Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-09-26T17:16:29Z No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado-Savergnini.pdf: 1862145 bytes, checksum: e45f0963fc6b204e533d27e1e8f57ffb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-26T17:16:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação mestrado-Savergnini.pdf: 1862145 bytes, checksum: e45f0963fc6b204e533d27e1e8f57ffb (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / drenagem da bacia hidrográfica e de lançamentos pontuais de efluentes do processamento da cana, como o vinhoto. Este efluente consiste em um líquido com alta carga orgânica, demanda de oxigênio e sólidos em suspensão. Para caracterizar a matéria orgânica proveniente do impacto da agroindústria da cana, ferramentas geoquímicas podem ser utilizadas, determinando sua origem e o estado trófico ambiental. Análises microbiológicas também são importantes na medida em que microrganismos degradam a matéria orgânica, estabelecendo o equilíbrio dinâmico do ecossistema. Este trabalho apresentou como objetivo a caracterização do impacto ambiental e degradação microbiana do vinhoto no Baixo Rio Paraíba do Sul. As análises foram realizadas na água e no sedimento ao longo da zona de mistura fluvial no início (Campanhas I – 07/2006 e III – 07/2007) e final da safra (Campanha II – 10/2006). No laboratório, foram realizados bioensaios para se estimar o potencial de biodegradação do vinhoto. As estações se localizaram a montante e a jusante do lançamento do efluente em até cerca de 200 metros de distância, também sendo realizadas coletas na foz do rio como referência. Os sedimentos foram fracionados em finos (<63 μm) e grossos (>63 μm). Na água, valores elevados de temperatura e oxigênio dissolvido juntamente com baixos valores de pH foram bons indicadores da presença de vinhoto e a alta concentração de potássio foi essencial para a identificação de seu lançamento no efluente industrial. No sedimento, as diferenças encontradas entre as concentrações de fósforo orgânico e inorgânico, e as altas concentrações de carbono orgânico, razão C:N e potássio foram eficientes na caracterização do impacto do efluente e da agricultura. Concentrações semelhantes de fósforo orgânico e inorgânico, juntamente com razões C:N em torno de 12 demonstraram que a foz do rio é influenciada pela agricultura de cana, sugerindo que a matéria orgânica sedimentada é tanto de origem fitoplanctônica como de vegetais superiores. A fração fina correlacionou-se significativamente com a maior parte dos parâmetros e se mostrou útil na avaliação do impacto, pois o principal componente do vinhoto, o potássio, se concentrou preferencialmente nos grãos menores que 63 μm. As análises microbiológicas revelaram que a entrada dos efluentes influencia a comunidade bacteriana, aumentando a biomassa e o ganho energético (analisado através da ETSA) na água e no sedimento no início da safra. Entretanto, o acúmulo de carga orgânica no sedimento do final da safra, inibiu a respiração aeróbia e diminuiu a capacidade de auto-depuração ambiental. Os microrganismos isolados do sedimento foram capazes de crescer e utilizar o vinhoto como única fonte de energia nos bioensaios, demonstrando seu possível uso em processos de biorremediação. Observou-se que o número de células por cm3 deve ser no mínimo da ordem de 108 a 109 para uma eficiente remoção de biopolímeros (37%) e percebeu-se que o fosfato é consumido eficientemente (99%) somente quando em concentrações próximas a 3 mg L-1, observando-se uma baixa eficiência de consumo quando em concentrações próximas a 9 mg L-1.. A eficiência de degradação foi alta nos primeiros 6 dias do bioensaio, não sendo observado reduções eficientes nos demais dias de análise. / The pollution in rivers caused by sugar cane agriculture and industry is a result of runoff and point source discharge of sugar cane effluents, mainly vinasse with high organic content, oxygen biological demand and suspended solids. Geochemical tools can be used to characterize the organic matter from effluents, like determining origin and environmental trophic state. Microbiological analyses are also important, as microorganisms degraded organic matter and establish the ecosystem dynamic equilibrium. The aim of this work was to characterize the impact and microbial degradation of vinasse in the Low River Paraíba do Sul. Analyses were performed in water and sediment along the fluvial mixture zone in the beginning (Campaign I -07/2006 e III – 07/2007) and at the end of crop (Campaign III – 10/2006). In laboratory were performed bioassays to estimate the vinasse potential biodegradation. The samples were collected upstream and downstream ranging in 200 m from the effluent discharge source, as well as at the mouth of the river how reference. The sediment samples were fractionated in fine (<63 μm) and coarse (>63 μm). In water, high values of temperature and dissolved oxygen with low values of pH were indicators of vinasse discharge and high concentration of potassium was fundamental to identify the presence of vinasse in the effluent. In sediments, differences were found between organic and inorganic phosphorus concentration, and the high values of organic carbon, C:N ratio and potassium were efficient descriptors of effluent and sugar cane agriculture. Similar concentrations of organic and inorganic phosphorus, and the C:N ratios around 12 demonstrated that the mouth of river was influenced by agriculture, suggested that the sedimentary organic matter originates from phytoplankton and also vacular plants. The fine fraction was significant correlated with the most part of parameters and was useful in the impact evaluation, as the main component of vinasse, the element potassium, was concentrated in grains smaller than 63 μm. The microbiological analyses revealed that the effluent influence in the bacterial community enhancing biomass, energetic gain (analyzed by ETSA) in both water and sediment at beginning of crop. However the organic fraction accumulated in the sediment inhibited aerobic respiration and reduced the capacity of environmental auto-depuration at the end of harvest period. Microorganisms isolated from local sediment were capable to grow and to use vinasse as a single source of energy during bioassays, demonstrating possible uses in bioremediation. It was observed that the number of cells/cm-3 has be in the minimum of the order 108 a 109 to an efficient remove of biopolymers (37%) and realized the fosfate is consumed efficiently (99%) only when in concentrations near of 3 mg L-1 , observing low efficient of consume when concentrations are nearly of 9 mg L-1 . The efficiency of degradation was high in the first 6 days of bioassay, not being observed efficient reductions in the others days of analyses.

