O objetivo deste trabalho foi produzir poli-3-hidroxibutirato (P3HB) e poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato (PHB-co-3HV), polímeros biodegradáveis, utilizando hidrolisado hemicelulósico, rico em xilose, de bagaço de cana-de-açúcar. O estudo dos fluxos metabólicos de xilose in silico indicou que, através do redirecionamento do metabolismo, é possível aumentar o rendimento P3HB a partir de xilose de 0.25 g g-1 para 0.40 g g-1. Obtiveram-se mutantes no sistema repressão catabólica nos quais se verificaram consumo simultâneo de carboidratos e redução do tempo de consumo dos açúcares. Porém, diferenças de fluxos de carbono resultaram em menores valores de crescimento e produção de PH3B em relação às linhagens parentais. Um programa de bioprospecção destacou Burkholderia sp. F24, em experimentos em biorreator obteve-se 25.04 g l-1 de biomassa, 49.31% de acúmulo de P3HB na massa seca celular, alcançando uma produtividade de 0.28 g l-1 h-1. Além disso, foi possível controlar a fração molar de 3HV na síntese PHB-3HV em F24 utilizando xilose e ácido levulínico. / The aim of this thesis is to produce poly3-hydroxybutyrate (P3HB) and poli-3-hidroxibutirate-co-3-hydroxyvalerate (PHB-co-3HV), biodegradable polymers, using hemicellulosic hydrolysate, rich in xylose, from sugarcane bagasse. Metabolic flux analysis in silico of xylose metabolism indicated that, though metabolism redirection is possible to increase P3HB yield from 0.25 g g-1 to 0.40 g g-1. It was observed simultaneous consumption of sugars and reduction of time necessary to exhaust of all sugars in the media culture in mutants with catabolite repression partially abolished. However, differences in carbon flux resulted in lower growth and P3HB production in comparison to the parental strain. A bioprospecting program selected Burkholderia sp. F24, in experiments in bioreactor it reached 25.04 g l-1, 49.31% of P3HB accumulation of the dry cell mass and 0.28 g l-1 h-1 of productivity. Moreover, it was possible to modulate to molar fraction of 3HV in PHB-co-3HV biosyntheses with Burkholderia sp. F24 using xylose and levulinic acid.

O objetivo deste trabalho foi produzir poli-3-hidroxibutirato (P3HB) e poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato (PHB-co-3HV), polímeros biodegradáveis, utilizando hidrolisado hemicelulósico, rico em xilose, de bagaço de cana-de-açúcar. O estudo dos fluxos metabólicos de xilose in silico indicou que, através do redirecionamento do metabolismo, é possível aumentar o rendimento P3HB a partir de xilose de 0.25 g g-1 para 0.40 g g-1. Obtiveram-se mutantes no sistema repressão catabólica nos quais se verificaram consumo simultâneo de carboidratos e redução do tempo de consumo dos açúcares. Porém, diferenças de fluxos de carbono resultaram em menores valores de crescimento e produção de PH3B em relação às linhagens parentais. Um programa de bioprospecção destacou Burkholderia sp. F24, em experimentos em biorreator obteve-se 25.04 g l-1 de biomassa, 49.31% de acúmulo de P3HB na massa seca celular, alcançando uma produtividade de 0.28 g l-1 h-1. Além disso, foi possível controlar a fração molar de 3HV na síntese PHB-3HV em F24 utilizando xilose e ácido levulínico. / The aim of this thesis is to produce poly3-hydroxybutyrate (P3HB) and poli-3-hidroxibutirate-co-3-hydroxyvalerate (PHB-co-3HV), biodegradable polymers, using hemicellulosic hydrolysate, rich in xylose, from sugarcane bagasse. Metabolic flux analysis in silico of xylose metabolism indicated that, though metabolism redirection is possible to increase P3HB yield from 0.25 g g-1 to 0.40 g g-1. It was observed simultaneous consumption of sugars and reduction of time necessary to exhaust of all sugars in the media culture in mutants with catabolite repression partially abolished. However, differences in carbon flux resulted in lower growth and P3HB production in comparison to the parental strain. A bioprospecting program selected Burkholderia sp. F24, in experiments in bioreactor it reached 25.04 g l-1, 49.31% of P3HB accumulation of the dry cell mass and 0.28 g l-1 h-1 of productivity. Moreover, it was possible to modulate to molar fraction of 3HV in PHB-co-3HV biosyntheses with Burkholderia sp. F24 using xylose and levulinic acid.

