Pine wilt disease: a worldwide threat to forest ecosystems

The pinewood nematode (PWN), Bursaphelenchus xylophilus, the causal agent of pine wilt disease (PWD), is a serious pest and pathogen of forest tree species, in particular among the genus Pinus. It was first reported from Japan in the beginning of the XXth century, where it became the major ecological catastrophe of pine forests, with losses reaching over 2 million m3/ year in the 1980s. It has since then spread to other Asian countries such as China, Taiwan and Korea, causing serious losses and economic damage. In 1999, the PWN was first detected in the European Union (EU), in Portugal, and immmediately prompted several government (national and EU) actions to assess the extent of the nematode’s presence, and to contain B. xylophilus and its insect vector (Monochamus galloprovincialis) to an area with a 30km radius in the Setúbal Peninsula, 20 km south of Lisbon. International wood trade, with its political as well as economic ramifications, has been seriously jeopardized. The origin of the population of PWN found in Portugal remains elusive. Several hypotheses may be considered regarding pathway analysis, basically from two general origins: North America or the Far East (Japan or China). World trade of wood products such as timber, wooden crates, palettes, etc… play an important role in the potential dissemination of the pinewood nematode. In fact, human activities involving the movement of wood products may be considered the single most important factor in spreading of the PWN. Despite the dedicated and concerted actions of government agencies, this disease continues to spread. Very recently (2006), in Portugal, forestry and phytosanitary authorities (DGRF and DGPC) have announced a new strategy for the control and ultimately the erradication of the nematode, under the coordination of the national program for the control of the pinewood nematode (PROLUNP). Research regarding the bioecology of the nematode and insect as well as new detection methods, e.g., involving real-time PCR, has progressed since 1999. International agreements (GATT, WTO) and sharing of scientific information is of paramount importance to effectively control the nematode and its vector, and thus protect our forest ecosystems and forest economy.

The Pine Wood Nematode: a personal view

The first report of the disease (“pine wilt disease”) associated with the pinewood nematode, goes back to 1905, when Yano reported an unusual decline of pines from Nagasaki. For a long time thereafter, the cause of he disease was sought, but without success. Because of the large number of insect species that were usually seen around and on infected trees, it had always been assumed that the causal agent would prove to be one of these. However, in 1971, Kiyohara and Tokushike found a nematode of the genus Bursaphelenchus in infected trees. The nematode found was multiplied on fungal culture, inoculated into healthy trees and then re-isolated from the resulting wilted trees. The subsequent published reports were impressive: this Bursaphelenchus species could kill fully-grown trees within a few months in the warmer areas of Japan, and could destroy complete forests of susceptible pine species within a few years. Pinus densiflora, P. thunbergii und P. luchuensis were particularly affected. In 1972, Mamiya and Kiyohara described the new species of nematode extracted from the wood of diseased pines; it was a named Bursaphelenchus lignicolus. Since 1975, the species has spread to the north of Japan, with the exception of the most northerly prefectures. In 1977, the loss of wood in the west of the country reached 80%. Probably as a result of unusually high summer temperatures and reduced rainfall in the years 1978 and 1979, the losses were more than 2 million m3 per year. From the beginning, B. lignicolus was always considered by Japanese scientists to be an exotic pest. But where did it come from? That this nematode could also cause damage in the USA became clear in 1979 when B. lignicolus was isolated in great numbers from wood of a 39 year-old pine tree (Pinus nigra) in Missouri which had suddenly died after the colour of its needles changed to a reddish-brown colour (Dropkin und Foudin, 2 1979). In 1981, B. lignicolus was synonymised by Nickle et al. with B. xylophilus which had been found for the first time in the USA as far back as 1929, and reported by Steiner and Buhrer in 1934. It had originally been named Aphelenchoides xylophilus, the wood-inhabiting Aphelenchoides but was recognised by Nickle, in 1970,to belong in the genus Bursaphelenchus. Its common name in the USA was the "pine wood nematode" (PWN. After its detection in Missouri, it became known that B. xylophilus was widespread throughout the USA and Canada. It occurred there on native species of conifers where, as a rule, it did not show the symptoms of pine wilt disease unless susceptible species were stressed eg., by high temperature. This fact was an illuminating piece of evidence that North America could be the homeland of PWN. Dwinell (1993) later reported the presence of B. xylophilus in Mexico. The main vector of the PWN in Japan was shown to be the long-horned beetle Monochamus alternatus, belonging to the family Cerambycidae. This beetle lays its eggs in dead or dying trees where the developing larvae then feed in the cambium layer. It was already known in Japan in the 19th century but in the 1930s, it was said to be present in most areas of Japan, but was generally uncommon. However, with the spread of the pine wilt disease, and the resulting increase of weakened trees that could act as breeding sites for beetles, the populations of Monochamus spp. increased significantly In North America, other Monochamus species transmit PWN, and the main vector is M. carolinensis. In Japan, there are also other, less efficient vectors in the genus Monochamus. Possibly, all Monochamus species that breed in conifers can transmit the PWN. The occasional transmission by less efficient species of Monochamus or by some of the many other beetle genera in the bark or wood is of little significance. In Europe, M. galloprovincialis and M. sutor transmits the closely related species B. mucronatus. Some speculate that these two insect species are “standing by” and waiting for the arrival of B. xylophilus. In 1982, the nematode was detected and China. It was first found in dead pines near the Zhongshan Monument of Nanjing (CHENG et. al. 1983); 265 trees were then killed by pine wilt disease. Despite great efforts at eradication in China, the nematode spread further and pine wilt disease has been 3 reported from parts of the provinces of Jiangsu, Anhui, Guangdong, Shandong, Zhejiang and Hubei (YANG, 2003). In 1986, the spread of the PWN to Taiwan was discovered and in 1989, the nematode was reported to be present in the Republic of Korea where it had first been detected in Pinus thunbergii and P. densiflora. It was though to have been introduced with packing material from Japan. PWN was advancing. In 1984, B. xylophilus was found in wood chips imported into Finland from the USA and Canada, and this was the impetus to establish phytosanitary measures to prevent any possible spread into Europe. Finland prohibited the import of coniferous wood chips from these sources, and the other Nordic countries soon followed suit. EPPO (the European and Mediterranean Plant Protection Organization) made a recommendation to its member countries in 1986 to refuse wood imports from infested countries. With its Directive of 1989 (77/93 EEC), the European Community (later called the European Union or EU) recognised the potential danger of B. xylophilus for European forests and imposed restrictions on imports into the Europe. PWN was placed on the quarantine list of the EU and also of other European countries. Later, in 1991, a dispensation was allowed by the Commission of the EU(92/13 EEC) for coniferous wood from North America provided that certain specified requirements were fulfilled that would prevent introduction.

