Characterization of the quaternary amine transporters of Rhizobium leguminosarum bv. viciae 3841

Rhizobium leguminosarum bv. viciae 3841 contains six putative quaternary ammonium transporters (Qat), of the ABC family. Qat6 was strongly induced by hyperosmosis although the solute transported was not identified. All six systems were induced by the quaternary amines choline and glycine betaine. It was confirmed by microarray analysis of the genome that pRL100079-83 (qat6) is the most strongly upregulated transport system under osmotic stress, although other transporters and 104 genes are more than threefold upregulated. A range of quaternary ammonium compounds were tested but all failed to improve growth of strain 3841 under hyperosmotic stress. One Qat system (gbcXWV) was induced 20-fold by glycine betaine and choline and a Tn5::gbcW mutant was severely impaired for both transport and growth on these compounds, demonstrating that it is the principal system for their use as carbon and nitrogen sources. It transports glycine betaine and choline with a high affinity (apparent K-m, 168 and 294 nM, respectively).

Degradation products of clavulanic acid promote clavulanic acid production in cultures of Streptomyces clavuligerus

The role of clavulanic acid, an unstable antibiotic produced by Streptomyces clavuligerus, in biomass accumulation and production of clavulanic acid in batch cultures of the organism was examined. The organism was grown in a medium containing either 20 g/l lysine, 1 g/l lysine or 1 g/l lysine supplemented with degraded clavulanic acid as nitrogen sources. Biomass accumulation was highest in cultures grown with supplemented degraded clavulanic acid and reached a maximum of 2.2 g/l, compared with 1.5 g/l when lysine only was used. The yield coefficient for clavulanic acid production was again highest in cultures grown with supplemented degraded clavulanic acid, with a Y-p/x, value of 2 mg/g compared with Y-p/x value of 1.5 mg/g in 20 g/l lysine. No clavulanic acid was produced in cultures containing non-supplemented 1 g/l lysine. Non-degraded clavulanic, acid was added at 60 h to non-producing cultures of the organism containing 1 g/l lysine only. Clavulanic acid concentration immediately decreased on addition from 0.04 g/l over a period of 20 h, then remained constant at 0.02 g/l for a further 30 h until the end of the cultivation. This suggests that the rate of degradation was equivalent to the rate of production of clavulanic acid following a period of initial additive degradation. These results indicate that clavulanic acid is both produced and degraded in cultures of S. clavuligerus and that the products of degradation are used by the organism, resulting in further production of the antibiotic. (C) 2003 Elsevier Inc. All rights reserved.

Temperature and oxygen dependent metabolite utilization by Salmonella enterica Serovars Derby and Mbandaka

Salmonella enterica is a zoonotic pathogen of clinical and veterinary significance, with over 2500 serovars. In previous work we compared two serovars displaying host associations inferred from isolation statistics. Here, to validate genome sequence data and to expand on the role of environmental metabolite constitution in host range determination we use a phenotypic microarray approach to assess the ability of these serovars to metabolise ~500 substrates at 25°C with oxygen (aerobic conditions) to represent the ex vivo environment and at 37°C with and without oxygen (aerobic/anaerobic conditions) to represent the in vivo environment. A total of 26 substrates elicited a significant difference in the rate of metabolism of which only one, D-galactonic acid-g-lactone, could be explained by the presence (S. Mbandaka) or the absence (S. Derby) of metabolic genes. We find that S. Mbandaka respires more efficiently at ambient temperatures and under aerobic conditions on 18 substrates including: glucosominic acid, saccharic acid, trehalose, fumaric acid, maltotriose, N-acetyl-D-glucosamine, N-acetyl-beta-D-mannosamine, fucose, L-serine and dihydroxy-acetone; whereas S. Derby is more metabolically competent anaerobically at 37°C for dipeptides, glutamine-glutamine, alanine-lysine, asparagine-glutamine and nitrogen sources glycine and nitrite. We conclude that the specific phenotype cannot be reliably predicted from the presence of metabolic genes directly relating to the metabolic pathways under study.