Phosphate application is still rarely used in sugarcane and can be done with phosphorus fertilizers of long residual period. This study evaluated the effect of phosphate fertilizers applied in the whole area before planting on sugarcane yield and technological quality. The study was done at Jalles Machado sugar-mill, in Goianésia-GO, during three growing seasons. The treatments consisted of five different phosphorus sources, soluble and insoluble, applied in the rate equivalent to 300 kg ha-1 P2O5. The fertilizers used were: triple superphosphate, mono-ammonium phosphate (MAP), Arad phosphate rock, Itafós phosphate rock and magnesium thermophosphate. The effects of these fertilizers were evaluated by analysis of plant height (height from ground to TVD), leaf phosphorus content, sugarcane yield in cane plant, first ratoon and second ratoon, by technology parameters in ratoon, by sugar produced and by agronomic efficiency. Application of magnesium thermophosphate and triple superphosphate resulted in greater plant cane height. Leaf concentrations of phosphorus in cane showed the superiority of MAP, magnesium thermophosphate and triple superphosphate. Phosphate applications did not affect yield of cane plant, but increased yield of sugarcane ratoon as well as the amount of sugar produced per hectare. In general, the residual effect of insoluble phosphates increased over the years. The Agronomic Efficiency Indices (AEI) of phosphate decreased in the following order: Triple superphosphate (100%)> Thermophosphate (89%)> MAP (80%)>Itafós phosphate rock (67%)> Arad phosphate rock (60 %). / A fosfatagem é ainda uma prática pouco utilizada na cultura da cana-de-açúcar e pode ser feita com fertilizantes fosfatados de efeito residual longo. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de fertilizantes fosfatados aplicados em área total antes do plantio da cana-de-açúcar na produção de colmos e qualidade da matéria prima de cana-de-açúcar. O experimento foi conduzido na Usina Jalles Machado, no município de Goianésia-GO durante três anos agrícolas. Os tratamentos foram constituídos de cinco fertilizantes fosfatados, solúveis e insolúveis na dose equivalente a 300 kg ha-1 de P2O5. Os fertilizantes usados foram: superfosfato triplo, monoamônio fosfato (MAP), fosfato natural reativo de Arad, fosfato natural de Itafós e termofosfato magnesiano. Para avaliar os efeitos imediatos e residuais destes fertilizantes, foram utilizados parâmetros tais como: altura de plantas (altura do solo até TVD), teor foliar de fósforo, produtividade da cana-de-açúcar na cana-planta, soca e ressoca, análise tecnologia na soqueira, quantidade de açúcar produzido e índice de eficiência agronômica dos fertilizantes utilizados. Na cana planta a adubação fosfatada proporcionou maior altura de plantas com a aplicação do termofosfato magnesiano e do superfosfato triplo. As concentrações de fósforo (P) nas folhas de cana-planta indicaram superioridade do MAP, termofosfato-magnesiano e superfosfatto-triplo. A fosfatagem não influenciou a produtividade da cana-planta, porém aumentou a produtividade da cana soca bem como a quantidade de açúcar produzida por hectare. De uma forma geral, o efeito residual dos fosfatos insolúveis aumentou no decorrer dos anos. O Índice de Eficiência Agronômica (IEA) dos fosfatos diminuiu na seguinte ordem: Superfosfato triplo (100 %) > Termofosfato (89%) > MAP (80%) > Fosfato Itafós (67%) > Fosfato Arad ( 60%). / Mestre em Agronomia

O presente estudo teve como objetivo geral avaliar o efeito da aplicação do tratamento térmico torrefação - com diferentes intensidades em resíduos florestais de Eucalyptus grandis e bagaço de cana-de-açúcar como proposta para a melhoria de suas características visando o uso como combustível. As biomassas foram submetidas a torrefação laboratorial compreendendo temperaturas de 250 e 280°C, além dos tempos de residência na temperatura de tratamento de 0,5 e 2,0 horas. Em seguida, para a avaliação do efeito do tratamento térmico nos materiais, as biomassas originais e as torradas foram submetidas às seguintes avaliações laboratoriais: composição química (teor de lignina e extrativos), composição imediata através da determinação dos teores de materiais voláteis, carbono fixo e cinzas, poder calorífico, termogravimetria, granulometria e friabilidade. Os resultados mostraram que existe influência da temperatura no rendimento das biomassas analisadas. De modo geral, quanto maior a temperatura do tratamento térmico, menor o rendimento obtido e, consequentemente, maior a perda de massa para ambas as biomassas. Houve incremento no teor de carbono fixo, redução do teor de materiais voláteis e aumento no teor de cinzas para ambas as biomassas. Os dois materiais apresentaram, de modo geral, comportamentos muito semelhantes em relação a composição química. Foi observado que o aumento da intensidade do tratamento térmico ocasionou tendência de aumento no teor de lignina dos materiais. Observou-se também que a torrefação exerceu influência na redução da granulometria e aumento da friabilidade tanto dos resíduos florestais de Eucalyptus grandis quanto no bagaço de cana-de-açúcar. / The objective of this study was to analyze the effect of the heat treatment application, with different intensities in forest residues of Eucalyptus grandis and sugar cane bagasse in order to improve its features to use as fuel. The biomasses were subjected to laboratory heat treatments comprising temperatures of 250 and 280°C during 0,5 and 2,0 hours. After that, the original and treated biomasses were subjected to laboratory tests including: chemical composition (lignin and extractives), immediate composition by determining the levels of volatiles, fixed carbon and ash, calorific value, thermogravimetry, grain size and friability. The results show that there is an influence of temperature on the yields of biomass analyzed. In general, the treatments with higher temperatures present lower yield. There was an increase in fixed carbon content, reducing the volatile components and ash content increased for both biomasses. The two materials showed very similar behavior on chemical composition. The increase of the intensity of heat treatment caused an increase in lignin content of the materials. It was possible to observe that the heat treatment presented an influence on particle size reduction and increases friability in both the forest residues of Eucalyptus grandis and sugar cane bagasse.

