistentes aos princípios ativos e o surgimento de novas raças capazes de suplantar os genes de resistência das cultivares de arroz. Isso torna necessário a constante busca por meios para contornar esses problemas visando conciliar o controle com preservação ambiental e saúde humana. Plantas possuem mecanismos de defesa que permanecem latentes e podem ser ativados. A ndução de resistência (IR) possui potencial para ser aplicada no controle de doença de plantas. Os agentes indutores podem ser rizobactérias promotoras de crescimento e patógenos avirulentos, bem como hormônios vegetais.. O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito de Serratia sp. na promoção de crescimento e determinar e comparar a expressão gênica, aspectos bioquímicos e fenotípicos durante a ativação e interação de respostas de defesa em plantas de arroz desencadeadas por rizobactéria (Serratia sp.), M. oryzae avirulento (AVR) e Acibenzolar-S-metil (ASM) em resposta ao desafio com M. oryzae. Serratia sp BRM32114 promoveu o crescimento, reduziu o progresso da doença e induziu resistência, ativou respostas de defesa inicialmente regulados pelo ácido salicílico. A infecção não se estabeleceu em plantas tratadas com M. oryzae avirulento onde houve uma rápida ativação de β-1,3-glucanase (GLU) e peroxidase (POX), reação de hipersensibilidade (RH) e modificações histológicas nas plantas de arroz. Acibenzolar-S-metil (ASM), análogo do SA, induziu resistência sistêmica nas plantas com aparição de sintomas de RH e a aplicação de JA seguida do desafio com M. oryzae aumentou a suscetibilidade de arroz à brusone; o antagonismo entre JA e ASM foi confirmado pela inoculação do patógeno após a indução da planta com a aplicação em conjunto de ambos agentes indutores. A análise do transcritoma de plantas induzidas indicou que há semelhanças e algumas diferenças entre as respostas de defesa ativadas ISR e SAR, desencadeadas por Serratia sp. e M. oryzae AVR, respectivamente. Serratia sp. modula diferencialmente genes relacionados com biossíntese de SA e também alguns envolvidos no cross-talk entre os hormônios de defesa. M. oryzae avirulento superexpressa enzimas que degradam parede celular fúngica como GLU e quitinases, bem como enzimas envolvidas no estresse oxidativo. Já o isolado de M. oryzae virulento modula a seu favor genes que antagonisam respostas governadas por SA, superexpressando genes envolvidos na síntese de JA e aqueles envolvidos na degradação de espécies reativas de oxigênio. / Rice (Oryza sativa L.) is one of the most important crops in the world wide, being the basis for feeding half the global population. The initial vigor of upland cultivars and blast (Magnaporthe oryzae) are the main challenges faced by this crop. Today control of this disease is mainly achieved by the use of fungicides and resistant cultivars. The high adaptive variability of the pathogen allows the appearance of individuals resistant to the active principles and the emergence of new breeds capable of supplanting the resistance genes of the rice cultivars. This makes it necessary to constantly search for means to overcome these problems in order to reconcile control with environmental preservation and human health. Plants have defense mechanisms that remain latent and can be activated. Induced resistance (IR) has potential to be applied to plant disease control. The inducing agents may be plant growth-promoting rhizobacteria and avirulent pathogens, as well as plant hormones. The objective of this work was to verify the effect of Serratia sp. In the promotion of growth and to determine and compare gene expression, biochemical and phenotypic aspects during the activation and interaction of defense responses in rice plants triggered by rhizobacteria (Serratia sp.), M. oryzae avirulent (AVR) and Acibenzolar-S- Methyl (ASM) in response to challenge with M. oryzae. Serratia sp. BRM32114 promoted growth, reduced disease progression and induced resistance, activated defense responses initially regulated by salicylic acid. The infection was not established in plants treated with avirulent M. oryzae where there was a rapid activation of β-1,3-glucanase (GLU) and peroxidase (POX), hypersensitivity reaction (RH) and histological modifications in rice plants. Acibenzolar-S-methyl (ASM), an analogue of SA, induced systemic resistance in plants with the appearance of HR symptoms and the application of JA followed by challenge with M. oryzae increased rice susceptibility to blast; The antagonism between JA and ASM was confirmed by inoculation of the pathogen after induction of the plant with the application together of both inducing agents. Induced plant transcriptase analysis indicated that there are similarities and some differences between the ISR and SAR activated defense responses, triggered by Serratia sp. and M. oryzae AVR, respectively. Serratia sp. Differentially modulates genes related to SA biosynthesis and also some involved in the cross-talk between defense hormones. M. oryzae avirulent overexpresses enzymes that degrade fungal cell wall like GLU and chitinases, as well as enzymes involved in oxidative stress. In contrast, the virulent M. oryzae isolate modulates genes that antagonize SA-governed responses, overexpressing genes involved in the synthesis of JA, and those involved in the degradation of reactive oxygen species.

