Bacteriophage-encoded depolymerases: their diversity and biotechnological applications

Bacteriophages (phages), natural enemies of bacteria, can encode enzymes able to degrade polymeric substances. These substances can be found in the bacterial cell surface, such as polysaccharides, or are produced by bacteria when they are living in biofilm communities, the most common bacterial lifestyle. Consequently, phages with depolymerase activity have a facilitated access to the host receptors, by degrading the capsular polysaccharides, and are believed to have a better performance against bacterial biofilms, since the degradation of extracellular polymeric substances by depolymerases might facilitate the access of phages to the cells within different biofilm layers. Since the diversity of phage depolymerases is not yet fully explored, this is the first review gathering information about all the depolymerases encoded by fully sequenced phages. Overall, in this study, 160 putative depolymerases, including sialidases, levanases, xylosidases, dextranases, hyaluronidases, peptidases as well as pectate/pectin lyases, were found in 143 phages (43 Myoviridae, 47 Siphoviridae, 37 Podoviridae, and 16 unclassified) infecting 24 genera of bacteria. We further provide information about the main applications of phage depolymerases, which can comprise areas as diverse as medical, chemical, or food-processing industry.

Impact of Delftia tsuruhatensis and Achromobacter xylosoxidans on Escherichia coli dual-species biofilms treated with antibiotic agents

Recently it was demonstrated that for urinary tract infections species with a lower or unproven pathogenic potential, such as Delftia tsuruhatensis and Achromobacter xylosoxidans, might interact with conventional pathogenic agents such as Escherichia coli. Here, single- and dual-species biofilms of these microorganisms were characterized in terms of microbial composition over time, the average fitness of E. coli, the spatial organization and the biofilm antimicrobial profile. The results revealed a positive impact of these species on the fitness of E. coli and a greater tolerance to the antibiotic agents. In dual-species biofilms exposed to antibiotics, E. coli was able to dominate the microbial consortia in spite of being the most sensitive strain. This is the first study demonstrating the protective effect of less common species over E. coli under adverse conditions imposed by the use of antibiotic agents.

Surface phenomena and hydrodynamic effects on the deposition of Pseudomonas fluorescens

Biofilm adhesion to metals (copper, aluminium and brass) was studied at two different velocities and pH values of 7 and 9. Both bacteria and metals showed negative surface charges at those values of pH, which tends to slow down adhesion. Film densities increased with the fluid velocity and were also affected by the pH and by the growth rate of the bacteria. Long duration tests based on heat transfer measurements were run at five different fluid velocities and at pH = 7, showing in general an asymptotic behaviour and a control of deposition by adhesion and growth phenomena.

Particle transport in fouling caused by kaolin-water suspensions on copper tubes

Particulate fouling tests were carried out using kaolin-water suspensions flowing through an annular heat exchanger with a copper inner tube. The flow rate was changed from test to test, but the fluid temperature and pH, as well as the particle concentration, were maintained constant. In the lower range of fluid velocities (<0.5 m/s), the deposition process seemed to be controlled by mass transfer. The corresponding experimental transport fluxes were compared to the predictions obtained with several models, showing that diffusion governed particle transport. The absolute values of the mass transfer fluxes and their dependences on the Reynolds number were satisfactorily predicted by some of the models.

Conseqüências de diferentes sistemas de preparo do solo sobre a contaminação do solo, sedimentos e água por metais pesados

Este trabalho teve por objetivos determinar a influência de diferentes métodos de preparo do solo sobre as perdas por erosão de metais pesados e avaliar a contaminação dos sedimentos e da água do córrego principal da microbacia de Caetés, município de Paty do Alferes (RJ). A avaliação foi realizada durante os meses de dezembro de 1996 a março de 1997, no ciclo de cultivo do pepino (Cucumis sativus L ). Foram utilizadas parcelas do tipo Wischmeier, de tamanho de 22,0 x 4,0 m. Os tratamentos utilizados foram os seguintes: (a) aração com trator morro abaixo e queimado (MAQ); (b) aração com trator morro abaixo não queimado com restos de vegetação natural entre as linhas (MANQ); (c) aração com tração animal em nível, faixas de capim-colonião a cada 7,0 m (AA), e (d) cultivo mínimo, com preparo de covas em nível (CM). Avaliaram-se também os teores desses metais nos sedimentos de fundo e na água do córrego principal que drena a microbacia de Caetés. As perdas mais elevadas de metais pesados por erosão foram verificadas no tratamento MAQ, típico da região. Os sedimentos e a água do córrego da microbacia de Caetés mostraram incrementos nos teores totais de Cd, Ni, Pb, Zn e Mn de acordo com a posição de coleta na área. A água coletada no córrego e no açude apresentou concentrações de Cd, Mn e Pb acima dos padrões máximos estabelecidos para água potável. Os resultados obtidos neste trabalho permitem concluir que o uso intensivo de agroquímicos e as elevadas perdas de solo por erosão podem acarretar sérios riscos de contaminação da água do córrego da microbacia que é utilizada pelos animais e para irrigação.

