Chitosan/tripolyphosphate Nanoparticles Loaded With Paraquat Herbicide: An Environmentally Safer Alternative For Weed Control.

Paraquat is a fast acting nonselective contact herbicide that is extensively used worldwide. However, the aqueous solubility and soil sorption of this compound can cause problems of toxicity in nontarget organisms. This work investigates the preparation and characterization of nanoparticles composed of chitosan and sodium tripolyphosphate (TPP) to produce an efficient herbicidal formulation that was less toxic and could be used for safer control of weeds in agriculture. The toxicities of the formulations were evaluated using cell culture viability assays and the Allium cepa chromosome aberration test. The herbicidal activity was investigated in cultivations of maize (Zea mays) and mustard (Brassica sp.), and soil sorption of the nanoencapsulated herbicide was measured. The efficiency association of paraquat with the nanoparticles was 62.6 ± 0.7%. Encapsulation of the herbicide resulted in changes in its diffusion and release as well as its sorption by soil. Cytotoxicity and genotoxicity assays showed that the nanoencapsulated herbicide was less toxic than the pure compound, indicating its potential to control weeds while at the same time reducing environmental impacts. Measurements of herbicidal activity showed that the effectiveness of paraquat was preserved after encapsulation. It was concluded that the encapsulation of paraquat in nanoparticles can provide a useful means of reducing adverse impacts on human health and the environment, and that the formulation therefore has potential for use in agriculture.

Removal Of Glyphosate Herbicide From Water Using Biopolymer Membranes.

Enormous amounts of pesticides are manufactured and used worldwide, some of which reach soils and aquatic systems. Glyphosate is a non-selective herbicide that is effective against all types of weeds and has been used for many years. It can therefore be found as a contaminant in water, and procedures are required for its removal. This work investigates the use of biopolymeric membranes prepared with chitosan (CS), alginate (AG), and a chitosan/alginate combination (CS/AG) for the adsorption of glyphosate present in water samples. The adsorption of glyphosate by the different membranes was investigated using the pseudo-first order and pseudo-second order kinetic models, as well as the Langmuir and Freundlich isotherm models. The membranes were characterized regarding membrane solubility, swelling, mechanical, chemical and morphological properties. The results of kinetics experiments showed that adsorption equilibrium was reached within 4 h and that the CS membrane presented the best adsorption (10.88 mg of glyphosate/g of membrane), followed by the CS/AG bilayer (8.70 mg of glyphosate/g of membrane). The AG membrane did not show any adsorption capacity for this herbicide. The pseudo-second order model provided good fits to the glyphosate adsorption data on CS and CS/AG membranes, with high correlation coefficient values. Glyphosate adsorption by the membranes could be fitted by the Freundlich isotherm model. There was a high affinity between glyphosate and the CS membrane and moderate affinity in the case of the CS/AG membrane. Physico-chemical characterization of the membranes showed low values of solubility in water, indicating that the membranes are stable and not soluble in water. The SEM and AFM analysis showed evidence of the presence of glyphosate on CS membranes and on chitosan face on CS/AG membranes. The results showed that the glyphosate herbicide can be adsorbed by chitosan membranes and the proposed membrane-based methodology was successfully used to treat a water sample contaminated with glyphosate. Biopolymer membranes therefore potentially offer a versatile method to eliminate agricultural chemicals from water supplies.

Microsatellite Markers For Urochloa Humidicola (poaceae) And Their Transferability To Other Urochloa Species.

Urochloa humidicola is a warm-season grass commonly used as forage in the tropics and is recognized for its tolerance to seasonal flooding. This grass is an important forage species for the Cerrado and Amazon regions of Brazil. U. humidicola is a polyploid species with variable ploidy (6X-9X) and facultative apomixis with high phenotypic plasticity. However, this apomixis and ploidy, as well as the limited knowledge of the genetic basis of the germplasm collection, have constrained genetic breeding activities, yet microsatellite markers may enable a better understanding of the species' genetic composition. This study aimed to develop and characterize new polymorphic microsatellite molecular markers in U. humidicola and to evaluate their transferability to other Urochloa species. A set of microsatellite markers for U. humidicola was identified from two new enriched genomic DNA libraries: the first library was constructed from a single sexual genotype and the second from a pool of eight apomictic genotypes selected on the basis of previous results. Of the 114 loci developed, 72 primer pairs presented a good amplification product, and 64 were polymorphic among the 34 genotypes tested. The number of bands per simple sequence repeat (SSR) locus ranged from 1 to 29, with a mean of 9.6 bands per locus. The mean polymorphism information content (PIC) of all loci was 0.77, and the mean discrimination power (DP) was 0.87. STRUCTURE analysis revealed differences among U. humidicola accessions, hybrids, and other Urochloa accessions. The transferability of these microsatellites was evaluated in four species of the genus, U. brizantha, U. decumbens, U. ruziziensis, and U. dictyoneura, and the percentage of transferability ranged from 58.33% to 69.44% depending on the species. This work reports new polymorphic microsatellite markers for U. humidicola that can be used for breeding programs of this and other Urochloa species, including genetic linkage mapping, quantitative trait loci identification, and marker-assisted selection.