O arroz vermelho (Oryza sativa L.) é a principal planta daninha da cultura do arroz irrigado. Por pertencer à mesma espécie da planta cultivada, o controle pela utilização de herbicidas é dificultado. O desenvolvimento de cultivares de arroz resistentes aos herbicidas imidazolinonas proporcionou o controle seletivo do arroz vermelho. Porém o uso contínuo desta tecnologia resultou no surgimento de biótipos resistentes a esses herbicidas. A presente pesquisa teve como objetivos identificar biótipos de arroz vermelho resistentes aos herbicidas imazethapyr + imazapic em diferentes estádios do ciclo de desenvolvimento do arroz e estabelecer técnica para identificação do mecanismo de resistência utilizando marcadores moleculares do tipo ‘single nucleotide amplified polimorfism’ (SNAP). Os bioensaios realizados em sementes, plântulas e afilhos discriminaram de forma efetiva e rápida os indivíduos resistentes e suscetíveis, sendo desta forma, considerados técnicas expeditas no diagnóstico da resistência. As concentrações discriminadoras aos herbicidas imazethapyr + imazapic para os bioensaios de sementes, plântulas e afilhos foram 0,01 mM, 4 mM e 3 mM, respectivamente. A identificação das sequências nucleotídicas do gene ALS nas cultivares de arroz IRGA 422 CL, SATOR CL e PUITÁ INTA CL indicou que as mutações G654E, S653D e A122T, respectivamente, são as responsáveis pela resistência a esses herbicidas. Estas informações, em conjunto com a sequência nucleotídica que circunda estas mutações, foram utilizadas para desenvolvimento de marcadores SNAP para identificar as possíveis mutações que conferem resistência em arroz vermelho resistente a imidazolinonas. Foram analisadas 481 plantas de 38 populações coletadas nas safras de 2006/07 e 2007/08 como escapes de controle dos herbicidas imazethapyr + imazapic. A análise fenotípica destas plantas indicou que o nível de resistência foi alto, médio e baixo em 12, 37 e 50 % para as populações de 2006/07 e em 32, 50 e 18 % para as populações de 2007/08, respectivamente. Os resultados indicaram que na maioria destas plantas, a resistência aos herbicidas é devida à insensibilidade da enzima ALS, resultante das mesmas mutações encontradas nas cultivares de arroz resistentes. A prevenção à ocorrência de plantas de arroz vermelho resistente aos herbicidas pertencentes ao grupo químico das imidazolinonas deve considerar procedimentos relacionados à diminuição da pressão de seleção causada pelo herbicida. / Red rice (Oryza sativa L.) is the main weed in the paddy field rice. Cultivated rice and red rice belong to the same species, resulting in difficulties for red rice control through herbicides. However, the development of imidazolinone resistant rice cultivars allowed red rice selective control. The continuous use of this technology leads to the occurrence of imidazolinone resistant red rice biotypes. This study aimed to identify red rice plants resistant to the herbicides imazethapyr + imazapic at different stages of rice plant development, as well as, to develop a tool for identifying the resistance mechanism using SNAP (‘single nucleotide amplified polymorphism’) molecular markers. The bioassays used for seeds, seedlings and tillers discriminated resistant and susceptible individuals in a short evaluation period, being considered as a fast method for herbicide resistance diagnostic. The discriminatory concentrations between resistant and susceptible plants to the herbicides imazethapyr + imazapic for the bioassays of seeds, seedlings and tillers were 0,01 mM, 4 mM e 3 mM, respectively. The identification of the ALS gene nucleotide sequences in the resistant rice cultivars IRGA 422 CL, SATOR CL and PUITÁ INTA CL indicated that the mutations G654E, S653D and A122T, respectively, are responsible for the resistance. This information and the nucleotide sequence that surrounds these mutations were used for the development of the SNAP molecular markers to identify the possible mutations that confer the resistance in red rice. This analysis was varied out in a total of 481 plants from 38 populations collected during 2006/07 and 2007/08 seasons as escapes of control of the herbicides imazethapyr + imazapic. A phenotypic analysis in these plants indicated that the resistance level was high, medium and low in 12, 37 and 50 % for the populations of 2006/07 and in 32, 50 and 18 % for the populations of 2007/08, respectively. The molecular results indicated that the majority of these plants are resistant due the insensitivity of the ALS enzyme, caused by the same mutations found in the resistant rice cultivars. The prevention of the herbicide resistance in red rice must consider procedures related to the reduction of the selection pressure caused by the herbicide.

