Thesis (Ph. D.)--University of Hawaii at Manoa, 2003. / Includes bibliographical references (leaves 180-192).

A Leucaena leucocephala, popularmente conhecida no nosso país como leucena, é uma planta difundida por todo o mundo e utilizada como forrageira por apresentar vários nutrientes; no entanto, seu uso é limitado, uma vez que possui uma fitotoxina cuja natureza química é de um aminoácido não proteico denominado de mimosina. Em ruminantes, principalmente em bovinos, esta substância causa efeitos tóxicos como alopecia, anorexia, redução no ganho de peso ou perda de peso, salivação excessiva, lesões esofágicas, aumento da tireoide e queda nas concentrações de hormônios tireoidianos. Em monogástricos também tem sido descrita toxicidade evidenciada por alterações como alopecia e diminuição do ganho de peso; porém, os efeitos sobre estes animais ainda não foram bem estudados. Assim, nesta pesquisa objetivou-se inicialmente desenvolver procedimentos químicos para a extração de mimosina das sementes da L.leucocephala e, a partir disto, realizar estudos biológicos, em ratos, para avaliar a toxicidade geral desse aminoácido bem como seus efeitos nos sistemas imune, endócrino e reprodutor. Na extração da mimosina, obteve-se o rendimento de 2,3%. Realizou-se a administração da fitotoxina, por via oral, a ratos Wistar adultos, nas doses de 25, 40 e 60mg/Kg p.v./dia, durante um período de 28 dias. Foram avaliados os seguintes parâmetros: ganho de peso, consumo de ração, bioquímica sérica, histopatologia (fígado, rins, tireoide, timo e baço), peso relativo de órgãos (rins, fígado, timo, baço e testículos), imunidade celular por meio da atividade de macrófagos intraperitoneais, imunidade humoral por meio do título de anticorpos anti-SRBC e \"plaque forming cell\", dosagem de hormônios séricos (testosterona, corticosterona, T3 e T4) e comportamento sexual. Os dados obtidos no presente estudo revelaram que, embora não fossem detectadas alterações clínicas que indicassem toxicidade, e/ou diminuição no consumo de ração e do ganho de peso, nos animais expostos às diferentes doses de mimosina, estes apresentaram lesões consistentes na tireoide. Além disto, observou-se diminuição da testosterona sérica dos ratos que receberam 60mg/Kg de mimosina. Ainda, nas doses de 40 e 60mg/Kg, verificou-se, por meio da avaliação do comportamento sexual, a diminuição no número de montas, bem como o aumento do intervalo entre elas; e nestas maiores doses os ratos também apresentaram aumento da intensidade de fagocitose de macrófagos intraperitoneais. Portanto, os estudos aqui realizados permitem sugerir que a mimosina, nas baixas doses aqui empregadas, não possui efeitos imunotóxicos; porém apresenta potencial bociogênico em ratos e provavelmente atua como desregulador endócrino. / Leucaena leucocephala is a worldwide plant used as forage; however its use in animal production has been limited since it has a phytotoxin denominated mimosine. It is known that this substance cause toxicity as alopecia, anorexia, reduced weight gain or weight loss, excessive salivation, esophageal lesions, thyroid enlargement and low thyroid hormones in ruminants, mainly in bovines. On the other hand, toxic effects of mimosine have not well studied in monogastric, but alopecia and low weight gain already was also reported. Thus, this study aimed to evaluate in rats the general toxicity of this amino acid as well as its effects on immune, endocrine and reproductive systems. In the first step of the study, it was extracted from seeds of L.leucocephala 2.3% of mimosine that was administrated orally to adult Wistar rats at different doses of 25, 40 and 60mg/kg body weight/ day, for 28 days. It was evaluated the following parameters: weight gain, feed intake, serum enzymes, histopathology (liver, kidney, thyroid, thymus and spleen), relative organs weight (kidney, liver, thymus, spleen and testicles), cellular and humoral immunity, serum hormones (testosterone, corticosterone, T3 and T4) and sexual behavior. No clinical sings of toxicity was observed in animals, but histopathology reveled consistent lesions in the thyroids. Additionally, rats that received 60mg/kg of mimosine presented low serum levels of testosterone, and in rats treated with both doses of mimosine, 40 and 60mg/Kg, it was verified increase in phagocytosis intensity of intraperitoneal macrophages, decrease mounts number and increase in mounts interval. Therefore, our study permits to suggest that although low doses of mimosine does not have immunotoxic effects in rats, it has goitrogenic potential and probably acts as an endocrine disrupter.

