An in depth review is given of Host Plant Resistance research on borers in general, and on B. fusca in particular. The general biology and economic importance of B. fusca are also discussed. Several aspects of the general methodology of breeding for resistance to B. fusca are discussed. These topics include collection of overwintering larvae, termination of diapause, field infestation methodology and damage assessment. Approximately 20 first instar larvae were applied to the plant whorl when plants were about 30 - 40 cm tall. The primary method of damage assessment was to evaluate leaf damage on a 1 to 5 scale. Further criteria for selection of resistant germplasm are assessment of stunting due to stem boring and yield at harvest. The effect of plant resistance on B. fusca was investigated. There were clearly defined differences in leaf damage evident between different maize genotypes. Heritability of this resistance was demonstrated, and presumed to be an additive mechanism that reduced insect feeding, indicating antibiosis. There were significant differences between the number of larvae recovered from whorl tissue of different cultivars. This was ascribed to two resistance mechanisms exerting their effects within the first few days' feeding by larvae. One mechanism was short lived, but effective, antibiosis resulting in larval death, while the other, also short lived, was repellence, resulting in larval migration. Both mechanisms resulted in fewer larva feeding in the plants. Another longer lasting resistant mechanism affected larval growth and mass gain, resulting in smaller larvae. These mechanisms were found to be heritable traits. Differences in levels of resistance affecting larval mass gain were also determined for various parts of the tassel. For all inbreds, the peduncles were more susceptible than the tassel Cultivars also differed in the levels of resistance in the stern tissue. Resistance in leaf tissue did not necessarily mean that resistance occurred in the stern of that genotype. Some cultivars had resistance mechanisms present in both leaves and sterns, some had only one resistance mechanism in either part, and some were totally susceptible. The effect of the borer on the plant was investigated. Leaf damage was found to not be of any consequence, but severe stern damage caused extensive yield losses. There was good correlation between leaf damage and stern damage. Yield loss was most pronounced in longer season hybrids than in quick maturing hybrids. Methodologies utilized in the development of inbreds, populations and hybrids are discussed. It was concluded that borer resistant hybrids do have a place in the commercial market. However their performance under conditions of low or no infestation must be similar to that of other susceptible hybrids because control measures for B. fusca are not excessively expensive. / Thesis (Ph.D.)-University of Natal, Pietermaritzburg, 1989.

Globalmente, o crescimento populacional gera uma maior demanda por energia, atualmente suprida por fontes fósseis. Nesse sentido, políticas públicas têm estimulado as fontes de energias renováveis, como por exemplo a produção de etanol de segunda geração (2G), a partir de materiais celulósicos, como a palha da cana-de-açúcar. Contudo, a remoção dessa palha pode alterar atributos químicos, físicos e biológicos do solo e, por fim, a produtividade da cultura. Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar as mudanças ocasionadas pela remoção de quantidades de palha em atributos do solo e os impactos nos componentes de produção da cana-de-açúcar. O experimento foi conduzido próximo a cidade de Igaraçu do Tietê-SP. O solo do local foi classificado como Nitossolo Vermelho Eutróferrico Típico. O delineamento utilizado foi blocos ao acaso com cinco tratamentos e três repetições. Os tratamentos avaliados foram as seguintes quantidades de palha depositadas uniformemente na superfície do solo: 0; 2; 3,2 e 7,5 Mg ha-1 de massa de matéria seca; Adicionalmente, testou-se um tratamento com 7,5 Mg ha-1 de palha aleirada na entrelinha. Foram avaliados atributos químicos, físicos e biológicos do solo tais como, pH, macronutrientes, densidade e resistência à penetração, teor e estoques de carbono e nitrogênio e biomassa microbiana. Para a maioria dos atributos do solo, as camadas avaliadas foram: 0-10; 10-20; 20-30 cm, contudo, as camadas avaliadas para os atributos químicos, ao fim do ciclo, foram: 0-5; 5-10; 10-20; 20-30 cm. Em relação a planta, foram avaliados o número e altura de plantas, aos 7, 15, 30, 45, 60, 90, 180 e 390 dias após o corte (DAC). O índice de área foliar foi determinado aos 120, 150 e 180 DAC. A determinação da produtividade da cultura foi feita por biometria aos 390 DAC. Foi calculado o acúmulo de nutrientes na cultura para os tratamentos 0; 3,2; 7,5 Mg ha-1 ao fim do ciclo. Após um ano de implantação do experimento, as diferentes quantidades de palha não alteraram os atributos químicos, densidade do solo e o teor de estoques de C e N. Por outro lado, a deposição de 7,5 Mg ha-1 de palha reduziu a compactação do solo na entre linha de 150 cm. A deposição de maiores quantidades de palha interferiu na rebrota e perfilhamento inicial da cana-de-açúcar, contudo, com o decorrer do ciclo, as plantas se recuperaram, havendo uma estabilização similar no número e altura de planta entre os tratamentos, acarretando valores de IAF e produtividade similares. Dessa forma, conclui-se que para as condições encontradas neste estudo, a remoção da palha no curto prazo não provocou impactos negativos dos atributos químicos, físico e biológicos e, consequentemente redução na produtividade da cana-de-açúcar. Contudo, destaca-se