Determinação do perfil de compostos voláteis e avaliação do sabor e aroma de bebidas produzidas a partir da erva-mate (Ilex paraguariensis)

Volatile compounds from green and roasted yerba mate were analyzed by gas chromatography/mass spectrometry and the flavor profile from yerba mate beverages was determined by descriptive quantitative analyses. The main compounds tentatively identified in green mate were linalool, alpha-terpineol and trans-linalool oxide and in roasted mate were (E,Z)-2,4-heptadienal isomers and 5-methylfurfural. Green mate infusion was qualified as having bitter taste and aroma as well as green grass aroma while roasted mate was defined as having a smooth, slightly burnt aroma. The relationship between the tentatively identified compounds and flavor must be determined by olfatometric analysis.

Efeitos de dietas contendo Leucaena leucocephala e Saccharomyces cerevisiae sobre a fermentação ruminal e a emissão de gás metano em bovinos

Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar os efeitos do uso de leucena e levedura em dietas para bovinos sobre o metabolismo ruminal, incluindo o pH e as produções de ácido graxos voláteis (AGV), amônia e gás metano. Quatro bovinos machos com 800 kg e fistulados no rúmen foram mantidos em quadrado latino 4 × 4, em arranjo fatorial 2 × 2, composto de dois níveis de leucena (20 e 50% MS) e feno de capim coast-cross na presença ou ausência de levedura. Não houve influência das dietas nos valores médios de pH (média 6,82) e nas concentrações de amônia no rúmen, que variaram de 18 a 21 mg/100 mL. Houve interação entre níveis de leucena e levedura na concentração total de AGV. As dietas não diferiram quanto à concentração de ácido acético, mas os animais alimentados com a dieta com 50% de leucena e contendo levedura apresentaram maiores concentrações médias de ácido propiônico (média 19,14 mM). A emissão de metano reduziu em12,3% em relação à mesma dieta sem levedura e em 17,2% quando os animais foram alimentados com 20% de leucena com levedura. Verificou-se efeito associativo de leucena, quando fornecida em alto nível na dieta (50% MS), e levedura na redução da emissão de metano e na melhoria no padrão de fermentação no rúmen, o que pode reduzir as perdas de energia e melhorar eficiência energética do animal.

Produção de massa seca, relação folha/colmo e alguns índices de crescimento do Brachiaria brizantha cv. Xaraés cultivado com a combinação de doses de nitrogênio e potássio

Objetivou-se avaliar a produção de massa seca das folhas, a relação folha/colmo e alguns índices de crescimento do capim-xaraés submetido a doses de nitrogênio (N) e potássio (K). O experimento foi conduzido em casa-de-vegetação no período de novembro/2004 a fevereiro/2005. Adotou-se esquema fatorial 4 ´ 3, perfazendo 12 combinações, as quais foram distribuídas em delineamento experimental inteiramente casualizado, com quatro repetições, perfazendo um total 48 unidades experimentais. Foram utilizadas quatro doses de N (0, 75, 150 e 225 mg dm-3) e três doses de K (0, 50 e 100 mg dm-3). Verificou-se efeito das doses de N na produção de massa seca das folhas e na produção de massa seca total, em todos os cortes, com maior produção nas doses mais elevadas de N, ao passo que o K influenciou essas variáveis apenas no segundo corte. A relação folha/colmo, a RAF, a AFE e a RPF somente foram significativas no terceiro corte da planta. Os efeitos das doses de foram decrescentes sobre essas variáveis, enquanto as doses de K agiram de modo antagônico às doses de N sobre a RAF e AFE.

