As endo-1,4-?-xilanases (EC 3.2.1.8) formam o maior grupo de enzimas hidrolíticas envolvido na degradação da xilana, visto que catalisam a hidrólise aleatória de ligações glicosídicas do tipo ?-1,4 no interior da sua cadeia principal, produzindo xilooligossacarídeos de diferentes tamanhos. Na natureza, essas enzimas estão intimamente relacionadas ao fornecimento de energia para o desenvolvimento dos organismos que as produzem. Em geral, as xilanases são isoladas preferencialmente de bactérias e fungos, e têm demonstrado grande potencial na produção de pães, ração animal, alimentos, bebidas, xilitol e bioetanol. O presente trabalho propôs o isolamento de uma nova endo-1,4-?-xilanase por meio de técnicas de produção e purificação acessíveis que pudessem viabilizar economicamente a integração desse biocatalisador aos processos industriais. O fungo Aspergillus tamarii Kita, oriundo de uma amostra de solo da Mata Atlântica, mostrou-se um bom produtor de xilanases em meio de cultura Adams suplementado com bagaço de cevada, um subproduto das indústrias cervejeiras. Após a otimização do processo de fermentação submersa, o extrato enzimático exibiu duas xilanases em gel de atividade para proteínas nativas, identificadas por espectrometria de massas como glicosil hidrolases pertencentes às famílias 10 e 11. A sacarificação enzimática de três resíduos agroindustriais, com base em um delineamento experimental de misturas, demonstrou que a combinação ternária desses componentes, em iguais proporções, possui considerável relevância para a produção de açúcares fermentáveis, tais como glicose e xilose. Em ensaios de imobilização, a xilanase GH11 foi satisfatoriamente estabilizada em matrizes de caráter iônico e covalente. A imobilização por ligação covalente multipontual em glioxil-agarose elevou a temperatura ótima de atividade de 60 para 65 °C e ofertou um considerável ganho de termoestabilidade ao derivado, que apresentou meia vida de 60 minutos a 80 °C. Além disso, a estabilização da enzima nesse suporte permitiu a produção dos seguintes xilooligossacarídeos: xilobiose, xilotriose, xilotetraose e xilopentaose. A purificação da xilanase GH11 foi realizada por meio de uma única etapa cromatográfica de troca catiônica, com rendimento final de 36,72% e um fator de purificação de 7,43 vezes. A massa molecular da enzima foi estimada em 19,5 kDa. Ademais, a sua estrutura tridimensional foi predita por modelagem comparativa, exibindo como modelo final uma arquitetura do tipo ?-jelly roll, comum às xilanases da família 11. Em ensaios de caracterização, a xilanase apresentou melhor atividade em pH 5,5 e manteve atividade residual superior a 80% na faixa de pH compreendida entre 4,0 e 9,0, durante 24 horas. Em relação à temperatura, a sua atividade ótima foi observada a 60 °C, contudo, a sua termoestabilidade foi mais expressiva a 50 °C, retendo cerca de 70% da sua atividade inicial por 480 minutos. Para a xilana beechwood, os valores de velocidade máxima e constante de dissociação aparente foram iguais a 1.330,20 µmol/min/mg e 8,13 mg/mL, respectivamente. Na concentração de 5 mM, os metais pesados Co2+, Hg+, Pb2+ e Zn2+ apresentaram um ponderável efeito de inibição sobre a xilanase GH11, enquanto que os íons Ba2+ e Ni2+, assim como os compostos ?-mercaptoetanol e DTT, exibiram um aumento superior a 20% em sua atividade. Por fim, a análise em tempo real da atividade xilanásica revelou que o substrato xilopentaose corresponde ao menor xilooligossacarídeo capaz de ser eficientemente hidrolisado. Sendo assim, a nova endo-xilanase GH11 isolada do fungo A. tamarii Kita exibe uma série de propriedades físico-químicas favoráveis a sua aplicabilidade em escala industrial. / The endo-1,4-?-xylanases (EC 3.2.1.8) form the largest group of hydrolytic enzymes involved in the degradation of xylan, since they catalyze the random hydrolysis of ?-1,4 glycosidic bonds within the main chain of this polysaccharide, producing xylooligosaccharides of different sizes. In nature, these enzymes are closely related to supplying energy for the development of the organisms that produce them. In general, xylanases are preferentially isolated from bacteria and fungi, which show great potential in industries as brewing, animal feed, food, beverage, xylitol and bioethanol. The present work proposed the isolation of a new endo-1,4-?-xylanase by available techniques of production and purification that can economically make feasible the integration of this biocatalyst to industrial processes. The fungus Aspergillus tamarii Kita, obtained from a soil sample of the Atlantic Forest, showed to be a good xylanase producer in Adams culture medium supplemented with barley bagasse, a byproduct of breweries. After the optimization of the submerged fermentation process, the crude enzymatic extract exhibited two xylanases in activity gel for native proteins, identified by mass spectrometry as glycosyl hydrolases belonging to families 10 and 11. The enzymatic saccharification of three agroindustrial residues, based on an experimental mixture design, showed that the ternary combination of these components, in equal proportions, has considerable relevance for the production of fermentable sugars, such as glucose and xylose. The xylanase GH11 was satisfactorily stabilized on matrices of ionic and covalent character in immobilization assays. Covalent multipoint immobilization on glyoxyl agarose raised its optimum temperature of activity from 60 to 65 °C and offered a considerable gain in thermostability to the derivative, which presented a half-life of 60 minutes at 80 °C. In addition, enzyme stabilization on this support allowed the production of the following xylooligosaccharides: xylobiose, xylotriose, xylotetraose and xylopentaose. Xylanase GH11 purification was carried out by means of a single cation exchange chromatographic step, with final yield of 36.72% and purification factor of 7.43 times. The molecular mass of this xylanase was estimated as 19.5 kDa. Moreover, its three-dimensional structure was predicted by comparative modeling, exhibiting a ?