Os objetivos desta pesquisa foram estudar as perdas de colheita, a composição morfológica, as dinâmicas de acúmulo e perfilhamento e, a densidade populacional de perfilhos sobre a variedade de cana-de-açúcar IAC86-2480 submetida a três métodos de colheita. No corte manual (MAN), as plantas foram colhidas por meio do corte com podão na base da planta. Para o corte mecanizado (MEC), a colhedora de forragem, regulada para altura de corte de 20 cm, foi tracionada por trator provido de sistema redutor, seguida por vagão forrageiro. Para o corte mecanizado seguido de rebaixamento manual (MEC+MAN), seguiu-se o mesmo procedimento do corte MEC, entretanto, após o corte, os tocos remanescentes foram recepados rente ao solo com uso de podão. A área experimental (0,34 ha) foi constituída por seis blocos, com 3 parcelas cada. As parcelas eram formadas por 8 linhas de plantio com 15 m de comprimento em espaçamento entrelinhas de 1,3 m. A produtividade colhida e a massa de forragem disponível no início do experimento (em t MV e MS/ha) foram similares entre os tratamentos (P>0,05). As perdas totais foram superiores (P<0,05) para o tratamento MEC+MAN, atingindo 18,5% da MV em relação à produtividade colhida. Entretanto, as perdas se tornaram similares (P>0,05) quando relativas à produtividade colhida em MS, variando de 17,7 a 25,7% para os tratamentos MAN e MEC+MAN, respectivamente. As perdas quantitativas e relativas das frações palha e cana ponta foram semelhantes entre os tratamentos (P>0,05), sendo a fração colmo responsável pela diferenças entre os tratamentos, gerando valores de perdas relativas à produtividade colhida em MV de 1,5% para MAN, 7,6% para o corte MEC, e de 12,7% para MEC+MAN. O número de toletes danificados foi superior (P>0,05) para o corte MEC+MAN, de um a cada 0,7 m. O número de plantas inteiras deixadas a campo foi superior (P>0,05) para o corte MEC, de uma a cada 1,5 m. As perdas totais geradas pelo corte MEC+MAN aumentaram em 8 unidades percentuais as perdas em MS, quando comparadas aos outros métodos. Sendo assim, o comportamento da colheita mecanizada (com ou sem rebaixamento) foi considerado satisfatório. Não houve diferença (P>0,05) entre a biomassa acumulada em MV e MS entre os tratamentos. O número final de perfilhos por metro foi de 16 para o tratamento MAN, 14 para MEC e 15 para MEC+MAN, e não diferiu (P>0,05) entre os tratamentos. Os perfilhos basais e de primeira ordem foram os principais componentes da população final de perfilhos. O perfilhamento aéreo apresentou valor máximo de 5 perfilhos/m para o corte MEC e perdurou por até 90 dias após colheita. Não houve diferença (P>0,05) entre os tratamentos para as variáveis de peso de planta inteira e colmo, altura, diâmetro, número de nós, número e peso de folhas verdes, senescentes e mortas, índice de maturação e grau brix. Os métodos de colheita não alteraram a composição morfológica, o padrão de crescimento e de perfilhamento das variáveis durante o primeiro ciclo de avaliação. / This research aimed to study harvesting losses, morphologic composition, dynamics of tillering and accumulation and, tiller density of sugarcane IAC86-2480 variety under three harvesting methods. In manual harvesting (MAN), plants were harvested to ground level, using a cutter. For mechanical harvesting (MEC), the harvester (adjusted for 20 cm from the ground) was pulled by a tractor and had a wagon attached to it to accommodate the harvested material. For mechanical harvesting followed by manual (MEC + MAN), the same procedures for mechanical harvesting were followed, however, after cutting, the remaining stalks were cut to ground level with a cutter. Experimental units (plots) (0.34ha) were composed in complete randomized block design, with six replications. Each plot corresponded to eight 15 m-long rows spaced 1.3 from each other. The losses were expressed in moisture and dry matter. Productivity and available forage (in t FM and DM/ha) were similar among the treatments (P>0.05). Total losses were higher (P<0.05) for MEC+MAN treatment, showing 18.5% of FM in relation to productivity. Nevertheless, losses became similar (P>0.05) when compared to productivity of DM harvesting, ranging from 17.7 to 25.7% for MAN and MEC+MAN treatments, respectively. Quantitative losses and losses related to straw and stalk fractions were similar among the treatments (P>0.05), stalk fractions accounted for the differences, generating values of relative losses in FM of 1.5% for MAN, 7.6% for MEC, and of 12.7% for MEC+MAN. The number of damage stalks was higher (P>0.05) for MEC+MAN treatment (one each 0.7 m). The number of whole plants left on the field was higher for MEC treatment (one each 1.5 m). Thus, the transit of the harvester over the crop, in the first cycle, determined the losses and damages increase to the harvest, although it was considered satisfactory. During regrowth and plant growth in the subsequent cycle, characteristics were evaluated monthly, as follows: No difference P>0.05) was found between accumulated biomass in FM and DM among the treatments. MAN harvesting showed DM accumulation rates higher than the others P<0.05). The final number of tillers by meter was 16 for MAN treatment, 14 for MEC and 15 for MEC+MAN, no difference (P>0.05) reported among treatments. Basal and linear tillers were the main components of the final population of tillers, being that the aerial tillering remained alive until 90 days after harvesting, and presented 5 tillers/meter maximum for the MEC harvesting. No difference (P>0.05) was registered among the treatments in relation to whole plant and stalk weights, height, diameter, knots number, number and weight of green, senescent and dead leaves, maturation rate and brix. Harvesting methods presented no changes in morphologic composition, tillering and growth standards of the variables analyzed during the first cycle of evaluation.

