Submitted by Helena Bejio (helena.bejio@unioeste.br) on 2017-11-22T22:32:22Z No. of bitstreams: 2 Dout_2016_Adir_Airton_Parizotto.pdf: 5332754 bytes, checksum: 60d2abbcbb8b57de0447f0bf3ced3cfc (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-22T22:32:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dout_2016_Adir_Airton_Parizotto.pdf: 5332754 bytes, checksum: 60d2abbcbb8b57de0447f0bf3ced3cfc (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-12-09 / The objective of this work was to evaluate the occurrence of the mobility of nitrate (NO3-) and metallic ions (K+, Zn2+, Cu2+, Fe2+, Mn2+) and toxic metals (Pb2+, Cr3+, Cd2+) in soils submitted to applications of biostabilized swine manure. In Chapter I, Article 1 is presented in the form of General Considerations a literature review focusing on the main aspects that characterize the use of pig waste as biofertilizer in agricultural areas. The Chapter II, Article 2 presents the experimental study developed with column lysimeter containing undisturbed samples of soils from four regions of Paraná classified as: (Red Nitosol eutroferric, Sandy Red Latosol dystrophic, Red Latosol dystrophic and Bruno Latosol dystrophic) to evaluate the mobility of NO3- in depth.. The columns were arranged in a completely randomized experimental arrangement (DIC 5x4x3)x3, corresponding to five applications of manure (0, 70, 140, 210 and 420 m3 ha-1) and the simulation of four volumes of rainfall (100, 150 , 200 and 250 mm) with collection of the percolated contributions in three depths (30, 60 and 100 cm) and in three replicates. The percolation tests were carried out in two distinct periods of 114 days, the first one called loading (from september 6 to december 20, 2015), and the second recharging (from march 21 to july 10, 2016). The NO3- concentrations obtained in the percolated contributions were determined by the Cd reduction method using spectrophotometer equipment with wavelength 543 nm. The analytical results showed that in all soils there were successive increases in the concentrations of percolated NO3- as the highest rates of manure and simulated rainfall volumes were applied, especially the Sandy Red Latosol dystrophic which presented the highest concentrations of oxyanion in depth. Also, an evaluation of the mobility of the metals (K+, Zn2+, Cu2+, Fe2+, Mn2+) and toxic metals (Pb2+ +, Cr Total, Cd2+) was carried out, using the same percolation tests. Comparing the contents of these chemical elements present in soils before and after the end of the experimental study period are presented in Chapter III, Article 3 of this work. The percolated concentrations of these chemical elements were determined by atomic absorption spectrometry flame mode (EAA). In general the results of the study characterized the mobility of K+ and Zn2+ in small concentrations by the profile of the studied soils, while the other metallic ions increased their original contents but remained concentrated and worshiped in the superficial layer. On the other hand, the toxic metals did not have their original contents altered with the sequenced application of waste in the soils. In general, the study indicated the need to review and update the legislation of Paraná that regulates the disposal of swine manure in the soil, which should include the mandatory need for periodic agronomic monitoring in order to discipline the rates to be applied in agricultural areas , According to the needs of the agricultural crops, in order to minimize the risks of contamination of the groundwater by the mobility of NO3-. / O presente trabalho teve como objetivo geral avaliar a ocorrência de mobilidade de nitrato (NO3-) e íons metálicos (K+, Zn2+, Cu2+, Fe2+, Mn2+) e metais tóxicos (Pb2+, Cr3+, Cd2+), em solos submetidos a aplicações de dejetos bioestabilizados de suínos. No Capítulo I, Artigo 1 é apresentada na forma de Considerações Gerais uma revisão de literatura enfocando os principais aspectos que caracterizam a utilização dos dejetos de suínos como biofertilizante em áreas agrícolas. O Capitulo II o Artigo 2 apresenta o estudo experimental desenvolvido com lisimetro de colunas contendo amostras indeformadas de solos oriundos de quatro regiões do Paraná classificados como: Nitossolo Vermelho eutroférrico, Latossolo Vermelho Arenoso distrófico, Latossolo Vermelho distrófico e Latossolo Bruno distrófico, para avaliar a mobilidade do NO3- em profundidade. As colunas foram dispostas em arranjo experimental inteiramente ao acaso (DIC 5x4x3)x3, correspondente a cinco aplicações de dejetos (0, 70, 140, 210 e 420 m3 ha-1) e com a simulação de quatro volumes de chuvas (100, 150, 200 e 250 mm) com coleta das contribuições dos percolados em três profundidades (30, 60 e 100 cm) e em três repetições. Os ensaios de percolação foram realizados em dois períodos distintos de 114 dias, o primeiro denominado de carga (de 6 de setembro a 20 de dezembro de 2015), e o segundo de recarga (de 21 de março a 10 de julho de 2016). As concentrações de NO3- obtidas nas contribuições dos percolados foram determinadas pelo método de redução de Cd, utilizando equipamento espectrofotômetro com comprimento de onda 543 nm. Os resultados analíticos mostraram que em todos os solos ocorreram acréscimos sucessivos nas concentrações de NO3- percoladas a medida que foram aplicadas as maiores dosagens de dejetos e volumes simulados de chuva, com destaque para o Latossolo Vermelho Arenoso distrófico que apresentou as maiores concentrações do oxiânion em profundidade. Também foi realizada uma avaliação da mobilidade dos metais (K+, Zn2+, Cu2+, Fe2+, Mn2+) e dos metais tóxicos (Pb2+, Cr3+, Cd2+), em que foram utilizados os mesmos ensaios de percolação. Com comparação dos teores destes elementos químicos presentes nos solos antes e após o término do período do estudo experimental são apresentados no Capítulo III, Artigo 3 deste trabalho. As concentrações percoladas destes elementos químicos foram determinadas por espectrometria de absorção atômica modalidade de chama (EAA). De maneira geral os resultados do estudo caracterizaram a mobilidade de K+ e Zn2+ em pequenas concentrações pelo perfil dos solos estudados, enquanto os demais íons metálicos elevaram os seus teores originais, mas permaneceram concentrados e adorvidos na camada superficial. Em contrapartida, os metais tóxicos não tiveram seus teores originais alterados com a aplicação sequenciada de dejetos nos solos. De maneira geral o estudo indicou a necessidade de revisão e atualização da legislação do Paraná que regula a disposição de dejetos de suínos no solo, que deverá incluir a necessidade obrigatória de acompanhamento agronômico periódico a fim de se disciplinar as taxas a serem aplicadas nas áreas agrícolas, de acordo com as necessidades das culturas agrícolas para se minimizar os riscos do contaminação das águas do lençol freático pela mobilidade do NO3-.