-jelly roll type folding as a final model, common to xylanases of family 11. In characterization tests, xylanase presented better activity at pH 5.5 and was considerably stable in the pH range of 4.0 to 9.0. Regarding temperature, its optimum activity was observed at 60 °C, however, its thermostability was more expressive at 50 °C, retaining about 70% of its initial activity for 480 minutes. In the presence of beechwood xylan, the values of maximum velocity and the constant of apparent dissociation were 1,330.20 µmol/min/mg and 8.13 mg/mL, respectively. At concentrations of 5 mM, the heavy metals Co2+, Hg+, Pb2+ and Zn2+showed an inhibition effect on the xylanase, whereas Ba2+ and Ni2+ ions, as well as ?-mercaptoethanol and DTT, exhibited an increase of more than 20% in their activity. Finally, the real-time analysis of xylanase activity revealed that the xylopentose substrate corresponds to the lowest xylooligosaccharide capable of being hydrolyzed. Thus, the new endo-xylanase GH11 isolated from the fungus A. tamarii Kita exhibits a series of physicochemical properties favorable to its applicability on an industrial scale.

As enzimas desempenham papel fisiológico fundamental nos organismos, seja em condições normais e patológicas, o que as tornam atrativos alvos para intervenções terapêuticas. Pequenas moléculas capazes de inibir enzimas alvos são utilizadas para o tratamento de diversas doenças inflamatórias, câncer, AIDS, entre outras. Contudo, a identificação de pequenas moléculas inibidores ainda é uma etapa limitante no desenvolvimento de fármacos. Nesse contexto, o aprimoramento e novos ensaios robustos e confiáveis para acelerar a descoberta e a caracterização de novos inibidores é de extrema relevância. Nesta tese apresentamos o desenvolvimento de apropriados métodos para a quantificação direta da atividade das enzimas alvos Nucleosídeo Difosfato Quinase B (NDKb), humana (NME2) e de Leishmania major (LmNDKb), livres em solução ou imobilizadas em colunas capilares (ICER). A separação dos produtos e substratos da reação foi realizada por cromatografia de par iônico, que possibilitou a quantificação direta da atividade enzimática da NDKb livre em solução, método 1D-LC-UV. Já para a quantificação da atividade das enzimas imobilizadas foi elaborado um método on-line ICER-LC-UV, no qual a reação enzimática do ICER foi transferida à coluna analítica, permitindo a separação e quantificação da atividade de fosfotransferência. Utilizando esses métodos foi possível determinar o pH ótimo e os parâmetros cinéticos das enzimas livres e imobilizadas. Inibidores de NDKb de diferentes potências e mecanismos de ação foram utilizados para modulação do sistema ICER-LC-UV como ensaio de triagem de inibidores. O (-)-Epicatequina galato (ECG) foi utilizado como prova de conceito, para validar a aplicação do método on-line ICER-LC-UV na identificação e caracterização de inibidores para as enzimas alvo NME2 e LmNDKb. Em suma, a quantificação direta associada ao uso de enzimas imobilizadas representa um grande avanço aos métodos consolidados para o monitoramento da atividade enzimática e triagem de inibidores das enzimas alvo. / Enzymes play a key physiological role in organisms, either under normal and pathological conditions, which make them attractive targets for therapeutic interventions. Small molecules capable to inhibit specific target enzymes are used for the treatment of several inflammatory diseases, cancer, AIDS, among others. However, to identify small inhibitory molecules is still a limiting step in drugs discovery. In this context, the improvement and development of robust and reliable novel assays to accelerate the discovery and characterization of new inhibitors have become extremely relevant. This study describes an appropriate direct method to quantify the enzymatic activity of Nucleoside Diphosphate Kinase B (NDKb) from human (NME2) and Leishmania major (LmNDKb). It can be applied to free enzyme in solution or immobilized enzyme into silica capillary (ICER). The separation of both the substrates and products was achieved using ion-pair chromatography, it can be applied to direct quantification of free NDKb activity, method 1D-LC-UV. In order to quantify the activity of the immobilized enzymes, an on-line ICER-LC-UV method was developed. Initially, the enzymatic catalysis occurred into the ICER. Sequentially, the reaction mixture was transferred to an analytical column, where analytes were separated. From this method, it was possible to determine the optimum pH and kinetic parameters for the immobilized enzymes. Well stablished NDKb inhibitors with different strenght and mechanisms of action were used to modulate the on-line ICER-LC-UV method as an inhibitor screening assay. (-)-Epicatechin gallate was used as proof of concept in order to validate the application of the on-line ICER-LC-UV method to identify and characterize the target\'s enzymes NME2 and LmNDKb inhibitors. In summary, the direct quantification method coupled to the immobilized enzymes increases the likelihood of identifying the enzymatic activity and screening of inhibitors of the target enzymes when compared methods well described in the literature.

