Fütterungsbedingte mikrobielle Zusammensetzung von Rinderkot und deren Einfluss auf Gasemissionen und N-Mineralisierung im Boden

Um die Nährstoffeffizienz im Boden zu erhöhen und klimarelevante Gasemissionen zu minimieren, sind quantitative Informationen zu den C- und N-Fraktionen im Kot sowie deren Mineralisierungspotential nötig. Da über die Hälfte des fäkalen N mikrobiell gebunden ist, sind Methoden zur Bestimmung der mikrobiellen Kotqualität hilfreich. Ziele der ersten Publikation waren die Anwendung der CFE-Methode zur Bestimmung der mikrobiellen Biomasse in Rinderkot, Ergosterolbestimmung als Marker für die pilzliche Biomasse und Aminozuckernachweis zur Analyse der mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur (pilzliches Glucosamin und bakterielle Muramin-säure). Mit Hilfe der CFE-Methode sollten lebende Mikroorganismen im Kot, inklusive Bakterien, Pilze und Archaeen, erfasst werden. Verschiedene Extraktionsmittel wurden für diese Methode getestet, um stabile Extrakte und reproduzierbare mikrobielle Biomasse-C- und -N-Gehalte zu erhalten. Der Einsatz von 0.05 M CuSO4 als Extraktionsmittel löste vorherige Probleme mit der Extraktion CHCl3-labiler N-Komponenten und sorgte für stabile Kotextrakte. Die Methoden wurden in einem Kotinkubationsexperiment bei 25 °C verglichen. Mikrobielle Parameter zeigten dynamische Charakteristika und mögliche Verschiebungen innerhalb der mikrobiellen Gemeinschaft. Im Kot von Färsen betrug das mittlere C/N-Verhältnis 5,6 und der mittlere Cmik/Corg-Quotient 2,2%, das Verhältnis von Ergosterol zum mikrobiellen Biomasse-C war 1,1‰. Ergosterol und Aminozuckeranalyse ergaben einen signifikanten Pilzanteil von über 40% des mikrobiellen Gesamt-C. Für die Analyse mikrobieller Parameter in Rinderkot erwiesen sich alle getesteten Methoden als geeignet. Diese wurden für die folgenden Fütterungsversuche weiter unabhängig voneinander angewendet und verglichen. Die zweite Publikation verglich eine N-defizitäre (ND) und eine ausgeglichene N-Bilanz (NB) bei der Fütterung von Milchkühen unter Berücksichtigung der Kot-inhaltsstoffe, der mikrobiellen Parameter und der Verdaulichkeit. Unterschiede zwischen Individuen und Probennahmetagen wurden ebenfalls miteinbezogen. Mittlerer mikrobieller Biomasse-C- und -N-Gehalt war 37 bzw. 4,9 mg g-1 TM. Der Pilzanteil lag diesmal bei 25% des mikrobiellen Gesamt-C. Die Fütterung zeigte signifikante Effekte auf die Kotzusammensetzung. Das fäkale C/N-Verhältnis der NB-Fütterung war signifikant niedriger als bei ND. Gleiches gilt für das C/N-Verhältnis der mikrobiellen Biomasse mit jeweils 9.1 und 7.0 für ND und NB. Auch die Verdaulichkeit wurde durch die Fütterung beeinflusst. Unverdauter Futterstickstoff, Faserstoffe (NDF) und Hemi-cellulose waren in der ND-Behandlung signifikant erhöht. Einige Parameter zeigten nur einen Einfluss der Probennahmetage, mit den angewendeten Methoden gelang jedoch der eindeutige Nachweis der Fütterungseffekte auf mikrobielle Parameter im Rinderkot, wobei sich die Fütterung in nur einer Variable unterschied. Weitere Fütterungseinflüsse auf die Kotqualität wurden schließlich auch für Rinder unterschiedlicher Leistungsstufen erforscht. Hier waren die Unterschiede in der Fütterung wesentlich größer als in den vorhergehenden Experimenten. Der Kot von Färsen, Niederleistungs- und Hochleistungskühen sowie dessen Einfluss auf N2O-Emissionen, N-Mineralisierung und pflanzliche N-Aufnahme wurden untersucht. Die Färsenfütterung mit geringem N- und hohem ADF-Anteil führte zu pilzdominiertem Kot. Besonders im Vergleich zum Kot der Hochleistungskühe war der Gehalt an mikrobiellem Biomasse-C niedrig, in Verbindung mit einem breiten mikrobiellen C/N-Verhältnis und hohem Ergosterolgehalt. Eingemischt in Boden zeigte Färsenkot die niedrigste CO2-Produktion und höchste N-Immobilisierung sowie niedrigste N2O-Emissionen während einer 14-tägigen Inkubation bei 22 °C. In einem 62-Tage-Gefäßversuch mit Welschem Weidelgras waren der Trocken-masseertrag und die pflanzliche Stickstoffaufnahme in den Färsenbehandlungen am niedrigsten. Die Stickstoffaufnahme durch die Pflanzen korrelierte positiv mit der Stickstoffkonzentration im Kot und negativ mit dem Rohfasergehalt, aber auch negativ mit dem C/N-Verhältnis der mikrobiellen Biomasse und dem Verhältnis von pilzlichem zu bakteriellem C. Mikrobielle Parameter im Kot zeigten einen größeren Zusammen-hang mit der pflanzlichen Stickstoffaufnahme als die mikrobiellen Bodenparameter.

