Use of a lux-marked rhizobacterium as a biosensor to assess changes in rhizosphere C flow due to pollutant stress

The flow of carbon from plant roots into soil supports a range of microbial processes and is therefore critical to ecosystem function and health. Pollution-induced stress, which influences rhizosphere C flow is of considerable potential importance, and therefore needs to be evaluated. This paper reports on a method, based on reporter gene technology, for quantifying pollutant effects on rhizosphere C flow. The method uses the lux-marked rhizobacterium Pseudomonas fluorescens, where bioluminescence output of this biosensor is directly correlated with the metabolic activity and reports on C flow in root exudate. Plantago lanceolata was treated with paraquat (representing a model pollutant stress) in a simple microcosm system. The lux-biosensor response correlated closely with C concentrations in the exudate and demonstrated that the pollutant stress increased the C flow from the plantago roots, 24 h after application of the herbicide. The lux-reporter system therefore potentially offers a technique for use in assessing the impact of pollutant stress on rhizosphere C flow through the soil microbial biomass.

Genotoxicity and cytotoxicity of Cr(VI) and Pb²+ in Pisum sativum

A toxicidade dos metais é uma problemática que envolve a saúde humana e o ambiente, sendo necessária uma vigilância constante e uma avaliação dos danos precisa e robusta. As plantas, como principal fonte alimentar e de produtos, são de vital importância à sociedade humana. Devido a serem seres sesseis, este grupo é um dos mais afectados por poluentes, tornandoos objectos de estudo extremamente interessantes. O objectivo desta tese foi avaliar os efeitos genotóxicos e citotóxicos do Cr(VI) e Pb2+ na espécie modelo Pisum sativum L. No capitulo I é introduzida a problemática da toxicidade de ambos os metais, com especial relevo nas plantas, bem como as abordagens mais actuais no estudo da geno e citotoxicidade. No capitulo II são apresentados os resultados dos estudos da genotoxicidade do Pb2+ (II-1) e Cr(VI) (II-2 e II-3), tendo sido realizados analises de dano ao DNA a vários níveis e alterações do ciclo celular (II-1 e II-2), bem como a detecção de instabilidade de microssatelites (II-1 e II-3), que é um indicador do estado funcional do mecanismo de reparação do DNA. O capítulo III aborda o efeito de stresses abióticos na capacidade fotossintética da espécie modelo. No capítulo III-1, realizou-se um estudo pioneiro de avaliação da aplicabilidade da citometria de fluxo no estudo da fotossíntese, mais concretamente no estado funcional e estrutural dos cloroplastos, quando expostos a um inibidor da fotossíntese (Paraquat). Os dados obtidos neste estudo encorajaram a aplicação da técnica nos capítulos III-2 e III-3, nos quais se analisaram os efeitos dos metais Pb2+ (III- 2) e Cr(VI) (III-3) na capacidade fotossintética de plantas expostas a este metal; em estudos que envolveram vários marcadores clássicos, para alem dos da citometria de fluxo. Finalmente, no capítulo IV são apresentadas as conclusões finais do trabalho, uma comparativa entre os efeitos e níveis de toxicidade dos dois metais em estudo e são apontadas algumas perspectivas para futuros estudos, levantadas pelos dados obtidos.

