Made available in DSpace on 2014-06-11T19:33:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-02Bitstream added on 2014-06-13T21:06:27Z : No. of bitstreams: 1 lourenco_msn_dr_jabo.pdf: 595650 bytes, checksum: 1a674a74c6c121235358d42b7a1a4db4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Foram realizados dois experimentos, objetivando-se avaliar quantitativamente diferentes metodologias propostas em análises de fibra em detergente neutro (FDN) e fibra em detergente ácido (FDA), visando à precisão dos resultados analíticos, a redução nos custos e no tempo das análises, bem como a minimização no descarte de resíduos químicos. Foram utilizados seis alimentos de uso corrente na alimentação animal: feno de Tifton 85 (Cynodon spp.), cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.), silagem de milho (Zea mays L.), capim-xaraés (Brachiaria brizanta cv. Xaraés), capim-marandu (Brachiaria brizanta cv. Marandu) e um concentrado protéico, o farelo de babaçu (Orbignya phalerata). No primeiro experimento foram comparados os teores de FDN e FDA obtidos pelo método convencional com três métodos alternativos que utilizam a autoclave como sistema digestor e no segundo experimento foi avaliada a possibilidade de reutilizar, por uma vez, as soluções detergentes e a acetona recuperada, utilizadas no desenvolvimento das primeiras análises. O delineamento experimental utilizado na análise de cada alimento foi o inteiramente casualizado, em um esquema fatorial 4x2 (4 metodologias e 2 formas de análises), no primeiro experimento e 2x4x2 (2 utilizações, 4 metodologias e 2 formas de análises), no segundo experimento. Observou-se que a implantação das metodologias alternativas permitiu ganhos significativos com a redução dos custos operacionais e do tempo da análise, minimizando os impactos ambientais. A precisão analítica dos métodos alternativos variou entre os alimentos estudados, tendo sido recomendados nas determinações dos teores de FDN no feno de Tifton 85, farelo de babaçu e cana-de-açúcar e nas determinações dos teores de FDA apenas no farelo de babaçu pelo método alternativo que utiliza a autoclave e saquinhos... / Two experiments were conducted, aiming to quantitatively evaluate different methods proposed for the analysis of neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF). This evaluation included the precision of analytical results, the reduces costs and time analysis and minimizes waste generation. Six typical foods in animal nutrition were used: Tifton 85 hay (Cynodon spp.), sugarcane (Saccharum officinarum L.), corn silage (Zea mays L.), grass xaraés (Brachiaria brizantha cv. Xaraés) grass marandu (Brachiaria brizantha cv. Marandu) and a proteic concentrated, the babassu meal (Orbignya phalerata). The first experiment compared the NDF and ADF results of the conventional method with three alternative methods that use autoclave as system digester and on the second experiment the possibility of reuse, for once, of detergent solutions and recovered acetone applied on the first experiment, were studied.The experimental design used in the analysis of each food was completely randomized in a 4x2 factorial scheme (four methods and two forms of analysis) in the first experiment and 2x4x2 (2 uses, four methods and two forms of analysis) in the second experiment .It was observed that alternative methodologies has allowed significant gains by reducing operating costs, time of analysis, minimizing environmental impacts. The analytical precision of alternative methods varied among studied foods. NDF alternative methods were recommended for Tifton 85, babassu meal and sugarcane samples. ADF determinations by alternative methods are not recommended for samples studied; except for babassu meal that can be analyzed by the alternative method using an autoclave and bags of ANKOM. All analytical results of the determinations of NDF and ADF showed the same behavior in both forms of analysis used (non-sequential and sequential), except the determination of ADF in corn silage... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Eleni Gomes / Banca: Regina Teresa Rosim Monteiro / Banca: João Claudio Thomeo / Banca: Ricardo Andrade Reis / Banca: Daniela Alonso Bocchini Martins / Resumo: No presente trabalho vinte de cinco linhagens de basidiomicetos, estocadas na coleção de microrganismos do Laboratório de Bioquímica e Microbiologia Aplicada, foram avaliadas com relação aos seus potenciais de produção de enzimas ligninolíticas. A finalidade dessas enzimas é complementar um preparado enzimático (contendo xilanases e celulases) para ser aplicado em dietas de ruminantes. A produção das enzimas nos resíduos/subprodutos farelo de trigo, farelo de algodão, polpa cítrica e bagaço de cevada foi considerável. Farelo de trigo e bagaço de cevada proporcionaram as melhores quantidades da enzima lacase. O fungo Coriolopsis byrsina produziu altos níveis de lacase extracelular, com baixa atividade de celulase. A atividade de feruloil esterase foi detectada no extrato enzimático bruto desse mesmo fungo quando cultivado em bagaço de cevada. A lacase foi estável até 60 °C por 1 hora, apresentando duas temperaturas ótimas, a 40 e 55 °C. Foi estável em ampla faixa de pH (4,0 - 8,0), apresentando pH ótimo 4,5 e mantendo 20% de sua atividade em pH 7,0. Além disso, apresentou 30% da sua atividade após 6 horas de incubação nas condições do ambiente ruminal. O tratamento das fibras vegetais com o extrato enzimático bruto de C. byrsina (alta atividade de lacase) misturado com o extrato enzimático bruto Trichoderma reesei (celulase + xilanase) melhorou o percentual de hidrólise, disponibilizando os carboidratos fermentáveis para posterior fermentação ruminal. A digestibilidade in vitro por produção de gases apresentou aumento significativo em todos os alimentos (forragens) avaliados / Abstract: At the present research work twenty five basidiomycete strains kept in the colection of microrganisms in the Processing Biochemistry and Applied Microbiology laboratory at IBILCE were evaluated according to their ligninolytic enzymes production potential. The objective of these enzymes would be to complement an enzymatic mix (containing xylanases and cellulases) to be added to