a necessidade de monitorar os efeitos da remoção de palha de cana-de-açúcar nos atributos do solo e planta por médio e longo prazo, permitindo assim, um melhor entendimento acerca da sustentabilidade desta prática de manejo emergente no Brasil. / Globally, the population growth generates an increasing demand for energy, currently supplied by fossil sources. In this sense, public policies have stimulated the renewable energies sources, such as the production of second-generation ethanol (2G), from cellulosic materials, such as sugarcane straw. However, the straw removal can alter chemical, physical and biological soil properties and, finally, the crop yield. Therefore, the objective of this study was to evaluate the straw removal management effects on soil attributes and its impacts on the sugarcane growth and yield. The experiment was conducted near to Igaraçu do Tietê-SP. The soil was classified as an Oxisol \"Nitossolo Vermelho eutróferrico típico\". The experimental design used was a randomized blocks with five treatments and three replications. The evaluated treatments were the following amounts of straw deposited uniformly on the soil surface: 0; 2; 3.2 and 7.5 Mg ha-1 of dry matter mass. In addition, a treatment with 7.5 Mg ha-1 of straw piled within inter-row was tested. Soil chemical, physical and biological attributes such as pH, macronutrients, bulk density, soil resistance to penetration, carbon and nitrogen contents and stocks and microbial biomass were evaluated. For the majority of soil attributes, the evaluated soil layers were: 0-10; 10-20; 20-30 cm, however, the evaluated layers for the chemical attributes, at the end of the cycle, were: 0-5; 5-10; 10-20; 20-30 cm. In terms of plants, the number and height of plants were evaluated at 7, 15, 30, 45, 60, 90, 180 and 390 days after cutting (DAC). The leaf area index (LAI) was determined at 120, 150 and 180 DAC. The determination of the yield of the culture was performed by biometric analysis at 390 DAC. The plant-accumulation of nutrients was calculated for the treatments 0; 3.2; 7.5 Mg ha-1 at the end of the cycle. After one year of implementation of the experiment, the different amounts of straw did not change the chemical attributes, bulk density and soil C and N stocks. On the other hand, the maintenance of 7.5 Mg ha-1 of straw on soil surface reduced the soil compaction, especially within 150-cm spaced crop rows. The maintanance of larger amounts of straw had negative impacts on regrowth and initial tillering of sugarcane; however, with the course of the cycle, the plants recovered, with a similar stabilization in the number and height of the plant between the treatments, leading to similar values of LAI and stalk yield. In conclusion, for the conditions found in this study, short-term straw removal did not cause negative impacts on chemical, physical and biological attributes and, thus, a reduction in sugarcane yield. However, it is necessary to monitor the effects of the removal of sugarcane straw on soil and plant attributes over the medium and long term towards a better understanding of the sustainability of this emergent management practice in Brazilian sugarcane production.

Globalmente, o crescimento populacional gera uma maior demanda por energia, atualmente suprida por fontes fósseis. Nesse sentido, políticas públicas têm estimulado as fontes de energias renováveis, como por exemplo a produção de etanol de segunda geração (2G), a partir de materiais celulósicos, como a palha da cana-de-açúcar. Contudo, a remoção dessa palha pode alterar atributos químicos, físicos e biológicos do solo e, por fim, a produtividade da cultura. Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar as mudanças ocasionadas pela remoção de quantidades de palha em atributos do solo e os impactos nos componentes de produção da cana-de-açúcar. O experimento foi conduzido próximo a cidade de Igaraçu do Tietê-SP. O solo do local foi classificado como Nitossolo Vermelho Eutróferrico Típico. O delineamento utilizado foi blocos ao acaso com cinco tratamentos e três repetições. Os tratamentos avaliados foram as seguintes quantidades de palha depositadas uniformemente na superfície do solo: 0; 2; 3,2 e 7,5 Mg ha-1 de massa de matéria seca; Adicionalmente, testou-se um tratamento com 7,5 Mg ha-1 de palha aleirada na entrelinha. Foram avaliados atributos químicos, físicos e biológicos do solo tais como, pH, macronutrientes, densidade e resistência à penetração, teor e estoques de carbono e nitrogênio e biomassa microbiana. Para a maioria dos atributos do solo, as camadas avaliadas foram: 0-10; 10-20; 20-30 cm, contudo, as camadas avaliadas para os atributos químicos, ao fim do ciclo, foram: 0-5; 5-10; 10-20; 20-30 cm. Em relação a planta, foram avaliados o número e altura de plantas, aos 7, 15, 30, 45, 60, 90, 180 e 390 dias após o corte (DAC). O índice de área foliar foi determinado aos 120, 150 e 180 DAC. A determinação da produtividade da cultura foi feita por biometria aos 390 DAC. Foi calculado o acúmulo de nutrientes na cultura para os tratamentos 0; 3,2; 7,5 Mg ha-1 ao fim do ciclo. Após um ano de implantação do experimento, as diferentes quantidades de palha não alteraram os atributos químicos, densidade do solo e o teor de estoques de C e N. Por outro lado, a deposição de 7,5 Mg ha-1 de palha reduziu a compactação do solo na entre linha de 150 cm. A deposição de maiores quantidades de palha interferiu na rebrota e perfilhamento inicial da cana-de-açúcar, contudo, com o decorrer do ciclo, as plantas se recuperaram, havendo uma estabilização similar no número e altura de planta entre os tratamentos, acarretando valores de IAF e