The development of a sustainable agricultural industry through the application of biochar and pyroligneous acid

This paper marks the first in a series of studies into the potential use of pyrolysis products in the development of more sustainable practices within the agricultural industry. In this study, the immediate benefits of the application of biochar to crop yields of Raphanus sativus (radishes) are assessed. Furthermore, the study reports on the preliminary findings into the potential application of pyroligneous acid (wood vinegar) as a biocidal agent against crop disease. Although germination tests undertaken on biochar/compost blends of up to 1: 2, by weight, showed no significant adverse effect from the addition of the nutrient rich carbonaceous solid, evidence of substantial increases in crop yield through the addition of biochar were not observed. In sharp contrast, zones of inhibition were observed at 3-10 vol. % upon application of pyroligneous acid to two causal agents responsible for certain diseases in vegetable and fruit crops, i.e. Rhizobium radiobacter (agrobacterium tumefaciens) and Xanthomonas campestris, highlighting the versatility in the application of pyrolysis products and avenues for exploration in the development of this biomass conversion technology.

Diversity of Vancomycin Genes in Sub-tropical Soils

With the increased antibiotic exposure from anthropogenic sources, soil microbes are an ever-increasing ecological pool of resistant bacteria. This is the case with bacterial resistance to vancomycin through transfer of van-resistance genes by transposons. Studies show that bacterial species other than enteroccoci harbor genetic-like elements such as the Tn1546 transposon containing vancomycin-resistant genes. Overuse and misuse of antibiotics in hospital settings and agricultural practices have led to an increase in transferability of vancomycin-resistant genes among microbes. The objective of this project is to analyze the diversity of these genes found in the soil microbes from Miami-Dade County. Bacterial isolates were Gram-stained and the Kirby-Bauer antibiotic disk diffusion test was performed to determine the degree of resistance. Results showed that all bacterial isolates were resistant to penicillin at the 10 µg concentration and most were susceptible to varying vancomycin concentrations (10 µg, 20 µg, and 30 µg). A 1465 bp fragment was amplified from the 16S rDNA gene using 27F and 1492R universal primers from the multi-antibiotic resistant bacteria and sequenced to identify the isolates. Three Gram-negative bacteria genera were identified with the closest phylogenetic match to: Pseudomonas sp., Stenotrophomonas sp., Xanthomonas sp., as well as two Gram-positive bacteria genera: Bacillus sp. and Brevibacillus sp. The isolates’ vanA and vanB genes were amplified using the respective primers. Ongoing work is underway to sequence and compare these known van resistant genes, with the goal of revealing intrinsic vancomycin resistance present in soil bacteria.

Produção de exopolissacarídeos bacterianos a partir de glicerol residual gerado na síntese de biodiesel

