Caracterização fisiológica e do perfil de expressão gênica do transporte de nitrogênio em genótipos contrastantes para processo de fixação biológica de N2 de cana-de-açúcar (Saccharum spp.)

A cana-de-açúcar é uma cultura agrícola de grande importância econômica para o Brasil, e a expansão de seu cultivo para solos marginais requer uma maior utilização de fertilizantes à base de nitrogênio (N). Na maioria dos países produtores, a adubação nitrogenada se baseia em altas doses de aplicação, enquanto, no Brasil, o seu uso é relativamente baixo devido, em parte, ao processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN) pela ação de bactérias diazotróficas. Além da FBN, as plantas adquirem fontes de N, como amônio e nitrato, por meio de transportadores de membranas localizados nas raízes. Há evidências que a associação com microrganismos pode favorecer as plantas por meio da regulação dos genes de transportadores de N. Desta forma, este trabalho teve como objetivo caracterizar o transporte de amônio e nitrato, avaliando a expressão gênica dos principais transportadores de N em cana-de-açúcar cultivada in vitro sob o efeito da associação com bactérias diazotróficas. Também foi descrita a comunidade bacteriana de plântulas in vitro, bem como o efeito da fertilização com N e da inoculação com bactérias diazotróficas em plantas maduras. Plântulas de \'SP70- 1143\' e \'Chunee\', que contrastam para FBN, foram empregadas em ensaios in vitro sob diversas concentrações e fontes de N em associação ou não com uma estirpe de Gluconacetobacter diazotrophicus ou um mistura de bactérias diazotróficas (G. diazotrophicus, Herbaspirillum seropedicae, H. rubrisubalbicans, Azospirillum amazonense e Burkholderia tropica). A caracterização do transporte de N por meio de ensaios de absorção de nitrato e amônio marcados (15N) revelou que a interação entre cana-de-açúcar x G. diazotrophicus induziu a expressão do gene do transportador de nitrato ScNRT2.1, o que levou a uma tendência no aumento no influxo de nitrato, assim como dos genes de transportadores de amônio ScAMT1.1 e ScAMT1.3, resultando em maiores influxos de amônio apenas para a cultivar \'SP70- 1143\'. Já a associação da cana-de-açúcar com a mistura de bactérias diazotróficas revelou que somente houve indução transcricional de ScAMT1.1, o que resultou na maior absorção de amônio em \'SP70-1143\'. Por sua vez, quando analisada a interação in vitro por 30 dias, a presença da bactéria, apesar de transiente, possivelmente favoreceu a expressão dos genes de transportadores de nitrato ScNRT1.1 e ScNRT2.1, e do transportador de amônio ScAMT1.1, resultando no maior acúmulo de 15N-nitrato de amônio nas plantas de \'SP70-1143\'. Foi detectada uma comunidade bacteriana associada a plântulas micropropagadas, a qual é distinta entre os genótipos \'SP70-1143\' e \'Chunee\' e se altera com a inoculação com G. diazotrophicus. Para as plantas cultivadas em campo, a comunidade bacteriana existente foi alterada pela fertilização de N, mas não pela inoculação com diazotróficas. Portanto, a inoculação com bactérias diazotróficas parece induzir a expressão dos principais genes transportadores de amônio e nitrato em plântulas do genótipo \'SP70-1143\' resultando na maior absorção de fontes inorgânicas de N.

Efeitos da mecanização agrícola da cultura da cana-de-açúcar nos processos erosivos: dimensionamento de terraços com base na Equação Universal de Perdas de Solo (EUPS)