O nitrogênio é o nutriente mineral essencial mais limitante ao crescimento das plantas. Apenas alguns microorganismos procariotos desenvolveram um mecanismo bioquímico que permite reduzir N2, abundante na atmosfera, a amônia, que pode ser assimilada pelas plantas. Muitos destes microorganismos conseguem associar-se simbioticamente com outros organismos, sendo a associação de bactérias do grupo Rhizobium com plantas do grupo das leguminosas a mais importante a nível econômico. Por outro lado, quando existe disponibilidade de nitrato no meio ambiente, a leguminosa abandona a fixação biológica absorvendo nitrato, que é reduzido a amônia pelas enzimas nitrato redutase (NR) e nitrito redutase (NiR) e, ao final, assimilada pelo sistema GS/GOGAT. Apesar de as duas vias terem amônia como produto final, em leguminosas tropicais, principalmente as pertencentes à tribo Phaseolae, quando a amônia provém de associação simbiótica a planta exporta, via xilema, preferencialmente ureídeos, enquanto quando a amônia provém da redução de nitrato, a planta exporta amidas, principalmente asparagina e glutamina. O objetivo do presente trabalho foi identificar, em Canavalia ensiformes (L.), as alterações metabólicas que ocorriam em função da concentração de nitrato fornecida à planta, através da quantificação localizada dos principais compostos nitrogenados do metabolismo de nitrogênio e dos principais sítios de redução de nitrato; bem como estudar o metabolismo de asparagina na leguminosa em questão desde o estádio de germinação até a fase reprodutiva, identificando os sítios preferenciais de metabolismo desta amida. Observou-se que o metabolismo de aminoácidos foi profundamente alterado em função da concentração de nitrato fornecida. Os níveis de aminoácidos solúveis totais não se alteraram drasticamente, o mesmo ocorrendo com os níveis de proteína e ureídeos, considerando-se os diferentes tratamentos em um mesmo estádio de desenvolvimento. Com a alteração do estádio de desenvolvimento, especialmente com o início da fase reprodutiva, o metabolismo de nitrogênio foi profundamente alterado, observando-se inversão no sítio de redução de nitrato, alterações nas concentrações totais de ureídeos e aminoácidos e alterações profundas no metabolismo de aminoácidos, quando se relaciona com o estádio vegetativo. A atividade de nitrato redutase, em Canavalia ensiformes (L.) mostrou-se regulada pela concentração de glutamina presente nos tecidos, tendo se mostrado mais elevada nos tecidos onde os níveis de glutamina eram menores. A alteração no sítio de redução de nitrato em função da mudança no estádio de desenvolvimento foi acompanhada pelo aumento simultâneo na concentração de glutamina solúvel nos tecidos onde a atividade da enzima foi menor. Em função das mudanças no estádio de desenvolvimento, percebeu-se também uma redução no número de sítios de possível atividade da enzima asparaginase, o que foi inferido pela redução no número de tecidos onde a enzima esteve presente, sugerindo então um possível aumento no catabolismo desta amida por ação da enzima asparagina-aminotransferase. Para maior entendimento dos processos que levam às alterações no metabolismo de nitrato, asparagina e aminoácidos de uma forma geral, os mecanismos de síntese e utilização de aminoácidos devem ser analisados para melhor compreensão dos processos envolvidos, através da análise da atividade das principais enzimas envolvidas nestes processos, bem como de estudos da transcrição dos respectivos genes. / Nitrogen is the most limiting essential nutrient for plant growth. Some prokaryotic microorganisms have developed a biochemical mechanism, which allows the reduction of N2, which is abundantly present in the atmosphere, to ammonium that can be assimilated by the plants. Many of these microorganisms form symbiotic associations with other organisms. This is especially true for leguminous plants that form symbiotic associations with bacteria belonging to the Bradyrhizbium, Rhizobium, and Sinorhizobium groups. Bacterial nitrogen fixation from these interactions are extremely important for the global nitrogen balance and plays a major economically role in agriculture. On the other hand, when nitrate is available in the environment, leguminous plants interrupt the symbiotic fixation process to directly use of the nitrate, which is reduced to ammonium by the enzymes nitrate reductase (NR) and nitrite reductase (NiR), and is finally assimilated by the GS/GOGAST system. Although both will result in ammonium as the end-product, in tropical leguminous plants species, mainly those of the Phaseoleae tribe, when ammonium is produced by the symbiotic association the plant translocates mainly ureides via xylem, whereas the plant translocate mainly amides such as asparagine and glutamine, when the ammonium is produced by nitrate reduction. The objective of this study was to identify in Canavalia ensiformes (L.), metabolic alterations dependent upon the concentration of nitrate supplied to the plant. Specific attention was given to the quantity of nitrogen compounds from nitrogen metabolism and asparagine metabolism from the early stage of germination to the reproductive stage, with the identification of the main locations of metabolism for this amide. Amino acids metabolism was significantly altered when nitrate was supplied at different concentrations. Total soluble amino acids, total protein and ureide contents were not dramatically altered when considering the different treatments at the same developmental stage. However, nitrogen metabolism was shown to be drastically altered when different development stages were compared, particularly at the beginning of the reproductive stage, at which time a switch in the location of nitrate reduction, alterations in the total concentration of ureides and amino acids were observed, when compared to the vegetative stage. Nitrate reductase activity of Canavalia ensiformes was shown to be regulated by the concentration of glutamine present in the tissues, exhibiting higher activity in tissues containing lower concentrations of glutamine, which coincided with the shift of the site of nitrate reduction with the changing developmental stage. The understanding of the processes leading to the alterations in the metabolism of nitrate, asparagine, amino acids, and the mechanism related to the synthesis and utilization of amino acids requires further studies.