Orientador: Ahmed A. El-Dash / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-14T08:31:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chang_YoonKil_M.pdf: 3830564 bytes, checksum: 8edd9dbf7ed5d748d2c7b36e25da053f (MD5) Previous issue date: 1982 / Resumo: O arroz integral, embora de valor nutricional superior ao arroz polido, não é consumido popularmente. Uma das razões principal é o fato que este apresenta uma coloração indesejável e a instabilidade no armazenamento. O presente estudo teve como objetivo de melhorar estas características indesejáveis do arroz integral, com finalidade de aumentar o seu consumo. A utilização maior deste produto pode trazer benefícios tanto no aspecto nutricional como no econômico. Comparando-se o arroz integral e o polido, observou-se que o primeiro apresentou um aumento de componentes nutritivos como proteína e vitaminas do complexo B (tiamina, riboflavina e niacina). Por outro lado, o processo para obtenção do primeiro produto, resultou uma redução de grãos quebrados e o aumento do rendimento total. Com a finalidade de melhorar a cor característica do arroz integral, foram utilizados branqueadores nas seguintes condições de processamento: 1) Exposição direta do arroz integral ao peróxido de nitrogênio, variando-se o tempo de exposição (10 a 180 segundos); 2) Adição direta de peróxido de benzoila de diferentes concentrações (50 a 30.000 ppm) ao arroz integral e armazenado sob diferentes condições de umidade relativa (59,2%, 75,5% e 97,4% a 20ºC durante 60 horas; 3) Imersão do arroz integral era soluções com diferentes concentrações de peróxido de hidrogênio (2,5 a 36%), variando a temperatura (76 e 100°C) e o tempo (1, 2 e 4 min.). Após tratamentos, estas foram drenadas e secas. O tratamento com peróxido de nitrogênio não surtiu o efeito melhoramento da cor, entretanto, com peróxido de benzoila ocorreu uma melhora a medida que se aumentou a concentração. As características de viscosidade do produto tratado apresentou uma ligeira diminuição, alem de tornar o produto mais escuro após cozimento. O arroz integral tratado com peróxido de hidrogênio a 76°C e 100ºC, apresentaram uma tendência de aproximar da cor característica do arroz polido, a medida em que se aumentou a concentração e tempo de tratamento. Entretanto, o efeito se tendeu a estabilizar nas faixas de concentrações superiores a 25% a 76ºC por 4 min. e. 7,5%, 10% e 20% a 100ºC por 4, 2 e 1 min., respectivamente. As características de viscosidade do arroz integral tratada com peróxido de hidrogênio foram afetadas com aumento da concentração e a temperatura do tratamento, sendo que o efeito maior foi observado a temperatura de 100ºC. Baseado nas condições do processo, foram selecionados os melhores tratamento: 7,5% de peróxido de hidrogênio a 76ºC por 4 minutos e 5,0% de peróxido de hidrogênio a 100ºC por 4 minutos. A análise sensorial, mostrou que estes tratamentos mesmo tendo melhorados a cor do arroz integral seu nível de aceitação continuou sendo inferior em relação ao arroz polido. Para melhorar a estabilidade do arroz integral durante o armazenamento foi utilizado a energia de microondas. O tratamento por microondas para inativação da enzima lipase foi realizado, conjugando os seguintes parâmetros: a) uso de diferentes potências de microondas (máxima e média); b) diferentes teores de umidades iniciais do arroz integral (13,4%, 14,6% e 17,3%); c) tempo de exposição variável (20 a 140 segundos). O ratamento por microondas provou ser um método efetivo no controle da atividade da lipase. O efeito da melhor inativação foi com a potência máxima de microondas por 80 segundos de exposição sobre o arroz integral com teor de umidade de 14,6%. Durante o armazenamento desta amostra observou-se uma queda na produção de ácidos graxos livres (AGL) e peróxidos. Por outro lado, este tratamento resultou numa diminuição do teor de umidade do grão, a medida que aumentou o tempo de exposição. Alem disso,tratamento sob estas condições apresentou pouca influência nas características de viscosidade e no aspecto nutricional houve uma ligeira diminuição no teor de tiamina e riboflavina e de aminoácido indispensável metionina. A tirosina, aminoácido dispensável, sofreu uma maior efeito do tratamento / Abstract: Brown rice has a higher nutritional value than polished rice because it has more protein and B-complex vitamins (thiamin, riboflavin and niacin); moreover, the process