Made available in DSpace on 2017-07-10T17:37:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luciana Iurkiv.pdf: 711564 bytes, checksum: 5c4d90728ef8f794863f124f3c97e9a7 (MD5) Previous issue date: 2009-02-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Induced resistance involves the activation of latent defense mechanisms in plants in response to the treatment with biotic or abiotic agents. The use of crude extracts aimed at inducing resistance mechanisms is an interesting alternative to chemical control, however, in this extracts can occurs besides de presence of inducers, the presence of suppressors. This work objectived a partial purification, through gel filtration chromatography (GFC) and by ammonium sulphate (AS) precipitation, of compounds in basidiocarps crude extracts from Pycnoporus sanguineus efficient to the control of Asian rust in soybean by induction of resistance. Crude extracts from P. sanguineus were submited to gel filtration chromatography (GFC), and five proteins and one carbohydrate peaks were obtained, with molecular weight ranging from 1,82 to 5,18 KDa. It was made the fractionated protein purification from 100 mL of crude extract from P. sanguineus. The fractions obtained were: 0-20%, 20-40%, 40-60%, 60-80% and 80-100% of ammonium sulphate. Incised soybean cotyledons were treated with fractions from GFC and AS precipitation, crude extract 20% (EB 20%), Saccharomyces cerevisiae (25 mg mL-1) and water. After incubation during 20 h, was made biochemical analyses to verify the phytoalexins content and peroxidases, polyphenoloxidases, β-1,3 glucanases and phenylalanine ammonia-lyase activities. The treatments from GFC, protein fractions III (3,44 KDa), IV (2,79 KDa) and V (1,82 KDa), and carbohydrate fraction, fractions 40-60%, 60-80% and 80-100%, obtained by ammonium sulphate precipitation, crude extract (CE) of basidiocarps at 20%, besides control treatments fungicide (tebuconazole, 0,5 g a.i. L-1) and water were used to evaluate the antimicrobial activity and induction of resistance in soybean against P. pacchirhizi in greenhouse. Soybean plants were treated and after three days were inoculated with the pathogen. Samples were collected 0, 1, 3, 6 and 9 days after the treatment for biochemical analyses and the severity was evaluated after 13 days. The data referring to evaluation of antimicrobial activity show that the fractions do not have inhibiting activity of germination of spores. As for severity, the treatments protein fraction III and CE 20% were efficient in the reduction of the number of injuries for cm2. For peroxidase the CE 20% presented tendency in reducing the enzymatic activity. Chitinases and polifenoloxidases did not presented statistical differences between the treatments. For β-1,3 glucanases there was local induction for the treatments with glicide fraction and protein fractions III and V, and fractions 40-60% and 60-80%, while CE 20% presented systemic induction for this enzyme. For phenylalanine ammonia-lyase the purified fractions of P. sanguineus reduced the enzymatic activity, except for CE 20%. It was possible to induce defense mechanisms in soybean against P. pachyrhizi for the application of partially purified fractions from P. sanguineus, indicating its possible use as an alternative method for controling this pathogen / A indução de resistência envolve a ativação de mecanismos de defesa latentes existentes nas plantas em resposta ao tratamento com agentes bióticos ou abióticos. A aplicação de extratos brutos visando à indução de mecanismos de resistência é uma alternativa interessante ao controle químico, entretanto, nestes extratos pode ocorrer além da presença de indutores, a presença de supressores. Este trabalho teve por objetivo a purificação parcial, por meio de cromatografia de filtração em gel (CFG) e precipitação com sulfato de amônio (SA), de compostos presentes em extrato bruto de Pycnoporus sanguineus, eficientes no controle de ferrugem asiática em soja por indução de resistência. Extrato bruto de P. sanguineus foi submetido à cromatografia de filtração em gel, sendo obtidos cinco picos protéicos e um pico glícido, com pesos moleculares variando de 1,82 a 5,18 KDa. Foi efetuada a precipitação fracionada das proteínas presentes em 100 mL de extrato bruto de basidiocarpos de P. sanguineus. As frações obtidas foram: 0-20%, 20-40%, 40-60%, 60-80% e 80-100% de SA. Cotilédones de soja incisados foram tratados com as frações provenientes da CFG e precipitação com SA, além dos tratamentos extrato bruto a 20% (EB 20%), Saccharomyces cerevisiae (25 mg mL-1) e água. Após incubação pelo período de 20 h efetuou-se análises bioquímicas dos cotilédones para verificar os teores de fitoalexinas, peroxidases, polifenoloxidases, β-1,3 glucanases e fenilalanina amônia-liase. Os tratamentos obtidos por CFG frações protéicas III (3,44 KDa), IV (2,79 KDa) e V (1,82 KDa), e glícida, além das frações 40-60, 60-80 e 80-100% obtidos por saturação com SA foram selecionados para avaliação de atividade antimicrobiana e de indução de resistência em soja contra P. pacchirhizi em casa de vegetação, utilizou-se também extrato bruto (EB) 20% de basidiocarpo de P. sanguineus e as testemunhas fungicida tebuconazole (0,5 g i.a. L-1) e água. Visando avaliar o controle da doença ferrugem asiática e indução de enzimas relacionadas à defesa, montou-se ensaio em casa de vegetação onde plantas foram tratadas e após três dias inoculadas com o patógeno. Amostras foram coletadas 0, 1, 3, 6 e 9 dias após os tratamentos para análises bioquímicas e a severidade foi avaliada após 13 dias. Os dados referentes à avaliação de atividade antimicrobiana