A cultura da cana-de-açúcar é a segunda maior movimentação econômica na cadeia do agronegócio no Brasil. Gera riquezas através da fabricação de açúcar, etanol e cogeração de energia elétrica, além de outros subprodutos. Considerada fonte de energia renovável, a cana-de- açúcar a princípio tinha sua imagem associada a impactos negativos principalmente devido as queimadas realizadas nas lavouras para colheita manual. Nos últimos anos, baseado em decretos e no Protocolo Agro-ambiental, essa prática vem sendo abolida. Para se manter e até mesmo aumentar o rendimento das colhedoras nos canaviais, os gestores têm adotado práticas para reduzir os terraços agrícolas, com impacto nos sistemas de conservação de solos. Assim, este trabalho teve como objetivo identificar os impactos ambientais provocados pela mecanização agrícola decorrente do mau manejo e dimensionamento dos mecanismos de conservação do solo. Neste estudo também se realizou uma análise à Equação Universal de Perdas de Solo (EUPS), como ferramenta para o dimensionamento de terraços agrícolas. O estudo foi realizado em uma microbacia hidrográfica, denominada Ribeirão da Bocaina, localizada na UGRHI-13 (Tietê - Jacaré). Foi possível identificar a variabilidade amostral do solo para o dimensionamento conservacionista, gerando curvas de nível com Desníveis Verticais (D.V) desuniformes, contrariando a sistemática atual de terraços que respeita cotas múltiplas ou mesmo dimensionamentos empiristas, segundo o conhecimento local e o histórico recente da área. Algumas sugestões também foram feitas afim de torná-la uma ferramenta ainda mais eficiente, considerando condições particulares à cultura da cana-de-açúcar, tais como a influência da palhada, sulcos de plantio e diversos tipos de terraços como meios de controle à erosão. A metodologia foi satisfatória, no que tange a compreensão pelos meios de correlação entre as práticas conservacionistas e modelos de predição de perda de solo, trazendo luz à ciência na interpretação das ferramentas existentes e as lacunas a serem preenchidas.

Aproveitamento sustentável do bagaço de cana de açúcar para obtenção do acetato de celulose

The sustainable use of waste resulting from the agribusiness is currently the focus of research, especially the sugar cane bagasse (BCA), being the lignocellulosic waste produced in greater volume in the Brazilian agribusiness, where the residual biomass has been applied in production energy and bioproducts. In this paper, pulp was produced in high purity from the (BCA) by pulping soda / anthraquinone and subsequent conversion to cellulose acetate. Commercial cellulose Avicel was used for comparison. The obtained cellulose acetate was homogeneous acetylation reaction by modifying the variables, the reaction time in hours (8, 12, 16, 20 and 24) and temperature in ° C (25 and 50). FTIR spectra showed characteristic bands identical to cellulosic materials, demonstrating the efficiency of separation by pulping. The characterization of cellulose acetate was obtained and by infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG / DTG / DSC), scanning electron microscopy (SEM) and determining the degree of substitution (DS ) for the cellulose acetate to confirm the acetylation. The optimal reaction time for obtaining diacetates and triacetates, at both temperatures were 20 and 24 h. Cellulose acetate produced BCA presented GS between 2.57 and 2.7 at 25 ° C and 50 ° C GS obtained were 2.66 and 2.84, indicating the actual conversion of cellulose BCA of di- and triacetates. Comparative mode, commercial cellulose Avicel GS showed 2.78 and 2.76 at 25 ° C and 2.77 to 2.75 at 50 ° C. Data were collected in time of 20 h and 24 h, respectively. The best result was for the synthesis of cellulose acetate obtained from the BCA GS 2.84 to 50 ° C and 24 hours, being classified as cellulose triacetate, which showed superior result to that produced with the commercial ethyl cellulose Avicel, demonstrating converting potential of cellulose derived from a lignocellulosic residue (BCA), low cost, prospects of commercial use of cellulose acetate

Estudo experimental e modelagem do processo de sacarificação e fermentação simultânea utilizando bagaço de cana-de-açúcar para produção de etanol

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Caracterização de um homólogo de HINT1 em cana-de-açúcar encontrado em bibliotecas subtrativas de CDNA para floração

The sugarcane is a monocot plant grown in tropical and subtropical regions, with Brazil being the largest producer. Despite its economic importance, little is known about the molecular flowering process in sugarcane. This physiological process can promote a loss up to 60% in sugar or bioethanol. Thus, this work had as objective characterize a HINT1 homologous gene previously identified in subtractive libraries of flowering. Genomic analysis of gene and promoter region structure allowed the observation that there are at least two distinct genes homologous to HINT on sugarcane. Bioinformatics analyses showed the conservation of the characteristic protein domain of HIT superfamily and indicate a phylogenetic relationship associated to cell location. Moreover, a possible relation with the SBTILISIN-like protein family through the information available in interatomas was observed. This suggests that the HINT gene of sugarcane can be related to plant development, there are several possibilities of interactions in the regulation of floral induction process, because the sequences present in regulatory regions indicate that differential expression of HINT was related to with climatic factors in the Northeast region of Brazil as well as to biotic stress and phytohormones. Furthermore, the sugarcane phenotypes indicate that the influence of HINT may happen due to product accumulation of its enzymatic activity. For these characteristics this gene can be used as a marker in the selection of new varieties.

