New fluorescence parameters for monitoring photosynthesis in plants - 1. The effect of illumination on the fluorescence parameters of the JIP-test

Chlorophyll fluorescence measurements have a wide range of applications from basic understanding of photosynthesis functioning to plant environmental stress responses and direct assessments of plant health. The measured signal is the fluorescence intensity (expressed in relative units) and the most meaningful data are derived from the time dependent increase in fluorescence intensity achieved upon application of continuous bright light to a previously dark adapted sample. The fluorescence response changes over time and is termed the Kautsky curve or chlorophyll fluorescence transient. Recently, Strasser and Strasser (1995) formulated a group of fluorescence parameters, called the JIP-test, that quantify the stepwise flow of energy through Photosystem II, using input data from the fluorescence transient. The purpose of this study was to establish relationships between the biochemical reactions occurring in PS II and specific JIP-test parameters. This was approached using isolated systems that facilitated the addition of modifying agents, a PS II electron transport inhibitor, an electron acceptor and an uncoupler, whose effects on PS II activity are well documented in the literature. The alteration to PS II activity caused by each of these compounds could then be monitored through the JIP-test parameters and compared and contrasted with the literature. The known alteration in PS II activity of Chenopodium album atrazine resistant and sensitive biotypes was also used to gauge the effectiveness and sensitivity of the JIP-test. The information gained from the in vitro study was successfully applied to an in situ study. This is the first in a series of four papers. It shows that the trapping parameters of the JIP-test were most affected by illumination and that the reduction in trapping had a run-on effect to inhibit electron transport. When irradiance exposure proceeded to photoinhibition, the electron transport probability parameter was greatly reduced and dissipation significantly increased. These results illustrate the advantage of monitoring a number of fluorescence parameters over the use of just one, which is often the case when the F-V/F-M ratio is used.

Interaction of directional, neuromuscular and egocentric constraints on the stability of preferred bimanual coordination patterns

We investigated how the relative direction of limb movements in external space (iso- and non-isodirectionality), muscular constraints (the relative timing of homologous muscle activation) and the egocentric frame of reference (moving simultaneously toward/away the longitudinal axis of the body) contribute to the stability of coordinated movements. In the first experiment, we attempted to determine the respective stability of isodirectional and non-isodirectional movements in between-persons coordination. In a second experiment, we determined the effect of the relative direction in external space, and of muscular constraints, on pattern stability during a within-person bimanual coordination task. In the third experiment we dissociated the effects on pattern stability of the muscular constraints, relative direction and egocentric frame of reference. The results showed that (1) simultaneous activation of homologous muscles resulted in more stable performance than simultaneous activation of non-homologous muscles during within-subject coordination, and that (2) isodirectional movements were more stable than non-isodirectional movements during between-persons coordination, confirming the role of the relative direction of the moving limbs in the stability of bimanual coordination. Moreover, the egocentric constraint was to some extent found distinguishable from the effect of the relative direction of the moving limbs in external space, and from the effect of the relative timing of muscle activation. In summary, the present study showed that relative direction of the moving limbs in external space and muscular constraints may interact either to stabilize or destabilize coordination patterns. (C) 2003 Published by Elsevier B.V.

The effect of volition on the stability of bimanual coordination

The authors investigated how the intention to passively perform a behavior and the intention to persist with a behavior impact upon the spatial and temporal properties of bimanual coordination. Participants (N = 30) were asked to perform a bimanual coordination task that demanded the continuous rhythmic extension-flexion of the wrists. The frequency of movement was scaled by an auditory metronome beat from 1.5 Hz, increasing to 3.25 Hz in .25-Hz increments. The task was further defined by the requirement that the movements be performed initially in a prescribed pattern of coordination (in-phase or antiphase) while the participants assumed one of two different intentional states: stay with the prescribed pattern should it become unstable or do not intervene should the pattern begin to change. Transitions away from the initially prescribed pattern were observed only in trials conducted in the antiphase mode of coordination. The time at which the antiphase pattern of coordination became unstable was not found to be influenced by the intentional state. In addition, the do-not-intervene set led to a switch to an in-phase pattern of coordination whereas the stay set led to phase wandering. Those findings are discussed within the framework of a dynamic account of bimanual coordination.