ruminants diets. The enzyme production in the byproducts like wheat bran, cotton bran, citrus pulp and brewer's spent grain were considerably high. The wheat bran and the brewer's spent grain presented the highest quantity of laccase. The fungal Coriolopsis byrsina produced high levels of extracellular laccase with low cellulose activity. The feruloyl esterase activity was detected in the crude enzyme of the same fungal when cultivated in brewer's spent grain. Laccase was stable at 60 °C for 1 hour, presenting two optimal temperature at 40 and 55 °C. It was stable at (4.0 - 8.0) pH range, presenting optimal pH at 4.5 and keeping 20% of its activity at pH 7.0. Besides that, it presented 30% of its activity after 6 hours of incubation under ruminal conditions. The vegetable fiber treatment with C. byrsina crude enzyme (laccase high activity) mixed to Trichoderma reesei crude enzyme (cellulose + xylanase) improved the hydrolysis percentage releasing sugars for further ruminal fermentation. In vitro gas production digestibility showed significant increase in various crops / Doutor

O Brasil, segundo maior produtor mundial de biocombustíveis, produz etanol a partir da extração e fermentação de sacarose de colmos de cana-de-açúcar. A utilização da energia presente nas ligações químicas entre os carboidratos da parede celular (celulose, hemiceluloses e pectina), das biomassas de folha e bagaço (hoje ambos considerados resíduos de produção), é uma possibilidade para o incremento, de cerca de 3 vezes o valor atual, na produção de etanol. O entendimento da estrutura química dos polissacarídeos da parede celular de cana-de-açúcar é imprescindível para que esta tecnologia seja desenvolvida. O presente trabalho teve como objetivo isolar as hemiceluloses de colmo de cana-de-açúcar e estudar as suas estruturas químicas. Para tal, utilizou-se AIR (Alcohol Insoluble Residue) - parede celular sem açúcar solúvel - de colmo e folha de cana-de-açúcar SP80-3280 em hidrólises enzimáticas com endo-β-xilanase, liquenase e celulase isoladamente ou em conjunto de forma a determinar a estrutura fina dos polímeros atacáveis por tais hidrolases. O AIR de colmo também foi submetido ao fracionamento da parede celular com oxalato de amônio, seguido de extrações com 1M e 4M de NaOH para a separação das hemiceluloses. Somente as frações 1M e 4M de NaOH foram analisadas, através de hidrólises com endo-β-xilanases, seguido da análise dos oligossacarídeos resultantes por HPAEC-PAD (High Performance Anionic Exchange Chromatography with Pulsed Amperometric Detection) e por espectrometria de massas MALDI-TOF. Paralelamente, grupos de oligossacarídeos provenientes de hidrólises do colmo com endo-β-xilanase foram isolados por cromatografia em camada delgada (TLC) preparativa e, em seguida, hidrolisados com α-arabinofuranosidases e analisados por PACE (Polyacrylamide Carbohydrate Electrophoresis) para o esclarecimento da estrutura fina de arabinoxilanos. Os resultados obtidos mostraram a presença de xiloglucano na fração NaOH 4M em pequena proporção, cerca de 3% da parede celular, sendo este xiloglucano de 2 tipos: estrutura fina típica de gramíneas (composta por glucose, e os oligossacarídeos isoprimeverose, XG, XXG, XXGG, XXGGG) e estrutura fina de eudicotiledôneas e monocotiledôneas não-comelinóides (composta por oligossacarídeos: XXXG, XLXG/XXLG, XXXXG). A análise por MALDI-TOF da hidrólise das frações 1M e 4M de colmo de cana-de-açúcar com endo-β-xilanase revelou a existência de xilanos lineares (série homóloga de xilanos) em conjunto com um grupo de xilanos ramificados com arabinose de forma regular, com motivos arabinosilados com até 6 xiloses na cadeia principal. As hidrólises com endo-β-xilanase e liquenase em conjunto revelaram que o arabinoxilano e o β-glucano, juntos, perfazem cerca de 40% da parede celular de cana-de-açúcar, e não interferem na hidrólise uma da outra, permitindo o uso concomitante das enzimas em processos industriais. Além disso, especula-se que as arabinoses do arabinoxilano interagem, possivelmente, através de ligações por compostos fenólicos, prevenindo a ação enzimática. O presente trabalho começa a desvendar a estrutura fina das principais hemiceluloses da parede celular de colmo de cana-de-açúcar e aponta para a necessidade de experimentos que permitam compreensão de outros níveis de complexidade da parede celular, como por exemplo, as ramificações com agliconas e interações entre os polissacarídeos. / Brazil is the second-generation ethanol producer in the World, obtaining it from sugarcane soluble sugar from culms. The second generation ethanol consists of using the energy present in the covalent linkages of the cell wall carbohydrates (cellulose, hemicelluloses and pectin) from culms and leaves (both considered nowadays as litter). This is considered as a great opportunity to increase ethanol production up to 3 times the current figures. The knowledge about sugarcane polysaccharide structure is crucial for the development of the second-generation ethanol technology. This work, aimed at the isolation and structural studis of the hemicellulosic components of the sugarcane cell walls. To achieve this, AIR (Alcohol Insoluble Residue) from culms and leaves (SP 80-3280 variety) were digested with endo-β-xylanase, lichenase and cellulase (in different sequences, or with isolated or combined enzymes) to help determining the fine structures of the polysaccharides. The AIR from culm was fractionated with increasing alkali concentrations (NaOH 0,1M, 1M and 4M) to purify the different hemicelluloses. Only the 1M and 4M fractions were analyzed, after digestions with endo-β-xylanase, followed by HPAEC-PAD (High Performance Anionic Exchange Chromatography with Pulsed Amperometric Detection) and MALDI-TOF Mass Spectrometry analyses. Also, the oligosaccharides obtained by the endo-β-xylanase digestion were isolated by preparative TLC (Thin Layer Chromatography), re-digested with α-arabinofuranosidases and finally analyzed by PACE (Polyacrylamide Carbohydrate Electrophoresis) in order to clarify the fine structure of the arabinoxylan from sugarcane culm. The same fractionated material was digested by an endo-β-glucanase to clarify the xyloglucan structure. The