mostram que as frações não possuem atividade inibidora da geminação de esporos. Quanto à severidade, a fração III e o EB 20% foram eficientes na redução do número de lesões por cm2. Para peroxidases, o EB 20% apresentou tendência em reduzir a atividade enzimática. Quitinases e polifenoloxidases não apresentaram diferenças estatísticas entre os tratamentos. Para β-1,3 glucanases houve indução local pelas frações glícida e protéicas III e V, e pelas frações 40-60% e 60-80% em relação ao EB 20%, sendo que o mesmo apresentou indução sistêmica para essa enzima. Para fenilalaniana amônia-liase as frações purificadas de P. sanguineus apresentaram tendência em reduzir a atividade enzimática, com exceção para EB 20%. Foi possível induzir mecanismos de defesa em soja contra P. pachyrhizi pela aplicação de frações parcialmente purificadas de P. sanguineus, o que pode permitir o desenvolvimento de métodos alternativos para controle desse patógeno

Atualmente há grande interesse no desenvolvimento de processos enzimáticos eficientes para a hidrólise da biomassa lignocelulósica. O objetivo deste trabalho foi a otimização da produção por fermentação em estado sólido e a caracterização bioquímica, no extrato bruto, das -glucosidases, -xilosidases e xilanases produzidas por Colletotrichum graminicola e das lacases produzidas por Pycnoporus sanguineus. Também foi avaliado o potencial de aplicação dos extratos obtidos em coquetéis enzimáticos para a sacarificação de resíduos agroindustriais. A otimização das condições de cultivo, empregando a Metodologia de Superfície de Resposta, levou à produção de 159,3 ± 12,7 U g-1, 125,88 ± 6,4 U g-1, 378,1 ± 23,3 U g-1 e 138,6 ± 6,4 U g-1 de -glucosidases, -xilosidases, xilanases e lacases, respectivamente. Os meios de cultivo empregados foram constituídos por farelo de trigo suplementado com resíduos agroindustriais. Todas as enzimas produzidas apresentaram pH e temperatura ótimos de reação de 4,5-5,0 e 65ºC, respectivamente, bem como boa estabilidade térmica e ao pH. O coquetel composto pelos extratos brutos obtidos em condições otimizadas para a produção de xilanases (ECg) e lacases (EPs), em mistura com um extrato bruto de Trichoderma reesei rico em celulases (ETr) foi muito eficiente na sacarificação de palha de cana e papelão, sem pré-tratamento, atingindo rendimentos de 41,4 e 71,1% em glicose, respectivamente. Além disso, este coquetel foi mais eficiente na sacarificação de bagaço de cana explodido e in natura bem como de palha de cana in natura, quando comparado a um coquetel contendo celulases comerciais (Celluclast®) em mistura com ECg e EPs. Visando estudos futuros da ação individual de cada enzima sobre a biomassa, foi purificada uma -glucosidase majoritária de C. graminicola. A enzima mostrou temperatura e pH ótimos de reação de 5,0 e 65ºC, respectivamente, boa estabilidade térmica e ao pH, além da estimulação por xilose, propriedade muito interessante para emprego em coquetéis mistos de celulases e xilanases. Os resultados encontrados sugerem que as enzimas produzidas por C. graminicola e P. sanguineus, assim como os coquetéis enzimáticos avaliados, apresentam características muito interessantes para aplicações biotecnológicas, particularmente em processos de sacarificação da biomassa para obtenção de etanol celulósico. / There is currently a great interest in developing efficient processes for the enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass. The objective of this study was the optimization of the culture conditions for the production of -glucosidases, xylanases and -xylosidases by Colletotrichum graminicola and laccases by Pycnoporus sanguineus under solid state fermentation, followed by the biochemical characterization of the enzymes in the crude extracts. The potential of application of the extracts to compose enzyme cocktails for the saccharification of agroindustrial residues was also investigated. Optimization of the culture conditions using the Response Surface Methodology led to the production of 159.3 ± 12.7 U g - 1, 125.88 ± 6.4 U g- 1, 378.1 ± 23.3 U g - 1 and 138.6 ± 6.4 U g - 1 of -glucosidases, -xylosidases, xylanases and laccases, respectively. The culture media employed consisted mainly of wheat bran, supplemented with agroindustrial residues. All enzymes produced showed optimum pH and temperature of 4.5-5.0 and 65° C, respectively, as well as good thermal and pH stability. A cocktail composed of the crude extracts obtained under optimized conditions for the production of xylanases (ECg) and laccases (EPs), mixed with a Trichoderma reesei crude extract (ETr), rich in cellulases, was highly efficient for the saccharification of sugarcane trash and cardboard, without pretreatment, reaching yields of 41.4% and 71.1% in glucose, respectively. Moreover, this cocktail was more efficient than a cocktail composed of commercial cellulases (Celluclast ®) in combination with ECg and EPs for the saccharification of raw and steam exploded sugarcane bagasse, as well as raw sugarcane trash. Aiming future studies on the individual action of each enzyme on biomass, a majoritary -glucosidase from C. graminicola was purified. The enzyme showed optima of temperature and pH of 5.0 and 65° C, respectively, good thermal and pH stability, as well as stimulation by xylose, a very interesting property for its application in mixed cellulase-xylanase cocktails. The results suggested that the enzymes produced by C. graminicola and P. sanguineus, as well as the cocktails employed in this study, have good potential for biotechnological applications, particularly in biomass saccharification processes for cellulosic ethanol production.