Impacts of structural characteristics on activated sludge floc stability

Activated sludge samples from seven full-scale plants were investigated in order to determine the relationship between floc structure and floc stability. Floc stability was determined by shear sensitivity and floc strength. Floc structure was considered in terms of two size scales, the micro- and macrostructure. The microstructure refers to the organization of the floc components, such as the individual microorganisms. The macrostructure refers to the overall floc. The floc macrostructure was characterized by filament index, sludge volume index, size, and fractal dimension. It had a significant impact on floc stability. Large and open floes with low fractal dimensions containing large number of filaments were more shear sensitive and had lower floc strength compared to small and dense floes. Fluorescent in situ hybridization analysis indicated that the organization of the bacterial cells might also have an effect on the floc stability. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Differences in lung function, growth parameters and frequency of hospital admissions between adolescents with cystic fibrosis-related diabetes and controls

As survival of patients with CF increases,glucose intolerance and cystic fibrosisrelated diabetes (CFRD),ar e increasingly recognised common complications. CFRD may be preceded by a pre-diabetic state. Using markers identified as being associated with CFRD may improve targeted screening. Aim: To identify features consistently predicting CFRD in paediatric patients. Patients diagnosed with CFRD between January 1997–January 2002 were compared with age and sex matched controls. Clinical,micr obiological, and hospitalisation data was collected at time of CFRD diagnosis,and at six monthly intervals for 3 yr prior to diagnosis. Eight patients with CFRD were identified,mean age 13.7 yr (S.D. 3.49) at time of diagnosis. Control patients underwent OGTT to ensure normal glucose tolerance. Patients with CFRD had a lower FEV1 up to 12 months prior to diagnosis however, this was only significant at diagnosis. There was no difference in weight and height z scores between the 2 groups; however,the decrease in weight and height z scores in the CFRD group over 3 yr prior to diagnosis was significant. Mean number of days in hospital and admissions per patient significantly increased in the CFRD group,6 months prior to diagnosis. No other significant differences were observed between the 2 groups. Conclusions: This study has shown a difference in lung function,gr owth parameters and frequency of hospital admissions between patients with CFRD and controls. These differences may be utilised as tools for targeted screening in the paediatricyadolescent population. Further larger scale studies are required to improve guidelines for targeted screening in this population.

Pseudo-randomness of round-off errors in discretized linear maps on the plane

We analyze the sequences of round-off errors of the orbits of a discretized planar rotation, from a probabilistic angle. It was shown [Bosio & Vivaldi, 2000] that for a dense set of parameters, the discretized map can be embedded into an expanding p-adic dynamical system, which serves as a source of deterministic randomness. For each parameter value, these systems can generate infinitely many distinct pseudo-random sequences over a finite alphabet, whose average period is conjectured to grow exponentially with the bit-length of the initial condition (the seed). We study some properties of these symbolic sequences, deriving a central limit theorem for the deviations between round-off and exact orbits, and obtain bounds concerning repetitions of words. We also explore some asymptotic problems computationally, verifying, among other things, that the occurrence of words of a given length is consistent with that of an abstract Bernoulli sequence.

Variação radial da retratibilidade e densidade básica da madeira de Eucalyptus saligna Sm.