results showed that in the 4M fraction, a small concentration of xyloglucan can be found (ca. 3% of the total hemicelluloses), and this polysaccharide has the typical grass structure: XG, XXG, XXGG and XXGGG/XLGG. Other oligosaccharides, typical from eudicotyledons were also found: the XXXG, XLXG/XXLG and XXXXG. The MALDI-TOF and PACE analyses performed after digestion with endo-β-xylanase and α-arabinofuranosidases, revealed the presence of linear xylan oligosaccharides (from 2 to 14) and also fragments with arabinose substitutions. The digestions with endo-β-xylanase and lichenase at the same time, revealed that the arabinoxylan and β-glucans, are 40% of all the sugarcane cell wall mass, and one enzyme does not interfere in the activity of the other. The present work starts to clarify the fine structure of the sugarcane culm (and leaves) major hemicelluloses, and also suggest that experiments aimed at understanding cell wall complexity are important steps to help developing efficient cellulosic ethanol technologies to obtain second generation ethanol from sugarcane biomass.

Orientadores: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, Maria Carolina Scatolin do Rio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T07:03:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Teixeira_GleidsonSilva_M.pdf: 21908086 bytes, checksum: 84eb6f9c294915ecdd74ee2e9d23a152 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A Vassoura-de-bruxa é uma das principais doenças que acometem o cacaueiro (Theobroma cacao L.). Ela é causada pelo fungo hemibiotrófico Moniliophthora perniciosa. Durante a fase biotrófica, o patógeno coloniza o espaço intercelular e estimula a formação de ramos hipertróficos/ hiperplásicos denominados vassoura verde. No estágio avançado da doença, o fungo passa a colonizar também o interior das células e observa-se a morte do tecido originando a vassoura seca. Homogalacturonano (HG) é um domínio estrutural péctico que constitui a matriz da parede celular primária e define suas propriedades funcionais e estruturais. Durante sua síntese, HG é altamente metilesterificado pela ação de pectinas metiltransferases (PMT) que utilizam S-adenosil-L-metionina (SAM) como fonte de grupos metil. Após ser depositado na parede celular, o padrão de metilesterificações de HG é modelado por pectina metilesterases (PME). Alterações no padrão de metilesterificação de HG são relacionadas à má formação de tecidos, complicações durante o desenvolvimento vegetal e à resistência contra a degradação da parede celular por enzimas microbianas. Neste trabalho, a expressão tecido-específica de genes envolvidos nas reações de síntese de SAM e o grau de metilesterificação do HG foram analisadas em plântulas de T. cacao sadias e infectadas. ESTs (expressed sequence tags) de T. cacao foram utilizadas como molde para a síntese de sondas de RNA específicas para os genes: glicosiltransferase, pectina metiltransferase, pectina metilesterase, S-adenosil-Lhomocisteína hidrolase, adenosina quinase, S-adenosil-L-metionina sintetase (SAMS). Além disso, os anticorpos monoclonais JIM5 e JIM7 foram utilizados na imunolocalização de epítopos de HG com menor ou maior grau de metilesterificação. A detecção de transcritos de SAMS e PMT indicou que esses são diferentemente expressos em plântulas sadias e infectadas. Nas plântulas sadias, o sinal para o gene SAMS foi mais intenso nas amostras coletadas com 14 dias após a inoculação (DAI), comparado com as coletadas 42 DAI. Nas amostras infectadas o sinal não variou, entretanto, foi menos intenso comparado com o de plântulas sadias. A marcação de PMT foi evidente no ápice de plântulas sadias coletadas 42 DAI e ausente nas coletadas com 14 DAI. Interessantemente, a ocorrência foi inversa em plântulas infectadas. Epítopos de HG altamente metilesterificados foram detectados por JIM7 em ambas as amostras sadias e infectadas. Entretanto, com 42 DAI, a ligação de JIM7 foi detectada apenas em plântulas sadias, enquanto resíduos de HG pouco metilesterificados, reconhecidos por JIM5, foram observados nas amostras infectadas. Juntos, os resultados sugerem que 1) com 42 DAI, SAM disponível estaria sendo preferencialmente utilizado como precursor de outros compostos e não para a metilesterificação de pectinas e; 2) a alteração do grau de metilesterificação do HG em plantas infectadas pode ser resultado da menor disponibilidade de SAM, da menor expressão do gene que codifica a enzima PMT e/ou da atividade de PMEs, favorecendo assim, a degradação da parede celular por enzimas do fungo em um período onde a degradação da parede é essencial para progressão da doença. / Abstract: The witches' broom disease is one of the major diseases affecting the cocoa (Theobroma cacao L.). It is caused by the hemibiotrophic Moniliophthora perniciosa fungus. During its biotrophic phase, the pathogen colonizes the intercellular space and stimulates the formation of hypertrophic/hyperplasic branches called green broom. In the advanced stage of the disease, the fungus starts also to colonize the interior of the cells and it is noted the death of tissue originating the dry broom. Homogalacturonan (HG) is a pectic structural domain that constitutes the primary cell wall matrix and defines its functional and structural proprieties. During its synthesis, HG is highly methylesterified by the action of pectin methyltransferases (PMT) which uses S-adenosyl-L-methionine (SAM) as a source of methyl groups. After being deposited in the cell wall, the pattern of HG methylesterifications is modeled by pectin methylesterases (PME). Changes in the pattern of HG methylesterifications are related to poor tissue formation, complications during plant development and resistance to cell wall degradation by microbial enzymes. In this study, the tissue-specific expression of genes involved in the reaction of synthesis of SAM and the degree of HG methylesterification were analyzed in seedlings of healthy and infected T. cacao. ESTs (expressed sequence tags) of T. cacao were used as a template for the synthesis of specific RNA probes for the genes: glycoyltransferase, pectin methyltransferase, pectin methylesterase, S-adenosyl-L-homocysteine hydrolase, adenosine kinase and