Pine wilt disease: global issues, trade and economic impact

Pine wilt disease (PWD) is perhaps the most serious threat to pine forests worldwide. Since it´s discovery in the early XXth century by Japanese forest researchers, and the relationship with its causative agent, the pinewood nematode (PWN) Bursaphelenchus xylophilus, in the 1970s, PWD has wreaked havoc wherever it appears. Firstly in the Far East (Japan, China and Korea) and now, more recently in 1999, in the EU (Portugal). The forest sector in Portugal plays a major role in the Portuguese economy with a 12% contribution to the industrial gross domestic product, 3.2% of the gross domestic product, 10% of foreign trade and 5% of national employment. Maritime pine (Pinus pinaster) is one of the most important pine productions, and industrial activity, such as the production of wood and resin, as well as coastal protection associated with sand dunes. Also, stone pine (Pinus pinea) plays an important role in the economy with a share derived from the exports of high-quality pineon seed. Thus, the tremendous economical and ecological impact of the introduction of a pest and pathogen such as the PWN, although as far as is known, the only species susceptible to the nematode is maritime pine. Immediately following detection, the research team involved (Univ. Évora, INIAP) informed the national plant quarantine and forest authorities, which relayed the information to Brussels and the appropriate EU authorities. A task force (GANP), followed by a national program (PROLUNP) was established. Since then, national surveys have been taking place, involving MADRP (Ministry of Agriculture), the University of Évora and several private corporations (e.g. UNAC). Forest growers in the area are particularly interested and involved since the area owned by the growers organizations totals 700 000 ha, largely affected by PWD. Detection of the disease has led to serious consequences and restrictions regarding exploration and commercialization of wood. A precautionary phytosanitary strip, 3 km-wide, has been recently (2007) established surrounding the affected area. The Portuguese government, through its national program PROLUNP, has been deeply involved since 1999, and in conjunction with the EU (Permanent Phytosanitary Committee, and FVO) and committed to controlling this nematode and the potential spread to the rest of the country and to the rest of the EU. The global impact of the presence of Bursaphelenchus xylophilus or the threat of its introduction and the resulting pine wilt disease in forested areas in different parts of the world is of increasing concern economically. The concern is exacerbated by the prevailing debate on climate change and the putative impact this could have on the vulnerability of the world’s pine forests to this disease. The scientific and regulatory approach taken in different jurisdictions to the threat of pine wilt disease varies from country to country depending on the perceived vulnerability of their pine forests to the disease and/or to the economic cost due to lost trade in wood products. Much of the research surrounding pine wilt disease has been located in the northern hemisphere, especially in southern Europe and in the warmer, coastal, Asian countries. However, there is an increased focus on this problem also in those countries in the southern hemisphere where plantations of susceptible pine have been established over the years. The forestry sector in Australia and New Zealand are on “high alert” for this disease and are practicing strict quarantine procedures at all ports of entry for wood products. As well, there is heightened awareness, as there is worldwide, for the need to monitor wood packaging materials for all imported goods. In carrying out the necessary monitoring and assessment of products for B. xylophilus and its vectors substantial costs are incurred especially when decisions have to be made rapidly and regardless of whether the outcome is positive or negative. Australia’s response recently to the appearance of some dying pines in a plantation illustrated the high sensitivity of some countries to this disease. Some $200,000 was spent on the assessment in order to save a potential loss of millions of dollars to the disease. This rapid, co-ordinated response to the report was for naught, because once identified it was found not to be B. xylophilus. This illustrates the particular importance of taking the responsibility at all levels of management to secure the site and the need of a rapid, reliable diagnostic method for small nematode samples for use in the field. Australia is particularly concerned about the vulnerability of its 1million hectares of planted forests, 80% of which are Pinus species, to attack from incursions of one or more species of the insect vector. Monochamus alternatus incursions in wood pallets have been reported from Brisbane, Queensland. The climate of this part of Australia is such that the Pinus plantations are particularly vulnerable to the potential outcome of such incursions, and the state of Queensland is developing a risk management strategy and a proactive breeding programme in response to this putative threat. New Zealand has 1.6 million hectares of planted forests and 89% of the commercial forest is Pinus radiata. Although the climate where these forests are located tends to be somewhat cooler than that in Australia the potential for establishment and development of the disease in that country is believed to be high. The passage alone of 200,000 m³/year of wood packaging through New Zealand ports is itself sufficient to require response. The potential incursion of insect vectors of pinewood nematode through the port system is regarded as high and is monitored carefully. The enormous expansion of global trade and the continued use of unprocessed/inadequately-processed wood for packaging purposes is a challenge for all trading nations as such wood packaging material often harbours disease or pest species. The extent of this problem is readily illustrated by the expanding economies and exports of countries in south-east Asia. China. Japan and Korea have significant areas of forestland infested with B. xylophilus. These countries too are among the largest exporting countries of manufactured goods. Despite the attempts of authorities to ensure that only properly treated wood is used in the crating and packaging of goods B. xylophilus and/or its insect vector infested materials is being recorded at ports worldwide. This reminds us, therefore, of the ease with which this nematode pest can gain access to forest lands in new geographic locations through inappropriate use, treatment or monitoring of wood products. It especially highlights the necessity to find an alternative to using low-grade lumber for packaging purposes. Lest we should believe that all wood products are always carriers of B. xylophilus and its vectors, it should be remembered that international trade of all kinds has occurred for thousands of years and that lumber-born pests and diseases do not have worldwide distribution. Other physico-biological factors have a significant role in the occurrence, establishment and sustainability of a disease. The question is often raised as to why the whole of southern Europe doesn’t already have B. xylophilus and pine wilt disease. European countries have traded with countries that are infested with B. xylophilus for hundreds of years. Turkey is an example of a country that appears to be highly vulnerable to pine wilt disease due to its extensive forests in the warm, southern region where the vector, Monochamus galloprovincialis, occurs. However, there is no record of the presence of B. xylophilus occurring there despite the importation of substantial quantities of wood from several countries In many respects, Portugal illustrates both the challenge and the dilemma. In recent times B. xylophilus was discovered there in the warm coastal region. The research, administrative and quarantine authorities responded rapidly and B. xylophilus appears to have been confined to the region in which it was found. The rapid response would seem to have “saved the day” for Portugal. Nevertheless, it raises again the long-standing questions, how long had B. xylophilus been in Portugal before it was found? If Lisbon was the port of entry, which seems very likely, why had B. xylophilus not entered Lisbon many years earlier and established populations and the pine wilt disease? Will the infestation in Portugal be sustainable and will it spread or will it die out within a few years? We still do not have sufficient understanding of the biology of this pest to know the answers to these questions.

Pine Wilt Disease: A Threat to Pine Forests in Turkey?