Atualmente há grande interesse no desenvolvimento de processos enzimáticos eficientes para a hidrólise da biomassa lignocelulósica. O objetivo deste trabalho foi a otimização da produção por fermentação em estado sólido e a caracterização bioquímica, no extrato bruto, das -glucosidases, -xilosidases e xilanases produzidas por Colletotrichum graminicola e das lacases produzidas por Pycnoporus sanguineus. Também foi avaliado o potencial de aplicação dos extratos obtidos em coquetéis enzimáticos para a sacarificação de resíduos agroindustriais. A otimização das condições de cultivo, empregando a Metodologia de Superfície de Resposta, levou à produção de 159,3 ± 12,7 U g-1, 125,88 ± 6,4 U g-1, 378,1 ± 23,3 U g-1 e 138,6 ± 6,4 U g-1 de -glucosidases, -xilosidases, xilanases e lacases, respectivamente. Os meios de cultivo empregados foram constituídos por farelo de trigo suplementado com resíduos agroindustriais. Todas as enzimas produzidas apresentaram pH e temperatura ótimos de reação de 4,5-5,0 e 65ºC, respectivamente, bem como boa estabilidade térmica e ao pH. O coquetel composto pelos extratos brutos obtidos em condições otimizadas para a produção de xilanases (ECg) e lacases (EPs), em mistura com um extrato bruto de Trichoderma reesei rico em celulases (ETr) foi muito eficiente na sacarificação de palha de cana e papelão, sem pré-tratamento, atingindo rendimentos de 41,4 e 71,1% em glicose, respectivamente. Além disso, este coquetel foi mais eficiente na sacarificação de bagaço de cana explodido e in natura bem como de palha de cana in natura, quando comparado a um coquetel contendo celulases comerciais (Celluclast®) em mistura com ECg e EPs. Visando estudos futuros da ação individual de cada enzima sobre a biomassa, foi purificada uma -glucosidase majoritária de C. graminicola. A enzima mostrou temperatura e pH ótimos de reação de 5,0 e 65ºC, respectivamente, boa estabilidade térmica e ao pH, além da estimulação por xilose, propriedade muito interessante para emprego em coquetéis mistos de celulases e xilanases. Os resultados encontrados sugerem que as enzimas produzidas por C. graminicola e P. sanguineus, assim como os coquetéis enzimáticos avaliados, apresentam características muito interessantes para aplicações biotecnológicas, particularmente em processos de sacarificação da biomassa para obtenção de etanol celulósico. / There is currently a great interest in developing efficient processes for the enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass. The objective of this study was the optimization of the culture conditions for the production of -glucosidases, xylanases and -xylosidases by Colletotrichum graminicola and laccases by Pycnoporus sanguineus under solid state fermentation, followed by the biochemical characterization of the enzymes in the crude extracts. The potential of application of the extracts to compose enzyme cocktails for the saccharification of agroindustrial residues was also investigated. Optimization of the culture conditions using the Response Surface Methodology led to the production of 159.3 ± 12.7 U g - 1, 125.88 ± 6.4 U g- 1, 378.1 ± 23.3 U g - 1 and 138.6 ± 6.4 U g - 1 of -glucosidases, -xylosidases, xylanases and laccases, respectively. The culture media employed consisted mainly of wheat bran, supplemented with agroindustrial residues. All enzymes produced showed optimum pH and temperature of 4.5-5.0 and 65° C, respectively, as well as good thermal and pH stability. A cocktail composed of the crude extracts obtained under optimized conditions for the production of xylanases (ECg) and laccases (EPs), mixed with a Trichoderma reesei crude extract (ETr), rich in cellulases, was highly efficient for the saccharification of sugarcane trash and cardboard, without pretreatment, reaching yields of 41.4% and 71.1% in glucose, respectively. Moreover, this cocktail was more efficient than a cocktail composed of commercial cellulases (Celluclast ®) in combination with ECg and EPs for the saccharification of raw and steam exploded sugarcane bagasse, as well as raw sugarcane trash. Aiming future studies on the individual action of each enzyme on biomass, a majoritary -glucosidase from C. graminicola was purified. The enzyme showed optima of temperature and pH of 5.0 and 65° C, respectively, good thermal and pH stability, as well as stimulation by xylose, a very interesting property for its application in mixed cellulase-xylanase cocktails. The results suggested that the enzymes produced by C. graminicola and P. sanguineus, as well as the cocktails employed in this study, have good potential for biotechnological applications, particularly in biomass saccharification processes for cellulosic ethanol production.