Urea is the main nitrogen (N) fertilizer used worldwide, but N losses in the form of ammonia (NH3) is a major problem when this fertilizer is topdressed over crop residues. The treatment of urea with N-(n-butyl) thiophosphoric triamide (NBPT) decreases the activity of urease enzyme and volatilization losses in many crops. However, the amount of straw over the soil in green cane trash blanketing (GCTB) systems affect the effectiveness of NBPT-treated urea in reducing NH3 losses. The hypothesis of this study is that an increase of NBPT concentration in NBPT-treated urea above the commercial concentration adopted nowadays (530 mg kg-1) is necessary to reduce volatilization losses and improve the efficiency of this fertilizer in GCTB systems. The aim of this study was to evaluate, under field conditions, NH3 losses from urea amended with four NBPT concentrations and applied over sugarcane straw. Six field trials were carried out across the State of São Paulo, the main sugarcane-cropped area in Brazil. It was adopted the randomized block experimental design with four replications. The treatments consisted of urea amended with the NBPT concentrations 0, 530, 850, 1500 and 2000 mg kg-1, ammonium nitrate and a control treatment (without N fertilizer). The NH3 volatilization was measured through an enclosure semi-static collector system containing two polyethylene foam discs treated with orthophosphoric acid and glycerol. The foam discs were collected and replaced at 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25 and 30 days after the fertilizer application (DAF). The N trapped into the foams was extracted using deionized water and the N concentration determined by Flow Injection Analysis (FIA). Boltzmann sigmoidal models were fitted to cumulative losses of NH3 along the days. Cumulative losses between locals were compared by Tukey HSD and the effect of NBPT concentrations were tested by regression analyses (P<0.05). There was a significant effect of local and environmental conditions on amount of NH3 losses. NBPT was less effective in reducing NH3 losses under high temperatures and thick straw layer, probably because of the high urease activity and the early inhibitor degradation. The increase on NBPT concentration on urea above 530 mg kg-1 not only delayed the time of maximum rate of loss (Tmax), but also reduced cumulative NH3 losses. The two higher NBPT concentrations promoted an average delay of six days from untreated urea Tmax. Linear reduction of NH3 emissions occurred up to the NBPT concentration of 1000 mg kg-1 that reduced 43% of NH3 losses as compared to urea. Any increment in NBPT concentration above this range did not reflect in substantial reduction of NH3 losses. Increase NBPT concentration showed potential in reducing NH3 volatilization losses under GCTB sugarcane, however, further research is necessary to evaluate the impact of NH3 savings on sugarcane yield and the economic feasibility of this technology. / A ureia é o principal fertilizante nitrogenado utilizado em todo o mundo, porém, perdas de nitrogênio (N) na forma de amônia (NH3) são um importante problema associado ao uso desse fertilizante. O tratamento da ureia com N-(n-butil) tiofosfórico triamida (NBPT) reduz a atividade da enzima urease e a volatilização de NH3 em muitos cultivos. Entretanto, a quantidade de palha sobre o solo em sistemas de cultivo da cana-de-açúcar colhida sem queima (CCSQ) afeta a eficiência do tratamento da ureia com NBPT em reduzir as perdas de NH3. A hipótese deste estudo é que é necessário aumentar a concentração de NBPT na ureia acima da atual concentração comercial (530 mg kg-1) para reduzir as perdas por volatilização, de modo a viabilizar o uso de ureia tratada com NBPT em sistemas de CCSQ. O objetivo desse estudo foi avaliar, em condições de campo, as perdas de NH3 de ureia tratada com quatro concentrações de NBPT e aplicada sobre a palhada de cana-de-açúcar. Seis experimentos de campo foram conduzidos no Estado de São Paulo, principal área cultivada com cana-de-açúcar no Brasil. Foi utilizado delineamento aleatorizado em blocos com quatro repetições. Os tratamentos consistiram em ureia tratada com NBPT nas concentrações 0, 530, 850, 1500 e 2000 mg kg-1, nitrato de amônio e um tratamento controle (sem adubação nitrogenada). A volatilização e NH3 foi mensurada através de sistema coletor semiestático fechado, contendo dois discos de espuma de polietileno embebidos com solução de ácido ortofosfórico e glicerina. Os discos de espuma foram coletados e substituídos aos 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25 e 30 dias após a aplicação dos fertilizantes (DAF). O N retido nas espumas foi extraído usando água deionizada e a concentração de N determinada por Análise por Injeção em Fluxo (FIA). Modelos sigmoides de Boltzmann foram ajustados para as perdas cumulativas de NH3 ao longo dos dias. As médias das perdas acumuladas entre locais foram comparadas usando teste de Tukey e o efeito das concentrações de NBPT foi testado por análise de regressão (P<0,05). Houve forte influência do local e das condições ambientais nas perdas de NH3. O NBPT foi menos eficiente reduzir as perdas de NH3 em condições de alta temperatura e grossa camada de palha, provavelmente devido à alta atividade de urease e à degradação prematura do inibidor. O aumento na concentração de NBPT na ureia acima de 530 mg kg-1 não apenas retardou o pico de máxima taxa de perda diária (Tmax), mas também reduziu as perdas acumuladas de NH3. As duas maiores concentrações de NBPT promoveram um retardamento médio de seis dias em relação ao Tmax da ureia. Uma redução linear nas emissões de NH3 foi verificada até a dose de 1000 mg kg-1 de NBPT, que levou a uma redução de 43% nas perdas em comparação à ureia não tratada. Incrementos na concentração de NBPT acima desse valor não se refletiram em redução substancial das perdas de NH3. Aumentar a concentração de NBPT na ureia demonstrou potencial em reduzir as perdas e NH3 por volatilização em sistemas de CCSQ, entretanto são necessárias mais pesquisas avaliando o impacto do N preservado no sistema sobre a produtividade da cana-de-açúcar e a viabilidade econômica dessa tecnologia.