The pinewood nematode, is the causal agent of pine wilt disease, a serious threat to native pine forest in eastern Asia (Japan, Korea, China and Taiwan) and some parts of North America (USA, Canada and Mexico). In 1999, this nematode was found and identified for the first time in Portugal and in Europe. The detection of this quarantine pest in Portugal has indicated the need to know more about the distribution of Bursaphelenchus spp. in coniferous trees in Europe in order to describe the geographic range of the species and to act quickly in case of the nematode’s unwanted introduction into other European regions. Pine forest has a wide distribution in Turkey that increases the number of susceptible host trees for pinewood nematode. Because of these resaons, some regions of Turkey were surveyed for the presence of the nematode. Three different species of Bursaphelenchus were found. However, B. xylophilus was not detected. The detection of B. mucronatus, very similar to B. xylophilus biologically and morphologically, is very important. The presence of this species indicates that B. xylophilus could spread easly in conifer forests of Turkey. A study was conducted to determine the pathogenicity of B. mucronatus and 80% of seedlings of P. sylvestris were wilted. Biological characteristics of M. galloprovincialis were compared with M. carolinensis, Nort American vector, and some of them were found to be similar.

Pine wilt disease and the pinewood nematode

Pine wilt disease (PWD) is one of the most damaging events affecting conifer forests (in particular Pinus spp.), in the Far East (Japan, China and Korea), North America (USA and Canada) and, more recently, in the European Union (Portugal). In Japan it became catastrophic, damaging native pine species (Pinus thunbergii and P. densiflora), and becoming the main forest problem, forcing some areas to be totally replaced by other tree species. The pine wilt nematode (PWN) Bursaphelenchus xylophilus, endemic, with minor damage, to North America, was introduced in Japan in the early XX century and then spread to Asia (China and Korea) in the 1980s. In 1999 it was detected for the first time in Portugal, where, due to timely detection and immediate government action, it was initially (1999-2008) contained to a small area 30 km SE of Lisbon. In 2008, the PWN spread again to central Portugal, the entire country now being classified as “affected area”. Being an A1 quarantine pest, the EU acted to avoid further PWN spreading and to eradicate it, by actions including financial support for surveyes and eradication, annual inspections and research programs. Experience from control actions in Japan included aerial spraying of insecticides to control the insect vector (the Cerambycid beetle Monochamus alternatus), injection of nematicides to the trunk of infected trees, slashing and burning of large areas out of control, beetle traps, biological control and tree breeding programs. These actions allowed some positive results, but also unsuccessful cases due to the PWN spread and virulence. Other Asian countries also followed similar strategies, but the nematode is still spreading in many regions. In Portugal, despite lower damage than Asia, PWD is still significant with high losses to the forestry industry. New ways of containing PWD include preventing movement of contaminated wood, cutting symptomatic trees and monitoring. Despite a national and EU legislative body, no successful strategy to control and eventually eradicate the nematode and the disease will prevail without sound scientific studies regarding the nematode and vector(s) bioecology and genetics, the ecology and ecophysiology of the pine tree species, P. pinaster and P. pinea , as well as the genomics and proteomics of pathogenicity (resistance/ susceptibility).

Morphobiometric and molecular characterization of Bursaphelenchus Fuchs, 1937 (Nematoda: Aphelenchoididae) species associated with Pinus pinaster Ainton in Portugal