The effects of oxidative stress on the retinal structure and function

Des études antérieures ont démontré que le métabolisme de la rétine, son apport sanguin et sa consommation de l'oxygène sont plus élevés dans le noir (Riva C.E. et al. 1983, Wang L. et al. 1996, Tam B.M. and Moritz O.L. 2007). Les stimuli physiologiques jouent supposément un rôle important dans le développement des différents systèmes nerveux (Arthur W. Spira, David Parkinson 1991). La privation de la rétine de son stimulus physiologique, la lumière, est un moyen valable de démontrer la validité de ce concept. D'autres études ont affirmé que les injections de dichlorure de paraquat dans la cavité vitréenne causent une sévère rétinopathie (Rétinopathie induite par paraquat: RIP). Cette rétinopathie est provoquée par les dérivés réactifs de l'oxygène (DRO) générés par le paraquat (Cingolani C. et al. 2006, Lu L. et al. 2006). Le but de notre premier projet (''Dark rearing project'') était de déterminer si les conséquences nocives de l'hyperoxie postnatale chez les rats albinos SD pourraient être amoindries en élevant une portée de rats au noir. Nos résultats suggèrent qu'une augmentation du métabolisme de la rétine causée par la déprivation de lumière chez les ratons, pourrait protéger ou masquer certains effets néfastes de l'hyperoxie postnatale. Le but de notre deuxième étude (''Paraquat project'') était d'examiner les possibles points de similitude entre RIP et d'autres modèles de rétinopathies oxydatives étudiés présentement par notre équipe, à savoir: Rétinopathie induite par l'oxygène (RIO) et Rétinopathie induite par la lumière (RIL). Nos résultats suggèrent que l'injection de dichlorure de paraquat dans la cavité vitréenne cause des changements sévères de la fonction de la rétine, tandis que sa structure semble intacte. La sévérité de ces changements dépend inversement de la maturité de la rétine au moment de l'injection.

Studies on the toxic effects of somepesticides on the fish etroplus maculatus

The present study involved investigation of the lethal and sublethal effects of three pesticides individually. The pesticides are the commercial formulations of DDT (organochlorine).Dime— cron (organophosphate) and Gramoxone (paraquat dichloride).Aspects like individual toxicity, modulations in the activities of some selected enzymes, consequent to exposure to sub lethal levels of pesticides, sub lethal effects onperipheral haematology and alterations caused on the tissue architecture of brain, gills and liver, have been documented. Attempts have been made to analyse the impact of pesticides, added at realistic Levels to the experimental media, on the life and activity of Etroplus maculatus

Estudi d'una metal·lotioneïna d'alzina surera (QsMT)

En aquest treball es caracteriza per primera vegada la capacitat de coordinació metàl·lica d'una metal·lotineïna (MT) de planta i es proposa un model de plegament per a les MTs de planta en general. Els resultat mostren que aquestes proteïnes poden tenir un paper molt important en la regulació de l'estat redox de les cèl·lules, probablement a través de la coordinació a Cu. Les MTs de planta són proteïnes molt desconegudes. Es postula que participen en l'homeòstasi del Cu i en la protecció contra l'estrès oxidatiu, però es desconeix la capacitat de coordinació metàl·lica i el plegament. En aquest treball s'han estudiat una metal·lotioneïna d'alzina surera, QsMT, aïllada d'una llibreria de cDNA de fel·lema. Els objectius concrets han estat: (1) estudiar l'expressió de QsMT i la resposta a l'estrès oxidatiu; (2) determinar la capacitat de coordinació metàl·lica i la funcionalitat in vivo; (3) fer una aproximació al plegament de les MTs de planta. L'expressió del gen s'ha estudiat mitjançant hibridació in situ en plàntules i en embrions d'alzina surera. QsMT s'expressa majoritàriament en cèl·lules amb fort estrès oxidatiu, associat a la síntesi de polifenols (suberització i lignificació) i a la senescència. També s'expressa en cèl·lules meristemàtiques, cèl·lules en divisió molt activa on la funció de les MTs podria estar relacionada amb el manteniment de l'estat redox. L'aplicació d'estrès oxidatiu exogen (H2O2 i paraquat) incrementa fortament l'expressió de QsMT en teixits amb expressió constitutiva, confirmant la regulació de l'expressió del gen per estrès oxidatiu. Per l'estudi de les propietats de coordinació metàl·lica es va expressar QsMT en cèl·lules d'E. coli en medi de cultiu suplementat amb Cu, Zn o Cd. Es van aïllar els agregats metàl·lics corresponents i es van analitzar mitjançant tècniques espectroscòpiques i espectromètriques (ICP-OES, ESI-MS i CD). Els resultats mostren que QsMT coordina de forma estable Cu (8 ions metàl·lics/molècula), Zn (4 ions de Zn/molècula) i Cd (6 ions de Cd/molècula), i adopta una estructura especialment quiral en coordinació a Cu. L'elevada capacitat quelant de la proteïna i la quiralitat de l'estructura indiquen que QsMT possiblement té preferència metàl·lica pel Cu i per tant una funció relacionada amb aquest metall in vivo. Estudis de complementació en llevat demostren que QsMT coordina Cu de forma funcional in vivo. En coordinació a Cd QsMT presenta una peculiaritat no observada fins ara en altres MTs: la participació d'ions sulfur en la formació de l'agregat metàl·lic incrementant la capacitat de coordinació metàl·lica (6 ions metàl·lics divalents de Cd enlloc de 4 ions de Zn). A més QsMT coordina Cd de forma funcional en llevat, i per tant la seva funció també podria estar relacionada amb la destoxicació de Cd en la planta. QsMT s'ha utilitzat com a model per fer una aproximació al plegament de les MTs de planta. Amb aquest objectiu vam dissenyar tres pèptids mutants derivats de QsMT: N25 corresponent a la zona rica en cisteïna en posició amino-terminal, C18 corresponent a la zona rica en cisteïna en posició carboxil-terminal, i N25-C18 corresponent a les dues zones riques en cisteïna enllaçades per 4 glicines substituint la zona central de 39 aminoàcids. Es van expressar i estudiar aquests pèptids per les mateixes tècniques utilitzades en l'estudi de QsMT. Els resultats indiquen que QsMT es plega formant un sol agregat metàl·lic per la interacció de les dues zones riques en cisteïna. En aquest model la zona central d'enllaç, típica de les MTs de planta, no participa en la coordinació metàl·lica però és imprescindible per a la funció de la proteïna. El paper de la zona central podria variar en funció del metall que coordina, participant en el plegament i estructura de la proteïna quan coordina Zn i Cd i en la seva regulació i estabilització quan coordina Cu.