Urea is the main nitrogen (N) fertilizer used worldwide, but N losses in the form of ammonia (NH3) is a major problem when this fertilizer is topdressed over crop residues. The treatment of urea with N-(n-butyl) thiophosphoric triamide (NBPT) decreases the activity of urease enzyme and volatilization losses in many crops. However, the amount of straw over the soil in green cane trash blanketing (GCTB) systems affect the effectiveness of NBPT-treated urea in reducing NH3 losses. The hypothesis of this study is that an increase of NBPT concentration in NBPT-treated urea above the commercial concentration adopted nowadays (530 mg kg-1) is necessary to reduce volatilization losses and improve the efficiency of this fertilizer in GCTB systems. The aim of this study was to evaluate, under field conditions, NH3 losses from urea amended with four NBPT concentrations and applied over sugarcane straw. Six field trials were carried out across the State of São Paulo, the main sugarcane-cropped area in Brazil. It was adopted the randomized block experimental design with four replications. The treatments consisted of urea amended with the NBPT concentrations 0, 530, 850, 1500 and 2000 mg kg-1, ammonium nitrate and a control treatment (without N fertilizer). The NH3 volatilization was measured through an enclosure semi-static collector system containing two polyethylene foam discs treated with orthophosphoric acid and glycerol. The foam discs were collected and replaced at 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25 and 30 days after the fertilizer application (DAF). The N trapped into the foams was extracted using deionized water and the N concentration determined by Flow Injection Analysis (FIA). Boltzmann sigmoidal models were fitted to cumulative losses of NH3 along the days. Cumulative losses between locals were compared by Tukey HSD and the effect of NBPT concentrations were tested by regression analyses (P<0.05). There was a significant effect of local and environmental conditions on amount of NH3 losses. NBPT was less effective in reducing NH3 losses under high temperatures and thick straw layer, probably because of the high urease activity and the early inhibitor degradation. The increase on NBPT concentration on urea above 530 mg kg-1 not only delayed the time of maximum rate of loss (Tmax), but also reduced cumulative NH3 losses. The two higher NBPT concentrations promoted an average delay of six days from untreated urea Tmax. Linear reduction of NH3 emissions occurred up to the NBPT concentration of 1000 mg kg-1 that reduced 43% of NH3 losses as compared to urea. Any increment in NBPT concentration above this range did not reflect in substantial reduction of NH3 losses. Increase NBPT concentration showed potential in reducing NH3 volatilization losses under GCTB sugarcane, however, further research is necessary to evaluate the impact of NH3 savings on sugarcane yield and the economic feasibility of this technology. / A ureia é o principal fertilizante nitrogenado utilizado em todo o mundo, porém, perdas de nitrogênio (N) na forma de amônia (NH3) são um importante problema associado ao uso desse fertilizante. O tratamento da ureia com N-(n-butil) tiofosfórico triamida (NBPT) reduz a atividade da enzima urease e a volatilização de NH3 em muitos cultivos. Entretanto, a quantidade de palha sobre o solo em sistemas de cultivo da cana-de-açúcar colhida sem queima (CCSQ) afeta a eficiência do tratamento da ureia com NBPT em reduzir as perdas de NH3. A hipótese deste estudo é que é necessário aumentar a concentração de NBPT na ureia acima da atual concentração comercial (530 mg kg-1) para reduzir as perdas por volatilização, de modo a viabilizar o uso de ureia tratada com NBPT em sistemas de CCSQ. O objetivo desse estudo foi avaliar, em condições de campo, as perdas de NH3 de ureia tratada com quatro concentrações de NBPT e aplicada sobre a palhada de cana-de-açúcar. Seis experimentos de campo foram conduzidos no Estado de São Paulo, principal área cultivada com cana-de-açúcar no Brasil. Foi utilizado delineamento aleatorizado em blocos com quatro repetições. Os tratamentos consistiram em ureia tratada com NBPT nas concentrações 0, 530, 850, 1500 e 2000 mg kg-1, nitrato de amônio e um tratamento controle (sem adubação nitrogenada). A volatilização e NH3 foi mensurada através de sistema coletor semiestático fechado, contendo dois discos de espuma de polietileno embebidos com solução de ácido ortofosfórico e glicerina. Os discos de espuma foram coletados e substituídos aos 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25 e 30 dias após a aplicação dos fertilizantes (DAF). O N retido nas espumas foi extraído usando água deionizada e a concentração de N determinada por Análise por Injeção em Fluxo (FIA). Modelos sigmoides de Boltzmann foram ajustados para as perdas cumulativas de NH3 ao longo dos dias. As médias das perdas acumuladas entre locais foram comparadas usando teste de Tukey e o efeito das concentrações de NBPT foi testado por análise de regressão (P<0,05). Houve forte influência do local e das condições ambientais nas perdas de NH3. O NBPT foi menos eficiente reduzir as perdas de NH3 em condições de alta temperatura e grossa camada de palha, provavelmente devido à alta atividade de urease e à degradação prematura do inibidor. O aumento na concentração de NBPT na ureia acima de 530 mg kg-1 não apenas retardou o pico de máxima taxa de perda diária (Tmax), mas também reduziu as perdas acumuladas de NH3. As duas maiores concentrações de NBPT promoveram um retardamento médio de seis dias em relação ao Tmax da ureia. Uma redução linear nas emissões de NH3 foi verificada até a dose de 1000 mg kg-1 de NBPT, que levou a uma redução de 43% nas perdas em comparação à ureia não tratada. Incrementos na concentração de NBPT acima desse valor não se refletiram em redução substancial das perdas de NH3. Aumentar a concentração de NBPT na ureia demonstrou potencial em reduzir as perdas e NH3 por volatilização em sistemas de CCSQ, entretanto são necessárias mais pesquisas avaliando o impacto do N preservado no sistema sobre a produtividade da cana-de-açúcar e a viabilidade econômica dessa tecnologia.