Avaluació del procés de desintegració de papers recuperats

La desintegració és una etapa important en la recuperació de paper vell, ja que té importants conseqüències en consum d'energia i en el comportament de les etapes posteriors. Per això els objectius es centren en analitzar la desintegració des del punt de vista del temps de desintegració, els aspectes energètics, modelització de la màquina de desintegració utilitzada i anàlisi dels factors de cisallament calculats com a mesura global de les forces implicades en la desintegració. Els autors que hi han treballat donen diferents explicacions a aquestes forces. Fins avui només s'ha pogut avaluar qualitativament la influència que tenen cada un dels mecanismes en el temps necessari per a desintegrar i en el consum energètic. Les característiques reològiques de les suspensions papereres, i el seu comportament no newtonià tenen una clara influència en el consum energètic i les forces de desfibrat en el desintegrador. Els experiments de desintegració s'han realitzat en un púlper convencional, amb tres tipus de paper recuperat: paper estucat d'alta qualitat imprès offset (PQ), paper revista estucat imprès en color (PR), paper blanc imprès en impresora làsser (PF). Anàlisi del temps de desintegració Per cada un del papers estudiats (PQ, PR i PF), les fraccions màssiques des de 0.06 fins a la màxima que estat possible per cada paper (de 0.14 a 0.18), i a dues velocitats d'agitació diferents, s'ha determinat el temps de desintegració (tD) fins a aconseguir un índex de Sommerville de 0.01%. S'obté que en augmentar la fracció màssica disminueix potencialment el temps de desintegració. S'ha estudiat la velocitat de desintegració, la producció teòrica del púlper en cada cas, i la seva relació amb les forces d'impacte i de fregament que produeixen la desintegració. Aspectes energètics El consum específic d'energia (SEC), definit com l'energia consumida per a desintegrar 1 kg de paper recuperat, disminueix molt en augmentar Xm, ja que a més de disminuir l'energia consumida en cada desintegració, el contingut en paper és més elevat. Pel disseny de desintegradors, cal tenir en compte que en augmentar Xm i en augmentar la velocitat, sempre augmenta la potència consumida. Però així com els beneficis de treballar a Xm alt són de 10 vegades en termes de SEC i de producció, l'augment de potència és només de l'ordre de 2 vegades la necessària respecte de la Xm baixa. Viscositat aparent i energia de fluidització S'estudia la relació entre el temps de desintegració, les forces de fregament i els valors de viscositat aparent de la bibliografia. Per cada paper i velocitat s'ha observat que el consum específic d'energia disminueix en funció de la viscositat aparent. Reologia del púlper Utilitzant el mètode de Metzner i Otto (1957) per determinar la viscositat aparent mitjana de les suspensions papereres, modificat per Roustan, s'ha caracteritzat el pulper mitjançant el model: Np= K· Rex·Fry S'han utilitzat dissolucions de glicerina com a fluid newtonià per a calcular les constants d'ajust, i a partir d'aquí, aïllar la viscositat aparent en funció de la potència neta i els paràmetres d'agitació. La viscositat aparent, d'acord amb Fabry (1999) es substitueix pel concepte de factor de cisallament. Factor de cisallament Calculat el factor de cisallament per a cada paperot i condicions d'agitació, s'ha relacionat amb Xm, SEC, tD, consum de potència, potència instal·lada i fracció cel·lulòsica. El factor de cisallament és un paràmetre útil per a quantificar les forces globals implicades en la desintegració.