Uso da cinza do bagaço da cana-de-açúcar como matéria-prima na substituição dos fundentes para aplicações em porcelanato

The present study aims to evaluate the potential use of bagasse ash from sugar cane (CBC) as a flux, replacing phyllite and/or feldspar in standard industrial mass production of enameled porcelain, verifying the possibility of the CBC contribute to the overall reduction of the coefficient of thermal expansion of the ceramic mass. To this end, as a result of the research, we characterized the raw material components of the standard mass (clay, phyllite, kaolin, feldspar, quartz and talc) and the residue of BCC, by testing by XRF, XRD, AG, DTA and ATG. Specimens (CDP) were manufactured in the dimensions of 100 mm x 50 mm x 8 mm in uniaxial matrix under compaction pressure of 33 MPa, assembled in batches of 3 units subsequently sintered at temperatures of 1150°C to 1210°C by varying the Rating Scale at 10°C, heating and cooling ramp of 50°C/min and 25°C/min, with levels of 1 min, 3 min, 5 min, 8 min, 10 min, 15 min, 30 min and 60 min. analyzing the results of the physical properties of water absorption (WA), linear firing shrinkage (LFS), dilatometric analysis (DTA), flexural strain (SFT) and SEM of the sintered bodies in order to verify the adequacy of CDP to ISO 13006, ISO 10545, NBR 13816 standards; NBR 13817 and NBR 13818. The study showed that the formulations that best suit the requirements of the standards are:. G4 - which was applied in 10% of replacing the CBC phyllite, sintering temperature 1210 ° C for 10 min and porch, and F3 - with application of 7.5% of CBC to replace the feldspar in the sintering temperatures of 1190°C, 1200°C and 1210°C for 10 min and porch. These formulations showed better performance regarding the formation of primary and secondary mullite, with considerable reduction of cracks and pores, meeting the prerequisites of standards for glazed porcelain. The results shows that the use of the CBC as a flux in the preparation of porcelain mass meets standard parameters for the manufacture of the product, and thereby can reduce environmental impact and the cost of production. Therefore, it is recommended to use this residue in the ceramics industry, due to its industrial, commercial and collaborative viability for sustainability.

Caracterização de genes de reparo de DNA em cana-de-açúcar

Sugarcane is an important culture for Brazil that holds almost half of all worldwide productivity. Plants face many challenges, because of biotic and abiotic stresses presents in the production field, which could prevent plants from reaching their genetic potential. As consequence, those stresses can generate Reactive Oxygen Species – ROS – that can cause damages on DNA. Another consequence of stress is the early-flowering process, which contributes for a reduction on yield. In this context, the aim of this work is to characterize ScMUTM1 and ScMUTM2, two DNA glycosylases belonging to base excision repair pathway; and identify genes potentially related to stress and DNA repair in two sugarcane cultivars with contrasting flowering phenotypes. The characterization of the DNA glycosylases included the construction of vector to over express the recombinant proteins ScMUTM1 and ScMUTM2; they will be used in a near future to purification of these proteins and use in enzymatic assays. It was also made a phylogenetic reconstruction of this gene in plants and analysis of its promoter. With the phylogenetic analysis, it is possible to observe the presence of these genes grouped inside a branch with monocots and another one with dicots. This suggests that the duplication of this gene probably occurred after the separation of these two groups. The analysis of the promotor of MUTM shows of the presence of stress-related regulatory motifs at ScMUTM2 promoter, when compared with ScMUTM1. This may suggests that ScMUTM1 might be suffering sub functionalization process. After the analysis of microarrays data, it is observed an up-regulation from some stress-related genes in one of the conditions analyzed, related to early flowering process.

