Estudos de proteômica, estruturais e funcionais de proteínas envolvidas na degradação da biomassa lignocelulósica: expansinas microbianas e hidrolases de glicosídeos termofílicas

O Brasil possui uma posição privilegiada quando se refere à produção de etanol. Por questões históricas e geográficas o país é responsável por mais de 30 % da produção mundial de etanol, com uma produção nacional de mais de 28 bilhões de litros em 2014. Para maximizar o rendimento desse processo, está em desenvolvimento a tecnologia associada ao etanol de segunda geração ou etanol lignocelulósico. Os principais desafios desta tecnologia são: melhorar a eficiência de conversão do substrato em produto e a produção em grande escala utilizando substratos de baixo custo. Com o objetivo de melhorar a eficiência do processo de conversão foram estudadas proteínas auxiliares (expansinas) que, em conjunto com celulases, melhoram a despolimerização de biomassa lignocelulósica em açúcares fermentescíveis. Além disso, realizou-se também a caracterização de enzimas ativas de carboidratos (CAZymes) de origem termofílica do organismo Thermogemmatispora sp. T81, devido a capacidade que estas proteínas apresentam de manter a atividade e conformação estrutural em altas temperaturas por um prolongado período de tempo. A partir de análises utilizando bioinformática, os genes que codificam para expansinas de Xanthomonas campestris, Bacillus licheniformis e Trichoderma reesei foram clonados e expressos em E. coli, e seus produtos gênicos (as expansinas) tiveram seus índices de sinergismo (devido atuação conjunta com coquetéis comerciais) e atividade catalítica determinados. Adicionalmente, dispondo de alinhamentos estruturais, foi proposto um mecanismo hidrolítico para elas. Em relação à bactéria Thermogemmatispora sp. T81, foram realizadas análises genômicas e proteômicas, a fim de selecionar enzimas superexpressas em meio celulósico. Seus genes foram clonados heterologamente em E. coli e o produto de expressão caracterizado bioquimicamente (cromatografia, ensaios de atividade e perfil de hidrólise) e estruturalmente (SAXS e dicroísmo circular). Os índices de sinergismo determinados foram de 2,47; 1,96 e 2,44 para as expansinas de Xanthomonas campestris, Bacillus licheniformis e Trichoderma reesei, respectivamente. A partir dos alinhamentos estruturais foi proposto a díade Asp/Glu como sitio catalítico em expansinas. As análises de proteômica possibilitaram a seleção de quatro alvos de clonagem, por apresentarem alto índice de expressão quando a bactéria foi cultivada em meio celulósico. Estas proteínas foram caracterizadas quanto a atividade e apresentaram um perfil comum: temperatura ótima de ação (de 70 a 75 °C), pH ótimo de 5, e hidrolisam preferencialmente substratos hemicelulósicos (xilano). A porcentagem de estruturais secundárias das proteínas em estudo foram confirmadas com predições teóricas ao se utilizar a técnica de dicroísmo circular. Desta maneira, os objetivos iniciais propostos neste projeto foram concluídos com a determinação do grau de sinergismo das proteínas expansinas em estudo e a proposição de um mecanismo de hidrólise para as mesmas, considerando que tais proteínas por mais de 20 anos tiveram sua atividade definida exclusivamente como acessória. Além disso, este estudo contribui com a identificação e seleção de genes para CAZymes termofilícas com aplicação biotecnológica devido às propriedades termoestáveis apresentadas.

Compatibilidade entre tratamentos químico e biológico de sementes de feijão para controle de Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli

Atualmente, a produtividade do feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.) pode ser reduzida devido à ocorrência de doenças em todo o território nacional, destacando-se a murcha de fusário, causada por Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli (Fop). No campo, o patógeno é disseminado a longas distâncias através das sementes infectadas e/ou contaminadas e a sua sobrevivência ocorre, principalmente, no solo. Os objetivos deste trabalho foram: avaliar a inibição do crescimento micelial de Fop por Trichoderma spp.; classificar a sensibilidade in vitro de Fop e Trichoderma spp., separadamente, a fungicidas e verificar a compatibilidade entre fungicidas químicos e biológicos para controle de Fop, presente nas sementes e no solo. Para avaliar a inibição do crescimento micelial de Fop, foram utilizados três isolados do patógeno, os quais foram confrontados, in vitro, com três isolados de Trichoderma spp. em testes de cultura pareada e produção de metabólitos voláteis a 20-22°C. Os experimentos foram conduzidos em delineamento inteiramente casualizado, com cinco repetições para cada isolado de Trichoderma. Para a classificação da sensibilidade in vitro de Fop e Trichoderma a fungicidas, foram avaliados os mesmos isolados anteriormente utilizados. Foram comparados dez fungicidas, em doses entre 0 a 100 mg L-1 que foram ajustadas de acordo com a CI50 de cada fungicida. Com base na percentagem de inibição do crescimento micelial, foram estimados os valores da concentração inibitória de 50% (CI50) e 100% (CI100) e selecionaram-se os fungicidas compatíveis com Trichoderma spp. A compatibilidade entre tratamentos químico e biológico foi avaliada através da inoculação artificial de sementes de feijão com um isolado de Fop (IAC 11.299-1) e infestação do mesmo no solo. As sementes foram tratadas com os fungicidas fludioxonil, flutriafol e tiofanato metílico, e com os três produtos biológicos, separadamente e em misturas. Avaliou-se o efeito dos tratamentos por meio dos testes de sanidade, germinação, comprimento de plântulas, massa da matéria seca em laboratório e índice de velocidade de emergência e porcentagem de emergência em estufa não climatizada. O efeito protetor dos tratamentos foi verificado através do teste de transmissão do patógeno solo-planta. Todos os isolados de Trichoderma apresentaram antagonismo in vitro contra Fop. No teste de cultura pareada foi observada uma redução de 15 a 20% no crescimento micelial do patógeno. No teste de produção de metabólitos voláteis, o isolado T12-1086G05 foi responsável pela maior inibição do crescimento micelial de Fop (10 a 48%). Os testes de sensibilidade in vitro mostraram que tiofanato metílico, flutriafol e fludioxonil foram compatíveis com Trichoderma (CI50 > 2 mg L-1). Com exceção do flutriafol e do GF 422 isolados e em mistura, todos os tratamentos foram eficientes na erradicação de Fop nas sementes, sem afetar a sua qualidade fisiológica. No teste de transmissão, verificou-se que a incidência de Fop foi de 5 a 40% no hipocótilo e de 5 a 30% nas raízes de feijoeiro provenientes de sementes tratadas com os produtos.

Mechanical effects of plant cell wall enzymes on cellulose/xyloglucan composites

Xyloglucan-acting enzymes are believed to have effects on type I primary plant cell wall mechanical properties. In order to get a better understanding of these effects, a range of enzymes with different in vitro modes of action were tested against cell wall analogues (bio-composite materials based on Acetobacter xylinus cellulose and xyloglucan). Tomato pericarp xyloglucan endo transglycosylase (tXET) and nasturtium seed xyloglucanase (nXGase) were produced heterologously in Pichia pastoris. Their action against the cell wall analogues was compared with that of a commercial preparation of Trichoderma endo-glucanase (EndoGase). Both 'hydrolytic' enzymes (nXGase and EndoGase) were able to depolymerise not only the cross-link xyloglucan fraction but also the surface-bound fraction. Consequent major changes in cellulose fibril architecture were observed. In mechanical terms, removal of xyloglucan cross-links from composites resulted in increased stiffness (at high strain) and decreased visco-elasticity with similar extensibility. On the other hand, true transglycosylase activity (tXET) did not affect the cellulose/xyloglucan ratio. No change in composite stiffness or extensibility resulted, but a significant increase in creep behaviour was observed in the presence of active tXET. These results provide direct in vitro evidence for the involvement of cell wall xyloglucan-specific enzymes in mechanical changes underlying plant cell wall re-modelling and growth processes. Mechanical consequences of tXET action are shown to be complimentary to those of cucumber expansin.