A Leucaena leucocephala, popularmente conhecida no nosso país como leucena, é uma planta difundida por todo o mundo e utilizada como forrageira por apresentar vários nutrientes; no entanto, seu uso é limitado, uma vez que possui uma fitotoxina cuja natureza química é de um aminoácido não proteico denominado de mimosina. Em ruminantes, principalmente em bovinos, esta substância causa efeitos tóxicos como alopecia, anorexia, redução no ganho de peso ou perda de peso, salivação excessiva, lesões esofágicas, aumento da tireoide e queda nas concentrações de hormônios tireoidianos. Em monogástricos também tem sido descrita toxicidade evidenciada por alterações como alopecia e diminuição do ganho de peso; porém, os efeitos sobre estes animais ainda não foram bem estudados. Assim, nesta pesquisa objetivou-se inicialmente desenvolver procedimentos químicos para a extração de mimosina das sementes da L.leucocephala e, a partir disto, realizar estudos biológicos, em ratos, para avaliar a toxicidade geral desse aminoácido bem como seus efeitos nos sistemas imune, endócrino e reprodutor. Na extração da mimosina, obteve-se o rendimento de 2,3%. Realizou-se a administração da fitotoxina, por via oral, a ratos Wistar adultos, nas doses de 25, 40 e 60mg/Kg p.v./dia, durante um período de 28 dias. Foram avaliados os seguintes parâmetros: ganho de peso, consumo de ração, bioquímica sérica, histopatologia (fígado, rins, tireoide, timo e baço), peso relativo de órgãos (rins, fígado, timo, baço e testículos), imunidade celular por meio da atividade de macrófagos intraperitoneais, imunidade humoral por meio do título de anticorpos anti-SRBC e \"plaque forming cell\", dosagem de hormônios séricos (testosterona, corticosterona, T3 e T4) e comportamento sexual. Os dados obtidos no presente estudo revelaram que, embora não fossem detectadas alterações clínicas que indicassem toxicidade, e/ou diminuição no consumo de ração e do ganho de peso, nos animais expostos às diferentes doses de mimosina, estes apresentaram lesões consistentes na tireoide. Além disto, observou-se diminuição da testosterona sérica dos ratos que receberam 60mg/Kg de mimosina. Ainda, nas doses de 40 e 60mg/Kg, verificou-se, por meio da avaliação do comportamento sexual, a diminuição no número de montas, bem como o aumento do intervalo entre elas; e nestas maiores doses os ratos também apresentaram aumento da intensidade de fagocitose de macrófagos intraperitoneais. Portanto, os estudos aqui realizados permitem sugerir que a mimosina, nas baixas doses aqui empregadas, não possui efeitos imunotóxicos; porém apresenta potencial bociogênico em ratos e provavelmente atua como desregulador endócrino. / Leucaena leucocephala is a worldwide plant used as forage; however its use in animal production has been limited since it has a phytotoxin denominated mimosine. It is known that this substance cause toxicity as alopecia, anorexia, reduced weight gain or weight loss, excessive salivation, esophageal lesions, thyroid enlargement and low thyroid hormones in ruminants, mainly in bovines. On the other hand, toxic effects of mimosine have not well studied in monogastric, but alopecia and low weight gain already was also reported. Thus, this study aimed to evaluate in rats the general toxicity of this amino acid as well as its effects on immune, endocrine and reproductive systems. In the first step of the study, it was extracted from seeds of L.leucocephala 2.3% of mimosine that was administrated orally to adult Wistar rats at different doses of 25, 40 and 60mg/kg body weight/ day, for 28 days. It was evaluated the following parameters: weight gain, feed intake, serum enzymes, histopathology (liver, kidney, thyroid, thymus and spleen), relative organs weight (kidney, liver, thymus, spleen and testicles), cellular and humoral immunity, serum hormones (testosterone, corticosterone, T3 and T4) and sexual behavior. No clinical sings of toxicity was observed in animals, but histopathology reveled consistent lesions in the thyroids. Additionally, rats that received 60mg/kg of mimosine presented low serum levels of testosterone, and in rats treated with both doses of mimosine, 40 and 60mg/Kg, it was verified increase in phagocytosis intensity of intraperitoneal macrophages, decrease mounts number and increase in mounts interval. Therefore, our study permits to suggest that although low doses of mimosine does not have immunotoxic effects in rats, it has goitrogenic potential and probably acts as an endocrine disrupter.

No description available.

A study was conducted to evaluate the use of Leucaena leucocephala leaf meal (LLM) as a protein supplement for pigs. In addition, an evaluation of detoxifying LLM, by sun-drying, water-soaking, or treating with ferrous sulphate (FeS04) solution was undertaken. The research involved two experiments; a growth study and a metabolic study. In the growth study sixteen, 12 weeks old Large White x Landrace pigs (average body weight 22.9 ± 2.12 kg) were fed four experimental rations; a commercial grain-based grower /finisher ration (control); or a ration containing 20% of either sun-dried LLM, water-soaked LLM, or FeS04-treated LLM, replacing the basal diet. There was a significant (P<0.05) decrease in liveweight gain, feed intake and feed conversion efficiency in pigs fed the ration containing sun-dried LLM. Growth rate, feed intake and feed conversion efficiency were not affected by the addition of water-soaked and FeS04-treated LLM to the basal diet. Triiodothyronine (T3) and thyroxine (T4) levels in the blood plasma were not affected by the dietary treatments. However, addition of FeS04-treated LLM to the basal diet significantly (P<0.05) decreased the back fat thickness of the pigs. In the metabolic study, the digestible dry matter (DDM) and digestible CP (DCP) were measured as well as mimosine, 3-hydroxy-4-(1H) pyridone (3,4-DHP) and 2,3DHP output in the faeces and urine. / Addition of water-soaked LLM to the diet significantly (P<0.05) lowered the DDM of the diet, whereas addition of FeS04-treated LLM significantly (P<0.05) reduced the DCP. Sun-drying, water-soaking and treatment of LLM with FeS04 solution, did not enhance the output of mimosine or 3,4-DHP in the urine and faeces. The results suggest that water soaking or treatment with FeS04 solution reduces the antinutritional factors (presumably including mimosine) and therefore improves the nutritional quality of LLM containing diets for pigs.