As micorrizas arbusculares (MAs) são associações simbióticas mutualísticas entre fungos da ordem Glomales e as raízes da maioria das plantas terrestres. Os mecanismos moleculares que controlam o desenvolvimento e a eficiência da simbiose são pouco conhecidos, dificultando sua aplicação agrícola em larga escala. No entanto, a análise sistemática e em larga escala de genes expressos em raízes colonizadas por fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) em diferentes condições ambientais poderia contribuir de forma significativa para o conhecimento da biologia dessa simbiose. O objetivo deste trabalho foi identificar genes com expressão induzida ou suprimida em raízes de cana-de-açúcar colonizadas por Glomus clarum em condições de baixo e alto fósforo (P) no substrato de cultivo, durante o desenvolvimento da simbiose. Usando hibridização subtrativa supressiva (\"Suppresive Subtractive Hybridization, SSH) foram encontrados 74 genes com expressão diferencial significativa em raízes micorrizadas de 12 semanas após inoculação (SAI). Por outra parte, um total de 386 genes foram arranjados em membranas de nylon e sua expressão diferencial avaliada por sondas sintetizadas a partir de cDNA extraído em 4 SAI e 12 SAI. A hibridização em macroarranjos mostrou na presença da micorriza acúmulo diferencial de transcritos de genes codificando proteínas putativas envolvidas no metabolismo de jasmonato (COI1) e de etileno (ET) em raízes com 4 SAI, e ácido salicílico (AS) em raízes com 12 SAI. Dos genes que apresentaram acúmulo de transcritos regulados pela micorrização foram escolhidos 12 genes: que codificam cisteina protease (meabolismo de proteínas); remorina (dinâmica celular); dehidroascorbato redutase, e proteína rica em hidroxiprolina (resposta ao estresse); duas proteína associadas a senecência; a horcolina (função não definida); COI1 (metabolismo de jasmonato); catalase, germina, glutationa (estresse oxidativo); quitinase (resposta de defesa), para analise de acúmulo de transcritos por qRT-PCR em 4, 6, 8, 10 e 12 SAI. Os resultados indicam que em etapas precoces do desenvolvimento das MAs são ativados genes que estão relacionados com a resposta ao estresse oxidativo e com metabolismo de fitohormônios, em etapas tardias esses genes mostraram diminução no acúmulo de transcritos. A análise dos padrões de expressão dos genes envolvidos no estabelecimento da simbiose poderia contribuir para elucidar os mecanismos genéticos que controlam a simbiose e poderiam facilitar a aplicação agrícola em larga escala dos FMAs / Arbuscular mycorrhizae (AM) are mutualistic symbiotic associations between fungi of the order Glomales and most of the terrestrial plants. The molecular mechanisms regulating AM development and efficiency are not well understood so that agricultural large scale application is so difficult. Although so many approaches are being used to the identification of differentially expressed genes in AMs, large scale analysis it must contributed to the knowledge of symbiosis molecular biology. The aim of this work was identify genes induced or suppressed in sugarcane roots colonized for G. clarum in low and high phosphorus (P) conditions, during symbiosis development. Using suppressive subtractive hybridization (SSH) was possible to detect 74 genes with differential significant expression in 12 weeks mycorrhized roots. In other hand a total of 386 genes were spotted into nylon membranes and differential expression was evaluated with probes of cDNA of 4 and 12 weeks. Macroarray hybridization shows increase of genes transcripts involved in jasmonate metabolism (COI1) and ethylene metabolism (ET) 4 weeks after inoculation, and in salycilic acid 12 weeks after inoculation. Twelve genes differentially expressed in mycorrhizal presences were choosen to analyse the expression with qRT-PCR in 4, 6, 8, 10 and 12 weeks after inoculation. A cistein protease (protein metabolism); a remorin (cellular dynamic), dehydroascorbate reductase, hidroxiproline rich protein (estress response); two proteins associated to senescence; a horcolin (unknown function); COI1 (jasmonate metabolism); catalase, germin, glutathione (oxidative estress); chitinase (defence response) were tested. The results showed that genes relationated with oxidative stress are activated in early stages of MAs development, and, in late stages these phytohormones metabolism related genes are suppressed. Patterns expression of genes involved in MAs development it must contributed to elucidate the genetics mechanisms controlling the symbiosis and it must facilitate large scale use of FMAs.