Studies on weed infestation and tea growth under various weed management methods in a young Tea (Camellia sinensis [L.] kuntze) plantation

A field experiment was conducted in the low country of Sri Lanka, during the period 1994–1995 to investigate the severity of weed infestation and tea growth in relation to weed management methods in newly established tea (Camellia sinensis[L.] Kuntze). Manual weeding (hand and slash weeding) at various intervals was compared with various herbicides, with or without mulching. Weed control with herbicides was superior to that of hand weeding at 6-week intervals or more. Weed control with oxyfluorfen at 0.29 kg ai ha−1 + paraquat at 0.17 kg ai ha−1 or glyphosate at 0.99 kg ai ha−1 + kaolin at 3.42 kg ha−1 were superior. Plots unweeded for 12 weeks or more produced significantly greater (P < 0.05) weed biomass than plots unweeded for 6 weeks. Although the least weed dry weight (P < 0.05) and the greatest number of weed species were recorded with hand weeding at 2 week intervals, there was no particular benefit on tea growth when compared with hand weeding at 6 and 12 week intervals. Inter row mulching in chemically treated plots was more favorable for tea growth than no mulching, while living weed cover in unmulched slash weeded plots suppressed tea growth. A combination of mulching and herbicides, particularly oxyfluorfen and paraquat, followed by hand weeding at least every 6–8 weeks was considered the most appropriate weed management system for young tea.

Prevalence of multiple antibiotic resistance in 443 Campylobacter spp. isolated from humans and animals

Aims: In view of recent findings that a multidrug efflux pump CmeABC exists in Campylobacter jejuni, 391 C. jejuni and 52 Campylobacter coli of human and animal origin were examined for a multidrug resistance phenotype. Materials and methods: The MICs of ampicillin, chloramphenicol, ciprofloxacin, erythromycin, kanamycin, tetracycline, cetrimide, triclosan, acridine orange, paraquat and ethidium bromide were determined. Resistance to organic solvents and the effect of salicylate (known inducer of the marRAB operon in Escherichia coli and Salmonella) were also examined. Results: Two C. coli and 13 C. jejuni isolates, mainly from pigs or poultry, were resistant to three or more antibiotics and 12 of these strains had reduced susceptibility to acridine orange and/or ethidium bromide. Strains (n=20) that were less susceptible to acridine orange, ethidium bromide and triclosan were significantly more resistant (P<0.05) to ampicillin, chloramphenicol, ciprofloxacin, erythromycin, nalidixic acid and tetracycline, with two- to four-fold increases in MIC values compared with strains (n=20) most susceptible to acridine orange, ethidium bromide and triclosan. Growth of strains with 1 mM salicylate caused a small (up to two-fold) but statistically significant (Pless than or equal to0.005) increase in the MICs of chloramphenicol, ciprofloxacin, erythromycin and tetracycline. Conclusions: These data indicate that multiple antibiotic resistant (MAR)-like Campylobacter strains occur and it may be postulated that these may overexpress cmeABC or another efflux system.

