O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) do mundo e a cultura continua em expansão na safra 2014/15. A expansão das áreas de plantio de cana-de-açúcar e o sistema de colheita mecanizada de cana crua tem levado ao aumento proporcional de inúmeras pragas da cultura, destacando-se o bicudo da cana, Sphenophorus levis, considerado praga primária e limitante da cultura. Inicialmente, essa espécie foi considerada restrita a região de Piracicaba, mas desde 2010 foi encontrada nos estados de São Paulo, Minas Gerais, Paraná, Mato Grosso do Sul, Mato Grosso e Goiás. Suas larvas abrem galerias nos rizomas, causando danos diretos nos tecidos dos colmos, sobretudo nas épocas mais secas do ano, o que ocasiona a morte das touceiras, falhas na rebrota, além de promover danos indiretos, como o aumento do número de plantas invasoras que competem com a cultura. Os métodos químico, mecânico, cultural e biológico já foram testados até o momento, no entanto, o sucesso no seu controle ainda não foi obtido e a população dessa praga continua crescendo e se tornando mais constante nos canaviais pelo Brasil. Dessa forma, estudar estratégias para a melhoria do manejo de S. levis é fundamental para o estabelecimento de métodos de controle eficientes no contexto do MIP. Diante disso, objetivou-se com esse trabalho: 1) Determinar a distribuição espacial e a flutuação populacional de S. levis; 2) Testar o manejo da palha pós-colheita nas linhas de plantio na ocorrência de S. levis e; 3) Avaliar a eficácia da aplicação de Beauveria bassiana na população de S. levis. Em relação à flutuação populacional de S. levis foi observada uma elevação linear da última quinzena de outubro para a primeira de novembro, com queda subsequente e, aumento populacional maior à partir da última quinzena de dezembro. O pico populacional se deu no mês de março, seguido por uma rápida redução a partir de abril. A proporção de fêmeas foi similar a de machos em todos os tratamentos. Os dados sugerem que não houve efeito dos tratamentos na distribuição de adultos do bicudo. Os resultados da flutuação populacional, da distribuição de frequência e distribuição espacial se complementam, pois, em hipótese, a distribuição dos adultos está diretamente relacionada com a flutuação populacional, uma vez que em altas densidades a distribuição foi agregada. Além disso, as estratégias de afastamento da palha da linha de plantio não interferiram nos níveis de infestação de S. levis, quando comparado ao tratamento que não houve manejo da palha e, essa tática utilizada conjuntamente à aplicação de B. bassiana também não influenciou na densidade populacional de adultos de S. levis no período avaliado. Diante disso, concluiu-se que a distribuição de S. levis em cana-de-açúcar apresenta o padrão agregado em altas densidades populacionais; o manejo da palha entre as linhas de cana-de-açúcar não reduz a densidade populacional de S. levis em locais com elevado histórico de infestação e, são necessários mais estudos para ajustar a dose de B. bassiana adequada e eficaz no controle de S. levis. / Brazil is the world\'s largest sugarcane producer and the cultivated area continues to expand in 2014/2015 season. This expansion, along with the mechanical harvesting of green sugarcane leads to a proportional increase in the number of crop pests, especially the sugarcane weevil, Sphenophorus levis, considered a primary and limiting pest in this crop. Initially, this species was restricted to the Piracicaba region, however, since 2010 it has been found in several regions of São Paulo State, and also in other states in the country, such as Minas Gerais, Paraná, Mato Grosso do Sul, Mato Grosso and Goiás. The larvae penetrate the basal part of the plants and the rhizomes, building irregular galleries and causing damage to stem tissues, mainly in the driest season, leading to the death of clumps, failures in regrowth and, consequently, indirect damage due to the increase in the incidence of invasive plants that compete with the crop. Chemical, mechanical, cultural and biological methods have already been tested, however, the success in pest control has not yet been achieved and the population of S. levis continues to grow, becoming more constant in Brazilian sugarcane fields. Thus, the study of strategies to enhance the management of S. levis is essential to adopt effective control methods in the IPM framework. In this sense, this study aims to: 1) Determine the spatial distribution and population dynamics of S. levis; 2) Evaluate the postharvest management of straw on planting rows in occurrence of S. levis and; 3) Evaluate the efficacy of B. bassiana application in the S. levis population in sugarcane. Concerning population dynamics of S. levis, it was observed a linear increase beginning in the last quarter of October until November, with a subsequent decrease and, a highest population increase was observed in the last half of December. The population peak occurred in March, followed by a fast decline in early April. The proportion of females to males was similar in all treatments. The data suggest that there was no effect of treatments on the distribution of adult weevils. The results of population dynamics, frequency distribution and spatial distribution are complementary, because, hypothetically, the distribution of adults is directly related to population dynamics, since at high densities the distribution was aggregated. In addition, strategies for straw management in the planting row did not affect the infestation levels of S. levis and this procedure along with the addition of B. bassiana did not influence population density of adults during the study period. Hence, it is concluded that the distribution of S. levis in sugarcane exhibits an aggregated pattern at high population densities. Straw management between the cane rows does not reduce population density of S. levis in areas with high historical infestation. Therefore, further studies are needed to adjust the appropriate and effective concentration of B. bassiana in the control of S. levis.

