Comparison of a deterministic and a data driven model to describe MBR fouling

Membrane bioreactors (MBRs) are a combination of activated sludge bioreactors and membrane filtration, enabling high quality effluent with a small footprint. However, they can be beset by fouling, which causes an increase in transmembrane pressure (TMP). Modelling and simulation of changes in TMP could be useful to describe fouling through the identification of the most relevant operating conditions. Using experimental data from a MBR pilot plant operated for 462days, two different models were developed: a deterministic model using activated sludge model n°2d (ASM2d) for the biological component and a resistance in-series model for the filtration component as well as a data-driven model based on multivariable regressions. Once validated, these models were used to describe membrane fouling (as changes in TMP over time) under different operating conditions. The deterministic model performed better at higher temperatures (>20°C), constant operating conditions (DO set-point, membrane air-flow, pH and ORP), and high mixed liquor suspended solids (>6.9gL-1) and flux changes. At low pH (<7) or periods with higher pH changes, the data-driven model was more accurate. Changes in the DO set-point of the aerobic reactor that affected the TMP were also better described by the data-driven model. By combining the use of both models, a better description of fouling can be achieved under different operating conditions

Towards integrated operation of membrane bioreactors : effects of aeration on biological and filtration performance

Two experimental studies evaluated the effect of aerobic and membrane aeration changes on sludge properties, biological nutrient removal and filtration processes in a pilot plant membrane bioreactor. The optimal operating conditions were found at an aerobic dissolved oxygen set-point (DO) of 0.5mgO2L-1 and a membrane specific aeration demand (SADm) of 1mh-1, where membrane aeration can be used for nitrification. Under these conditions, a total flow reduction of 42% was achieved (75% energy reduction) without compromising nutrient removal efficiencies, maintaining sludge characteristics and controlled filtration. Below these optimal operating conditions, the nutrient removal efficiency was reduced, increasing 20% for soluble microbial products, 14% for capillarity suction time and reducing a 15% for filterability. Below this DO set-point, fouling increased with a transmembrane pressure 75% higher. SADm below 1mh-1 doubled the values of transmembrane pressure, without recovery after achieving the initial conditions

Progressive Purkinje Cell Degeneration in tambaleante Mutant Mice Is a Consequence of a Missense Mutation in HERC1 E3 Ubiquitin Ligase

The HERC gene family encodes proteins with two characteristic domains: HECT and RCC1-like. Proteins with HECT domain shave been described to function as ubiquitin ligases, and those that contain RCC1-like domains have been reported to function as GTPases regulators. These two activities are essential in a number of important cellular processes such as cell cycle, cell signaling, and membrane trafficking. Mutations affecting these domains have been found associated with retinitis pigmentosa, amyotrophic lateral sclerosis, and cancer. In humans, six HERC genes have been reported which encode two subgroups of HERC proteins: large (HERC1-2) and small (HERC3-6). The giant HERC1 protein was the first to be identified. It has been involved in membrane trafficking and cell proliferation/growth through its interactions with clathrin, M2-pyruvate kinase, and TSC2 proteins. Mutations affecting other members of the HERC family have been found to be associated with sterility and growth retardation. Here, we report the characterization of a recessive mutation named tambaleante, which causes progressive Purkinje cell degeneration leading to severe ataxia with reduced growth and lifespan in homozygous mice aged over two months. We mapped this mutation in mouse chromosome 9 and then performed positional cloning. We found a GuA transition at position 1448, causing a Gly to Glu substitution (Gly483Glu) in the highly conserved N- terminal RCC1-like domain of the HERC1 protein. Successful transgenic rescue, with either a mouse BAC containing the normal copy of Herc1 or with the human HERC1 cDNA, validated our findings. Histological and biochemical studies revealed extensive autophagy associated with an increase of the mutant protein level and a decrease of mTOR activity. Our observations concerning this first mutation in the Herc1 gene contribute to the functional annotation of the encoded E3 ubiquitin ligase and underline the crucial and unexpected role of this protein in Purkinje cell physiology.