Neste trabalho, apresentamos a eletrossíntese de um novo polímero condutor derivado do polipirrol (PPI) funcionalizado com um grupo carboxílico, o polipirrol-2-ácido carboxílico (PPI-2-COOH), e o seu uso como transdutor amperométrico em biossensores pelo uso da polifenol oxidase (PFO). São apresentadas todas as etapas de síntese e de caracterização dos filmes poliméricos em microeletrodos e o preparo e a resposta dos biossensores montados para a detecção de um composto fenólico. Nossos estudos sobre eletrossíntese, respostas eletroquímicas dos filmes, juntamente com resultados de microgravimetria e modelagem molecular de dímeros e trímeros derivados de PI-2-COOH, permitiram com que pudéssemos sugerir pela primeira vez um mecanismo de eletropolimerização deste monômero em meio não aquoso. Na caracterização dos filmes por espectroscopia in situ no UV-visível e infravermelho próximo foram observadas duas bandas idênticas às transições pi-pi* características dos filmes de PPI no seu estado neutro e de maior dopagem, confirmando a possibilidade de haver duas conformações na cadeia do PPI-2-COOH. Com a modelagem molecular de um oligômero formado a partir da oxidação do PI-2-COOH, verificamos que para cada 4 anéis heterocíclicos acoplados entre si na posição 4-5, um par de anéis se encontrava em um plano diferente do segundo par de anéis, mantendo este padrão em toda a extensão da cadeia polimérica. A resposta redox dos filmes nos permitiu observar a preferência do polímero pela entrada de cátions em sua estrutura. Nos espectros de FTIR também comprovamos a presença do grupo carboxílico na estrutura do polímero, o que permitiu uma imobilização enzimática por ligação covalente. A confecção de microeletrodos destinados para a análise por injeção em fluxo (FIA) nos possibilitou uma economia de reagentes, praticidade e boa reprodutibilidade das medidas. Os biossensores amperométricos obtidos pela imobilização covalente da PFO sobre filmes de PPI-2-COOH apresentaram um pH ótimo de funcionamento em 9,4 e um potencial ótimo de trabalho em +70 mV vs Ag/QRE. Finalizamos nosso trabalho obtendo as respostas amperométricas dos biossensores para a detecção de um composto fenólico, pirocatecol, com uma linearidade entre as concentrações de 5x10-4 até 2,5x10-2 mol/L. / In this work, we present the electrochemical synthesis of a new conducting polymer derived of polypyrrole (PPI) functionalized by carboxylic group, the polypyrrole-2-carboxylic acid, and its application as amperometric transducer in biosensor by use of polyphenol oxidase (PFO). All the steps of syntheses and characterization of the polymer film in microelectrodes and response of the biosensor build for detection of phenolic compost. Our study about electrosyntheses, electrochemical response of the films (PPI-2-COOH) together with microgravimetry result and the molecular modeling of dimer and trimer derived from PI-2-COOH allowed one to suggest, for the first time, the mechanism of electropolymerization of this monomer in non-aqueous medium. When the technique of in-situ ultraviolet-visible spectroscopy (UV-VIS in-situ) was observed two bands, identical to the transition pi-pi* which are characteristics of the PPI films on their neutral state and of bigger doping, confirming the possibility that there may be two conformations in the PPI-2-COOH chain. With the molecular modeling of an oligomer formed by PI-2-COOH oxidation, we verified that for each four heterocyclic ring coupled together in the position 4-5, there´s a pair of rings, maintaining this pattern in all the extension of the polymeric chain. The redox response through the electrochemical measurement we could observe in FTIR the polymer preference for the cations adsorption. On the FTIR measurements, we could also observe the presence of the carboxylic group in the polymers structure, which is needed for the enzymatic immobilization by covalent binding. The fabrication of the microelectrode destined to flow injection analysis (FIA), made possible not only to save a lot of reagents, but also demonstrated praticity in the experimental set up and good reproducibility of results. Hence, the obtaining of amperometric biosensor by covalent binding of PFO on the PPI-2-COOH film, presented good pH in 9.4 and great work potential in +70 mV vs Ag/AgCl. We finish the work with the amperometric response of the biosensor in the detection of pyrocatechol, forming a straight line between the concentrations of 5x10-4 to 2.5x10-2 mol/L.