Orientador: Raquel Fernandes Pupo Nogueira / Coorientador: Maria Lúcia Arruda de Moura Campos / Banca: Andrew George Allen / Banca: Adalgiza Fornaro / Resumo: A cultura de cana de açúcar está em contínua expansão no Brasil, principalmente no estado de São Paulo, devido à alta demanda por etanol. Grande parte da colheita é feita após a queima da palha da cana de açúcar que resulta em uma alta emissão de compostos orgânicos e inorgânicos para a atmosfera. Algumas das partículas emitidas a partir da queima da biomassa são solúveis em água e podem atuar de forma direta na formação de núcleos de condensação de nuvens. O estudo da composição química do aerossol atmosférico auxilia na compreensão da sua capacidade de nucleação de nuvens e sua influência nas mudanças climáticas. O objetivo deste trabalho foi determinar a concentração de carbono orgânico solúvel em água (COSAT) no aerossol coletado na cidade de Araraquara e Ourinhos, estado de São Paulo. Na cidade de Araraquara as amostragens foram feitas durante o período de safra de abril a novembro de 2010 de entressafra, de dezembro a março de 2011. A concentração média de COSAT no aerossol coletado durante a safra da cana de açúcar em Araraquara foi de 15,2  10,6 g m-3 (n=108) e na entressafra 5,58  2,83 g m-3 (n=34). Na época de safra, as concentrações de COSAT no aerossol foram tão elevadas quanto na Amazônia, região notoriamente conhecida pela elevada queima de biomassa. Estes resultados sugerem que a queima da palha da cana de açúcar contribui consideravelmente para a formação de partículas contendo elevado conteúdo de carbono orgânico solúvel em água. Um sistema de amostragem com dois filtros em série foi utilizado a fim de avaliar a influência de adsorção de gases orgânicos solúveis em água que ficam retidos no filtro. O sistema de amostragem de pequeno volume e de grande volume não mostraram uma boa correlação entre as concentrações de COSAT... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Crops of sugar cane is in continuous expansion in Brazil, mainly in São Paulo state, due to high demand for ethanol. Much of the harvest is done after the burning of sugar cane straw leading to a high emission of organic and inorganic compounds into the atmosphere. Some of the particles emitted from biomass burning is water soluble and can act directly in the formation of cloud condensation nuclei. The study of the chemical composition of atmospheric aerosols helps in the understanding of the ability of nucleation of clouds and their influence on climate change. The objective of this study was to determine the concentration of water-soluble organic carbon (COSA) in aerosol collected in the city of Araraquara and Ourinhos in the state of São Paulo. In the city of Araraquara samplings were made during the harvest period from April to November 2010 and non-harvest period from December to March 2011. The average concentration of COSAT in aerosol collected during the sugar cane harvest in the atmosphere of Araraquara was 15.2  10.6 g m-3 (n = 108) and after the harvest 5.58  2.83, g m-3 (n = 34). At the time of harvest, the concentrations of COSAT in aerosol were as high as in the Amazon, a region notoriously known for high biomass burning. These results suggest that the burning of sugar cane straw contributes significantly to the formation of particles containing high content of water-soluble organic carbon. A sampling system with two filters in series was used to assess the influence of adsorption of water-soluble organic gases that are retained in the filter. The sampling system of small volume and high volume did not show a good correlation between the concentrations of COSA, which can be attributed to different retention of volatile compounds in both systems. The concentrations of COSA determined in samples of atmospheric ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

As micorrizas arbusculares (MAs) são associações simbióticas mutualísticas entre fungos da ordem Glomales e as raízes da maioria das plantas terrestres. Os mecanismos moleculares que controlam o desenvolvimento e a eficiência da simbiose são pouco conhecidos, dificultando sua aplicação agrícola em larga escala. No entanto, a análise sistemática e em larga escala de genes expressos em raízes colonizadas por fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) em diferentes condições ambientais poderia contribuir de forma significativa para o conhecimento da biologia dessa simbiose. O objetivo deste trabalho foi identificar genes com expressão induzida ou suprimida em raízes de cana-de-açúcar colonizadas por Glomus clarum em condições de baixo e alto fósforo (P) no substrato de cultivo, durante o desenvolvimento da simbiose. Usando hibridização subtrativa supressiva (\"Suppresive Subtractive Hybridization, SSH) foram encontrados 74 genes com expressão diferencial significativa em raízes micorrizadas de 12 semanas após inoculação (SAI). Por outra parte, um total de 386 genes foram arranjados em membranas de nylon e sua expressão diferencial avaliada por sondas sintetizadas a partir de cDNA extraído em 4 SAI e 12 SAI. A hibridização em macroarranjos mostrou na presença da micorriza acúmulo diferencial de transcritos de genes codificando proteínas putativas envolvidas no metabolismo de jasmonato (COI1) e de etileno (ET) em raízes com 4 SAI, e ácido salicílico (AS) em raízes com 12 SAI. Dos genes que apresentaram acúmulo de transcritos regulados pela micorrização foram escolhidos 12 genes: que codificam cisteina protease (meabolismo de proteínas); remorina (dinâmica celular); dehidroascorbato redutase, e proteína rica em hidroxiprolina (resposta ao estresse); duas proteína associadas a senecência; a horcolina (função não definida); COI1 (metabolismo de jasmonato); catalase, germina, glutationa (estresse