O carvão é uma das doenças mais importantes da cana-de-açúcar. Grande parte dos Programas de Melhoramento Genético dessa cultura utiliza inoculações artificiais para selecionar e caracterizar as variedades quanto a sua resistência a doenças. Assim o conhecimento das condições favoráveis para infecção torna-se indispensável. Neste trabalho foram estudadas as condições que afetam a infecção de gemas pelo fungo Sporisorium scitamineum. Do ponto de vista do hospedeiro foi avaliada a incidência de chicotes para diferentes idades das gemas e das brotações das variedades NA56-79, SP71-1406 e SP84-2066. As gemas mais novas mostraram-se mais suscetíveis que as medianas e velhas, porém na variedade mais suscetível, a SP84-2066, não houve diferenças na taxa de infecção das gemas mais novas e velhas. Gemas sem prébrotação e com pré-brotação de 1 dia foram infectadas pelo fungo enquanto que gemas pré-brotadas com 4, 6, 8 e 10 dias não foram infectadas. Para o patógeno, foi avaliada a concentração de teliósporos para a inoculação. As concentrações de 1x106 e 1x 108 foram as únicas que produziram sintomas e sinais, não diferindo a incidência da doença entre elas. Como condições de pós inoculação foram testadas as variáveis temperatura de 25, 28 e 32 °C, umidade de 65, 80 e 95% e períod o de incubação de 24, 48 e 96 horas. Foram realizados dois experimentos em tempos diferentes, sendo que no primeiro foram utilizadas as variedades NA56-79, SP71-1406 e SP84-2066 e no segundo, além das citadas, foram acrescentadas as variedades SP79-2312 e IAC66-6. O tratamento de 28°C, 65% de umidade por um período de 24 horas foi o que promoveu maior índice de infecção, para todas as variedades, exceto a SP84-2066 que foi favorecida por umidade de 95%. Além desses parâmetros foi avaliado o método de inoculação por aspersão de teliósporos e do ferimento seguido por aspersão de teliósporos. A inoculação por ferimento proporcionou maior índice de infecção para as variedades NA56-79, RB72-454, IAC66-6, SP70-1143, mas não teve interferência nas variedades SP79-1011, SP80-185 e SP86-155. Um segundo objetivo do trabalho foi validar um método de diagnose precoce para o carvão. Para isto foram desenvolvidos iniciadores específicos para a detecção de S. scitamineum. Esses iniciadores foram avaliados quanto a sua especificidade e sensibilidade e demonstraram bons resultados. Para a validação prática, plantas de 12 variedades inoculadas tiveram suas folhas amostradas aos 20, 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, 135 e 150 dias após o plantio. Todas as plantas que apresentaram o chicote puderam ser diagnosticadas precocemente com o método criado. As datas de diagnóstico precoce foram de no mínimo 30 dias e no máximo 120 dias antes do aparecimento do sintoma/sinal. Este é um método que pode ser incorporado para os testes de quarentena reduzindo a permanência de plantas na casa de vegetação e reduzindo os custos de manutenção dessas plantas. / Smut is one of the most important diseases of sugarcane. Most part of genetic breeding programs from this culture use artificial inoculation in order to select and characterize the varieties regarding their resistance to diseases. Therefore knowledge of favorable conditions for infection becomes indispensable. This work studied conditions that affect bud infection by the fungus Sporisorium scitamineum. From the standpoint of the host it was assessed the whip incidence for different bud ages and shoot of the varieties NA56-79, SP71-1406 and SP84-2066. The younger buds were more susceptible than median and older ones, but in the susceptible variety, SP84-2066, there were no differences in the younger and older bud infection rates. Buds with and without shoots of 1 day were infected with the fungus while pre-sprouting buds with 4, 6, 8 and 10 days were not infected. For the pathogen it was evaluated teliospore concentration for inoculation. The concentrations 1x106 and 1x 108 were the only ones that produced symptoms and signs, not differing disease incidence among them. As pos-inoculation conditions the variables tested were temperature of 25, 28 and 32 °C, humidity of 65, 80 and 95% and incubation period of 24, 48 and 96 hours. Two experiments were performed at different times, the first one were used NA56-79, SP71- 1406 and SP84-2066 varieties and the second one, besides those mentioned, it was added SP79-2312 and IAC66-6 varieties. The treatment of 28 °C, 65% humidity and for a period of 24 hours was the one that promoted the highest infection rate, for all varieties, except for SP84-2066 that was favored by 95% of humidity. Besides these parameters, it was evaluated the inoculation method by teliospore spraying and wound followed by teliospore spraying. Inoculation by wounding provided higher infection rate for the NA56-79, RB72-454, IAC66-6, SP70-1143 varieties, however it had no interference in SP79-1011, SP80-185 and SP86-155 varieties. A second objective was to validate a method of early diagnosis of smut. Thus, it was developed specific primers to detect S. scitamineum. These primers were evaluated for their specificity and sensibility and showed good results. To practice validation, plants of 12 varieties inoculated had their leaves sampled at 20, 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, 135 and 150 days after planting. All the plants that presented whip could be early diagnosed by the created method. The dates of premature diagnosis were of at least 30 days and a maximum of 120 days before symptom/sign onset. This method can be incorporated for quarantine tests, reducing permanence of plant in greenhouse and reducing maintenance costs of these plants and varieties selection.