In Brazil, with the continued expansion of agriculture for supplying demands from international markets, progressive increases in emissions of green house gases are expected. The purpose of the project was hypothesized with three major approaches, 1) Strategies to mitigate methane emission in small ruminant production systems; 2) Identify tropical plants and individual bioactive compound against methanogenic propertie and 3) In vivo evaluation of the nutrients metabolism of Santa Ines sheep fed with tropical plants. For this, we have performed three experiments. The first study (Expt. 1) was designed to determine the in vitro effects of three tropical tannin rich plants such as Leucaena leucocephala (LL), Mimosa caesalpineafolia (MC), Schinus molle (SM) and one non-tannin rich plant Medicavo sativa (MS) for their anti-methanogenic properties when used with and without polyethylene glycol (PEG). All plants had significantly (P<0.05) influenced the degraded organic matter (TDOM) and degraded neutral detergent fiber (DNDF), especially LL, which had most influence on these parameters compared to other tannin containing plants. LL had positive response on antimethanogenic effects; its nutrient degradability was higher than that of other tannin containing plants. The second study (Expt. 2) was set to evaluate the effect of different organic extracts from the whole plant methanolic extract (MHE) of LL on in vitro gas production and to characterize the chemical constituents by using gas chromatography coupled with mass spectroscopy (GC-MS). Major abundant compounds present at the relative percentages of MHE were found to be stigmasterol trimethyl ester (TMS), neophytadiene, palmitic acid TMS, ?-Linolenic acid TMS and 2, 3, 5, 6-Tetra-M-Anisylbenzene. The effects of additions of different extracts in terms of nutrient degradability (TDOM and DNDF) were increased by all extracts. This study explained that the hexane extract from whole plant MHE was effective against methanogenic activity. The objective of the third study (Expt. 3) was to study the effect of LL plant leaves on rumen fermentation, apparent nutrient digestibility, nitrogen balance and methane production in Santa Ines sheep. The animals were divided in three groups in which they were fed with (i) 88% Tifton 85-hay (Cynodon dactylon) and 12% soyabean meal (Control group, n=4); (ii) 28% Tifton 85-hay (Cynodon dactylon) and 72% LL plus 20 ml solution containing 10g/day/animal of PEG (With PEG group - WPEG, n=6); (iii) 28% Tifton 85-hay (Cynodon dactylon) and 72% LL plus 20 ml of distilled water (Without PEG group- WOPEG, n=6). Nutrient intake (dry matter, organic matter, acid detergent fiber, lignin and crude protein) were higher in WPEG and WOPEG compared to the control group, except neutral detergent fiber intake. Apparent digestibilities and nitrogen metabolism had non-significant effects between the treatments. However, CH4 emissions were significantly lower in WPEG and WOPEG than the control. Furthermore, expressions of microbial populations of methanogens in WPEG had lower tendency than that of WOPEG and control. The most salient findings of this study were that, using plant rich in tannin in diets of small ruminants, we can get more benefits in terms of replacing the source of protein in the diet (food safety) and reduced production of enteric CH4 (animal production) / No Brasil, com expansão da agricultura para suprir as exigências dos mercados internacionais, são esperados aumentos progressivos nas emissões de gases do efeito estufa. O objetivo do projeto foi hipotetisado com três abordagens principais, 1) estratégias para mitigar emissões de metano em sistemas de produção de pequenos ruminantes; 2) identificar plantas tropicais com compostos bioativos com propriedades anti metanogénicas e 3) avaliação in vivo do metabolismo de nutrientes em ovelhas Santa Inês alimentadas com planta taninífera. Para isso, foram efetuados três experimentos. O primeiro estudo (Expt 1) foi concebido para estudar os efeitos in vitro de plantas tropicais ricas em tanino como Leucaena leucocephala (LL), Mimosa caesalpineafolia (MC) e Schinus molle (SM) e uma planta não taninífera, Medicavo sativa (MS) quanto às propriedades anti-metanogénicas quando usadas com e sem polietileno glicol (PEG). Todas as plantas significativamente (P < 0.05) influenciaram na matéria orgânica degradada (MOD) e na fibra em detergente neutro degradada (FDND), especialmente a LL, que teve maior influência sobre estes parâmetros, em comparação com as outras plantas que contém tanino LL teve resposta positiva sobre os efeitos de antimethanogênicos e a degradabilidade dos nutrientes foi maior do que a das outras plantas que contém tanino. O segundo estudo (Expt 2) foi definido para avaliar o efeito de diferentes extratos orgânicos a partir do extrato metanólico da planta (EMP) de LL na produção de gás in vitro e caracterizar os constituintes químicos usando cromatografia gasosa acoplada com espectroscopia de massa (GC-MS). Os compostos mais abundantemente encontrados, em termos de percentagens relativas do EMP, foram o éster de trimetil estigmasterol, neofitadina, ácido palmítico, ácido ?