Objetivou-se avaliar o uso de nitrato de cálcio (NC) na alimentação de ruminantes com vistas à mitigação da emissão de metano. Foram utilizadas quatro fêmeas de cada subespécie, Bos taurus taurus (Holandês) e vBos taurus indicus (Nelore), com peso médio inicial de 909,0 kg ± 72,0 e 387,0 kg ± 25,5, respectivamente, alimentadas com diferentes níveis de nitrato de cálcio na dieta (0%, 1%, 2% e 3%), sendo utilizado delineamento quadrado latino 4X4 replicado. O experimento teve duração de 4 períodos de 28 dias cada. Foram avaliados, a ingestão, excreção e digestibilidade de nutrientes, por meio de marcador externo dióxido de titânio, o comportamento ingestivo, com monitoramento visual por 24 horas, parâmetros sanguíneos, dinâmica ruminal, com esvaziamento total do rumen, contagem de protozoários, fermentação ruminal, pela técnica ex-situ, parâmetros urinários e balanço de nitrogênio, com coleta manual de urina tipo spot, e a biodigestão dos dejetos, por biodigestores do tipo batelada. Os taurinos apresentaram valores superiores para CMS, ingestão e digestibilidade de nutrientes e excreção de MS, PB, FDN, FDA, N, MO e EB, e inferiores para CMS em relação ao PV e PM. Os zebuínos apresentaram maiores taxas de ingestão, ruminação e mastigação de MS e FDN em min/kg, tendo valores inferiores para as mesmas taxas em kg/min. A genética e a dose de nitrato influenciaram as variáveis séricas, porém sem valores fora da normalidade. Quanto à dinâmica ruminal, os taurinos apresentaram valores absolutos superiores, e valores em relação ao PV e PM inferiores. Os zebuínos apresentaram maiores pH médio e mínimo e menos tempo de pH abaixo de 6,2, e maior contagem de protozoários. As concentrações de N-NH3, volume e produção de CH4 foram maiores para os zebuínos. Os taurinos apresentaram valores mais elevados para N microbiano (g/dia) e balanço de N retido (g/kg N ingerido), e menores valores para balanço de N nas fezes (g/kgN ingerido) e N microbiano (mg/kgPM.d-1). O aumento no nível de NC na dieta aumentou a digestibilidade de EE e ENN, tempo médio ruminando e taxa de mastigação de MS e FDN (min/kg), e diminuiu o CMS em relação ao PV e PM e excreção de MS, EE, ENN, MO e EB. A taxa de ingestão de MS e FDN (kg/min), a concentração de creatinina na urina (mg/kgPV), o tempo total comendo e balanço de nitrogênio amoniacal o rúmen sofreram efeito quadrático com a adição de NC na dieta. A porcentagem de FDN, PB e EE nos afluentes dos bidigestores sofreram influência da dose de nitrato na alimentação das vacas. Os biodigestores contendo os dejetos de taurinos tiveram os afluentes com maiores valores de FDN e FDA e menor teor de sólidos totais (ST), com menor volume de biogás e CH4 e menor relação de CH4/quantidade de fezes. Os taurinos apresentaram melhor aproveitamento do alimento, produzindo menos CH4, com menor rendimento verdadeiro de produção de metano nos biodigestores. A adição de NC afetou o consumo, digestibilidade e utilização do nitrogênio porém, sem afetar a produção de CH4 nem a eficiencia dos biodigestores. / The aim of the present study was evaluate the use of calcium nitrate in the feeding of ruminants to mitigate of methane. Four females cattle from each subspecies of cattle, Bos taurus taurus (Holstein) and Bos taurus indicus (Nellore), with initial average weight of 909,0 kg ± 72,0 e 387,0 kg ± 25,5, respectively, were used, and they were fed with distinct levels of calcium nitrate in the diet (0%, 1%, 2% e 3%) at four periods of 28 days each. Experimental design was composed by a replicated Latin square 4X4. Were avaluated: ingestion, excretion and digestibility of nutrients, by means of external marker titanium dioxide; the observation of behavior parameters during 24 hours; serum analysis; rumen content collection, aiming assessment of fermentation; protozoa count; ruminal fermentation by the ex-situ technique; manual urine collection for measurement of urinary compounds and nitrogen balance; and the anaerobic digestion of feces using batch digesters. Holsteins presented higher values for the DMI, ingestion and digestibility of the nutrients and excretion of DM, CP, NDF, ADF, N, OM e GE, and lower values for DMI at body weight (BW) and metabolic weight (MW) basis. Nellore cattle showed higher rates of ingestion, rumination and chewing of DM e NDF min/kg, having lower values for the same rates in kg/min. Serum variables were influenced by genetics and nitrate levels, but without values beyond normality. As rumen dynamics, Holsteins presented superior absolute values and inferior values when these parameters were calculated in BW and MW basis. The zebu cattle presented medium and minimum pH larger and less time pH below 6.2, having larger count for protozoa count. Nellore had higher concentrations for NH3, CH4 and production of CH4. Holstein presented higher values for microbial N (g/day) and N retained balance (g/kg N ingested) and lower values for N balance in feces (g/kgN ingested) and microbial N (mg/kgMW.d-1). The increase in the level of CN in the diet increased linearly the digestibility of EE and NNE, average time ruminating, chewing rate for DM and NDF (min/kg), and decreased the DMI in BW and MW basis and the excretion of DM, EE, NNE, OM and GE. The intake rate of DM and NDF kg/min, creatinine in urine (mg/kgBW), the total time eating and NH3 balance showed quadratic effect by increasing the addition of CN in the diet. The levels of nitrate on animal feed influenced the percentage of NDF, CP and EE in the batch digesters afluents. The biodigestors containing the taurine feces presented the highest values of NDF/ ADF affluent and lowest values for total solids (TS), lower volume of biogas and CH4 and lower ratio of CH4/amount of feces. Taurines presented better use of the feed, producing lesser CH4, and lower ultimate methane yield at batch digesters. The CN levels affected the intake, digestibility and nitrogen metabolism, however without affecting the production of CH4 or the batch digester efficiency.