A estimulação elétrica neuromuscular (EENM) é um importante recurso utilizado na medicina esportiva para acelerar processos de recuperação. O objetivo deste estudo foi analisar os efeitos da EENM durante a imobilização do músculo gastrocnêmio, em posições de alongamento (LP) e encurtamento (SP). Para tanto, 60 ratas fêmeas jovens WISTAR foram distribuídas em seis grupos e acompanhadas durante 7 dias: controle (C), eletroestimuladas (EE), imobilizadas em encurtamento (ISP), imobilizadas em alongamento (ILP), imobilizadas em encurtamento e eletroestimuladas (ISP+EE) e imobilizadas em alongamento e eletroestimuladas (ILP+EE). Para a imobilização, o membro posterior direito foi envolvido por uma malha tubular e ataduras de algodão juntamente à atadura gessada. A EENM foi utilizada com uma freqüência de 50 Hz, 10 minutos por dia, totalizando 20 contrações em cada sessão. Após 7 dias os animais foram submetidos à eutanásia e os músculos gastrocnêmios foram retirados para a realização do ensaio mecânico de tração em uma máquina universal de ensaios (EMIC®). A partir dos gráficos carga versus alongamento foram calculadas as seguintes propriedades mecânicas: alongamento no limite de proporcionalidade (ALP), carga no limite de proporcionalidade (CLP), alongamento no limite máximo (ALM), carga no limite máximo (CLM) e rigidez. As imobilizações SP e LP promoveram reduções significativas (p<0,05) nas propriedades de ALP, CLP, ALM e CLM sendo mais acentuada, principalmente, no grupo ISP. Quando utilizada a EENM, houve acréscimo significativo (p<0,05) destas propriedades somente no grupo ISP. Já, em relação à rigidez, foi observada redução significativa (p<0,05) somente do grupo C para o grupo ISP. Quando utilizada a EENM, a rigidez do grupo ILP+EE foi significativamente (p<0,05) maior e mais próxima do grupo C que a do grupo ISP+EE. Neste modelo experimental, a imobilização dos músculos em alongamento atrasou a queda das propriedades e a estimulação elétrica, contribuiu para a manutenção das propriedades mecânicas durante o período de imobilização, principalmente no grupo ILP+EE. / The neuromuscular electric stimulation (NMES) is an important tool used in sport medicine to accelerate the recovery process. The objective of this study was to analyze the effects of NMES during the immobilization of the gastrocnemius muscle, in lengthened (LP) and shortened positions (SP). Sixty young female rats WISTAR were distributed into six groups and followed for 7 days: control (C), electric stimulation (ES), immobilized in shortened (ISP), immobilized in lengthened (ILP), immobilized in shortened and electric stimulation (ISP+ES) and immobilized in lengthened and electric stimulation (ILP+ES). For the immobilization, the right hind limb was involved by a tubular mesh and cotton rolls and plaster. NMES was used in a frequency of 50 Hz, 10 minutes a day, totaling 20 contractions in each session. After 7 days the animals were killed and their gastrocnemius muscles of the right side were submitted to a mechanical test in traction in an universal test machine (EMIC®). From the curves load versus elongation the following mechanical properties were obtained: elongation in the yield limit (EPL), load in the yield limit (LPL), elongation in the ultimate load (EUL), ultimate load (UL) and stiffness. The immobilizations SP and LP promoted significant reductions (p<0,05) in the properties of EPL, LPL, EUL and UL being more accentuated mainly in group ISP. When used NMES, there was significant increment (p<0,05) of such properties only in group ISP. As for stiffness, significant reduction was observed (p<0,05) only of the group C for group ISP. When the NMES was used, the stiffness of group ILP+EE was significantly (p<0,05) higher and closer to group C than for group ISP+EE. We conclude that in this experimental model the immobilization of the muscles in the lengthened position delayed the reduction of the properties and the electric stimulation contributed to the maintenance of the mechanical properties during the immobilization period, mainly for group ILP+ES.