S-adenosyl-L-methionine synthetase (SAMS). Furthermore, the monoclonal antibodies JIM5 and JIM7 were used in the immunolocalization of HG epitopes with lesser or grater degrees of methylesterification. The detection of transcripts of SAMS and PMT indicated that these are expressed differently in healthy and infected seedlings. In healthy seedlings, the signal of the SAMS gene was more intense than in samples collected 14 days after inoculation (DAI), compared to those collected 42 DAI. In the infected samples the signal did not change, however, it was less intense compared to healthy seedlings. The PMT staining was evident in the shoot apex of the healthy seedlings collected 42 DAI and missing in the ones collected 14 DAI. Interestingly, the occurrence was the inverse in infected seedlings. Highly methylesterified HG epitopes were detected by JIM7 in both healthy and infected samples. However, with 42 DAI, the JIM7 binding was detected only in healthy seedlings, while residues of less methylesterified HG, recognized by JIM5, were observed in the infected samples. Taken together, the results suggest that: 1) with 42 DAI, available SAM would be primarily used as a precursor to other compounds and not to methylesterification of pectins and; 2) the changes in the level of HG methylesterification in infected plants may be the result of the lower availability of SAM, lower expression of PMT and/or the activity of PMEs, thereby favoring the degradation of the cell wall by the fungus enzymes in a time where the degradation of the wall is essential to the progression of the disease. / Mestrado / Genetica de Microorganismos / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Orientadores: Renata de Oliveira Mattos-Graner, Jose Francisco Hofling / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-15T12:50:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stipp_RafaelNobrega_D.pdf: 11660668 bytes, checksum: b140f6b3e8ab94a99f86a4eee7101635 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: S. mutans são os principais patógenos da cárie, pois expressam diversas proteínas importantes para a colonização e aumento em proporção nos biofilmes dentais na presença de sacarose. Estas incluem as glicosiltransferases (Gtf), que sintetizam uma matriz extracelular de glucano a partir da sacarose, e proteínas ligadoras de glucano (Gbps), as quais participam da interação entre S. mutans e matriz de glucanos. Há evidências de que diversos genes de virulência são regulados por sistemas reguladores de transcrição de dois componentes, dentre os quais CovR (de Control of Virulence) e VicRK (de Virulence Control). Propomos neste estudo descobrir novos alvos e/ou funções dos sistemas CovR e VicKR e avaliar características celulares e fenotípicas decorrentes da ausência desses sistemas. Para isso construímos cepas S. mutans mutantes knockout dos genes covR (SMU.1924) ou vicK (SMU.1517) e realizamos comparações com as respectivas cepas selvagens (WT). A caracterização dos transcriptomas foi triada por microarray e quantificada por qPCR, demonstrando que vinte e três genes foram super expressos na ausência de CovR, enquanto trinta genes foram reprimidos na ausência de VicK. Para demonstrar a regulação direta, as regiões promotoras destes genes foram submetidas a ensaios de retardamento da mobilidade eletroforética com as proteínas recombinantes CovR ou VicR. Além dos genes já conhecidos, os ensaios mostraram CovR como regulador negativo de quatro novos genes e VicR como regulador de cinco novos genes, dentre os quais há, em ambos os casos, genes com provável função na biogênese da parede celular. Nos ensaios fenotípicos, os mutantes covR- demonstraram diminuição no crescimento total em cultura, enquanto que os mutantes vicK observados por microscopia eletrônica de varredura apresentaram formação de cadeias extremamente longas com células atípicas. A formação de biofilme in vitro por mutantes covR- foi de 3 a 17 vezes maior comparado ao WT, enquanto mutantes vicK- demonstraram uma redução de 3,5 a 6,5 vezes. Foi observado aumento de 40% na hidrofobicidade celular nos mutantes covR- quando comparados a cepa WT, enquanto os mutantes vicK- tiveram aumento de 10 vezes, tornando-se altamente hidrofóbicos, provavelmente em decorrência das alterações na superfície da parede celular. Os mutantes covR- foram 30% mais resistente a autólise que as cepas WT, enquanto que os mutantes vicK- possuem o dobro de resistência. Em conclusão, os regulons controlados por CovR e VicKR incluem diversos genes com provável função na biogênese de parede celular, além de genes importantes para a formação de biofilmes. A inativação destes sistemas promoveu alterações fenotípicas notáveis, que realçam os achados daparticipação destes sistemas na biogênese das estruturas celulares. Palavras-chave: Análise em Microsséries, Parede Celular, Cárie Dental, Regulação Bacteriana da Expressão Gênica, Virulência. / Abstract: Streptococcus mutans, a major dental caries pathogen, expresses several virulence genes that mediate its growth and accumulation on tooth surfaces. In this process, GtfB and GtfC catalyze the extracellular synthesis of water-insoluble glucan matrix from sucrose, and are essential for accumulation of S. mutans in the dental biofilm. Glucan binding protein B might also mediate cell surface interaction with glucan. Two component transduction systems, such as CovR (Control of Virulence) and VicRK (Virulence Control), regulate, at least, part of S. mutans virulence genes. In this study we characterized CovR and VicRK functions and some phenotypic traits related to their absences. Knockouts strains covR- (SMU.1924) and vicK- (SMU.1517) strains were constructed and compared by differential microarray against wild type. Quantitative RT-PCR confirmed twenty-three up-regulated genes in covR-, while thirty down-regulated genes in vicKmutant. Recombinant CovR and VicR proteins were used in protein:DNA-promoter electrophoretic mobility shift assay (EMSA) to confirm direct regulator-promoter interaction and transcription. In addition to already-know CovR and VicR targets, qPCR and EMSA revealed that CovR acts as a negative regulator of four additional genes, and VicR controls five undescribed promoters. In