A remoção de nitrogênio via processos biológicos de nitrificação e desnitrificação foi estudada utilizando-se um reator operado em bateladas seqüenciais submetido a períodos aeróbios e anóxicos. Metano foi adicionado como doador de elétrons na etapa desnitrificante nos períodos anóxicos. Foram testadas diferentes condições operacionais e nutricionais com o objetivo de se alcançar a melhor eficiência de remoção de nitrogênio. Quando o reator operou com elevadas concentrações de biomassa em suspensão (6 g/L), a oxidação completa do nitrogênio amoniacal foi alcançada sob períodos aeróbios de 6 e 3 horas e anóxicos de 16,5 e 4 horas adotados nas etapas 1 e 2, respectivamente. Porém, a desnitrificação foi principalmente associada com o uso de subprodutos metabólicos no lugar do metano. De forma a diminuir o consumo de material endógeno, a biomassa foi imobilizada em material suporte (espuma de poliuretano) e os períodos aeróbios e anóxicos foram diminuídos para 3 horas cada (etapa 3) e posteriormente, 0,5 h e 1,5 h (etapa 4). Nesta última etapa, as maiores eficiências de remoção de nitrogênio, (~35%) foram verificadas somente nos primeiros dias de operação. O processo de desnitrificação utilizando metano como doador de elétrons também foi estudado sob condições anóxicas tendo nitrato e, posteriormente, nitrito como fontes de nitrogênio oxidadas. Nesses experimentos, as eficiências de remoção de nitrogênio foram de 75% e 90%, porém foram obtidos baixos valores de constantes cinéticas aparentes de primeira ordem, \'K IND.NO3\' = 0,007/h e \'K IND.NO2\' = 0,0278/h, respectivamente, para ambos os aceptores de elétrons. Os resultados obtidos a partir de ensaios de número mais provável (NMP) para a quantificação dos organismos metanotróficos resultaram em 5,1 x \'10 POT.3\' (etapa 3, biomassa em suspensão) e 3,5 x \'10 POT.7\' NMP/g sólidos totais voláteis (etapa 4, biomassa aderida). Portanto, a presença de meio suporte para a adesão de biomassa aliado aos ciclos de aeração mais freqüentes favoreceram o crescimento dessas bactérias. Sulfato e cloreto, nas concentrações de, aproximadamente, 100 mg/L, afetaram a eficiência de remoção de nitrogênio quando associado ao processo metanotrófico. Os resultados das análises de biologia molecular revelaram a presença de organismos metanotróficos semelhantes a Methylomonas sp. tanto em amostras de biomassa retiradas do reator quando este operou sob condições desnitrificantes na presença de oxigênio, como também, naquelas retiradas quando o reator operou em condições anóxicas. / Nitrogen removal via biological nitrification and denitrification was studied in a sequencing batch reactor submitted to aerate and anoxic periods. Methane was added as electron donor for denitrification in the anoxic periods. Different operational and nutritional conditions referred to as stages in this text were tested aiming to achieve the best nitrogen removal efficiency. When the reactor operated with high suspended biomass concentration (6 g/L), complete ammonia nitrogen oxidation was obtained in 6 to 3 hours aerobic periods and 16.5 to 4 hours anoxic periods defined for stage 1 and stage 2, respectively. However, denitrification was mainly associated with the use of endogenous metabolic byproducts instead of methane. In order to diminish endogenous material uptake, the biomass was immobilized in support material (polyurethane foam) and aerobic and anaerobic periods were reduced to 3 hours each (stage 3), followed by another reduction to 0.5 and 1.5 hours, respectively (stage 4). The highest nitrogen removal efficiencies (~35 %) were identified in this last stage, but only during the initial days of operation. The denitrification process using methane as electron donor was also studied under anoxic conditions, separately from nitrification by adding nitrate and nitrite as the oxidized nitrogen sources. In these experiments, nitrogen removal efficiencies were of 75% and 90%, but very low first order kinetic constants \'K IND.NO3\' = 0,007/h e \'K IND.NO2\' = 0,0278/h, respectively, were obtained with both the electron acceptors. The most provable number (MPN) tests carried out for methanotrophic bacteria quantification resulted in 5,1 x \'10 POT.3\' MPN/gVSS (stage 3 - suspended biomass) and 3,5 x \'10 POT.7\' MPN/gVSS (stage 4 - attached biomass). Therefore, the presence of a support media for biomass adhesion as well as more frequent aeration cycles enhanced the growth of such bacteria. Sulfate and chloride at concentrations of 100 mg/L, approximately, affected the nitrogen removal efficiency associated to methanotrofic process. The presence of methanotrops identified by molecular biology tests as Methylomonas sp was observed in samples taken from reactor in presence of oxygen and under anoxic operational conditions.