Breakdown of plant cell biomass by filamentous fungi

Three species of filamentous fungi, Botrytis cinerea, Sporotrichum thermophile and Trichoderma viride, have been selected to assess the potential of utilizing filamentous fungi to degrade plant cell biomass produced by mass cell culture techniques. All three fungal species grew comparatively well on plant cell biomass with no requirement for supplementary nutrients. Of the three species assessed B. cinerea demonstrated the most growth. This species also produced the greatest yield of D-glucose. However, when culture conditions were modified, yields of D-glucose were markedly reduced indicating that the combination of species and culture conditions must be thoroughly investigated to ensure maximum product yield. The growth of filamentous fungi on plant cells also markedly affected the nature of the resulting fungal-plant cell residue, increasing the levels of soluble carbohydrates and essential amino acids with the largest increase in these materials being promoted by B. cinerea.

The breakdown of plant cell biomass by fungi

Three species of fungi Sporotrichum thermophile, Botrytis cinerea and Trichoderma viride were assessed for their ability to utilize a variety of plant cell substrates (methanol extracted), Catharanthus roseus, Daucus carota, re-autoclaved C. roseus, re-autoclaved D. carota) which preliminary studies had indicated contained the necessary nutrients for fungal growth. Incubated in a suitable manner all three fungal species were able to grow on C. roseus and D. carota plant cell biomass in addition to material which had undergone methanol extraction or a re-autoclaving process to remove soluble components. Fungal biomass yields were markedly influenced by substrate, with each fungal species demonstrating a preference for particular plant cell material. Incubation conditions i.e. static or shaken and temperature also proved important. Release of glucose (i.e. values higher than Day 0) promoted by fungal breakdown of plant cell biomass was only noted with methanol extracted, re-autoclaved C. roseus and re-autoclaved D. carota material. A re-autoclaved substrate was also generally associated with high fungal C1, Cx, B-glucosidase and endo-polygalacturonase activity. In addition for each enzyme highest values were usually obtained from a particular fungal species. Buffering cultures at pH 3 or 5 further influenced enzyme activity, however in a majority of cases when flasks were unbuffered and the pH rose naturally to alkaline values higher enzyme activity was recorded. Likewise Tween 80 addition had only a limited beneficial effect. Finally filtrates containing glucose produced both from the re-autoclaving process and through fungal activity on plant cell biomass were utilized for Fusarium oxysporum, Saccharomyces cerevisiae and C. roseus plant cell culture. Although reasonable fungal biomass was obtained the use of such filtrates proved unsuitable for plant cell growth.

Colonization of Onions by Endophytic Fungi and Their Impacts on the Biology of Thrips tabaci

Endophytic fungi, which live within host plant tissues without causing any visible symptom of infection, are important mutualists that mediate plant-herbivore interactions. Thrips tabaci (Lindeman) is one of the key pests of onion, Allium cepa L., an economically important agricultural crop cultivated worldwide. However, information on endophyte colonization of onions, and their impacts on the biology of thrips feeding on them, is lacking. We tested the colonization of onion plants by selected fungal endophyte isolates using two inoculation methods. The effects of inoculated endophytes on T. tabaci infesting onion were also examined. Seven fungal endophytes used in our study were able to colonize onion plants either by the seed or seedling inoculation methods. Seed inoculation resulted in 1.47 times higher mean percentage post-inoculation recovery of all the endophytes tested as compared to seedling inoculation. Fewer thrips were observed on plants inoculated with Clonostachys rosea ICIPE 707, Trichoderma asperellum M2RT4, Trichoderma atroviride ICIPE 710, Trichoderma harzianum 709, Hypocrea lixii F3ST1 and Fusarium sp. ICIPE 712 isolates as compared to those inoculated with Fusarium sp. ICIPE 717 and the control treatments. Onion plants colonized by C. rosea ICIPE 707, T. asperellum M2RT4, T. atroviride ICIPE 710 and H. lixii F3ST1 had significantly lower feeding punctures as compared to the other treatments. Among the isolates tested, the lowest numbers of eggs were laid by T. tabaci on H. lixii F3ST1 and C. rosea ICIPE 707 inoculated plants. These results extend the knowledge on colonization of onions by fungal endophytes and their effects on Thrips tabaci.

Evaluación in vitro de hongos nativos antagonistas de Moniliophthora rereri (Cif. & Par., Evans et al.,) en el cultivo de cacao (Theobroma cacao L.)