produtividade similares. Dessa forma, conclui-se que para as condições encontradas neste estudo, a remoção da palha no curto prazo não provocou impactos negativos dos atributos químicos, físico e biológicos e, consequentemente redução na produtividade da cana-de-açúcar. Contudo, destaca-se a necessidade de monitorar os efeitos da remoção de palha de cana-de-açúcar nos atributos do solo e planta por médio e longo prazo, permitindo assim, um melhor entendimento acerca da sustentabilidade desta prática de manejo emergente no Brasil. / Globally, the population growth generates an increasing demand for energy, currently supplied by fossil sources. In this sense, public policies have stimulated the renewable energies sources, such as the production of second-generation ethanol (2G), from cellulosic materials, such as sugarcane straw. However, the straw removal can alter chemical, physical and biological soil properties and, finally, the crop yield. Therefore, the objective of this study was to evaluate the straw removal management effects on soil attributes and its impacts on the sugarcane growth and yield. The experiment was conducted near to Igaraçu do Tietê-SP. The soil was classified as an Oxisol \"Nitossolo Vermelho eutróferrico típico\". The experimental design used was a randomized blocks with five treatments and three replications. The evaluated treatments were the following amounts of straw deposited uniformly on the soil surface: 0; 2; 3.2 and 7.5 Mg ha-1 of dry matter mass. In addition, a treatment with 7.5 Mg ha-1 of straw piled within inter-row was tested. Soil chemical, physical and biological attributes such as pH, macronutrients, bulk density, soil resistance to penetration, carbon and nitrogen contents and stocks and microbial biomass were evaluated. For the majority of soil attributes, the evaluated soil layers were: 0-10; 10-20; 20-30 cm, however, the evaluated layers for the chemical attributes, at the end of the cycle, were: 0-5; 5-10; 10-20; 20-30 cm. In terms of plants, the number and height of plants were evaluated at 7, 15, 30, 45, 60, 90, 180 and 390 days after cutting (DAC). The leaf area index (LAI) was determined at 120, 150 and 180 DAC. The determination of the yield of the culture was performed by biometric analysis at 390 DAC. The plant-accumulation of nutrients was calculated for the treatments 0; 3.2; 7.5 Mg ha-1 at the end of the cycle. After one year of implementation of the experiment, the different amounts of straw did not change the chemical attributes, bulk density and soil C and N stocks. On the other hand, the maintenance of 7.5 Mg ha-1 of straw on soil surface reduced the soil compaction, especially within 150-cm spaced crop rows. The maintanance of larger amounts of straw had negative impacts on regrowth and initial tillering of sugarcane; however, with the course of the cycle, the plants recovered, with a similar stabilization in the number and height of the plant between the treatments, leading to similar values of LAI and stalk yield. In conclusion, for the conditions found in this study, short-term straw removal did not cause negative impacts on chemical, physical and biological attributes and, thus, a reduction in sugarcane yield. However, it is necessary to monitor the effects of the removal of sugarcane straw on soil and plant attributes over the medium and long term towards a better understanding of the sustainability of this emergent management practice in Brazilian sugarcane production.

Colleotrichum graminicola is the causal agent of anthracnose stalk rot, and is one of the most common and aggressive pathogens of maize. The goal of my Ph.D. project was to contribute to a better understanding of the biology of the interaction between C. graminicola and its host. C. graminicola produces two type of asexual spores: one is produced on the surface of infected tissues and is thought to be involved in the spread of the disease in the field. The second type of spore, oval in shape, is produced inside the infected plant tissues, and was believed to be involved in the movement of the pathogen inside the plant tissues via the vascular system. I tested this hypothesis with both cytological and molecular approaches. I used strains of C. graminicola expressing green fluorescent proteins (GFP) to inoculate wounded plants, and followed the development of the pathogen over time. This study revealed that C. graminicola is not a vascular pathogen. C. graminicola primarily moved through the rind and vascular fibers. Oval spores were produced in colonized parenchyma cells and remained dormant, and did not appear to be involved in the movement of the pathogen, at least during the early stages of the disease development. I also studied pathogen ingress in the absence of a wound. I inoculated unwounded plants with the GFP expressing strains. C. graminicola efficiently colonized the epidermis and, given enough time, penetrated and colonized the deeper parenchyma tissues, after first moving through the fibers. To further test the role of sporulation in colonization of maize tissues, I used targeted mutagenesis to disrupt a major gene known to regulate sporulation and vegetative growth in several other fungi. The gene Cgg1, orthologue of the A. nidulans fadA, was disrupted using the split marker method. The Cgg1 mutants were less pathogenic than the wildtype to wounded plants. This was associated with an apparent increase in production of spores and primary infection hyphae. This suggests that Cgg1 signaling pathway plays a role in maximizing colonization of host tissues, and that this involves negative regulation of sporulation and primary hyphae production in planta.