Depuis peu, des travaux ont montré que chez l’Homme, la transcétolase (TK, EC 2.2.1.1.) dont le cofacteur est la thiamine diphosphate (forme active de la vitamine B1), est une enzyme impliquée dans de nombreuses maladies telles que, le diabète, certains cancers, ou encore des maladies neurologiques, comme le syndrome de Wernicke-Korsakoff et la maladie d’Alzheimer. Pour des applications thérapeutiques, des inhibiteurs spécifiques de cette enzyme sont actuellement conçus et synthétisés dans les milieux académiques et industriels. Afin de déterminer l’activité de la TK (dans un but de diagnostic) d’une part, et de détecter des inhibiteurs potentiels de cette enzyme (dans un but thérapeutique) d’autre part, il est nécessaire de disposer de tests alliant rapidité, sensibilité et faible coût. Nous avons envisagé d’utiliser des biocapteurs ampérométriques qui combinent l’ensemble de ces avantages, et qui, de plus, n’ont jamais été mis en oeuvre avec la TK. Pour la détermination de l’activité des TK d’E. coli et humaine libres en solution, nous avons tout d’abord élaboré un premier biocapteur à galactose oxydase (GAOx, EC 1.1.3.9), dans lequel cette enzyme est immobilisée sur la laponite. Puis, dans le but de detecter des inhibiteurs de la TK, avec un système réutilisable, nous avons developpé un biocapteur à GAOx-TK d’E. coli, les deux enzymes étant co-immobilisées à la surface de l’électrode. Pour cela la TK a été immobilisée dans des Hydroxydes Doubles Lamellaires (HDL). Ce biocapteur bicouche et bi-enzymatique GAOx-TK, nous a permis d’évaluer l’effet d’inhibiteurs, tels que différents analogues du cofacteur et de substrats pris comme modèles. / Some recent studies have shown that human transketolase (TK, EC 2.2.1.1.), which thiamine diphosphate (active form of vitamin B1) is the cofactor, is involved in numerous disease such as diabete, some cancers and neurodegenerative diseases as Alzheimer’s disease and Wernicke-Korsakoff syndrome. For therapeutic purposes, TK inhibitors have been designed and synthesized in both academic and industrial fields. To determine TK activity (diagnostic) on the one hand, and to detect potential inhibitors of this enzyme (therapeutic) on the other hand, it is necessary to develop fast, sensitive and low cost assays. In this context, we designed some original amperometric biosensors that combine these advantages and were never studied with TK from now. We performed a first galactose oxidase (GAOx, EC 1.1.3.9) biosensor for E. coli and human TK activities detection. For that purpose, GAOx was immobilized on laponite matrix. Then, we designed a GAOx-TK biosensor by co-immobilization of GAOX and TK on the electrode surface that enabled the detection TK inhibitors with a reusable system. Thence, TK was immobilized in Layered Double Hydroxides (HDL). This bilayer and bi-enzymic biosensors, allowed us to determine the inhibitor potencies of several cofactors and substrates analogues as model compounds.

O estresse tem se mostrado como um agravante de diversas patologias e transtornos psiquiátricos, como o transtorno depressivo maior (TDM). Estudos apontam que o hipocampo, bem como as vias serotonérgicas presentes neste, estão envolvidas com as respostas de estresse bem como nos efeitos deletérios causados por este. O antagonismo do receptor 5-HT 7, presente nestas vias, tem apresentado um efeito antidepressivo e ansiolítico em alguns trabalhos, porém poucos são os estudos que investigam o papel do receptor 5-HT 7 nas estruturas encefálicas em relação às repostas de estresse. Diante desse dado, o presente trabalho utilizou o modelo Labirinto em Cruz Elevado (LCE) 24 horas após a restrição para investigar o papel do receptor 5-HT 7 do hipocampo na consolidação da memória aversiva. A metodologia utilizada consistiu na injeção bilateral de SB-258741, um antagonista do receptor 5-HT7, no hipocampo dorsal de ratos Wistar machos, feita logo após o estresse de restrição de movimento com exposição ao LCE 24 horas depois. Como resultado desta metodologia, foi observado um aumento na porcentagem de entradas dos animais nos braços abertos, mas não na porcentagem de tempo em que o animal permaneceu nestes braços. Este dado mostra que a injeção de um antagonista de 5-HT 7 no hipocampo leva a uma atenuação dos efeitos comportamentais da consolidação de memória aversiva, corroborando com efeito ansiolítico consequente ao antagonismo deste receptor, observado na literatura. Nesse sentido, a investigação sobre o papel desse receptor, nas respostas de estresse, pode ser útil para o desenvolvimento de novos fármacos para os tratamentos dos efeitos prejudiciais do estresse. / Stress has been shown to be an aggravating factor for various diseases and psychiatric disorders, such as major depressive disorder (MDD). Studies suggest that the hippocampus, as well as serotonergic pathways present in this structure, are involved in stress responses as well as in the deleterious effects caused by this factor. The receptor antagonism of 5-HT 7 receptor, present in these pathways, has shown an antidepressant and anxiolytic effect in some studies, but few studies are investigating the role of 5-HT 7 receptor in brain structures related to stress responses. Given this data, this study used the Elevated Plus Maze (EPM) 24 hours after the restrain stress to investigate the role of 5-HT 7 receptor in the hippocampus consolidation of aversive memory. The methodology in this study consisted of bilateral injection of SB-258741, an antagonist of the 5-HT7 receptor, into the dorsal hippocampus of male Wistar rats, made 5 minutes after the restrain stress with exposure to EPM after 24 hours. As a result of this method, an increase in the percentage of animals entries into the open arms, but not at the percentage of time the animal remained in these arms, was observed. This data shows that the injection of a 5-HT 7 antagonist in the hippocampus leads to an attenuation of the aversive memory consolidation behavioral effects, corroborating with the consequent anxiolytic effect to the antagonism of this receptor, presented in the literature. In this sense, research on the role of this receptor in stress responses may be useful for the development of new drugs for the treatment of the harmful effects of stress.