L’estil de vida que durant les últimes dècades s’està imposant a la nostra societat afavoreix el desequilibri del balanç energètic i en conseqüència l’aparició de la síndrome metabòlica, amb les implicacions que suposa no només en salut pública sinó també a nivell socioeconòmic. Malgrat que existeixen treballs que evidencien afectes beneficiosos sobre paràmetres de la síndrome metabòlica atribuïts al consum de soja i te verd, les vies moleculars d’actuació dels seus principals biocompostos no han estat encara totalment caracteritzades. En aquesta tesi s’ha descrit que les vies d’actuació i els mecanismes en els que participen les isoflavones genisteïna, daidzeïna i el seu metabòlit equol, contribuirien a una millora de la hiperglucèmia, la hiperlipidèmia, la inflamació i l’esteatosi hepàtica, importants components de la fisiopatologia de la síndrome metabòlica en humans. Per altra banda, s’ha demostrat que la principal catequina del te verd, el gal•lat d’epigal•locatequina, actua mitjançant la seva autooxidació, com a senyalitzador cel•lular, induint un desacoblament mitocondrial compensat per un augment de l’activació d’AMPK. Aquestes troballes contribueixen a una descripció dels mecanismes d’acció que podrien explicar els efectes beneficiosos sobre les alteracions del metabolisme energètic associats al consum de soja i te verd. / El estilo de vida que durante las últimas décadas se está imponiendo en nuestra sociedad favorece el desequilibrio del balance energético y con ello el desarrollo del síndrome metabólico, cuyas patologías asociadas son la principal causa de muerte en los países desarrollados. Aunque existen trabajos que evidencian efectos beneficiosos sobre parámetros del síndrome metabólico atribuidos al consumo de soja y té verde, las vías moleculares de actuación de sus principales biocompuestos no han sido aún caracterizadas. En esta tesis se ha descrito no sólo las vías sino también los mecanismos mediados por las isoflavonas genisteína, daidzeína y su metabolito equol, en modelos in vitro insulinorresistentes de los principales tejidos diana de la acción insulínica. Por su parte, se ha demostrado que la principal catequina del té verde, el galato de epigalocatequina, actúa mediante su autooxidación, como señalizador celular, induciendo un desacoplamiento mitocondrial, que se compensa por un incremento de la activación de AMPK. Estos hallazgos contribuyen a la descripción más de los mecanismos de acción que podrían explicar los efectos beneficiosos sobre los desajustes del metabolismo energético asociados al consumo de soja y té verde / Changes in Life style during the last decades in our society has lead to a shift of the energy balance directly associated to the development of metabolic syndrome that nowadays are the main cause of death in developed countries. Although beneficial effects of soy and green tea ingestion have been described previously, the molecular mechanisms of their main biocompounds have not been completely characterized yet. The aim of this thesis is to provide knowledge to help dilucidate them. In this context, the mechanism of action of the isoflavones genistein, daidzein and its metabolite equol have been described with potential interest to improve hyperglycemia, hyperlipidemia, inflammation and hepatic steatosis. On the other hand, it has been demonstrated that the main catechin of green tea, epigallocatequin gallate, through its autooxidation products, modifies cell signalling, leading to a mitochondrial uncoupling compensated by activation of AMPK. In conclusion, these findings offer a more detailed description of the action mechanisms that justify part of the beneficial effects of soy and green tea ingestion on alterations of energy metabolism.