Controle em pós-colheita de Monilinia fructicola em pêssegos

A podridão parda (Monilinia fructicola) causa danos relevantes nos pessegueiros (Prunus persicae) apesar das práticas de profilaxia e produtos químicos utilizados em pré e pós-colheita. O controle biológico vem sendo pesquisado como alternativa, e neste trabalho foram selecionados microrganismos antagônicos ao patógeno e avaliada a eficiência destes antagônicos, de fungicidas (iminoctadine tris albesilate e azoxystrobin) e de fosfitos (CaB e K) no controle da doença em pós-colheita. No laboratório, o antagonismo de fungos filamentosos obtidos de pêssegos da região da Lapa, PR, foi avaliado utilizando dois métodos: culturas pareadas e difusão de metabólitos por membrana. Em pós-colheita, dois ensaios foram realizados utilizando frutos da safra 1997 e 1999. Cada fruto foi imerso nas suspensões preparadas com os produtos químicos e com os fungos antagônicos e, em seguida, inoculado com o patógeno por aspersão. Avaliou-se a incidência da doença em ferimentos provocados e fora deles. Os fungos que mostraram produção de substâncias inibitórias foram Trichothecium spp. (isolados F1, F2 e F4), e Trichoderma spp. (F8 e F12) e, com crescimento sobre o patógeno foram Trichoderma spp. (F7, F8 e F12) e Penicillium sp (F9). Nos frutos, os antagonistas que exerceram maior controle da doença foram os isolados de Trichothecium spp. (F1 e F2), acima de 80% de controle, não diferindo estatisticamente dos fungicidas testados, iminoctadine e azoxystrobin. O fosfito de K proporcionou um controle superior a 85% de lesões latentes em ambos experimentos.

Efeito de exsudatos de cultura de células de plantas em juvenis de segundo estádio de Meloidogyne incognita

Calus foram obtidos de tomateiro (Lycopersicon esculentum), cafeeiro (Coffea arabica), alfafa (Medicago sativa), orquídea (Dendrobium nobile), mostarda (Brassica rapa), batata doce (Ipomoea batatas), fumo (Nicotiana tabacum), cenoura (Daucus carota) e Crotalaria juncea em meio sólido de Murashige & Skoog (MS) seguido do cultivo em meio líquido MS em temperatura de 25-28 ºC. Após um mês, a suspensão foi passada em membrana Millipore 0,22 µm, obtendo-se, assim, o exsudato da cultura de células de cada planta testada. Ovos ou juvenis de segundo estádio (J2) de Meloidogyne incognita foram incubados nesses exsudatos e avaliadas as percentagens de eclosão, mobilidade e mortalidade dos J2. Com exceção dos ovos incubados em exsudato de orquídea, todos os demais inibiram a eclosão quando comparados com a incubação em água (testemunha). Entretanto, nos exsudatos de L. esculentum, cafeeiro e C. juncea a inibição foi mais drástica, semelhante ao aldicarb, mas significativamente diferente e menor do que em soluções contendo ingredientes do meio MS (1-5). Todos os exsudatos reduziram a mobilidade e aumentaram a mortalidade, com maior intensidade em 24 h de exposição. Porém, maior redução na mobilidade ocorreu nos exsudatos de tomateiro e alfafa, enquanto maior mortalidade no exsudato de tomateiro, seguido pelo de mostarda.

Produção de enzimas extracelulares por Crinipellis perniciosa

Isolados de Crinipellis perniciosa, obtidos a partir de cacaueiro (Theobromae cacao), cupuaçuzeiro (T. grandiflorum) e solanáceas silvestres foram testados quanto à capacidade de produzirem enzimas extracelulares que degradam celulose, amido, lipídios e lignina. A produção de todas as enzimas foi determinada em meios sólidos e representada por uma estimativa, baseada na intensidade de cor, ou pela avaliação do diâmetro dos halos formado nos meios. Foi detectada variabilidade entre os isolados na capacidade de produzir enzimas celulolíticas, amilases, lipases, polifenol-oxidases, peroxidases e esterases. Quanto às enzimas proteolíticas, todos os isolados apresentaram alto nível de atividade, não sendo observada diferença no comportamento entre eles. Por outro lado, nenhum dos isolados produziu pectinase, urease e fosfatase-ácida. Os papéis das enzimas líticas produzidas pelos isolados de C. perniciosa na patogênese e na produção de basidiomas são discutidos