Sistemas de tratamento de efluentes, que empregam carvão ativado como sólido adsorvente são amplamente utilizados na indústria. O carvão ativado pode ser produzido a partir de materiais de diferentes origens, sendo os carvões comerciais geralmente obtidos a partir de madeira, casca de coco ou carvão mineral. Buscando aliar alta eficiência de processo e custo acessível de fabricação, a procura de materiais alternativos para fabricação de carvão ativado se apresenta como grande motivação. Outro aspecto importante relacionado com a redução de custos nos processos de adsorção é a reutilização do adsorvente em ciclos de adsorção/regeneração. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo produzir carvão ativado a partir de engaço de uva e desenvolver um reator eletroquímico de bancada para estudar a regeneração do sólido produzido. Os carvões produzidos foram ativados em atmosfera controlada utilizando dióxido de carbono (CO2) e também pelo uso de soluções de ácido nítrico (HNO3) e ácido clorídrico (HCl). Para investigar a eficiência da regeneração de carvão ativado pelo método eletroquímico, construiu-se um reator e o carvão produzido foi saturado com fenol. As condições operacionais do reator eletroquímico (tempo de processamento, modo de operação, a corrente utilizada, a polaridade e o fluido de processamento) foram estudadas, utilizando carvão ativado comercial como referência. O estudo mostrou que o aumento da corrente e do tempo de processo aumentou a eficiência de regeneração. Entre os eletrólitos utilizados, melhores resultados foram atingidos com NaCl. O processo de regeneração eletroquímica desenvolvido neste estudo apresentou capacidades de regeneração de 100%, quando utilizadas as melhores condições de processo, mostrando que esta forma de regeneração para carvão ativado saturado com compostos aromáticos é muito promissora. No que se referem aos carvões ativados produzidos, estes apresentaram área de superficie BET e volume de poros de até 741m²/g e 0,34cm³/g respectivamente. O processo de pirólise mostrou um grande efeito sobre o produto final, e que as condições de carbonização afeta de forma significativa a estrutura porosa dos carvões ativados resultantes. Os carvões produzidos foram aplicados em sucessivos ciclos de adsorção/regeneração eletroquímica. Este estudo mostrou que a regeneração eletroquímica provoca uma redução significativa na área de superfície total e volume de poros, provavelmente devido à destruição parcial dos poros, que promove a perda de massa, resultando em capacidades de adsorção menores. A variação dos grupos de superfície ocasionada pela regeneração eletroquímica influenciou diretamente na adsorção de fenol, com maiores proporções para as interações doadorreceptor de elétrons, e para as interaçãos dispersivas de acoplamento de elétrons π-π. A formação de grupos de oxigênio na superfície dos carvões ativados levou ao enfraquecimento das forças de dispersão devido à extração de elétrons da banda π de grupos aromáticos no plano basal dos carvões ativados. Embora o enfraquecimento da interação dispersiva mostre efeito limitante para a adsorção, a adsorção depende fortemente da quantidade de grupos básicos na superfície dos carvões ativados. O processo de regeneração eletroquímica apresentou excelentes características para uma ampliação de escala, sendo possível a realização de aplicações para recuperação de grandes quantidades de carvões ativados saturados. O processo ainda necessita de estudos que apresentem soluções principalmente na preservação da massa de adsorvente e nas características de superfície. / Wastewater treatment systems that use activated carbon as solid adsorbent are widely common in the industry. Activated carbon can be produced from different raw materials. Commercial activated carbon, for example, is usually obtained from wood, coconut shells or mineral coal. Looking for combining high process efficiency and low cost of manufacture, alternative materials for activated carbon production is presented as a great motivation. Another important aspect related to the cost reduction in adsorption processes is the reuse of activated carbon in several cycles of adsorption/regeneration. In this context, this work aims to prepare activated carbon from grape stalks and design an electrochemical reactor in bench scale to regenerate the activated carbon produced, in several cycles of adsorption/regeneration. The activated carbons produced were activated in a controlled atmosphere using carbon dioxide (CO2) and also by the use of solutions of nitric acid (HNO3) and hydrochloric acid (HCl). To investigate the effectiveness of regeneration of activated carbon by electrochemical method, was built a reactor and the activated carbon produced was saturated with phenol. Electrochemical reactor operating conditions (the current processing time used, operation mode, the polarity and the processing fluid) were studied, using commercial activated carbon as a reference. The study showed that the increase in electrical current and process time has increased the efficiency of regeneration. Among the electrolytes used, better results were achieved with NaCl. The electrochemical regeneration process developed in this study presented regeneration capacities of the 100%, when used the best process conditions, showing that this form of regeneration for activated carbon saturated with aromatics is very promising. Regarding the characteristics of activated carbons produced, they have BET surface area and pore volume up to 741m m²/g and 0.34 cm³/g respectively. The pyrolysis process showed a big effect on the final product, and the carbonization conditions significantly impacts porous structure of activated carbon as a result. The carbons produced were applied in successive adsorption/electrochemical regeneration cycles. This study showed that the electrochemical regeneration causes a significant reduction in total surface area and pore volume, probably due to the partial destruction of the pores, which promotes the loss of mass, resulting in smaller adsorption capabilities. The variation of surface groups caused by electrochemical regeneration influenced directly on adsorption of phenol, with higher proportions to the donor-acceptor interactions of electrons and for dispersive interactions of π-π electrons coupling. The formation of oxygen groups on the surface of activated carbon led to the weakening of the dispersion forces due to the extraction of π band electrons of aromatic groups in the basal plane of activated carbons. Although the weakening of dispersion interaction show limiting effect for adsorption, adsorption depends strongly on the quantity of basic groups on the surface of activated carbons. The electrochemical regeneration process has excellent characteristics for scale-up, making possible the recovery of large amounts of saturated activated coals. The process still requires studies that present solutions particularly in the preservation of the mass of adsorbent and surface characteristics.