Abstract - The genus Bursaphelenchus comprises almost 100 species mainly from the northern hemisphere, with conifers as the most important hosts. Among the various nematode species, the pine wood nematode (PWN), Bursaphelenchus xylophilus, is the casual agent of pine wilt disease (PWD), and the most important forest pest for pines worldwide, classified as an A1 quarantine organism within the European Union. In 1999 this nematode was detected for the first time in Portugal and Europa associated with maritime pine, Pinus pinaster. Following detection, a national program denominated "Programa Nacional de Luta contra o Nemátodo da Madeira do Pinheiro" (PROLUNP) was created to, among other objectives, determine the distribution of the PWN and its associated vector(s) and host(s), and therefore intensive surveys covering the entire country were conducted with thousands of wood samples and suspected insects being analyzed. This thesis presents the listing, distribution, frequency and the insects associated with Bursaphelenchus species found associated with maritime pine in Portugal, identifying and characterizing the various species by morphological, biometrical and molecular biology (ITS-RFLP and rDNA sequencing analysis) techniques. To achieve the objectives, a total of 4813 maritime pine wood samples and 3294 insects from 22 species and six families were individually analyzed. A total of nine Bursaphelenchus species were found, namely: B. antoniae, B. hellenicus, B. leoni, B. mucronatus, B. pinasteri, B. sexdentati, B. teratospicularis, B. tusciae and B. xylophilus, all of them (with the exception of B. xylophilus) being new records for Portugal. Some of the species appear to have a widespread distribution, such as B. leoni, B. teratospicularis and B. tusciae while others were very rarely found and apparently have a localized distribution range within the country, namely B. antoniae and B. mucronatus. The majority of the species is characteristic of the Mediterranean region and can also be found in countries such as Spain, Italy and Greece, reflecting the affinity of our fauna with those locations. The association of B. hellenicus and B. tusciae with maritime pine is here reported for the first time. Six of the Bursaphelenchus species were also found associated with insects, mainly from the family Scolytidae (Coleoptera). Some of these interactions were described for the first time, namely: B. hellenicus with both Ips sexdentatus and Hylurgus ligniperda, B. sexdentati with both H. ligniperda and Orthotomicus erosus and B. tusciae with H. ligniperda. The exclusive association of B. xylophilus with the cerambycid Monochamus galloprovincialis was also confirmed. The nematode's dauer juveniles were usually found in low numbers in the insect vectors (ca 10-100 per insect), although for B. xylophilus a few thousand specimens per insect were sometimes found. The location of the dauer juveniles differed according to the species, although they were more common under the elytra and wings of the adult insects. A species new to science was detected and formally described as B. antoniae, associated with Hylobius sp. (Coleoptera; Curculionidae) beetles. Morphologically, this new species is very similar to B. hylobianum, although it's distinct ITS-RFLP molecular pattern (with only the enzyme Haelll producing comparable restriction bands) and the failure of hybridization supported the two species as distinct entities. Additional phylogenetic analysis of the 18S rDNA sequence further supported the taxonomical proximity of B. antoniae with B. hylobianum. Concerning the PWN, detailed studies on the development and morphology of B. xylophilus were conducted, and comparative measurements of field-collected and laboratory-maintained populations demonstrated that nematodes from the second group displayed larger size in all morphometric parameters, which could derive from more adequate conditions of nourishment and/or temperature. Taxonomical studies on the development stages of B. xylophilus confirmed the existence of four propagative juvenile stages (J1,J2,J3 and J4), an adult stage with both sexes and two dispersal stages (jIII e jIV), with the measurements of the gonad length allowing the separation of the propagative stages. It is hoped that the acquired knowledge will be useful on future surveys of nematodes of the Bursaphelenchus genus collected from either wood material or insect vectors, and facilitate the correct distinction and identification of the various species which are now known to occur. ### Resumo - 0 género Bursaphelenchus compreende quase 100 espécies, distribuídas sobretudo nos países do hemisfério norte do globo terrestre. Embora algumas espécies já tenham sido detectadas em plantas herbáceas, os hospedeiros vegetais mais comuns deste género são as coníferas, particularmente pinheiros. 0 nemátode da madeira do pinheiro (NMP), Bursaphelenchus xylophilus, é considerado a espécie mais importante deste género uma vez que é o agente causal da doença da murchidão dos pinheiros ("pine wilt disease"). Originário dos Estados Unidos, onde não causa grande impacte, o NMP foi introduzido em alguns países da Ásia (China, Japão, Coreia e Taiwan) e mais recentemente na Europa (Portugal). Nestas regiões é responsável pela destruição de milhares de hectares de coníferas, assumindo uma elevada importância económica. Em Portugal, depois da sua detecção em 1999, associado a Pinus pinaster, foi implementado um programa nacional "Programa Nacional de Luta contra o Nemátodo da Madeira do Pinheiro" (PROLUNP) que permitiu determinar a área afectada pela praga (a sul do rio Tejo, península de Setúbal) bem como definir e implementar estratégias de controlo e prevenção da disseminação do NMP a outras zonas de Portugal. Recentemente, em Junho de 2008, foi confirmada a presença de B. xylophilus em outras regiões de Portugal levando as autoridades oficiais a definir todo o território continental como zona afectada e de restrição. As prospecções intensivas realizadas nos últimos anos incluíram a recolha e análise de milhares de amostras de madeira de pinheiro bem como de insectos associados ao pinheiro bravo conduzindo à identificação de várias espécies de Bursaphelenchus. Assim, os estudos conduzidos neste trabalho tiveram como objectivos efectuar uma caracterização morfológica, biométrica e molecular das espécies associadas a P. pinaster em Portugal bem como a sua distribuição geográfica e abundância. Os estudos biométricos foram realizados com populações extraídas directamente do meio natural. Foi ainda realizada uma pesquisa que permitiu identificar os insectos a que estão associadas essas espécies, os seus possíveis vectores. Foram analisadas no total 4813 amostras de P. pinaster e 3294 insectos (22 espécies pertencentes a seis famílias diferentes). Foram identificadas um total de nove espécies: B. antoniae n. sp., B. hellenicus, B. leoni, B. mucronatus, B. pinasteri, B. sexdentati, B. teratospicularis, B. tusciae e B. xylophilus. Foram realizados estudos morfológicos e biométricos de todas as espécies com excepção de B. mucronatus; o reduzido número de exemplares encontrados em apenas uma amostra foram utilizados para efectuar o diagnóstico molecular desta espécie (ITS-RFLP). Apesar de ter havido, sempre que possível, a confirmação molecular, na maioria dos casos a caracterização morfológica e biométrica permitiu a correcta identificação das espécies. Contudo, foi imprescindível a análise molecular em algumas amostras, nomeadamente para a identificação de B. xylophilus e B. sexdentati; dada a grande semelhança entre B. xylophilus e B. mucronatus e tendo sido encontradas algumas populações de B. xylophilus que possuíam fêmeas com cauda mucronada, foi necessária a realização da confirmação molecular. Com excepção de B. xylophilus, todas as outras espécies foram reportadas pela primeira vez em Portugal. Juntamente com B. xylophilus, B. pinasteri foi a espécie encontrada nas amostras de madeira de pinheiro com maior frequência. Algumas destas espécies como B. leoni, B. teratospicularis e B. tusciae foram reportadas em diferentes localidades do norte, centro e sul de Portugal, apresentando uma vasta distribuição geográfica; este resultado está em consonância com a forte associação destas espécies a climas mediterrânicos tal como acontece em Espanha, França, Itália e Grécia. Em oposição, espécies como B. antoniae e B. mucronatus foram encontradas apenas numa ocasião na região centro (Leiria) e norte (Figueira da Foz) do país, respectivamente. Bursaphelenchus mucronatus é igualmente pouco frequente em Espanha onde ocorre sobretudo na região norte, na Galiza. Esta espécie preferirá climas mais frios, ocorrendo com uma maior frequência nas regiões de latitude norte; esta análise é corroborada pela presença constante em países como Alemanha, Finlândia, França, Noruega, Rússia e Suécia. A nível mundial são descritas neste trabalho pela primeira vez as associações das espécies B. hellenicus e B. tusciae ao hospedeiro vegetal P. pinaster.

Consumers sensory evaluation of melon sweetness and quality

CONSUMERS SENSORY EVALUATION OF MELON SWEETNESS AND QUALITY Agulheiro Santos, A.C, Rato, A.E., Laranjo, M. and Gonçalves, C. Departamento de Fitotecnia, Escola de Ciências e Tecnologia, Instituto de Ciências Agrárias e Ambientais Mediterrânicas (ICAAM), Instituto de Investigação e Formação Avançada (IIFA), Universidade de Évora, Polo da Mitra, Ap.94, 7002-554 Évora, Portugal. ABSTRACT The sensory quality of fruits is made of a range of attributes like sweetness, acidity, aroma, firmness, color. Taste perception and perception threshold of these attributes are variable according to the psychological and cultural development of individuals. To better understand the quality evaluation of melon by consumers, consumers were invited to taste melon samples, in supermarkets in Évora (South region), Lisbon (Central region) and Vila Nova de Gaia (North region). The present work explored the importance given by consumers to sweetness in order to classify the overall quality of melon. Furthermore, the relationship of the chemical evaluation of Total Soluble Solids (TSS) with sweetness of melon was studied. Fruits from the variety Melão branco picked randomly from those that were exposed for sale in supermarkets were used for analysis. Fruits were chinned along the equatorial zone and only the central part of the fruit, opposite to the part that leaned on the soil, was used to obtain homogeneous samples. Consumers were invited to taste four small pieces of each fruit, previously referenced with a code number, and answer a questionnaire with two questions related to sweetness and overall quality. Each question had five possible levels, identified from “Nothing sweet”, to “Extremely sweet”, in one case, and from “Poor” to “Excellent” in the other. Simultaneously, the values of TSS (measured in ºBrix) for each melon used in the study were evaluated by refractometry. This sensory analysis allowed us to point out the following findings: first of all, there is good agreement between the results obtained to classify “Sweetness” and “Overall Quality” (Cohen’s Kappa=53.1%, p<0.001), which means, for example, that fruits with excellent quality are in general extremely sweet. Moreover, fruits with less than 9.6 °Brix are considered of poor quality and nothing sweet, whereas fruits with values between 10 °Brix and 12 °Brix are considered good in terms of overall quality. It seems that the thresholds for the stimulus/intensity of sweetness lied between 10 °Brix to 14 °Brix for this melon variety. Acknowledgments This work was support by national funds through Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) under the Strategic Project Pest-OE/AGR/UI0115/2014 and co-funded by FEDER funds through the COMPETE Program.