As tecnologias de Agricultura de Precisão - AP já são adotadas nas lavouras do Brasil, com técnicas cada vez mais produtivas, indispensáveis para garantir a liderança do país na produção agrícola. No entanto, não existem ainda estudos sobre a intensidade do uso das tecnologias de AP no país e dos condicionantes de sua adoção. O desafio central deste trabalho foi, então, investigar o processo de adoção e uso das tecnologias de AP alcançado pela indústria sucroalcooleira no Estado de São Paulo. Para tanto, foram utilizados dados primários, a partir do encaminhamento de questionário a todas as empresas do setor sucroalcooleiro paulista, com o objetivo de se conhecer, não só o grau de adoção e uso das tecnologias de AP, mas também aprofundar a discussão sobre o tema da AP na indústria sucroalcooleira. Assim, foram obtidas informações sobre as características das empresas, as fontes de informação para adoção, os impactos da AP nas empresas e os obstáculos encontrados às práticas de AP. Paralelamente, estimou-se um modelo econométrico lógite para verificar a influência das variáveis estudadas na probabilidade de adoção das tecnologias de AP. As principais conclusões deste trabalho sugerem que a adoção e uso dessas tecnologias trazem resultados positivos para as empresas, como por exemplo, a melhoria no gerenciamento, o aumento da produtividade, a redução dos custos, a minimização dos impactos ambientais e a melhoria da qualidade da cana. A análise econométrica mostrou que a probabilidade de adotar as tecnologias de AP é maior em ordem decrescente de importância, em usinas/destilarias de capital nacional, que fazem parte de um grupo empresarial, de orientação exportadora, de gestão profissional, e que utilizam maior percentual de fontes de financiamento próprio. / The technologies of Precision Agriculture - PA - are already a reality in crops throughout Brazil, using more and more productive techniques, crucial to ensure the country as the world leader in agriculture. However, there are not yet studies on the intensity of the use of PA technologies in Brazil and the determiners of their adoption. The main focus of this study was, therefore, to investigate the adoption process and the use of PA technologies in the sugarcane industry in São Paulo state. For that purpose, it was used primary data based upon a questionnaire submitted to all enterprises of the sugarcane sector in the state, aiming to figure out not only the adoption level and use of PA technologies in the sugarcane industry, but also to deepen the discussion about Precision Agriculture, obtaining therefore, more information regarding the characteristics of the enterprises, sources of information for the adoption of PA, the impact of PA technologies on the enterprise and the obstacles faced by the PA practices. In parallel, the econometric model logit was estimated to verify the influence of the variables studied on the probability for the adoption of the PA technologies. The main conclusions of this study suggest that the adoption for these technologies bring results to enterprises, such as improvement of management procedures, increase of productive, cost reduction, minimization of environmental impacts and improvement of sugarcane quality. The econometric analysis showed that the probability to adopt PA technologies is higher in decrescent order of importance in mills/distilleries of national capital, which are part of an export-driven group, of professional management and that use higher percentage of their own resources.