Freqüência de irrigação em meloeiro cultivado em solo arenoso

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de cinco freqüências de irrigação na produtividade e na eficiência do uso da água em meloeiro cultivado sob fertirrigação por gotejamento em solo arenoso de Tabuleiro Costeiro do Piauí. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com cinco tratamentos e seis repetições. Os tratamentos foram: F1, F2, F3, F4 e F5, correspondentes às freqüências de irrigação de 0,5, 1, 2, 3 e 4 dias, respectivamente. A freqüência de irrigação influenciou as produtividades comercial e total do meloeiro. As maiores produtividades totais (70,73 t ha-1; 77,99 t ha-1 e 64,21 t ha-1) e comerciais (67,20 t ha-1; 63,88 t ha-1 e 53,67 t ha-1) foram obtidas com as freqüências de 0,5 e de 1 dia, respectivamente. Com aplicações menos freqüentes, houve redução significativa (P<0,01) nas produtividades comercial e total do meloeiro. O peso médio de frutos não foi influenciado pelas freqüências de aplicação de água. A maior e a menor eficiência de uso de água, 24,40 kg m-3 e 14,14 kg m-3, foram obtidas com F1 e F5, respectivamente. As freqüências de irrigação de duas vezes por dia, diária e a cada dois dias, são as recomendadas para o meloeiro cultivado em solo arenoso sob fertirrigação por gotejamento. A eficiência de uso da água no meloeiro é maior quando as freqüências de irrigação são maiores.

Efeito da idade e do repouso pós-colheita de frutos de pepino na semente armazenada

Para avaliar os efeitos da idade e do repouso pós-colheita de frutos de pepino (Cucumis sativus L.) de duas cultivares, Pérola (espinhos escuros) e Rubi (espinhos claros), sobre as alterações na qualidade fisiológica das sementes durante o armazenamento, conduziu-se um experimento em Botucatu, SP e Bandeirantes, PR, durante quatro anos. Os frutos foram colhidos desde os 15 ('Rubi') ou 20 ('Pérola') dias até 45 dias após a antese, permanecendo em repouso pós-colheita por 0, 5, 10 e 15 dias, antes da extração das sementes. Antes e após dois e três anos de armazenamento (sacos de papel em ambiente de laboratório), foram retiradas amostras para avaliação do potencial germinativo e do vigor. Os resultados revelaram que sementes imaturas, retiradas de frutos colhidos precocemente (até 30 dias após a antese) e sem repouso pós-colheita, perderam totalmente a capacidade germinativa no segundo ano de armazenamento. Sementes que apresentavam valores iniciais de germinação mais elevados, as colhidas de frutos maduros (com ou sem repouso pós-colheita) ou de imaturos (30 e 35 dias de idade) com 10 a 15 dias de repouso pós-colheita, mantiveram valores acima de 70% após três anos de armazenamento.