A associação de adubos verdes a fontes minerais de N para as culturas está tornando-se uma opção promissora de manejo da fertilização nitrogenada, com o objetivo de recuperar a fertilidade de solo, aumentar a matéria orgânica do solo, reduzir as perdas de N mineral de fontes prontamente disponíveis, e no caso das leguminosas incorporarem nitrogênio ao solo proveniente da fixação biológica. Os objetivos deste trabalho foram: (1) avaliar o aproveitamento do nitrogênio da crotalária, do milheto e da uréia pelo arroz e o efeito residual no feijoeiro cultivado em sucessão, (2) avaliar a contribuição do N das raízes e da parte aérea desses adubos verdes para o arroz e o feijoeiro, e (3) quantificar o N na planta proveniente dos adubos verdes em relação à época de aplicação da uréia (semeadura e cobertura). Foram desenvolvidos experimentos com Latossolo Vermelho distroférrico típico em casa de vegetação no CENA/USP em três fases: (a) marcação isotópica dos adubos verdes com 15N realizada com (NH4)2SO4 enriquecido em 10 e 5% de átomos de 15N para a crotalária e milheto, respectivamente, (b) cultivo de arroz em vasos de 4 kg de TFSA com delineamento experimental inteiramente casualizado com 12 tratamentos e três repetições, dispostos em esquema fatorial 3 x 4, correspondendo a combinação de crotalária, milheto e sem adição fonte orgânica de N com quatro doses de 15N-uréia (0; 28,6; 57,2; 85,8 mg kg-1 de N ), e (c) cultivo de feijão nos mesmos vasos após o cultivo de arroz. A produtividade de grãos de arroz foi influenciada positivamente pela utilização de crotalária quando comparada ao milheto e ao tratamento sem adubo verde, com maior efeito a medida que se aumentou a dose de N mineral. O aproveitamento do N da crotalária (18,9%) foi mais de duas vezes superior ao do milheto (7,8%). As doses de uréia, nos tratamentos com ou sem uso adubo verde, não influenciaram o aproveitamento de N do fertilizante pela planta de arroz (palha+grão), sendo a media geral de aproveitamento de N-uréia de 53,76%. O aproveitamento do N das raízes dos adubos verdes foi de 14,1%, enquanto da parte aérea foi de 16,8%. Com o uso de crotalária, observou-se maior aproveitamento de N-uréia aplicado na semeadura (61,7%) em relação à cobertura (47,1%), mas esse efeito não foi observado para o milheto e sem adição de adubo verde. O aproveitamento do N residual dos adubos verdes pelo feijão foi de 3,56% para o N da crotalária e de 3,43% para o N de milheto, e superior ao do N do fertilizante (2,63%). / The association of green manures and mineral N sources is becoming a promising option for nitrogen fertilizer management, with the objective of recovering the soil fertility, increase of soil organic matter, reduce the loss of mineral N from the readily available sources, and in the case of legume incorporate biologically fixed N to the soil. The objectives of this research were to: (1) evaluate the utilization of N by the rice crop from crotalaria (sunnhemp), millet and urea and its residual effect on bean crop (Phaseolus vulgaris L.) grown in succession; (2) evaluate the contribution of N from the roots and above ground part of these green manures to rice and bean crops, and (3) quantity the N in the plant derived from the green manures in relation to the urea application time (at seeding and topdressing). Experiments were carried out with typic dystrophic Red Latosol (oxisol) in green house at CENA/ USP, in three phases: (a) green manures labeling with 15N, using (NH4)2SO4 enriched with 10 and 5% 15N, for crotalaria and millet, respectively; (b) rice growth in pots containing 4 kg of air dried soil, in completely randomized design with 12 treatments and three replicates, arranged in a 3 x 4 factorial scheme, corresponding to combination of crotalaria, millet and without addition of organic N, with four rates of urea-15N (0; 28.6; 57.2; 85.8 mg N Kg-1), and (c) bean plant growth after rice cultivations. The rice grain productivity was affected positively by the crotalaria when compared to millet and treatment without green manure, with greater effect with increasing mineral N rate. The crotalaria N utilization (18.9%) by the rice plants was more than two times higher than from the millet (7.8%). The urea rates, in the treatments with or without green manure, did not affect the utilization by the rice plants (grains + husk) of N form the fertilizer (53.76% in average). The utilization of green manure roots N by the rice plants was 14.1%, while of above ground parts was 16.8%. With crotalaria, higher utilization of N occurred from urea applied at seeding (61.7%) compared to the top dressed application (47.1%), but this effect was not observed for millet and without addition of green manure. The utilization of green manures residual N by the bean crop was only 3.56% from crotalaria and 3.43% from millet, which were higher than from fertilizer N (2.63%).