oxidativo); quitinase (resposta de defesa), para analise de acúmulo de transcritos por qRT-PCR em 4, 6, 8, 10 e 12 SAI. Os resultados indicam que em etapas precoces do desenvolvimento das MAs são ativados genes que estão relacionados com a resposta ao estresse oxidativo e com metabolismo de fitohormônios, em etapas tardias esses genes mostraram diminução no acúmulo de transcritos. A análise dos padrões de expressão dos genes envolvidos no estabelecimento da simbiose poderia contribuir para elucidar os mecanismos genéticos que controlam a simbiose e poderiam facilitar a aplicação agrícola em larga escala dos FMAs / Arbuscular mycorrhizae (AM) are mutualistic symbiotic associations between fungi of the order Glomales and most of the terrestrial plants. The molecular mechanisms regulating AM development and efficiency are not well understood so that agricultural large scale application is so difficult. Although so many approaches are being used to the identification of differentially expressed genes in AMs, large scale analysis it must contributed to the knowledge of symbiosis molecular biology. The aim of this work was identify genes induced or suppressed in sugarcane roots colonized for G. clarum in low and high phosphorus (P) conditions, during symbiosis development. Using suppressive subtractive hybridization (SSH) was possible to detect 74 genes with differential significant expression in 12 weeks mycorrhized roots. In other hand a total of 386 genes were spotted into nylon membranes and differential expression was evaluated with probes of cDNA of 4 and 12 weeks. Macroarray hybridization shows increase of genes transcripts involved in jasmonate metabolism (COI1) and ethylene metabolism (ET) 4 weeks after inoculation, and in salycilic acid 12 weeks after inoculation. Twelve genes differentially expressed in mycorrhizal presences were choosen to analyse the expression with qRT-PCR in 4, 6, 8, 10 and 12 weeks after inoculation. A cistein protease (protein metabolism); a remorin (cellular dynamic), dehydroascorbate reductase, hidroxiproline rich protein (estress response); two proteins associated to senescence; a horcolin (unknown function); COI1 (jasmonate metabolism); catalase, germin, glutathione (oxidative estress); chitinase (defence response) were tested. The results showed that genes relationated with oxidative stress are activated in early stages of MAs development, and, in late stages these phytohormones metabolism related genes are suppressed. Patterns expression of genes involved in MAs development it must contributed to elucidate the genetics mechanisms controlling the symbiosis and it must facilitate large scale use of FMAs.

O presente trabalho teve como objetivo contribuir para o desenvolvimento de uma tecnologia de obtenção de etanol por via biotecnológica, verificando o comportamento da levedura Spathaspora arborariae UFMG-HM19.1 na fermentação de xilose em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-deaçúcar para etanol. Foram elaborados três planejamentos fatoriais 2³ completos com objetivo de determinar condições favoráveis de suplementação nutricional e fermentação do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar. O primeiro experimento teve o intuito de a avaliar o efeito da aeração durante a fermentação de etanol, sendo que as melhores condições para aeração foram a agitação em 200 rpm, volume de hidrolisado 25 ml em frascos de 125 ml. Após obtenção desses dados, foram utilizados sulfato de amônio, sulfato de magnésio e extrato de levedura como fatores em um segundo delineamento experimental, onde obteve-se como melhor combinação a utilização de extrato de levedura na concentração de 1g.l-1. Finalmente, realizou-se o ultimo planejamento experimental, utilizando os dados experimentais anteriores, utilizando como fatores o pH, a temperatura e a concentração inicial de inóculo, chegando ao resultados das condições ideais de pH (pH=4), temperatura (40°) e concentração inicial de inóculo (0,5g.l-1). Apesar das condições indicadas e do satisfatório fator de rendimento de etanol (Yp/s= 0,50), a levedura cultivada nessas condições mostrou-se com uma baixa produtividade (Qp=0,15), assim como suas vantagens, tais como a fermentação em temperatura elevada e baixo pH, assim como um fator de rendimento adequado e uma razoável assimilação de açúcares. / The aim of this study is to contribute to the technological development of ethanol production by biotechnological pathways, studying the behavior of the yeast Spathaspora arborariae UFMG-HM19 in the fermentation of xylose in hemicellulosic hydrolyzate of sugarcane bagasse for ethanol. Three experimental designs were made to determine the satisfatory set of factors to produce ethanol from the lignocellulosic material. The first experiment was designed to evaluate the effect of aeration during fermentation to ethanol, that would be better under this conditions: agitation at 200 rpm, 25 ml volume of hydrolyzed in 125 ml bottles. After obtaining these data, we used ammonium sulphate, magnesium sulphate and yeast extract as factors in a second experiment, which was obtained as the best combination to use yeast extract in a concentration of 1 g.l-1. Finally, there was the last experimental design, using previous experimental data, using factors such as pH, temperature and initial concentration of inoculum, even to the results of the ideal conditions of pH (pH = 4), temperature (40 °C) and initial concentration of inoculums (0,5 g.L-1). Despite the good conditions indicated and ethanol yield factor (Yp/s =0,50), the yeast grown under these conditions was shown with a low productivity (Qp=0,14 g.l-1h-1) as well as its advantages, such as fermentation at high temperature and low pH, as well as a adequate efficiency and a reasonable sugar assimilation.