Made available in DSpace on 2016-08-15T20:31:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HericaGTD_DISSERT.pdf: 597617 bytes, checksum: 59784d911ca59573a589df402958dde5 (MD5) Previous issue date: 2012-05-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study aimed to assess the daily variation of metabolic heat production in goats based on oxygen consumption and carbon dioxide production in association with meteorological variables and physiological responses. 10 SPRD goats were used, four with predominantly white fur and six with predominantly black. The observations were made with the protected and exposed animals to direct sunlight, in a period of 12 days during the months of August and September, 2010 in Mossoró-RN. The metabolic heat production (M, Wm-2), the latent heat flow from the respiratory system (ER, Wm-2) and from the cutaneous surface (ESC Wm-2) were determined simultaneously through a face mask and a ventilated capsule, respectively. We also measured the rectal temperature, surface temperature and respiratory rate and measured the environmental variables, air temperature, black globe temperature, wind speed, air humidity, partial vapor pressure and solar radiation. Analysis of variance was based on least-squares method and comparison of means was done by Tukey's test at 5% level of significance. The results showed that the semi-arid goats maintained stable to metabolic heat production during the day, however, when exposed to direct sunlight, significantly increased the latent heat loss in the cutaneous surface and reduced metabolic heat production approximately 24% in an attempt to maintain constant internal temperature / Este estudo objetivou avaliar a variação diária da produção de calor metabólico em caprinos baseada no consumo de oxigênio e produção de dióxido de carbono em associação com variáveis meteorológicas e respostas fisiológicas. Foram utilizados 10 caprinos SPRD, sendo quatro com pelame predominantemente branco e seis com pelame predominantemente preto. As observações foram feitas com os animais protegidos e expostos à radiação solar direta, em um período de 12 dias, durante os meses de agosto e setembro de 2012, em Mossoró-RN. A produção de calor metabólico (M, Wm-2), o fluxo de calor latente a partir do sistema respiratório (ER, Wm-2 ) e a partir da superfície cutânea (ESC, Wm-2) foram determinados, ao mesmo tempo, por meio de uma máscara facial e uma cápsula ventilada, respectivamente. Foram também aferidas a temperatura retal, temperatura de superfície e a freqüência respiratória e medidas as variáveis ambientais, temperatura do ar, temperatura do globo negro, e velocidade do vento, pressão parcial de vapor, e radiação solar. A análise de variância foi baseada no método dos quadrados mínimos e a comparação de médias foi feita pelo teste de Tukey com nível de 5% de significância. Os resultados mostraram que as cabras do semi-árido brasileiro mantiveram estável a produção de calor metabólico ao longo do dia, no entanto, quando expostas a radiação solar direta, aumentaram consideravelmente a perda de calor latente na superfície cutânea e reduziram a produção de calor metabólico em aproximadamente 24%, numa tentativa de manter a temperatura interna constante

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:39:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 739809 bytes, checksum: 69524346956f11b5bb2a849577857347 (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The competitive ability of crops and weeds is related to the efficient use of environmental resources. However, it may also be related to the associations of these species with soil microbiota and the ability to change it to minimize interference. The objective of this study was to evaluate the effects of the interference of five weeds in dry matter accumulation of corn plants and in the relative content of nutrients, as well as evaluate the biomass and microbial activity associated with weeds and corn in monoculture and in competition, in soils with diferent fertility managements. The experiment was conducted in a protected environment, considering four soil fertility managements (with calcium and magnesium silicate and fertilization; with limestone and fertilization; without correction of acidity, but with fertilization; without correction of acidity and without fertilization) and five arrangements competition between Zea mays and the weeds Brachiaria brizantha, Ipomoea grandifolia, Conyza canadensis, Bidens pilosa and Hyptis suaveolens, addition of species in monoculture and soils without plants. The coexistence of corn with weeds caused average reductions of 43.9%, 39.8% and 41.9% in dry matter of shoot, root and total culture, respectively. Under interference of B. brizantha, the corn had reductions exceeding 50% in the content of all macronutrients, being this weed the most damaging to the culture. Additionally, B. brizantha and B. pilosa in competition with corn stood out among the other weeds and has high ability to extract and use macronutrients in the four soil conditions. There was a tendency of reduction of microbial biomass carbon (MBC) in soils that receive were not correction acidity. B. pilosa and the arrangement formed by Z. mays and B. brizantha, showed high values of MBC, regardless of soil management. Low biological activity was observed in soil without acidity correction and without fertilization. In soil with calcium and magnesium silicate and maize plants in monoculture, the metabolic quotient (qCO2) was higher than the value observed with the weeds in monoculture and in competition arrangements, suggesting greater susceptibility of this system for carbon losses. Z. mays in competition with H. suaveolens was the arrangement that had greater preservation of organic matter (<qCO2) in the four soils. The weeds showed different competitive abilities causing reductions in the dry matter and nutrients accumulation in the corn plants, and showed distinct potential for