Peroxidases ativadas por frações protéicas de extrato biológico eficaz na proteção do tomateiro contra a mancha bacteriana

Uma formulação natural (VLAF) obtida da extração aquosa a frio de pó de tecido necrótico de lobeira (Solanum lycocarpum), infectado por Crinipellis perniciosa (Stahel) Singer, promoveu redução significativa no progresso da mancha foliar bacteriana (Xanthomonas campestris pv. vesicatoria), quando previamente pulverizado em folhas de tomateiro. Duas frações obtidas por precipitação salina, F0/30 e F30/60, apresentaram a maior parte das proteínas do extrato VLAF e foram submetidas à cromatografia de troca catiônica para separação das proteínas contidas nas frações. Os picos não retidos dessa cromatografia foram então submetidos à cromatografia de troca aniônica. Todos os picos, retidos e não retidos das duas cromatografias, foram amostrados e pulverizados sobre plantas de tomate cv. Santa Cruz Kada. Respostas diferenciais de atividade de peroxidases foram obtidas 14 horas após pulverizações. As amostras que induziram os maiores aumentos na atividade de peroxidases nas plantas foram o pico retido em CM-celulose da F0/30 (F0-30CMR) e o pico retido em DEAE-celulose da F30/60 (F30-60DEAER). Os resultados deste estudo indicaram a viabilidade da purificação e da caracterização de proteínas ou carboidratos eliciadores provenientes de VLAF.

Determinação do íon ferro em preparações farmacêuticas através da cromatografia planar e espectrofotometria

Os autores estudaram o comportamento cromatográfico de preparações farmacêuticas comerciais contendo o íon Fe (II). Utilizando celulose microcristalina/Propanol: ácido clorídrico 4 N: ácido acético concentrado: ácido nítrico concentrado: clorofórmio (40: 5: 5: 10: 10), como sistema cromatográfico e alizarina como reagente de detecção, Fe (II), Mn (II), Mg (II), Cu (II), Zn (II) e Ca (II) foram separados e identificados pela Cromatografia Planar. O Fe (II) foi determinado pela reação com a ortofenantrolina, resultando em solução adequada para quantificação colorimétrica.

Estudo da adsorção/dessorção de 2,4-D em solos usando técnica cromatográfica

Este trabalho estudou a adsorção e a desorção do herbicida ácido 2,4-Diclorofenoxiacético (2,4-D) em solo da região de Urbano Santos - MA. A região possui campos de cultivo de eucaliptos para obtenção de celulose. Para a limpeza dos campos, antes da plantação e nos primeiros 12 meses de plantio, são aplicados herbicidas, dentre os quais destacamos o 2,4-D. A isoterma de Freundlich foi utilizado como modelo para este estudo e a concentração de 2,4-D foi determinada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), acompanhada de ensaios de recuperação para garantir a confiabilidade dos dados obtidos na investigação de adsorção/dessorção. Os resultados indicaram que o 2,4-D apresenta maior adsorção à matéria orgânica do solo estudado, quando comparado a outros tipos de solo, o que pode resultar em pequena diminuição em sua tendência de lixiviação e de degradação microbiológica. Entretanto, este herbicida apresenta elevado potencial de lixiviação quando comparado a outros pesticidas.