A ultra-estrutura e a composição química da madeira, bem como suas propriedades físicas e mecânicas, variam significativamente entre espécies, entre árvores de uma mesma espécie e, mesmo, entre diferentes partes de uma mesma árvore. Com este trabalho objetivou-se o estudo dos parâmetros de retratibilidade e de densidade básica da madeira Eucalyptus saligna, com idade de 16 anos, proveniente de talhões experimentais da EMBRAPA Florestas, de Colombo, Paraná. As amostras foram retiradas à altura do DAP de quatro posições eqüidistantes a partir da medula em direção à periferia, correspondendo a 0, 33, 66 e 100%, com dimensões nominais de 1,0 x 2,0 x 3,0 cm, sendo a última dimensão no sentido longitudinal. Elas foram mantidas em câmara fechada com ventilação, próximo de soluções salinas supersaturadas, com o objetivo de proporcionar diferentes condições de umidade relativa. Uma vez atingidas as distintas condições de umidade de equilíbrio, as amostras foram secas em estufa a 105 ºC e obtidos os dados de retratibilidade e densidade básica da madeira nas posições mencionadas. Constataram-se valores de contração volumétrica mais baixos na região medular, apresentando um acréscimo para as demais posições. Comportamento semelhante foi observado para os coeficientes das contrações lineares nas direções tangencial e radial. O fator anisotrópico foi consideravelmente mais elevado na região medular, decrescendo substancialmente em direção ao alburno. A densidade básica não mostrou sinais efetivos de estabilidade, apesar de mostrar tendência de aumento em direção à periferia do tronco.

Avaliação das propriedades higroscópicas da madeira de Eucalyptus saligna Sm., em diferentes condições de umidade relativa do ar

O estudo da higroscopicidade é indispensável para o entendimento da trabalhabilidade, estabilidade dimensional, resistência mecânica e durabilidade natural da madeira. Neste trabalho objetivou-se a avaliação do teor de equilíbrio higroscópico para diversas condições de umidade relativa do ar, bem como da retratibilidade linear e volumétrica e da densidade básica da madeira de Eucalyptus saligna Sm. A madeira utilizada foi proveniente de árvores com 16 anos de idade, procedentes de talhões experimentais da EMBRAPA Florestas de Colombo, Paraná. Amostras com dimensões de 1,0x2,0x3,0 cm, sendo a última na direção longitudinal, foram colocadas em uma câmara fechada, sob ventilação, próximas de recipientes com soluções salinas supersaturadas, a fim de atingir determinada condição preestabelecida de teor de equilíbrio higroscópico. Após o equilíbrio da umidade da madeira nas distintas condições de umidade relativa, as amostras foram secas em estufa, para posterior avaliação. Os dados relativos à umidade de equilíbrio ajustaram-se muito bem às condições de umidade relativa adotadas neste estudo, tendo sido possível estimar com grande precisão o teor de equilíbrio higroscópico, para a faixa de aproximadamente 20 até 100% de umidade relativa. A madeira em estudo apresentou dados de retratibilidade bastante elevados, se comparados aos de outras da mesma faixa de densidade. Apesar dos elevados coeficientes de contração, o fator anisotrópico ou relação T/R mostrou-se próximo daquele encontrado na grande maioria das madeiras comerciais brasileiras. Verificaram-se ainda coeficientes de contrações mais suaves nos teores de umidade abaixo de 17%.

Estudo da resistência não drenada de solo de baixa consistência por meio de ensaios de campo e laboratório