Estudi fonamental i aplicat de l'etapa d'eliminació de tinta per flotació

La tesi realitza un estudi detallat dels principals processos que tenen lloc durant l'eliminació de tinta tòner per flotació. L'estudi del procés d'adhesió de tinta a la superfície de bombolles d'aire s'ha realitzat mitjançant visió artificial. Els resultats obtinguts han mostrat que un excés de tensioactiu provoca una disminució de la quantitat de tinta unida a la bombolla d'aire i per tant una disminució de l'eficàcia del procés de flotació. La caracterització de les bombolles d'aire presents en una cel·la de flotació ha posat de manifest que tant el cabal d'aire com la velocitat de l'agitador configuren la distribució de diàmetres final. L'estudi del procés d'eliminació de tinta per flotació en absència de fibres cel·lulòsiques ha mostrat que les variables físico-químiques estudiades són les que tenen una major influència en el procés d'eliminació de tinta tòner per flotació. Finalment s'han addicionat fibres cel·lulòsiques a la suspensió. S'ha pogut comprovar que s'aconsegueix una bona eliminació de tinta sempre i quan les condicions hidrodinàmiques siguin les adequades.

Modificació de fibres de jute per l'elaboració de plàstics reforçats reciclables

El treball que s'ha dut a terme es centra en la recerca d'agents modificants per a fibres cel·lulòsiques capaços de reduir la polaritat de les funcions alcohol de la seva estructura per formació de funcions ester. Les fibres de jute se sotmeten a reacció en un sistema tancat provist d'atmòsfera de nitrogen a fi d'evitar reaccions laterals que no són del nostre interés.L'obtenció dels resultats perseguits està lligat a les condicions experimentals aplicades durant les reaccions. La influència de les diferents variables escollides facilitarà en major o menor grau la reacció entre les molècules d'agent d'acoblament i cel·lulosa vinculades. Una gran part de l'atenció es centrarà en l'estudi de l'etapa de modificació, sobretot en l'efectivitat dels reactius addicionats per la reacció amb els grups hidroxil. Un cop comparats els experiments realitzats tant amb clorur d'oleïl com amb anhídrid metacrílic, es conclou que la majoria de condicions provades permeten assolir valors de modificació prou significatius. L'excepció ve donada quan la temperatura utilitzada és de 20ºC, llavors les mateixes condicions que a una temperatura de 60ºC condueixen cap a resultats poc satisfactoris. La reactivitat per part dels dos agents d'acoblament utilitzats no ha estat la mateixa. Els resultats per condicions experimentals del mateix tipus han conduït cap a valors força diferents. Pel que fa a la determinació dels paràmetres òptims es conclou que les variables amb les que el grau de modificació millora considerablement són: una temperatura de 60ºC, 10% de catalitzador respecte la quantitat de clorur d'oleïl o anhídrid addicionada, relació OH reactiu estequiomètrica 1:1 i 40mL de solvent. Un cop modificada la fibra, se sotmet a reacció amb el monòmer estirè. Es comprova que el grau de polimerització segueix el valor de modificació prèviament obtingut, a menor quantitat de funcions alcohol lliures major interacció amb el monòmer estirè. Les propietats inicials de la fibra no es corresponen amb les obtingudes després del tractament, l'increment de la resistència a l'atac de microorganismes i a l'absorció d'humitat s'explica per una reducció de la presència de funcions alcohol polars i per la capa d'estirè polimeritzat per unió amb els dobles enllaços introduïts amb els agents d'acoblament. Pel que fa referència a les dues tècniques de caracterització més utilitzades, l'anàlisis elemental permet quantificar d'una manera precisa la reacció de la fibra amb els agents d'acoblament i la posterior reacció de la fibra modificada amb el monòmer estirè. La caracterització per espectroscopia d'infraroig permet comprovar qualitativament la reactivitat del clorur d'oleïl i qualitativament-quantitativament la de l'anhídrid metacrílic amb les funcions alcohol de la cel·lulosa present en les fibres de jute. Els pics més característics apareguts seran utilitzats per avaluar la reactivitat de la funció carbonílica del reactiu modificant amb l'estructura cel·lulòsica i del doble enllaç de la cel·lulosa modificada amb la matriu polimèrica.