-linolênico e 2, 3, 5, 6-Tetra-M-anizil -benzeno. Os efeitos de adições dos diferentes extratos orgânicos, em termos de degradabilidade de nutriente (MOD e NDFD) foram aumentados para todos os extratos. Este estudo explicou que o extrato de hexano a partir do EMP foi eficaz na atividade anti metanogênicas em modificar a degradação ruminal de nutrientes. O objetivo do terceiro estudo (Expt 3) foi estudar o efeito das folhas da planta LL na fermentação ruminal, digestibilidade aparente de nutrientes, balanço de nitrogênio e produção de metano em ovinos Santa Inês. Os animais foram divididos em três grupos em que eles foram alimentados com (i) 88% feno de Tifton-85 (Cynodon dactylon) e 12% de farelo de soja (Grupo controle, n = 4); (ii) 28% feno de Tifton-85 (Cynodon dactylon) e 72% LL mais 20 ml solução contendo 10g/dia/animal de PEG (grupo com PEG - CPEG, n = 6); (iii) 28% feno de Tifton-85 (Cynodon dactylon) e 72% LL mais 20 ml de água destilada (sem PEG-grupo-SPEG, n = 6). A ingestão de nutrientes (matéria seca, matéria orgânica, fibra em detergente ácido, lignina e proteína bruta) foram maiores no grupos CPEG e SPEG em relação ao grupo controle, exceto a ingestão de fibra em detergente neutro. As digestibilidades aparentes e o metabolismo do nitrogênio não apresentaram efeitos significativos entre os tratamentos. No entanto, as emissões de CH4 foram significativamente inferiores nos grupos CPEG e SPEG em comparação com o grupo controle. Além disso, as expressões de populações microbianas de metanogênicas no grupo CPEG apresentaram tendência menor do que nos grupos SPEG e controle. As conclusões mais salientes do presente estudo foram que, usando planta rica em tanino em dietas de pequenos ruminantes, poderemos ter mais benefícios em termos de substituição da fonte de proteína da dieta (segurança alimentar) e redução da produção de CH4 entérico

Tannins and essential oils are secondary metabolites that may be used as natural modifiers of rumen fermentation to reduce the ruminants\' methane (CH4) emission. To study the application of tannin-rich plants from Egypt and Brazil, as well as essential oils that are available in international trade, three studies were conducted at Animal Nutrition Laboratory of Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Universidade de São Paulo, at Piracicaba, Brazil. The first study was aimed to assess the potential of tanniniferous plants prosopis (Prosopis juliflora), acacia (Acasia saligna), atriplex (Atriplex halimus) and leucena (Leucaena leucocephala) in in vitro gas production assay, evaluating the methanogenic activity, ruminal fermentation, degradability and post ruminal protein digestibility compared with Tífton hay (Cynodon spp.) as non tannin feed. The ranking of the plants according to their potential to reduce CH4 based on organic matter truly degraded (OMTD) was acacia> leucena> atriplex> prosopis. Prosopis and leucena presented greater (P=0.002) propionate (C3) production with corresponding decrease (P=0.004) in the acetate:propionate ratio (C2/C3). Acacia and leucena showed lower (P=0.0002) NH3-N concentration associated with the decline in protein ruminal degradability. However, leucena showed greater (P<0.001) intestinal protein digestibility than acacia. The objective of the second study was to evaluate in vitro the potential of constituents of essential oils carvacrol (CAR) and eugenol (EUG) at doses of 5, 10 and 20 (CAR) and 10, 20 and 30 (EUG) \'mü\'l/75ml of culture fluid, as a natural alternative to rumen microbial fermentation modifiers compared with monensin (MON) (3 \'mü\'M/75ml of culture fluid) as a positive control. CAR10 and EUG20 showed similarity (P>0.05) in reduction of CH4 emission and OMTD compared with MON, but it had different (P<0.05) short chain fatty acids (SCFA) profile. Monensin increased C3 concentration and decreased C2/C3 ratio, but CAR10 and EUG20 increased (P<0.0001) concentrations of butyrate without effect on the total SCFA. Leucena was selected in the third study to evaluate in vivo the tannins biological activity in total apparent digestibility, nitrogen balance, rumen fermentation and CH4 emission. Six adult rumen cannulated Santa Inês sheep (70±2.5 kg) were individually divided into three experimental diets in a double Latin square design (3 treatments, 3 periods, 6 animals). In the control diet (CNTRL), animals received a basal diet containing Tifton hay (70%), soybean meal (21%) and ground maize (9%). The second diet contained leucena (LEUC), (123 and 8.8 g/kg DM of total tannins and condensed tannins respectively) replacing 50% of Tífton hay. The third diet (LPEG), polyethylene glycol was supplemented at rate of 20g/day/animal. Leucaena-containing diets increased intake of crude protein (P=0.008) and lignin (P<0.001) compared with CNTRL, while there were no significant differences among all diets for the nutrients apparent digestibility except for acid detergent fiber (ADF) was reduced (P=0.0009) by LEUC. Leucaena-containing diet reduced (P<0.001) rumen ammonia concentration and urinary excretion of nitrogen (P=0.0065). Leucena-containing diets decreased (P<0.001) CH4 emission as well as reduced (P<0.001) C2/C3 ratio compared to CNTRL. These studies highlight the potential of tanniniferous plants and the essential oils active components to modulate the rumen