Efeito residual da silicatagem no solo e na produtividade do capim-marandu sob pastejo

A escória siderúrgica é uma alternativa para a correção da acidez dos solos e é constituída de silicato de cálcio. Neste estudo, avaliaram-se os efeitos residuais da aplicação de silicato de cálcio nos atributos químicos do solo e da planta em Latossolo Vermelho distroférrico típico com capim-Marandu (Brachiaria brizantha cv. Marandu), sob intensidades de pastejo em lotação rotacionada. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso, com intensidades de pastejo avaliadas pelas ofertas diárias de forragem de 50, 100, 150 e 200 kg t-1 de MS por PV nas parcelas experimentais, enquanto a aplicação superficial de silicato de cálcio combinado com calcário dolomítico, respectivamente, nas doses 0 + 0; 2 + 0; 4 + 0; 6 + 0; 2 + 4; 4 + 2 e 0 + 6 t ha- 1 nas subparcelas com quatro repetições, duas épocas (verão e inverno) e avaliação em três profundidades do solo (0-10, 10-20 e 20-40 cm). Os atributos químicos do solo pH em CaCl2, Ca, Mg, K, H + Al e V, avaliados 720 dias após a aplicação, apresentaram resultados favoráveis do poder residual do silicato de Ca e do calcário. A oferta de forragem 200 kg t-1 e o tratamento somente com calcário dolomítico (0 + 6 t ha-1) elevaram o valor de pH em CaCl2 e o V, principalmente na camada de 0-10 cm. Os teores de Si no solo foram influenciados pelas doses aplicadas de silicato de Ca, apesar de não terem causado alterações significativas nos teores foliares de Si. A composição químico-bromatológica foi afetada somente pelas ofertas e épocas. As ofertas, épocas e a interação época x oferta resultaram em efeitos na produção de matéria seca no pré-pastejo, com maiores produções para a oferta 200 kg t-1 e menores para a de 50 kg t-1 nas duas épocas. O resíduo (pós-pastejo) foi influenciado pelas ofertas e épocas. As ofertas 50 e 100 kg t-1 e o tratamento com 2 t ha-1 de silicato de Ca promoveram as maiores taxas de acúmulo de matéria seca.

Uso de levedura em equinos alimentados com dietas compostas de fenos de diferentes qualidades nutricionais

Com o objetivo de avaliar o efeito do uso de probiótico (Saccharomyces cerevisiae) em dietas para cavalos, utilizaram-se quatro equinos machos com média de 400 kg de peso corporal, em delineamento em quadrado latino 4 õ 4. As dietas foram compostas de concentrado e feno de capim-tifton 85 (de baixa qualidade) ou feno de alfafa (de alta qualidade), com ou sem a adição de levedura. Cada período experimental teve duração de 36 dias, com coleta total de fezes, para determinação dos coeficientes de digestibilidade aparente dos nutrientes, e coleta de fezes, para determinação do pH e da microbiologia fecal. A utilização de probiótico não alterou os coeficientes de digestibilidade aparente dos nutrientes das dietas, com exceção do extrato etéreo. A qualidade nutricional do feno influenciou os coeficientes de digestibilidade da matéria seca (MS), da proteína bruta (PB) e do extrato etéreo (EE) apenas no caso das dietas com feno de capim-tifton sem probiótico e com feno de alfafa com probiótico. A utilização de cultura de levedura aumentou a população de Lactobacillus nas fezes dos animais que receberam a dieta com feno de capim-tifton com probiótico. Não houve uso de probiótico na população de Lactobacillus nas dietas com feno de alfafa (de boa qualidade). A população de Streptococcus nas fezes aumentou com suplementação de levedura, tanto na dieta com feno de capim-tifton como naquela com feno de alfafa. A dieta com capim-tifton 85 sem probiótico promoveu redução nos valores de pH fecal 14 e 17 horas após a alimentação. Considerando ainda os valores de pH fecal nesses períodos após a alimentação, as dietas suplementadas com probiótico apresentaram valores superiores àqueles obtidos sem adição de levedura.

Allelopathic evidence in Brachiaria decumbens and its potential to invade the Brazilian Cerrados

The aim of this study was to look for evidence of allelochemicals in B. decumbens, in parts of the plant from where they could easily be released to the environment. The germination inhibition of Phalaris canariensis, Lactuca sativa (standard species) and Melinis minutiflora, another invasive African grass, was tested using B. decumbens germinating seeds and aqueous leachates of the roots, green and senescent leaves, at 5, 10 and 20% w/v. Both the germinating seeds and the aqueous leachates of B. decumbens reduced the germination of the species tested; the effectiveness of the aqueous leachates increased according to concentration. Apparently, the competitive advantage of B. decumbens in the cerrados could be amplified via allelopathy.