Assessment of the genetic diversity of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, in Portugal

O nemátode da madeira do pinheiro (NMP), Bursaphelenchus xylophiius, tem uma extensa distribuição na América do Norte, e encontra-se atualmente distribuído ao longo da maioria dos territórios de Canadá e dos Estados Unidos. Durante o último século, esta espécie foi transportada pelo Homem para outras regiões do mundo (não-nativas), associadas com o comércio e o fluxo global de produtos de origem florestal. Atualmente, esta espécie invasiva está reportada para algumas regiões do SE asiático (China, Japão, Coreia e Taiwan) e mais recentemente para a Europa (Portugal). Devido ao impacto que este organismo agente da doença da murchidão dos pinheiros causa nas florestas nativas destas regiões esta espécie assume uma elevada importância económica a nível mundial Em Portugal, a distribuição do NMP encontra-se confinada a uma área restrita e limitada (500 000 ha), a sul de Lisboa (península de Setúbal); contudo, constitui uma das maiores ameaças às florestas de pinheiro do país e da UE. Ate recentemente, nenhum consenso existia quanto à origem do NMP em Portugal. Diversas hipóteses têm sido colocadas para explicar esta introdução, nomeadamente a partir de zonas onde o nematode ocorre naturalmente (América do Norte), ou de outras áreas (não-nativas) onde o nematode se comporta como uma espécie invasiva (Leste da Ásia). A fim de avaliar a variabilidade genética do NMP proveniente da área afetada em Portugal, foram utilizadas várias técnicas moleculares, designadamente o random amplified polymorphic DNA (RAPD-PCR) e o satellite DNA (satDNA). No caso do RAPD-PCR, foram utilizados 24 isolados do NMP provenientes de Portugal, 1 proveniente da América do Norte e 1 da Ásia, tendo sido utilizado como out-group um isolado de B. mucronatus. A partir dos 28 RAPD primers utilizados obtiveram-se 640 fragmentos. No caso do satDNA, foram utilizados 21 isolados do NMP provenientes de Portugal, obtendo-se no total 206 sequências da família MspI. Ambos os métodos revelaram uma elevada similaridade genética entre os vários isolados do NMP da área afetada em Portugal O nível reduzido de diversidade genética obtido entre os isolados portugueses do NMP, permite concluir que se trata de uma única introdução deste organismo em Portugal, e proveniente de uma região asiática. A inexistência de uma de correlação entre a variabilidade genética e a distribuição geográfica do NMP dentro da área afetada em Portugal, indica que o NMP se encontra distribuído de forma uniforme ao longo de toda a área afetada, provavelmente relacionado com a distribuição e a expansão natural do inseto vector. The pinewood nematode (PWN), Bursaphelenchus xylophilus, has a wide distribution in North America, and is present throughout most of the territories of Canada and the United Stata. During the last century, this species has been transported by man to several non-native regions of the world, associated with trade and the global flow of forest products. Up to date, this invasive species has been reported from Asia (PR China, Japan, Korea and Taiwan) and more recently in Europe (Portugal). Due to the impact on native pine forests of these regions, this nematode species, the causal agent of pine wilt disease, is of great economic importance worldwide. In Portugal, the distribution of the PWN has been constrained to a relatively small area (500 000 ha) in the south of Lisbon (Setúbal Peninsula); however, it has become the most serious threat to pine forests in the country. Until recently, no consensus had emerged on the possible pathway of the PWN introduction in Portugal. Several hypotheses have been put forward to explain this introduction, such as an origin from endemic areas where the nematode naturally occurs (North America), or non-endemic areas where the nematode behaves as an exotic pest (East Asia). Random amplified polymorphic DNA (RAPD-PCR) and satellite DNA (satDNA) techniques were used in order to assess the level of genetic variability and genetic relationships, among several isolates of the PWN, representative of the entire affected area in Portugal. In the case of RAPD-PCR, 24 Portuguese isolates, plus two additional isolates of B. xylophilus, representing North America and East Asia were included. B. mucronatus was used as an out-group. Twenty-eight random primers generated a total of 640 DNA fragments. With satDNA, 206 Mspl sequence repeats were obtained from 21 Portuguese isolates of B. xylophilus. Both molecular methods revealed a high genetic similarity among the Portuguese isolates, and the low level of genetic diversity strongly suggests that they were dispersed recently from a single introduction, and from East Asia. The lack of apparent relationship between the genetic variability and the geographic distribution of the PWN within the affected area, suggests that the recent introduction of this pest (and pathogen) in Portugal has been uniformly distributed since its establishment, probably following the natural distribution and expansion of the insect vector.

Caracterização e modificação de heteroestruturas de nitretos do grupo III

Os nitretos binários semicondutores do grupo III, e respetivos compostos, são vastamente estudados devido à sua possível aplicabilidade em dispositivos optoeletrónicos, tais como díodos emissores de luz (LEDs) e LASERs, assim como dispositivos para a eletrónica de elevadas temperatura, potência e frequência. Enquanto se concretizou a comercialização na última década de LEDs e LASERs recorrendo ao ternário In1-yGayN, estudos das propriedades fundamentais estruturais e óticas, assim como de técnicas de processamento no desenvolvimento de novas aplicações de outros ternários do grupo III-N encontram-se na sua fase inicial. Esta tese apresenta a investigação experimental de filmes finos epitaxiais de Al1-xInxN crescidos sobre camadas tampão de GaN e de Al1-yGayN e o estudo do recozimento e implantação de super-redes (SL) compostas por pontos quânticos de GaN (QD) envolvidos por camadas de AlN. Apesar do hiato energético do Al1-xInxN poder variar entre os 0,7 eV e os 6,2 eV e, por isso, numa gama, consideravelmente superior à dos ternários Al1-yGayN e InyGa1-yN, o primeiro é o menos estudado devido a dificuldades no crescimento de filmes com elevada qualidade cristalina. É efetuada, nesta tese, uma caracterização estrutural e composicional de filmes finos de Al1-xInxN crescidos sobre camadas tampão de GaN e de Al1-yGayN usando técnicas de raios-X, feixe de iões e de microscopia. Mostra-se que o Al1-xInxN pode ser crescido com elevada qualidade cristalina quando a epitaxia do crescimento se aproxima da condição de rede combinada do Al1-xInxN e da camada tampão (GaN ou Al1-yGayN), isto é, com conteúdo de InN de ~18%, quando crescido sobre uma camada de GaN. Quando o conteúdo de InN é inferior/superior à condição de rede combinada, fenómenos de relaxação de tensão e deterioração do cristal tais como o aumento da rugosidade de superfície prejudicam a qualidade cristalina do filme de Al1-xInxN. Observou-se que a qualidade dos filmes de Al1-xInxN depende fortemente da qualidade cristalina da camada tampão e, em particular, da sua morfologia e densidade de deslocações. Verificou-se que, dentro da exatidão experimental, os parâmetros de rede do ternário seguem a lei empírica de Vegard, ou seja, variam linearmente com o conteúdo de InN. Contudo, em algumas amostras, a composição determinada via espetrometria de retrodispersão de Rutherford e difração e raios-X mostra valores discrepantes. Esta discrepância pode ser atribuída a defeitos ou impurezas capazes de alterar os parâmetros de rede do ternário. No que diz respeito às SL dos QD e camadas de AlN, estudos de recozimento mostraram elevada estabilidade térmica dos QD de GaN quando estes se encontram inseridos numa matriz de AlN. Por implantação iónica, incorporou-se európio nestas estruturas e, promoveu-se a ativação ótica dos iões de Eu3+ através de tratamentos térmicos. Foram investigados os efeitos da intermistura e da relaxação da tensão ocorridos durante o recozimento e implantação nas propriedades estruturais e óticas. Verificou-se que para fluências elevadas os defeitos gerados por implantação são de difícil remoção. Contudo, a implantação com baixa fluência de Eu, seguida de tratamento térmico, promove uma elevada eficiência e estabilidade térmica da emissão vermelha do ião lantanídeo incorporado nos QD de GaN. Estes resultados são, particularmente relevantes, pois, na região espetral indicada, a eficiência quântica dos LEDs convencionais de InGaN é baixa.

