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

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

Effect of biotic factors on the isolation of Lupinus albus L. protoplasts

Several tissue types of Lupinus albus L. were investigated as sources for the isolation of protoplasts. Cotyledons from in vitro seedlings were found to yield the highest number of protoplasts compared with leaves, hypocotyls and roots. A combination of the protoplast isolation enzymes, cellulase and Pectolyase Y23, was capable of releasing the highest number of protoplasts compared with a combination of cellulase and Macerase. Protoplast yield increased with increasing cotyledon age but was accompanied by a progressive decline in protoplast viability. The optimal combination of protoplast yield and viability occurred when the protoplasts were isolated from 14- to 18-day-old cotyledons. The ratio between the volume of enzyme solution and the tissue biomass did not affect the protoplast production significantly. This is the first report of the isolation of protoplasts from a lupin cotyledon and, following the procedure described in this paper, an average yield of 1.2 × 106 protoplasts per gram of fresh tissue was obtainable.

Influence of organic fertilization on the number of culturable diazotrophic endophytic bacteria isolated from sugarcane

The numbers of culturable diazotrophic endophytic bacteria (CDEB) from roots stems and leaves of sugarcane submitted to organic inorganic or no fertilization were compared In order to determine the size of the N(2) fixing populations the Most Probable Number technique (MPN) was used The quantification of diazotrophic bacteria by using the acetylene reduction assay (ARA) was more accurate than observing the bacterial growth in the vials to confirm N(2) fixing capability the detection of gene nifH was performed on a sample of 105 Isolated bacteria The production of extracellular enzymes involved in the penetration of the plants by the bacteria was also studied The results showed that organic fertilization enhances the number of CDEB when compared with conventional fertilization used throughout the growing season The maximum number of bacteria was detected in the roots Roots and stems presented the greatest number of CDEB in the middle of the cropping season and in leaves numbers varied according to the treatment Using two pairs of primers and two different methods the nifH gene was found in 104 of the 105 tested isolates Larger amounts of pectinase were released by isolates from sugarcane treated with conventional fertilizers (66%) whereas larger amounts of cellulase were released by strains isolated from sugarcane treated with organic fertilizers (80%) (C) 2010 Elsevier Masson SAS All rights reserved

Enzymatic hydrolysis of pretreated sugar cane bagasse using Penicillium funiculosum and Trichoderma harzianum cellulases

In this study, we investigated the enzymatic hydrolysis of pretreated sugarcane bagasse using eight different enzymatic blends obtained from concentrated crude enzyme extracts produced by Penicillium funiculosum and Trichoderma harzianum as well as from the extracts in combination with a commercial enzymatic cocktail. The influence of different levels of biomass delignification, degree of crystallinity of lignicellulose, composition of enzymatic activities and BSA on enzymatic hydrolysis yields (HYs) was evaluated. Our X-ray diffraction studies showed that crystallinity of lignocellulose is not a key determinant of its recalcitrance toward enzymatic hydrolysis. In fact, under the experimental conditions of our study, an increase in crystallinity of lignocellulosic samples resulted in increased glucose release by enzymatic hydrolysis. Furthermore, under the same conditions, the addition of BSA had no significant effect on enzymatic hydrolysis. The most efficient enzyme blends were obtained by mixing a commercial enzymatic cocktail with P. funiculosum or T. harzianum cellulase preparations (HYs above 97%) followed by the concentrated extract of P. funiculosum alone (HY= 88.5%). Increased hydrolytic efficiencies appeared to correlate with having an adequate level of both beta-glucosidase and xylanase activities in the blends. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Desempenho de juvenis de tilápia-do-nilo alimentados com rações contendo complexo enzimático

Avaliou-se o efeito da inclusão de um complexo enzimático em dietas para tilápias-do-nilo (Oreochromis niloticus) sobre o desempenho, a composição química da carcaça e a qualidade da água. Foram utilizados 200 alevinos revertidos (4,57 ± 1,24 g), distribuídos em delineamento inteiramente casualizado em 20 tanques de 500 litros, com quatro tratamentos e cinco repetições, considerando a unidade experimental uma caixa com dez peixes. Os peixes foram alimentados com dietas contendo 0; 0,033; 0,066 ou 0,099% de complexo enzimático. As dietas foram processadas na forma peletizada e fornecidas quatro vezes ao dia, às 8, 11, 14 e 17 h. Os valores médios de pH, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, temperatura, fósforo total, amônia e nitrato da água de cultivo não foram influenciados pela dieta. A inclusão do complexo enzimático na dieta não afetou o ganho de peso, as taxas de sobrevivência e de crescimento específico, mas influenciou o consumo de ração e a conversão alimentar, cujos valores foram maiores nos peixes alimentados com a dieta com 0,066% de complexo enzimático. Não foram observadas diferenças nos teores de matéria seca, umidade, proteína bruta, matéria mineral, cálcio e fósforo na carcaça dos peixes, no entanto, o teor de extrato etéreo reduziu de forma linear com o aumento do nível de complexo enzimático. A utilização de complexo enzimático (amilase, protease, celulase, lipase, pectinase, xilanase, β-glucanase e fitase) no nível de 0,066% em dietas para juvenis de tilápia-do-nilo piora a conversão alimentar, mas não influencia o desempenho e a composição corporal dos peixes.