Análise morfométrica da transição esôfago-gástrica de eqüinos submetidos a diferentes manejos alimentares e atividade física

O objetivo deste trabalho foi identificar se diferentes tipos de manejo físico e alimentar determinaram mudanças adaptativas na morfometria da região de transição esôfago-gástrica (TEG) em eqüinos. Foram utilizados 15 conjuntos de animais adultos com raça, sexo e idade não identificados, divididos em três grupos de acordo com a dieta e a atividade física: grupo I - composto por cinco conjuntos da TEG de eqüinos em treinamento intensivo e alimentados principalmente à base de concentrado; grupo II - com cinco conjuntos da TEG de eqüinos que não desempenhavam atividade física intensa e eram alimentados principalmente à base de concentrado, e o grupo III - composto por cinco conjuntos da TEG de eqüinos mantidos a pasto e que não desempenhavam atividade física intensa. A região de transição esôfago-gástrica teve a estrutura do seu epitélio avaliada morfometricamente, onde foram feitas mensurações para identificar a espessura do epitélio estratificado pavimentoso queratinizado. A espessura do grupo I teve como média 122,3µm, do grupo II foi de 173,4µm e do grupo III foi de 281,7µm. Os resultados encontrados para a espessura do epitélio estratificado pavimentoso queratinizado dos eqüinos mostraram a existência de diferenças estatisticamente significativas dos eqüinos do grupo I, quando comparados aos eqüinos do grupo III.

Características agronômicas do Panicum maximum cv. "Mombaça" submetido a níveis crescentes de fósforo

O objetivo deste experimento foi avaliar o efeito da adição de doses crescentes de P2O5 sobre a altura do dossel, o número de perfilhos e a produção de matéria seca de folhas e de colmos do capim-Mombaça, em diferentes idades. Foi conduzido um experimento implantado em um Nitossolo Vermelho Eutrófico. O delineamento experimental usado foi o de blocos completos casualizados, com quatro repetições, cinco doses de P2O5 (30, 60, 90, 120 e 150kg ha-1) e uma testemunha. Para a primeira e segunda coletas, observou-se o efeito linear do fósforo sobre o perfilhamento. Para a terceira e quarta coletas, os dados ajustaram-se ao modelo quadrático. A participação das lâminas foliares na matéria seca da parte aérea diminuiu com as doses de P2O5. Por outro lado, a participação de colmos aumentou com as doses de P2O5. A produção de matéria seca (MS) da parte aérea para primeira, segunda e terceira coletas respondeu de forma linear à aplicação de P2O5 observando-se um aumento estimado de 7, 15 e 19kg ha-1 de MS por kg ha-1 de P2O5, respectivamente. Para a quarta coleta, os dados ajustaram-se ao modelo quadrático de regressão, sendo a máxima produção, 8,3Mg ha-1 de MS, obtida com a aplicação de 103kg ha-1 de P2O5.

Efeito da inclusão de diferentes fontes lipídicas e óleo mineral na dieta sobre a digestibilidade dos nutrientes e os níveis plasmáticos de gordura em equinos

Objetivou-se avaliar os efeitos da inclusão de gordura de origem animal ou vegetal e de óleo mineral sobre a aceitabilidade, a digestibilidade dos nutrientes e as concentrações plasmáticas de triglicérides e colesterol em equinos. Utilizaram-se quatro potros de 13 a 16 meses de idade recebendo dieta contendo feno de gramínea e concentrado, em delineamento quadrado latino, analisado por contrastes ortogonais. A aceitabilidade não foi influenciada pela quantidade nem pelo tipo de óleo adicionado às dietas. Os menores valores de digestibilidade de matéria seca (MS), matéria orgânica (MO) e extrato etéreo (EE) foram observados para as dietas acrescidas de óleo mineral (58,90; 60,29 e 32,02%) em comparação à dieta controle, cujos valores foram de 62,58; 64,41 e 77,72%. O coeficiente de digestibilidade do EE obtido com a dieta com óleo mineral foi menor (32,02%) que o obtido para as dietas com gordura animal (90,26%) e gordura vegetal (86,47%). A dieta com óleo mineral reduziu a concentração de HDL-C (68,75 mg/dL) em relação à dieta controle (76,00 mg/dL). A adição de fontes lipídicas e óleo mineral não influencia na aceitabilidade da dieta por equinos. O óleo vegetal não se diferencia da gordura animal quanto à digestibilidade dos nutrientes, no entanto, essas fontes de lipídios afetam a digestibilidade do extrato etéreo. A adição de óleo mineral reduz os níveis plasmáticos de HDL-C, ao passo que a adição de gordura animal e gordura vegetal não altera as concentrações plasmáticas de colesterol.