A avaliação de impactos cumulativos (AIC) é uma prática reconhecida e recomendada internacionalmente em processos de avaliação de impacto ambiental (AIA) de projetos, particularmente onde há concentração espacial de empreendimentos que podem causar significativos impactos, tendo como foco componentes ambientais selecionados que podem ser afetados pelos impactos de diversas ações. Assim, a AIC possibilita uma melhor compreensão das consequências ambientais, principalmente diante da crescente significância de fatores de risco, como os relacionados à biodiversidade. No Brasil, é deficiente a consideração de impactos cumulativos nos estudos de impacto ambiental (EIAs) de projetos submetidos ao licenciamento ambiental. Dentre as principais causas, destacam-se a ausência de diretrizes ou orientações técnicas ou metodológicas, tanto em nível estadual como nacional, e a dificuldade ao acesso de informações essenciais para a realização da AIC. Nesse contexto, para que essa prática possa avançar no Brasil, é necessário discutir os próprios fundamentos e objetivos da AIC, bem como seus desafios, e assim identificar oportunidades para a inclusão dessa prática na AIA de projetos. Ademais, ressalta-se a fundamental importância da adequada AIC sobre componentes ambientais relacionados à biodiversidade, tendo em vista as crescentes ameaças à integridade dos ecossistemas. Nesse sentido, esta pesquisa teve como objetivo propor um quadro de referência com diretrizes e recomendações de iniciativas de suporte, a fim de promover a integração da AIC para a biodiversidade na AIA de projetos. Para tal, a pesquisa foi realizada por meio do desenvolvimento das etapas: (i) elaboração do referencial teórico da pesquisa; (ii) discussão da prática da AIC sobre a biodiversidade no contexto do setor sucroenergético paulista, escolhido devido aos questionamentos sobre os impactos na biodiversidade decorrentes da expansão e concentração das áreas de cultivo de cana-de-açúcar; (iii) discussão da prática internacional em AIC em nível de projeto, considerando a experiência da AIC sobre a biodiversidade no Canadá, devido ao seu histórico e consolidação nesse país; e (iv) construção do quadro de referência para a AIC sobre a biodiversidade, tendo como base o contexto do estado de São Paulo. Como resultados: (i) foram identificados potenciais impactos cumulativos das áreas de cultivo de cana sobre componentes ambientais selecionados relacionados à biodiversidade; (ii) foi constatado que os Termos de Referência (TRs) elaborados no processo de licenciamento ambiental de empreendimentos do setor sucroenergético não apresentam orientação explícita para a realização da AIC sobre a biodiversidade; (iii) verificou-se que os EIAs apresentam informações sobre a biodiversidade que poderiam auxiliar na identificação e análise dos potenciais impactos cumulativos, porém não apresentam avaliação sistemática dos mesmos. A análise dos TRs e EIAs de quatro casos de estudo canadenses selecionados identificou lições aprendidas que poderiam ser refletidas ao contexto brasileiro. Considerando os resultados obtidos, foi elaborado um quadro de referência com diretrizes e recomendações de iniciativas para a integração da AIC para a biodiversidade no processo de AIA, considerando o contexto do estado de São Paulo. Conclui-se que as oportunidades identificadas podem contribuir para a integração estruturada da AIC para a biodiversidade à AIA de projetos submetidos ao licenciamento ambiental. / Cumulative impacts assessment (CIA) is a well-recognized and internationally recommended practice in environmental impact assessment (EIA) processes of projects, particularly where there is a spatial concentration of developments that can cause significant impacts, focusing on valued environmental components that may be affected by the impacts of various actions. Thus, CIA allows a better understanding of the environmental consequences, especially in view of the growing significance of risk factors, such as those related to biodiversity. In Brazil, there is a lack of considering cumulative impacts in the environmental impact statements (EISs) of projects submitted to the environmental licensing. Among the main causes, it is highlighted the lack of guidance or technical or methodological guidelines, both at the state and national level, as well as the difficulty in accessing essential information for the CIA. To improve this practice in Brazil, it is necessary to discuss the elements and purposes of CIA, as well as the challenges, and to identify opportunities for addressing this practice in EIA at project level. Further, it is important to adequately address CIA on components related to biodiversity, in view of the growing threats to the integrity of ecosystems. In this way, the aim of this research was to propose a reference framework with guidelines and recommendations of support initiatives to integrate CIA for biodiversity in the EIA of projects. The research was carried out through the following steps: (i) elaboration of the theoretical reference of the research; (ii) discussion of CIA practice on biodiversity in the context of São Paulo sugarcane industry; chosen due to questions about the impacts on biodiversity by the expansion and concentration of sugarcane areas; (iii) discussion of the international practice in CIA at the project level, considering the Canadian experience in CIA on biodiversity, due to its history and consolidation in that country; and (iv) development of the reference framework for CIA on biodiversity, based on the context of São Paulo state. As results: (i) potential cumulative impacts of sugarcane on valued environmental components related to biodiversity were identified; (ii) Terms of Reference (ToRs) prepared in the environmental licensing process of enterprises of the sugarcane industry do not present explicit guidance for conducting CIA on biodiversity; (iii) EISs present elements on biodiversity that could help in the discussion of potential cumulative impacts, but there is no systematic assessment. Four ToRs and EISs of selected Canadian case studies were analyzed with the identification of lessons learned that could be discussed in the Brazilian context. With the results obtained, a reference framework was developed with guidelines and recommendations of support initiatives to integrate the CIA for biodiversity in the EIA process, in the context of São Paulo state. The opportunities identified can contribute to integrate the CIA for biodiversity to the EIA of projects submitted to the environmental licensing process.