both cases, genes controlled are mainly involved in biofilm growth and in cell wall biogenesis. Phenotypically, covR- mutants showed lower yield in culture, while vicK- mutants had altered cell morphology and long chains formation. Inactivation of covR significantly increased in vitro biofilm formation in all strains (3 to 17-fold increase, p<0.01), while vicK mutants showed poor biofilm growth (3.5 to 6.5-fold reduction; p<0.01). Cell hydrophobicity was increased by 40% in covR- mutants and by 10- fold in vicK- mutants, possibly due cell surface changes. Both knockoutsalso increased the autolysis resistance, in about 30% for the covR- mutants and in 2- fold for the vicK- mutant. It is concluded that CovR and VicR systems have important participation on S. mutans physiology, regulating genes that not only are involved in biofilm formation but that have functions in cell wall biogenesis. / Doutorado / Microbiologia e Imunologia / Doutor em Biologia Buco-Dental

O etanol celulósico a partir da palhada de cana pode elevar a produção do bioetanol, porém esta é normalmente decomposta no campo. A degradação da parede celular no campo não foi elucidada e compreender este processo auxiliará na produção de etanol celulósico. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a degradação da palhada de cana de açúcar no campo durante um ano. Foi analisada a composição da parede celular por fracionamento e composição dos monossacarídeos. Na parede celular, observou-se redução de 26% no teor de celulose enquanto houve aumento de 13% na fração de hemiceluloses mais solúveis. Mudanças na composição dos monossacarídeos das frações mostraram que o arabinoxilano (AX) foi o primeiro polímero a ser solubilizado (após 3 meses) seguido dos <font face=\"Symbol\">b-glucanos e celulose (após 6 meses). Isto sugere que o AX é a hemicelulose mais exposta e sua solubilização permitiu a degradação da celulose após 6 meses. A partir dos dados obtidos, sugeriu-se a utilização de xilanases seguidas de glucanases numa possível ordem de enzimas para produção de etanol celulósico. / The sugarcane straw cellulosic ethanol can increase bioethanol production, but the straw is usually degraded in the field. However, the process that leads the cell wall disassembly under field conditions is unknown and understanding how this happens can improve cellulosic ethanol production. In the present work we aimed at studying how sugarcane straw is degraded in the field during a year. Cell wall composition was determined by fractioning and determination of monosaccharide composition. Results showed a decrease (ca.26%) in cellulose content and an increase of 13% in high solubility hemicelluloses fraction. Changes in monosaccharide composition showed that the first polymer to be solubilised is the arabinoxylan (AX) (after 3 months) followed by <font face=\"Symbol\">b-glucans and cellulose (after 6 months). This suggests that AX is the most exposed hemicelullose and its solubilisation allowed cellulose degradation after 6 months. Our data suggest the use of xylanases followed by glucanases as an enzyme order to be used in cellulosic ethanol production from sugarcane straw.

Como os outros organismos, as plantas têm a habilidade de se defenderem através do reconhecimento de patógenos (resposta de hipersensibilidade - RH), causando a morte imediata das células no sítio primário da infecção, desta maneira oferecendo resistência ao seu crescimento. A RH é caracterizada pela necrose dos tecidos neste local, através de muitos sinais ainda não completamente elucidados, como a formação de radicais livres, incluindo o peróxido de hidrogênio (H2O2), e o reforço da parede celular. O objetivo deste estudo foi estabelecer a relação entre esses sinais em cultura de células de amora-preta (Rubus fruticosus). As condições experimentais para a análise da parede celular, das espécies reativas de oxigênio (EROs) e do H2O2 foram padronizadas. O polissacarídeo ácido (ramnoglucuronogalactana, F-I), o ácido salicílico (AS), e o metil jasmonato (MeJA), bem estabelecidos efetores da resposta da defesa, foram usados como elicitores. A produção das EROs e do H2O2 foram ativadas por F-I e pelo AS, seguidos da liberação de fragmentos de dissacarídeos da parede celular, aparentemente devido a sua degradação. Por outro lado, uma produção pequena de EROs e de H2O2 foram observadas na presença de MeJA, assim como um aumento de fragmentos de massa molecular mais elevada, que podem funcionar como sinais para o reforço da parede celular, indução de enzimas e para a produção de outra moléculas de defesa. Quando da elicitação, concomitante, com dois elicitores, AS + MeJA, houve a inibição da produção de EROs causada pelo MeJA e foi mantida a liberação de compostos extracelulares de massa molecular mais elevada. / Like the other organisms, plants have the ability to self-defend through recognition of pathogens (hypersensitive response - HR), causing immediate cell death at the primary infection site, thus offering resistance to their grown. The HR is characterized by necrosis of tissues in this site via many signals still not completely elucidated, like formation of free radicals including H2O2 and reinforcement of cell wall. The aim of this study was to establish the relationship between these signals in blackberry-black cell culture (Rubus fruticosus). The experimental conditions for analysis of cell wall, reactive oxygen species (ROS) and H2O2, were established. Acid polysaccharide (rhamnoglucuronogalactan, F-I), salicylic acid (SA), and methyl jasmonate (MeJA), well established effectors of the defense response, were used as elicitors. ROS and H2O2 production was activated by F-I and SA, followed by release of fragments like disaccharides from the cell wall, apparently due to its degradation. By contrast, a small production of ROS and H2O2 was observed in presence of MeJA, as well as an increase of high molecular weight fragments, that may function as signals for reinforcement of cell wall, enzyme induction and production of others defense molecules. Together, the two elicitors SA and MeJA inhibited the ROS production, caused by MeJA, while sustaining release of the extra cellular compounds of high molecular weight.