Sistemas de tratamento de efluentes, que empregam carvão ativado como sólido adsorvente são amplamente utilizados na indústria. O carvão ativado pode ser produzido a partir de materiais de diferentes origens, sendo os carvões comerciais geralmente obtidos a partir de madeira, casca de coco ou carvão mineral. Buscando aliar alta eficiência de processo e custo acessível de fabricação, a procura de materiais alternativos para fabricação de carvão ativado se apresenta como grande motivação. Outro aspecto importante relacionado com a redução de custos nos processos de adsorção é a reutilização do adsorvente em ciclos de adsorção/regeneração. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo produzir carvão ativado a partir de engaço de uva e desenvolver um reator eletroquímico de bancada para estudar a regeneração do sólido produzido. Os carvões produzidos foram ativados em atmosfera controlada utilizando dióxido de carbono (CO2) e também pelo uso de soluções de ácido nítrico (HNO3) e ácido clorídrico (HCl). Para investigar a eficiência da regeneração de carvão ativado pelo método eletroquímico, construiu-se um reator e o carvão produzido foi saturado com fenol. As condições operacionais do reator eletroquímico (tempo de processamento, modo de operação, a corrente utilizada, a polaridade e o fluido de processamento) foram estudadas, utilizando carvão ativado comercial como referência. O estudo mostrou que o aumento da corrente e do tempo de processo aumentou a eficiência de regeneração. Entre os eletrólitos utilizados, melhores resultados foram atingidos com NaCl. O processo de regeneração eletroquímica desenvolvido neste estudo apresentou capacidades de regeneração de 100%, quando utilizadas as melhores condições de processo, mostrando que esta forma de regeneração para carvão ativado saturado com compostos aromáticos é muito promissora. No que se referem aos carvões ativados produzidos, estes apresentaram área de superficie BET e volume de poros de até 741m²/g e 0,34cm³/g respectivamente. O processo de pirólise mostrou um grande efeito sobre o produto final, e que as condições de carbonização afeta de forma significativa a estrutura porosa dos carvões ativados resultantes. Os carvões produzidos foram aplicados em sucessivos ciclos de adsorção/regeneração eletroquímica. Este estudo mostrou que a regeneração eletroquímica provoca uma redução significativa na área de superfície total e volume de poros, provavelmente devido à destruição parcial dos poros, que promove a perda de massa, resultando em capacidades de adsorção menores. A variação dos grupos de superfície ocasionada pela regeneração eletroquímica influenciou diretamente na adsorção de fenol, com maiores proporções para as interações doadorreceptor de elétrons, e para as interaçãos dispersivas de acoplamento de elétrons π-π. A formação de grupos de oxigênio na superfície dos carvões ativados levou ao enfraquecimento das forças de dispersão devido à extração de elétrons da banda π de grupos aromáticos no plano basal dos carvões ativados. Embora o enfraquecimento da interação dispersiva mostre efeito limitante para a adsorção, a adsorção depende fortemente da quantidade de grupos básicos na superfície dos carvões ativados. O processo de regeneração eletroquímica apresentou excelentes características para uma ampliação de escala, sendo possível a realização de aplicações para recuperação de grandes quantidades de carvões ativados saturados. O processo ainda necessita de estudos que apresentem soluções principalmente na preservação da massa de adsorvente e nas características de superfície. / Wastewater treatment systems that use activated carbon as solid adsorbent are widely common in the industry. Activated carbon can be produced from different raw materials. Commercial activated carbon, for example, is usually obtained from wood, coconut shells or mineral coal. Looking for combining high process efficiency and low cost of manufacture, alternative materials for activated carbon production is presented as a great motivation. Another important aspect related to the cost reduction in adsorption processes is the reuse of activated carbon in several cycles of adsorption/regeneration. In this context, this work aims to prepare activated carbon from grape stalks and design an electrochemical reactor in bench scale to regenerate the activated carbon produced, in several cycles of adsorption/regeneration. The activated carbons produced were activated in a controlled atmosphere using carbon dioxide (CO2) and also by the use of solutions of nitric acid (HNO3) and hydrochloric acid (HCl). To investigate the effectiveness of regeneration of activated carbon by electrochemical method, was built a reactor and the activated carbon produced was saturated with phenol. Electrochemical reactor operating conditions (the current processing time used, operation mode, the polarity and the processing fluid) were studied, using commercial activated carbon as a reference. The study showed that the increase in electrical current and process time has increased the efficiency of regeneration. Among the electrolytes used, better results were achieved with NaCl. The electrochemical regeneration process developed in this study presented regeneration capacities of the 100%, when used the best process conditions, showing that this form of regeneration for activated carbon saturated with aromatics is very promising. Regarding the characteristics of activated carbons produced, they have BET surface area