El cacao es afectado por una diversidad de microorganismos patógenos, entre ellos el hongo Moniliophthora roreri (Cif. & Par., Evans et al.,) causante de la moniliasis, que es una de las enfermedades de mayor importancia de este cultivo. El uso irracional de plaguicidas sintéticos para el manejo de esta enfermedad ha generado problemas al agroecosistema y la salud humana, por lo que se está demandando el uso de alternativas agroecológicas. En este contexto, el objetivo principal de esta investigación fue generar información acerca de la capacidad antagónica in vitro mostrada por hongos nativos contra la moniliasis del cacao. Se recolectaron muestras de suelo, hojas, corteza, frutos sanos y enfermos en tres zonas cacaoteras de Nicaragua para la caracterización morfológica del patógeno y de los potenciales microorganismos antagonistas. Las pruebas de antagonismo “in vitro” se realizaron a través de la técnica del cultivo dual. Se evaluó el crecimiento radial del patógeno y de los antagonistas, el porcentaje de inhibición del crecimiento radial (PICR) del patógeno y la capacidad de control biológico de los hongos antagonistas. Se probaron cuatro técnicas para la conservación de los hongos antagonistas. Se obtuvieron cuatro aislados del patógeno M. roreri y 17 aislados de hongos antagonistas. El PICR del patógeno ejercida por aislados del antagonista Trichoderma varió de 40.13% a 46.77%, en los aislados del antagonista Paecilomyces el PICR osciló entre 59.38% y 67.43%, en el único aislado del antagonista Clonostachys el PICR fue de 62.33%-67.22%. Los 17 aislados se ubicaron en las clases 1, 2 y 3 de la escala de valoración de antagonismo. La mejor técnica de conservación de hongos antagonistas y de M. roreri fue la de conservación con glicerol. Los resultados de este estudio indican que en el agroecosistema de cacao existen microorganismos nativos que tienen potencial para ser usados como agentes de control biológico del patógeno M. roreri.

Otimização da produção biotecnológica de lipases e correlação com a produção de biossurfactantes

As lipases e os biossurfactantes são compostos produzidos por microrganismos através de fermentações em estado sólido (FES) ou sumberso (FSm), os quais são aplicáveis nas indústrias alimentícia e farmacêutica, na bioenergia e na biorremediação, entre outras. O objetivo geral deste trabalho foi otimizar a produção de lipases através de fermentação em estado sólido e fermentação submersa. Os fungos foram selecionados quanto à habilidade de produção de lipases através de FES e FSm e aqueles que apresentaram as maiores atividades lipolíticas foram utilizados na seleção de variáveis significativas e na otimização da produção de lipases nos dois modos de cultivo. Foram empregadas técnicas seqüenciais de planejamento experimental, incluindo planejamentos fracionários, completos e a metodologia de superfície de resposta para a otimização da produção de lipases. As variáveis estudadas na FES foram o pH, o tipo de farelo como fonte de carbono, a fonte de nitrogênio, o indutor, a concentração da fonte de nitrogênio, a concentração do indutor e a cepa do fungo. Na FSm, além das variáveis estudadas na FES, estudaram-se as variáveis concentração inicial de inóculo e agitação. As enzimas produzidas foram caracterizadas quanto à temperatura e pH ótimos e quanto à estabilidade a temperatura e pH. Nas condições otimizadas de produção de lipases, foi avaliada a correlação entre a produção de lipases e bioemulsificantes. Inicialmente foram isolados 28 fungos. Os fungos Aspergillus O- 4 e Aspergillus E-6 foram selecionados como bons produtores de lipases no processo de fermentação em estado sólido e os fungos Penicillium E-3, Trichoderma E-19 e Aspergillus O-8 como bons produtores de lipases através da fermentação submersa. As condições otimizadas para a produção de lipases através de fermentação em estado sólido foram obtidas utilizando-se o fungo Aspergillus O-4, farelo de soja, 2% de nitrato de sódio, 2% de azeite de oliva e pHs inferiores a 5, obtendo-se atividades lipolíticas máximas de 57 U. As condições otimizadas para a produção de lipases na fermentação submersa foram obtidas utilizando-se o fungo Aspergillus O-8, farelo de trigo, 4,5% de extrato de levedura, 2% de óleo de soja e pH 7,15. A máxima atividade obtida durante a etapa de otimização foi 6 U. As lipases obtidas por FES apresentaram atividades máximas a 35ºC e pH 6,0, enquanto que as obtidas por FSm apresentaram ótimos a 37ºC e pH 7,2. A estabilidade térmica das lipases produzidas via FSm foi superior a das lipases obtidas via FES, com atividades residuais de 72% e 26,8% após 1h de exposição a 90ºC e 60ºC, respectivamente. As lipases obtidas via FES foram mais estáveis em pH´s alcalinos, com atividades residuais superiores a 60% após 24 h de exposição, enquanto as lipases produzidas via FSm foram mais estáveis em pH´s ácidos, com 80% de atividade residual na faixa de pH entre 3,5 e 6,5. Na fermentação submersa a correlação entre a produção de lipases e a atividade emulsificante óleo em água (O/A) e água em óleo (A/O) dos extratos foi 95,4% e 86,8%, respectivamente, obtendo-se atividades emulsificantes máximas O/A e A/O de 2,95 UE e 42,7 UE. Embora a maior produção de lipases tenha sido obtida na fermentação em estado sólido, não houve produção concomitante de biossurfactantes. Os extratos da fermentação submersa apresentaram redução da tensão superficial de 50 mN m -1 para 28 mN m -1 e atividade antimicrobiana frente ao microrganismo S. aureus ATCC 25923, com potenciais antimicrobianos de 36 a 43% nos três primeiros dias de fermentação. A fermentação submersa foi a técnica que apresentou os melhores resultados de otimização da produção de lipases, bem como de produção simultânea de biossurfactantes.