nutrient cycling, depending on soil condition. Calcium and magnesium silicate and limestone did not differ in the weed interference on the dry biomass of corn plants, being the influence of these sources variable on nutrient accumulation by plants in monoculture or under interference. The microbial biomass and activity were altered by plant species, interference and managements of soil fertility. The manipulation of soil microorganisms may be a strategy used by corn and, or the weeds to minimize the competition in a given soil. / A habilidade competitiva das culturas e das plantas daninhas está relacionada à utilização eficiente dos recursos do meio na qual se encontram. No entanto, pode também estar relacionada com as associações dessas espécies com a microbiota do solo e a capacidade de alterá-la para minimizar a interferência. Objetivou-se com este trabalho avaliar os efeitos da interferência de cinco plantas daninhas no acúmulo de matéria seca e no conteúdo relativo de macronutrientes de plantas de milho, bem como a biomassa e a atividade microbiana associada às plantas daninhas e de milho em monocultivo e em competição, em solos com diferentes manejos de fertilidade. O experimento foi realizado em casa de vegetação, considerando-se como primeiro fator quatro manejos de fertilidade do solo (com silicato de cálcio e magnésio e adubação; com calcário e adubação; sem correção de acidez, mas com adubação; sem correção de acidez e sem adubação) e como segundo fator cinco arranjos de competição entre Zea mays e as plantas daninhas Brachiaria brizantha, Ipomoea grandifolia, Conyza canadensis, Hyptis suaveolens e Bidens pilosa, acrescido das seis espécies em monocultivo e de solo sem cultivo. A convivência do milho com plantas daninhas provocou reduções médias de 43,9%, 39,8% e 41,9% na massa da matéria seca da parte aérea, do sistema radicular e total da cultura, respectivamente. Sob interferência de B. brizantha, o milho apresentou reduções superiores a 50% no conteúdo de todos os macronutrientes, sendo esta a planta daninha mais danosa a cultura. Adicionalmente, B. brizantha e B. pilosa em competição com o milho se destacaram entre as demais plantas daninhas, apresentando elevada habilidade de extração e utilização de macronutrientes nas quatro condições de solo. Observou-se tendência de redução do carbono da biomassa microbina (CBM) nos solos que não tiveram correção de acidez. B. pilosa e o arranjo formado por Z. mays e B. brinzantha, independente do solo, apresentaram elevados valores de CBM. Baixa atividade biológica foi verificada no solo sem correção de acidez e sem adubação. No solo corrigido com silicato de cálcio e magnésio e cultivado com milho livre de interferência, o quociente metabólico (qCO2) foi maior do que com as plantas daninhas em monocultivo e arranjos de competição, sugerindo maior suscetibilidade desse sistema a perdas de carbono. Z. mays em competição com H. suaveolens mostrou ser o sistema misto mais conservativo da matéria orgânica (<qCO2) nos quatro manejos de fertilidade do solo. As plantas daninhas apresentaram não só habilidades competitivas distintas, provocando reduções consideráveis no acúmulo de matéria seca e nutrientes das plantas de milho, como também potencial diferenciado para ciclagem dos nutrientes estudados, a depender da condição de solo. Silicato de cálcio e magnésio e calcário não diferiram quanto à interferência das plantas daninhas sobre o acúmulo de biomassa seca das plantas de milho, sendo variável a influência dessas fontes sobre o acúmulo de nutrientes pelas plantas em monocultivo ou sob interferência. A biomassa e atividade microbiana foram alteradas pelas espécies de plantas, pela convivência e pelos manejos de fertilidade do solo, e a manipulação dos microrganismos do solo pode ser uma estratégia utilizada pela cultura do milho e, ou pelas plantas daninhas para minimizar a competição em determinado ambiente.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:13:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aldo Tovo Neto.pdf: 648463 bytes, checksum: b133940cbe853e6bbd59b51fbcfa544e (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of the study was to evaluate ractopamine increasing levels (0, 4, 8, 12 and 16 mg kg-1) as an additive in diet of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) in final growout period (750-920 g), during 38 days of feeding. The fishes (400) were distributed in 20 experimental units in a completely randomized design with five treatments and four replications. Were evaluated: the morphometric relations, growth performance, beef cuts yield and chemical composition of fish flesh and organs. The results were submitted to analysis of variance (ANOVA) with multiple comparisons of means (Tukey). Ractopamine is a feed additive with potential for use in diets for Nile tilapia, 8 mg kg-1 did not cause any decrease in performance parameters and demonstrated positive effect in reducing fat content of abdominal muscles to growout period (750-920 g). / O objetivo do estudo foi avaliar a inclusão da ractopamina como aditivo na dieta da tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus), no período final de engorda (750 a 920 g), em níveis crescentes de inclusão (0, 4, 8, 12 e 16 mg kg-1) durante 38 dias de alimentação. Foram distribuídos 400 peixes em 20 unidades experimentais, em um delineamento inteiramente casualizado com cinco tratamentos e quatro repetições. Foram avaliados: as relações morfométricas, desempenho zootécnico, rendimento de cortes e composição química da carne e órgãos dos peixes. Os resultados obtidos foram submetidos à análise de variância (ANOVA) com teste de comparação múltipla de médias (Tukey). A ractopamina é um aditivo com potencial para a utilização em rações para a tilápia do Nilo, e o nível 8 mg kg-1 não causou nenhum decréscimo nos parâmetros de desempenho e demonstrou efeito positivo na redução do teor de gordura da musculatura abdominal no período final de engorda (750 a 920 g).