Carbon Stocks and Isotopic Composition of the Organic Matter in Soils Covered by Native Vegetation and Pasture in Sorocaba, SP, Brazil

Land cover change constitutes one of main way of alteration of soil organic matter in both quantitative and qualitative terms. The goal of this study was to compare the carbon stock and the isotopic signature of the organic matter in the soil of areas with different land use,covered with forest and grass (pasture). The study area is located at Sorocaba, SP, Brazil. Using un-deformed soil samples, we measured the carbon content and bulk density. The isotopic signature of soil carbon was determined through the analysis of isotopic ratio (12)C/(13)C. The pasture soil stocks 48% less carbon than the soil covered by natural forest. The isotopic signature indicated that 42.2% of organic matter of the soil covered by pasture is originated from grasses. This characterizes a highly degradation of organic matter in the environment, both quantitatively and qualitatively. Hence, some guidelines of recuperation are described in order to restore the soil organic matter, structure and porosity.

Topochemical distribution of lignin and hydroxycinnamic acids in sugar-cane cell walls and its correlation with the enzymatic hydrolysis of polysaccharides

Background: Lignin and hemicelluloses are the major components limiting enzyme infiltration into cell walls. Determination of the topochemical distribution of lignin and aromatics in sugar cane might provide important data on the recalcitrance of specific cells. We used cellular ultraviolet (UV) microspectrophotometry (UMSP) to topochemically detect lignin and hydroxycinnamic acids in individual fiber, vessel and parenchyma cell walls of untreated and chlorite-treated sugar cane. Internodes, presenting typical vascular bundles and sucrose-storing parenchyma cells, were divided into rind and pith fractions. Results: Vascular bundles were more abundant in the rind, whereas parenchyma cells predominated in the pith region. UV measurements of untreated fiber cell walls gave absorbance spectra typical of grass lignin, with a band at 278 nm and a pronounced shoulder at 315 nm, assigned to the presence of hydroxycinnamic acids linked to lignin and/or to arabino-methylglucurono-xylans. The cell walls of vessels had the highest level of lignification, followed by those of fibers and parenchyma. Pith parenchyma cell walls were characterized by very low absorbance values at 278 nm; however, a distinct peak at 315 nm indicated that pith parenchyma cells are not extensively lignified, but contain significant amounts of hydroxycinnamic acids. Cellular UV image profiles scanned with an absorbance intensity maximum of 278 nm identified the pattern of lignin distribution in the individual cell walls, with the highest concentration occurring in the middle lamella and cell corners. Chlorite treatment caused a rapid removal of hydroxycinnamic acids from parenchyma cell walls, whereas the thicker fiber cell walls were delignified only after a long treatment duration (4 hours). Untreated pith samples were promptly hydrolyzed by cellulases, reaching 63% of cellulose conversion after 72 hours of hydrolysis, whereas untreated rind samples achieved only 20% hydrolyzation. Conclusion: The low recalcitrance of pith cells correlated with the low UV-absorbance values seen in parenchyma cells. Chlorite treatment of pith cells did not enhance cellulose conversion. By contrast, application of the same treatment to rind cells led to significant removal of hydroxycinnamic acids and lignin, resulting in marked enhancement of cellulose conversion by cellulases.

Production of Cellulolytic Enzymes by Anaerobic Fungi Cultivated in Different Conditions

The present paper studies the influence of different nutrients for the production of two cellulolytic enzymes: endo beta-1.4 glucanase and exo beta-1.4 glucanase by anaerobic fungi taken from cow rumen, that were fed a diet of corn silage and Brachiaria decumbens grass hay. During the enzymatic degradation assays, it was observed that the addition of some essential nutrients in the formulation of the culture medium contributed positively in the cellulolytic enzyme production, with exception of riboflavin. Such results contributed in the establishment of an effective method for the evaluation of enzymatic activities in anaerobic fibrolytic fungi. In this work, nutrients added to enrich the culture medium have successfully proven that they can be used as inoculating agents (inductors) in diets rich in ensilage with law nutritive value.