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A total of 127 alleles were found distributed among the eight loci in seventeen populations, with a total of 426 individuals. The loci were highly polymorphic, with average of 15,87 alleles. The expected heterozygosity (HE) and observed (HO) were 0,579 and 0,350, respectively. A lower total number of alleles (35) was found in population of Morrinhos, as opposed to Formoso do Araguaia which has the largest (62). The same way, the smallest and the largest average number of alleles per locus (Am) were observed in these populations (4,38 and 7,75). The population from the Formoso do Araguaia showed the highest value for the allelic richness (6,82). In all populations, the observed heterozygosity (HO) was lower than expected (HE). The average polymorphic information content (PIC) in populations of D. saccharalis was 0,530. The intrapopulational fixation indexes (f) estimated for each population showed positive values and significantly different from zero with a average value of 0,403. The coefficient of inbreeding species was 0,399. The estimates FIT and FST (θ) values were 0,437 and 0,062 respectively. These global estimates indicated that there is genetic structure among these populations. Despite global estimates had indicated genetic structure, the structuring (θ) among of populations of the sugarcane was not significant; in contrast with the populations of the rice which showed θ values significant. There was a significant correlation between genetic and geographic distances estimated using the Mantel’s test (r=0,76; p= 0,0033), in which there is an increase in pattern of genetic distance with the increase of geographic distance in cluster analysis and population structures observed with the formation of the two groups of populations. The first was formed by populations from the state of Goiás and the second was composed of populations of Mato Grosso, Mato Grosso do Sul and Rio Grande do Sul. The population of Formoso do Araguaia sampled in rice showed in an intermediate position to the two groups formed. These results indicate that the genetic diversity of D. saccharalis is structured in space and the plant-host, in this study, did not have a key role in the process of genetic divergence populations. / A mudança na composição das plantas-hospedeiras na paisagem agrícola pode gerar seleção divergente suficiente para permitir a adaptação ecológica que leva a especialização e subsequentemente à especiação de espécie de insetos. O objetivo deste estudo foi determinar a diversidade e estruturação genética de populações de Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae), coletadas em duas culturas hospedeiras, utilizando marcadores microssatélites. As amostras de lagartas foram coletadas em plantas de arroz e cana-de-açúcar em diferentes áreas de cultivo durante a safra 2012/2013, nos Estados de Tocantins, Goiás, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul e Rio Grande do Sul. No total, foram encontrados 127 alelos distribuídos entre oito locos em dezessete populações com um total de 426 indivíduos. Os locos foram polimórficos, com média de 15,87 alelos. Os valores de heterozigosidade média esperada (HE) e observada (HO) para os locos foram de 0,579 e 0,350, respectivamente. Um menor número de alelos (35) foi encontrado na população Morrinhos, em contraposição à população de Formoso do Araguaia que apresentou o maior (62). Da mesma forma, o maior e o menor número médio de alelos por locos (Am) foram observados nestas populações (7,75 e 4.38). A população oriunda de Formoso do Araguaia apresentou o maior valor médio para a riqueza alélica (6,82). A média do conteúdo de informação polimórfica (PIC) nas populações de D. saccharalis foi de 0,530. Os índices de fixação intrapopulacional (f) apresentaram valores positivos e significativamente diferentes de zero com valor médio de 0,403. O coeficiente de endogamia da espécie foi de 0,399. Os valores de FIT e FST (θ) estimados foram respectivamente 0,437 e 0,062. Estas estimativas globais indicaram que há estruturação genética entre estas populações. Apesar das estimativas globais terem indicado estruturação genética, a estruturação entre as populações (θ) em cana-de-açúcar não foi significativa, ao contrário das populações em arroz as quais os valores de θ foram significativos. Houve correlação significativa entre as distâncias genéticas e geográficas estimadas por meio do teste de Mantel (r=0,76; p= 0,0033) indicando um padrão de aumento da distância genética com o aumento da distância geográfica. Na análise de agrupamento e estruturação populacional, formaram-se dois grupos. O primeiro formado por populações oriundas do Estado de Goiás e o segundo composto pelas populações de Mato Grosso, Mato Grosso do Sul e Rio Grande do Sul. A população de Formoso do Araguaia, amostrada na cultura do arroz apresentou-se em uma posição intermediária aos dois grupos formados. Estes resultados indicam que a diversidade genética de D. saccharalis está estruturada no espaço e que a planta-hospedeira, neste estudo, não teve um papel fundamental no processo de divergência genética de populações.

