Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2015. / A possibilidade de produzir etanol de resíduos lignocelulósicos tem se tornado cada vez mais atrativo. Dentre os diferentes tipos de resíduos o piolho de algodão gerado na indústria têxtil e a palha de cana de açúcar proveniente das lavouras de cana de açucar podem ser uma alternativa viável em processos fermentativos para a produção do bioetanol. Clostridium thermocellum possui alta capacidade de hidrólise de diferentes biomassas pela presença do complexo multienzimáticocelulossoma. O objetivo deste trabalho foi caracterizar as melhores condições de cultivo de C. thermocellum isolado (B8), obtido a partir do material do rúmen de caprino da raça Moxotó e mapear as proteínas secretadas na presença de piolho de algodão, palha de cana de açúcar e celulose cristalina, além de avaliar a expressão de alguns genes envolvidos na formação do complexo celulossomal. C. thermocellum B8 apresentou melhor condição de crescimento a 60°C, pH 7,0 e após 48 horas de incubação. Nas amostras do sobrenadante da cultura e nas frações eluídas dos susbtratos residuais: celulose (FEC), piolho de algodão (FEP) e palha de cana (FEPA) foi registrada atividade enzimática de Avicelase, CMCase, FPase e Xilanase. A taxa de expressão de genes quantificados por RT-qPCR, envolvidos na formação do celulossoma mostrou diferentes perfis de expressão em relação ao tempo de cultivo e ao tipo de substrato utilizado. A espectrometria por meio de nanoUPLC-MSE foi capaz de identificar 80 proteínas nas frações eluídas dos substratos residuais sendo que destas 32 em FEC, 25 em FEP e 23 em FEPA. Estavam presentes proteínas responsáveis pela formação da estrutura do celulossoma, proteínas do metabolismo de carboidratos, proteínas estruturais, de transporte de solventes e íons e de defesa. Os resultados apresentados podem ajudar a conceber estratégias para a otimização do cultivo de C. thermocellumB8em piolho algodão e palha de cana em grande escala para a hidrólise enzimática desses resíduos e possível produção de etanol. / The possibility of producing ethanol from lignocellulosic waste has become increasingly attractive. Among the different types of waste cotton louse generated in the textile industry and sugar cane straw from the sugar cane fields can be a viable alternative fermentation processes for the production of bioethanol. Clostridium thermocellum has high capacity hydrolysis of biomass by different complex multienzymaticcellulosome presence. The objective of this study was to characterize the best growing conditions of C. thermocellum isolated B8, obtained from Moxotó of goat rumen materials and map the proteins secreted in the presence of cotton louse, sugarcane straw and crystalline cellulose, and to evaluate the expression of genes involved in the formation of celulossomal complex. C. thermocellumB8 showed better growth condition of 60° C, pH 7.0 and after 48 hours of incubation. Samples of the culture supernatant, and eluted in the fractions of residual susbtratos: celullose (FEC), cotton louse (FEP), and sugarcane straw (FEPA) was recorded enzymatic activity of Avicelase, CMCase, and FPaseXylanase. The level of gene expression quantified by RT-qPCR involved in the formation of cellulosome showed different profiles of expression in relation to culture time and the type of substrate used. The spectrometry using nanoUPLC-MSE was able to identify 80 the proteins eluted fractions of residual substrates among these FEC 32, FEP 25 and 23 FEPA. Were present proteins responsible for the formation of cellulosome structure, carbohydrate metabolism of proteins, structural proteins, transport of ions and solvents and defense. These results can help develop strategies to optimize the cultivation of C. thermocellum B8 cotton louse and sugarcane straw on a large scale for the enzymatic hydrolysis of these residues and possible production of ethanol.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2015-10-23T17:36:15Z No. of bitstreams: 1 2015_MateusCostaCoelho.pdf: 1659827 bytes, checksum: e5806b8e5b074b778a40bb2b66e8faba (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2015-11-11T14:01:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_MateusCostaCoelho.pdf: 1659827 bytes, checksum: e5806b8e5b074b778a40bb2b66e8faba (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-11T14:01:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_MateusCostaCoelho.pdf: 1659827 bytes, checksum: e5806b8e5b074b778a40bb2b66e8faba (MD5) / A colheita mecanizada sem queima da cana-de-açúcar gera um grande acúmulo de palhiço no campo. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos de diferentes quantidades de palhiço remanescente pós-colheita no desempenho agronômico da cultura da cana-de-açúcar, no seu processo de decomposição, e nos níveis dos nutrientes nas folhas. O experimento foi instalado na Usina Jalles Machado, em Goianésia-GO, utilizando a cultivar IAC SP 91-1099 em área de produção comercial de cana-de-açúcar. Utilizou-se o delineamento de blocos ao acaso, com quatro blocos e cinco tratamentos (0%, 25%, 50%, 75%, e 100% de palhiço residual). A avaliação da decomposição de resíduos e liberação de nutrientes do palhiço para o solo foi feita apenas nos tratamento dois e cinco. Os resultados que apresentaram distribuição normal tiveram médias comparadas pelo teste de Tukey (5%), e os que não apresentaram distribuição normal foram submetidas ao teste de Kruskal-Wallis com comparações múltiplas. O palhiço apresentou grande potencial de fornecimento de nutrientes para a lavoura no longo prazo. A decomposição dos resíduos foi mais acelerada no tratamento cinco (100% de palhiço residual), na interface solo-palhiço, e não houve diferença entre os tratamentos na interface palhiço-superfície. O tratamento cinco apresentou os menores valores de meia vida. Não houve efeito dos tratamentos nos teores de nutrientes nas folhas. Os tratamentos não apresentaram efeitos significativos nas medidas biométricas, nas análises tecnológicas do caldo, nem na produtividade da cultura. / The sugarcane mechanical harvesting without burning generates great accumulation of straw in the field. The objective of this study was to evaluate the effects of different amounts of post-harvest remaining residues in the agronomic performance of the sugarcane, in its decomposition process, and in the levels of nutrients in the leaves. The experiment was installed at Usina Jalles Machado, in Goianésia-GO, using the IAC SP 91-1099 cultivar in an area of sugarcane commercial production. The randomized blocks experimental design was used, with four blocks and five treatments (0%, 25%, 50%, 75%, and 100% of remaining straw). The assessment of the decomposition of the residues a nutrient release was made only in the treatments two and five. The results that were normally distributed had their averages compared by the Tukey test (5%), and the results that were not normally distributed were compared by the Kruskal-Wallis test with multiple comparisons. The straw showed great potential of nutrient supply for the crop in the long run. The straw decomposition was faster in the treatment number five (100% of remaining straw), in the soil-straw interface, and no differences were observed between the treatments in the straw-surface interface. The treatment number five presented the lower values for half-life and. There were no effects of the treatments in the levels of macro and micronutrients in the leaves. No significant effects were presented by the treatments regarding the biometric measures of the crop, its juice technological analysis, and its productivity.