From insect to man: Photorhabdus sheds light on the emergence of human pathogenicity

Photorhabdus are highly effective insect pathogenic bacteria that exist in a mutualistic relationship with Heterorhabditid nematodes. Unlike other members of the genus, Photorhabdus asymbiotica can also infect humans. Most Photorhabdus cannot replicate above 34°C, limiting their host-range to poikilothermic invertebrates. In contrast, P. asymbiotica must necessarily be able to replicate at 37°C or above. Many well-studied mammalian pathogens use the elevated temperature of their host as a signal to regulate the necessary changes in gene expression required for infection. Here we use RNA-seq, proteomics and phenotype microarrays to examine temperature dependent differences in transcription, translation and phenotype of P. asymbiotica at 28°C versus 37°C, relevant to the insect or human hosts respectively. Our findings reveal relatively few temperature dependant differences in gene expression. There is however a striking difference in metabolism at 37°C, with a significant reduction in the range of carbon and nitrogen sources that otherwise support respiration at 28°C. We propose that the key adaptation that enables P. asymbiotica to infect humans is to aggressively acquire amino acids, peptides and other nutrients from the human host, employing a so called “nutritional virulence” strategy. This would simultaneously cripple the host immune response while providing nutrients sufficient for reproduction. This might explain the severity of ulcerated lesions observed in clinical cases of Photorhabdosis. Furthermore, while P. asymbiotica can invade mammalian cells they must also resist immediate killing by humoral immunity components in serum. We observed an increase in the production of the insect Phenol-oxidase inhibitor Rhabduscin normally deployed to inhibit the melanisation immune cascade. Crucially we demonstrated this molecule also facilitates protection against killing by the alternative human complement pathway.

Role of CcpA in Polyhydroxybutyrate Biosynthesis in a Newly Isolated Bacillus sp MA3.3

The ccpA gene was inactivated in the polyhydroxybutyrate (PHB)-producing strain Bacillus sp. MA3.3 in order to reduce glucose catabolite repression over pentoses and develop improved bacterial strains for the production of PHB from lignocellulosic hydrolysates. Mutant Bacillus sp. MSL7 Delta CcpA are unable to grow on glucose and ammonia as sole carbon and nitrogen sources, respectively. Supplementation of glutamate as the nitrogen source or the substitution of the carbon source by xylose allowed the mutant to partially recover its growth performance. RT-PCR showed that CcpA stimulates the expression of the operon (gltAB), responsible for ammonia assimilation via glutamate in Bacillus sp. MA3.3. Moreover, it was demonstrated that the supplementation of xylose or glutamate was capable of stimulating gltAB operon expression independently of CcpA. In PHB production experiments in mineral media, it has been observed that the glucose catabolite repression over the pentoses was partially released in MSL7. Although the carbohydrate consumption is faster in the ccpA mutant, the biomass and PHB biosynthesis are lower, even with supplementation of glutamate. This is attributed to an increase of acetyl-CoA flux towards the tricarboxylic acid cycle observed in the mutant. Copyright (C) 2011 S. Karger AG, Basel

Fontes e doses de nitrogênio para o feijoeiro em sucessão a gramíneas no sistema plantio direto

O nitrogênio é um nutriente essencial ao feijoeiro. Contudo, ainda há dúvidas sobre qual fonte e dose utilizar para o fornecimento desse nutriente em cobertura à cultura, no sistema plantio direto. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de fontes e doses de N, aplicadas em cobertura, na nutrição e produtividade do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) cultivado no sistema plantio direto, em um Nitossolo Vermelho. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso com quatro repetições, num esquema fatorial 2x4, constituído por duas fontes de N (nitrocálcio e uréia) e quatro doses de N (0, 30, 60 e 120 kg ha-1) em cobertura. A aplicação de doses elevadas de N, na forma de nitrocálcio, promoveu maior absorção de nitrato, K, Ca e Mg pelo feijoeiro em plantio direto, em comparação com a aplicação de uréia. A adubação nitrogenada em cobertura, utilizando como fonte o nitrocálcio ou a uréia, proporcionou aumento no teor de N nas folhas, na massa de matéria seca da parte aérea, no número de vagens por planta e na produtividade do feijoeiro no sistema plantio direto, em sucessão a aveia-preta, até a dose estimada de 95 kg ha-1 de uréia.

Solubilização do fosfato de ferro em meio de cultura

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Nutrição e crescimento do fungo nematófago Arthrobotrys oligospora

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Balanço de nitrogênio e digestão total da proteína e da energia de rações contendo farelo de algodão, levedura de cana-de-açúcar ou uréia, em ovinos

Twenty-one lambs averaging 21 kg of live weight fed isoproteic diets based on Rhodes grass hay, ground corn and one of the following protein sources cottonseed meal, urea or sugar cane yeast was used to evaluate the total protein and energy digestibilities and the N balance. The protein digestibilities were 63.4; 68.8 and 62.2% and the energy digestibilities were 58.8; 63.7 and 63.3% for diets with cottonseed meal, urea, and sugarcane yeast, respectively. The daily crude protein intake were 76.2: 72.7 and 69.7 g/day and of gross energy 231.9; 237.6 and 232.1 cal/kg(0.75)/day, for diets with cottonseed meal, urea, and sugarcane yeast, respectively. The results of nitrogen balance and absorbed nitrogen did not show effects of the nitrogen sources being obtained 0.046; 0.112 and -0.081 g/kg(0.75)/day and 7.73; 7.99 and 6.94 g/day for diets with cottonseed meal, urea. and sugarcane yeast, respectively. The utilization of cottonseed meal decreased the energy digestibility in relation to diets with urea or sugarcane yeast, but the nitrogen balance did not show substantial effect of the nitrogen sources.