As usinas sucroalcooleiras aproveitam apenas a fração colmo da planta para a produção de açúcar e etanol restando o bagaço da cana-de-açúcar, composto das frações fibra e medula, é em grande parte usado para geração de energia elétrica. O resíduo agrícola da cana RAC, constituído pelas folhas, palha, e a ponteira da cana de açúcar são cortados durante a colheita e devolvidos ao campo para adubar o solo contribuindo para a lavoura da cana-de-açúcar. Os painéis hardboards são produzidos a partir da aplicação de calor e pressão a um colchão de fibras ou serragem de madeira, sendo aplicados como pisos na construção civil e como pranchetas e fundo de gavetas na indústria moveleira. Assim, a proposta desse trabalho foi o estudo da utilização dos materiais provenientes da cultura de cana-de-açúcar, em particular a fração medula do bagaço de cana-de-açúcar e do RAC para produção de hardboard (sem a utilização de adesivos) e particleboards (com a adição de resina fenol-formaldeído). Adicionalmente, estudou-se a adição da humina resultante de processos de hidrólise ácida do bagaço de cana-de-açúcar como coadjuvante na produção de painéis de medula de cana-de-açúcar. A utilização da resina fenol-formaldeído foi estudada no intervalo de 10% a 33%, sendo os melhores resultados obtidos quando do uso de 25% de resina, que apresentou tensão máxima de 29,9 MPa em ensaio de tração. Definido esse valor, realizou-se o estudo do efeito da quantidade de humina no intervalo de 12,5% a 75%, o qual revelou que a humina leva à produção de materiais frágeis com redução do desempenho mecânico. As frações RAC foram empregadas para a produção de amostras com teor de resina fenol-formaldeído igual a 25%. Todos os corpos de prova produzidos foram analisados por ensaios de tração (MOR e MOE), análise térmica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise dinâmico mecânica. A produção de hardboards a partir da fração medula do bagaço de cana-de-açúcar, nas condições empregadas neste estudo preliminar, resultou em materiais com baixo desempenho mecânico, revelado pelos resultados dos ensaios de tração que indicou tensão máxima de 4,7 MPa. Entretanto, a mesma matéria prima quando misturada com resina fenol-formaldeído resultou na produção de particleboards que, apesar da dispersão pouca efetiva da resina, apresentaram um melhor desempenho mecânico (tensão máxima no intervalo de 29,9 a 11,3 MPa). Finalmente, os materiais obtidos com as frações RAC da cana-de-açúcar e resina FF mostraram-se mais homogêneos e com desempenho mecânico igual ou superior (tensão máxima no intervalo de 36,1 a 27,7 MPa) aos observados para os materiais obtidos com Pinus sp (tensão máxima de 27,7 MPa). / Sugar and ethanol mills use only the stem fraction of sugarcane for the production of sugar and ethanol. The sugarcane bagasse, composed of fiber and pith fractions, is largely used to generate electricity. The sugarcane agricultural residues - RAC, made up of leaves, straw and the tip of sugarcane are cut during harvest and returned to the field to fertilize the soil. Hardboard panels are produced from the application of heat and pressure to a fiber or sawdust mat. Its commercial application includes floors in construction and clipboards and bottom drawers in the furniture industry. Thus the purpose of this work was to study the use of materials from sugarcane culture, in particular the core fraction of bagasse sugarcane and the sugarcane trash for the production of hardboard (without the use of adhesives) and particleboards (with the addition of phenol formaldehyde resin). In addition, he studied the addition of the resulting humin acid hydrolysis process of sugarcane bagasse as an adjunct in the production of sugarcane pith panels. The use of phenol formaldehyde resin was studied in the range of 10% to 33%, with best results obtained when using 25% resin, which had maximum stress of 29.9 MPa in tensile testing. Once established, the study of the effect of the amount of humin was held in the range of 12.5% to 75%, which revealed that the humin leads to the production of brittle materials with reduced mechanical performance. Sugarcane trash fractions were used for production of resin samples with phenol formaldehyde content equal to 25%. All produced samples were analyzed by tensile tests (MOR and MOE), thermal analysis, scanning electron microscopy (SEM) and dynamic mechanical analysis. The production of hardboards from the marrow fraction of sugarcane bagasse, under the conditions employed in this preliminary study, resulted in materials with low mechanical performance, revealed the results of tensile tests indicated that maximum voltage of 4.7 MPa. However, the same raw material when mixed with phenol-formaldehyde resin resulted in the production of particleboards that despite the low effective dispersion of the resin, had a better mechanical performance (maximum stress in the range from 29.9 to 11.3 MPa). Finally, materials obtained from the fractions of RAC sugarcane and PF resin proved to be more homogeneous and with equal or higher mechanical performance (maximum stress in the range from 36.1 to 27.7 MPa) to that observed for materials obtained with Pinus sp (maximum stress of 27.7 MPa).