Desenvolupament de mètodes de preconcentració emprant membranes líquides suportades i extracció en fase sòlida per a la determinació de l'herbicida glifosat i el seu metabòlit AMPA en aigües naturals

El glifosat, N-(fosfonometil) glicina, és un dels herbicides més utilitzats arreu del món a causa de la seva baixa toxicitat i al seu ampli espectre d'aplicació. A conseqüència del gran ús que se'n fa, és necessari monitoritzar aquest compost i el seu principal metabòlit, l'àcid aminometilfosfònic (AMPA), en el medi ambient. S'han descrit diversos mètodes instrumentals basats en cromatografia de gasos (GC) i de líquids (HPLC), sent aquesta darrera l'opció més favorable a causa del caràcter polar dels anàlits. Per assolir nivells de concentració baixos cal, però, la preconcentració dels anàlits. En aquest treball s'estudien diferents alternatives amb aquest objectiu. S'ha avaluat la tècnica de membrana líquida suportada (SLM) on la membrana consisteix en una dissolució orgànica, que conté un transportador (en el nostre cas, un bescanviador d'anions comercial, Aliquat 336), que impregna un suport polimèric microporós que se situa entre dues solucions aquoses: la de càrrega, que conté els anàlits inicialment, i la receptora, on es retenen els anàlits després del seu transport a través de la membrana. Les condicions d'extracció més adequades s'obtenen treballant en medi bàsic amb NaOH on els anàlits estan en forma aniònica i les majors recuperacions s'obtenen amb HCl 0,1 M o NaCl 0,5 M, la qual cosa indica que l'ió clorur és la força impulsora del transport. Un cop dissenyat el sistema, es duen a terme experiments de preconcentració amb dues geometries diferents: un sistema de membrana laminar (LSLM) on recircula la fase receptora i un sistema de fibra buida (HFSLM). Els millors resultats s'obtenen amb el mòdul de fibra buida, amb factors de concentració de 25 i 3 per a glifosat i AMPA, respectivament, fent recircular durant 24 hores 100 ml de solució de càrrega i 4 ml de solució receptora. També s'aplica una tècnica més selectiva, la cromatografia d'afinitat amb ió metàl·lic immobilitzat (IMAC), basada en la interacció entre els anàlits i un metall immobilitzat en una resina a través d'un grup funcional d'aquesta. En aquest estudi s'immobilitza pal·ladi al grup funcional 8-hidroxiquinoleïna de la resina amb matriu acrílica Spheron Oxine 1000 i s'avalua per a l'extracció i preconcentració de glifosat i AMPA. Per a ambdós anàlits l'adsorció és del 100 % i les recuperacions són superiors al 80 % i al 60 % per a glifosat i AMPA, respectivament, utilitzant HCl 0,1 M + NaCl 1 M com a eluent. Aquests resultats es comparen amb els obtinguts amb dues resines més, també carregades amb pal·ladi: Iontosorb Oxin 100, que té el mateix grup funcional però matriu de cel·lulosa, i Spheron Thiol 1000, on el grup funcional és un tiol i la matriu també és acrílica. Per al glifosat els resultats són similars amb totes les resines, però per a l'AMPA la resina Spheron Thiol és la única que proporciona recuperacions superiors al 93 %. Finalment, una altra opció estudiada és l'acoblament de dues columnes de cromatografia líquida (LC-LC). En l'estudi l'objectiu és millorar el mètode existent per a glifosat i AMPA en aigües naturals on el LOD era de 0,25 ug/l. El mètode consisteix en la derivatització precolumna amb el reactiu fluorescent FMOC i l'anàlisi amb l'acoblament LC-LC-fluorescència. Variant lleugerament les condicions de derivatització s'aconsegueix quantificar 0,1 ug/l de glifosat i AMPA. Es fortifiquen aigües naturals amb 0,1, 1 i 10 ug/l dels anàlits per validar el mètode. S'obtenen recuperacions d'entre el 85 % i el 100 %, amb desviacions estàndard relatives inferiors al 8 %. Aplicant una tècnica de preconcentració prèvia a la derivatització i anàlisi utilitzant una resina de bescanvi aniònic, Amberlite IRA-900, es millora la sensibilitat del mètode i s'assoleix un LOD per al glifosat de 0,02 ug/l.