Desde meados dos anos 1960 novos temas tornaram-se cada vez mais caros a sociedade de forma global. Dentre esses temas, o relacionamento entre as ações humanas com o meio ambiente passou a ser visto e discutido nos mais diferentes setores da sociedade, o que fez formatar uma nova dimensão de desenvolvimento, que abarcasse outras variáveis além do crescimento econômico, tais como as advindas da área social e ambiental (SACHS, 2009a e 2009b; VEIGA, 2010). Apesar disso, as discussões acadêmicas levantam o fato de que tal termo carece de um quadro conciso de significados, adquirindo um caráter pluridimensional. Dentre deste debate, o Brasil e sua proeminência de caráter mundial no setor de produção de combustíveis alternativos, se constrói enquanto a base desta pesquisa, que teve como propósito tecer relações mais sólidas entre estes dois temas, especificamente, a sustentabilidade e o etanol de cana-deaçúcar. Para isso, procurou-se entender quais são as traduções de sustentabilidade no setor sucroenergético, ou seja, de que forma o tema da sustentabilidade está sendo estrategicamente definido pelos atores que se relacionam de forma direta com o etanol de cana-de-açúcar, e assim realizar um cruzamento com os principais aspectos de sustentabilidade presentes na literatura sobre a questão. Para a consecução dos objetivos foi utilizada a Teoria Ator-Rede como ferramenta metodológica. Nesse sentido, a sustentabilidade se encaixou como o ator principal da pesquisa, pois causa transformações nos mais diversos atores aos quais se associa. Os resultados se destacam pelo fato de que a interdisciplinaridade é incipiente no setor, muito devido às falhas e dificuldades na divulgação de informação e dados e à baixa participação dos diferentes setores nas discussões. Uma das consequências do pouco diálogo entre as áreas se encontra no fato de que o setor traduz a sustentabilidade baseada na abordagem chamada de Tripé da Sustentabilidade. Nesse sentido, a visão mais integrativa, tão importante para este tema, perde relevância, havendo ênfase prático e teórico para uma das três dimensões da abordagem, qual seja, a econômica, que é operacionalizada através de investimentos em inovações tecnológicas. Apesar desta contestação, para o setor tal carência de paradigmas integrativos se assinala de forma negativa. Para que um estado mais desejável deste setor seja alcançado é fundamental que o seu estado atual seja aclarado em seus meandros, permitindo a formulação de ferramentas de sustentabilidade. / Since the mid-1960s new themes have become increasingly matters of concern in global society. Among these subjects, the relation between human actions with the environment came to be seen and discussed in many different sectors of society, which arranged a new dimension of development that would encompass other variables than economic growth, such as those regarding social and environmental areas (Sachs, 2009a and 2009b; Veiga, 2010). Nevertheless, academic discussions highlight the fact that this term lacks a concise framework of meanings, what acquires a multidimensional characteristic. Within this debate, the prominence of Brazil in the production of alternative fuels builds the basis of this research, which aimed to weave stronger relations between these two issues, specifically, sustainability and sugarcane ethanol. Thus, this dissertation tried to understand what are the translations of sustainability in sugarcane industry, ie how the topic of sustainability is being strategically defined by the actors that relate directly to the sugarcane ethanol and, therefore, achieve a junction between this and the main aspects of sustainability in the literature on the issue. To achieve the goals, Actor-Network Theory has been used as a methodological tool. In this sense, sustainability is embedded as the main actor of the research, because it causes changes in several actors to which it associates. The resultsemphasise the fact that interdisciplinarity is incipient in the sector, largely due to failures and difficulties in disseminating information and data and the low participation of different sectors in the discussions. One consequence of the lack of dialogue between the areas is the fact that the sector translates sustainability based approach called Triple Botton Line. In this sense, a more integrative susteinability view loses relevance, as it\'s clear a practical and theoretical emphasis in one of the three dimensions of the approach, namely, the economic, which is operationalized through investments in technological innovations. Despite this challenge the sugarcane sector itself, points this lack of integrative paradgms in a negative way. For a more desirable state of this sector , it is essential that your current state is cleared in its intricacies, allowing the formulation of sustainability tools.

Devido à sua múltipla utilidade, a cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é amplamente cultivada em mais de 127 países tropicais e subtropicais. No Brasil, a cultura apresentou expansão em área plantada nos últimos anos em virtude da crescente demanda por biocombustíveis. Porém, a produção de mudas sadias tende a ser um fator limitante a este aumento de demanda, já que diversas doenças são transmitidas por toletes contaminados. Dentre estas, destaca-se o raquitismo da soqueira (RSD), causado pela bactéria fastidiosa Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) (KAO e DAMANN, 1980). De acordo com a literatura, a transmissão de Lxx se dá através de toletes contaminados e/ou instrumentos de corte, não havendo relatos sobre sua transmissão por sementes. Desta forma, seu controle se baseia no princípio da exclusão, através do uso de toletes tratados termicamente como fonte de material propagativo. Porém, não se conhece o efeito do tratamento no título de Lxx, uma vez que os relatos de eficiência da termoterapia baseiam-se em avaliações qualitativas. Em face destas informações, este estudo objetivou avaliar a transmissão de Leifsonia xyli subsp. xyli por sementes e também quantificar o efeito da termoterapia no título de Lxx em duas variedades de cana-de-açúcar através da PCR quantitativa em tempo real. No ensaio de transmissão via sementes, a bactéria foi detectada em altas incidências (>87%) em plantas de 90 dias oriundas de sementes coletadas de plantas infectadas e em quantidades estimadas superiores a 51 células por 100ng de DNA total de sementes. Além disso, aos 270 dias após o plantio, a bactéria foi isolada de 6 plantas. A identidade das colônias foi comprovada através de PCR convencional utilizando primers específicos para Lxx. Dois ensaios foram conduzidos para quantificar o efeito da termoterapia na população bacteriana. O título de Lxx foi determinado em folhas de plantas de duas variedades de cana-deaçúcar oriundas de toletes tratados termicamente ou não aos 90 dias após o plantio. O título inicial presente nos colmos utilizados como fonte de toletes interferiu na eficiência do tratamento, que reduziu a população bacteriana somente no ensaio onde os colmos apresentaram elevado título bacteriano inicial. Além disso, 70 e 55% das plantas oriundas de toletes tratados termicamente no primeiro e no segundo ensaio, respectivamente, apresentavam células de Lxx, porém em menores quantidades quando comparadas a plantas oriundas de toletes não tratados. Com isso, conclui-se que Lxx é transmitida em elevada frequência via sementes e a termoterapia, embora não tenha efeito erradicante pronunciado, é capaz de reduzir o título bacteriano no tecido vegetal. / Due to its multiple uses, sugarcane (Saccharum spp.) is widely cultivated in more than 127 tropical and subtropical countries. In Brazil, sugarcane cropping has increased in recent years because of the growing demand for biofuels. However, the production of healthy seedlings tends to be a limiting factor to this increase, since contaminated setts transmit many diseases. Among these, the Ratoon Stunting Disease (RSD) is a major disease caused by the fastidious bacterium Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx) (KAO and DAMANN, 1980). According to the literature, the transmission of Lxx occurs through contaminated setts and/or cutting tools, but there are no reports of its transmission by seeds. Therefore, its control is based on the principle of exclusion using heat-treated setts as source of propagative material. However, the quantitative effect of the treatment on the bacterial titer is not known, since reports of thermotherapy efficiency are based on qualitative assessments. This study aimed to evaluate the transmission of Leifsonia xyli subsp. xyli by seeds and to quantify the effect of thermotherapy on Lxx in two sugarcane varieties using real-time quantitative PCR. In the test of disease transmission by seeds, the bacterium was detected in high incidences (>87%) in 90-day old plants generated from seeds collected from infected plants in quantities exceeding 51 cells per 100ng of total DNA of seeds. In addition, at 270 days after planting, the bacterium was isolated from six plants. The colony identity was confirmed by conventional PCR using Lxx-specific primers. Two trials were conducted to quantify thermotherapy effect on bacterial population. Lxx titers were determined 90 days after planting in plant leaves of two sugarcane varieties originated from setts subjected or not to heat-treatment. The initial bacterial titer in the stalks affected the treatment efficiency, which significantly reduced Lxx titers only in the trial where the stalks presented high initial bacterial levels. Moreover, 70 and 55% of the plants originated from heat-treated setts in the first and second tests, respectively, were infected with Lxx, cells; however, in smaller amounts compared to plants from untreated setts. Thus, it is concluded that Lxx is transmitted in high frequency by seeds and that the thermo treatment, although not efficient as an eradicating treatment, reduces the bacterial population in the plant tissue.