O seqüenciamento em larga-escala e a aplicação da tecnologia de seqüências expressas (ESTs) permitiram a identificação de milhares de seqüências genômicas de vários organismos. Através de projetos como o de obtenção de ESTs de cana-de-açúcar (SUCEST – Sugarcane EST Project), a tecnologia de macro e microarranjos de DNA pôde ser aplicada para o monitoramento da expressão gênica. O primeiro passo deste trabalho foi otimizar a técnica de macroarranjos utilizando-se colônias bacterianas. Os arranjos foram construídos com o auxílio do robô Q-Bot. Células bacterianas contendo clones de cDNA de cana-de-açúcar foram arranjadas em duplicata em membranas de náilon e crescidas por 6 e 12 horas. Como resultado, concluiu-se que é possível estudar a expressão gênica em larga-escala usando macroarranjos de colônias bacterianas crescidas por 6 horas. Na segunda parte, o objetivo foi identificar genes de defesa em duas variedades de cana-de-açúcar (Saccharum sp.), em resposta ao herbívoro Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae). A cana-de-açúcar é de grande importância para a agricultura brasileira e para a economia geral de muitos países em desenvolvimento. Estas plantas são atacadas por D. saccharalis, a mais importante praga desta cultura, causando significativas perdas econômicas. Como é sabido, as plantas desenvolveram complexas estratégias para se protegerem do ataque de insetos-praga. As variedades SP80-3280 (susceptível) e SP81-3250 (tolerante) de cana-de-açúcar foram expostas à D. saccharalis. Plantas submetidas à lagarta e plantas controle foram coletadas em 0.5, 6, 12 e 24 horas de experimento. As análises permitiram a identificação de genes diferencialmente expressos em resposta à lagarta nas duas variedades. Foram analisados o tempo, dinâmica e regulação da expressão de 3.840 clones do SUCEST, os quais foram crescidos na membrana de náilon por 6 horas. Estes ESTs foram agrupados em dezesseis classes: metabolismo de aminoácidos, crescimento/desenvolvimento, metabolismo de proteínas, metabolismo de RNA, metabolismo secundário, resposta à diferentes condições de estresse, transporte, bioenergética, transdução de sinal, dinâmica celular, metabolismo de DNA, metabolismo de lipídios, elementos móveis, metabolismo de nitrogênio, sulfato e fosfato, metabolismo de nucleotídeos e função não determinada (ND). Estes resultados ajudam elucidar as estratégias de defesa desenvolvidas pela cana-de-açúcar para evitar os danos causados por esta praga. Neste estudo, os dados do macroarray revelaram 580 ESTs com expressão aumentada, oriundos das duas variedades. Estes resultados são importantes não somente porque este é o primeiro estudo em larga-escala da expressão gênica de uma monocotiledônea em resposta ao ataque de herbívoros, mas também porque permite a comparação dos perfis de expressão entre genótipos susceptível e tolerante de cana-de-açúcar. Este estudo abre possibilidades para a engenharia genética de plantas de cana-de-açúcar inseto-resistentes e também para o uso destes genes como marcadores moleculares em programas de melhoramento assistido. / Large-scale sequencing and the application of expressed sequence tag (EST) technology has led to the identification of hundreds of thousands of genomic sequences from various organisms. Through projects like the Sugarcane Expressed Sequence Tag (SUCEST), DNA arrays technology could be applied in monitoring gene expression. The first step of this work was to optimize the macroarray technique with bacterial colonies. Arrays were robotically constructed (Q-Bot). Bacterial cells carrying sugarcane cDNA clones were arrayed in duplicate onto nylon membrane and grown for 6 and 12 hours. As a result, we conclude that is possible to study the gene expression in large-scale using macroarray through bacterial colony that grown for 6 hours. The second part of this work was to study how different two sugarcane varieties (Saccharum sp.) are in response resistance against Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae). Sugarcane is of great importance for Brazilian’s agriculture and for the general economy of many tropical developing countries. These plants are attacked by D. saccharalis, the most important insect pest of sugarcane, causing significant economic losses. As it is well known, plants have evolved complex defense strategies to protect them in opposition to attack by insects. The varieties SP80-3280 (susceptible) and SP81-3250 (tolerant) were exposed to D. saccharalis. Plants materials from plants with the borer and control plants (without the borer) were collected at 0.5, 6, 12 and 24 hours time points. The analysis revealed genes differentially expressed in response to sugarcane borer in both varieties. We analyzed the timing, dynamics, and regulation of the expression of 3,840 SUCEST clones, which were grown on a nylon membrane for 6 h. These ESTs was grouped into 16 broad categories: amino-acid metabolism, plant grow and development, protein metabolism, RNA metabolism, secondary metabolism, stress response, transport, bioenergetics, signal transduction, cellular dynamics, DNA metabolism, lipid, fatty-acid metabolism, mobile genetic elements, nitrogen, sulphur and phosphate metabolism, nucleotide metabolism, and the group matched to unable to classify, which no indication of the function of the gene product are known. These results help to elucidate the defense strategies developed by sugarcane in order to prevent against insect damage. In this study, macroarray analyses revealed 580 ESTs with increased expression, from both varieties. These results are important not only because this is the first large-scale gene expression study of a monocot in response to insect attack, but also because it allows the comparison of the gene expression pattern between susceptible and tolerant genotypes. This study opens possibilities for genetically-engineering of insect-resistant sugarcane and for using these genes as molecular markers in conventional breeding programs.