Decomposition and phosphorus release from organic residues as affected by residue quality and added inorganic phosphorus

The combined use of organic residue and inorganic fertiliser-phosphorus (P) is appropriate in meeting both the short and long-term P requirement of crops. To assess the influence of added inorganic fertiliser-P on the processes of decomposition and P release from the residue and the relationships with quality, prunings of Gliricidia sepium, Leucaena leucocephela, Senna siamea, Acacia mangium and Paraserienthus falcataria were incubated without and with added inorganic fertiliser-P for 56 days. Soil was added only as inoculum. Decomposition rate and amounts of acid extractable-P (P release) were in the same order: G. sepium > S. siamea > L. leucocepheta > P falcataria > A. mangium. Unlike the other residues, A. mangium released no P despite the loss of half its mass during the 8 weeks of incubation. The residue P content correlated with P release. However, decomposition rate did not correlate with residue P content but with the lignin, polyphenol and cellulose content, and ratios to P. These ratios were negatively correlated with P release suggesting that lignin and polyphenol contents influence P release more when the residue-P content is low. Results suggest that rate of decomposition influences the release of P. The critical residue P content for P release was estimated to be 0.12% < P < 0.19%. Added P had no effect on decomposition and P release from the residues.

A further study of the recovery and purification of surfactin from fermentation broth by membrane filtration

Surfactin is a bacterial lipopeptide produced by Bacillus subtilis and is a powerful surfactant, having also antiviral, antibacterial and antitumor properties. The recovery and purification of surfactin from complex fermentation broths is a major obstacle to its commercialization; therefore, a two-step membrane filtration process was developed using a lab scale tangential flow filtration (TFF) unit with 10 kDa MWCO regenerated cellulose (RC) and polyethersulfone (PES)membranes at three different transmembrane pressure (TMP) of 1.5 bar, 2.0 bar and 2.5 bar. Two modes of filtrations were studied, with and without cleaning of membranes prior to UF-2. In a first step of ultrafiltration (UF-1), surfactin was retained effectively by membranes at above its critical micelle concentration (CMC); subsequently in UF-2, the retentate micelles were disrupted by addition of 50% (v/v) methanol solution to allow recovery of surfactin in the permeate. Main protein contaminants were effectively retained by the membrane in UF-2. Flux of permeates, rejection coefficient (R) of surfactin and proteinwere measured during the filtrations. Overall the three different TMPs applied have no significant effect in the filtrations and PES is the more suitable membrane to selectively separate surfactin from fermentation broth, achieving high recovery and level of purity. In addition this two-step UF process is scalable for larger volume of samples without affecting the original functionality of surfactin, although membranes permeability can be affected due to exposure to methanolic solution used in UF-2.