Correlação entre testes de vigor em sementes de maxixe

O objetivo deste trabalho foi comparar a eficiência de diferentes testes para determinação da qualidade fisiológica de sementes de maxixe (Cucumis anguria L.), visando melhorar sua utilização como testes de qualidade e verificar suas relações com a emergência de plântulas em campo. Foram avaliadas sementes de sete lotes, pelos testes de germinação, primeira contagem de germinação, condutividade elétrica a 4 e 24 horas, envelhecimento acelerado, deterioração controlada, teste de frio sem solo e emergência de plântulas em campo. O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Análise de Sementes e em um campo experimental da Embrapa-CPATSA, em Petrolina, PE, no período de janeiro a maio de 1996. Nos testes de laboratório, o delineamento experimental foi inteiramente casualizado, e nos testes de campo foi usado o delineamento em blocos casualizados - ambos com quatro repetições de cinqüenta sementes, sendo as médias comparadas pelo teste de Tukey a 1% de probabilidade. Os testes de germinação e vigor foram eficientes para detectar diferenças de qualidade fisiológica entre lotes de sementes de maxixe. Os testes de deterioração controlada e de frio sem solo foram mais consistentes na separação dos lotes em diferentes níveis de vigor, e ao mesmo tempo apresentaram os maiores níveis de correlação com a emergência de plântulas em campo.

Contaminação da microbacia de Caetés com metais pesados pelo uso de agroquímicos

Com o objetivo de avaliar a contaminação do solo, sedimentos, água e plantas por metais pesados, decorrente do uso de agroquímicos, na microbacia de Caetés em Paty do Alferes, RJ, amostras de solo foram analisadas, em 1996, para obter os teores totais de Cd, Co, Cu, Mn, Ni, Pb e Zn de duas áreas com diferentes declividades (25% e 45%) tendo, ambas, como cobertura vegetal, capoeira, pasto e olericultura. Os resultados referentes aos solos sob pastagem (antiga área de olericultura) mostraram maiores teores de metais pesados do que a área de capoeira. Entretanto, esses valores não atingiram níveis críticos no solo, e esses elementos estavam presentes em formas químicas pouco disponíveis para absorção pelas plantas, como foi constatado na análise de metais pesados em tomate (Lycopersicum esculentum L.), pimentão (Capsicum annuum L.), repolho (Brassica oleracea L.) e pepino (Cucumis sativus L.), que apresentaram níveis baixíssimos desses elementos. Nas amostras de sedimentos, o comportamento dos metais pesados foi semelhante ao obtido nos solos, estando esses elementos distribuídos em maior porcentagem nas frações residual, ligadas a óxidos de Mn e Fe e ligadas à matéria orgânica. As amostras de água do córrego e do açude que cortam a microbacia apresentaram valores acima dos padrões internacionais com relação a Cd, Pb e Mn.

Cucumber seedling dependence on cotyledonary leaves for early growth

The objective of this work was to evaluate the dependence of cucumber (Cucumis sativus L.) seedlings on cotyledonary leaves for early growth and establishment. Sets of two uniform emerging seedlings were used to quantify the initial growth and dry matter accumulation, as well as the intensity and stage of cotyledon damage in seedling establishment and to determine cotyledon protein, amino acid and carbohydrate contributions to the growing seedling. Cucumber seedling establishment was found to be highly dependent on cotyledonary leaves. Root system establishment was highly dependent on the health of the aerial part. One cotyledon was enough to maintain aerial growth of seedlings after unfolding the first true leaf. Cucumber seedlings depended on both cotyledons to keep root system growth at least until leaf area was equivalent to cotyledon area. Covering one or both cotyledons of seedlings with one unfolded leaf increased carbohydrate content of uncovered cotyledon and leaves compared with control seedlings. Cucumber seedlings are highly dependent on cotyledonary leaves and aerial parts are less dependent than root system. Cotyledon damage at early stages of plant establishment would adversely impact crop yield by reducing plant density, an important yield component, or slowing down seedling growth and establishment.

Necrotrophic fungi associated with epidermal microcracking caused by chilling injury in pickling cucumber fruit

The objective of this work was to visualize the association between microcracking and other epidermal chilling injury symptoms, and to identify rots in cucumber fruit (Cucumis sativus L.) by scanning electron microscopy (SEM). Depressed epidermal areas and surface cracking due to damages of subepidermal cells characterized the onset of pitting in cucumber fruit. The germination of conidia of Alternaria alternata, with some of them evident on the fractures in the cultivar Trópico, occurred after damaging on the epidermis. Before, the chilling injury symptoms became visible, Stemphylium herbarum conidia germinated, and mycelium penetrated through the hypodermis using the microcracks as pathway. In the cultivar Perichán 121 the fungus was identified as Botrytis cinerea.