CztR, a LysR-Type Transcriptional Regulator Involved in Zinc Homeostasis and Oxidative Stress Defense in Caulobacter crescentus

Caulobacter crescentus is a free-living alphaproteobacterium that has 11 predicted LysR-type transcriptional regulators (LTTRs). Previously, a C. crescentus mutant strain with a mini-Tn5lacZ transposon inserted into a gene encoding an LTTR was isolated; this mutant was sensitive to cadmium. In this work, a mutant strain with a deletion was obtained, and the role of this LTTR (called CztR here) was evaluated. The transcriptional start site of this gene was determined by primer extension analysis, and its promoter was cloned in front of a lacZ reporter gene. beta-Galactosidase activity assays, performed with the wild-type and mutant strains, indicated that this gene is 2-fold induced when cells enter stationary phase and that it is negatively autoregulated. Moreover, this regulator is essential for the expression of the divergent cztA gene at stationary phase, in minimal medium, and in response to zinc depletion. This gene encodes a hypothetical protein containing 10 predicted transmembrane segments, and its expression pattern suggests that it encodes a putative zinc transporter. The cztR strain was also shown to be sensitive to superoxide (generated by paraquat) and to hydrogen peroxide but not to tert-butyl hydroperoxide. The expression of katG and ahpC, but not that of the superoxide dismutase genes, was increased in the cztR mutant. A model is proposed to explain how CztR binding to the divergent regulatory regions could activate cztA expression and repress its own transcription.

Catalase-peroxidase activity is decreased in a Caulobacter crescentus rho mutant

A Caulobacter crescentus rho:Tn5 mutant strain presenting a partially functional transcription termination factor Rho is highly sensitive to hydrogen peroxide in both exponential and stationary phases. The mutant was shown to be permanently under oxidative stress, based on fluorophore oxidation, and also to be sensitive to tert-butyl hydroperoxide and paraquat. However, the results showed that the activities of superoxide dismutases CuZnSOD and FeSOD and the alkylhydroperoxide reductase ahpC mRNA levels in the rho mutant were comparable to the wild-type control in the exponential and stationary phases. In contrast, the KatG catalase activity of the rho mutant strain was drastically decreased and did not show the expected increase in the stationary phase compared with the exponential phase. Transcription of the katG gene was increased in the rho mutant and the levels of the immunoreactive KatG protein do not differ considerably compared with the wild type in the stationary phase, suggesting that KatG activity is affected in a translational or a post-translational step.

A simple and sensitive detection of diquat herbicide using a dental amalgam electrode A comparison using the chromatographic technique

This paper describes the use of a dental amalgam electrode (DAE) to evaluate the electrochemical behaviour and to develop an electroanalytical procedure for determination of diquat herbicide in natural water and potato samples. The work was based on the square wave voltammetry responses of diquat, which presented two well-defined and reversible reduction peaks, at -0.56 V (peak 1) and -1.00V (peak 2). The experimental and voltammetric parameters were optimised, and the analytical curves were constructed and compared to similar curves performed by high performance liquid chromatography coupled to ultraviolet-visible spectrophotometric detector (HPLC/UV-vis). The responses were directly proportional to diquat concentration in a large interval of concentration, and the calculated detection limits were very similar, around 10 mu g L(-1) (10 ppb) for voltammetric and chromatographic experiments. These values were lower than the maximum residue limit established for natural water by the Brazilian Environmental Agency. The recovery percentages in pure electrolyte, natural water and potato samples showed values from 70% to 130%, demonstrating that the voltammetric methodology proposed is suitable for determining any contamination by diquat in different samples, minimising the toxic residues due to the use of liquid mercury or the adsorptive process relative to use of other solid surfaces. (C) 2009 Published by Elsevier B.V.