Down-regulation of the CSLF6 gene results in decreased (1,3;1,4)-beta-D-glucan in endosperm of wheat

(1,3;1,4)-beta-d-Glucan (beta-glucan) accounts for 20% of the total cell walls in the starchy endosperm of wheat (Triticum aestivum) and is an important source of dietary fiber for human nutrition with potential health benefits. Bioinformatic and array analyses of gene expression profiles in developing caryopses identified the CELLULOSE SYNTHASE-LIKE F6 (CSLF6) gene as encoding a putative beta-glucan synthase. RNA interference constructs were therefore designed to down-regulate CSLF6 gene expression and expressed in transgenic wheat under the control of a starchy endosperm-specific HMW subunit gene promoter. Analysis of wholemeal flours using an enzyme-based kit and by high-performance anion-exchange chromatography after digestion with lichenase showed decreases in total beta-glucan of between 30% and 52% and between 36% and 53%, respectively, in five transgenic lines compared to three control lines. The content of water-extractable beta-glucan was also reduced by about 50% in the transgenic lines, and the M(r) distribution of the fraction was decreased from an average of 79 to 85 x 10(4) g/mol in the controls and 36 to 57 x 10(4) g/mol in the transgenics. Immunolocalization of beta-glucan in semithin sections of mature and developing grains confirmed that the impact of the transgene was confined to the starchy endosperm with little or no effect on the aleurone or outer layers of the grain. The results confirm that the CSLF6 gene of wheat encodes a beta-glucan synthase and indicate that transgenic manipulation can be used to enhance the health benefits of wheat products.

Estimation of the stoichiometry of volatile fatty acid production in the rumen of lactating cows

The purpose of this study was to improve the prediction of the quantity and type of Volatile Fatty Acids (VFA) produced from fermented substrate in the rumen of lactating cows. A model was formulated that describes the conversion of substrate (soluble carbohydrates, starch, hemi-cellulose, cellulose, and protein) into VFA (acetate, propionate, butyrate, and other VFA). Inputs to the model were observed rates of true rumen digestion of substrates, whereas outputs were observed molar proportions of VFA in rumen fluid. A literature survey generated data of 182 diets (96 roughage and 86 concentrate diets). Coefficient values that define the conversion of a specific substrate into VFA were estimated meta-analytically by regression of the model against observed VFA molar proportions using non-linear regression techniques. Coefficient estimates significantly differed for acetate and propionate production in particular, between different types of substrate and between roughage and concentrate diets. Deviations of fitted from observed VFA molar proportions could be attributed to random error for 100%. In addition to regression against observed data, simulation studies were performed to investigate the potential of the estimation method. Fitted coefficient estimates from simulated data sets appeared accurate, as well as fitted rates of VFA production, although the model accounted for only a small fraction (maximally 45%) of the variation in VFA molar proportions. The simulation results showed that the latter result was merely a consequence of the statistical analysis chosen and should not be interpreted as an indication of inaccuracy of coefficient estimates. Deviations between fitted and observed values corresponded to those obtained in simulations. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

In vitro evaluation of fibrolytic enzymes as additives for maize (Zea mays L.) silage - III. Comparison of enzymes derived from psychrophilic, mesophilic or thermophilic sources

A completely randomised study was completed to examine the influence of fibrolytic enzymes derived from psychrophilic, (F), mesophilic, (L) or thermophilic (Ta) sources, applied at ensiling, on the chemical characteristics and in vitro rumen fermentation of maize silage, assessed using the Reading Pressure Technique (RPT). Treatments, all in triplicate, consisted of untreated maize forage or treated with preparations F, L, Ta or a mixture (1: 1, v/v) of F and L (FL), at two levels each, and ensiled for 210 days in plastic mini-silos. Addition of enzymes L decreased (P < 0.05) silage pH relative to the control, whereas enzyme Ta tended (P < 0.10) to reduce it. Preparations F, L and Ta tended to reduce (P < 0.10) the fibre contents of the silages, with effects being attributable to a decrease in the cellulose fraction. Starch contents were reduced (P < 0.05) in the treatments including enzyme F. End-point (96 h) gas production (GP) values did not differ among treatments, suggesting that enzymes did not change the total amount of fermentable substrate. However, consistent with the decrease in starch contents, adding enzyme F reduced (P < 0.05) GP at most incubation times. Addition of enzymes increased (P < 0.05) the initial (6 h) organic matter degradation (OMD) levels in all but one treatment (F), with increases of 14, 19, and 26% for preparations L, Ta, and FL, respectively, averaged across levels. Furthermore, the addition of enzymes increased (P < 0.05) the soluble OM losses, however, these increases did not fully account for the initial increase in OMD. The latter suggests that enzymes increased solubility and also altered silage structure, making it more amenable to degradation by ruminal microorganisms. As a result of the increase in OMD, without a concomitant increase in GP, the fermentation efficiency was greatly increased (P < 0.05) in enzyme treatments. Addition of enzymes to maize at ensiling, particularly those from the mesophilic and thermophilic sources used here, have the potential to increase the initial rate of silage OMD. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