A obesidade é causada pelo desequilíbrio entre a ingestão alimentar e o gasto energético corporal, com o armazenamento de energia na forma de gordura, no tecido adiposo. A obesidade causa alterações metabólicas, como resistência à insulina e dislipidemia, além de aumento de adipocinas e citocinas pró-inflamatórias. Este trabalho investigou a influência de polimorfismos nos genes da perilipina 1 (PLINl), visfatina (NAMPT) , resistina (RETN) e grelina (GHRL) na adiposidade e no perfil metabólico e inflamatório, antes e após um programa de orientação nutricional. Foram selecionados indivíduos obesos (OB, n=214), sobrepeso (SOB, n=71) e não obesos (NOB, n=69), com idade de 30 a 70 anos. Foram obtidos dados clínicos, antropométricos e de composição corporal. O recordatório de 24h foi aplicado a 87 indivíduos obesos para avaliação de consumo alimentar, antes e após o programa de orientação nutricional. Foi obtido sangue para extração de DNA e para analisar parâmetros laboratoriais (perfil lipídico e glicêmico, marcadores inflamatórios e adipocinas). Polimorfismos dos genes PLINl, NAMPT, RETN e GHRL foram analisados por PCR em tempo real. O grupo OB teve perfil antropométrico alterado e risco aumentado de hipertensão, diabetes tipo 2 e dislipidemia em comparação com os grupos SOB e NOB (p<0,05). As concentrações de glicose, colesterol total, LDL colesterol, VLDL colesterol, triglicérides, apolipoproteína B (ApoB), interleucina 1&#946; (IL-l &#946;) e fator de necrose tumoral alfa (TNF&#945;) foram maiores e as concentrações de HDL colesterol e apolipoproteina AI (apoAI) foram menores, no grupo OB que nos outros grupos (p<0,05). As frequências dos polimorfismos genéticos do grupo total foram similares as de outras populações. Os polimorfismos NAMPT rs1319501 C>T e rs10763861 C>T foram associados com obesidade (p<0,05). Os polimorfismos genéticos não influenciaram o perfil antropométrico do grupo total (p>0,05), mas no grupo de obesos, o polimorfismo GHRL rs4684677 T>A foi relacionado com maior porcentagem de gordura corporal (p=0,043). Após a orientação nutricional, observou-se diminuição da ingestão de calorias e do consumo de carboidratos, gorduras totais, sódio, magnésio e betacaroteno (p<0,05). Os polimorfismos genéticos não influenciaram o perfil antropométrico e o consumo alimentar de obesos, após a orientação nutricional. Em conclusão, polimorfismos dos genes NAMPT e GHRL contribuem para a adiposidade, mas não influenciam o comportamento alimentar e o perfil antropométrico, após orientação nutricional. / Obesity is caused by the imbalance between food intake and body energy expenditure, with the storage of energy in the form of fat, in adipose tissue. Obesity causes metabolic changes, such as insulin resistance and dyslipidemia, and an increase in adipokines and pro-inflammatory cytokines. This work investigated the influence of polymorphisms in the perilipine 1 (PLINI) , visfatin (NAMPT) , resistin (RETN) and ghrelin (GHRL) genes on adiposity and metabolic and inflammatory profile, before and after a nutritional orientation programo Obese (OB, n=214), overweight (SOB, n=71) and nonobese subjects (NOB, n=69), aged 30 to 70 years, were selected. ClinicaI, anthropometric and body composition data were obtained. The 24-hour dietary recall was applied to 87 obese subjects to eva1uate food intake before and after the nutritiona1 orientation programo Blood was obtained for DNA extraction and to analyze 1aboratory parameters (lipid and glycemic profile, inflammatory markers and adipokines). Po1ymorphisms of the PLINI, NAMPT, RETN and GHRL genes were analyzed by real-time PCR. The OB group had altered anthropometric profile and increased risk for hypertension, type 2 diabetes and dyslipidemia in comparison with SOB and NOB groups (p <0.05). Concentrations of glucose, total cholesterol, LDL cholesterol, VLDL cholesterol, triglycerides, apolipoprotein B (ApoB), interleukin 1&#946; (IL-1&#946;) and tumor necrosis factor alpha (TNF&#945;) were higher and the concentrations ofHDL cholesterol and apolipoprotein AI (apoAI) were lower in the OB than in the other groups (p <0.05). The frequencies of the genetic polymorphisms of