A cana-de-açúcar é uma das plantas cultivadas mais importantes no cenário econômico devido à produção de etanol, açúcar e subprodutos, sendo que o estado de São Paulo responde por 60% da produção nacional. Visto que a parte aérea da cana-de-açúcar é formada por colmos e estes contêm além de fibras e água, sólidos solúveis, destacando-se a sacarose, glicose e frutose, quando a planta cresce, o teor de sacarose aumenta nos entrenós mais velhos até a maturação; assim, as variedades se classificam em precoces, médias e tardias devido à época em que acumulam açúcar. A mobilização da sacarose envolve a atuação de enzimas invertases, as quais, através da hidrólise da sacarose, produzem glicose e frutose, disponibilizando às células carbono e energia para a respiração e síntese de compostos. Essas enzimas são importantes para caracterizar e avaliar o comportamento das variedades durante a safra agrícola. Para isso, estudou-se o comportamento de mini-toletes de cinco variedades de cana-de-açúcar, provenientes de gemas apicais, medianas e basais no colmo, durante as fases de emergência e perfilhamento, tendo como parâmetros a avaliação de caracteres fisiológicos como brotação de gemas, altura e diâmetro das plantas, perfilhamento, análises tecnológicas e a atividade de enzimas ligadas ao acúmulo de sacarose. Para a obtenção dos toletes, foi montado um viveiro no CTC Centro de Tecnologia Canavieira, na cidade de Piracicaba/SP, em abril de 2010 e após 10 meses, os colmos foram cortados e os mini-toletes foram separados de acordo com a origem da gema no colmo: apicais, medianas e basais. Em seguida, estes foram plantados em bandejas plásticas, em casa de vegetação, no CTC. Os tratamentos foram montados em blocos casualizados em fatorial, com 6 repetições, sendo os parâmetros biométricos avaliados semanalmente até os 45 dias após o plantio (DAP). As amostras foliares foram coletadas, armazenadas e congeladas. Em seguida, uma planta de cada repetição foi transferida para caixa plástica e o experimento foi conduzido até os 90 DAP, realizando-se avaliações fisiológicas semanalmente. Aos 90 DAP, novas amostras de folhas foram coletadas e congeladas para uso posterior. Os resultados foram submetidos a análise de variância pelo teste F e comparados pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. No experimento aos 45 DAP, as gemas apicais apresentaram maior brotação e maior altura de plantas. Além disso, CTC9 apresentou a maior porcentagem de brotação e maior altura de plantas, tal como a CTC2. Para o experimento conduzido dos 45 aos 90 DAP, CTC6 apresentou maior altura e diâmetro de plantas quando comparada as demais. Houve diferença significativa para a atividade da invertase ácida aos 45 e 90 DAP, ao nível de variedades e gemas. Comparando-se as análises realizadas aos 45 e 90 DAP, verifica-se que a atividade das invertases ácidas foi menor quando comparada a invertase neutra. A quantidade de açúcares redutores totais, açúcares solúveis totais e teor de proteínas aumentou no período avaliado, tanto para as variedades testadas quanto para a origem das gemas no colmo. / Nowadays, the sugarcane is one of the major important crops around the world, because of the production of ethanol, sugar and byproducts, and the state of Sao Paulo represents 60% of national production. Since the aerial part of the sugarcane is formed by stalks and besides fiber and water, they contain soluble solids, especially sucrose, glucose and fructose, when the plant grows, the sucrose content increased in the older internodes until it reaches ripeness, so the varieties are classified into early, mid and late season, according the sugar concentration. The mobilization of sucrose involves the action of invertase enzymes, which promotes the sucrose hydrolysis, producing glucose and fructose, providing carbon and energy for respiration and synthesis of cell compounds. They are important to characterize and evaluate the behavior of varieties during the growing season. For this, we studied the behavior of small stalks of five sugarcane varieties, from apical, middle and basal buds in the stem during the emergency and tillering, evaluating physiological parameters as sprouting, height and diameter of plants, tillering, technological analysis and activity of some sucrose accumulation enzymes. To obtain the stalks with one bud, an experimental field was planted in april 2010 at CTC Centro de Tecnologia Canavieira, Piracicaba/SP. After 10 months, the stalks were cut in singlebud stalks and separated according the origin of buds in the stem: apical, middle and basal. Then, these small stalks were planted in plastic trays in a greenhouse at the CTC. Experiments were conducted in a randomized factorial blocks with six replications, and biometric parameters were evaluated weekly until 45 days after planting (DAP). The leaf samples were collected, stored and frozen for analysis. Then one plant per replicate was transferred to plastic boxes and the experiment was conducted until 90 DAP, evaluating some physiological parameters weekly. At 90 DAP, others leaf samples were collected and frozen for later use determinations. The results obtained were subjected to analysis of variance by F test and compared by Tukey test at 5% probability. In the experiment conducted until 45 DAP, apical buds showed larger amount of buds and higher plant height. Moreover, CTC9 had the highest percentage of sprouting and higher plant height, such as CTC2. For the experiment conducted from 45 to 90 DAP, CTC6 showed higher plant height and diameter when compared to the others. Significant differences were observed for the acid invertase activity during 45 and 90 DAP, for varietis, buds and the effect of interaction varieties x buds. Comparing the analyzis carried out at 45 DAP and 90 DAP, it appears that the acid invertase enzyme activity was lower when compared to neutral invertase. The amount of reducing sugars, total soluble sugars and protein content increased in the study period for the varieties tested and the origin of the buds on the stem.