fermentation and to reduce CH4 emission in ruminants / Taninos e óleos essenciais são metabólitos secundários que podem ser utilizados como modificadores naturais da fermentação ruminal para reduzir a emissão de metano (CH4) de ruminantes. Para estudar a aplicação de plantas ricas em taninos oriundas do Egito e do Brasil, bem como óelos essencias disponíveis no comércio internacional, três estudos foram conduzidos no Laboratório de Nutrição Animal do Centro de Energia Nuclear na Agricultura da Universidade de São Paulo, Piracicaba. O primeiro estudo teve como objetivo investigar o potencial das plantas taniníferas prosopis (Prosopis juliflora), acácia (Acasia saligna), atriplex (Atriplex halimus) e leucena (Leucaena leucocephala) em ensaio in vitro de produção de gás, avaliando o potencial metanogênico, a degradabilidade ruminal da proteína e a digestibilidade da proteína pós-ruminal, em comparação com feno de Tífton (Cynodon spp.) como alimento sem tanino. O ranking das plantas de acordo com seu potencial de redução de CH4 com base na matéria orgânica verdadeiramente degradada (MODV) foi acácia> leucena> atríplex> prosopis. Prosopis e leucena apresentaram maior (P=0,002) produção de propionato (C3) com diminuição (P=0,004) correspondente na relação acetato:propionato (C2/C3). Acácia e leucena apresentaram menor (P=0,0002) concentração de NH3-N associada com a diminuição na degradabilidade ruminal da proteína. No entanto, a leucena mostrou maior (P<0,0001) digestibilidade da proteína intestinal que a acácia. O objetivo do segundo estudo foi avaliar in vitro o potencial dos óleos essenciais carvacrol (CAR) e eugenol (EUG), nas doses 5, 10 e 20 (CAR) e 10, 20 e 30 (EUG) \'mü\'l/75ml de fluido de cultura, como alternativa de modificadores naturais da fermentação ruminal em comparação com a Monensina (MON) (3 \'mü\'M/75ml de fluido de cultura) como controle positivo. CAR10 e EUG20 apresentaram similaridade na CH4 e MODV comparado com MON, no entanto foram diferentes (P<0.05) no perfil de AGV, onde MON aumentou a concentração de C3 e diminuiu C2/C3, mas ambos CAR10 e EUG20 aumentaram (P<0,0001) as concentrações de butirato. Leucena foi selecionada no terceiro estudo para avaliação in vivo da atividade biológica de taninos na digestibilidade aparente, balanço de nitrogênio, fermentação ruminal e emissão de CH4. Seis ovinos Santa Inês adultos, canulados no rúmen (70±2,5kg) foram individualmente divididos em três dietas experimentais em delineamento quadrado latino duplo (3tratamentos, 3períodos, 6animais). A dieta controle (CNTRL), contendo feno de Tífton (70%), farelo de soja (21%) e milho (9%). A dieta (LEUC), contendo leucena (123 e 8,8g/kg MS taninos totais e taninos condensados, respectivamente), consistiu na dieta controle, tendo 50% do feno de Tífton substituído pela leucena. A dieta LPEG constituiu da dieta LEUC mais a adição de 20g/dia/animal de polietileno glicol (PEG). Dietas contendo leucena aumentaram (P=0,008) a ingestão de proteína bruta, nitrogênio (P=0,005) e lignina (P<0,001) em comparação com CNTRL, enquanto não houve diferenças significativas para as digestibilidades aparentes das nutrientes mas a dieta LEUC diminuiu (P=0,0009) a digestibilidade da fibra em detergente ácido, amônia ruminal (P<0,0001) e excreção urinária de nitrogênio (P=0,0065). Dietas contendo leucena diminuíram (P<0,0001) CH4 bem como diminuíram (P<0,0001) C2/C3 em comparação com CNTRL. Estes estudos destacam o potencial das plantas taniníferas e os óleos essenciais para modular a fermentação ruminal e reduzirem a emissão de CH4

Tannins and essential oils are secondary metabolites that may be used as natural modifiers of rumen fermentation to reduce the ruminants\' methane (CH4) emission. To study the application of tannin-rich plants from Egypt and Brazil, as well as essential oils that are available in international trade, three studies were conducted at Animal Nutrition Laboratory of Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Universidade de São Paulo, at Piracicaba, Brazil. The first study was aimed to assess the potential of tanniniferous plants prosopis (Prosopis juliflora), acacia (Acasia saligna), atriplex (Atriplex halimus) and leucena (Leucaena leucocephala) in in vitro gas production assay, evaluating the methanogenic activity, ruminal fermentation, degradability and post ruminal protein digestibility compared with Tífton hay (Cynodon spp.) as non tannin feed. The ranking of the plants according to their potential to reduce CH4 based on organic matter truly degraded (OMTD) was acacia> leucena> atriplex> prosopis. Prosopis and leucena presented greater (P=0.002) propionate (C3) production with corresponding decrease (P=0.004) in the acetate:propionate ratio (C2/C3). Acacia and leucena showed lower (P=0.0002) NH3-N concentration associated with the decline in protein ruminal degradability. However, leucena showed greater (P<0.001) intestinal protein digestibility than acacia. The objective of the second study was to evaluate in vitro the potential of constituents of essential oils carvacrol (CAR) and eugenol (EUG) at doses of 5, 10 and 20 (CAR) and 10, 20 and 30 (EUG) \'mü\'l/75ml of culture fluid, as a natural alternative to rumen microbial fermentation modifiers compared with