Orientador: Marcos Pereira Marinho Aidar / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T02:37:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nobrega_GiseliAreias_D.pdf: 18561704 bytes, checksum: 94b712faf7ec2492cdcd1ca4a9d2d54b (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutora em Biologia Vegetal

Orientador: Ladaslav Sodek / Tese (doutorado) - Universidade Esstadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T18:53:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lanza_LucianaNunesMenolli_D.pdf: 7782960 bytes, checksum: 92b0ce21151564c79758f7150c4afd6d (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A soja é a leguminosa de maior importância econômica no Brasil com produção de 72,23 milhões de toneladas na safra de 2010/2011. O cultivo de soja em regiões que sofrem alagamento é uma das principais causas de perda de produtividade no Brasil. Nestas condições, ocorre redução na taxa de oxigênio do solo, e o sistema radicular da planta entra em hipoxia prejudicando o desenvolvimento e a produtividade das plantas. Existem evidências de que a adição de nitrato em condições de alagamento do sistema radicular (hipoxia) promove tolerância ao estresse, entretanto os mecanismos bioquímicos que envolvem essa tolerância ainda não estão totalmente elucidados. Analisando as alterações no metabolismo de nitrogênio em hipoxia, em plantas submetidas a diferentes condições experimentais, observou-se redução do conteúdo de nitrato dentro da planta, aumento no teor de aminoácidos solúveis totais, aumento na composição dos aminoácidos livres: Ala e Gaba, e redução de Asn, em plantas não noduladas e noduladas, além de redução no conteúdo de ureídeos totais em plantas noduladas. A adição de nitrato promoveu maior conteúdo de nitrato nas raízes, seiva do xilema e nódulos, maior teor de aminoácidos solúveis totais, maior conteúdo de proteínas solúveis totais nas raízes e menor nas folhas. A atividade da enzima redutase do nitrato in vivo em condições de hipoxia reduziu nas raízes das plantas não noduladas e nas raízes e folhas das plantas noduladas. A inclusão de K15NO3 no meio demonstrou que o nitrato é, de fato, absorvido em condições de hipoxia, pois as raízes, folhas e nódulos todos incorporaram o 15N. Entretanto, absorção do nitrato sob hipoxia foi bem menor do que sob normoxia. Tanto em normoxia como hipoxia as raízes apresentaram o maior grau de enriquecimento com 15N enquanto que a incorporação nos nódulos foi menor. Houve incorporação de 15N em aminoácidos em todos os tecidos, o que permite concluir que o nitrato não é apenas absorvido pelas raízes sob hipoxia mas também assimilado e transportado para a parte aérea. Os aminoácidos mais próximos ao processo de assimilação de nitrato, Asp, Glu, Ala e Asn, foram os que mais incorporaram o 15N. No entanto, em geral um grau menor de incorporação foi encontrado sob hipoxia. A adição de nitrato, no dia 7, na solução do vaso de cinco cultivares de soja cujo sistema radicular estava alagado promoveu, na cultivar IAC Foscarin-31, maior crescimento da planta quando comparada às plantas com nitrato desde o início do experimento; na cultivar IAC-23, maior massa seca do sistema radicular; nas cultivares IAC-17 e IAC-18 foi evidenciado o mesmo crescimento da planta que as demais com nitrato; e na cultivar IAC-24, houve menor crescimento da planta. A adição também promoveu maior formação de aerênquima no caule, na raiz principal e adventícia, além de estimular a maior formação de raízes adventícias. Os dados sugerem que em condições de hipoxia, embora em quantidades bastante reduzidas e num processo mais lento, o nitrato é absorvido pelas raízes, sendo parte, convertida a aminoácidos e menos de 40% convertidos a nitrito, o qual é eliminado para o meio. A redução do nitrato via redutase do nitrato, passo inicial de sua metabolização, não é um passo limitante, uma vez que há produção de nitrito, produto da atividade da enzima. Com a adição de nitrato na solução do vaso de cinco cultivares de soja foram observadas tendências para suprir a ausência de nitrogênio e manter o desenvolvimento da plantas em condições de alagamento. A cultivar IAC Foscarin-31 e IAC-24 apresentaram crescimento geral da planta, sendo maior o crescimento observado na cultivar IAC Foscarin-31. Na cultivar IAC-23 houve maior crescimento do sistema radicular; na cultivar IAC-17, da parte aérea, assim como na IAC-18 / Abstract: Soybean is a legume of great economic importance in Brazil with a production of some 72.23 million tons (2010/2011 harvest). One of the main causes of diminished yields of the cultivars produced in Brazil is their cultivation in regions subject to flooding. Under such conditions reduced availability of oxygen in the soil leads to hypoxia of the root system which impairs plant development and yield. There is evidence that the presence of nitrate during flooding can improve tolerance to hypoxic stress. However, the biochemical mechanisms underlying this phenomenon have not been fully elucidated. After analysis of the changes in nitrogen metabolism that occur under hypoxia, in plants subjected to a variety of experimental conditions, it was observed that there was a reduction in plant nitrate content, an increase in total soluble amino acids, an increase in the relative abundance of free Ala, Gaba, and a reduction in Asn, in both nodulated and non-nodulated plants, as well as a reduction of ureides in nodulated plants. The addition of nitrate during flooding resulted in a higher nitrate content of the root, nodule and xylem sap. Total soluble amino acids and soluble proteins also increased in the root under these conditions but decreased in the leaf. Under hypoxia the in vivo nitrate reductase activity declined in the roots of non-nodulated plants and in both the roots and leaves of nodulated plants. The inclusion of K15NO3 in the nutrient solution confirmed the uptake of nitrate under hypoxia, since roots, leaves and nodules became labelled. However, uptake under hypoxia was much lower than that observed under normoxia. Under both normoxia and hypoxia the roots showed the highest degree of 15N enrichment while the nodules showed the weakest. Incorporation of 15N in amino acids of all tissues shows that 15NO3 was not only taken up by the roots under hypoxia but that it was assimilated and transported to the shoot. The amino acids considered closest to N assimilation, Asp, Glu, Ala and Asn, were the most highly labelled. Nevertheless, lower levels of incorporation were generally found under hypoxia. The addition of nitrate to the hydroponic nutrient solution of five soybean cultivars, 7 days after flooding the root system, stimulated greater growth of the cultivar IAC Foscarin-31 as compared to plants with nitrate from the beginning of the experiment. It also stimulated greater root dry mass of the cultivar IAC-23, produced a similar growth increase of cultivars IAC-17 and IAC-18 compared to those with nitrate from the beginning, but resulted in less growth for the cultivar IAC-24. The addition of nitrate also stimulated formation of adventitious roots as well as aerenchyma which formed on both the stem and the main and adventitious roots. The data show that under conditions of hypoxia, nitrate is taken up by the roots although at a much lower rate than under normoxia, and in part is assimilated into amino acids while nearly 40% is reduced to nitrite which is excreted to the surrounding medium. The reduction of nitrate by the enzyme NR, the first step of nitrate metabolism, does not appear to be limiting since large quantities of the reaction product, nitrite, accumulate. With the addition of nitrate to the flooding medium of five soybean cultivars there was a tendency to overcome the absence of nitrogen and maintain plant development under flooded conditions. Of the five cultivars studied, IAC Foscarin-31 and IAC-24 responded positively through overall plant growth, with Foscarin-31 showing the greatest growth. Cultivar IAC-23 responded with greater root growth while IAC-17 and IAC-18 presented greater shoot growth / Doutorado / Biologia Vegetal / Doutor em Biologia Vegetal