Os elementos celulares que constituem o tecido xilemático de várias espécies vegetais são amplamente utilizados em diversos setores industriais, com inúmeras aplicações, como por exemplo, a geração de energia e produção de celulose e papel. A parede celular das células vegetais é formada basicamente por celulose, hemiceluloses e lignina. A formação dos polímeros de celulose e hemicelulose dependem exclusivamente do suprimento de precursores chamados de nucleotídeos-açúcares, tais como UDP-glicose, UDP-glucuronato, UDP-xilose, UDP-arabinose, UDP-manose e UDP-galactose. A biossíntese da parede celular é altamente regulada do ponto de vista metabólico, e envolve a participação de várias enzimas que catalisam uma série de reações. Estratégias para alterar o fluxo metabólico destes precursores, podem originar modificações na deposição dos polissacarídeos na parede celular. Em particular, para o setor de celulose e papel tal estratégia pode resultar em fibras com determinadas características, melhorando a qualidade da polpa celulósica ou do papel produzido. O UDP-glucuronato é um dos principais precursores de polissacarídeos hemicelulósicos da parede celular, sendo formado a partir de UDP-glucose pela ação da enzima UDP-glicose desidrogenase (EC. 1.1.1.22). Esta enzima é chave na regulação da biossíntese das pentoses e hexoses da parede celular de plantas superiores. Com o objetivo de modular a síntese dos polissacarídeos hemicelulósicos na parede celular, o presente trabalho analisou o impacto da superexpressão do gene ugdh em plantas transgênicas de tabaco. Foram realizadas análises da composição química da parede celular primária e secundária de folhas e caules, bem como avaliações morfológicas das fibras do tecido xilemático, e também cortes histológicos da região basal do caule. Da parede secundária do tecido xilemático determinou-se o conteúdo de lignina klason e solúvel, bem como a concentração dos carboidratos via HPAE-PAD. No tecido xilemático, todas as plantas transgênicas apresentaram aumento do conteúdo de xilose, embora não significativo. Juntamente, ocorreu um aumento de arabinose significativo em três linhagens transgênicas. Paralelamente, todas as plantas transgênicas tiveram redução do conteúdo de lignina klason, embora significativo em apenas uma linhagem. A relação hexoses/pentoses reduziu em todas as linhagens transgênicas, sendo significativa em três linhagens. As análises histológicas do caule mostraram que os transformantes apresentaram um aumento do tecido xilemático em relação às plantas controles. As análises morfológicas das fibras mostraram que todas as plantas transgênicas apresentaram reduções significativas no comprimento, em relação às plantas controles. No tecido foliar, o conteúdo de polissacarídeos da parede celular primária apresentou uma redução significativa em todas as plantas transgênicas. / The cellular elements that constitute the xylematic tissue of various plant species are widely used in diverse industrial sectors, with numerous applications, for example, the generation of energy and production of cellulose and paper. Plant cell walls are basically formed by cellulose, hemicellulose and lignin. The formation of cellulose and hemicellulose polymers depend exclusively on the supply of the precursors called nucleotide sugars, such as UDPglucose, UDP-glucuronate, UPD-xylose, UDP-arabinose, UDP-mannose and UDP-galactose. The biosynthesis of the cell wall is highly regulated from the metabolic point of view and involves the participation of various enzymes that catalyse a series of reactions. Strategies to alter the metabolic flux of these precursors could give rise to modifications in the deposition of polysaccharides in the cell wall. In particular, for the cellulose and paper sector these strategies could result in fibers with determined characteristics, improving the quality of the cellulose pulp or the paper produced. UDP-glucuronate is one of the principal precursors of the hemicellulose polysaccharides of the cell wall, which is formed from UDP-glucose by the action of UDPglucose dehydrogenase (EC1.1.1.22). This is a key enzyme in the regulation of the biosynthesis of the pentoses and hexoses in the cell walls of higher plants. With the objective of modulating the synthesis of the hemicellulose polysaccharides in the cell wall, the present study analysed the impact of the superexpression of the ugdh gene in transgenic tobacco plants. Chemical analyses were performed to determine the chemical composition of the primary and secondary cell walls of leaves and stems, as well as morphological evaluations of the fibers of the xylematic tissue and histological cuts through the base of the stem. The Klason and soluble lignin content as well as the carbohydrate concentrations (using HPAE-PAD) were determined in the secondary cell walls of the xylematic tissue. All of the transgenic plants showed an increase in xylose content, albeit not significant. A significant increase in arabinose content was observed in three transgenic lines. In parallel all the transgenic plants presented a reduction in Klason lignin, but only significant in one line. The ratio hexose/pentose was reduced in all transgenic lines, being significant in three. Histological analyses on the stem showed that the transformants presented an increase in the xylematic tissue when compared to the controls. The morphological analyses of the fibers showed that all the transgenic plants presented significant reductions in length when compared to the controls. In the leaf tissue, the polysaccharide content of the primary cell wall showed a significant reduction in all of the transgenic plants.