O N é um nutriente empregado em grandes quantidades nos sistemas de produção agrícola e o mais limitante para a produção de gramíneas. A ureia é o fertilizante nitrogenado (N-fertilizante) mais usado no mundo e o principal foco da indústria mundial de fertilizantes tecnologicamente aperfeiçoados, sendo altamente suscetível à perdas por volatilização de amônia (NH3), quando aplicada sobre superfície do solo. Com intuito de minimizar o impacto ambiental e aumentar a eficiência de N, o uso de inibidores de urease é uma das tecnologias mais promissoras e menos onerosas. Adicionalmente, inibidores de urease inorgânicos constituídos por elementos essenciais às plantas, como ácido bórico (H3BO3) e sulfato de cobre (CuSO4), podem suplementar nutricionalmente os sistemas agrícolas de produção. Neste contexto, foram desenvolvidos dois experimentos, em condições controladas de laboratório e casa de vegetação, com os seguintes objetivos: i) quantificar as perdas por volatilização de NH3 a partir da aplicação superficial da ureia tratada com doses variadas de H3BO3 e CuSO4, em câmara fechada; ii) avaliar a eficiência de uso de N e B em dois estádios vegetativos do milho a partir da aplicação em superfície da 15N-ureia tratada com H3BO3 e CuSO4, em condições controladas de casa de vegetação. No experimento de laboratório, não houve interação entre as doses de B e Cu ou qualquer efeito do Cu sobre as perdas de NH3 por volatilização. O aumento de H3BO3 no tratamento da U atrasou as perdas diárias de NH3 e reduziu (P<0,001) as perdas cumulativas de volatilização de NH3. As doses de B apresentaram ajuste quadrático e, com base na análise de regressão, a dose estimada de máxima eficiência é atingida com 0,88% B no recobrimento da U. Em condições de casa de vegetação, os inibidores de urease atrasaram e reduziram as perdas de NH3 por volatilização. Ao longo de 15 dias após a fertilização, o tratamento com H3BO3 promoveu reduções na volatilização de NH3 que variaram de 6 a 17% em relação à ureia não tratada, ocorrendo diferenciação entre doses de B. Os tratamentos com maiores doses de B não diferiram do tratamento com N-(n-butil) tiofosfórico triamida (NBPT) em produção de biomassa de milho. A altura de plantas, diâmetro de colmo e índice de área foliar não apresentaram diferenças entre N-fertilizantes. A morfologia do sistema radicular do milho foi afetada pelo uso de inibidores no estádio V8. O aumento de H3BO3 no revestimento da ureia aumentou em média 10% a eficiência de uso do N-fertilizante (EUN-F), em relação à ureia não tratada. Em VT, não houve diferença para EUN-F entre os tratamentos NBPT e maior dose de H3BO3 (0,88% B). O tratamento da ureia com H3BO3 aumentou proporcionalmente o acúmulo de B na planta. A adição de CuSO4 não afetou a volatilização de NH3 e a EUN-F. O recobrimento da ureia com H3BO3 foi uma estratégia eficiente em reduzir as perdas de N, aumentar a EUN-F e fornecer B às plantas. / N is a nutrient used in large quantities in agricultural production systems and it is the most limiting element for production of grasses. Urea is the most widely used nitrogen fertilizer (N fertilizer) in the world and the main focus of the worldwide industry of fertilizers technologically improved, being highly susceptible to losses by volatilization of ammonia (NH3) when applied on soil surface. In order to minimize environmental impact and increase N efficiency, the use of urease inhibitors is one of the most promising and least expensive technologies. In addition, inorganic urease composed for essential elements for plants, such as boric acid (H3BO3) and copper sulfate (CuSO4), can nutritionally supplement agricultural production systems. In this context, two experiments were carried out under controlled conditions (laboratory and greenhouse) with the following objectives: i) laboratory: to quantify NH3 volatilization losses from the surface application of urea treated with different rates of H3BO3 and CuSO4, using closed chamber; (ii) greenhouse: to evaluate the N and B use efficiency from surface application of 15N urea treated with H3BO3 and CuSO4 in two vegetative stages of maize. In the laboratory experiment, there was no interaction between B and Cu rates or any Cu effect on NH3 losses by volatilization. The increase of H3BO3 in the treatment of urea delayed the daily losses of NH3 and reduced (P<0.001) the cumulative volatilization losses of NH3. The rates of B showed a quadratic adjustment and, based on the regression analysis, the estimated rate of maximum efficiency was 0.88% B. Under greenhouse conditions, urease inhibitors delayed and decresed the losses of NH3 by volatilization. Over 15 days after fertilization, treatment with H3BO3 promoted reductions in NH3 volatilization ranging from 6 to 17% compared to untreated urea, and occur differentiation between B rates. The treatments with higher rates of B did not differ from the treatment with N-(n-butyl) thiophosphoric triamide (NBPT) in maize biomass production. The plant height, stem diameter and leaf area index did not show differences between N fertilizers. The morphology of the maize root system was affected by the use of urease inhibitors only in stage V8. The increase of H3BO3 in the urea coating increased on average 10% the efficiency of use of N fertilizer (NUE-F) in relation to untreated urea. In VT growth stage, there was no difference for NUE-F between treatments NBPT and higher rate of H3BO3 (0.88% B). Treatment of U with H3BO3 increased proportionally the accumulation of B in the plant. The addition of CuSO4 did not affect volatilization of NH3 and NUE-F. Urea coating with H3BO3 was an efficient strategy to reduce N losses, to increase the NUE-F and to supply B for plants.