the total group were similar to those of other populations. NAMPT rs1319501 C> T and rs10763861 C> T polymorphisms were associated with obesity (p <0.05). Genetic polymorphisms did not influence the anthropometric profile ofthe total group (p> 0.05), but in the obese group, the GHRL rs4684677 T> A polymorphism was related to a higher body fat percentage (p = 0.043). After nutritional orientation, a decrease in calorie intake and in the consumption of carbohydrates, total fats, sodium, magnesium and beta-carotene CP <0.05) were observed. Genetic polymorphisms did not influence the anthropometric profile and the dietary intake of obese individuaIs after nutritional orientation. In conclusion, NAMPT and GHRL gene polymorphisms contribute to adiposity but do not influence dietary behavior and anthropometric profile after nutritional orientation.

Cadmium (Cd) concentration in the environment has increased in most recent decades, which represents a serious socio-environmental problem, since Cd is toxic to most living beings. Thus, it is important to reduce the concentration of this metal in contaminated environments, and the use of plants properly supplied with sulfur (S) can contribute to this (phytoextraction), since S is a component of metabolites involved in defense responses against stress caused by Cd. Therefore, our aim with this study was to evaluate the effect of S on i) Cd uptake kinetics, ii) root development and nutrient uptake, iii) metabolic profiling and thiol peptides synthesis, and iv) activity of antioxidant and photosynthetic system of Massai grass (Panicum maximum Jacq. cv. Massai) used for Cd phytoextraction. The studies were carried out in a greenhouse conditions using pots of 0.5 and 2.0 L for development of the study about Cd uptake kinetics (treatments represented by combinations of S: 0.1 and 1.9 mmol L-1 and Cd concentrations: 0.1 and 0.5 mmol L-1) and Cd detoxification mechanisms (treatments represented by combinations of S: 0.1, 1.9 and 3.7 mmol L-1 and Cd concentrations: 0.0, 0.1 and 0.5 mmol L-1), respectively. Pots were distributed in randomized blocks, with four replications. Plants used in Cd kinetics study were exposed to treatments for 14 days after they remained in solutions containing only S for 42 days, while plants used in Cd detoxification study were exposed to treatments for 9 days after growing in solutions containing only S for 44 days. At the end of studies, plants used were harvested and sent for analysis. Maximum uptake rate (Vmax) and Cd apoplastic influx of Massai grass exposed to highest Cd concentration was highest when the plants were supplied with highest S concentration. The root development of Massai grass was strongly inhibited when plants were exposed to 0.5 mmol L-1 Cd, but proper (1.9 mmol L-1) S supply allowed highest Cd uptake, while excessive S supply (3.7 mmol L-1) decreased iron plaques formation in the roots of plants. Lysine, cysteine, ornithine, arginine, tryptophan and histidine were accumulated in more than one tissue in plants exposed to Cd, as well as galactinol. Glutathione (GSH), phytochelatins (PCs) and their homologues were strongly induced by Cd, whereas plants supplied with 1.9 and/or 3.7 mmol L-1 S showed the highest concentrations of these peptides. Plants supplied with highest S concentration showed lowest lipid peroxidation and highest photosynthetic rate, which evidences that antioxidant system of these plants was more efficient in mitigating the damages caused by Cd. In view of these results, it is clear that Massai grass properly supplied with S shows greatest Cd tolerance, as well as phytoextraction potential / A concentração de cádmio (Cd) no ambiente aumentou em décadas recentes, o que representa sério problema sócio-ambiental, visto que o Cd é tóxico para a maioria dos seres vivos. Por isso, é importante reduzir a concentração desse metal em ambientes contaminados e o uso de plantas adequadamente supridas com enxofre (S) pode contribuir para isso (fitoextração), uma vez que o S é componente de metabólitos envolvidos no combate ao estresse causado pelo Cd. Assim, o nosso objetivo com esse estudo foi avaliar o efeito do S na