Os elementos de transposicão (TEs) são sequências genéticas móveis. Sua capacidade mutagênica faz deles uma importante fonte de variabilidade nos genomas. Outro importante papel dos TEs na evolução dos genomas é o de doadores de domínios protéicos na formação de novos genes. 276 clones de cDNA homólogos a TEs foram previamente identificados no banco de dados do SUCEST (projeto de sequenciamento de etiquetas expressas de cana-de-acúcar). Neste trabalho nós realizamos o sequenciamento completo de 156 destes clones e a classificação e caracterização de suas sequências comparando-as com bancos de dados. Foram identificadas 9 diferentes famílias de transposons e 11 diferentes famílias de retrotransposons. As famílias mais representadas entre os transposons foram MuDr e hAT (que engloba os elementos do tipo Ac e Tam3), para os quais foram identificados 43 e 32 clones de cDNA, respectivamente. Entre os retrotransposons, a família mais representada foi Hopscotch, apresentando 25 clones de cDNA. Após esta análise global, o foco das investigações voltou-se para os cDNAs do tipo hAT. Uma análise comparativa destes cDNAs revelou que as sequências homólogas a hAT estão distribuídas em dois grupos. O grupo I, é composto por sequências com alta conservação no nível de nucleotídeos, está presente no genoma de todas as gramíneas analisadas (híbridos e parentais da cana-de-acúcar, milho e arroz) com um baixo número de cópias, teve a sua expressão detectada em folhas, raízes e mais intensamente em calos cana. Além disso, apresenta alta similaridade de sequências com transposases domesticadas descritas na literatura. O grupo II, por sua vez, é composto por sequências mais heterogêneas, que apresentam similaridade com os transposons originais que constituem a superfamília hAT: hobo (de Drosophila melanogaster), Ac (de Zea mays) e Tam3 (de Antirrhinum majus). Sua distribuição é restrita ao genoma de Saccharum, com um número de cópias maior que o grupo I. Um ensaio de PCR-Inversa identificou terminações inversas repetidas (TIRs) para o cDNA TE221 do grupo II. A partir de iniciadores desenhados sobre estas TIRs foi possível recuperar dois elementos, de 3,5kb e 4,2kb, respectivamente, e um MITE de 250 pb, todos homólogos a hAT. Este resultado demonstrou que a estratégia utilizada para recuperar elementos do genoma da cana-de-açúcar a partir do cDNA TE221 mostrou-se eficiente. Homólogos aos grupos I e II de cana-de-acúcar foram identificados em bancos de dados de milho, arroz e arabidopsis. Estes dados sugerem que a separação dos dois grupos ocorreu antes da divergência entre as classes Monocotiledonea e Eudicotiledonea. Com base nos resultados aqui apresentados sugerimos que um transposon ancestral do tipo hAT, presente nas angiospermas anteriormente à separação de Monocotiledonea e Eudicotiledonea, teve sua transposase capturada na formação de um gene com função celular. A partir do evento da domesticação, estas transposases seguiram dois caminhos evolutivos distintos, um como gene funcional e outro como um transposon tradicional. Estas duas formas de transposase do tipo hAT podem ser encontradas no genoma da cana-de-acúcar, representadas pelos elementos dos grupos I e II, respectivamente. / Transposable elements (TEs) are mobile genetic sequences. Their mutagenic capacity makes them important sources of variation in the genomes. These elements have another important evolutionary role as donors of functional protein domains in the formation of new genes. 276 cDNA clones homologous to TEs were previously identified in the Brazilian Sugarcane Expressed Sequence Tag Project (SUCEST) databases. In this work, we have obtained the full sequences of 156 for these clones. These sequences were compared with Genbank database. We have identified 9 families of transposons and 11 families of retrotransposons. The most representative families found amongst the transposons were MuDr and hAT (wich encompass Ac and Tam3), with 43 and 32 cDNAs, respectively. Amongst the retrotransposons, the most representative family was Hopscotch, with 25 cDNAs. After this global analysis, we have focused our investigation in the hAT-like cDNAs. A comparative analysis of these cDNAs has revealed a profile of two distinct groups. Group I is composed of sequences with high conservation at nucleotide level, it is present in the genome of all grasses analysed (hybrids and parentals of sugarcane, maize and rice) with low copy number, it is expressed in leaves and roots of sugarcane, and more intensely in callus. In addition, group I sequences have clustered with domesticated transposases. The group II is composed of more heterogeneous sequences similar with the original elements that constitute the hAT superfamily: hobo (from Drosophilla melanogaster), Ac (from Zea mays) and Tam3 (from Antirrhinum majus). This group was shown to be restricted to the genome of Saccharum, with higher copy number than group one. Inverse-PCR assays has identified terminal inverted repeats (TIRs) to the cDNA TE221 from group II. Primers based on the sequences of the TIRs allowed us to recover three elements hAT-like from sugarcane’s genomic DNA: one of 3,5kb and another of 4,2kb, and a MITE of 250 bp. These results corroborate the strategy applied in order to recover elements from the sugarcane´s genome. Sequences homologous to both sugarcane group I and group II were found also in maize and rice, as well as in arabidopsis databases. These data suggest that the divergence of the two groups occured before the separation between the classes Monocotiledonea and Eudicotiledonea. Based on our results, we suggest the existence of an ancestral transposon hAT-like, present in angiosperms before the separation between Monocotiledonea and Eudicotiledonea, of which the transposase was captured to compose a new gene with some cellular function. Since the domestication event, these transposases followed distinct evolutive pathways, one as a regular gene and another as a bona fide transposon. These two forms of hAT-like transposases could be found in the sugarcane’s genome, represented by the elements from groups I and II, respectively.