O N é um nutriente empregado em grandes quantidades nos sistemas de produção agrícola e o mais limitante para a produção de gramíneas. A ureia é o fertilizante nitrogenado (N-fertilizante) mais usado no mundo e o principal foco da indústria mundial de fertilizantes tecnologicamente aperfeiçoados, sendo altamente suscetível à perdas por volatilização de amônia (NH3), quando aplicada sobre superfície do solo. Com intuito de minimizar o impacto ambiental e aumentar a eficiência de N, o uso de inibidores de urease é uma das tecnologias mais promissoras e menos onerosas. Adicionalmente, inibidores de urease inorgânicos constituídos por elementos essenciais às plantas, como ácido bórico (H3BO3) e sulfato de cobre (CuSO4), podem suplementar nutricionalmente os sistemas agrícolas de produção. Neste contexto, foram desenvolvidos dois experimentos, em condições controladas de laboratório e casa de vegetação, com os seguintes objetivos: i) quantificar as perdas por volatilização de NH3 a partir da aplicação superficial da ureia tratada com doses variadas de H3BO3 e CuSO4, em câmara fechada; ii) avaliar a eficiência de uso de N e B em dois estádios vegetativos do milho a partir da aplicação em superfície da 15N-ureia tratada com H3BO3 e CuSO4, em condições controladas de casa de vegetação. No experimento de laboratório, não houve interação entre as doses de B e Cu ou qualquer efeito do Cu sobre as perdas de NH3 por volatilização. O aumento de H3BO3 no tratamento da U atrasou as perdas diárias de NH3 e reduziu (P<0,001) as perdas cumulativas de volatilização de NH3. As doses de B apresentaram ajuste quadrático e, com base na análise de regressão, a dose estimada de máxima eficiência é atingida com 0,88% B no recobrimento da U. Em condições de casa de vegetação, os inibidores de urease atrasaram e reduziram as perdas de NH3 por volatilização. Ao longo de 15 dias após a fertilização, o tratamento com H3BO3 promoveu reduções na volatilização de NH3 que variaram de 6 a 17% em relação à ureia não tratada, ocorrendo diferenciação entre doses de B. Os tratamentos com maiores doses de B não diferiram do tratamento com N-(n-butil) tiofosfórico triamida (NBPT) em produção de biomassa de milho. A altura de plantas, diâmetro de colmo e índice de área foliar não apresentaram diferenças entre N-fertilizantes. A morfologia do sistema radicular do milho foi afetada pelo uso de inibidores no estádio V8. O aumento de H3BO3 no revestimento da ureia aumentou em média 10% a eficiência de uso do N-fertilizante (EUN-F), em relação à ureia não tratada. Em VT, não houve diferença para EUN-F entre os tratamentos NBPT e maior dose de H3BO3 (0,88% B). O tratamento da ureia com H3BO3 aumentou proporcionalmente o acúmulo de B na planta. A adição de CuSO4 não afetou a volatilização de NH3 e a EUN-F. O recobrimento da ureia com H3BO3 foi uma estratégia eficiente em reduzir as perdas de N, aumentar a EUN-F e fornecer B às plantas. / N is a nutrient used in large quantities in agricultural production systems and it is the most limiting element for production of grasses. Urea is the most widely used nitrogen fertilizer (N fertilizer) in the world and the main focus of the worldwide industry of fertilizers technologically improved, being highly susceptible to losses by volatilization of ammonia (NH3) when applied on soil surface. In order to minimize environmental impact and increase N efficiency, the use of urease inhibitors is one of the most promising and least expensive technologies. In addition, inorganic urease composed for essential elements for plants, such as boric acid (H3BO3) and copper sulfate (CuSO4), can nutritionally supplement agricultural production systems. In this context, two experiments were carried out under controlled conditions (laboratory and greenhouse) with the following objectives: i) laboratory: to quantify NH3 volatilization losses from the surface application of urea treated with different rates of H3BO3 and CuSO4, using closed chamber; (ii) greenhouse: to evaluate the N and B use efficiency from surface application of 15N urea treated with H3BO3 and CuSO4 in two vegetative stages of maize. In the laboratory experiment, there was no interaction between B and Cu rates or any Cu effect on NH3 losses by volatilization. The increase of H3BO3 in the treatment of urea delayed the daily losses of NH3 and reduced (P<0.001) the cumulative volatilization losses of NH3. The rates of B showed a quadratic adjustment and, based on the regression analysis, the estimated rate of maximum efficiency was 0.88% B. Under greenhouse conditions, urease inhibitors delayed and decresed the losses of NH3 by volatilization. Over 15 days after fertilization, treatment with H3BO3 promoted reductions in NH3 volatilization ranging from 6 to 17% compared to untreated urea, and occur differentiation between B rates. The treatments with higher rates of B did not differ from the treatment with N-(n-butyl) thiophosphoric triamide (NBPT) in maize biomass production. The plant height, stem diameter and leaf area index did not show differences between N fertilizers. The morphology of the maize root system was affected by the use of urease inhibitors only in stage V8. The increase of H3BO3 in the urea coating increased on average 10% the efficiency of use of N fertilizer (NUE-F) in relation to untreated urea. In VT growth stage, there was no difference for NUE-F between treatments NBPT and higher rate of H3BO3 (0.88% B). Treatment of U with H3BO3 increased proportionally the accumulation of B in the plant. The addition of CuSO4 did not affect volatilization of NH3 and NUE-F. Urea coating with H3BO3 was an efficient strategy to reduce N losses, to increase the NUE-F and to supply B for plants.