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Depuis la découverte des cheminées hydrothermales, de multiples travaux ont été menés afin d’en étudier la diversité microbienne. Les inventaires moléculaires réalisés ont ainsi mis en évidence une grande diversité d’espèces qui contraste avec la faible proportion (1 %) d’espèces isolées par approche culturale. Une nouvelle approche d’immobilisation cellulaire par inclusion dans une matrice de polymères (gellane et xanthane) a ainsi été développée pour permettre l’étude de ces communautés thermophiles anaérobies marines. Le système, basé sur la formation d’une émulsion entre une solution de polymères inoculée et de l’huile, permet le piégeage de cellules dans des billes de gel de 1 à 2 mm de diamètre. Les conditions optimales d’immobilisation ont été obtenues pour une émulsion réalisée à 80 °C sous agitation (150 tr/min) à partir d’une solution de gellane (2,5 %) et de xanthane (0,25 %) avec 12 g/L de NaCl et 4 g/L de citrate de sodium, bullée à l’azote et réduit au Na2S avant inoculation. Les billes ont montré une bonne résistance mécanique après 5 semaines d’incubation à des pH compris entre 5,4 et 8, des températures allant jusqu’à 90 °C et des concentrations en NaCl et soufre allant jusqu’à respectivement 80 et 5 g/L. Des cultures en batch de Thermosipho sp. AT1272 et Thermococcus kodakarensis KOD1 immobilisées ont permis d’obtenir des concentrations allant jusqu’à 107 cellules/g de billes et 108 cellules/mL de fraction liquide. Une culture en continu réalisée en bioréacteur gas-lift pendant 41 jours à partir d’une communauté synthétique immobilisée composée de 8 souches (hyper)thermophiles a démontré la capacité de l’immobilisation cellulaire à protéger les cellules face à un stress oxique et à les maintenir (3 des 8 souches) dans le bioréacteur jusqu’à ce que les conditions de culture soient propices à leur croissance. La réactivité de la communauté immobilisée face aux changements environnementaux (température) a également été démontrée. Enfin, la culture en continu réalisée pendant 64 jours d’un échantillon immobilisé de diffuseur du site Rainbow a permis la croissance de plusieurs espèces bactériennes et archéennes (Oceanithermus sp., Thermococcus sp.) dont une partie n’a été détectée que dans les billes (Sulfurimonas sp., Nitratifractor sp., Vibrio sp.) par clonage-séquençage. L’ensemble de ces résultats ont permis de valider l’utilisation d’un protocole d’immobilisation par inclusion dans une matrice de polymères pour l’étude des communautés hydrothermales, de leur diversité et de leur dynamique. / Since the discovery of hydrothermal vents, multiple studies have been conducted in order to study microbial diversity. Molecular inventories realized have thus demonstrated a great diversity of species that contrasts with the low proportion (1%) of species isolated by culture approach. A new cell immobilization approach by inclusion in a polymer matrix (gellan and xanthan) has been developed for the study of these thermophilic anaerobic marine communities. The system, based on the formation of an emulsion between an inoculated polymer solution and oil, allows the entrapment of cells in gel beads with a diameter between 1 and 2 mm. The optimal immobilization conditions were obtained for emulsion performed at 80 °C with stirring (150 rpm) with a polymer solution composed of gellan (2.5%) and xanthan (0.25%) with 12 g/L of NaCl and 4 g/L of sodium citrate, bubbled with nitrogen and reduced with Na2S before inoculation. The beads showed a good mechanical stability after a 5-week incubation at pH between 5.4 and 8, temperatures up to 90 °C and NaCl and sulfur concentrations up to respectively 80 and 5 g/L. Batch cultures of immobilized Thermosipho sp. AT1272 and Thermococcus kodakarensis KOD1 yielded concentrations up to 107 cells/g of beads and 108 cells/mL of liquid fraction. A continuous culture performed in a gas-lift bioreactor for 41 days of an immobilized synthetic community composed of 8 (hyper)thermophilic strains demonstrated the capacity of cell immobilization to protect cells from oxique stress and to maintain them (3 of 8 strains) in the bioreactor until having suitable culture conditions for their growth. The reactivity of the immobilized community to environmental change (temperature) was also demonstrated. Finally, the continuous culture performed for 64 days of an immobilized diffuser sample from Rainbow site allowed the growth of several bacterial and archaeal species (Oceanithermus sp., Thermococcus sp.), part of which was detected only in the beads (Sulfurimonas sp., Nitratifractor sp., Vibrio sp.) by cloning-sequencing. All these results have validated the use of an immobilization protocol by inclusion in a polymer matrix for the study of hydrothermal communities, of their diversity and their dynamics.