A variabilidade natural dos solos torna complexo o conhecimento de suas propriedades na elaboração de projetos geotécnicos, sendo a determinação da resistência ao cisalhamento não drenada um parâmetro importante nas análises de estabilidade de solos moles. Os ensaios de laboratório de cone e palheta, não convencionais, os ensaios de campo de palheta e piezocone e os ensaios de compressão simples e triaxial não adensado e não drenado foram utilizados para mensurar a resistência não drenada de uma camada de argila marinha mole localizada na planície costeira central brasileira. Os ensaios de laboratório foram realizados em amostras indeformadas coletadas com amostradores de pistão estacionário em vertical próxima à realização dos ensaios de campo. O sítio foi investigado preliminarmente por sondagens de simples reconhecimento, sendo apresentado o perfil estratigráfico por meio de modelagem computacional. Foram também realizados ensaios para caracterização física (análise granulométrica, teor de umidade, limites de liquidez e plasticidade, densidade real dos grãos) e mineralógica (difração de raios X), e ensaios de adensamento para obtenção do histórico de tensões e classificação de qualidade das amostras indeformadas. Os valores de resistência não drenada obtidos pelos ensaios de laboratório foram comparados ao perfil contínuo de resistência determinado empiricamente pelo ensaio de piezocone, com fator de cone Nkt calibrado pelo ensaio de palheta de campo, apresentando boa concordância, com a variabilidade natural do solo influenciando de forma preponderante a qualidade das amostras na variação entre os resultados. Os valores de resistência obtidos pelos ensaios de laboratório de cone e palheta foram comparados entre si, apresentando boa compatibilidade. Ambos, quando comparados ao ensaio de palheta de campo, não apresentaram boa concordância. Os resultados de resistência obtidos pelos ensaios de compressão simples e triaxial apresentaram boa compatibilidade com os resultados do ensaio de laboratório de cone, o que não ocorreu com os resultados do ensaio de laboratório de palheta. Na comparação entre a resistência normalizada pela tensão de sobreadensamento obtida pelos diversos métodos e algumas correlações empíricas da literatura internacional, foi observado para as amostras de solo com índice de plasticidade superior a 60% boa concordância com as correlações de Mesri (1975) e Jamiolkowski et al (1985). Os ensaios não convencionais apresentaram boa confiabilidade, que aliado a simplicidade e agilidade de execução, justificam a difusão destes na prática da investigação geotécnica brasileira como método alternativo para complementar e dar suporte às estimativas de resistência não drenada de solos moles.

Estudo do efeito da face sobre o equilíbrio de estruturas de contenção de solo reforçado sob condições de trabalho

Os métodos de análise de estruturas de contenção de solo reforçado sob condições de trabalho, em geral, desconsideram a contribuição da face para o equilíbrio da estrutura. Visando estudar a influência do peso específico da face e das propriedades relacionadas à rigidez da mesma sobre o desempenho das estruturas de solo reforçado, são realizadas simulações numéricas de diversas estruturas, utilizando a versão de dupla precisão do programa CRISP92-SC. Avalia-se, também, o emprego de diferentes tipos de elementos para a representação da face. Verifica-se que a face rígida impõe redução significativa das solicitações máximas de tração nos reforços e dos deslocamentos das estruturas de solo reforçado. A influência do peso específico da face sobre a estabilidade interna dos maciços reforçados mostrase desprezível e constata-se que a rigidez à flexão e a rigidez axial da face, função da sua geometria e do seu módulo de Young, são parâmetros influentes no comportamento das estruturas de contenção de solo reforçado. As variações da tração no reforço e da resultante de força cortante na face, em decorrência do enrijecimento da face, são analisadas e propõe-se uma relação entre elas. Quanto à forma de representação de uma face com rigidez expressiva, na simulação de uma estrutura de solo reforçado com o CRISP92-SC, é observado que a representação da face, seja por elementos de viga, seja por elementos quadriláteros, não altera os resultados da análise.

Estudo da Influencia de antioxidantes na avaliacao da estabilidade oxidativa de biodiesel pelo metodo petroOXY

O uso do biodiesel como um substituto total ou parcial do diesel de petróleo é significativo, entretanto a sua baixa estabilidade oxidativa é um ponto desfavorável. Portanto o uso de antioxidantes é viável desde que diminuam a velocidade de degradação promovido pela oxidação. Mas a ação de um antioxidante está relacionada com a composição química do biodiesel ao qual é adicionado. Considerando a importância e o crescimento da indústria de biodiesel, a necessidade de utilização de antioxidantes, e a busca por novas fontes como matérias primas, faz-se necessário estudar a eficiência de antioxidantes para o aumento da vida útil do biodiesel, além de avaliar novas culturas com potencial de produção como o pinhão manso (Jatropha curcas L.) e nabo forrageiro (Raphanus sativus L.). O objetivo deste trabalho foi avaliar os antioxidantes BHT (butilhidroxitolueno), PA (ácido pirogálico) e PG (galato de propila), em concentrações de 50, 200, 500, 1000 e 2000 mg/kg, nos biodiesel de pinhão manso, nabo forrageiro e soja, empregando a metodologia PetroOXY, ensaio acelerado de oxidação, para a determinação do seu período de indução. Os biodieseis foram obtidos através de reações de transesterificação, utilizando rota metílica, com rendimentos superiores a 80% e foram caracterizados através de alguns parâmetros físico-químicos. Foi observada a eficiência do uso de antioxidantes no aumento da vida útil do biodiesel. E com o aumento da concentração houve um aumento do período de indução. A eficiência do BHT foi sempre crescente com o aumento da concentração para todos os biodieseis enquanto que para o PG e PA houve uma diminuição da eficiência na maior concentração. A metodologia usada para avaliação da estabilidade oxidativa, PetroOXY, mostrou-se eficaz, de boa repetibilidade e reprodutibilidade, além de ser mais rápida e completa que o método Rancimat. Na concentração mais elevada, 2000 mg/kg, o melhor desempenho foi para o BHT, nas concentrações inferiores a 2000 mg/kg, a melhor eficiência foi para o PA ~ PG, nos três biodieseis estudados, soja, nabo forrageiro e pinhão manso.