Estudos dos alcalóides β-carbolínicos em diferentes modelos biológicos

Os alcalóides β-carbolínicos possuem uma ampla distribuição, sendo encontrados em várias famílias de plantas, além de estarem presentes na fumaça do cigarro, bebidas alcoólicas, alimentos excessivamente cozidos e em mamíferos. Estes alcalóides são conhecidos por apresentarem várias ações farmacológicas sobre os sistemas nervoso central, muscular e cardiovascular, causando alucinações, tremores, convulsões, hipotensão e bradicardia. Possuem também atividade antioxidante e imunossupressora, além de ligarem-se a receptores de serotonina, dopamina, benzodiazepina; são também inibidores das enzimas monoamino-oxidase-A (MAO-A) e DNA topoisomerases. Os objetivos do presente estudo foram avaliar os possíveis efeitos antioxidantes, antimutagênicos, antigenotóxicos e neurocomportamentais dos alcalóides β-carbolínicos: harmano, harmina, harmol, harmalol e harmalina, utilizando teste de sensibilidade e antimutagênese em Saccharomyces cerevisiae, ensaio cometa em cultura de células de pulmão de hâmster chinês (V79) e avaliação do comportamento, através da tarefa de reconhecimento de novo objeto, em camundongos, respectivamente. Em testes de sensibilidade, todos os alcalóides protegeram as linhagens deficientes em sistemas de defesa antioxidante de S. cerevisiae contra danos induzidos pelos oxidantes H2O2 e paraquat. De maneira geral, os alcalóides β-carbolínicos protegeram mais as células dos danos gerados pelo H2O2 e o aumento da viabilidade foi mais significativo para as linhagens sod1Δ, sod2Δ e sod1Δsod2Δ. Também, possivelmente por uma ação seqüestradora de espécies reativas de oxigênio, os alcalóides β-carbolínicos mostraram forte atividade contra danos no DNA induzidos pelo H2O2, no teste de antimutagênese com a linhagem N123 de S. cerevisae e no teste de antigenotoxicidade, utilizando o ensaio cometa com células V79. As dihidro-β-carbolinas harmalina e harmalol mostraram um efeito mais pronunciado que as β-carbolinas nos ensaios citados acima. Quanto à avaliação dos efeitos neurocomportamentais em camundongos, a administração sistêmica dos alcalóides β-carbolínicos facilitou a formação de memória de curta duração, no caso da harmina, harmol e harmalina e, também a memória de longa duração (harmalina) em camundongos, verificada com uso da tarefa de reconhecimento de novo objeto.

Controle químico de biótipos de buva (Conyza canadensis e Conyza bonariensis) resistentes ao glyphosate

Studies were conducted at Estacao Experimental de Citricultura de Bebedouro, SP to evaluate the response of glyphosate-resistant horseweed and hairy fleabane biotypes to herbicides glyphosate, bromacil + diuron, diuron e paraquat isolated and in mixture and effect of a sequential application of glyphosate. The experimental design was of complete randomized blocks with four replication and seven treatments. The herbicides were applied with costal sprayer, constant pressure with three nozzles TT110015, the equivalent spray volume was 150 L ha(-1). The control was visually evaluated, trough percentile note scale. The best results were obtained to general control of weed with diuron isolated and glyphosate in mixture with bromacil + diuron while to glyphosate-resistant horseweed and hairy fleabane there was no difference between the treatments. After sequential application to Conyza sp control, the best treatment was obtained associated with diuron and bromacil+diuron.

Superação de dormência das sementese controle químico de plantas de Momordicacharantia L

This experiment were performed to evaluate methods of seeds scarification for overcoming dormancy and the efficacy of six herbicides registered for sugarcane to control adult plants of Mcharantia. The experimental design was completely randomized, with four replications in both trials. The first trial is a factorial 2x8 (two times of seeds collection (2006 and 2007) with eight methods of breaking dormancy (mechanical scarification; 100% and 50% concentrated sulfuric acid; 2% potassium nitrate for three and six hours; heat dried at 60 degrees C; hot water at 60 degrees C and an untreated control). In the second trial evaluated the control of M. charantia through six different herbicides: Imazapic, Metsulfuron-methyl, Metribuzin, 2,4-D, Amicarbazone, Paraquat and a control without herbicide application. Thus, it can be concluded that the seeds were immersed in concentrated sulfuric acid for three minutes and potassium nitrate for three hours gave a higher percentage and germination speed and the herbicide Metribuzin reached, albeit belatedly, a total control of M. charantia.