Resíduos celulósicos por erem ricos em celulose e hemicelulose estão sendo apontados como promissoras fontes para a produção de etanol. Com isso, este trabalho tem como objetivo hidrolisar e fermentar resíduos celulósicos visando a produção de etanol. Para estudo da hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar, foram isolados 22 fungos da cidade de Araras-SP e estes testados para produção de endoglucanases (EG). Foram testadas temperatura e pH ótimos, diferentes tampões, estabilidade do coquetel e influência de sais, EDTA e ?-mercaptoetanol para lacase, xilanase, endo-?-1,4-glucanase, celobiohidrolase I, ?-glucosidase e glucoamilase. As condições padronizadas para aplicação do coquetel enzimático foi 55ºC, tampão citrato de sódio 50 mM e pH 5,0. Para elaboração do coquetel enzimático foi realizado um Plackett-Burman seguido de um delineamento composto central rotacional, em que as condições padronizadas para aplicação foram (U/g de bagaço de cana-deaçúcar): 0,122 de lacase; 7 de xilanase; 5 de endoglucanase; 14 de celobiohidrolase e 9 de ?-glucosidase. Foram liberados 4,405 µmol de açúcares redutores por mL, após 48 horas de hidrólise do bagaço a 55ºC, em tampão citrato de sódio 50 mM (7 mL), pH 5,0, agitação de 110 rpm. O hidrolisado obtido foi fermentado pelas leveduras Saccharomyces cerevisiae PE-2 e Meyerozyma guilliermondii 311 (CCT7783), separadamente e em cultivo misto, averiguando a necessidade de suplementação do meio, para a produção de etanol. Os resultados mostraram a necessidade de suplementação para aumento da viabilidade das leveduras. Observou-se que a suplementação manteve a viabilidade acima de 90%. A fermentação com Meyerozyma guilliermondii 311 (CCT7783), sem a necessidade de suplementação, possibilitou a produção de 12,66% de etanol; com a Saccharomyces cerevisiae a produção de etanol foi de 7,03%, quando o meio foi suplementado com 3 g/L de extrato de levedura. A fermentação com cultura mista produziu 0,53% e 1,18% de etanol em 24 e 48 horas de cultivo, respectivamente. Para aplicação enzimática na hidrólise do lodo branco foram utilizadas amilase de Aspergillus carbonarius e celulase comercial. Os produtos de hidrólise enzimática do lodo branco detectados HPLC mostraram a formação de glicose, xilose e traços de maltose. A viabilidade celular da levedura Saccharomyces cerevisiae durante a fermentação se manteve bastante elevada, acima de 95 %. A fermentação do lodo branco, quando o meio foi suplementado com 3g/L de extrato de levedura, foi considerada satisfatória, com 2,37 g/L de etanol. Foram realizadas análise de superfície por ion-tof e microscopia eletrônica de varredura nos resíduos celulósicos. Desta maneira, com este trabalho foi possível estudar a importância da aplicação de enzimas fúngicas para degradação de biomassa lignocelulósica para produção de etanol de segunda geração. / As cellulosic wastes are rich in cellulose and hemicellulose they have been pointed as promising sources for ethanol production. Thereby, this work aimed to hydrolyze and ferment cellulosic residues to produce ethanol. In order to study the hydrolyzes of sugar-cane bagasse and ferment the sugars obtained from this process, twenty-two fungi were isolated in the city of Araras-SP and tested for endoglucanase (EG) production. Aiming to optmize an enzyme cocktail, variables as temperature, optimum pH, different buffers, stability, salt influence, EDTA and ?-mercaptoethanol were tested for laccase, xylanase, endo- ?-1,4-glucanase, cellobiohydrolase I, ?-glucosidase and glucoamylase. The standard conditions for applying the enzyme cocktail were 55°C, sodium citrate buffer 50 mM pH 5.0. For the preparation of the enzyme cocktail a Plackett-Burman was made followed by a central composite design, in which the standard conditions for application were (U/g of sugarcane bagasse): 0.122 of laccase; 7 of xylanase; 5 of endoglucanase; 14 of cellobiohydrolase and 9 of ?-glucosidase per gram of sugarcane bagasse. After 48 hours of hydrolyzes in the following conditions, 55ºC, sodium citrate buffer 50 mM (7 mL), pH 7.0, 110 rpm, 4.405 µmol of reducing sugar per mL were released. The hydrolyzate obtained was separately fermented by the yeasts Saccharomyces cerevisiae PE-2, Meyerozyma guilliermondii 311 (CCT7783) and with both yeasts in a mixed cultivation, in order to investigate the need of medium supplementation for ethanol production. The results showed the need of supplementation to increase the viability of the yeasts. It was observed that this procedure kept the viability over 90%. The fermentation with Meyerozyma guilliermondii 311 (CCT7783), without supplementation, allowed the production of 12.66% of ethanol and with Saccharomyces cerevisiae the production was 7.03% with a supplementation of 3 g/L of yeast extract. The fermentation with mixed cultivation produced 0.53% and 1.18% in 24 and 48 hours of cultivation, respectively. Another objective of this work was the hydrolysis of paper sludge which was obtained by using amylases from Aspergillus carbonarius and commercial cellulases. The products of enzymatic hydrolysis of the white sludge detected in HPLC showed the formation of glucose, xylose and maltose traits. Cell viability counting of the yeast, analyzes of pH, reducing sugar and alcohol content were carried out. Cellular viability of Saccharomyces cerevisiae along the fermentation was kept over 95%. Paper sludge fermentation using Saccharomyces cerevisiae, in medium supplemented with yeast extract 3 g/L, was considered satisfactory, showing 2.37 g/L of ethanol. Surface analysis was performed by Ion-tof and scanning electron microscopy in the cellulosic waste. Thus, this work made possible to study the importance of fungal enzymes application in lignocellulosic biomass degradation for the production of second generation ethanol.