Caracterização de genes de reparo de DNA em cana-de-açúcar

Sugarcane is an important culture for Brazil that holds almost half of all worldwide productivity. Plants face many challenges, because of biotic and abiotic stresses presents in the production field, which could prevent plants from reaching their genetic potential. As consequence, those stresses can generate Reactive Oxygen Species – ROS – that can cause damages on DNA. Another consequence of stress is the early-flowering process, which contributes for a reduction on yield. In this context, the aim of this work is to characterize ScMUTM1 and ScMUTM2, two DNA glycosylases belonging to base excision repair pathway; and identify genes potentially related to stress and DNA repair in two sugarcane cultivars with contrasting flowering phenotypes. The characterization of the DNA glycosylases included the construction of vector to over express the recombinant proteins ScMUTM1 and ScMUTM2; they will be used in a near future to purification of these proteins and use in enzymatic assays. It was also made a phylogenetic reconstruction of this gene in plants and analysis of its promoter. With the phylogenetic analysis, it is possible to observe the presence of these genes grouped inside a branch with monocots and another one with dicots. This suggests that the duplication of this gene probably occurred after the separation of these two groups. The analysis of the promotor of MUTM shows of the presence of stress-related regulatory motifs at ScMUTM2 promoter, when compared with ScMUTM1. This may suggests that ScMUTM1 might be suffering sub functionalization process. After the analysis of microarrays data, it is observed an up-regulation from some stress-related genes in one of the conditions analyzed, related to early flowering process.

Emissões de gases de efeito estufa, resultantes da queima pré-colheita de cana-de-açúcar var.SP83-2847.

2008

Modelos screening e simulação de sistemas aplicados à avaliação de risco de contaminação da água por herbicidas em área de cultivo de cana-de-açúcar: estudo de caso na microbacia do córrego do Espraiado.

2008

Produção de açúcares a partir da palha de cana-de-açúcar para a produção de etanol

A crescente demanda por tecnologias que produzam biocombustíveis de maneira sustentável vem incentivando a utilização de diversos materiais lignocelulósicos para tal finalidade. O objetivo deste trabalho foi comparar o potencial de produção de açúcares (glicose e xilose) da palha e do bagaço de cana-de-açúcar. Inicialmente, as duas biomassas foram caracterizadas, mostrando percentuais muito similares de celulose e hemicelulose (42,1% e 22,6% para o bagaço e 39,2% e 22,7% para a palha, respectivamente). Isto evidencia potenciais similares de produção de açúcares. Posteriormente, foram realizados experimentos em laboratório para comparar os resultados de rendimento de xilose e produção de furfural após as reações de hidrólise ácida das duas biomassas, com o intuito de verificar se este processo, comumente utilizado para o bagaço, pode ser utilizado para a palha. As variáveis que foram avaliadas foram a concentração de ácido (0,5-3,0%m/m), o tempo reacional (15-60min) e a relação sólido-líquido (RSL - 0,1-0,2m/m). Concentrações de 42,72g/L e de 41,31g/L de xilose foram encontradas para a palha e para o bagaço, respectivamente, alcançando rendimentos de xilose superiores a 80%, em reações em laboratório. Também foram realizados ensaios de hidrólise ácida em planta piloto e de hidrólise enzimática em laboratório para avaliar os resultados de rendimento de glicose da palha. Os resultados de rendimento de xilose e produção de inibidores para estas reações foram avaliados e comparados com os dados obtidos em laboratório. Concentrações de 35,2g/Lde xilose e de 27,3g/L de glicose foram encontradas para a palha, alcançando rendimentos de xilose próximos a 100% e de glicose superiores a 64%, em reações de pré-tratamento em planta piloto e em reações de hidrólise enzimática em laboratório. Os resultados evidenciaram que as variáveis concentração de ácido e relação sólido:líquido são as mais influenciam na produção de xilose e glicose

Caracterização da diversidade de espécies de aves em paisagens agrícolas: estudo de caso nas culturas de cana-de-açúcar, laranja, eucalipto e em pastagens.