É esperado que a produção de combustíveis a partir de resíduos lignocelulósicos alcance representatividade na matriz energética mundial. Neste cenário, leveduras desempenharão importante papel como plataformas microbianas para os processos de conversão dos açúcares derivados da biomassa em etanol (de segunda geração) e em outros produtos de interesse. Apesar dos avanços consideráveis na área, a fermentação de hidrolisados lignocelulósicos ainda apresenta alguns desafios científicos e tecnológicos, como por exemplo, os problemas enfrentados na fermentação devido à presença de diversos inibidores oriundos dos processos de pré-tratamento e hidrólise da biomassa (tais como furaldeídos, compostos fenólicos e ácidos orgânicos). A geração destes inibidores reduz consideravelmente a eficiência da etapa fermentativa, e muitas vezes, inviabiliza o processo como um todo. Neste contexto, o presente trabalho estudou a identificação dos principais compostos lignocelulósicos inibidores na fermentação por leveduras presentes em cinco amostras de hidrolisados industriais. Ácido glicólico e ácido acético, dentre os ácidos orgânicos foram identificados em todas as amostras analisadas. Em relação aos furaldeídos, foram detectados furfural e 5- hidroximetil-furufural (HMF) em todas as amostras analisadas. Os principais e mais abundantes compostos fenólicos identificados pelo sistema foram ácido p-cumárico (em 4 de 5), ácido ferúlico (em 3 de 5) e ácido vanílico (em 3 de 5). Tendo os principais compostos quantificados e identificados, realizou-se um estudo de mínimas e máximas concentrações de alguns destes inibidores em quatro diferentes linhagens laboratoriais e industriais (CEN.PK113-7D, CEN.PK112, SA-1 e JAY270), a fim de verificar a toxicidade dos mesmos frente aos principais parâmetros cinéticos da fermentação (fase lag, µmáx, produção de biomassa e etanol). De forma geral, a linhagem industrial S. cerevisiae SA-1 se mostrou mais tolerante frente às demais linhagens, em praticamente todas as condições analisadas. Visto que a presença de algumas bactérias nas linhas de produção de etanol é sabida, procurou-se verificar a resistência destas na presença dos compostos inibitórios. Ao comparar a resistência frente aos inibidores entre bactérias lácticas e leveduras laboratoriais e industriais, notou-se uma potencial robustez das bactérias frente às leveduras, uma vez que as últimas foram incapazes de crescer no meio de cultivo acrescido de um coquetel de inibidores, enquanto que as bactérias apresentaram crescimento. Por fim, investigou-se a influência conjunta de três compostos inibitórios (ácido acético, HMF e ácido p-cumárico) sobre os principais parâmetros fisiológicos da linhagem SA-1, a mais tolerante das linhagens avaliadas. Assim, através de um delineamento composto central rotacional (DCCR), pode-se analisar estatisticamente os efeitos dos três inibidores, com o qual verificou-se que a maior toxicidade (redução da velocidade específica de crescimento) é exercida pelo HMF. De uma maneira geral, a linhagem SA-1 pode ser considerada uma plataforma microbiana com grande potencial de aplicação na produção de etanol de segunda geração, bem como no estudo das bases moleculares para tolerância aos inibidores oriundos desses processos. / It is expected that the production of fuels from lignocellulosic residues will be representative in the world energy matrix. In this scenario, yeasts will play an important role as microbial platforms for the conversion processes of sugars derived from biomass into ethanol and other products of interest. Despite the considerable advances in the area, the fermentation of lignocellulosic hydrolysates still presents some scientific and technological challenges, such as the problems faced in the fermentation due to the presence of several inhibitors from the processes of pretreatment and hydrolysis of biomass (such as furaldehydes, phenolic compounds and organic acids). The presence of these inhibitors considerably reduces the efficiency of the fermentation step, and often hampers the process itself. In this context, the present work aimed to identify major inhibitory lignocellulosic compounds for yeast fermentation present in five samples of industrial hydrolysates. Glycolic acid and acetic acids were identified in all samples analysed. In relation to furaldehydes, furfural and 5-hydroxymethyl-furfural (HMF) were detected in all samples as well. The major and most abundant phenolic compounds identified were p-coumaric acid (in 4 out of 5 samples), ferulic acid (in 3 out of 5) and vanillic acid (in 3 out of 5). After quantification of these compounds, minimum and maximum concentrations of the major ones were studied in four different laboratory and industrial strains (CEN.PK113-7D, CEN.PK112, SA-1 and JAY270), in order to verify their toxicity against physiological parameters such as elongation of lag phase and growth rate. In general, the S. cerevisiae SA-1 industrial strain was more tolerant in comparison to the other 3 strains for virtually all compounds investigated. Since bacteria is present during fuel ethanol production, , the resistance of these bacteria for the same inhibitory compounds was also evaluated. When comparing the resistance against inhibitors between lactic acid bacteria and yeast strains, a higher robustness of bacteria in relation to yeasts was observed, since yeasts were unable to grow in a medium supplemented with a cocktail of inhibitors, whereas bacteria did grow. Finally, the influence of three inhibitory compounds (acetic acid, HMF and p-coumaric acid) on the main physiological parameters of the strain SA-1, the most tolerant among the strains evaluated, was investigated. Thus, using a rotatable central composite design (RCCD), the effects of the three inhibitors were analysed, and it was found that the highest toxicity (reduction in specific growth rate) is caused by HMF. Overall, SA-1 is a promising platform yeast strain for second generation ethanol production and for understanding strain robustness toward lignocellulosic inhibitory compounds.