and pore volume up to 741m m²/g and 0.34 cm³/g respectively. The pyrolysis process showed a big effect on the final product, and the carbonization conditions significantly impacts porous structure of activated carbon as a result. The carbons produced were applied in successive adsorption/electrochemical regeneration cycles. This study showed that the electrochemical regeneration causes a significant reduction in total surface area and pore volume, probably due to the partial destruction of the pores, which promotes the loss of mass, resulting in smaller adsorption capabilities. The variation of surface groups caused by electrochemical regeneration influenced directly on adsorption of phenol, with higher proportions to the donor-acceptor interactions of electrons and for dispersive interactions of π-π electrons coupling. The formation of oxygen groups on the surface of activated carbon led to the weakening of the dispersion forces due to the extraction of π band electrons of aromatic groups in the basal plane of activated carbons. Although the weakening of dispersion interaction show limiting effect for adsorption, adsorption depends strongly on the quantity of basic groups on the surface of activated carbons. The electrochemical regeneration process has excellent characteristics for scale-up, making possible the recovery of large amounts of saturated activated coals. The process still requires studies that present solutions particularly in the preservation of the mass of adsorbent and surface characteristics.

Sistemas de tratamento de efluentes, que empregam carvão ativado como sólido adsorvente são amplamente utilizados na indústria. O carvão ativado pode ser produzido a partir de materiais de diferentes origens, sendo os carvões comerciais geralmente obtidos a partir de madeira, casca de coco ou carvão mineral. Buscando aliar alta eficiência de processo e custo acessível de fabricação, a procura de materiais alternativos para fabricação de carvão ativado se apresenta como grande motivação. Outro aspecto importante relacionado com a redução de custos nos processos de adsorção é a reutilização do adsorvente em ciclos de adsorção/regeneração. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo produzir carvão ativado a partir de engaço de uva e desenvolver um reator eletroquímico de bancada para estudar a regeneração do sólido produzido. Os carvões produzidos foram ativados em atmosfera controlada utilizando dióxido de carbono (CO2) e também pelo uso de soluções de ácido nítrico (HNO3) e ácido clorídrico (HCl). Para investigar a eficiência da regeneração de carvão ativado pelo método eletroquímico, construiu-se um reator e o carvão produzido foi saturado com fenol. As condições operacionais do reator eletroquímico (tempo de processamento, modo de operação, a corrente utilizada, a polaridade e o fluido de processamento) foram estudadas, utilizando carvão ativado comercial como referência. O estudo mostrou que o aumento da corrente e do tempo de processo aumentou a eficiência de regeneração. Entre os eletrólitos utilizados, melhores resultados foram atingidos com NaCl. O processo de regeneração eletroquímica desenvolvido neste estudo apresentou capacidades de regeneração de 100%, quando utilizadas as melhores condições de processo, mostrando que esta forma de regeneração para carvão ativado saturado com compostos aromáticos é muito promissora. No que se referem aos carvões ativados produzidos, estes apresentaram área de superficie BET e volume de poros de até 741m²/g e 0,34cm³/g respectivamente. O processo de pirólise mostrou um grande efeito sobre o produto final, e que as condições de carbonização afeta de forma significativa a estrutura porosa dos carvões ativados resultantes. Os carvões produzidos foram aplicados em sucessivos ciclos de adsorção/regeneração eletroquímica. Este estudo mostrou que a regeneração eletroquímica provoca uma redução significativa na área de superfície total e volume de poros, provavelmente devido à destruição parcial dos poros, que promove a perda de massa, resultando em capacidades de adsorção menores. A variação dos grupos de superfície ocasionada pela regeneração eletroquímica influenciou diretamente na adsorção de fenol, com maiores proporções para as interações doadorreceptor de elétrons, e para as interaçãos dispersivas de acoplamento de elétrons π-π. A formação de grupos de oxigênio na superfície dos carvões ativados levou ao enfraquecimento das forças de dispersão devido à extração de elétrons da banda π de grupos aromáticos no plano basal dos carvões ativados. Embora o enfraquecimento da interação dispersiva mostre efeito limitante para a adsorção, a adsorção depende fortemente da quantidade de grupos básicos na superfície dos carvões ativados. O processo de regeneração eletroquímica apresentou excelentes características para uma ampliação de escala, sendo possível a realização de aplicações para recuperação de grandes quantidades de carvões ativados saturados. O processo ainda necessita de estudos que apresentem soluções principalmente na preservação da massa de adsorvente e nas características de superfície. / Wastewater treatment systems that use activated carbon as solid adsorbent are widely common in the industry. Activated carbon can be produced from different raw materials. Commercial activated carbon, for example, is usually obtained from wood, coconut shells or mineral coal. Looking for combining high process efficiency and low cost of manufacture, alternative materials for