A recomendação de doses de nitrogênio (N) para a cana-de-açúcar (Saccharum spp.) com base em testes de solo é essencial para o aumento da sustentabilidade desse agroecossistema. Além disso, pouco se conhece sobre as reações do N orgânico dissolvido (NOD) na zona de transição palha-solo nos canaviais. A influência das formas minerais de N (N-NH4+ e N-NO3-) na mineralização de carbono (C) nessa região transitória também é desconhecida. Desse modo, os objetivos do estudo foram: i) correlacionar diversos métodos para a predição do N mineralizável do solo com parâmetros de resposta da cana-de-açúcar ao N; ii) quantificar os processos de mineralização de C e sorção de compostos do NOD aplicados em palha e solo (ambos amostrados na zona de transição); e iii) determinar a mineralização C e o conteúdo de N mineral em palha e solo de cana-de-açúcar (provenientes da zona de transição) pela adição de 14C-glicose associada ou não à fontes minerais de N. Entre 2006 e 2013 foram instalados 21 experimentos de curva de resposta da cana-de-açúcar ao N no Estado de São Paulo, Brasil, para correlacionar métodos de natureza biológica, química, microbiológica e isotópica (15N), com a produtividade de colmos (PCC) e extração de N (ENC) no tratamento controle, produção relativa da cultura (PRC) e com a dose de N necessária para obtenção de 90% da PRC (DN 90% PRC). As amostragens de solo foram realizadas nas camadas de 0-20 e 20-40 cm. Foram detectadas fracas correlações entre a incubação anaeróbia e a PCC, e o N extraível por KCl a quente por 4 h e o N extraível por tampão fosfato-borato a pH 11,2 com a ENC. Os métodos não se correlacionaram com a PRC e a DN 90% PRC. Nenhum método é recomendado no ajuste de doses de N para aplicação em soqueiras de cana-de-açúcar no Estado de São Paulo. Para o estudo das reações do NOD e do N mineral, amostras de palha e solo foram coletadas na região de transição entre os dois materiais, em dois sítios experimentais localizados no Estado de São Paulo. A mineralização de C e sorção de mistura de aminoácidos, peptídeos, ureia e proteína (todos marcados em 14C) foi determinada pela aplicação dos compostos em palha e solo. A mineralização de C e conteúdo de N mineral pela adição de 14C-glicose com ou sem as formas de N mineral (N-NH4+ e N-NO3-) também foi avaliada. Existem diferenças acentuadas entre a palha e solo relacionadas à dinâmica do NOD, perfil da comunidade microbiana e imobilização de N. Em geral, o conteúdo de 14C restante dos compostos do NOD foi maior no solo em relação à palha. Os peptídeos e a ureia apresentaram rápida mineralização de C, enquanto que a sorção da proteína foi maior no solo em comparação com a palha. A associação da 14C-glicose com N-NO3- resultou em maior mineralização de 14C na palha de ambos os sítios. Ocorreu intensa imobilização de N-NH4+, sobretudo no resíduo de cana-de-açúcar. / Recommendation of nitrogen (N) rates for sugarcane (Saccharum spp.) based upon soil testing is essential for increasing the sustainability of this agroecosystem. In addition, little is known about the dynamics of dissolved organic nitrogen (DON) in the straw-soil transition zone in sugarcane fields. The influence of mineral N forms in the carbon (C) mineralization in this transitional region is also unknown. Thus, the objectives of this study were: i) correlate several methods to predict the soil mineralizable N with sugarcane N response parameters; ii) quantifying the C mineralization and sorption processes of DON compounds applied to straw and soil (both sampled in the transition zone); and iii) determine the C mineralization and mineral N content in straw and soil (from the transition zone) by addition of 14C-glucose with or without mineral sources of N. Between 2006 and 2013, 21 sugarcane N response trials were performed in the State of São Paulo, Brazil, to correlate biological, chemical, microbiological and isotopic (15N) methods with stalks yield (SYC) and total N uptake (NUC) in the control treatment, relative stalks yield (RSY) and the N rate required to achieve 90% of the RSY (NR 90% RSY). Soil sampling was performed at 0-20 and 20-40 cm depths. Weak correlations were detected between anaerobic incubation and the SYC, and the hot KCl extractable N and phosphate-borate buffer at pH 11.2 extractable N with NUC. Methods did not correlate with RSY and the NR 90% RSY. No method is recommended for adjusting N fertilizer rates for application on sugarcane ratoons in the state of São Paulo, Brazil. To study the reactions of DON and mineral N, straw and soil samples were collected in the transition region between the two materials, in two experimental sites located in the State of São Paulo. The C mineralization and sorption of 14C-labelled amino acids mix, peptides, urea and protein was performed by addition of the compounds in straw and soil. The C mineralization and mineral N content by the addition of 14C-glucose with or without mineral N forms (NH4+-N and NO3--N) was also checked. There are marked differences between straw and soil regarding to the DON dynamics, microbial community profile and N immobilization. In general, the 14C remaining of the applied DON compounds in the soil was higher when compared to the straw. Peptides and urea had a rapid C mineralization, while the protein sorption was higher in the soil than the straw. The use of 14C-glucose with NO3--N intensified 14C mineralization in the straw of both sites. There was an intense immobilization of NH4+-N, mainly in the sugarcane residue.