Contributions to the theory of maximum entropy estimation for ill-posed models

As técnicas estatísticas são fundamentais em ciência e a análise de regressão linear é, quiçá, uma das metodologias mais usadas. É bem conhecido da literatura que, sob determinadas condições, a regressão linear é uma ferramenta estatística poderosíssima. Infelizmente, na prática, algumas dessas condições raramente são satisfeitas e os modelos de regressão tornam-se mal-postos, inviabilizando, assim, a aplicação dos tradicionais métodos de estimação. Este trabalho apresenta algumas contribuições para a teoria de máxima entropia na estimação de modelos mal-postos, em particular na estimação de modelos de regressão linear com pequenas amostras, afetados por colinearidade e outliers. A investigação é desenvolvida em três vertentes, nomeadamente na estimação de eficiência técnica com fronteiras de produção condicionadas a estados contingentes, na estimação do parâmetro ridge em regressão ridge e, por último, em novos desenvolvimentos na estimação com máxima entropia. Na estimação de eficiência técnica com fronteiras de produção condicionadas a estados contingentes, o trabalho desenvolvido evidencia um melhor desempenho dos estimadores de máxima entropia em relação ao estimador de máxima verosimilhança. Este bom desempenho é notório em modelos com poucas observações por estado e em modelos com um grande número de estados, os quais são comummente afetados por colinearidade. Espera-se que a utilização de estimadores de máxima entropia contribua para o tão desejado aumento de trabalho empírico com estas fronteiras de produção. Em regressão ridge o maior desafio é a estimação do parâmetro ridge. Embora existam inúmeros procedimentos disponíveis na literatura, a verdade é que não existe nenhum que supere todos os outros. Neste trabalho é proposto um novo estimador do parâmetro ridge, que combina a análise do traço ridge e a estimação com máxima entropia. Os resultados obtidos nos estudos de simulação sugerem que este novo estimador é um dos melhores procedimentos existentes na literatura para a estimação do parâmetro ridge. O estimador de máxima entropia de Leuven é baseado no método dos mínimos quadrados, na entropia de Shannon e em conceitos da eletrodinâmica quântica. Este estimador suplanta a principal crítica apontada ao estimador de máxima entropia generalizada, uma vez que prescinde dos suportes para os parâmetros e erros do modelo de regressão. Neste trabalho são apresentadas novas contribuições para a teoria de máxima entropia na estimação de modelos mal-postos, tendo por base o estimador de máxima entropia de Leuven, a teoria da informação e a regressão robusta. Os estimadores desenvolvidos revelam um bom desempenho em modelos de regressão linear com pequenas amostras, afetados por colinearidade e outliers. Por último, são apresentados alguns códigos computacionais para estimação com máxima entropia, contribuindo, deste modo, para um aumento dos escassos recursos computacionais atualmente disponíveis.

Smart design of scaffolds obtained by biofabrication for tissue engineering applications

A engenharia de tecidos é um domínio tecnológico emergente em rápido desenvolvimento que se destina a produzir substitutos viáveis para a restauração, manutenção ou melhoria da função dos tecidos ou órgãos humanos. Uma das estratégias mais predominantes em engenharia de tecidos envolve crescimento celular sobre matrizes de suporte (scaffolds), biocompatíveis e biodegradáveis. Estas matrizes devem possuir não só elevadas propriedades mecânicas e vasculares, mas também uma elevada porosidade. Devido à incompatibilidade destes dois parâmetros, é necessário desenvolver estratégias de simulação de forma a obter estruturas optimizadas. A previsão real das propriedades mecânicas, vasculares e topológicas das matrizes de suporte, produzidas por técnicas de biofabricação, é muito importante para as diversas aplicações em engenharia de tecidos. A presente dissertação apresenta o estado da arte da engenharia de tecidos, bem como as técnicas de biofabricação envolvidas na produção de matrizes de suporte. Para o design optimizado de matrizes de suporte foi adoptada uma metodologia de design baseada tanto em métodos de elementos finitos para o cálculo do comportamento mecânico, vascular e as optimizações topológicas, como em métodos analíticos para a validação das simulações estruturais utilizando dados experimentais. Considerando que as matrizes de suporte são estruturas elementares do tipo LEGO, dois tipos de famílias foram consideradas, superfícies não periódicas e as superfícies triplas periódicas que descrevem superfícies naturais. Os objectivos principais desta dissertação são: i) avaliar as técnicas existentes de engenharia de tecidos; ii) avaliar as técnicas existentes de biofabricação para a produção de matrizes de suporte; iii) avaliar o desempenho e comportamento das matrizes de suporte; iv) implementar uma metodologia de design de matrizes de suporte em variáveis tais como a porosidade, geometria e comportamento mecânico e vascular por forma a auxiliar o processo de design; e por fim, v) validar experimentalmente a metodologia adoptada.