In situ degradability of dry matter and neutral-detergent fibre of thorn scrubland forage consumed by goats in the semi-arid region of north Mexico

Three goats provided with oesophageal and ruminal cannulae were used to determine variations in dry matter (DM) and neutral-detergent fibre (NDF) degradability of the forage consumed when grazing thorn scrubland in the semi-arid region of north Mexico, during two consecutive dry and wet periods. Ingesta samples were incubated intraruminally, the data were fitted to the exponential equation P = a + b (1-e(-ct)) and statistically analysed using a randomized-block design. Organic matter and crude protein (CP) contents were higher (P < 0.05) in the wet seasons. Values of NDF were similar in dry and wet season of both years whereas higher numerical values of acid-detergent fibre (ADF), lignin and cellulose were registered in the dry seasons. DM and NDF degradabilities after 24 and 48 h of ruminal incubation were higher (P < 0.05) in the wet seasons. Higher values (P < 0.05) in DM and NDF bag losses at zero time (A fraction) were registered in the two wet seasons. The insoluble but fermentable DM and NDF (B fractions) were higher (P < 0.05) in the 1999 wet season and variable in the rest of the studied period. Numerically higher values of DM and NDF c fraction were found in wet periods, whereas DM and NDF potential degradabilities were higher (P < 0.05) in the wet season in 1999 and similar across seasons in 2000. Lowest (P < 0.05) contents of CP in grazed forage, DM and NDF degradabilities after 48 h of ruminal incubation, and A, and B, and c fractions were observed in the dry seasons. Thus, these results may be related to both the lower feeding value of forage consumed by the animals and lower performance of livestock during this period. Then, the DM and NDF degradability after 48 h, together with the insoluble but fermentable matter and the c fraction permit the nutritive value of the forage consumed by grazing goats to be accurately described.

Effect of feeding supplemental fibrolytic enzymes or soluble sugars with malic acid on milk production

Two trials were conducted to evaluate effects of feeding supplemental fibrolytic enzymes or soluble sugars and malic acid on milk production. In trial 1, 257 cows at four sites were fed a basal diet consisting of no more than 60% of forage DM as corn silage and less than 40% as alfalfa hay. Cows were assigned randomly within site, parity, and two stages of lactation to: 1) control; 2) enzyme A; 3) enzyme B; and 4) soluble sugars and malic acid. There was a 14-d pretreatment and an 84-d treatment period. Enzyme solutions were sprayed on either the forage component or the TMR each day while mixing feed. Trial 2 was similar, except 122 cows at one site in the United Kingdom were fed diets containing forage that was 75% corn silage and 25% grass silage, and all cows began the study between 25 to 31 DIM. Mean milk productions for 233 cows that completed trial 1 were 32.9, 32.5, 32.4, and 32.9 kg/d for control, enzyme A, enzyme B, and soluble sugars and malic acid, respectively. Mean milk productions for 116 cows that completed trial 2 were 28.2, 27.9, 28.8, and 28.4 kg/d, respectively. In vitro analyses of the activities of enzyme solutions indicated that all major cellulose and hemicellulose degrading activities were present; however, the pH optima (approximate pH = 4 to 5) were more acidic, and the temperature optimum (approximately 50 C) was greater than normal pH and temperature in the rumen. If fibrolytic activity in the rumen is a major mechanism of action of supplemental fibrolytic enzymes, it appears that considerable activity of these preparations was lost due to conditions in the rumen. In conclusion, feeding supplemental fibrolytic enzymes or malic acid with soluble sugars had no effect on milk production under the conditions used in this study.