i) cinética de absorção do Cd, no ii) desenvolvimento radicular e na absorção de nutrientes, no iii) perfil metabólico e síntese de compostos tiol, e iv) na atividade do sistema antioxidante e fotossintético do capim-massai (Panicum maximum Jacq. cv. Massai), utilizado para fitoextração de Cd. Os estudos foram conduzidos em casa de vegetação utilizando-se vasos de 0,5 e 2,0 L para a condução do estudo de cinética de absorção de Cd (tratamentos representados pelas combinações das doses de S de 0,1 e 1,9 mmol L-1 e Cd de 0,1 e 0,5 mmol L-1) e para o estudo dos mecanismos de detoxificação de Cd (tratamentos representados pelas combinações das doses de S de 0,1; 1,9 e 3,7 mmol L-1 e Cd de 0,0; 0,1 e 0,5 mmol L-1), respectivamente. Os vasos foram distribuídos em blocos ao acaso, com quatro repetições. As plantas utilizadas no estudo de cinética foram expostas aos tratamentos durante 14 dias após as mesmas terem permanecido em soluções contendo apenas S durante 42 dias, enquanto as plantas utilizadas no estudo de detoxificação de Cd foram expostas aos tratamentos pelo período de 9 dias após terem crescido em soluções contendo apenas S por 44 dias. Ao final dos estudos, as plantas utilizadas foram colhidas e encaminhadas para análises. A velocidade máxima de absorção (Vmax) e o influxo apoplástico de Cd do capim-massai exposto à maior dose de Cd foram maiores quando as plantas foram supridas com a maior dose de S. O desenvolvimento radicular do capim-massai foi fortemente inibido quando as plantas foram expostas à dose de Cd de 0,5 mmol L-1, mas o adequado (1,9 mmol L-1) suprimento de S permitiu maior absorção de Cd, enquanto o suprimento excessivo (3,7 mmol L-1) de S diminuiu a formação de placas de ferro nas raízes das plantas. A lisina, cisteína, ornitina, arginina, triptofano e histidina foram acumulados em mais de um tecido nas plantas expostas ao Cd, assim como o galactinol. A glutationa (GSH), as fitoquelatinas (PCs) e seus homólogos foram fortemente induzidos pelo Cd, sendo que as plantas supridas com as doses de S de 1,9 e/ou 3,7 mmol L-1 apresentaram as maiores concentrações desses peptídeos. As plantas supridas com as maiores doses de S apresentaram menor peroxidação lipídica e maior taxa fotossintética, o que demonstra que o sistema antioxidante dessas plantas foi mais eficiente na atenuação dos danos causados pelo Cd. Diante desses resultados, fica claro que o capim-massai suprido adequadamente com S apresenta maior tolerância ao Cd, assim como maior potencial de fitoextração

Cadmium (Cd) concentration in the environment has increased in most recent decades, which represents a serious socio-environmental problem, since Cd is toxic to most living beings. Thus, it is important to reduce the concentration of this metal in contaminated environments, and the use of plants properly supplied with sulfur (S) can contribute to this (phytoextraction), since S is a component of metabolites involved in defense responses against stress caused by Cd. Therefore, our aim with this study was to evaluate the effect of S on i) Cd uptake kinetics, ii) root development and nutrient uptake, iii) metabolic profiling and thiol peptides synthesis, and iv) activity of antioxidant and photosynthetic system of Massai grass (Panicum maximum Jacq. cv. Massai) used for Cd phytoextraction. The studies were carried out in a greenhouse conditions using pots of 0.5 and 2.0 L for development of the study about Cd uptake kinetics (treatments represented by combinations of S: 0.1 and 1.9 mmol L-1 and Cd concentrations: 0.1 and 0.5 mmol L-1) and Cd detoxification mechanisms (treatments represented by combinations of S: 0.1, 1.9 and 3.7 mmol L-1 and Cd concentrations: 0.0, 0.1 and 0.5 mmol L-1), respectively. Pots were distributed in randomized blocks, with four replications. Plants used in Cd kinetics study were exposed to treatments for 14 days after they remained in solutions containing only S for 42 days, while plants used in Cd detoxification study were exposed to treatments for 9 days after growing in solutions containing only S for 44 days. At the end of studies, plants used were harvested and sent for analysis. Maximum uptake rate (Vmax) and