Control of grey mould and stem-end rot in strawberry plants growing in a subtropical environment

The effect of different fungicide programs on grey mould (caused by Botrytis cinerea) and stem-end rot (caused by Gnomoniopsis fructicola) affecting strawberry plants (Fragaria ×ananassa cv. Festival) was studied in subtropical Australia over three years. The treatments involved a range of different synthetic multi- and single-site fungicides with different modes of action, a plant-defence promoter, plant extracts (lupin and rhubarb), organic acids, fatty acids, a salt, two strains of Bacillus subtilis, and single strains of B. amyloliquefaciens, Streptomyces lydicus and Trichoderma harzianum. Standard programs based on captan and thiram alternated, and applied with iprodione, fenhexamid, cyprodinil + fludioxonil, and penthiopyrad resulted in 3–4 % of unmarketable fruit compared with 25–38 % in the water-treated controls. There was no difference in the level of disease suppression when five or thirteen applications of single-site fungicides were rotated with the two multi-site fungicides. The incidence of unmarketable fruit was similar to the standard programs using isopyrazam (in 1 year out of 2), or penthiopyrad, fluazinam, chlorothalonil or thiram alone (in 1 year out of 1). The other fungicide programs were generally less effective. There were strong relationships between marketable yield and the incidence of unmarketable fruit over the three years (R2s = 0.82–0.93). A strategy based on thiram and captan applied alternately, with reduced applications of single-site fungicides is recommended and should reduce the chance of resistance to single-site fungicides becoming widespread in populations of the grey mould fungus. Although the program based on thiram alone had a similar incidence of unmarketable fruit as the standard program, repeated weekly applications of thiram are not recommended as they may cause unacceptable residues in the fruit. There were issues with some of the other fungicides due to phytotoxicity, residues, or difficulties with registering new fungicides that are in the same chemical group as currently registered products.