The cell wall and secretory proteome of a tobacco cell line synthesising secondary wall

The utility of plant secondary cell wall biomass for industrial and biofuel purposes depends upon improving cellulose amount, availability and extractability. The possibility of engineering such biomass requires much more knowledge of the genes and proteins involved in the synthesis, modification and assembly of cellulose, lignin and xylans. Proteomic data are essential to aid gene annotation and understanding of polymer biosynthesis. Comparative proteomes were determined for secondary walls of stem xylem and transgenic xylogenic cells of tobacco and detected peroxidase, cellulase, chitinase, pectinesterase and a number of defence/cell death related proteins, but not marker proteins of primary walls such as xyloglucan endotransglycosidase and expansins. Only the corresponding detergent soluble proteome of secretory microsomes from the xylogenic cultured cells, subjected to ion-exchange chromatography, could be determined accurately since, xylem-specific membrane yields were of poor quality from stem tissue. Among the 109 proteins analysed, many of the protein markers of the ER such as BiP, HSP70, calreticulin and calnexin were identified, together with some of the biosynthetic enzymes and associated polypeptides involved in polymer synthesis. However 53% of these endomembrane proteins failed identification despite the use of two different MS methods, leaving considerable possibilities for future identification of novel proteins involved in secondary wall polymer synthesis once full genomic data are available.

Mutational activation of niche-specific genes provides insight into regulatory networks and bacterial function in a complex environment

The genome of the plant-colonizing bacterium Pseudomonas fluorescens SBW25 harbors a subset of genes that are expressed specifically on plant surfaces. The function of these genes is central to the ecological success of SBW25, but their study poses significant challenges because no phenotype is discernable in vitro. Here, we describe a genetic strategy with general utility that combines suppressor analysis with IVET (SPyVET) and provides a means of identifying regulators of niche-specific genes. Central to this strategy are strains carrying operon fusions between plant environment-induced loci (EIL) and promoterless 'dapB. These strains are prototrophic in the plant environment but auxotrophic on laboratory minimal medium. Regulatory elements were identified by transposon mutagenesis and selection for prototrophs on minimal medium. Approximately 106 mutants were screened for each of 27 strains carrying 'dapB fusions to plant EIL and the insertion point for the transposon determined in approximately 2,000 putative regulator mutants. Regulators were functionally characterized and used to provide insight into EIL phenotypes. For one strain carrying a fusion to the cellulose-encoding wss operon, five different regulators were identified including a diguanylate cyclase, the flagella activator, FleQ, and alginate activator, AmrZ (AlgZ). Further rounds of suppressor analysis, possible by virtue of the SPyVET strategy, revealed an additional two regulators including the activator AlgR, and allowed the regulatory connections to be determined.

An unusual choanoflagellate protein released by hedgehog autocatalytic processing

Hedgehog proteins are important cell-cell signalling proteins utilized during the development of multicellular animals. Members of the hedgehog gene family have not been detected outside the Metazoa, raising unanswered questions about their evolutionary origin. Here we report a highly unusual hedgehog-related gene from a choanoflagellate, a close unicellular relative of the animals. The deduced C-terminal domain, Hoglet-C, is homologous to the autocatalytic domain of Hedgehog proteins and is predicted to function in autocatalytic cleavage of the precursor peptide. In contrast, the N-terminal Hoglet-N peptide has no similarity to the signalling peptide of Hedgehog (Hh-N). Instead, Hoglet-N is deduced to be a secreted protein with an enormous threonine-rich domain of unprecedented size and purity (over 200 threonine residues) and two polysaccharide-binding domains. Structural modelling reveals that these domains have a novel combination of features found in cellulose-binding domains (CBD) of types IIa and IIb, and are expected to bind cellulose. We propose that the two CBD domains enable Hoglet-N to bind to plant matter, tethering an amorphous nucleophilic anchor, facilitating transient adhesion of the choanoflagellate cell. Since HhC and Hoglet-C are homologous, but Hh-N and Hoglet-N are not, we argue that metazoan hedgehog genes evolved by fusion of two distinct genes.