Historicamente, a expansão de atividades agropecuárias sobre áreas naturais é considerada uma das principais ameaças à biodiversidade. Desmatamentos, uso do fogo, superpastoreio, monocultura, mecanização intensiva e uso indiscriminado de agrotóxicos diminuem a diversidade da flora e da fauna (RAMBALDI; OLIVEIRA, 2003). Por outro lado, muitas áreas consideradas de grande valor para a conservação da biodiversidade estão inseridas em um mosaico de fragmentos de remanescentes naturais intercalados em uma matriz predominantemente constituída por áreas agrícolas, onde muitas espécies da fauna silvestre encontram recursos necessários para sua sobrevivência enquanto outras não conseguem adaptar-se e acabam sofrendo ameaças até serem regionalmente extintas. A incorporação de conceitos e tecnologias inovadoras na agropecuária, como a agricultura orgânica, a redução e eliminação de agrotóxicos e do uso do fogo, além da manutenção de remanescentes de fragmentos florestais nativos são práticas que poderiam favorecer o incremento da biodiversidade local e, consequentemente, a sustentabilidade ambiental das atividades agrícolas.

Efeito de sistemas de cultivo com cana-de-açúcar sobre a lixiviação dos herbicidas do grupo das triazinas em região de recarga do Aqüífero Guarani.

Algumas práticas agrícolas como o plantio direto pode afetar a lixiviação. Para estudar os efeitos desta prática, foi instalado um experimento de campo na área do Núcleo de Agronomia da Alta Mogiana, Instituto Agronômico de Campinas/Ribeirão Preto, de onde foram coletadas amostras de solos e água para estudos de herbicidas do grupo das triazinas: atrazina, simazina e ametrina. Foi instalado um experimento em área de cana colhida mecanicamente plantada com amendoim em diferentes sistemas de cultivo (plantio direto e plantio convencional) nas quais a cada 10 cm. foram retiradas amostras de solos até atingir 90 cm. Determinaram-se os seguintes parâmetros em laboratório: a) Densidade do solo, b) Porosidade total c) Microporosidade e d) Macroporosidade. Amostras de água coletada a cada três meses em poços da Prefeitura Municipal de Ribeirão Preto foram analisadas por GC-MS (cromatografia gasosa-espectrometria de massa). Não houve efeito dos sistemas de plantio na macro, micro e porosidade total. Houve apenas diferença significativa na densidade, sendo maior na camada superficial nos solos com plantio direto. Em todas as amostras de poços coletadas não foram detectados resíduos de triazinas, no limite de quantificação de 10 mg/L. Foram também reconstituídos os solos em colunas em laboratório e observou-se o movimento de atrazina e simazina no máximo até 20cm de profundidade. Não foi encontrado nenhum herbicida abaixo dos 20 cm. Para melhor entender os resultados, foi utilizado o simulador CMLS-94 "Chemical Movement in Layered Soils" e observou-se também que praticamente não houve diferença entre os resultados obtidos pelas simulações realizadas para plantios direto e convencional com relação à lixiviação das triazinas e que os valores de simulação indicaram que os produtos alcançam profundidades máximas de um metro, bem mais do que o encontrado nas colunas em laboratório.

Movimento vertical do herbicida hexazinone em latossolo vermelho distrófico do córrego Espraiado, Ribeirão Preto, SP, cultivado com cana-de-açúcar - simulações considerando dados local e default.

Este trabalho utilizou técnica de simulação computacional para analisar a movimentação vertical do herbicida hexazinone, considerando dados médios default de literatura e dados calculados para suas meia-vida no solo (t½) e coeficiente de adsorção ao carbono orgânico do solo (Koc) em Latossolo Vermelho Distrófico (LVd) do Córrego do Espraiado, Ribeirão Preto-SP. Informações sobre o solo avaliado, climáticas e os dados da cultura de cana-deaçúcar foram utilizadas no simulador CMLS-94. O cenário base de simulação considerou um período de um ano e quatro meses, apresentando data de corte da cultura no mês de agosto e a aplicação de hexazinone, um mês após o corte, na dose de 0,40 kg ha-1, a qual é encontrada em produto comercial utilizado no local. As seguintes profundidades e quantidades finais foram obtidas ao final do período simulado: a) cenário com dado ?default?: 1,89 m e 0,12 kg ha-1; b) cenário com dado local calculado: 2,78 m e 0,18 kg ha-1. Observou-se uma maior movimentação do produto para o cenário simulado com dados locais, principalmente a partir do 63o dia após a aplicação do produto, embora as concentrações tenham se mantido próximas, em ambos cenários. As profundidades alcançadas não comprometem o lençol em sua zona saturada (40m).