Avaliação bioquímica e ultraestrutural da interação de imunocomplexos de IgG com leucócitos polimorfonucleares: efeito de antioxidantes naturais

A produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) por leucócitos polimorfonucleares (LPMNs) durante a fagocitose é essencial para a defesa do organismo contra microrganismos invasores. Entretanto, em algumas doenças ocorre a deposição de imunocomplexos, o que leva à produção e liberação excessiva dessas EROs, e conseqüente lesão nos tecidos hospedeiro. Neste trabalho avaliamos o efeito de substâncias naturais (quercetina e 7-aliloxicumarina) sobre a produção de EROs por LPMNs de coelho, estimulados com imunocomplexos de imunoglobulina G (ICIgG), empregando o ensaio de quimioluminescência (QL) dependente de luminol (QL lum) e de QL dependente de lucigenina (QL luc). A interação entre ICIgG e LPMNs, mediada pelo receptor de membrana Fcgama, foi observada por microscopia eletrônica de transmissão, pela intensa marcação dos ICIgG com partículas de ouro coloidal. Os resultados obtidos indicaram que as substâncias analisadas inibiram a QL lum e a QL luc e que tais efeitos não parecem estar relacionados com a inibição da fagocitose, conforme observado no ensaio por microscopia eletrônica.

Utilização de um eletrodo de grafite recoberto com PbO2 incorporado em matriz de PVC como eletrodo indicador em titulações coulométricas

A aplicação de um eletrodo sensível a íons H3O+, obtido pelo recobrimento de um eletrodo de grafite com uma membrana polimérica contendo PbO2 incorporado em uma matriz de PVC (PbO2-PVC), como eletrodo indicador em titulações coulométricas de neutralização, foi investigada. As leituras dos potenciais foram feitas usando o eletrodo indicador de PbO2-PVC e para comparação dos resultados foi usado um eletrodo de vidro combinado (EVC). As curvas de titulação monitoradas com o eletrodo de PbO2-PVC apresentaram características semelhantes àquelas monitoradas com o EVC e os tempos de equivalência obtidos foram concordantes a um nível de confiança de 95%. O eletrodo de PbO2-PVC apresentou resposta linear no intervalo de pH 2 a 12 com inclinação de Nernst de -57,6 ± 0,1 mV/pH (r= 0,9998), sendo o tempo de resposta deste eletrodo bem menor do que aquele obtido com o EVC. O eletrodo de PbO2-PVC é de fácil construção, possui baixo custo e tempo de vida útil superior a 4 meses, equivalente a (pelo menos 1200 determinações por membrana polimérica).

A gomose da acácia-negra no Brasil: a review

A acácia-negra (Acacia mearnsii) é cultivada no Brasil, especialmente no Estado do Rio Grande do Sul, visando tanto à produção de tanino, a partir da casca, quanto o uso da madeira para papel, celulose, carvão, lenha e chapas de aglomerados. A gomose causada por Phytophthora nicotianae e P. boehmeriae, é o seu principal problema fitossanitário. Discute-se nesta revisão a existência de dois padrões distintos de sintomatologia da gomose de Phytophthora que têm sido observados nas plantações brasileiras: gomose basal, associada a P. nicotianae, e gomose generalizada, mais associada a P. boehmeriae. São discutidos aspectos relacionados à etiologia, à epidemiologia e às estratégias de controle.

Análise do perfil de expressão dos genes da cana-de-açúcar envolvidos na interação com Leifsonia xyli subsp: xyli

Utilizando a técnica de macroarranjos de cDNA em membranas de náilon, analisou-se o perfil de expressão de 3.575 ESTs ("Expressed Sequence Tags") de cana-de-açúcar, oriundas do projeto SUCEST, em duas variedades, uma tolerante (SP80-0185) e outra suscetível (SP70-3370) ao Raquitismo da Soqueira. Foram analisadas amostras foliares de plantas inoculadas com Leifsonia xyli subsp. xyli., agente etiológico do Raquitismo, contrastadas com plantas não inoculadas (controle), para cada variedade, marcadas com sondas de cDNA e hibridizadas contra os macroarranjos. Após as hibridizações e análises estatísticas dos dados foi possível identificar 49 ESTs com expressão alterada, sendo 44 na variedade tolerante (41 ESTs induzidos e 3 reprimidos) e 5 na variedade suscetível (2 ESTs induzidos e 3 reprimidos). Os resultados obtidos sugerem que a tolerância da variedade SP80-0185 de cana-de-açúcar à bactéria fitopatogênica pode estar relacionada com a percepção de sinais extracelulares, visto que ESTs relacionados a vias de transdução de sinais apresentaram expressão gênica induzida na variedade tolerante, os quais codificam para uma EST com similaridade à H+-ATPase da membrana plasmática, fatores de transcrição G-box, OsNAC6, "DNA binding", família MYB e "Zinc Finger" e ainda uma EST com similaridade ao fator de ligação ao G-Box, o qual corresponde a uma seqüência de DNA cis presente em vários promotores de plantas e requerido para o reconhecimento de muitos estímulos ambientais. Na variedade suscetível foi reprimido uma EST com similaridade à lipase. Esta enzima, também de membrana, faz parte da síntese do jasmonato, o qual ativa as defesas vegetais contra patógenos de plantas. Possíveis funções para os genes induzidos ou reprimidos nas cultivares de cana tolerante ou resistente ao Raquitismo são discutidas neste trabalho.