Submitted by Ana Damasceno (ana.damasceno@unipampa.edu.br) on 2016-09-13T20:01:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Investigação bioquímica e eletrofisiológica da atividade neurotóxica da urease de Canavalia Ensiformis sobre o sistema nervoso de mamíferos.pdf: 4036702 bytes, checksum: 7c0fc1ca67b3af15c724790f838de2ed (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-13T20:01:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Investigação bioquímica e eletrofisiológica da atividade neurotóxica da urease de Canavalia Ensiformis sobre o sistema nervoso de mamíferos.pdf: 4036702 bytes, checksum: 7c0fc1ca67b3af15c724790f838de2ed (MD5) Previous issue date: 2016 / A urease de Canavalia ensiformis (Jack Bean Urease, JBU) possui uma cadeia polipeptídica de 90.770 kDa, com 840 resíduos de aminoácidos. Do ponto de vista biotecnológico, já foram caracterizadas suas ações fungicida e inseticida. Quando administrada na corrente sanguínea de mamíferos, esta, induz convulsões que culminam em morte dos animais, um efeito cujo mecanismo de ação ainda carece de investigação. O objetivo desse trabalho foi investigar os padrões eletrofisiológicos da JBU no sistema nervoso central e periférico de roedores in vivo e in vitro, e as correlações bioquímicas em termos de viabilidade celular e exocitose do L-glutamato. Nos ensaios bioquímicos, verificou-se aumento na liberação de L-glutamato em sinaptossomas corticais de ratos na concentração de 100 nM. Os ensaios de viabilidade celular por MTT em fatias de hipocampo de camundongos não demonstraram alterações. Nos ensaios eletrofisiológicos, verificou-se redução significativa na amplitude do potencial de ação composto (CAP) de nervo ciático de camundongo, nas doses de 1 e 10 nM. Nos ensaios eletroencefalográficos em ratos a injeção da urease (10nM) no hipocampo induziu um traçado de espícula-onda. A redução na amplitude do CAP provavelmente está relacionada a uma inibição dos canais de sódio voltagem-dependentes, já que a administração posterior de tetrodotoxina, não aumentou o nível de bloqueio da condução. Nossos resultados demonstram um efeito excitatório da JBU do tipo crise de ausência sobre o sistema nervoso central de mamíferos. Este resultado sugere o envolvimento dos canais de Ca2+ do tipo T nos efeitos excitatórios da JBU. O bloqueio da condução do nervo ciático de camundongos sugere o envolvimento de canais de Na+ voltagem dependentes, o qual corroboraria a atividade excitatória da urease sobre o sistema nervoso central de mamíferos. / The Canavalia ensiformis urease (Jack Bean Urease) has a 90,770 kDa, polypeptide containing 840 aminoacid residues. JBU is known to exhibit insecticidal and fungicidal activities. When administered endovenously in mammalians, it induces tonic clonic convulsions culminating in the death of the animals. This mechanisms involved in the excitatory activity of JBU has not been elucidated so far. In this work, we sought to investigate the central and peripheral electrophysiological patterns of Jack Bean Urease in rodents, in vivo and in vitro, as well as the biochemical correlation of cell viability and glutamate release. In the biochemical assays, JBU induced increase in L-Glutamate release in rat cortical sinaptossomes, with no alteration of mice hippocampal cell viability. The electrophysiological assays, showed that JBU induce a significant decrease on mice sciatic nerve compound action potentials (CAP), and spike-wave discharges (SWD) similar to “petit mal” seizures when injected directly in the hippocampus (10 nM). The decrease in CAP amplitude is related to a blockage of voltage-gated sodium channels, since it was not affected by the concomitant application of tetrodotoxin. Our results show that JBU exerts an effect of spike wave discharges-like activity over the mammalian central nervous system. This later result suggests an involvement of T-type voltage gated calcium channels in the excitatory activity of JBU. The blockade of mouse sciatic nerve compound action potential conduction corroborates the excitatory activity of the urease upon the mammalian central nervous system.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-01-31T12:14:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AtividadeAntifungicaNimesulida.pdf: 1574262 bytes, checksum: 37aec4c518ec345daf7d81524fae6c97 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-01T12:19:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AtividadeAntifungicaNimesulida.pdf: 1574262 bytes, checksum: 37aec4c518ec345daf7d81524fae6c97 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-01T12:19:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AtividadeAntifungicaNimesulida.pdf: 1574262 bytes, checksum: 37aec4c518ec345daf7d81524fae6c97 (MD5) Previous issue date: 2015 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os fungos dermatófitos tem apresentado resistência aos agentes antifúngicos atuais como a Terbinafina, e isso tem levado a estudo de novos compostos como alternativa terapêutica. Neste sentido, este estudo avaliou a ação do anti-inflamatório não esteroidal (AINE) Nimesulida isolada e combinada com a Terbinafina frente a fungos dermatófitos, a dependência de Prostaglandinas nesse mecanismo de ação e o efeito da Nimesulida na produção de urease e viabilidade