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:01:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carolina Braz Silva.pdf: 810800 bytes, checksum: 70f05bacdef63b8aef2325761ace6cca (MD5) Previous issue date: 2011-08-23 / The organophosphate insecticides have been widely used for agricultural purposes. In the environment, organophosphates have been found in various environmental matrices, resulting in a growing environmental concern, among these compounds stands out Acephate, organophosphate and was registered by ANVISA reassessed in 2009, due to their toxicological and carcinogenic potential. The development of this work sought to select strains of Trichoderma harzianum capable of stimulating enzyme production by Trametes villosa and Pycnoporus sanguineus to promote the reduction of toxicity of Acephate. First there was the selection of strains of T. harzianum then became mixed cropping of selected strains of T. harzianum with Trametes villosa and T. harzianum with Pycnoporus sanguineus to determine the potential production of enzymes, and further tests were carried out with concentrations of 10% and 50% Acephate then held the toxicity test to assess the reduction of toxicity of Acephate. The results obtained in the experiments show that linhanges T. harzianum are good producers of lignin peroxidase (45 U.mL-1) and manganese peroxidase (23 Uml-1), the strains of T. harzianum were able to increase the production of Laccase in culture with T. villosa (20.57 Uml-1) and assessed that the fungi produced more enzymes in the presence of 50% Acephate. In toxicity tests, the samples with 10% Acephate addressed by the fungi indicated that compared to control, the association of P. sanguineus and Trichoderma T47 increased by 94% of cholinesterase, indicating a decrease in its toxicity, the association of P. sanguineus and Trichoderma harzianum ALL42 increase of 93% and the association between T. villosa and T. harzianum T39, an increase of 100% of cholinesterase, indicating that fungi were able to reduce the toxicity of Acephate. / Os inseticidas organofosforados têm sido amplamente utilizados para fins agrícolas. No ambiente, os organofosforados têm sido encontrados em diversas matrizes ambientais, resultando em uma crescente preocupação ambiental, dentre estes compostos destaca-se o Acefato, organofosforado que teve seu registro reavaliado pela ANVISA em 2009, devido ao seu potencial toxicológico e carcinogênico. O desenvolvimento deste trabalho buscou selecionar linhagens de Trichoderma harzianum capazes de estimular a produção enzimática por Trametes villosa e Pycnoporus sanguineus a fim de promover a diminuição da toxicidade do Acefato. Primeiramente realizou-se a seleção das linhagens de T. harzianum, em seguida fez-se o cultivo misto das linhagens selecionadas de T. harzianum com Trametes villosa e T. harzianum com Pycnoporus sanguineus para verificar o potencial de produção das enzimas, e posteriormente foram realizados os ensaios com concentrações de 10% e 50% de Acefato, em seguida realizou-se os teste de toxicidade para avaliar a redução da toxicidade do Acefato. Os resultados obtidos nos experimentos demonstram que as linhanges de T. harzianum são bons produtores de Lignina peroxidase (45 U.mL-1) e Manganês peroxidase (23 UmL-1), as linhagens de T. harzianum foram capazes de aumentar a produção de Lacase no cultivo com T. villosa (20,57 UmL-1) e que os fungos avaliados produziram mais enzimas na presença de 50% de Acefato. Nos testes de toxicidade, as amostras com 10% de Acefato tratadas pelos fungos indicaram que em relação ao controle, a associação de P. sanguineus e o Trichoderma T47 teve aumento de 94% de Colinesterase, indicando diminuição de sua toxicidade, na associação de P. sanguineus e Trichoderma harzianum ALL42 aumento de 93% e na associação entre T. villosa e o T. harzianum T39, aumento de 100% de Colinesterase, indicando que os fungos foram capazes de reduzir a toxicidade do Acefato.