Orientador: Daniel Barrera-Arellano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:38:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_ThaisMariaFerreiradeSouza_D.pdf: 1857639 bytes, checksum: 8162b6f98ed8403230373b00af16e8d5 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: As ceras possuem propriedades importantes para o uso nos setores alimentício, cosmético, de limpeza e polimento. O conhecimento de suas características é essencial para sua aplicação. A cera de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) extraída da torta de filtro, um resíduo da indústria sucro- lcooleira, pode ser uma alternativa às ceras de carnaúba, abelha e ceras sintéticas. Considerando a larga disponibilidade de torta de filtro nos países produtores de cana, o potencial de produção desta cera é bastante grande. Neste trabalho foram estudadas as etapas de extração e fracionamento de cera de cana-de-açúcar com solventes. Os rendimentos da extração de dois tipos de tortas filtro com hexano foram de 4,32 e 7,11% em cera bruta. Os índices analíticos apresentados pelas ceras purificadas de cana foram comparáveis aos das ceras comerciais de abelha e carnaúba. As ceras purificadas apresentaram alta pureza quanto à composição em classes de lipídios, observada pelas análises de DSC, cujas curvas de fusão e cristalização mostraram picos únicos e estreitos. As propriedades térmicas dessas ceras (temperatura de pico de fusão entre 80,9 e 81,7ºC) aproximaram-se das da cera de carnaúba (picos de fusão a 82,0 e 88,1ºC). Os ácidos graxos das ceras de cana foram principalmente os saturados de cadeia normal e longa, com uma predominância do ácido palmítico (C16:0) e octacosanóico (C28:0). As amostras de cera de cana apresentaram álcoois graxos saturados de 24 a 34 carbonos. O principal álcool graxo foi o octacosanol (C28H57OH), cujos teores variaram de 118,57 a 224,89 mg.g-1 / Abstract: Waxes have important specific properties for food and cosmetic uses, and for cleaning and polishing applications. The knowledge of the characteristics of waxes is essential for their application. Wax recovered from sugarcane (Saccharum officinarum) filter cake, a by-product of the sugar and alcohol industry, represents a potential alternative to carnauba, beeswax, and synthetic waxes, considering the enormous resources of raw material in sugarcane growing countries. Crude wax solvent extraction and fractionation were studied in this project. Two types of filter cake extracted with hexane yielded 4.32 and 7.11% crude sugarcane wax, respectively. Purified sugarcane waxes presented analytical indexes similar to those of commercial bee and carnauba waxes. Purified sugarcane wax appeared to be homogeneous in terms of composition, containing few lipid classes, as indicated by DSC analysis. Single narrow peaks were observed during melting and crystallization of these samples. The thermal properties of purified sugarcane wax (melting peak between 80.9 and 81.7ºC) closely resembled those of carnauba wax (melting peaks at 82.0 and 88.1ºC). Fatty acids of sugarcane waxes were mainly normal and long-chain saturated compounds, predominantly C16:0 (palmitic) and C28:0 (octacosanoic). Long-chain saturated fatty alcohols, ranging from C24 to C34, were observed in sugarcane wax samples, with a large redominance of octacosanol (C28H57OH). Octacosanol content ranged from 118,57 to 224,89 mg.g-1 / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Luís Augusto Barbosa Cortez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-28T23:42:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BaldassinJunior_Ricardo_D.pdf: 7640744 bytes, checksum: d5dd82917b9ece7e8fac5e0eaf729326 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A transformação eficiente e sustentável de materiais lignocelulósicos em bioenergéticos e bioquímicos modernos é um dos grandes anseios da sociedade moderna, haja vista as vantagens competitivas, os potenciais de redução da expansão da fronteira agrícola e a redução da dependência do petróleo que somente as culturas bioenergéticas podem proporcionar. Neste contexto, o Brasil apresenta um cenário propício para o desenvolvimento de uma indústria inovadora e moderna de produção de biocombustíveis e bioquímicos verdes, por ser um dos maiores produtores mundiais de alimentos, florestas plantadas e biocombustíveis. Visando promover a conversão eficiente de materiais lignocelulósicos, resíduos estes abundantes no Brazil, este trabalho apresenta os primeiros resultados da experimentação de pirólise rápida de cana-de-açúcar (cana integral, palha e bagaço) em uma unidade experimental da Feagri/Unicamp. Este estudo teve por objetivo avaliar as características químicas das biomassas empregadas e quantificar e qualificar os produtos da pirólise obtidos (bio-óleo e carvão). As análises químicas das biomassas (imediata, elementar e fibras/lignina) apontaram que não há diferenças significativas entre as diferentes biomassas analisadas. Os processos de pré-tratamento (picagem e trituração) foram conduzidos de forma satisfatória usando tecnologias comerciais e processo de secagem ao sol mostrou ser eficiente na redução da umidade das biomassas. Após a realização de ajustes e adequações em alguns componentes da planta, os experimentos de pirólise foram conduzidos satisfatoriamente e os rendimentos mássicos de produção de bio-óleo e carvão observados estiveram entre 12% e 17% e entre 25% e 27%, respectivamente, que em termos energéticos, representaram conversões variando entre 42% e 67%. As análises químicas dos bio-óleos e dos carvões mostraram não haver diferenças significativas entre os produtos obtidos. Entretanto, as análises cromatográficas dos bio-óleo sinalizaram haver diferenças nas composições orgânicas do bio-óleo, mas com as predominâncias de ácidos carboxílicos e fenóis. Em vista da baixa recuperação de bio-óleo, elevada produção de carvão e a elevada presença de voláteis no carvão (entre 20% e 25%) verificaram-se necessidades de melhorias e as realizações de novos estudos na unidade experimental desenvolvida / Abstract: The efficient and sustainable conversion of lignocellulosic feedstocks in modern biofuels and biochemicals is one of the great desires of the whole world, in view of the competitive advantages, potential of reduction of frontier agriculture expansion and reduction of oil dependence that only the bioenergy cultures may provide. In this context, Brazil shows an attractive scenery to develop an innovative and modern industry for biofuels and biochemical production, since it is one of the most important food, planted forest and biofuels world producer. Aiming to provide a better use and