fúngica. Os testes foram baseados na CLSI, clinical and laboratory standards institute – método de referência para teste de microdiluição em caldo para sensibilidade antifúngica frente a fungos filamentosos (Norma M38-A). Para os isolados clínicos das espécies Trichophyton mentagrophytes, Trichophyton rubrum, Epidermophyton floccosum e Microsporum canis, a concentração inibitória mínima (CIM) e a concentração fungicida mínima (CFM) variou na faixa >400 μg/mL - >0,112 μg/mL. Porém, os resultados mostraram que a concentração 0,002 μg/mL da Nimesulida foi capaz de inibir o crescimento de T. mentagrophytes ATCC 9533 e a concentração de 0,008 μg/mL foi fungicida para a mesma cepa. Os mesmos valores foram encontrados para a Terbinafina nesta cepa. A inibição do crescimento fúngico pela Nimesulida foi revertida com aplicação de Prostaglandina E2 exógena (PGE2). O teste de urease mostrou que T. mentagrophytes ATCC 9533 produz a enzima, porém não houve inibição da viabilidade fúngica. Já na associação Nimesulida/Terbinafina a inibição se deu na proporção 9:1, ou seja, 0.0002 μg/mL de Terbinafina e 0,0018 μg/mL de Nimesulida inibiu o crescimento fúngico porém esse resultado foi indiferente frente ao Índice de Inibição Fracionária. Nimesulida demonstrou ação antifúngica frente a dermatófitos em concentrações baixas, porém outros estudos devem ser realizados com auxílio da modelagem molecular para melhorar a especificidade do composto. / The dermatophytes has shown resistance to current antifungal agents such as Terbinafine, and this has led to research into new compounds as an alternative therapy. Thus, this study evaluated the action of non-steroidal antiinflamatory (NSAIDs) Nimesulide isolated and combined with Terbinafine against dermatophytes, dependence on Prostaglandins this mechanism of action and the effect of Nimesulide in the production of urease and fungal viability. The tests based were on CLSI, clinical and laboratory standards institute - reference method for microdilution test ground for antifungal susceptibility against filamentous fungi (M38-A standard). For clinical isolates of the species Trichophyton mentagrophytes, Trichophyton rubrum, Epidermophyton floccosum and Microsporum canis, the minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum fungicidal concentration (MFC) varied in the range> 400 ug / ml -> 0.112 g / ml. However, the results showed that the concentration of 0.002 mg / ml of Nimesulide was able to inhibit the growth of T. mentagrophytes ATCC 9533 and the concentration of 0.008 mg / ml was fungicidal for the same strain. Same values were find for Terbinafine on this strain. The inhibition of fungal growth by Nimesulide was reverse with application of exogenous prostaglandin E2 (PGE2). The urease test showed that T. mentagrophytes ATCC 9533 produces the enzyme, but no inhibition of fungal viability. In the nimesulide / Terbinafine association inhibition occurred in a ratio of 9: 1, or 0.0002 g / ml of Terbinafine and 0.0018 ug / ml of Nimesulide inhibited fungal growth but this result was the indifferent Fractional inhibition index. Nimesulide showed antifungal activity against dermatophytes in low concentrations, but other studies must be performed with the aid of molecular modeling to improve the targeting compound.

The thesis is divided in to five chapters. Chapter I: Synthesis of New thiolevomannosan derivatives In this chapter, a general and efficient method for the synthesis of conformationally locked thiosugars has been discussed. An unprecedented synthesis of a novel thioorthoester and its synthetic utility in glycosylation has been demonstrated. Chapter II: Studies on -Mannosidase Inhibitors The synthesis and evaluation of novel, conformationally locked glycomimic, thiolevomannosan and its analogs sulfoxide and sulfone starting from readily available D-mannose is discussed in this chapter. This is the first report of thiosugar derivatives with enhanced potency compared to kifunensine. Docking and biochemical studies have been discussed. Chapter III: Studies on Novel Cyclic Tetraselenides of Mannose In this chapter, the syntheses and structural properties of novel cyclic tetraselenides starting from mannose have been discussed. These tetraselenides are the first of their kind where all four selenium atoms are arranged in a cyclic manner as the backbone of mannose. X-ray structures have been reported for the tetraselenides. Chapter IV: Novel Chalcogenides of Uridine and Thymidine: Synthesis and Applications An efficient and simple method to synthesise disulfides and diselenides of thymidine and uridine derivatives has been demonstrated in this chapter. The utility of these disulfides in various ring opening reactions as well in Michael addition reactions has been demonstrated. Chapter V: Studies on New, Potent Urease Inhibitors In this chapter, a facile one-pot synthesis of thio and selenourea derivatives under mild conditions by the reaction of amines and commercially available Viehe’s iminium salt in the presence of benzyltriethylammonium tetrathiomolybdate as sulfur transfer reagent and tetraethylammonium tetraselenotungstate as selenium transfer reagent has been discussed. A few of the urea derivatives have shown potent inhibitor activity in the nanomolar range for jackbean urease.