monensin (MON) (3 \'mü\'M/75ml of culture fluid) as a positive control. CAR10 and EUG20 showed similarity (P>0.05) in reduction of CH4 emission and OMTD compared with MON, but it had different (P<0.05) short chain fatty acids (SCFA) profile. Monensin increased C3 concentration and decreased C2/C3 ratio, but CAR10 and EUG20 increased (P<0.0001) concentrations of butyrate without effect on the total SCFA. Leucena was selected in the third study to evaluate in vivo the tannins biological activity in total apparent digestibility, nitrogen balance, rumen fermentation and CH4 emission. Six adult rumen cannulated Santa Inês sheep (70±2.5 kg) were individually divided into three experimental diets in a double Latin square design (3 treatments, 3 periods, 6 animals). In the control diet (CNTRL), animals received a basal diet containing Tifton hay (70%), soybean meal (21%) and ground maize (9%). The second diet contained leucena (LEUC), (123 and 8.8 g/kg DM of total tannins and condensed tannins respectively) replacing 50% of Tífton hay. The third diet (LPEG), polyethylene glycol was supplemented at rate of 20g/day/animal. Leucaena-containing diets increased intake of crude protein (P=0.008) and lignin (P<0.001) compared with CNTRL, while there were no significant differences among all diets for the nutrients apparent digestibility except for acid detergent fiber (ADF) was reduced (P=0.0009) by LEUC. Leucaena-containing diet reduced (P<0.001) rumen ammonia concentration and urinary excretion of nitrogen (P=0.0065). Leucena-containing diets decreased (P<0.001) CH4 emission as well as reduced (P<0.001) C2/C3 ratio compared to CNTRL. These studies highlight the potential of tanniniferous plants and the essential oils active components to modulate the rumen fermentation and to reduce CH4 emission in ruminants / Taninos e óleos essenciais são metabólitos secundários que podem ser utilizados como modificadores naturais da fermentação ruminal para reduzir a emissão de metano (CH4) de ruminantes. Para estudar a aplicação de plantas ricas em taninos oriundas do Egito e do Brasil, bem como óelos essencias disponíveis no comércio internacional, três estudos foram conduzidos no Laboratório de Nutrição Animal do Centro de Energia Nuclear na Agricultura da Universidade de São Paulo, Piracicaba. O primeiro estudo teve como objetivo investigar o potencial das plantas taniníferas prosopis (Prosopis juliflora), acácia (Acasia saligna), atriplex (Atriplex halimus) e leucena (Leucaena leucocephala) em ensaio in vitro de produção de gás, avaliando o potencial metanogênico, a degradabilidade ruminal da proteína e a digestibilidade da proteína pós-ruminal, em comparação com feno de Tífton (Cynodon spp.) como alimento sem tanino. O ranking das plantas de acordo com seu potencial de redução de CH4 com base na matéria orgânica verdadeiramente degradada (MODV) foi acácia> leucena> atríplex> prosopis. Prosopis e leucena apresentaram maior (P=0,002) produção de propionato (C3) com diminuição (P=0,004) correspondente na relação acetato:propionato (C2/C3). Acácia e leucena apresentaram menor (P=0,0002) concentração de NH3-N associada com a diminuição na degradabilidade ruminal da proteína. No entanto, a leucena mostrou maior (P<0,0001) digestibilidade da proteína intestinal que a acácia. O objetivo do segundo estudo foi avaliar in vitro o potencial dos óleos essenciais carvacrol (CAR) e eugenol (EUG), nas doses 5, 10 e 20 (CAR) e 10, 20 e 30 (EUG) \'mü\'l/75ml de fluido de cultura, como alternativa de modificadores naturais da fermentação ruminal em comparação com a Monensina (MON) (3 \'mü\'M/75ml de fluido de cultura) como controle positivo. CAR10 e EUG20 apresentaram similaridade na CH4 e MODV comparado com MON, no entanto foram diferentes (P<0.05) no perfil de AGV, onde MON aumentou a concentração de C3 e diminuiu C2/C3, mas ambos CAR10 e EUG20 aumentaram (P<0,0001) as concentrações de butirato. Leucena foi selecionada no terceiro estudo para avaliação in vivo da atividade biológica de taninos na digestibilidade aparente, balanço de nitrogênio, fermentação ruminal e emissão de CH4. Seis ovinos Santa Inês adultos, canulados no rúmen (70±2,5kg) foram individualmente divididos em três dietas experimentais em delineamento quadrado latino duplo (3tratamentos, 3períodos, 6animais). A dieta controle (CNTRL), contendo feno de Tífton (70%), farelo de soja (21%) e milho (9%). A dieta (LEUC), contendo leucena (123 e 8,8g/kg MS taninos totais e taninos condensados, respectivamente), consistiu na dieta controle, tendo 50% do feno de Tífton substituído pela leucena. A dieta LPEG constituiu da dieta LEUC mais a adição de 20g/dia/animal de polietileno glicol (PEG). Dietas contendo leucena aumentaram (P=0,008) a ingestão de proteína bruta, nitrogênio (P=0,005) e lignina (P<0,001) em comparação com CNTRL, enquanto não houve diferenças significativas para as digestibilidades aparentes das nutrientes mas a dieta LEUC diminuiu (P=0,0009) a digestibilidade da fibra em detergente ácido, amônia ruminal (P<0,0001) e excreção urinária de nitrogênio (P=0,0065). Dietas contendo leucena diminuíram (P<0,0001) CH4 bem como diminuíram (P<0,0001) C2/C3 em comparação com CNTRL. Estes estudos destacam o potencial das plantas taniníferas e os óleos essenciais para modular a fermentação ruminal e reduzirem a emissão de CH4