conversion of lignocellulosic feedstocks (largely available in Brazil), this work shows the first experimental results of the fast pyrolysis of sugarcane (whole sugarcane, trash and bagasse) conducted in a small scale fast pyrolysis plant from Feagri/Unicamp. The main objectives of this work were to evaluate the chemicals compositions of the biomasses and to quantify and to qualify the main fast pyrolysis products (charcoals and bio-oils). The biomasses analysis (proximate, ultimate and fiber/lignin analysis) showed there were no significant differences between the biomasses. The pretreatment process (chopping and grinding process) were conducted well using conventional technologies, and the sun drying process was able reducing the biomasses water contents to the level needed. After some adjustments and improvements, the fast pyrolysis were conducted well, with bio-oil yield productions between 12% and 17%, charcoal yield productions between 25% and 27%, and energy conversions between 42% and 67%. The bio-oils and charcoals proximate and ultimate analysis showed that there were no relevant differences among the products. However, the chromatography analysis demonstrated there were differences in the bio-oils organic compositions (distribution percentages of chemical groups), but with prevalence of carboxilic acids and phenols. In view of low bio-oils production, high charcoals productions and the high volatiles presences in the charcoals (between 20% e 25% in %wt), it was demonstrated that improvements and new studies are needed / Doutorado / Construções Rurais e Ambiencia / Doutor em Engenharia Agrícola

There have been a number of support initiatives rendered to the small-scale sugarcane farmers in Mpumalanga but the sugarcane production there has remained low. This raised some questions on the efficient use of available resources and the fruitfulness of the Producer Development Initiatives (PDIs). Justification for further assistance to the small-scale farmers requires empirical evidence of efficient resource use. This study employed the stochastic frontier production function to calculate the technical, allocative and cost efficiency. This study provides insight into three issues: the levels of technical, economic and allocative efficiencies of small-scale sugarcane farmers; the relationship between efficiency level and various farm/farmer specific factors; and implications of policy and strategies for improving small-scale sugarcane production. The technical, allocative and economic efficiencies of small-scale sugarcane farming were estimated in order to identify the potential increase in production without incurring additional costs. The study used data obtained from a field survey covering 231 small-scale sugarcane farmers in the Nkomazi region for the 2009/2010. sugarcane production season. According to the stochastic frontier production function using the Cobb-Douglas model, labour, herbicides and fertilizer showed significant positive effects on sugarcane production. The results also indicated that the small-scale sugarcane farmers suffer from considerable lack technical, allocative and cost efficiency. The mean technical, allocative and cost efficiency estimates are 68.5%, 61.5% and 41.8% respectively. A Tobit regression was used to analyse the impact of the farm/farmer characteristics on efficiency. The impact analysis revealed that age, level of education and gender are significant determinants of technical efficiency. On the other hand, level of education, off-farm income, land size and experience are significant determinants of allocative efficiency. In so far as cost efficiency is concerned, the significant determinants are level of education, land size and experience in sugarcane farming. The findings of the study justify the need for improved agricultural partnerships between the sugar mills and the sugarcane farmers. An example of such collaboration would be if millers were to not only give credit to the farmers, but also give technical guidance to small producers in return for the delivery of a specific quantity and quality of cane at a stipulated time. The collective efforts of these farmers and millers, once harmoniously co-ordinated, can enhance production efficiency and economic prosperity. Also, appropriate policy formulation and implementation is an effective instrument to improvement in farm efficiency and productivity which promotes overall growth of the economy. Therefore, there is need for all stakeholders (both private and public sector) to make combined efforts to remove the bottlenecks that have constrained effective policy implementation in, and its accrued benefits to, South African agriculture. / Dissertation MSc (Agric)--University of Pretoria, 2013. / gm2014 / Agricultural Economics, Extension and Rural Development / unrestricted

This study uses energy and greenhouse gas (GHG) balances to evaluate how the scale of sugarcane cultivation affects the performance of a sugarcane bioenergy system generating exportable electricity from bagasse. Small-, medium-, large- and miller-planter systems, with cane field areas of less than 10 ha, 10 – 42 ha, 42 – 2000 ha, more than 2000 ha respectively, were modelled. Each of them also has different combinations of manual and mechanical agricultural operations, resulting in different cane yields. Miller-planter system (fully mechanised) performs best with energy yield ratio of 10.99, GHG emissions in bagasse electricity of 0.0633 kg CO2eq/kWh and avoided life cycle GHG emissions of 82.07% when replacing electricity from coal, whereas small-planter system (fully manual) has the worst performance with energy yield ratio of 6.82, GHG emissions in bagasse electricity of 0.0881 kg CO2eq/kWh and avoided life cycle GHG emissions of 75.03% when substituting electricity from coal. Sensitivity analyses show that relative performances of all sugarcane planter systems both in terms of energy and GHG emissions are not significantly affected by variations in bagasse allocation factor, in sugarcane yield and in fertiliser input (the most energy-intensive and GHG-emitting component). Moreover, they confirm miller-planter system as the overall best performer and indicate that increasing small-planters’ cane yield is the critical measure to improve their energy analysis performance. In terms of the nature of agricultural operations, mechanical operations do not necessarily require more input energy than their manual counterparts, contrary to common belief. This is the case for fertilisation, irrigation and cane loading. Fully mechanised sugarcane production at miller-planter scale is therefore strongly encouraged.