Desempenho e rendimento de carcaça de bovinos mestiços alimentados com diferentes volumosos e fontes protéicas

Quarenta bovinos machos, com 30 meses de idade e 371 kg, foram distribuídos em um delineamento em blocos casualizado com esquema fatorial 3 x 3, para avaliar o desempenho e rendimento de carcaça quando alimentados com diferentes fontes protéicas (Amiferm, uréia e farelo de soja) e volumosos (pastagem de capim-braquiária, cana-de-açúcar e silagem de milho). As dietas foram balanceadas para conterem níveis semelhantes de em e PB. A interação volumoso x fonte de N não foi significativa para nenhum dos parâmetros estudados. O ganho de peso vivo diário (GPV/dia) dos animais alimentados com cana-de-açúcar (0,83 kg) não diferiu dos mantidos em pastagem (0,82 kg), mas ambos foram menores que dos animais alimentados com silagem de milho (1,09 kg). As diferentes fontes de N proporcionaram GPV/dia semelhantes, com valores de 0,94; 0,83 e 0,97 kg, para os animais que receberam uréia, Amiferm e farelo de soja, respectivamente. As dietas contendo farelo de soja proporcionaram maior ganho de carcaça diário (0,57 kg) em relação ao uso de Amiferm, não diferindo da uréia (0,55 kg). Não houve diferença entre volumosos e fontes nitrogenadas para rendimento de carcaça, rendimento de carcaça do corpo vazio, rendimento de carcaça do ganho de peso e espessura de gordura, com média de 51,03%, 54,49%, 60,10% e 8,5 mm, respectivamente. O uso de Amiferm proporcionou ganhos de peso e rendimento de carcaça semelhantes às demais fontes protéicas.

Efeitos de fontes nitrogenadas com distintas degradabilidades sobre o aproveitamento da fibra, do nitrogênio e do amido em rações para bovinos

O objetivo do experimento foi avaliar os efeitos da utilização do farelo de soja ou da glutenose sobre a degradabilidade ruminal in situ dos constituintes de dietas compostas por feno, milho e as fontes nitrogenadas fornecidas para bovinos adultos com 650 kg de peso. A glutenose foi considerada fonte nitrogenada de baixa degradabilidade e o farelo de soja, de média degradabilidade ruminal. As degradabilidades potenciais obtidas para o nitrogênio foram 39,7 e 90,3% e as degradabilidades efetivas 35,7 e 62,9%, respectivamente, para glutenose e farelo de soja. Utilizou-se a fibra mordente para determinar a taxa de passagem das dietas e obtiveram-se 6,6%/h para dietas com farelo de soja e 2,4%/h para dietas com glutenose. Não houve diferença na degradabilidade potencial da matéria seca do feno, nas frações A, B, C e na taxa de degradação, mas a degradabilidade efetiva da matéria seca foi inferior para as dietas com farelo de soja (29,3 vs 40,6%). Os demais ingredientes, à exceção do milho, apresentaram acentuadas diferenças entre as dietas nas variáveis de degradabilidade, na taxa de degradação e na degradabilidade efetiva do nitrogênio, com inferioridade na dieta com glutenose. O milho diferiu apenas quanto à degradabilidade efetiva do nitrogênio, superior na dieta com glutenose (68,7 vs 56,3%). O amido do milho apresentou menor degradabilidade efetiva na dieta com farelo de soja (52,5 vs 68,0%), sendo a degradabilidade efetiva da fibra do feno também inferior para essas dietas (27,3 vs 43,2%). Concluiu-se que fontes nitrogenadas com distintas degradabilidades podem afetar tanto a degradabilidade da fibra do volumoso quanto à do amido da própria fonte nitrogenada e do milho das dietas.