Evaluation of respiratory parameters in minimally processed lettuce grown under organic or conventional system

The increased preference for minimally processed vegetables has been attributed to the health benefits associated with fresh produce and the demand for ready-to-eat salads. In this paper, lettuce (Lactuca sativa L.) was evaluated for the effects of different cropping systems on the respiratory properties. Lettuce was packaged in low density polyethylene bags and stored in a refrigerator at 4 ºC. The concentration of carbon dioxide and oxygen inside the package was monitored during the storage at zero, three, six, eight, ten and twelve days by gas chromatography. Dry matter variation was measured gravimetrically up to day fourteen of storage. Values of respiratory rate for conventional lettuce increased from day 1 to 3 and remained low, while respiratory rate of the organic lettuce increased three-fold up to day 8, stabilizing at a high level. Variation in dry matter during storage also resulted from differences between the two cultivation systems. The highest content of dry matter was achieved by organic lettuce.

Fiber average size and distribution dependence on the electrospinning parameters of poly(vinylidene fluoride trifluoroethylene)) membranes for biomedical applications

Poly(vinylidene fluoride-trifluoethylene) electrospun membranes were obtained from a blend of dimethylformamide (DMF) and methylethylketone (MEK) solvents. The inclusion of the MEK to the solvent system promotes a faster solvent evaporation allowing complete polymer crystallization during the jet travelling between the tip and the grounded collector. Several processing parameters were systematically changed to study their influence on fiber dimensions. Applied voltage and inner needle diameter do not have large influence on the electrospun fiber average diameter but in the fiber diameter distribution. On the other hand, the increase of the distance between the needle tip to collector results in fibers with larger average diameter. Independently on the processing conditions, all mats are produced in the electroactive phase of the polymer. Further, MC-3T3-E1cell adhesion was not inhibited by the fiber mats preparation, indicating their potential use for biomedical applications.

Influence of electrospinning parameters on Poly(hydroxybutyrate) electrospun membranes fiber size and distribution

Poly(hydroxybutyrate) (PHB) obtained from sugar cane was dissolved in a blend of chloroform and dimethylformamide (DMF) and electrospun at 40 ºC. By adding DMF to the solution, the electrospinning process for the PHB polymer becomes more stable, allowing complete polymer crystallization during the jet travelling between the tip and the grounded collector. The influence of processing parameters on fiber size and distribution was systematically studied. It was observed that an increase of tip inner diameter promotes a decrease of the fiber average size and a broader distribution. On the other hand, an increase of the electric field and flow rate produces an increase of fiber diameter until a maximum of ~2.0 m, but for electric fields higher than 1.5 kV.cm-1, a decrease of the fiber diameter was observed. Polymer crystalline phase seems to be independent of the processing conditions and a crystallinity degree of 53 % was found. Moreover, thermal degradation of the as-spun membrane occurs in single step degradation with activation energy of 91 kJ/mol. Furthermore, MC-3T3-E1 cell adhesion was not inhibited by the fiber mats preparation, indicating their potential use for biomedical applications.