The Sugarcane Industry contributes approximately 400 000 jobs and ZAR 8 billion annually to South Africa’s economy. Due to climate change and the subsequent threat posed by disease, these figures have been on the decline. Brown rust, a contributor to this decline is caused by the basidiomycete Puccinia melanocephala Syd. and P. Syd., which previously resulted in 50% yield losses in susceptible varieties. This highlighted the need for improved screening and breeding techniques which will result in the replacement of susceptible varieties. The objectives of this study were to: a) Adopt and optimise a glasshouse whorl inoculation screening technique applicable for mass screening of large populations. b) Develop a rapid and cost effective rust resistance screening technique using detached leaves. c)Utilise two flanking marker sets (R12H16 and 9O20-F4-PCR primers) for the rust resistance Bru1 gene in a diagnostic polymerase chain reaction (PCR) to identify rust resistant genotypes lacking Bru1 and possessing either quantitative resistance or an alternative major qualitative resistance gene. d) Correlate rust phenotypic data to AFLP marker data for the Linkage Disequilibrium (LD2) mapping population. e) Utilise suppression subtractive hybridization (SSH) profiling on rust challenged genotypes to discover differentially expressed genes between susceptible and resistant (susceptible Bru1 negatives taken away from resistant Bru1 negatives); and resistant genotypes (resistant Bru1 positives taken away from resistant Bru1 negatives). 4 Results from the glasshouse whorl inoculation trials showed the technique could be reliably used to screen large populations, as two independently conducted pot trials showed highly correlated rust ratings. A visually assessed detached leaf assay (DLA) was developed using selected genotypes. Chlorophyll fluorescence and SPAD readings were used in the DLA to determine the leaf photochemical efficiency (PIABS) with relation to chlorophyll content, resulting in reduced assessment time of at least two days. PCR diagnostics revealed 31% of LD2 did not possess either flanking marker, 8% had one or the other marker, and 61% had both markers. The overall rust phenotypic ratings (rating scale of 0-10) and Bru1 status of the genotypes was used to group the population, with the Bru1 negative genotypes containing all three rating categories (resistant 0-3.5; intermediate 3.51-6.5; susceptible 6.51-10); while the Bru1 positive genotypes were all resistant. The phenotypic data was correlated to AFLP data using the Pearson product-moment correlation coefficient and stepwise multiple linear regression employed to build marker based models to use for predicting non-Bru1 mediated resistance. SSH analysis was then subsequently conducted on genotypes selected on the basis of Bru1 status and AFLP correlation data. Two subtraction cDNA libraries were constructed and the cDNA inserted into electro-competent Escherichia coli cells. PCR on transformed cells revealed cDNA inserts ranging from 200- 1300bp. BLAST analysis of the cDNA sequences indicated the presence of high proportions of disease and drought stress related sequences in the libraries. Analysis of the sequences in both libraries showed that the resistant Bru1 negative genotypes contained oxidative stress related sequences which were however absent in the Bru1 positive resistant genotypes. The library comparing the Bru1 negative resistant genotypes against the Bru1 negative intermediate and susceptible genotypes showed a higher proportion of differentially expressed sequences coding for putative disease resistance proteins, highlighting their presence in the resistant genotypes. Both subtraction libraries also contained high proportions of a leucine rich repeat protein coding cDNA which contained a conserved domain homologous to that of a disease resistance protein conferring resistance to Pseudomonas syringae in Arabidopsis thaliana. The outcomes of this study will subsequently enable an improved understanding of sugarcane-rust resistance mechanisms and improved breeding and screening techniques for sugarcane by identifying SSH and AFLP markers linked to rust resistance QTLs or alternative R genes. / Thesis (M.Sc.Agric)-University of KwaZulu-Natal, Pietermaritzburg, 2012.