Optimization of fibrolytic enzyme production by Aspergillus japonicus C03 with potential application in ruminant feed and their effects on tropical forages hydrolysis

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Desempenho de novilhos Nelore alimentados com casca de soja ou farelo de gérmen de milho em substituição parcial ao milho moído

Objetivou-se neste trabalho estudar a substituição parcial (70%) do milho moído pela casca de soja ou pelo farelo de gérmen de milho em dietas contendo farelo de girassol e uréia (fontes nitrogenadas) e silagem de milho (volumoso) para novilhos Nelore em confinamento. Avaliaram-se o consumo, o ganho de peso, a conversão alimentar e o rendimento de carcaça de 21 animais (25 meses de idade e peso inicial de 343 kg) alimentados com as dietas-teste, fornecidas na proporção 60:40 volumoso:concentrado. O período de avaliação do consumo e do ganho de peso foi de 97 dias. Os consumos de MS (10,78; 9,73 e 10,62 kg/dia), PB (1,40; 1,22 e 1,41 kg/dia) e FDN (3,41; 3,89 e 3,60 kg/dia) não foram influenciados pelas dietas com milho moído, casca de soja e farelo de gérmen de milho, respectivamente. O consumo de FDA (0,56; 0,71 e 0,55% PV) apresentou efeito significativo, observando-se maior valor quando a casca de soja substituiu 70% do milho moído. O ganho de peso não foi influenciado pelas dietas, registrando-se valores de 1,35; 1,29 e 1,32 kg/dia para as dietas contendo milho moído, casca de soja e farelo de gérmen de milho, respectivamente. Não houve efeito, também, sobre a conversão alimentar (7,88 kg de MS ingerida/kg ganho), a eficiência alimentar (0,12 kg ganho/kg MS ingerida) e o rendimento de carcaça (54,52%). A substituição parcial do milho moído pela casca de soja e pelo farelo de gérmen de milho em dietas para novilhos em confinamento não afeta o desempenho e o rendimento de carcaça.

Digestibilidade aparente da energia e da fibra de dietas para ovinos contendo uréia, amiréia ou farelo de algodão

Este trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar a digestibilidade da energia e da fibra de dietas contendo uréia, amiréia ou farelo de algodão como fontes protéicas exclusivas e silagem de milho como volumoso. Utilizaram-se 24 borregos com 11 meses de idade e peso médio 31 kg e o método da coleta total de fezes. A ingestão de matéria seca foi de 64,1; 68,8 e 71,4 g/kg PV0,75/dia e as digestibilidades da energia da FDN e da FB foram 63,0; 67,7 e 64,4%, 39,6; 55,7 e 50,0%, 47,0; 49,3 e 53,4%, respectivamente, para dietas com uréia, amiréia e farelo de algodão. Os ganhos em peso foram 278,5; 348,0; e 293,7 g/anim.dia, na mesma ordem. O uso da amiréia poderá ser o mais adequado, em relação a uréia e farelo de algodão, em dietas para borregos contendo silagem de milho como volumoso.

Fontes alternativas e doses de nitrogênio no milho safrinha em sucessão à soja

A produtividade do milho safrinha pode ser aumentada com a adubação nitrogenada em cobertura mesmo quando cultivado em sucessão à soja. No entanto, existem inconsistências dos resultados especialmente quanto às fontes e doses a serem empregadas nessa modalidade de cultivo. Com o objetivo de avaliar o efeito de fontes e doses de nitrogênio em cobertura no milho safrinha, cultivado após soja no sistema plantio direto, conduziu-se o experimento em um Latossolo Vermelho distrófico, em Chapadão do Céu (GO). O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso, em esquema fatorial 4 x 4, com quatro repetições. Os tratamentos foram constituídos pela combinação de quatro fontes (uréia, sulfato de amônio, uréia extrusada com produtos amiláceos (Amiréia® 180S) e sulfonitrato de amônio com inibidor de nitrificação (Entec® 26)) e quatro doses de nitrogênio (0; 30; 60 e 120 kg ha-1). A interação fonte x dose não foi significativa para nenhuma das variáveis avaliadas. A aplicação de nitrogênio na forma de entec proporcionou maiores teores de nitrogênio na folha do milho safrinha que o sulfato de amônio e a amiréia. A produtividade de grãos do milho safrinha foi maior quando o nitrogênio em cobertura foi fornecido na forma de sulfato de amônio, em comparação com a amiréia. A aplicação de nitrogênio em cobertura aumentou os teores de nitrogênio e enxofre na folha, altura da planta, diâmetro do colmo, número de espigas por planta e grãos por espiga, massa de 1.000 grãos e produtividade de grãos do milho safrinha, em sucessão à soja, independentemente da fonte utilizada.