Degradação de Ocratoxina a: estudo de processo e toxicidade

A ocratoxina A (OTA), micotoxina encontrada em diferentes níveis e em diversas matrizes, apresenta efeitos carcinogênicos, nefrotóxicos e teratogênicos. O desenvolvimento de métodos capazes de diminuir esta contaminação a níveis permitidos pela legislação é incentivado e os processos biológicos utilizados envolvem o uso de enzimas e/ou microrganismos para degradação da OTA e são preferenciais pela especificidade, bem como pelas condições brandas para a detoxificação. O objetivo do trabalho foi estudar a ação de carboxipeptidase A nos níveis e na toxicidade de OTA, visando aplicar a técnica para detoxificar farinhas de trigo. Primeiramente foi estimado o risco de exposição à ocratoxina A pelo consumo de farinhas de trigo. Para isso foram estabelecidas condições de determinação de OTA em farinhas de trigo, empregando técnicas de estatística multivariada para definir os principais interferentes na extração de OTA pelo método de QuEChERS e detecção em CLAE-FL. O método validado permitiu a avaliação da ocorrência natural em 20 amostras de farinha de trigo, estando estas contaminadas na faixa de 0,22 a 0,85 µg.kg-1 , apresentando um valor de ingestão diária de 0,08 ngOTA.dia-1 .kgmassacorpórea -1 e uma disponibilidade de 94,4%. Em seguida foi realizada a padronização da extração de carboxipeptidase A em biomassa de Rhizopus oryzae que consistiu em agitação ultrassônica durante 30 minutos numa potencia fixa de 150 W e 40 kHz e a triagem de agentes biológicos para degradação de OTA. Para o estudo da degradação in vitro de OTA, método de extração e detecção de OTA e OTα em CLAEFL foi validado e o processo de degradação foi realizado com Rhizopus oryzae e Trichoderma reesei, obtendo-se uma redução máxima de 63,5% e 57,7%, respectivamente. A degradação apresentou uma correlação alta (R>0,9) e significativa (p<0,05) com a produção de Otα, indicando que ocorreu a produção de enzimas capazes de hidrolisar a micotoxina, por exemplo, a carboxipeptidase A. O estudo da toxicidade de OTA e seu metabólito OTα foi realizado em neutrófilos humanos, onde foi observado a ausência de efeito tóxico de OTα. Também foi determinado o mecanismo de toxicidade de OTA pelo aumento de Ca2+ intracelular pela liberação a partir das reservas internas. Esta liberação, subsequentemente, provoca uma cascata de eventos, nomeadamente: a produção de espécies reativas, depleção de ATP, perda de ΔΨm, levando à morte por necrose. Para reduzir o risco de exposição à micotoxina pela ingestão de matéria prima contaminada, carboxipeptidase A extraída de diferentes fontes foi aplicada na hidrólise de OTA em farinha de trigo para posterior determinação do conteúdo residual de OTA e OTα, empregando método validado. O estudo mostrou uma redução de OTA entre 16,8 e 78,5% e produção de OTα entre 2 a 8,2 ng.g-1 . As carboxipeptidases mais promissoras para degradação foram as provenientes de Rhizopus e Trichoderma e a carboxipeptidase comercial. Ficou demonstrado que se pode recomendar a aplicação de enzimas proteolíticas, tipo carboxipeptidase, para reduzir o risco de exposição à micotoxina quando utilizada matéria prima contaminada, por exemplo, farinha de trigo para diferentes processos. A transformação de OTA para OTα e seus efeitos na redução da toxicidade da micotoxina corroboram com esta afirmação.

Incidência de fungos em pós-colheita de banana 'Prata anã'(Musa AAB)

Este trabalho teve por objetivo determinar a ocorrência e a freqüência de fungos em banana 'Prata anã' e elucidar o agente causal das podridões em pós-colheita de frutos provenientes do norte de Minas Gerais. Dois métodos de isolamento foram adotados: diluição em placas, a partir da lavagem de frutos verdes, e direto de frutos maduros. Os fungos Colletotrichum musae, Trichoderma harzianum, Fusarium equisetii, Penicillium sp. Aspergillus parasiticus, Trichothecium roseum, Colletotrichum acutatum, Alternaria sp., Cladosporium musae e Curvularia lunata foram os mais freqüentemente associados aos frutos. A patogenicidade desses fungos foi testada pela substituição de discos da casca de frutos verdes por discos de micélio. Colletotrichum musae apresentou área média lesionada em torno do ponto de inoculação igual a 5,8 cm², enquanto para os demais fungos testados não passou de 1,50 cm². Os resultados mostraram que C. musae é o agente primário das podridões dos frutos examinados com 100 % de incidência e os demais fungos limitaram-se a necrosar os ferimentos em torno do ponto de inoculação. O modo de infecção latente, causada por C. musae, parece favorecer, primeiramente, a colonização interna dos tecidos e, posteriormente, a ação dos fungos oportunistas, que aceleram as podridões nos frutos e na coroa.