for its production results in a greater total yield with fewer broken grains. However, it is not consumed on a large scale. The reason for this include its undesirable color and its instability during storage. The objective of the present study was to improve these characteristics in order to increase its consumption, as greater utilization of brown rice can bring economic and nutritional benefits. To improve the color of the brown rice the following bleaching agents and processing conditions were used: 1) direct contact with nitrogen peroxide for times varying from 10 to 180 seconds, 2) addition of benzoil peroxide a different concentration (50 30,00.0 p.p.m.), with storage at a relative humidity of 59.2, 75.5 and 97.4% at 20ºC for 60 hours, and 3) immersion in solutions of different concentration of hydrogen peroxide (2.5-36%) at varying temperatures (76ºC-100ºC) and for times of 1, 2 and 4 minutes. Following treatment, the samples were allowed to stand to drain the excess water and then dried. Treatment with nitrogen peroxide did not improve the color of the brown rice, but an improvement was observed with increasing concentrations of benzoil peroxide. There was, however, a change in the viscosity characteristics of the treated rice at maximum viscosity, and after cooking the color darkened. Treatment with hydrogen peroxide at 76 and 100°C resulted in color characteristics similar to those of polished rice, but there was an accompanying change in viscosity characteristics, increasing with increasing concentration and temperature up to a maximum at 100°C. The following treatment provided the best color for brown rice: 7,5% hydrogen peroxide at 76ºC for 4 minutes and 5.0% at 100ºC for 4 minutes. Although these treatments resulted in a improved color, the acceptance of by a test panel of the treated rice continued to be lower than that for polished rice. Microwave energy was used in order to improve the storage stability of brown rice. The folowing parameters were studied: 1) microwave energy level (maximum and medium); 2) initial humidity content (13.4, 14.6 and 17.3%), and 3) time of treatment (20 to 140, seconds). Microwave treatment proved to be effective in the control of lipase activity, with maximum inactivation at maximum power for 80 seconds for brown rice with an initial humidity of 14,6%. During the storage of such samples, a decrease in the production of free fatty acids and peroxide was observed. The moisture content of the grain decreased as the time of treatment increased, but little effect was observed on the viscosity characteristics. The effect on the nutritional value was a slight decrease in the content of thiamin and riboflavin and the essential amino acid methionine / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

La Industria cementera es el punto de partida de esta investigación, la cual tiene una gran cantidad de demanda en el mundo, incluyendo Perú. Esta Industria tiene como residuo principal la cascarilla de arroz, la cual se utiliza como material combustible en múltiples Industrias, ya que permite disminuir la emisión de CO2 proveniente de la quema de combustibles fósiles. La Ceniza de la Cascarilla de Arroz CCA) es el residuo sólido de cualquier transformación termoquímica (en nuestro caso combustión) y su uso como materia prima o insumo es el objeto de estudio de esta investigación. Como objetivo se tiene realizar: un estudio oferta y demanda del Bio – cemento para lograr confirmar que el proyecto tiene un nicho en el mercado, un estudio oferta y demanda de la cascarilla de arroz y demás insumos para confirmar que existe disponibilidad de los mismos (caliza, arcilla, yeso y cascarilla de arroz), establecer indicadores de sostenibilidad ambiental del proyecto con la finalidad de prevenir la posible contaminación del medio ambiente, realizar Diseño de Planta para la elaboración de Fabricación de Bio - cemento y realizar una Evaluación Económica Financiera del Proyecto para la viabilidad del proyecto, la cual es aceptable. El proyecto de prefactibilidad para instalación de una planta productora de Bio - cemento a partir de ceniza de cascarilla de arroz para la Región Lambayeque colaborará con el desarrollo, disminuirá la contaminación al ambiente y sus habitantes; además con la presente investigación se le busca utilidad a los residuos Agroindustriales de las arroceras (entre otras) que con el tiempo siguen creciendo.