O planejamento de colheita na cultura da cana-de-açúcar busca otimizar o retorno econômico, baseado no conceito de que a cana tem uma época, durante o ano, onde ocorre máxima concentração de sacarose nos colmos. Realizaram-se neste trabalho estudos enfocando as influências dos fatores edafo-climáticos sobre o rendimento e açúcares totais recuperáveis. Foram testadas as hipóteses de que há interação entre as épocas de plantio e corte, bem como a hipótese de que há interação do tratamento muda inteira e picada com cada época de plantio. Utilizaram-se dados de pesquisa conduzida, no Campo de experimentação da COPERSUCAR - Piracicaba/SP, num solo Latossol Vermelho Eutrófico. O delineamento utilizado foi blocos ao acaso, com parcelas subdivididas em faixas e sub-subparcelas dentro das faixas. Os tratamentos foram épocas de plantio (Novembro, Janeiro, Março, Maio), as faixas foram épocas de corte (Maio, julho, Setembro, Novembro), e os sub-subtratamentos foram mudas picada e inteira. Mediram-se as variáveis: toneladas de colmos (TCH) e toneladas de açúcar por hectare (TAH), e açúcar total recuperável (ATR). A soqueira foi avaliada da mesma forma que o 1º corte, aos (12) meses de idade. Foram instalados três experimentos, cada um com uma variedade, SP 70-1143, NA 56-79 e SP 71-1406. Os experimentos foram instalados e repetidos em três anos-safra, 1983/84, 1984/85 e 1985/86, com colheitas nas safras dos anos de 1985 até 1988, obtendo-se assim, rendimentos de estágios iguais em anos diferentes e estágios diferentes no mesmo ano. Concluiu-se que as épocas de plantio afetaram TCH, ATR e TAH do 1º corte; épocas de plantio interagiram com os tipos de mudas na cana planta; épocas de corte afetaram TCH, ATR e TAH nas canas planta e soqueiras; ATR sempre evoluiu do início para o final da safra, com os picos nos meses de setembro e novembro; plantios tardios atrasam a maturação; os valores de TAH acompanham as curvas de ATR sendo influenciados por TCH. Para a variedade SP 70-1143 no primeiro corte o clima influenciou os resultados de épocas de plantio e de tipos de mudas; os menores valores de TCH foram obtidos nas épocas de plantio Maio com mudas de cana picada e nas demais épocas de plantio não houve diferenças, indicando que se podem plantar mudas de cana inteiras em qualquer época; nos dois cortes estudados, os maiores valores de ATR foram obtidos na colheita de Setembro e os menores valores foram obtidos na época de plantio de Maio indicando que o pico de maturação ocorre no mês de setembro. Para a variedade NA 56-79 os valores de TCH das mudas picadas e inteiras não mostraram diferenças indicando que se pode plantar cana inteira; os maiores valores de ATR e TAH foram obtidos a partir das colheitas de Julho. Para a variedade SP 71-1406, no primeiro corte, houve superioridade para mudas picadas sendo o melhor manejo, os menores valores de TCH foram obtidos no plantio de Maio e o maior valor de ATR foi obtido na colheita de Novembro; nos dois cortes os valores de TAH e de ATR indicaram que a colheita deve ser feita partir de setembro. / Harvest planning in sugarcane attempts to optimize the crop's economic return based on the concept that sugarcane presents, along the cropping season, a period during which the maximum concentration of sucrose occurs in the stalks. This work consisted of studies that focused on the influences of edaphic-climatic factors on yield and total recoverable sugars. The hypothesis was tested that an interaction exists between the planting and harvesting seasons, as well as the hypothesis that an interaction exists between the whole-stalk and the bud seedling treatments with each planting season. Data from a research conducted at COPERSUCAR’s Experimental Field - Piracicaba/SP, in a Red Eutrophic Latosol, were used. A random blocks design with strip split-plots was used, where sub-subplots were allocated within strips. Treatments were planting seasons (November, January, March, May), with harvesting seasons represented by strips (May, July, September, November), while sub-subtreatments consisted of bud and whole-stalk seedlings. The variables measured were: tons of sugarcane stalks (TSS) and tons of sugar per hectare (TSH), and total recoverable sugar (TRS). The ratoon (second cut) was evaluated in the same manner as the 1st cut, when sugarcane was 12 months old. Three experiments were installed, each consisting of one variety: SP 70-1143, NA 56-79, and SP 71-1406. The experiments were installed and replicated in three cropping years: 1983/84, 1984/85, and 1985/86, with harvests in the cropping seasons from 1985 through 1988; therefore, yields for the same stage in different years, and yields for different stages in the same year were obtained. It was concluded that planting seasons affected TSS, TRS, and TSH in the 1st cut; planting seasons interacted with seedling types in one-year-old sugarcane; harvesting seasons affected TSS, TRS, and TSH in one-year-old and ratoon sugarcane; TRS always progressed from the beginning to the end of the cropping season, with peaks in the months of September and November; late plantings delayed maturation; TSH values followed the TRS curves, and were influenced by TSS. In the first cut of variety SP 70-1143, climate influenced the planting season and seedling type results; the smallest TSS values were obtained in the May planting seasons with bud seedlings, while no differences were observed in the other planting seasons, indicating that whole-stalk seedlings can be planted in any season; in both cuts under study, the highest TRS values were obtained for the September harvesting, and the smallest values were obtained for the May planting season, indicating that peak maturity occurs in the month of September. In variety NA 56-79, the TSS values for bud and whole-stalk seedlings did not show differences, indicating that whole-stalk cane can be planted; the highest TRS and TSH values were obtained from harvests made in July. In the first cut of variety SP 71-1406, the best management consisted of bud seedlings, which were superior; the smallest TSS values were obtained for the May planting and the highest TRS value was obtained for the November harvesting; in both cuts, the TSH and TRS values indicated that harvesting should be done beginning in September.