The major land use in New Zealand is pastoral farming of sheep and cattle. In intensively grazed dairy-pasture systems, animals graze on nitrogen (N)-rich legume-based pastures, but do not efficiently utilize the N they ingest. On average only 10.5% of the N in forage-based animal feed is converted into milk and the remainder is excreted in dung and urine. In the pastures, a cow urine patch can typically contain up to 1000 kg N ha-1. Nitrogen input, either in the form of cow urine or fertilizer, often exceeds immediate plant requirements and hence is susceptible to losses as ammonia (NH3) volatilisation and nitrous oxide (N2O) emissions and removal in drainage water through nitrate (NO3-) leaching. This loss of N from grazed pastures causes detrimental environmental impacts in the form of acidification and eutrophication of the soil and water bodies, global warming, destruction of stratospheric ozone, and NO3- toxicity. Various approaches have been attempted to mitigate the economic and environmental impacts of N losses. One such approach is the use of Urease (UIs) and Nitrification (NIs) inhibitors. There have been extensive studies on the value of UIs in arable farming and NIs in grazed pastures. However, only limited work on the impact of UI and NI alone and in combination in influencing the N dynamics, and thus mitigating N gaseous losses from pastures, has been conducted. This thesis examines the impact of UI (Agrotain; N-(n-butyl) thiophosphoric triamide) and NI (Dicyandiamide, commonly known as DCD), when applied alone or in combination to cow urine and urea fertiliser, on N losses through NH3 and N2O emissions and NO3- leaching, and on herbage production under glasshouse conditions and a field-plot study. The degradation rate of DCD, and its effect on nitrification and on N2O emissions from four soils varying in their physical and chemical properties was also examined under laboratory incubations. The results from the field-plot study were then used to predict the effect of DCD on N2O emissions reductions from urine by adapting the process-based NZ-DNDC model. Both NH3 and N2O emissions have common sources in agriculture. Therefore, chambers were adapted to measure their emissions simultaneously using active and passive gas sampling. Active sampling involved continuous air flow and the use of acid (0.05 M H2SO4 and 2% H3BO3) traps for NH3 measurements and passive sampling involved collecting three gas samples over a one-hour period from a static chamber used for N2O emissions. The first glasshouse experiment used UI with urine or urea to assess its effect on NH3 and N2O emissions, changes in soil mineral-N and N uptake by pasture plants. The UI treatments also involved two commercial products, Sustain Yellow (urea coated with Agrotain and elemental S) and Sustain Green (urea coated with Agrotain). The use of UI effectively decreased total NH3 emissions, as well as delaying the time of maximum NH3 emissions from both urea (600 kg N ha-1) and urine (476 kg N ha-1) by 27% and 22%, respectively. The UI-induced decrease in NH3 volatilization ranged from 42-48% when urea was applied @ 100 kg N ha-1. Urease inhibitor was also effective in decreasing N2O emissions significantly from urine and urea applied @ 100 kg N ha-1. The addition of UI increased dry matter yield by 13-19% as compared to the urea-alone treatment. In the second glasshouse study, NI (DCD) was added @ 25 kg ha-1 to urea (@ 25, 50 and 75 kg N ha-1) and urine (@ 144, 290 and 570 kg N ha-1) applied at different rates. Addition of DCD reduced N2O emissions from both urea and urine and NO3- leaching from urine. Dicyandiamide reduced N2O emissions by 34-93% from the added urea and 33-80% from the added urine. However, its use increased the amount of ammonium (NH4+) present in the soil by 3 to 13% both in the urea and urine treatments, and this NH4+ was susceptible to leaching and volatilisation losses. The addition of DCD, however, resulted in a 60-65% reduction in NO3- leaching from urine applied to pasture soil cores. It also caused a significant reduction in NO3- -induced cation leaching. Leaching of K+, Mg+2 and Ca+2 ions was reduced by 36-42%, 33-50% and 72%, respectively, with DCD applied to cattle urine (290 and 570 kg N ha-1). The combined use of UI and NI was more effective in controlling N gaseous losses than using them individually. The combination of UI and NI retarded NH3 emissions by 70% in the urea treatment and by 4% in the urine treatment (field-plot study). It also considerably reduced N2O emissions (50-51%) following the application of urea and urine (field-plot study) to pasture soil. With the combined inhibitors, there was a 14 and 38% increase in herbage yield from added urea and urine (field-plot study), respectively. A laboratory incubation experiment was undertaken to study the effect of soil types and the rate of DCD application on the degradation kinetics of DCD. The rate of degradation of DCD varied among the four soils studied. The degradation was slowest (half-life period of 6 to 11 days) in an allophanic soil with a high concentration of organic matter. The effectiveness of DCD in inhibiting nitrification also varied depending on the nature and amount of soil organic matter and clay content. The maximum inhibition was observed in a soil with low organic matter and high clay content. Finally, 'NZ-DNDC', a process-based model, was adapted and used to simulate the effect of DCD on emissions reduction using DCD inhibition values that vary according to different soil types. This model effectively simulated the effect of DCD on N2O emissions reductions in Tokomaru silt loam following urine application. However, more field data are required from a range of pasture soils with contrasting amount of soil organic matter and clay content under differing climatic conditions to further test this model modification to predict emission-reductions with DCD application in different soil types.