Fitocistatinas são inibidores competitivos de proteases cisteínicas em plantas que atuam principalmente na inibição de papaínas. Entretanto, há uma demonstração in vitro de uma fitocistatina carboxi-estendida com capacidade de inibir também uma protease do tipo legumaína. Em arroz existem 12 genes de fitocistatinas, mas apenas um deles (OcXII), possui a extensão C-terminal. Desta forma, o objetivo geral deste trabalho é compreender a diversidade e os mecanismos de interação entre as fitocistatinas e suas proteases cisteínicas alvo em arroz, com ênfase nas implicações funcionais da OcXII. Neste trabalho, nós demonstramos que, em arroz, os 12 genes de fitocistatinas têm um perfil de expressão gênica diferenciado na germinação e em respostas ambientais, sendo OcI, OcIII e OcXII os genes mais expressos. O peptídeo recombinante, correspondente à extremidade C-terminal da OcXII possui capacidade inibitória de legumaínas e não afeta a atividade das papaínas. Através do silenciamento transcricional da OcXII, via RNAi, foram obtidas plantas com atividades proteolíticas aumentadas tanto de papaínas quanto legumaínas, em adição a um fenótipo de crescimento inicial acelerado. O fenótipo oposto é observado em plântulas crescendo em condições alcalinas. Plantas expressando o promotor OcXII fusionado ao gene repórter gus demonstraram um perfil de ativação de OcXII durante a germinação, principalmente na região do escutelo das sementes. Esta ativação de OcXII permanece alta quando as sementes são mantidas com níveis elevados de ABA e sob estresse alcalino. Como alvos específicos de OcXII, as legumaínas estão relacionadas com a biossíntese de componentes vacuolares e degradação de proteínas de armazenamento. Em arroz, nós encontramos cinco diferentes loci para as legumaínas. Análises filogenéticas e estudos de expressão gênica demonstraram uma maior associação de OsaLeg2 e OsaLeg3 com tecidos de semente, e OsaLeg1, 4 e 5 com tecidos vegetativos. Também foram observadas formas de splicing alternativo, com potencial de originar diferentes isoformas ativas de legumaínas. Em geral, nossos dados demonstram o envolvimento bifuncional da OcXII nos processos de germinação e defesa interagindo e inibindo a atividade de proteases cisteínicas específicas, onde a região N-term de OcXII inibe papaínas, enquanto a C-term inibe legumaínas. / Phytocystatins are competitive inhibitors of cysteine proteases in plants, principally inhibiting papain-like proteases activity. However, there is one in vitro demonstration that a carboxy-extended phytocystatin can inhibit legumain-like proteases either. In rice there are 12 phytocystatins genes, but only one (OcXII) has the C-terminal extension. Thus, the aim of this study is to understand the diversity and interaction mechanisms among phytocystatins and its cysteine protease targets in rice, focusing on OcXII functional implications. In this work we demonstrated that in rice, the 12 phytocystatins genes have a different gene expression profile during the germination and environmental responses, while OcI OcIII and OcXII were the most expressed genes. A recombinant peptide corresponding to the different C-terminus of OcXII was produced and its inhibitory capacity was confirmed against legumains without affecting the activity of papains. OcXII transcriptional silencing, via RNAi, resulted in plants with increased proteolytic activity for both papain and legumains, in addition to an accelerated initial growth phenotype. The opposite phenotype is observed in seedlings growing under alkaline conditions. Plants expressing the OcXII promoter fused to gus reporter gene demonstrated an OcXII activation profile during germination, especially in the seed scutellum region. This OcXII activation remains high when the seeds are kept at high ABA levels or under alkaline conditions. As specific OcXII targets, legumains are related to the biosynthesis of vacuolar storage components and protein degradation. In rice, we found 5 different loci for legumains. Phylogenetic analyses and gene expression studies demonstrated a greater association of OsaLeg3 and OsaLeg2 with seed tissues, while OsaLeg1, 4 and 5 were more abundant in vegetative tissues. Also alternatively spliced forms were observed, with the potential to produce different isoforms of active legumains. Overall, our data demonstrate the involvement of the bifunctional OcXII in germination processes and defense, interacting and inhibiting the activity of specific cysteine proteases, where its N-term region inhibits papain, while the C-term inhibits legumains.