In Brazil, with the continued expansion of agriculture for supplying demands from international markets, progressive increases in emissions of green house gases are expected. The purpose of the project was hypothesized with three major approaches, 1) Strategies to mitigate methane emission in small ruminant production systems; 2) Identify tropical plants and individual bioactive compound against methanogenic propertie and 3) In vivo evaluation of the nutrients metabolism of Santa Ines sheep fed with tropical plants. For this, we have performed three experiments. The first study (Expt. 1) was designed to determine the in vitro effects of three tropical tannin rich plants such as Leucaena leucocephala (LL), Mimosa caesalpineafolia (MC), Schinus molle (SM) and one non-tannin rich plant Medicavo sativa (MS) for their anti-methanogenic properties when used with and without polyethylene glycol (PEG). All plants had significantly (P<0.05) influenced the degraded organic matter (TDOM) and degraded neutral detergent fiber (DNDF), especially LL, which had most influence on these parameters compared to other tannin containing plants. LL had positive response on antimethanogenic effects; its nutrient degradability was higher than that of other tannin containing plants. The second study (Expt. 2) was set to evaluate the effect of different organic extracts from the whole plant methanolic extract (MHE) of LL on in vitro gas production and to characterize the chemical constituents by using gas chromatography coupled with mass spectroscopy (GC-MS). Major abundant compounds present at the relative percentages of MHE were found to be stigmasterol trimethyl ester (TMS), neophytadiene, palmitic acid TMS, ?-Linolenic acid TMS and 2, 3, 5, 6-Tetra-M-Anisylbenzene. The effects of additions of different extracts in terms of nutrient degradability (TDOM and DNDF) were increased by all extracts. This study explained that the hexane extract from whole plant MHE was effective against methanogenic activity. The objective of the third study (Expt. 3) was to study the effect of LL plant leaves on rumen fermentation, apparent nutrient digestibility, nitrogen balance and methane production in Santa Ines sheep. The animals were divided in three groups in which they were fed with (i) 88% Tifton 85-hay (Cynodon dactylon) and 12% soyabean meal (Control group, n=4); (ii) 28% Tifton 85-hay (Cynodon dactylon) and 72% LL plus 20 ml solution containing 10g/day/animal of PEG (With PEG group - WPEG, n=6); (iii) 28% Tifton 85-hay (Cynodon dactylon) and 72% LL plus 20 ml of distilled water (Without PEG group- WOPEG, n=6). Nutrient intake (dry matter, organic matter, acid detergent fiber, lignin and crude protein) were higher in WPEG and WOPEG compared to the control group, except neutral detergent fiber intake. Apparent digestibilities and nitrogen metabolism had non-significant effects between the treatments. However, CH4 emissions were significantly lower in WPEG and WOPEG than the control. Furthermore, expressions of microbial populations of methanogens in WPEG had lower tendency than that of WOPEG and control. The most salient findings of this study were that, using plant rich in tannin in diets of small ruminants, we can get more benefits in terms of replacing the source of protein in the diet (food safety) and reduced production of enteric CH4 (animal production) / No Brasil, com expansão da agricultura para suprir as exigências dos mercados internacionais, são esperados aumentos progressivos nas emissões de gases do efeito estufa. O objetivo do projeto foi hipotetisado com três abordagens principais, 1) estratégias para mitigar emissões de metano em sistemas de produção de pequenos ruminantes; 2) identificar plantas tropicais com compostos bioativos com propriedades anti metanogénicas e 3) avaliação in vivo do metabolismo de nutrientes em ovelhas Santa Inês alimentadas com planta taninífera. Para isso, foram efetuados três experimentos. O primeiro estudo (Expt 1) foi concebido para estudar os efeitos in vitro de plantas tropicais ricas em tanino como Leucaena leucocephala (LL), Mimosa caesalpineafolia (MC) e Schinus molle (SM) e uma planta não taninífera, Medicavo sativa (MS) quanto às propriedades anti-metanogénicas quando usadas com e sem polietileno glicol (PEG). Todas as plantas significativamente (P < 0.05) influenciaram na matéria orgânica degradada (MOD) e na fibra em detergente neutro degradada (FDND), especialmente a LL, que teve maior influência sobre estes parâmetros, em comparação com as outras plantas que contém tanino LL teve resposta positiva sobre os efeitos de antimethanogênicos e a degradabilidade dos nutrientes foi maior do que a das outras plantas que contém tanino. O segundo estudo (Expt 2) foi definido para avaliar o efeito de diferentes extratos orgânicos a partir do extrato metanólico da planta (EMP) de LL na produção de gás in vitro e caracterizar os constituintes químicos usando cromatografia gasosa acoplada com espectroscopia de massa (GC-MS). Os compostos mais abundantemente encontrados, em termos de percentagens relativas do EMP, foram o éster de trimetil estigmasterol, neofitadina, ácido palmítico, ácido ?