activated carbon production is presented as a great motivation. Another important aspect related to the cost reduction in adsorption processes is the reuse of activated carbon in several cycles of adsorption/regeneration. In this context, this work aims to prepare activated carbon from grape stalks and design an electrochemical reactor in bench scale to regenerate the activated carbon produced, in several cycles of adsorption/regeneration. The activated carbons produced were activated in a controlled atmosphere using carbon dioxide (CO2) and also by the use of solutions of nitric acid (HNO3) and hydrochloric acid (HCl). To investigate the effectiveness of regeneration of activated carbon by electrochemical method, was built a reactor and the activated carbon produced was saturated with phenol. Electrochemical reactor operating conditions (the current processing time used, operation mode, the polarity and the processing fluid) were studied, using commercial activated carbon as a reference. The study showed that the increase in electrical current and process time has increased the efficiency of regeneration. Among the electrolytes used, better results were achieved with NaCl. The electrochemical regeneration process developed in this study presented regeneration capacities of the 100%, when used the best process conditions, showing that this form of regeneration for activated carbon saturated with aromatics is very promising. Regarding the characteristics of activated carbons produced, they have BET surface area and pore volume up to 741m m²/g and 0.34 cm³/g respectively. The pyrolysis process showed a big effect on the final product, and the carbonization conditions significantly impacts porous structure of activated carbon as a result. The carbons produced were applied in successive adsorption/electrochemical regeneration cycles. This study showed that the electrochemical regeneration causes a significant reduction in total surface area and pore volume, probably due to the partial destruction of the pores, which promotes the loss of mass, resulting in smaller adsorption capabilities. The variation of surface groups caused by electrochemical regeneration influenced directly on adsorption of phenol, with higher proportions to the donor-acceptor interactions of electrons and for dispersive interactions of π-π electrons coupling. The formation of oxygen groups on the surface of activated carbon led to the weakening of the dispersion forces due to the extraction of π band electrons of aromatic groups in the basal plane of activated carbons. Although the weakening of dispersion interaction show limiting effect for adsorption, adsorption depends strongly on the quantity of basic groups on the surface of activated carbons. The electrochemical regeneration process has excellent characteristics for scale-up, making possible the recovery of large amounts of saturated activated coals. The process still requires studies that present solutions particularly in the preservation of the mass of adsorbent and surface characteristics.

There has been an increased interest among the tobacco industry in the production of tip leaves in flue-cured tobacco. Different harvest treatments of flue-cured tobacco were compared across six cultivars and two topping heights with the objective of identifying tip grade tobacco. Agronomic and cured leaf chemistry data were collected. Cultivar had significant influences on yield, average price, grade index, and value in three growing seasons. NC 71 and RG H51 were the highest yielding cultivars, with grade indices among the highest as well. Increasing topping height increased tobacco yield in two of three years. As topping height increased there was a significant increase in the percentage of tobacco receiving a tip grade. The four harvest treatments focused on the ten uppermost leaves of the plant. Harvest treatments that allowed proper separation of stalk positions (5&5L and 7&3L treatments) resulted in increased yields and tip grades. Harvest treatments that separate upper stalk position tobacco resulted in a higher percentage of tip grades from a tobacco company grader. Chemical analysis identified differences between stalk positions at the top of the plant. In order for cigarette manufacturers to properly blend the tobacco used to make American blend cigarettes, this separation of stalk positions is important. Harvest treatments that combined stalk positions resulted in the loss of these chemical differences. By topping flue-cured tobacco four to five leaves higher than current extension recommendations and separating stalk positions correctly, tobacco growers can meet the crop throw requirements of tobacco marketing contracts. / Master of Science