O arroz é considerado o cereal mais tolerante ao alumínio (Al). Entretanto, a variabilidade entre os genótipos leva a uma considerável diferença quanto ao grau de tolerância para cultivares distintas. Diversos estudos mostram que plantas de arroz toleram o Al por intermédio de mecanismos internos e externos. Neste trabalho foi analisada a modulação da expressão da família gênica ASR (Aba, Stress and Ripening) em função do tratamento com Al. O gene ASR5 foi diferencialmente expresso em raízes de arroz tolerante ao Al (ssp Japonica cv Nipponbare). Entretanto, ASR5 não respondeu a exposição ao Al em raízes de arroz sensíveis ao Al (ssp Indica cv Taim). Plantas transgênicas silenciadas para os genes ASR apresentaram um aumento da sensibilidade ao Al. Calos embriogênicos de arroz transformados com a fusão ASR5-GFP revelaram que a proteína ASR5 localiza-se no núcelo e no citoplasma. Em protoplastos transformados, ASR5 localizou-se nos cloroplastos. Usando uma abordagem proteômica, comparando plantas não-transformadas e plantas ASR5_RNAi, um total de 41 proteínas com padrões contrastantes foi identificado. No intuito de identificar genes com expressão alterada pelo Al em arroz, e buscar genes afetados pelo silenciamento de ASR5, foi realizado o sequenciamento total dos transcritos utilizando plantas de arroz não transformadas e ASR5_RNAi em duas condições: controle e tratamento com Al. Essas análises transcriptômicas revelaram que 961 genes responderam ao Al em raízes de plantas de arroz não transgênicas submetidas ao Al. Nas plantas ASR5_RNAi, apenas 309 genes responderam ao tratamento com Al. Entretanto, apenas 52 desses genes se sobrepuseram quando comparados ao grupo de genes modulados em plantas não transformadas, sugerindo que a planta ASR5_RNAi perdeu a capacidade de regular um conjunto de genes. Além disso, análises de imunoprecipitação da cromatina seguida de sequenciamento em massa, revelaram que ASR5 liga-se ao promotor do gene STAR1, entre outros, regulando sua expressão em resposta ao Al. Os resultados mostram pela primeira vez que ASR5 atua como fator de transcrição em arroz e que está envolvido na regulação de genes responsivos ao Al conferindo tolerância frente à toxicidade do Al. / Among cereal crops, rice is considered the most aluminium (Al) tolerant species. However, variability among rice genotypes leads to remarkable differences in the degree of Al tolerance for distinct cultivars. A number of studies have demonstrated that rice plants achieve Al tolerance through internal and external mechanisms. We have analyzed expression changes of the rice ASR (Aba, Stress and Ripening) gene family as a function of Al treatment. The gene ASR5 was differentially regulated in the Al-tolerant rice ssp Japonica cv Nipponbare. However, ASR5 expression did not respond to Al exposure in Indica cv Taim rice roots, which are highly Al-sensitive. Transgenic plants carrying RNAi constructs that targeted the ASR genes displayed increased Al susceptibility in T1 plants. Rice embryogenic calli expressing an ASR5-GFP fusion revealed that ASR5 was localized in both the nucleus and cytoplasm. In transformed protoplasts, ASR5-GFP appears in chloroplast cells. Using a proteomic approach to compare non-transformed and ASR5_RNAi plants, a total of 41 proteins with contrasting expression patterns were identified. In order to identify genes with differential modulation under Al stress in rice, and search for genes affected by ASR5 silencing, RNA-seq was made in non-transformed plants and ASR5_RNAi plants in control conditions and after Al treatment. These analyses revealed that 961 genes responded to Al in non-transformed rice roots under Al stress. A total of 309 genes responded to Al in ASR5_RNAi plants. Only 52 genes overlapped between non transformed and ASR5_RNAi plants when comparing genes modulated by Al, showing that ASR-silenced plants lost the ability to modulate a set of genes in response to Al treatment. Furthermore, ChIP-Seq analysis revealed that ASR5 can bind to the promoter of STAR1, among other genes, regulating its expression under Al stress. These results show for the first time that ASR5 act as a transcription factor in rice and that it regulates Al-responsive genes conferring tolerance in rice against Al toxicity.