Orientadores: Carlos Roberto Espindola, Sueli Yoshinaga Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-04T06:16:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomes_RodrigoDutra_M.pdf: 7238952 bytes, checksum: f697a68619f59ae5444e9f6ddc257bda (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Procurou-se detectar alguns aspectos ligados à possibilidade de contaminação do aqüífero livre do município de Pereira Barreto. Com a implantação da Usina Hidrelétrica de Três Irmãos, ocorreu uma elevação generalizada do aqüífero livre, da região, suscetibilizando-o a receber influências negativas da superfície. Foram realizadas análises de nitrato (N-NO3) em amostras colhidas nos poços de monitoramento distribuídos na área urbana deste município. Foram realizados Mapeamento da Vulnerabilidade e de Riscos no entorno da área urbana, aplicando a metodologia GOD e utilizados os preceitos teóricometodológicos adotados em abordagem sistêmica, considerando homem-natureza de uma forma integrada. Observou-se que as diferenciações nas concentrações de nitrato estão ligadas ao uso e ocupação superficial. Na maioria dos poços que apresentam concentrações acima dos padrões aceitáveis pela Portaria 518 do Ministério da Saúde, estas estão vinculadas às cargas de nitrogênio impostas pelo cemitério municipal. No mapeamento da vulnerabilidade foram encontradas, em sua maioria, classes de moderada a alta vulnerabilidade, estas últimas localizadas ao redor dos cursos d'águas, associadas às baixas profundidades do freático. A delimitação das áreas de maiores riscos à contaminação, indicadas no mapa, também aponta para uma associação com a forma de uso e ocupação superficial. Assim, as áreas detentoras de cultivo agrícola, em que se empregam consideráveis cargas de fertilizantes nitrogenados ou pesticidas, compostos por substâncias danosas persistentes e móveis, foram classificadas como de alto risco. Dessa maneira, os problemas ambientais encontrados não representam mais do que uma forma sob a qual a problemática social se expressa. Empreendimentos como Usinas Hidroelétricas podem alterar a vulnerabilidade das águas subterrâneas, deixando-as mais susceptíveis a receberem contaminações da superfície. Além disso, observa-se que as mais significativas fontes de contaminação estão diretamente associadas tanto ao processo produtivo (cultivos), quanto aos problemas de infra-estrutura urbana (lixões, fossas sépticas etc) / Abstract: This work aims to detect some aspects related to the probable contamination of the unconfined groundwater located in Pereira Barreto city. The up rising of the unconfined groundwater, due to the construction of the Hidreletric dams of Três Irmãos in this area, which contributed to the of contamination susceptibility from surface. To detect possible contamination, N-NO3 analysis in water, colected from monitoring wells located along urban areas, was carried out. Vulnerability and Risc maps were made using methods GOD. The theoretical-methodological roles used by systemic approaching were used, considering man and nature as integrated form. As results, was observed that the differentiations in the nitrate concentrations is due to the surface use and occupation. Most of the weels that shown nitrate concentration up to the limit, proposed by Health Department (Decree 518), was due to the nitrogen charges from municipal cemetery. As vulnerability results, was observed medium and high levels, mainly near and around water flows, associated to unconfined groundwater low depth in this location. High vulnerability risc area delimitation (showed in risc maps) is also related to area use and occupation. Thus, areas with agriculture activities, that use considerable loads of nitrate fertilizers and pesticides with toxic and mobile compounds, was classified as high risc areas. The environmental problems founded in the area, represents a minor part of the social problem expressed in the study location. Thus, construction and activities like hydroelectric power plants can modify the vulnerability of groundwaters, leaving them susceptible to receive contamination from surface. In second hand, was observed that the most significant contamination sources are from agricutural activities and urban infrastructure like landfills and domestic sewage / Mestrado / Análise Ambiental e Dinâmica Territorial / Mestre em Geografia

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:59:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ficha_dissertacao_renato_mello.pdf: 62368 bytes, checksum: c9f5a886563b33b2ad4b6d868f03e975 (MD5) Previous issue date: 2004-10-18 / The productivity of the cultures is greatly determined by the interaction between the metabolism of carbon and nitrogen. These two processes are straightly connected, once the necessary energy for the nitrogen assimilation comes directly or indirectly from the photosynthesis. The diverse agricultural and industrial activities contribute to the conversion of nitrate into nitride, causing toxicity to the environment, and, as a consequence, accumulation in the soil. Therefore, this work has as objective evaluate and describe the alterations in the physiological quality of the seed, and the characteristics of tomato plants growth when exposed to growing concentrations of nitrate and sodium nitride. Cv. Gaúcho tomato seeds, harvest of 2002, were submitted to nitrate and sodium nitride solutions with different concentrations (zero; 100; 200; 300 and 400mg Kg -1 ). Afterwards the seeds were submitted to the following analysis: germination test, first germination counting, germination speed index, plantule emergence in green house, emergence speed index, length of the shoot and root, fresh mass and dry of the shoot and root, electrical conductivity, chlorophyll total content and of carotenoids and leaf area. Based on the results we can conclude that the viability and the vigor of the seed are positively affected by the sodium nitrate . On the other hand, the sodium nitride negatively affects the viability, but it does not seem to have effect on the vigor of the tomato plant seeds. / A produtividade das culturas é grandemente determinada pela interação entre o metabolismo do carbono e do nitrogênio. Esses dois processos estão estreitamente interligados, uma vez que a energia necessária para a assimilação do nitrogênio deriva direta ou indiretamente da fotossíntese. As diversas atividades agrícolas e industriais contribuem para a conversão do nitrato a nitrito, ocasionando toxicidade ao meio ambiente e, como conseqüência, acúmulo no solo. Portanto, este trabalho tem como objetivo avaliar e descrever as alterações na qualidade fisiológica da semente e características do crescimento da planta de tomateiro, quando expostas a concentrações crescentes do nitrato e nitrito de sódio. Sementes de tomateiro cv. Gaúcho, safra 2002, foram submetidas às soluções de nitrato e nitrito de sódio, com diferentes concentrações (zero; 100; 200; 300 e 400mg Kg -1 ). A seguir, as sementes foram submetidas às seguintes análises: teste de germinação, primeira contagem da germinação, índice de velocidade de germinação, emergência das plântulas em casa de vegetação, índice de velocidade de emergência, comprimento da parte aérea e da raiz, massa fresca e seca da parte aérea e da raiz, condutividade elétrica, teores de clorofila total e de carotenóides e área foliar. Com base nos resultados podemos concluir que a viabilidade e o vigor das sementes são positivamente afetados pelos níveis de nitrato de sódio. Por outro lado, o nitrito de sódio afeta negativamente a viabilidade, mas parece não ter efeito sobre o vigor das sementes de tomateiro.