A busca por combustíveis alternativos, tais como os biocombustíveis, torna-se necessária devido à crescente demanda por combustíveis em todos os setores da atividade humana, sendo que quase toda energia consumida no mundo provém do petróleo, uma fonte limitada, que emite grande quantidade de gases poluentes. Devido à grande diversidade de culturas oleoginosas no país, o Brasil demonstra potencial para substituição do diesel pelo biodiesel. No processo de obtenção deste, o óleo vegetal sofre uma transesterificação, sob a ação de um catalisador básico e na presença de um álcool, formando três moléculas de ésteres metílicos ou etílicos de ácidos graxos, que constituem o biodiesel em sua essência, liberando uma molécula de glicerol, que é o coproduto mais abundante desta reação. Sendo assim, a utilização do glicerol residual é uma ótima alternativa para agregar valor à cadeia produtiva do biodiesel, minimizar os danos de um possível descarte inadequado, além de diminuir os custos do processo. Com este intuito, este trabalho propõe o uso do glicerol residual como fonte de carbono para produção de exopolissacarídeos (EPSs). Para tal, foram utilizadas linhagens de bactérias mencionadas na literatura como produtoras de EPSs de importância comercial, sendo elas: Xanthomonas campestris pv. mangiferaeindicae IBSBF 1230, Pseudomonas oleovarans NRRL B-14683, Sphingomonas capsulata NRRL B-4261 e Zymomonas mobilis NRRL B-4286. Os cultivos foram realizados em meio apropriado para cada micro-organismo, e como fontes de carbono foram testadas a sacarose, o glicerol residual e uma mistura de ambos na proporção de 1:1 m/m. Os meios foram inoculados com suspensão da bactéria em estudo, sendo avaliados parâmetros relativos ao crescimento celular e à produção de EPSs. Para X. campestris pv. mangiferaeindicae, foram determinadas algumas propriedades reológicas e térmicas dos EPSs produzidos com as diferentes fontes de carbono, bem como o índice de emulsificação com diferentes óleos vegetais. X. campestris apresentou uma concentração de EPSs em torno de 4 g.L-1 em todos os meios estudados, comportamento similar ao da bactéria P. oleovorans, diferindo apenas no meio contendo sacarose (0,8 g.L-1 ). S. capsulata apresentou uma maior concentração de EPSs em meios contendo sacarose e a mistura de sacarose com glicerol residual, em torno de 3,4 g.L-1 , e em meio contendo glicerol residual este valor caiu para 1,7 g.L-1 . Já Z. mobilis apresentou um melhor resultado em meio contendo sacarose e glicerol residual, atingindo 1,3 g.L-1 , sendo que em meio contendo somente sacarose e glicerol residual estes valores foram inferiores alcançando 0,2 e 0,7 g.L-1 , respectivamente. Quase todas as bactérias atingiram a fase estacionária em 24 h de cultivo e o pH permaneceu praticamente constante, sendo verificada uma queda mais acentuada somente para Z. mobilis. O comportamento reológico foi similar para as xantanas produzidas nos diferentes meios, entretanto a viscosidade inicial foi maior com o meio a sacarose (637 cP), seguido da mistura de sacarose com glicerol residual (279 cP) e glicerol residual (60 cP). O IE24 foi superior quando utilizado o óleo de milho, atingindo valores de 97, 72 e 64 % em sacarose, mistura de sacarose com glicerol e glicerol residual, respectivamente. Desta forma, pode-se afirmar que a mudança na fonte de carbono afeta estas propriedades.

Decision tools for bacterial blight resistance gene deployment in rice-based agricultural ecosystems

Attempting to achieve long-lasting and stable resistance using uniformly deployed rice varieties is not a sustainable approach. The real situation appears to be much more complex and dynamic, one in which pathogens quickly adapt to resistant varieties. To prevent disease epidemics, deployment should be customized and this decision will require interdisciplinary actions. This perspective article aims to highlight the current progress on disease resistance deployment to control bacterial blight in rice. Although the model system rice-Xanthomonas oryzae pv. oryzae has distinctive features that underpin the need for a case-by-case analysis, strategies to integrate those elements into a unique decision tool could be easily extended to other crops.

Reação de genótipos de videira ao cancro bacteriano.

No Submédio do Vale do São Francisco, Nordeste do Brasil, o cancro bacteriano da videira causado pela Xanthomonas campestris pv. viticola ocasiona grandes prejuízos em genótipos suscetíveis. O objetivo foi avaliar à resistência de genótipos de videira quanto ao cancro bacteriano. Dois experimentos (I e II) com 17 e 36 genótipos, respectivamente, com cinco repetições, foram conduzidos em casa de vegetação com temperatura e umidade médias de 30ºC e 70%. As plantas foram inoculadas com suspensão do isolado bacteriano por fricção com gaze umedecidas com solução bacteriana (A570= 6×108 UFC/ml), incubadas e observadas diariamente quanto aos parâmetros pidemiológicos: período de incubação (PI); incidência de folhas com sintomas (INC); incidência de folhas com cancro (IFC); severidade da doença (SEV); e área abaixo da curva de progresso da SEV (AACPSD), calculada como ∑(yi+yi+1)/2dti. O delineamento estatístico foi inteiramente casualizado. Todos os genótipos foram suscetíveis ao patógeno, mas diferiram significativamente entre si (P=0,05). No grupo I destacaram Itália Melhorada e ?Red Globe? com níveis elevados para todos os parámetros, resultado observado no grupo II apenas para Red Globe. No experimento I, Petit Verdot, BRS Cora e Moscato apresentaram os maiores PI e os menores INC, IFC, SEV e AACPSD; já no experimento II, foram 12 genótipos com menores níveis para todas as variáveis, indicando grande potencial para melhoramento genético e manejo integrado. No agrupamento pelo UPGMA (similaridade 60%) formaram-se cinco grupos no experimento I; e seis no II.