A cana-de-açúcar é uma cultura economicamente importante, cultivada especialmente pelo seu colmo, que constitui a matéria-prima para produtos como o açúcar e o bioetanol. Ademais, a compreensão do proteoma nuclear é essencial para decifrar os mecanismos que governam a regulação gênica. No presente estudo, é demonstrado o isolamento e a identificação através de 1D SDS-PAGE de proteínas nucleares originadas de folhas jovens de plantas de cana-de-açúcar. Os núcleos foram isolados de folhas F+1 frescas de cana-de-açúcar de 1 e 4 meses, usando o protocolo modificado de Folta e Kaufman (2000). O experimento consistiu em um delineamento inteiramente casualizado, com três repetições de 18 plantas cada. Após a purificação usando o gradiente de percoll, a integridade do núcleo foi avaliada por meio da coloração com orceína acetolática 1% e com DAPI. Os resultados obtidos revelam os núcleos como esferas uniformes com o diâmetro médio de 5 ?m. As proteínas nucleares foram isoladas usando o reagente TRI Reagent (Sigma) e quantificadas por meio do método de Bradford. As análises de Western blot foram usadas para demonstrar o enriquecimento de proteínas nucleares. As membranas foram incubadas com a RUBISCO, PEPCase, OEE1, Histona e PCNA. A presença da PCNA e da Histona foram detectadas apenas no extrato de proteínas nucleares, já a RUBISCO, a PEPCase e a OEE1 foram detectadas de forma abundante no extrato de proteínas total e reduzida na fração nuclear. Para a caracterização do proteoma nuclear, 60 ?g de proteínas foram separadas por SDS-PAGE e cada canaleta dividida em 20 bandas. As proteínas de cada banda foram digeridas e purificadas. A identificação foi realizada por meio de espectrometria de massas (Synapt G2 HDMS) e analisadas usando o ProteinLynx e o banco de dados SUCEST. Programas como BaCelLo, WoLF PSORT, Plant-mPloc, SherLoc e PSORT foram usados para a predição da localização subcelular das proteínas identificadas. A classe de proteínas identificadas mais abundante se relaciona à montagem de nucleossomos, e é representada principalmente pelas histonas, como H2A.2, H2A.8, H3.3, H2B.1, H2B.2, dentre outras. Ademais, ainda foram encontradas classes menos abundantes relacionadas ao metabolismo do DNA, do RNA, regulação da transcrição, dentre outras. Alguns fatores de transcrição e outras proteínas nucleares típicas também foram identificadas, porém, possivelmente em decorrência de sua baixa abundância, não foram observados em todas as repetições. Os resultados encontrados mostram a aplicabilidade da metodologia para criar um perfil preciso do proteoma nuclear de cana-de-açúcar. / Sugarcane is a cash crop, cultivated for its stalks which accumulate sucrose, the raw material for products like sugar and bioethanol. Nuclear proteome comprehension is essential for deciphering the mechanisms that governs genome regulation and function. In the present study, we report the isolation and identification by 1D SDS-PAGE of nuclear proteins from young sugarcane leaves. The nuclei were isolated from fresh tissue of one and four-month-old sugarcane F+1 leaves, using the modified protocol of Folta and Kaufman (2000). The experiment consisted on a completely randomized design, three biological repetitions each with 18 plants. After purification using a percoll gradient, nucleus integrity was evaluated by staining with 1% acetolactic orcein and with DAPI. The results obtained reveal nuclei as uniform spheres with an average diameter of 5 ?m. The nuclear proteins were isolated using TRI Reagent (Sigma) and quantified by Bradford. Western blot analysis were used to prove enrichment for nuclear proteins. Membranes were incubated with RUBISCO, PEPCase, OEE1, Histone and PCNA. The presence of PCNA and Histone were detected only in the nuclear fraction. RUBISCO, PEPCase and OEE1 were very abundant in the total protein fraction and reduced in the nuclear fraction. For the characterization of nuclear proteome, 60 ?g of proteins were separated by SDSPAGE and each lane divided into 20 sections, the proteins from each section were digested and purified. Protein identification was carried out by mass spectrometry (Synapt G2 HDMS) and analyzed using ProteinLynx and SUCEST database. Softwares, such as BaCelLo, WoLF PSORT, Plant-mPloc, SherLoc and PSORT were also used to predict the subcelular localization of the identified proteins. The most abundant protein class is related to the nucleosome assembly. It is represented specially by histones like H2A.2, H2A.8, H3.3, H2B.1, H2B.2, among others. Besides, less abundant classes like the ones related to DNA and RNA metabolism, regulation of transcription and others were also found. Some transcription factors and other typical nuclear proteins were identified as well, but, possibly due to their low abundance, they were not observed in all three repetitions. These results show the applicability of this method to create an accurate sugarcane nuclear proteome profile.