Sinais clínicos de dispepsia são frequentemente observados em pequenos animais, recomendando-se nesses pacientes a pesquisa de Helicobacter sp., pois esse agente pode estar associado com a ocorrência desses distúrbios. Há poucos relatos de isolamento dessa bactéria em animais no Brasil. Portanto, o objetivo do estudo foi investigar a presença de Helicobacter sp. em pacientes com indicação de endoscopia digestiva alta, atendidos no Hospital de Clínicas Veterinárias da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, empregando os métodos diagnósticos mais comumente adotados para sua detecção. Foram colhidos fragmentos de biópsia gástrica de um total de 30 cães e gatos submetidos à endoscopia, que não faziam uso de medicação antimicrobiana e inibidores de bomba de prótons no período mínimo de quatro semanas anteriores à coleta. Os fragmentos foram submetidos ao teste rápido da ureia (URT), colorações histológicas (H&E, Warthin Starry-WS), imunohistoquímica (IHQ), semi-nested PCR, tendo como alvo o gene 16SrRNA e cultura. Foram considerados positivos para Helicobacter sp. os pacientes que apresentaram resultado positivo em pelo menos dois métodos diagnósticos. Em apenas três animais foram detectadas lesões macroscópicas durante a endoscopia e 17 apresentaram lesões histopatológicas na mucosa do estômago. O URT foi positivo em 25 amostras e Helicobacter foi isolado de oito animais. Lâminas coradas por H&E e WS monstraram bactérias com morfologia compatível em 20 e 26 amostras, respectivamente. As técnicas de IHQ e semi-nested PCR resultaram positivas em 27 e 28 amostras, respectivamente. Ao todo, 28 pacientes foram considerados positivos, sendo que IHQ e semi-nested PCR detectaram 96,4% e 100% desses, respectivamente. Dessa forma, conclui-se que ambas as técnicas podem ser recomendadas para a detecção de Helicobacter em pequenos animais. A presença de Helicobacter sp. pode ter causado os sinais gastrintestinais apresentados por cães e gatos incluídos no estudo, porém em muitos pacientes sintomáticos houve presença da bactéria na ausência de lesões microscópicas detectáveis. / Dyspepsia signs are frequently observed in small animals. In these patients, Helicobacter sp. investigation is recommended, since this pathogen may be associated with the occurrence of this kind of disorders. In Brazil there are few reports of Helicobacter sp. detection in small animals. Therefore, the aim of the study was to investigate the presence of Helicobacter sp. by the most common methods adopted for diagnosis in patients referred for upper endoscopy at the Veterinary Hospital of the Federal University of Rio Grande do Sul. Thirty patients, which had not been using any antimicrobial drugs and proton pump inhibitors for at least four weeks prior the endoscopy, were selected for this study. The biopsy fragments were submitted to rapid urea test (URT), histological staining (H&E, Warthin Starry- WS), immunohistochemistry (IHC), semi-nested PCR targeting the 16S rRNA gene and culture. Patients that tested positive in at least two diagnostic methods were considered positive for Helicobacter sp. Macroscopic lesions were detected in only three animals during endoscopy, and seventeen had histopathological lesions in the stomach mucous. The URT resulted in 25 positive samples, while Helicobacter sp. was isolated from only eight patients. Histological staining (H&E and WS) showed bacteria with typical morphology in 20 and 26 samples, respectively. The IHC and semi-nested PCR were positive in 27 and 28 samples, respectively. A total of 28 patients were considered positive; among them IHC and semi-nested PCR resulted positive in 96.4% and 100%, respectively. In conclusion, both techniques can be recommended for Helicobacter sp. detection in small animals. Helicobacter infection may have been the cause of gastrointestinal signs detected in patients; however many symptomatic animals without microscopic lesions were also diagnosed positive.

Sinais clínicos de dispepsia são frequentemente observados em pequenos animais, recomendando-se nesses pacientes a pesquisa de Helicobacter sp., pois esse agente pode estar associado com a ocorrência desses distúrbios. Há poucos relatos de isolamento dessa bactéria em animais no Brasil. Portanto, o objetivo do estudo foi investigar a presença de Helicobacter sp. em pacientes com indicação de endoscopia digestiva alta, atendidos no Hospital de Clínicas Veterinárias da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, empregando os métodos diagnósticos mais comumente adotados para sua detecção. Foram colhidos fragmentos de biópsia gástrica de um total de 30 cães e gatos submetidos à endoscopia, que não faziam uso de medicação antimicrobiana e inibidores de bomba de prótons no período mínimo de quatro semanas anteriores à coleta. Os fragmentos foram submetidos ao teste rápido da ureia (URT), colorações histológicas (H&E, Warthin Starry-WS), imunohistoquímica (IHQ), semi-nested PCR, tendo como alvo o gene 16SrRNA e cultura. Foram considerados positivos para Helicobacter sp. os pacientes que apresentaram resultado positivo em pelo menos dois métodos diagnósticos. Em apenas três animais foram detectadas lesões macroscópicas durante a endoscopia e 17 apresentaram lesões histopatológicas na mucosa do estômago. O URT foi positivo em 25 amostras e Helicobacter foi isolado de oito animais. Lâminas coradas por H&E e WS monstraram bactérias com morfologia compatível em 20 e 26 amostras, respectivamente. As técnicas de IHQ e semi-nested PCR resultaram positivas em 27 e 28 amostras, respectivamente. Ao todo, 28 pacientes foram considerados positivos, sendo que IHQ e semi-nested PCR detectaram 96,4% e 100% desses, respectivamente. Dessa forma, conclui-se que ambas as técnicas podem ser recomendadas para a detecção de Helicobacter em pequenos animais. A presença de Helicobacter sp. pode ter causado os sinais gastrintestinais apresentados por cães e gatos incluídos no estudo, porém em muitos pacientes sintomáticos houve presença da bactéria na ausência de lesões microscópicas detectáveis. / Dyspepsia signs are frequently observed in small animals. In these patients, Helicobacter sp. investigation is recommended, since this pathogen may be associated with the occurrence of this kind of disorders. In Brazil there are few reports of Helicobacter sp. detection in small animals. Therefore, the aim of the study was to investigate the presence of Helicobacter sp. by the most common methods adopted for diagnosis in patients referred for upper endoscopy at the Veterinary Hospital of the Federal University of Rio Grande do Sul. Thirty patients, which had not been using any antimicrobial drugs and proton pump inhibitors for at least four weeks prior the endoscopy, were selected for this study. The biopsy fragments were submitted to rapid urea test (URT), histological staining (H&E, Warthin Starry- WS), immunohistochemistry (IHC), semi-nested PCR targeting the 16S rRNA gene and culture. Patients that tested positive in at least two diagnostic methods were considered positive for Helicobacter sp. Macroscopic lesions were detected in only three animals during endoscopy, and seventeen had histopathological lesions in the stomach mucous. The URT resulted in 25 positive samples, while Helicobacter sp. was isolated from only eight patients. Histological staining (H&E and WS) showed bacteria with typical morphology in 20 and 26 samples, respectively. The IHC and semi-nested PCR were positive in 27 and 28 samples, respectively. A total of 28 patients were considered positive; among them IHC and semi-nested PCR resulted positive in 96.4% and 100%, respectively. In conclusion, both techniques can be recommended for Helicobacter sp. detection in small animals. Helicobacter infection may have been the cause of gastrointestinal signs detected in patients; however many symptomatic animals without microscopic lesions were also diagnosed positive.