Cd apoplastic influx of Massai grass exposed to highest Cd concentration was highest when the plants were supplied with highest S concentration. The root development of Massai grass was strongly inhibited when plants were exposed to 0.5 mmol L-1 Cd, but proper (1.9 mmol L-1) S supply allowed highest Cd uptake, while excessive S supply (3.7 mmol L-1) decreased iron plaques formation in the roots of plants. Lysine, cysteine, ornithine, arginine, tryptophan and histidine were accumulated in more than one tissue in plants exposed to Cd, as well as galactinol. Glutathione (GSH), phytochelatins (PCs) and their homologues were strongly induced by Cd, whereas plants supplied with 1.9 and/or 3.7 mmol L-1 S showed the highest concentrations of these peptides. Plants supplied with highest S concentration showed lowest lipid peroxidation and highest photosynthetic rate, which evidences that antioxidant system of these plants was more efficient in mitigating the damages caused by Cd. In view of these results, it is clear that Massai grass properly supplied with S shows greatest Cd tolerance, as well as phytoextraction potential / A concentração de cádmio (Cd) no ambiente aumentou em décadas recentes, o que representa sério problema sócio-ambiental, visto que o Cd é tóxico para a maioria dos seres vivos. Por isso, é importante reduzir a concentração desse metal em ambientes contaminados e o uso de plantas adequadamente supridas com enxofre (S) pode contribuir para isso (fitoextração), uma vez que o S é componente de metabólitos envolvidos no combate ao estresse causado pelo Cd. Assim, o nosso objetivo com esse estudo foi avaliar o efeito do S na i) cinética de absorção do Cd, no ii) desenvolvimento radicular e na absorção de nutrientes, no iii) perfil metabólico e síntese de compostos tiol, e iv) na atividade do sistema antioxidante e fotossintético do capim-massai (Panicum maximum Jacq. cv. Massai), utilizado para fitoextração de Cd. Os estudos foram conduzidos em casa de vegetação utilizando-se vasos de 0,5 e 2,0 L para a condução do estudo de cinética de absorção de Cd (tratamentos representados pelas combinações das doses de S de 0,1 e 1,9 mmol L-1 e Cd de 0,1 e 0,5 mmol L-1) e para o estudo dos mecanismos de detoxificação de Cd (tratamentos representados pelas combinações das doses de S de 0,1; 1,9 e 3,7 mmol L-1 e Cd de 0,0; 0,1 e 0,5 mmol L-1), respectivamente. Os vasos foram distribuídos em blocos ao acaso, com quatro repetições. As plantas utilizadas no estudo de cinética foram expostas aos tratamentos durante 14 dias após as mesmas terem permanecido em soluções contendo apenas S durante 42 dias, enquanto as plantas utilizadas no estudo de detoxificação de Cd foram expostas aos tratamentos pelo período de 9 dias após terem crescido em soluções contendo apenas S por 44 dias. Ao final dos estudos, as plantas utilizadas foram colhidas e encaminhadas para análises. A velocidade máxima de absorção (Vmax) e o influxo apoplástico de Cd do capim-massai exposto à maior dose de Cd foram maiores quando as plantas foram supridas com a maior dose de S. O desenvolvimento radicular do capim-massai foi fortemente inibido quando as plantas foram expostas à dose de Cd de 0,5 mmol L-1, mas o adequado (1,9 mmol L-1) suprimento de S permitiu maior absorção de Cd, enquanto o suprimento excessivo (3,7 mmol L-1) de S diminuiu a formação de placas de ferro nas raízes das plantas. A lisina, cisteína, ornitina, arginina, triptofano e histidina foram acumulados em mais de um tecido nas plantas expostas ao Cd, assim como o galactinol. A glutationa (GSH), as fitoquelatinas (PCs) e seus homólogos foram fortemente induzidos pelo Cd, sendo que as plantas supridas com as doses de S de 1,9 e/ou 3,7 mmol L-1 apresentaram as maiores concentrações desses peptídeos. As plantas supridas com as maiores doses de S apresentaram menor peroxidação lipídica e maior taxa fotossintética, o que demonstra que o sistema antioxidante dessas plantas foi mais eficiente na atenuação dos danos causados pelo Cd. Diante desses resultados, fica claro que o capim-massai suprido adequadamente com S apresenta maior tolerância ao Cd, assim como maior potencial de fitoextração