Controle em pós-emergência e características germinativas de agriãozinho

O agriãozinho é uma planta daninha de grande importância em pastagens do Brasil e apresenta destacada agressividade, sendo seu controle, portanto, desejável para o sucesso da produção forrageira. O objetivo deste trabalho foi avaliar o controle químico de Synedrellopsis grisebachii na fase reprodutiva e as suas consequências sobre as características germinativas dos aquênios da planta daninha. Os tratamentos constaram da aplicação dos herbicidas glyphosate (100, 200, 900 e 1.800 g ha-1), paraquat (34, 68, 300 e 600 g ha-1) e triclopyr (75, 150, 667 e 1.334 g ha-1), além da testemunha sem aplicação. Foram coletados aquênios aos 15 dias após a aplicação, sendo estes submetidos ao teste de germinação, determinando-se a porcentagem e o índice de velocidade de germinação. Após 29 dias em germinação, verificou-se a viabilidade dos aquênios não germinados, através do teste de tetrazólio. A eficácia dos herbicidas foi avaliada por meio de notas visuais de controle aos 7, 14, 21 e 28 DAA. Conclui-se que para o controle total de S. grisebachii, em estádio reprodutivo, é necessária a aplicação de 1.334 g ha-1 de triclopyr. Nesse estádio, a planta apresentou grande tolerância ao glyphosate e também ao paraquat. Quanto às características germinativas da progênie, o herbicida triclopyr nas doses de 150 e 667 g ha-1 promoveu redução na velocidade de germinação e na viabilidade, enquanto o glyphosate e paraquat não proporcionaram efeito.

Uniformidade de deposição da calda de pulverização de herbicidas em barra lateral protegida com diferentes combinações de pontas de pulverização

O presente trabalho objetivou estudar a uniformidade de distribuição da calda de pulverização contendo herbicidas, em culturas perenes arbustivas, utilizando combinações de pontas de pulverização em barra lateral protegida, conduzida a pequena distância do alvo, na linha de culturas perenes arbustivas. Para isso, foi desenvolvido um programa computacional que permite simular a sobreposição do leque de pulverização, da porção protegida da barra e do leque formado pela ponta de pulverização do bico mais extremo da barra, de modo diferente dos demais programas. Após a seleção das melhores combinações de pontas de pulverização por meio de simulação dos padrões de deposição da pulverização das pontas individuais e dos coeficientes de variação menores que 10%, algumas dessas combinações foram testadas em campo, aplicando-se um herbicida sistêmico (glyphosate) e outro com ação de contato (paraquat). Os resultados indicaram que o programa computacional desenvolvido pode constituir-se em um auxiliar valioso para a seleção das melhores combinações de pontas de pulverização. em aplicações tanto do herbicida glyphosate quanto do paraquat, com volumes de calda mais reduzidos,abaixo de 100 L ha-1, destacaram-se como arranjos mais eficientes: a) pontas TT110015 distanciadas de 52,5 cm entre si, combinadas com a ponta TK-0,5 na extremidade da barra a 50 cm do último bico, operando na velocidade de 5 km h-1 e pressão de 103 kPa (15 lbf pol-2), com distância de caminhamento do tronco da árvore de 20 cm ; b) pontas SMCE2 distanciadas de 15 cm entre si, combinadas com a ponta TK-0,5 na extremidade da barra de 20 cm do último bico, operando na velocidade de 4 km h-1 e pressão de 414 kPa (60 lbf pol-2), com distância de caminhamento do tronco da árvore de 30 cm ; e c) pontas TLX-2 distanciadas de 15 cm entre si, combinadas com a ponta TK-0,5 na extremidade da barra de 20 cm do último bico, operando à velocidade de 5 km h-1 e pressão de 414 kPa (60 lbf pol-2), com distância de caminhamento do tronco da árvore de 30 cm. A velocidade de deslocamento do pulverizador de 5 km h-1 proporcionou melhores condições para que os herbicidas estudados apresentassem melhor controle de plantas daninhas, quando comparada com a velocidade de deslocamento do pulverizador de 4 km h-1.