Doctor of Philosophy / Department of Agronomy / Tesfaye Tesso / Fusarium stalk rot and charcoal rot caused by Fusarium thapsinum and Macrophomina phaseolina respectively are devastating global diseases in sorghum that lead to severe quality and yield loss each year. In this study, three sets of interrelated experiments were conducted that will potentially lead to the development of resistance based control option to these diseases. The first experiment was aimed at identifying sources of resistance to infection by M. phaseolina and F. thapsinum in a diverse panel of 300 sorghum genotypes. The genotypes were evaluated in three environments following artificial inoculation. Out of a total of 300 genotypes evaluated, 95 genotypes were found to have resistance to M. phaseolina and 77 to F. thapsinum of which 53 genotypes were resistant to both pathogens. In the second experiment, a set of 79,132 single nucleotide polymorphisms (SNPs) markers were used in an association study to identify genomic regions underlying stalk rot resistance using a multi-locus mixed model association mapping approach. We identified 14 loci associated with stalk rot and a set of candidate genes that appear to be involved in connected functions controlling plant defense response to stalk rot resistance. The associated SNPs accounted for 19-30% of phenotypic variation observed within and across environments. An analysis of associated allele frequencies within the major sorghum subpopulations revealed enrichment for resistant alleles in the durra and caudatum subpopulations compared with other subpopulations. The findings suggest a complicated molecular mechanism of resistance to stalk rots. The objective of the third experiment was to determine the functional relationship between stay-green trait, leaf dhurrin and soluble sugar levels and resistance to stalk rot diseases. Fourteen genotypic groups derived from a Tx642 × Tx7000 RIL population carrying combinations of stay-green quantitative trait loci were evaluated under three environments in four replications. The stg QTL had variable effects on stalk rot disease. Genotypes carrying stg1, stg3, stg1,3 and stg1,2,3,4 expressed good levels of resistance to M. phaseolina but the combination of stg1 and stg3 was required to express the same level of resistance to F. thapsinum. Other stg QTL blocks such as stg2 and stg4 did not have any impact on stalk rot resistance caused by both pathogens. There were no significant correlations between leaf dhurrin, soluble sugar concentration, and resistance to any of the pathogens.

O gênero Fusarium é um grupo de fungos de importância mundial, não só por causar patologias em plantas, mas também porque abriga espécies toxigênicas. Dentre estas, Fusarium verticillioides, Fusarium proliferatum e Fusarium subglutinans, cujos teleomorfos se agrupam no complexo Gibberella fujikuroi, estão associadas a patologias em milho. O presente estudo caracterizou uma coleção de 100 isolados de Fusarium spp. tanto do ponto de vista morfológico como molecular com vistas a identificá-los em nível de espécie. Para isto, foram usados como marcadores morfológicos a presença/ausência de clamidósporos, o tipo de célula conidiogênica e a disposição dos microconídios sobre a célula conidiogênica. Os isolados foram também identificados em espécie baseado em informações disponíveis na literatura acerca de marcadores moleculares desenvolvidos a partir da reação de PCR e primers espécie-específicos. A ausência de clamidósporo permitiu alocar a totalidade dos isolados no complexo G. fujikuroi. Os demais critérios morfológicos permitiram identificar 77 isolados como F. verticillioides, 20 como F. proliferatum, 2 como F. subglutinans. Apenas 1 isolado não foi possível identificar em espécie. Análises moleculares concordaram em 100% dos casos em que os isolados foram identificados como F. verticillioides e F. subglutinans. Porem, no caso dos 20 isolados identificados morfologicamente como F. proliferatum apenas 4 foram confirmados na análise molecular; os demais foram identificados como F. verticillioides. A diversidade genética estudada por AFLP ratificou a separação das espécies F. verticillioides e F. proliferatum, com um índice de similaridade de 0,40. Marcadores AFLP também evidenciaram alta diversidade genética de F. verticillioides. Todos os isolados causaram podridão do colmo em três híbridos comerciais de milho e não variaram em agressividade, independente do nível de resistência dos híbridos. / The genus Fusarium is an important group of fungi worldwide, not only for its capability to cause disease but because it also contains species which produce toxins. Among these, Fusarium verticillioides, Fusarium proliferatum and Fusarium subglutinans, which teleomorphs are grouped in the Gibberella fujikuroi group are associated with diseases in maize. This study characterized a collection of 100 isolates of Fusarium spp. under morphological and molecular criteria to identify them at the species level. For this purpose, morphological markers such as presence/absence of chlamydospores, conidiogenou cell type and microconidia arrangement on conidiogenou cell were assessed. The isolates were also identified at the species level based upon available information about molecular markers developed from the PCR reaction using speciesspecific primers. The absence of chlamydospores in all of the isolates placed them within the G. fujikuroi complex, and based on the other morphological criteria, 77 isolates were identified as F. verticillioides, 20 as F. proliferatum, 2 as F. subglutinans and one isolate remained unidentified at the species level. The molecular analyses agreed with the morphological identification of all F. verticillioides and F. subglutinans. However, in the case of 20 isolates identified morphologically as F. proliferatum only 4 were confirmed, the rest being identified as F. verticillioides. The genetic diversity based on AFLP confirmed the separation of F. verticillioides and F. proliferatum in two groups, with a similarity index of 0.40. AFLP markers also showed high genetic diversity within F. verticillioides. All isolates were caused stalk rot on three commercial hybrids and did not vary in aggressiveness regardless of the resistance level of the hybrids.