Interação de microorganismos na solubilização de fósforo e potássio de rochas para produção de biofertilizantes

he present model of agriculture is based on intensive use of industrial inputs, due to its rapid response, but it brings harmful consequences to the environment, and it is necessary the use of modern inputs. And an alternative is the use of rock biofertilizers in agriculture, a product easy to use, with higher residual effect and does not harm the environment. The objective of study was to evaluate the inoculation and co-inoculation of different microorganisms in the solubilization of rock phosphate and potash ground microbial evaluating the best performance in the production of biofertilizers comparing with rocks pure in soil chemical properties and, verify effect of inoculation of the bacterium Paenibacillus polymyxa in the absorption of minerals dissolved in the development of cowpea (Vigna unguiculata [L.] Walp.). The first bioassay was conducted in Laboratory (UFRN) for 72 days in Petri dishes, where the rock powder was increased by 10% and sulfur co-inoculated and inoculated with bacterial suspension of Paenibacillus polymyxa grown in medium tryptone soy broth, Ralstonia solanacearum in medium Kelman, Cromobacterium violaceum in medium Luria-Bertani and Acidithiobacillus thiooxidans in medium Tuovinen and Kelly,and fungi Trichoderma humatum and Penicillium fellutanum in malt extract. Every 12 days, samples were removed in order to build up the release curve of minerals. The second bioassay was conducted in a greenhouse of the Agricultural Research Corporation of Rio Grande do Norte in experimental delineation in randomized block designs, was used 10 kg of an Yellow Argissolo Dystrophic per pot with the addition of treatments super phosphate simple (SS), potassium chloride (KCl), pure rock, biofertilizers in doses 40, 70, 100 and 200% of the recommendation for SS and KCl, and a control, or not inoculated with bacteria P. polymyxa. Were used seeds of cowpea BRS Potiguar and co-inoculated with the bacterial suspension of Bradyrhizobium japonicum and P. polymyxa. The first crop was harvested 45 days after planting, were evaluated in the dry matter (ADM), macronutrients (N, P, K, Ca, Mg) and micronutrients (Zn, Fe, Mn) in ADM. And the second at 75 days assessing levels of macro end micronutrients in plants and soil, and the maximum adsorption capacity of P in soil. The results showed synergism in co-inoculations with P. polymyxa+R. solanacearum and, P. polymyxa+C. violaceum solubilizations providing higher P and K, respectively, and better solubilization time at 36 days. The pH was lower in biofertilizers higher doses, but there was better with their addition to P at the highest dose. Significant reduction of maximum adsorption capacity of phosphorus with increasing dose of biofertilizer. For K and Ca was better with SS+KCl, and Mg to pure rock. There was an effect of fertilization on the absorption, with better results for P, K and ADM with SS+KCL, and N, Ca and Mg for biofertilizers. Generally, the P. polymyxa not influence the absorption of the elements in the plant. In treatments with the uninoculated P. polymyxa chemical fertilizer had an average significantly higher for weight and number of grains. And in the presence of the bacteria, biofertilizers and chemical fertilizers had positive values in relation to rock and control. The data show that the rocks and biofertilizers could meet the need of nutrients the plants revealed as potential for sustainable agriculture

Computationally-guided thermostabilization of the primary endoglucanase from Hypocrea jecorina for cellulosic biofuel production

The creation of thermostable enzymes has wide-ranging applications in industrial, scientific, and pharmaceutical settings. As various stabilization techniques exist, it is often unclear how to best proceed. To this end, we have redesigned Cel5A (HjCel5A) from Hypocrea jecorina (anamorph Trichoderma reesei) to comparatively evaluate several significantly divergent stabilization methods: 1) consensus design, 2) core repacking, 3) helix dipole stabilization, 4) FoldX ΔΔG approximations, 5) Triad ΔΔG approximations, and 6) entropy reduction through backbone stabilization. As several of these techniques require structural data, we initially solved the first crystal structure of HjCel5A to 2.05 Å. Results from the stabilization experiments demonstrate that consensus design works best at accurately predicting highly stabilizing and active mutations. FoldX and helix dipole stabilization, however, also performed well. Both methods rely on structural data and can reveal non-conserved, structure-dependent mutations with high fidelity. HjCel5A is a prime target for stabilization. Capable of cleaving cellulose strands from agricultural waste into fermentable sugars, this protein functions as the primary endoglucanase in an organism commonly used in the sustainable biofuels industry. Creating a long-lived, highly active thermostable HjCel5A would allow cellulose hydrolysis to proceed more efficiently, lowering production expenses. We employed information gleaned during the survey of stabilization techniques to generate HjCel5A variants demonstrating a 12-15 °C increase in the temperature at which 50% of the total activity persists, an 11-14 °C increase in optimal operating temperature, and a 60% increase over the maximal amount of hydrolysis achievable using the wild type enzyme. We anticipate that our comparative analysis of stabilization methods will prove useful in future thermostabilization experiments.