O pêssego é um fruto de alta perecibilidade, deteriorando-se rapidamente em temperatura ambiente. Dessa forma, é necessário o uso da refrigeração para prolongar o período de conservação. Entretanto, o uso de baixas temperaturas pode promover danos por frio, como a lanosidade, limitando o armazenamento e a aceitação pelos consumidores. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos de técnicas pós-colheita na redução da lanosidade e na conservação da qualidade de pêssego \'Douradão\' armazenado sob refrigeração. As técnicas utilizadas foram: aplicação de etileno, 1-metilciclopropeno (1-MCP), condicionamento térmico e atmosfera modificada passiva. O trabalho foi dividido em quatro experimentos. No primeiro experimento, foram avaliados os efeitos da aplicação de etileno em diferentes tempos de armazenamento, combinado ou não com a aplicação de 1-MCP na saída câmara fria (SCF). No segundo experimento avaliou-se o efeito de diferentes tempos de exposição dos frutos ao condicionamento térmico (24 ou 48h). No terceiro experimento avaliou-se o efeito combinado da aplicação de etileno antes da refrigeração com embalagens de polietileno de baixa densidade (PEBD) de 60 ou 80 &mu;m e o 1-MCP na SCF. No quarto experimento foi avaliado o efeito combinado do condicionamento térmico (24 ou 48 h) e o PEBD (60 ou 80 &mu;m). Em todos os experimentos os frutos foram armazenados a 0°C por 30 ou 40 dias (+ 3 dias de comercialização simulada a 25°C). Os tratamentos com a aplicação de etileno, independente do momento da aplicação e do uso ou não de 1-MCP na SCF, reduziram a lanosidade, sem afetar os demais atributos de qualidade, ampliando a conservação para 30+3 dias. A aplicação de 1-MCP na SCF não afetou a qualidade dos frutos de maneira geral. Os tratamentos com condicionamento térmico de 24 e 48 h reduziram a lanosidade até os 30+3 dias. No entanto, o tratamento de 48 h intensificou a perda de massa, a solubilização das pectinas e a podridão, reduzindo a qualidade dos frutos. Os tratamentos de aplicação de etileno e PEBD de 60 &mu;m, com ou sem 1-MCP na SCF, reduziram a lanosidade, a perda de massa e proporcionaram maiores valores de compostos fenólicos, capacidade antioxidante e ângulo de cor aos 30+3 dias. A aplicação de etileno e PEBD de 80 &mu;m com ou sem 1-MCP SCF foi eficiente na redução da lanosidade e na manutenção dos demais atributos de qualidade até os 40+3 dias. O condionamento térmico de 24 ou 48 h e PEBD de 60 ou 80 &mu;m reduziram a lanosidade e a perda de massa, e resultaram em maior atividade da poligalacturonase e capacidade antioxidante, e maiores teores de compostos fenólicos. A aplicação de etileno e PEBD de 80 &mu;m, com ou sem 1-MCP na SCF, são os melhores tratamentos para essa cultivar, ampliando a vida útil dos frutos para 40 dias sob refrigeração. / The peach is a highly perishable fruit, deteriorating rapidly at room temperature. Thus, the use of cold storage is necessary to prolong the shelf life. However, the use of low temperatures can promote chilling injuries, like woolliness, limiting the storage and the consumer acceptance. The aim of this study was to evaluate the effects of postharvest techniques in reducing woolliness and the storage of the \'Douradão\' peach under refrigeration, aiming the increase the shef life of the fruit. The techniques used were: application of ethylene, 1-methylcyclopropene (1-MCP), heat treatment and passive modified atmosphere. The work was divided into four experiments. The first experiment evaluated the effects of ethylene application on different storage times, combined or not with the application of 1-MCP after the cold storage (ACS). The second experiment evaluated the effect of different exposure times of fruit to the heat treatment (24 or 48 hours). The third experiment evaluated the effects of exogenous ethylene combined with low density polyethylene (LDPE) packages of 60 or 80 &mu;m before cold storage combined or not with 1-MCP ACS. In the fourth experiment, it was verified the combined effects of heat treatment (24 or 48 h) and LDPE of 60 or 80 &mu;m. In all experiments the fruit were stored at 0°C for 30 or 40 days (plus 3 days of simulated marketing at 25°C). The treatments with the application of ethylene, regardless the time of application and the use or not of 1-MCP ACS, reduced woolliness without effect on other quality attributes, increasing storage to 30+3 days. The application of 1-MCP ACS did not affect the overall quality of the fruit. The heat treatment of 24 and 48 h reduced woolliness for 30+3 days. However, treatment of 48 h intensified weight loss, decay and solubilization of pectin, reducing the fruit quality. The treatments using ethylene application and LDPE 60 &mu;m with or without 1-MCP ACS reduced the woolliness, weight loss and showed higher values of phenolic compounds, antioxidant capacity and color angle for 30+3 days. The application of LDPE and ethylene 80 &mu;m with or without 1-MCP ACS was effective in reducing woolliness and maintaining other quality attributes until 40+3 days. Heat treatment 24 or 48 h and LDPE 60 or 80 &mu;m reduced woolliness and weight loss, besides presenting greater activity of polygalacturonase, phenolic compounds and antioxidant capacity, expanding the storage to 30+3 days. The application of LDPE 80 &mu;m and ethylene with or without 1-MCP ACS are the best treatments for this cultivar, extending the shelf life of fruits under refrigeration to 40 days.