O filo Actinobacteria é, atualmente, considerado um dos maiores filos pertencentes ao domínio Bacteria. Este filo pode representar até 30% da comunidade microbiana do solo. Os organismos do filo Actinobacteria tem sido caracterizados como produtores de antibiótico e degradadores de substâncias complexas como os alcanos, presente em diversas substâncias encontradas em plantas. Em relação à degradação dos alcanos já tem sido comprovado que o gene alkB (alcano hidroxilase), presente no filo Actinobacteria, está relacionado a sua degradação. Porém, as comunidades de tais organismos podem ser alteradas por mudanças no uso do solo, que no Brasil ocorrem extensivamente devido a implantação de monoculturas. A cultura de cana-de-açúcar, que vem se expandido anualmente, se mostra como uma das culturas que podem alterar a microbiota do solo. Os diferentes sistemas de colheita de cana-de-açúcar, com e sem a queima da palhada, podem alterar a microbiota do solo. Assim, considerando o papel do filo Actinobacteria na ciclagem de matéria orgânica, além da sua importância biotecnológica, este trabalho avaliou como os diferentes sistemas de colheita da cana-de-açúcar influenciam as comunidades rizosféricas de Actinobacteria e de bactérias oxidadoras de alcano, sob condições controladas em casa de vegetação, utilizando técnicas moleculares para quantificar (qPCR), análisar a estrutura (T-RFLP) e a diversidade da comunidade (sequenciamento de metagenoma). Para isso o solos coletado de áreas de plantação de cana-de-açúcar com os manejos de colheita com e sem queima da palhada, foram utilizados em experimento de mesocosmos composto por vasos com planta, de onde foi coletado solo rizosférico, e vaso sem planta, de onde foi coletado solo controle. A quantificação dos gene 16S rRNA de Actinobacteria e do gene alkB não mostraram diferenças estatística nas comparações dos solos controles de cana-de-açúcar com e sem queima, e na comparação entre os solos rizosférico e controle de cada tipo de manejo de colheita. A análise dos Fragmentos Terminais de Restrição (TRFs) dos solos controle dos diferentes sistemas de colheita, mostraram uma separação da comunidade bacteriana presente no solo, o mesmo ocorreu nas comparações entre os solos rizosférico e controle de diferentes manejos de colheita. Porém, quando se observa a estrutura taxonômica da comunidade bacteriana nota-se que os filos Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes e Acidobacteria são predominantes nos diferentes solos amostrados, as diferenças estatísticas entre os solos controle e rizosférico de cada tratamento se apresentam a partir da análises das famílias bacterianas presentes nos solos. Para o gene alkB, as sequências encontratas nos diferentes solos pertencem aos dois filos mais abundantes nos solos, os filo Proteobacteria e Actinobacteria, porém algumas sequências pertencem a bacterias não identificadas. Assim, conclui-se que as mudanças na estrutura da comunidade bacteriana presente em solo com monocultura da cana-de-açúcar são perceptíveis a partr da análises de grupos filogenéticos mais baixo e que a comunidade de bactéria degradadoras de alcanos são pertencentes, principalmente, os filos Actinobacteria e Proteobacteria, porém ainda é necessário mais estudos para a classificação das bactérias não identificadas / The phylum Actinobacteria is currently considered one of the major phyla belonging to the domain Bacteria. This phylum can represent up to 30% of the soil microbial community. The organisms of the phylum Actinobacteria has been characterized as antibiotic producers and degraders of complex substances such as alkanes, present in several substances found in plants. Regarding the degradation of alkanes it has already been proven that alkB gene (alkane hydroxylase), present in the phylum Actinobacteria, is related to its degradation. But the communities of such organisms can be altered by changes in land use, which in Brazil occur extensively due to implementation of monocultures. The cultivation of sugarcane, which has been expanded annually, appears as one of the crops that can alter the soil microbiota. The different sugarcane harvest systems, with and without straw burning, can alter the soil microbiota.Thus, considering the role of the phylum Actinobacteria in the cycling of organic matter, in addition to their biotechnological importance, this study evaluated how different harvest systems of sugarcane influence rhizospheric communities of Actinobacteria and alkane-oxidizing bacteria under controlled conditions in a greenhouse, using molecular techniques to quantify (qPCR), analyse the structure (T-RFLP) and diversity of the community (metagenomic sequencing). For this, the soil collected from sugarcane fields with harvest managements with and without burning the straw, was used in a mesocosms experiment composed of pots with a sugarcane plant, from where rhizosphere soil was collected, and without plant, from where control soil was collected. The quantification of Actinobacteria 16S rRNA gene and alkB gene showed no statistical differences in the comparison of sugarcane controls soil with and without burning, and in the comparison between rhizosphere and control soil of each type of crop management. Terminal Restriction Fragments (TRF) analysis of control soils of different harvesting systems showed a separation of the bacterial community present in the soil, the same occurred in the comparison between rhizosphere and control soils of different harvesting systems. However, when observing the taxonomic structure of the bacterial community it is noted that that the phyla Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes and Acidobacteria are predominant in different sampled soils, the statistical differences between the control and rhizosphere soil of each treatment are presented from the analysis of bacterial families present in the soil. For alkB gene, the sequences found in different soils belong to the two most abundant phyla in the soil, the phylum Proteobacteria and Actinobacteria, but some sequences belong to unidentified bacteria.Thus, it is concluded that the changes in the structure of the bacterial community present in soil with monoculture of sugarcane are apparent from the analysis of lower phylogenetic groups and the alkane-degrading bacterial communities belong mainly to the phyla Actinobacteria and Proteobacteria, however it is still needed further studies for the classification of unidentified bacteria

Os efeitos de Rhizobium sp. ICB503 no desenvolvimento de plantas de cana-de-açúcar foram observados em experimentos realizados em duas estações climáticas diferentes. Plantas mantidas em estufa por dois meses foram e submetidas aos tratamentos: B: inoculadas com bactéria: BN inoculadas com bactéria e tratadas com NO3-; N tratadas com NO3- e controle C, não inoculadas e não tratadas com NO3-. Mensalmente analisaram-se parâmetros de crescimento e fisiológicos. O maior crescimento das plantas ocorreu no verão. A presença da bactéria (B e BN) aumentou a biomassa total, área foliar, assimilação de CO2 e %N nas folhas. O comprimento radicular e a composição de aminoácidos do xilema não foram influenciados pelo microrganismo. A bactéria estabeleceu-se endofíticamente nas raízes. O tratamento BN apresentou os maiores valores fisiológicos e de crescimento. Este resultado sugere que a aplicação de adubos nitrogenados juntamente com bactérias poderia acarretar em maior produtividade dos cultivos de cana-de-açúcar. / The effects of Rhizobium sp. ICB503 on the development of sugarcane plants were observed in experiments carried out in two different seasons. Sugarcane plants were submeted to the treatments: B, inoculated with bacteria , BN inoculated with bacteria and treated with nitrate; N treated with NO3-, and control C, uninoculated and untreated with nitrate (NO3-) Plants were maintained for two months in greenhouse. Monthly, several growth and physiological parameters were analyzed. Better results were obtained in summer. The presence of the bacteria (B and BN) increased the total plant biomass, leaf area, CO2 assimilation and percentage of nitrogen in leaves. However, root length and amino acids composition of xylem were not influenced. The bacterium was able to establish endophytically in roots. The treatment BN showed the best results suggesting that the application of nitrogen fertilizers along with bacteria could increase the productivity in sugarcane fields.