-linolênico e 2, 3, 5, 6-Tetra-M-anizil -benzeno. Os efeitos de adições dos diferentes extratos orgânicos, em termos de degradabilidade de nutriente (MOD e NDFD) foram aumentados para todos os extratos. Este estudo explicou que o extrato de hexano a partir do EMP foi eficaz na atividade anti metanogênicas em modificar a degradação ruminal de nutrientes. O objetivo do terceiro estudo (Expt 3) foi estudar o efeito das folhas da planta LL na fermentação ruminal, digestibilidade aparente de nutrientes, balanço de nitrogênio e produção de metano em ovinos Santa Inês. Os animais foram divididos em três grupos em que eles foram alimentados com (i) 88% feno de Tifton-85 (Cynodon dactylon) e 12% de farelo de soja (Grupo controle, n = 4); (ii) 28% feno de Tifton-85 (Cynodon dactylon) e 72% LL mais 20 ml solução contendo 10g/dia/animal de PEG (grupo com PEG - CPEG, n = 6); (iii) 28% feno de Tifton-85 (Cynodon dactylon) e 72% LL mais 20 ml de água destilada (sem PEG-grupo-SPEG, n = 6). A ingestão de nutrientes (matéria seca, matéria orgânica, fibra em detergente ácido, lignina e proteína bruta) foram maiores no grupos CPEG e SPEG em relação ao grupo controle, exceto a ingestão de fibra em detergente neutro. As digestibilidades aparentes e o metabolismo do nitrogênio não apresentaram efeitos significativos entre os tratamentos. No entanto, as emissões de CH4 foram significativamente inferiores nos grupos CPEG e SPEG em comparação com o grupo controle. Além disso, as expressões de populações microbianas de metanogênicas no grupo CPEG apresentaram tendência menor do que nos grupos SPEG e controle. As conclusões mais salientes do presente estudo foram que, usando planta rica em tanino em dietas de pequenos ruminantes, poderemos ter mais benefícios em termos de substituição da fonte de proteína da dieta (segurança alimentar) e redução da produção de CH4 entérico

Comportamento meiótico e fertilidade do pólen foram estudados em um total de 49 acessos de 14 taxa do gênero Leucaena, leguminosas arbóreas fixadoras de nitrogênio nativas da América Centrai. As dipióides L. macrophytia, L. pulverulenta, L. retusa, L. salvadorensis, L. shannonii e L. trichandra apresentaram pareamento cromossõmico regular, preferencialmente em bivalentes, mas quadrivaientes e outras anormalidades foram observados em freqüências variadas. Nas tetrapióides L. confertiflora, L. diversifoiia, L. invoiucrata, L. feucocephaia, L. paiiida e no híbrido L. x spontanea a associação cromossomica mais comum também foram bivalentes, mas quadrivalentes e outras anormalidades foram observadas em freqüências variadas. O acesso L. ? hybrid apresentou predominantemente várias irregularidades, como univaientes, muitivalentes e aderências cromossõmicas. Nas espécies dipióides a ocorrência de quadrivalentes pode apoiar sua origem paleopoliplóide. A presença de quadrivalentes nas espécies polipioides apóia urna origem aiotetrapióide "segmentar', mas a autopoiipioidia com subseqüente diploidização não pode ser totalmente descartada. O índice meiótico foi superior a 80% na maioria dos acessos, refletindo a regularidade meiótica. A fertilidade do pólen variou de 71 a 98%, com algumas exceções. A presença de até 19% de díades e tríades e de macropóiens em espécies dipióides e tetrapioides (até de 7% em L. trichandra) demonstram que gametas não reduzidos não são raros em Leucaena. Estes resultados apresentam peia primeira vez uma análise meiótica detalhada e abrangente para Leucaena e demonstram como a citogenética clássica pode fornecer dados importantes para estudos taxonõmicos, evolutivos e no melhoramento de plantas. / Meiotic behavior and poiien tertffity were studied in a total of 49 accessions of 14 taxa of the Central American nitrogen fixing muitipurpose tree genus Leucaena. The dipioid L. macrophylla, L. pulverulenta, L. recusa, L. saivadorensis, L. shannonii and L. trichandra presented regular chromosome pairing, mostiy in bivalents, but quadrivaients and other abnormaiities were observed in varying frequencies. In tetrapioid L. confertitiora, L. diversifolia, L. involucraã, L ieucocephaia, L. pallida and the hybrid L. x spontanea bivalents were also the most common chromosome associations, but quadrivaients and others abnormaiities were observed in varying frequencies. The L. ? hybrid accession presented a predominance of severa! irreguiarities, such as univalents, muitivalents and chromosome stickiness. In dipioid species the commom occurrence of quadrivalents couid support their paleopoiypioid origin. The presence of quadrivaients in poiypioid species supports a segmentai aiiotetrapioid origin, but autopolypioidy with subsequent diplodization cannot be ruled out. Meiotic indexes were mostiy over 80% refiecting the rather regular meiotic behavior. Poilen fertility ranged from 71 to 98%, with some exceptions. The presence of up to 19% dyads and triads and of "giant" poiien grains in dipioid and tetraploid species (up to 7% in L. trichandra) shows that unreduced gametes are not uncommon in Leucaena. These resuits present for the first time a detaiied and comprehensive meiotic analysis for these Leucaena species and show how ciassicai cytogenetics may generate important data to be used in taxonomy, evolutionary studies and plant breeding.