Seleção de fungos endofíticos isolados do guaranazeiro com potencial para o controle biológico de Fusarium decemcellulare.

O guaranazeiro (Paullinia cupana var. sorbilis) é cultivado na maioria dos estados da região Norte, destacando-se o Amazonas, e nos estados de Mato Grosso e da Bahia, o principal produtor. No Amazonas, entre as doenças que afetam o guaranazeiro, o superbrotamento (Fusarium decemcellulare) é uma das mais importantes. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi selecionar fungos endofíticos do guaranazeiro com potencial para controlar o F. decemcellulare.

Potencial de hidrolisado de peixe para o controle de fitopatógenos.

Os produtos obtidos da fermentação de pescados marinhos frescos registrados como fertilizantes orgânicos são ricos em nutrientes, possuem em sua composição quitina e quitosana, podendo-se constituir em um produto alternativo adequado para o controle de fitopatógenos. O objetivo deste trabalho foi estudar o potencial de um hidrolisado de peixe em controlar o oídio em abobrinha, F. oxysporum f. sp. lycopersici raça 3 em tomate e Pythium spp. em pepino. Nesse sentido, um fertilizante orgânico obtido da fermentação de resíduos de pescados marinhos frescos foi pulverizado semanalmente nas plantas de abobrinha, com o auxílio de um compressor de pintura 10 1b/pol2 m a 0%, 0,5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5% e 10% (v/v) para o controle do oídio. Este mesmo fertilizante foi incorporado ao substrato nas concentrações de 0%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% e 100% (por volume de água necessária para atingir a capacidade de campo), em experimento realizado dentro e fora de casa de vegetação. Outros experimentos realizados avaliaram a eficiência do hidrolisado de peixe no controle do tombamento causado por Pythium spp., em pepino e a murcha-de-fusário causada por Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici raça 3, em tomate. Os experimentos foram realizados em casa de vegetação e o delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com dez repetições por tratamento. Para o pepino, foi utilizada a técnica de estimular a população original do solo com aveia. Assim, o hidrolisado de peixe foi incorporado ao solo dez dias após a mistura com aveia, em concentrações de 0%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50% e 100% do volume de água, para atingir a capacidade de campo do solo e com incubação aberta e fechada. Após dez dias de incubação, 200 ml da mistura foram adicionados ao colo das plantas de pepino no estádio de 2° folhas verdadeiras. A avaliação foi realizada após cinco dias, determinando-se o número de plântulas tombadas. O hidrolisado de peixe, tanto pulverizado na folhas quanto incorporado no substrato, não controlou o oídio da abobrinha. Por outro lado, pode ser observado o efeito do hidrolisado de peixe no desenvolvimento das plantas e no desenvolvimento de Trichoderma no substrato. A partir da concentração de 30%, não houve tombamento de plantas. Por outro lado, o tombamento foi de 100% para os tratamentos com 0 e 5% do fertilizante. Para o experimento do Fusarium, foram utilizados três isolados da raça 3 de Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici (isolados 145, 146 e 149). Após a infestação, o substrato foi incubado por quinze dias com o hidrolisado de peixe e foi incorporado ao substrato nas seguintes concentrações: 0%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40% e 50% volume de água necessária para atingir a capacidade de campo. Uma muda de tomate cultivar Santa Clara suscetível à raça 3 com 30 dias de idade, foi transferida para cada vaso. A severidade da doença foi avaliada após 40 dias, por meio de escala de notas para escurecimento vascular e sintomas externos. De modo geral, todas as doses do hidrolisado de peixe reduziram, significativamente, a severidade da doença.