Bioprospecção de isolados de Trichoderma spp. para o controle de Rhizoctonia solani na produção de mudas de pepino

O objetivo deste trabalho foi selecionar e identificar isolados de Trichoderma spp. para o controle do tombamento causado por Rhizoctonia solani (AG-4) em plântulas de pepino (Cucumis sativus L.), além de avaliar o efeito de concentrações crescentes e de combinações dos isolados mais eficientes no controle da doença. Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação, com 490 isolados. O tombamento das mudas foi avaliado uma semana após a aplicação à base das plântulas de substrato infestado com antagonista (1%) e patógeno (1%). Os doze isolados que proporcionaram mais de 85% de redução da doença foram testados em concentrações crescentes para o controle do patógeno (1%): 0,5, 1, 2, 3 e 4%. Também foi avaliado o efeito das combinações dos cinco isolados mais promissores. Os isolados mais efetivos foram identificados pelo sequenciamento da região espaçadores internos transcritos (ITS) do DNA ribossômico. Dos 490 isolados testados 44 (9%) reduziram o tombamento. As concentrações de antagonistas superiores a 2% foram as mais efetivas no controle da doença. Apenas duas combinações resultaram no aumento do controle da doença. Os isolados mais efetivos foram identificados como T. hamatum (IB08, IB30, IB60), T. harzianum (IB34, IB35), T. atroviride (IB13), T. spirale (IB16, IB24) e T. asperellum (IB44). Não foi possível a identificação da espécie de três isolados.

Influência de variáveis ambientais sobre a interação genótipos x ambientes em meloeiro

O objetivo do trabalho foi quantificar a influência de variáveis ambientais sobre a interação genótipos x ambientes em meloeiro. Foram utilizados dados de produtividade de oito híbridos de melão Cantaloupe testados em nove ambientes no Estado do Rio Grande do Norte. Para a identificação das variáveis ambientais relacionadas à interação G x A e sensibilidade dos híbridos, estimaram-se modelos de regressão fatorial, coeficiente de correlação de Spearman entre os escores dos componentes principais da análise AMMI e as médias das variáveis ambientais. As temperaturas média, máxima e mínima são as que mais influenciam na interação genótipos x ambientes em meloeiro para a produtividade.

Resistência de acessos de meloeiro à mosca-minadora Liriomyza spp. (Diptera: Agromyzidae)

A mosca-minadora é a principal praga do cultivo do melão no Nordeste brasileiro. Dentro de um programa do manejo integrado de pragas, o uso de resistência genética é um método de fácil adoção, ecológico e que proporciona a redução dos custos com aplicação de defensivos. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a resistência de acessos de meloeiro à mosca-minadora. Vinte e dois acessos e três híbridos foram avaliados em casadevegetação e em dois experimentos conduzidos em condições de campo. Em casa de vegetação, os acessos foram avaliados com chance de escolha para as características número de larvas, número de pupários e número de moscas em um delineamento em látice, com cinco repetições. Em condições de campo, os acessos foram avaliados em dois experimentos conduzidos nos anos de 2009 e 2010, no delineamento em blocos completos casualizados, com três repetições. Contabilizou-se o número de minas por folha. Há variabilidade entre os acessos de meloeiro para resistência à mosca-minadora nos acessos avaliados. O acesso AC-22 é o mais promissor como fonte de resistência à mosca- minadora nas avaliações em campo e casa de vegetação, seguido do acesso AC-10. Os demais acessos são suscetíveis.

Síntese e atividade fitotóxica de 2-fenil-6,7-exo-isopropilidenodioxi-8-oxabiciclo [3.2.1]oct-2-eno

The [3+4] cycloaddition between furan and the oxyallyl cation generated from 1-bromo-1-phenylpropan-2-one (4), resulted in the formation of 2-phenyl-8-oxabicyclo[3.2.1]oct-6-en-3-one (5) in 30% yield. This compound was further converted into 2-phenyl-6,7-exo-isopropylidenedioxi-8-oxabicyclo[3.2.1]oct-2-ene (13) in 35.4% yield. The selective effect of compound (13) and its isomer 3-phenyl-6,7-exo-isopropylidenedioxi-8-oxabicyclo[3.2.1]oct -2-ene (1a) on the radicle growth of Sorghum bicolor L. (sorghum) and Cucumis sativus L. (cucumber) were evaluated. For both plants, compound 13 showed to be more potent than its isomer 1a.