Potential health benefits of Artemisia gorgonum extracts

Relevância etnofarmacológica: Artemisia gorgonum (Asteraceae), conhecida como “losna ou lorna”, é usada em Cabo Verde na medicina tradicional para o tratamento de inflamações, febre e gastroenterites. Estudos recentes sugerem que artimetina, isolada a partir de Artemisa gorgonum, poderia ser usada para o tratamento da malária devido à sua atividade antiplasmodial. Objetivo do estudo: Avaliação in vitro da atividade anti-microbiana e sinergética dos extratos hidroetanol (70%) e metanol de A. gorgonum (EHAG e EMAG) em bactérias do trato urinário e uma espécie de fungo. A atividade antioxidante dos extratos de hidroetanol (70%), metanol, clorofórmio e clorofórmio-metanol (1:2), e o efeito protetor de EHAG contra lesões hepáticas em ratos induzidos com CCl4 também foram analisados. Material e métodos: A atividade antimicrobiana dos extratos de A. gorgonum foi testada in vitro contra sete estirpes de microrganismos, incluindo bactérias Gram-positivas, Gram-negativas e uma espécie de fungo. O método DAA (Decimal assay for additivity) foi determinado para atividade antibacteriana do EHAG contra Pseudomonas aeruginosa. O efeito antioxidante in vitro de vários extratos de A. gorgonum foi analisado pelo método DPPH. A lesão hepática foi induzida por injeção intrapeitoral do CCl4. Seguidamente, os ratos foram administrados oralmente com EHAG, diariamente, por um período de 7 dias. Resultados e Discussão: Foi observada atividade antibacteriana dos extratos de EHAG e EMAG contra todos os microrganismos usados neste estudo. O crescimento das estirpes de Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa foi o mais inibido por ambos os extratos, apresentando valores significativos, enquanto o crescimento das estirpes S. aureus e Klebsiella spp. foi o menos afetado. Candida albicans foi inibida fortemente pelo EMAG. As combinações de extrato hidroetanólico com antibióticos demonstraram atividade antibacteriana sinergética contra todos os patogénicos testados. Em contrapartida, a combinação de extrato metanólico com antibióticos permitiu observar efeitos antagónicos contra todas as bactérias, exceto Klebsiella spp. que apresentou atividade sinérgica. O EHAG e EMAG mostraram efeito significativo na eliminação do radical DPPH. A atividade hepatoprotetora foi observada em ratos previamente administrados com CCl4. Estes estudos evidenciam os potenciais benefícios de A. gorgonum.

Road traffic information platform for energy and emissions savings

Apesar das recentes inovações tecnológicas, o setor dos transportes continua a exercer impactes significativos sobre a economia e o ambiente. Com efeito, o sucesso na redução das emissões neste setor tem sido inferior ao desejável. Isto deve-se a diferentes fatores como a dispersão urbana e a existência de diversos obstáculos à penetração no mercado de tecnologias mais limpas. Consequentemente, a estratégia “Europa 2020” evidencia a necessidade de melhorar a eficiência no uso das atuais infraestruturas rodoviárias. Neste contexto, surge como principal objetivo deste trabalho, a melhoria da compreensão de como uma escolha de rota adequada pode contribuir para a redução de emissões sob diferentes circunstâncias espaciais e temporais. Simultaneamente, pretende-se avaliar diferentes estratégias de gestão de tráfego, nomeadamente o seu potencial ao nível do desempenho e da eficiência energética e ambiental. A integração de métodos empíricos e analíticos para avaliação do impacto de diferentes estratégias de otimização de tráfego nas emissões de CO2 e de poluentes locais constitui uma das principais contribuições deste trabalho. Esta tese divide-se em duas componentes principais. A primeira, predominantemente empírica, baseou-se na utilização de veículos equipados com um dispositivo GPS data logger para recolha de dados de dinâmica de circulação necessários ao cálculo de emissões. Foram percorridos aproximadamente 13200 km em várias rotas com escalas e características distintas: área urbana (Aveiro), área metropolitana (Hampton Roads, VA) e um corredor interurbano (Porto-Aveiro). A segunda parte, predominantemente analítica, baseou-se na aplicação de uma plataforma integrada de simulação de tráfego e emissões. Com base nesta plataforma, foram desenvolvidas funções de desempenho associadas a vários segmentos das redes estudadas, que por sua vez foram aplicadas em modelos de alocação de tráfego. Os resultados de ambas as perspetivas demonstraram que o consumo de combustível e emissões podem ser significativamente minimizados através de escolhas apropriadas de rota e sistemas avançados de gestão de tráfego. Empiricamente demonstrou-se que a seleção de uma rota adequada pode contribuir para uma redução significativa de emissões. Foram identificadas reduções potenciais de emissões de CO2 até 25% e de poluentes locais até 60%. Através da aplicação de modelos de tráfego demonstrou-se que é possível reduzir significativamente os custos ambientais relacionados com o tráfego (até 30%), através da alteração da distribuição dos fluxos ao longo de um corredor com quatro rotas alternativas. Contudo, apesar dos resultados positivos relativamente ao potencial para a redução de emissões com base em seleções de rotas adequadas, foram identificadas algumas situações de compromisso e/ou condicionantes que devem ser consideradas em futuros sistemas de eco navegação. Entre essas condicionantes importa salientar que: i) a minimização de diferentes poluentes pode implicar diferentes estratégias de navegação, ii) a minimização da emissão de poluentes, frequentemente envolve a escolha de rotas urbanas (em áreas densamente povoadas), iii) para níveis mais elevados de penetração de dispositivos de eco-navegação, os impactos ambientais em todo o sistema podem ser maiores do que se os condutores fossem orientados por dispositivos tradicionais focados na minimização do tempo de viagem. Com este trabalho demonstrou-se que as estratégias de gestão de tráfego com o intuito da minimização das emissões de CO2 são compatíveis com a minimização do tempo de viagem. Por outro lado, a minimização de poluentes locais pode levar a um aumento considerável do tempo de viagem. No entanto, dada a tendência de redução nos fatores de emissão dos poluentes locais, é expectável que estes objetivos contraditórios tendam a ser minimizados a médio prazo. Afigura-se um elevado potencial de aplicação da metodologia desenvolvida, seja através da utilização de dispositivos móveis, sistemas de comunicação entre infraestruturas e veículos e outros sistemas avançados de gestão de tráfego.