Este trabalho analisou os efeitos da radiação solar UV (UV-A e UV-B) em duas espécies de importância comercial do Chile, Mazzaella laminarioides e Porphyra columbina durante a primavera, período no qual freqüentemente tem sido verificado um aumento de radiação UV-B decorrente da diminuição da camada de ozônio. A interação entre a radiação UV e o suprimento de N foi também investigada. Essa interação estimulou a síntese de aminoácidos tipo micosporinas (MAAs) nas duas espécies, durante a exposição a altas irradiâncias de UV em curtos períodos. Esses resultados sugerem um ciclo diário na síntese desses compostos. A longo prazo (18 dias de cultivo), a adição de diferentes concentrações de NO3 não promoveu diferenças no conteúdo de MAAs e no crescimento de M. laminarioides, sugerindo uma adequação do metabolismo da espécie às condições experimentais. Discute-se a mobilização do N intra-celular para a manutenção da capacidade de fotoproteção das algas. Em geral, a UV-B não promoveu efeitos deletérios no crescimento e na produção de carragenanas em tetrasporófitos e gametófitos de M. laminarioides, o que seria esperado para uma espécie do médiolitoral que está exposta a variações na quantidade e qualidade de radiação solar. Entretanto, observou-se uma resposta diferenciada entre esses estádios em altas intensidades de irradiâncias de PAR e UV-B, sugerindo que gametófitos podem se aclimatar mais rapidamente a mudanças na irradiância solar do que tetrasporófitos. As radiações UV-B e UV-A promoveram alterações ultraestruturais em P. columbina. No entanto, após um período no escuro, foi observada uma recuperação parcial dessas estruturas. A partir dos resultados deste trabalho, pode-se concluir que os níveis de UV-B solar que atingiram a região de Magallanes, Chile, não causaram efeitos negativos para a produção de M. laminarioides. Entretanto, promoveram um grande acúmulo de MAAs em P. columbina, principalmente em experimentos com disponibilidade de nitrogênio. / This work analyzed the effects of solar UV radiation (UV-A and UV-B) on two commercial important species from Chile, Mazzaella laminarioides and Porphyra columbina, during the spring when it has often been reported a ozone layer depletion, and consequently increased UV-B radiation. Additionally, the interactive role of nitrogen supply and UV radiation was also investigated. This interaction stimulated synthesis of mycosporine-like amino acids (MAAs) in both species when exposed to high UV irradiance in short-term cultivation. These results suggest the presence of a daily cycle in the MAAs production. In the long-term (18 days), different concentrations of N supply did not cause differences neither in MAAs content nor in growth, suggesting a metabolic acclimation to the experimental conditions. The shift of intracellular N from photosynthetic pigments to MAAs to maintain the capacity of photoprotection is discussed. In general, the UV-B did not cause differences neither in growth nor in carrageenan production in tetrasporophytes and gametophytes of M. laminarioides, once a intertidal species is exposed to variations in solar radiation quality and quantity. However, differentiated responses between gametophytes and tetrasporophytes were observed in high UV and PAR irradiances, suggesting that gametophytes can acclimate more quickly to solar radiation changes than tetrasporophytes. The UV-B and UV-A radiation promoted ultra-structural changes in P. columbina. However, a partial recovery was observed after a period in dark. Based on these results we concluded that UV-B levels that were reaching Magallanes Region, Chile, did not affect biomass production of M. laminarioides, but promoted a greater accumulation of MAAs in P. columbina when cultivated with N addition

Estudos anteriores realizados no Laboratório de Fisiologia Vegetal do IBUSP com Guzmania monostachia demonstraram que quando essas plantas são submetidas ao déficit hídrico ocorre a indução do CAM, com maior expressão desse metabolismo na porção foliar apical. Para outra espécie (Vriesea gigantea), foi verificada a maior atividade da enzima nitrato redutase (NR) na porção basal durante o período diurno. Em uma bromélia terrestre (Ananas comosus) foi observada a sinalização por citocininas tanto na indução da expressão gênica, quanto na ativação da NR. Outros laboratórios evidenciaram que plantas de Mesembryanthemum crystallinum induzidas ao CAM apresentaram uma provável regulação negativa da fosfoenolpiruvato carboxilase (PEPC) por citocininas. Em decorrência desses conhecimentos acumulados, surgiram novos questionamentos: haveria variações diuturnas da atividade das enzimas PEPC e NR nas diferentes porções das folhas de G. monostachia induzidas ao CAM? A maior disponibilidade de esqueletos carbônicos à noite (acúmulo de acidez) influenciaria positivamente a atividade da NR, deslocando seu pico de atividade para o período noturno? As variações dos teores endógenos de citocininas acompanhariam as possíveis mudanças da atividade da PEPC e da NR, indicando, assim, a participação dessa classe hormonal na regulação dessas enzimas? O presente trabalho teve por objetivo principal investigar uma possível regulação da atividade das enzimas PEPC e NR por citocininas em folhas destacadas da bromélia epífita com tanque, Guzmania monostachia (Bromeliaceae) induzidas ao CAM. Foi esperado com esta pesquisa aprofundar os estudos sobre a inter-relação entre o comportamento fotossintético, a capacidade de assimilação de nitrogênio e a possível regulação das atividades da PEPC e da NR por citocininas endógenas. Análises de acidez titulável, ácidos