As paredes celulares vegetais são estruturas essenciais para o crescimento e desenvolvimento das plantas. Além das suas diversas funções biológicas, os componentes polissacarídicos constituintes das paredes celulares (celulose, hemiceluloses e pectinas) são de vital importância como fonte natural de fibras para a nutrição humana e animal e são considerados os principais recursos renováveis do planeta, utilizados como matéria-prima para diversos processos industriais, por exemplo nos processos de produção de polpa celulósica. Todos esses fatores têm despertado grande interesse no estudo da composição e biossíntese das paredes celulares. A biossíntese dos seus polímeros se inicia no citoplasma das células, onde ocorre a formação dos precursores por uma rota metabólica complexa de biossíntese de açúcares-nucleotídeo. O entendimento da regulação dessa rota metabólica é fundamental para modular a dinâmica de biossíntese desses açúcares e assim tentar manipular as propriedades bioquímicas das paredes celulares. Nesse contexto, o presente projeto de pesquisa teve como objetivo avaliar o efeito da superexpressão do gene miox2 de Arabidopsis thaliana em plantas de Nicotiana tabacum. O produto desse gene é a enzima mio-inositol oxigenase (E.C. 1.13.99.1), cuja função é converter o mio-inositol em ácido D-glucurônico, composto central da rota de biossíntese de açúcares-nucleotídeo. Foram determinadas quatro isoformas tecido-específicas para o gene miox (miox1, miox2, miox4 e miox5) em Arabidopsis, sendo que a isoforma miox2 é a predominante em caules. Esse gene foi clonado em trabalhos anteriores realizados no laboratório e no presente trabalho, o cDNA do gene miox2 foi superexpresso em plantas de tabaco (Nicotiana tabacum) a fim de se avaliar o efeito da superexpressão na composição de carboidratos de parede celular secundária. As linhagens de plantas transgênicas obtidas, não mostraram diferenças visualmente perceptíveis em comparação aos controles, indicando ausência de alterações fisiológicas e morfológicas. Foram quantificados os monossacarídeos de paredes celulares secundárias (arabinose, ramnose, galactose, glicose, xilose, manose), os ácidos urônicos (ácido galacturônico e glucurônico) e as ligninas (solúvel e insolúvel), a partir de tecido xilemático e parênquima medular do caule. A ausência de modificações significativas nas proporções desses metabólitos, indica que as plantas exercem um estrito controle na regulação da biossíntese de paredes celulares secundárias de forma que a superexpressão do gene miox2 não provocou nenhuma alteração altamente significativa. Outros genes candidatos e os mecanismos envolvidos na sua regulação deverão ser testados quanto ao nível de transcrição, modificações pós-trancricionais e pós-traducionais a fim de entender a regulação do fluxo de carbono para a biossíntese de paredes celulares. / Cell-walls are essential structures for plant development and growth. Apart from its biological functions, the polyssacharides that make cell-walls (cellulose, hemicellulose and pectins) are the principal natural fibrous materials used for human and animal nutrition. They are also considered the most important renewable resource on earth and their use as industrial raw material is inevitable. An example is the use of wood in the production of pulp and paper. For all these reasons, the study of molecular composition and biosynthesis of plant cell-walls has been a matter of great interest for researchers over the past few years. Cell-wall polyssacharides biosynthesis begins at the cytoplasm, where a pool of UDP-glucose and other activated sugar nucleotide precursors are generated by multiple and complex interconvertion reactions. Understanding how cells control the metabolic pathways responsible for sugar nucleotide precursors synthesis, would be a primary requirement for manipulating them in an attempt to generate plants with improved properties for human use. In that context, tha aim of this research work was to analyze the effects of Arabidopsis thaliana miox2 gene overexpression in a plant model system (Nicotiana tabacum). The product of miox2 gene is myo-inositol oxygenase enzyme 2 (E.C.1.13.99.1) which converts D-glucuronic acid, an important sugar nucleotide precursor, from its substrate myo-inositol. Four isoforms of miox gene, with apparent tissue specific expression (miox1, miox2, miox4 and miox5) were already determined, but miox2 is the one primarily expressed in stems. Its cDNA was cloned from Arabidopsis thaliana in previous works and overexpressed in tobacco plants. Five normal transgenic lines were obtained, showing no phenotypically differences relative to the control line. This fact implied that miox2 overexpression did not alter any physiological nor morphological aspect of plant development. The cell-wall monossacharides (arabinose, rhamnose, galactose, glucose, xylose and mannose), uronic acids (galacturonic and glucuronic acid) and lignins (soluble and insoluble) from stem xylem and parenchymal tissue were quantified. The absence of major changes in any of the compounds measured for the transgenic lines indicated that they were able to adjust their level of carbohydrate composition. Plants seem to regulate the proportions of sugar nucleotide precursors through highly complex metabolic pathways that establish strong compensatory mechanisms. It will be necessary to study other candidate genes and some aspects of their regulation at transcriptional, postranscriptional and postransaltional level, as an attempt to understand the cell-wall carbohydrate flux.