A agroindústria do Brasil gera anualmente cerca de 330.000.000 toneladas de biomassas residuais, materiais que por vezes não possuem aplicação e são descartados de maneira irregular. Com a política nacional de resíduos sólidos, resíduos da classe 2-B como as biomassas não podem mais ser aterrados, sendo obrigatória sua conversão em produtos. Mas como agregar valor a um resíduo com baixo custo, baixa densidade e que se encontra de maneira geograficamente distribuída? A resposta é o processo de pirólise rápida. Nesse trabalho, foi desenvolvida uma planta pré-existente não operacional para estudo do processo de pirólise rápida. O desenvolvimento envolveu o aprimoramento e criação de equipamentos em diversas etapas do processo, como alimentação e separação. Com a planta operacional, foi estudada a pirólise rápida de casca de arroz, um resíduo gerado com excedente aproximadamente constante de 68.000 toneladas mensais no estado do Rio Grande do Sul. O material foi convertido em produtos sólidos, líquidos e gasosos, sendo que o segundo é o produto de interesse chamado de bio-óleo. Nos experimentos foi processado até 1 kg/h de casca de arroz nas temperaturas de operação de 450 °C, 525 °C e 600 °C e as alturas de leito de 4,9 e 6,5 cm. Na maior temperatura foi possível obter o líquido como produto majoritário, com rendimento de até 46% com 4,9 cm de leito. As análises via GC-MS da fase orgânica, com rendimento máximo de 26% a 600 °C com 6,5 cm de leito, mostram que o bio-óleo tem como componentes majoritários compostos e alto valor de mercado. Os cinco principais compostos são coumaran, 2-metoxi-4-vinilfenol, isoeugenol, guaiacol e vanilina, que compõem até 60% da área do cromatograma, o que motiva o estudo de sua quantificação e separação. Os produtos foram obtidos com ótimo aproveitamento das dimensões do reator e baixo consumo de gás de arraste. O alto teor de voláteis no produto sólido e a correlação das variáveis estudadas com o rendimento de líquidos indicam que o grau de pirólise do sólido está limitado pela troca térmica, resultado do baixo grau de agitação utilizado. Através da redução de granulometria das partículas de leito ou aumento do fluxo de nitrogênio espera-se melhorar a troca térmica entre as partículas visando a obtenção de maiores rendimentos de fase orgânica. O trabalho abre caminho para a otimização da produção de bio-óleo, estudo de suas aplicações e melhorias no sistema para experimentos mais longos e estáveis. / Brazilian agroindustry generates annually around 330,000,000 tons of residual biomasses, materials that sometimes do not have application and are irregularly disposed of. With the novel national solid waste policy, class 2B residues as biomasses cannot be further landfilled, being mandatory their conversion to products. But how to add value to a low cost, low density, geographically distributed residue? The answer is the process of fast pyrolysis. In this work, a pre-existent, non-operational, bench scale fast pyrolysis plant was developed to study the process. The development involved the improving and creation of equipment in most of the process steps, such as feeding and product separation. With the plant being operational, fast pyrolysis of rice husk was studied, a residue generated with a surplus of almost constant 68,000 tons per month in southern Brazilian state of Rio Grande do Sul. The material was converted in solid, liquid and gaseous products, the second being called bio-oil. In the experiments up to 1 kg/h of rice husk was processed in operational temperatures of 450 °C, 525 °C and 600 °C and bed heights of 4.9 and 6.5 cm. At the highest temperature the pyrolysis liquid was obtained as the major product, with a mass yield of 46% with 4.9 cm of bed. The analyses via GC-MS of the organic phase, obtained with a maximum mass yield of 26% at 600 °C and 6.5 cm of bed, show that the bio-oil has as its major components phenolic compounds of high market value. The five most important compounds are coumaran, 2-methoxi-4-vinylphenol, isoeugenol, guaiacol and vanillin, composing 60% of the chromatograms’ area, which motivates the study of their quantification and separation. The products were obtained with great use of the reactor dimensions and very low carrier gas consumption. The high content of volatiles in biochar and the correlation between the studied variables and the liquid yields indicate that the degree of pyrolysis in the solid matrix is limited by heat exchange, resulting from the low degree of agitation used. By reducing the diameter of the bed of particles or increasing nitrogen flow it is expected to improve the heat transfer between the particles in order to obtain higher organic phase yields. This work opens the way for bio-oil production optimization, studies of its applications and improvements of the system for longer and more stable experiments.