orgânicos, amido endógeno e da atividade da enzima malato desidrogenase (MDH) foram realizadas, confirmando a indução do CAM nas folhas isoladas de G. monostachia mantidas em polietilenoglicol (PEG) a uma concentração de 30%. O uso desse composto foi eficiente na redução do conteúdo relativo de água e na imposição da deficiência hídrica foliar. Além disso, pôde-se verificar a maior expressão do CAM na porção apical das folhas mantidas em PEG 30%, quando comparada à porção basal. Análises da atividade da PEPC e da NR permitiram verificar a separação espacial dessas enzimas. A primeira apresentou maior atividade no ápice foliar, enquanto a segunda mostrou a maior atividade na porção basal. Apesar disso, não foi observada a separação temporal dessas enzimas, uma vez que ambas apresentaram picos de atividade noturna. A maior atividade da NR durante o período escuro (01 hora) foi verificada nas folhas-controle ou sob deficiência hídrica. Esse resultado sugere que outros fatores, diferentes do metabolismo CAM, influenciaram para a ocorrência da maior atividade dessa enzima durante o período noturno. Os resultados obtidos ainda sugerem que as citocininas possivelmente atuaram como um regulador negativo para a atividade da PEPC durante o dia, uma vez que os maiores níveis endógenos desse hormônio foram observados durante esse período, enquanto a maior atividade dessa enzima foi verificada durante a noite, quando os teores de Z+iP decaíram significativamente. A aplicação de Z ou iP resultou também num decréscimo da atividade dessa enzima. Por outro lado, as citocininas atuaram como um provável regulador positivo para a atividade da NR, uma vez que a maior atividade noturna dessa enzima foi antecedida em 3 ou 6 horas pelos maiores níveis endógenos de citocininas na porção basal das folhas mantidas em água ou PEG 30%, respectivamente. A aplicação de citocininas-livres aumentou significativamente a atividade da NR na base das folhas destacadas mantidas em água ou PEG 30% / Prior studies undertaken in the Laboratory of Plant Physiology on IBUSP with Guzmania monostachia have shown that during water shortage, CAM induction occurs with greater expression in the apical portion of the leaf. In the case of another species (Vriesea gigantean), more intense nitrate reductase (NR) enzyme activity was observed in the basal portion during the daytime. In a certain terrestrial bromeliad (Ananas comosus), signaling by cytokinins, both in the induction of gene expression as well as NR activation, was observed. According to other laboratories, the cytokinins seem to play a negative regulation of phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) in CAM induced Mesembryanthemum crystallinum plants. As a result of accumulated knowledge, new questions have arisen, such as: Are there daily variations in PEPC and NR enzymes activity in the different portions of CAM induced leaves of G. monostachia? Would the more pronounced nocturnal availability of carbon skeletons (accumulation of acidity) positively influence NR activity, with consequential displacement of its peak of activity to this period? Would variations in endogenous cytokinins concentration accompany possible changes in PEPC and NR activity, thereby indicating the participation of this hormonal class in their regulation? The main aim in the present study was to investigate the possible regulation of PEPC and NR activity by cytokinins in detached CAM-induced leaves of the epiphyte tank bromeliad Guzmania monostachia (Bromeliaceae). The expectations with this research were to study more deeply the inter-relationship between photosynthetic behavior, the capacity for nitrogen assimilation and the possible regulation of PEPC and NR activity by endogenous cytokinins. Analyses of titratable acidity, organic acids, endogenous starch and malate dehydrogenase (MDH) enzyme activity confirmed CAM induction in isolated leaves of G. monostachia kept in polyethylene glycol (PEG) at a concentration of 30%. The use of this compound was efficient in reducing relative water content and imposing leaf water deficiency. Furthermore, compared to the basal portion, greater CAM expression could be observed in the apical portion of leaves kept in PEG 30%. Analyses of PEPC and NR activity allowed detecting their mutual spatial separation, seeing that, in the first greater activity was concentrated in the leaf apex, while in the second this was more pronounced in the basal portion. Even so, no temporal separation could be observed, since peak of activity for both occurred at night. The peak of nocturnal NR activity (1 hour) was observed in control leaves or those undergoing water deficiency, thereby implying that factors, other than CAM metabolism, exerted an influence on the occurrence of more intense activity of this enzyme at this time. Furthermore, there were indications that cytokinins possibly act as a negative regulator of PEPC activity during the daytime, when the highest endogenous levels of this hormone were observed, whereas it was apparent that the most intense activity of this enzyme actually occurred at night, when Z+iP rates decreased significantly. Z or iP application also induced a decrease in the activity of this enzyme. On the other hand, the cytokinins acted as a positive regulator of NR activity, since the nocturnal peak of activity of this enzyme was preceded by 3 or 6 hours by higher endogenous levels of cytokinins in the basal portion of leaves maintained in water or PEG 30%, respectively. The application of free cytokinins induced a significant increase in NR activity in the base of detached leaves kept in water or PEG 30%