Bioethanol production from a sub-product of pulping industry

A vida da sociedade atual é dependente dos recursos fósseis, tanto a nível de energia como de materiais. No entanto, tem-se verificado uma redução das reservas destes recursos, ao mesmo tempo que as necessidades da sociedade continuam a aumentar, tornando cada vez mais necessárias, a produção de biocombustíveis e produtos químicos. Atualmente o etanol é produzido industrialmente a partir da cana-de-açúcar e milho, matérias-primas usadas na alimentação humana e animal. Este fato desencadeou o aumento de preços dos alimentos em todo o mundo e, como consequência, provocou uma série de distúrbios sociais. Os subprodutos industriais, recursos independentes das cadeias alimentares, têm-se posicionado como fonte de matérias-primas potenciais para bioprocessamento. Neste sentido, surgem os subprodutos gerados em grande quantidade pela indústria papeleira. Os licores de cozimento da madeira ao sulfito ácido (SSLs) são uma matériaprima promissora, uma vez que durante este processo os polissacarídeos da madeira são hidrolisados originando açúcares fermentáveis. A composição dos SSLs varia consoante o tipo de madeira usada no processo de cozimento (de árvores resinosas, folhosas ou a mistura de ambas). O bioprocessamento do SSL proveniente de folhosas (HSSL) é uma metodologia ainda pouco explorada. O HSSL contém elevadas concentrações de açúcares (35-45 g.L-1), na sua maioria pentoses. A fermentação destes açúcares a bioetanol é ainda um desafio, uma vez que nem todos os microrganismos são capazes de fermentar as pentoses a etanol. De entre as leveduras capazes de fermentar naturalmente as pentoses, destaca-se a Scheffersomyces stipitis, que apresenta uma elevada eficiência de fermentação. No entanto, o HSSL contém também compostos conhecidos por inibirem o crescimento de microrganismos, dificultando assim o seu bioprocessamento. Neste sentido, o principal objetivo deste trabalho foi a produção de bioetanol pela levedura S. stipitis a partir de HSSL, resultante do cozimento ao sulfito ácido da madeira de Eucalyptus globulus. Para alcançar este objetivo, estudaram-se duas estratégias de operação diferentes. Em primeiro lugar estudou-se a bio-desintoxicação do HSSL com o fungo filamentoso Paecilomyces variotii, conhecido por crescer em resíduos industriais. Estudaram-se duas tecnologias fermentativas diferentes para a biodesintoxicação do HSSL: um reator descontínuo e um reator descontínuo sequencial (SBR). A remoção biológica de inibidores do HSSL foi mais eficaz quando se usou o SBR. P. variotii assimilou alguns inibidores microbianos como o ácido acético, o ácido gálico e o pirogalol, entre outros. Após esta desintoxicação, o HSSL foi submetido à fermentação com S. stipitis, na qual foi atingida a concentração máxima de etanol de 2.36 g.L-1 com um rendimento de 0.17 g.g-1. P. variotti, além de desintoxicar o HSSL, também é útil na produção de proteína microbiana (SCP) para a alimentação animal pois, a sua biomassa é rica em proteína. O estudo da produção de SCP por P. variotii foi efetuado num SBR com HSSL sem suplementos e suplementado com sais. A melhor produção de biomassa foi obtida no HSSL sem adição de sais, tendo-se obtido um teor de proteína elevado (82,8%), com uma baixa concentração de DNA (1,1%). A proteína continha 6 aminoácidos essenciais, mostrando potencial para o uso desta SCP na alimentação animal e, eventualmente, em nutrição humana. Assim, a indústria papeleira poderá integrar a produção de bioetanol após a produção SCP e melhorar a sustentabilidade da indústria de pastas. A segunda estratégia consistiu em adaptar a levedura S. stipitis ao HSSL de modo a que esta levedura conseguisse crescer e fermentar o HSSL sem remoção de inibidores. Operou-se um reator contínuo (CSTR) com concentrações crescentes de HSSL, entre 20 % e 60 % (v/v) durante 382 gerações em HSSL, com uma taxa de diluição de 0.20 h-1. A população adaptada, recolhida no final do CSTR (POP), apresentou uma melhoria na fermentação do HSSL (60 %), quando comparada com a estirpe original (PAR). Após esta adaptação, a concentração máxima de etanol obtida foi de 6.93 g.L-1, com um rendimento de 0.26 g.g-1. POP possuía também a capacidade de metabolizar, possivelmente por ativação de vias oxidativas, compostos derivados da lenhina e taninos dissolvidos no HSSL, conhecidos inibidores microbianos. Por fim, verificou-se também que a pré-cultura da levedura em 60 % de HSSL fez com que a estirpe PAR melhorasse o processo fermentativo em HSSL, em comparação com o ensaio sem pré-cultura em HSSL. No entanto, no caso da estirpe POP, o seu metabolismo foi redirecionado para a metabolização dos inibidores sendo que a produção de etanol decresceu.

Design e avaliação de pictogramas farmacêuticos

A informação inerente aos medicamentos no processo de medicação e prescrição tem revelado insuficiências relativamente às necessidades do utilizador. Este projecto aborda essas dificuldades e procura contribuir, através do design e avaliação de pictogramas farmacêuticos, para um melhor acesso das pessoas à informação, oral e escrita, prestada por médicos, farmacêuticos e pela literatura inclusa dos medicamentos. Verificámos que, nos últimos 40 anos, se desenvolveram quase mil representações gráficas, provenientes de 20 países, sobre mensagens relativas a perigos, precauções e informações de como tomar o medicamento. Com base nesse conjunto mundial colectado, tão alargado e diversificado, procedeu-se à analise, agrupamento e comparação dessas representações com vista a apurar a diversidade gráfica e escrita das 75 mensagens farmacêuticas identificadas nesta investigação. Foi seguidamente consultada uma centena de profissionais de saúde dentro da área farmacêutica para selecção e definição da informação a ser projectada em pictogramas. Algumas das mensagens seleccionadas foram, por ordem de importância: “Não aplicar nos olhos”, “Não beber álcool enquanto estiver a tomar o medicamento” e “Guardar no frigorífico”. Foi concebido um sistema PictoPharma, bilingue (Português e Inglês), composto por 32 pictogramas farmacêuticos, com várias possibilidades cromáticas de acordo com as diversas aplicações para suportes de impressão e ecrã (Registo de Propriedade Industrial – marca e design). Embora o sistema projectado possa aumentar a capacidade de recordar as informações importantes pelas pessoas em geral, os públicos-alvo que mais beneficiarão com o sistema são: pessoas que apresentam especiais dificuldades de leitura - analfabetos, pessoas com nenhum conhecimento ou um conhecimento limitado da língua; pessoas com dificuldades para relembrar e / ou compreender o tratamento - população envelhecida, sob múltiplos tratamentos ou com menores capacidades intelectuais; pessoas que não falam a língua local ou são de uma cultura diferente - estrangeiros, turistas, imigrantes. Foram feitos testes de usabilidade com os públicos-alvo específicos, de forma a verificar a percentagem de compreensão dos pictogramas, sem a respectiva legenda e de acordo com as normas internacionais de normalização. Os resultados dos testes indicaram que metade do sistema atingiu os 100% de compreensão e a outra metade atingiu mais de 88%. O sistema PictoPharma criado caracteriza-se: pelo design gráfico no seu contraste visual e na possibilidade de leitura numa escala reduzida; pelo conceito de familiaridade gráfica representada no seu conjunto, de forma a tornar os pictogramas mais facilmente memorizáveis; pelo estudo feito para minimizar especificidades culturais visuais; pelas diversas aplicações possíveis na indústria; pelas direcções que aponta para futuras investigações sobre as escolhas visuais culturais inerentes a um projecto de design com este.