Utilização de análise de segregantes agrupados na identificação de marcadores ligados a genes que controlam a resistência à ferrugem (Puccinia psidii Winter) em Eucalyptus sp.

Devido a grande importância da cultura de Eucalyptus no Brasil, empresas do setor florestal têm buscado através de programas de melhoramento genético, reduzir as perdas de produção e atender a demanda do mercado de papel e celulose. Um exemplo, é a busca por genes de resistência a doenças, principalmente a ferrugem causada por Puccinia psidii Winter, que resulta em redução da produtividade em plantas altamente suscetíveis. No presente trabalho, mudas de Eucalyptus pertencentes a uma geração F1, provenientes do cruzamento controlado entre parentais híbridos E. grandis X E. urophylla, sendo eles resistente e suscetível, foram inoculadas com Puccinia psidii em casa de vegetação e acompanhadas até o aparecimento dos sintomas da ferrugem. Foram classificadas, em dois grupos: resistentes (ausência de sintomas) e suscetíveis (presença de sintomas e esporulação). As amostras de DNA foram comparadas com o uso de marcadores moleculares associado ao método de BSA (Bulked Segregant Analysis). O polimorfismo entre os grupos foi geneticamente relacionado ao loco que determina a característica de resistência ou sucetibilidade. Dentre os 720 "primers" testados, 19 foram polimórficos, porém, apenas o marcador AK 01 manteve-se presente, quando testado em todos os indivíduos da população, mostrando-se a uma distância genética estimada de 20 cM em repulsão ao gene de resistência.

Murcha por Ceratocystis em eucalipto: avaliação de resistência e análise epidemiológica

A cultura do eucalipto é uma das mais importantes do Brasil, constituindo-se em fonte de energia e madeira renovável, além de suportar importantes processos agroindustriais para produção de celulose, papel e essências. O eucalipto, como outras espécies vegetais, é infectado por diversos patógenos, principalmente fungos, desde o viveiro até plantios adultos. Neste trabalho, foi estudado o agente causador da murcha de Ceratocystis. Trata-se de um típico patógeno de xilema (Ceratocystis fimbriata Ellis et. Halsted), cujo sintoma marcador é constatável nas secções transversais de órgãos lenhosos, na forma de estrias radiais escuras, da medula para o exterior do lenho ou da periferia do lenho para a medula ou descoloração (mancha escura) do tipo cunha em geral da periferia para a medula. Essas estrias no lenho são visíveis quando um ramo afetado é cortado transversalmente, pois o patógeno provoca a desintegração do sistema vascular. Trata-se de um fungo de rápida disseminação e que atinge plantas em diversos estágios de desenvolvimento, sendo por isso de difícil controle. Os objetivos deste estudo foram verificar a suscetibilidade de clones visando encontrar material resistente e estudar a epidemiologia da doença em campo. Para isso, utilizaram-se mudas de clones operacionais para inoculação do patógeno para avaliação de resistência; a avaliação epidemiológica foi feita de acordo com levantamentos de campo em parcela previamente instalada. Foram encontrados materiais com diversos níveis de resistência, desde altamente resistente até a altamente suscetível. Em campo, a doença apresentou distribuição espacial agregada, com tendência a agregação de focos e distribuição vertical (na linha de plantio).