Atributos bioquímicos e químicos do solo rizosférico e não rizosférico de culturas em rotação no sistema de semeadura direta

Sistemas autossustentáveis favorecem as populações microbianas devido à conservação e ao aumento da matéria orgânica no solo. Além disso, as plantas que fazem parte desses sistemas promovem o efeito rizosférico, por meio da zona de influência das raízes, que resulta no aumento da atividade e na modificação da população microbiana. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da rotação de culturas de inverno sobre sequências de verão, em sistema de semeadura direta, nos atributos bioquímicos (amilase, urease, celulase e protease) e químicos (carbono orgânico total - COT, carboidratos totais e proteínas totais) em solo rizosférico (SR) e não rizosférico (SNR). Este estudo foi constituído de três culturas de inverno: milho (Zea mays L.), girassol (Helianthus anuus L.) e guandu (Cajanus cajan (L.) Millsp), que estavam em rotação sobre três sequências de verão: soja/soja (Glycine max L.), milho/milho e soja/milho, e duas posições no solo: solo aderido às raízes das plantas (SR) e solo da entrelinha de plantio (SNR). As atividades da amilase, celulase, protease e urease no SR foram 16, 85, 62 e 100 % maiores do que no SNR; para COT e proteínas totais a diferença foi de 21 %. Das culturas de inverno, o milho foi a que mais estimulou as atividades das enzimas amilase, celulase, urease e protease no SR, bem como a atividade das enzimas amilase, urease e protease no SNR. de modo geral, os teores de proteínas totais não foram influenciados pelas culturas de inverno e pelas sequências de verão; os carboidratos totais foram influenciados pelas culturas de inverno milho e girassol. Para o COT houve influência apenas da sequência de verão milho/milho. Os atributos bioquímicos e químicos avaliados neste estudo podem ser utilizados como indicadores das alterações no solo promovidas pelas culturas de inverno e pelas sequências de verão.

Chemical properties and enzyme activity in a sewage sludge-treated soil

A soil sample was taken from the top 0-20cm at Jaboticabal county, São Paulo State, Brazil, air dried, sieved to 5mm, and placed into pots (2700g per pot). Sewage sludge was air-dried, ground to 2mm, and thoroughly mixed to the top 0-10cm soil of each pot, which were irrigated with distilled water in a total volume equivalent to the last 30years average rainfall in the region. Sorghum was sowed 120days after sewage sludge incorporation and then the irrigation was made according to the plants' requirement. When the plants were about 10 cm high, they were thinned to two per pot. Soil samples (0-10, 10-20, and 20-30 cm depth) were obtained immediately after the incorporation of sewage sludge and at 30, 60, 120, and 170 days after, air dried, sieved to 2 mm and analyzed for organic matter (OM), pH (0,01 mol L-1 CaCl2), extractable P (resin), potassium (K), calcium (Ca), and magnesium (Mg), amylase and cellulase activity. Sewage sludge increased soil OM, pH, extractable phosphorus (P), K. Ca. amylase and cellulase activity, especially at the rate 16 t ha(-1). Organic matter, extractable P, K, Ca, Mg. and amylase activity were higher in the top 0-10cm, while pH was higher in the 20-30cm layer. Amylase activity was not affected by sampling depth. Organic matter, pH, extractable P. K, Ca, and Mg decreased during the experimental period. Amylase activity decreased until sorghum was sowed and increased afterwards. Cellulase activity increased until 90 days after sewage sludge application and then decreased. Sewage sludge used in the experiment should already contain some amylase activity or a substance that was a soil enzyme activator and also a substance that was an inhibitor of soil cellulase inhibitor. Sonic of the plant nutrients contained in sewage sludge, mainly P, did not migrate down the soil column. an indication that sewage sludge should be incorporated into the soil to improve nutrient bioavailability. Sorghum roots increased amylase activity but did not affect cellulase activity.

Degradabilidade in situ e observações microscópicas de volumosos em bovinos suplementados com enzimas fibrolíticas exógenas

Avaliou-se o efeito de enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre a degradabilidade in situ da MS, PB, FDN, FDA e hemicelulose do feno de Tifton-85 (Cynodon spp.) cortado aos 30 e 90 dias e do bagaço de cana, utilizando-se seis bovinos com cânula no rúmen. As enzimas foram extraídas dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum e fornecidas, na quantidade de 0,75 g/kgMS.dia, por meio da cânula ruminal. Os tempos de incubação ruminal foram de 0, 3, 6, 12, 24, 48, 72 e 96 horas. Os resíduos de incubação foram avaliados por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). O efeito da adição de enzimas sobre a degradação da MS e PB variou em função do volumoso estudado. A degradabilidade efetiva da MS do feno Tifton cortado aos 30 e 90 dias e do bagaço de cana sem a adição de enzimas foi de 61,85; 42,35 e 28,22%, respectivamente, e de 63,51; 40,64 e 31,43%, respectivamente, com a adição das enzimas. Não houve efeito das enzimas sobre a degradação da fibra. As observações ao MEV indicaram aumento da colonização bacteriana sobre a parede celular com a suplementação enzimática. A adição de enzimas fibrolíticas na dieta de ruminantes apresentou efeito pouco expressivo sobre os parâmetros de degradação ruminal dos volumosos estudados.

Efeito dos taninos condensados de forrageiras nativas do semi-árido nordestino sobre o crescimento e atividade celulolítica de Ruminococcus flavefaciens FD1

Avaliaram-se o crescimento da população, a atividade in vitro da enzima 1,4-b-endoglucanase e a taxa de digestão de celulose em culturas de Ruminococcus flavefaciens FD1 na presença de 50, 100, 200 e 400µg/ml de taninos purificado das leguminosas Mimosa hostilis (Jurema Preta), Mimosa caesalpinifolia (Sabiá) e Bauhinia cheilantha (Mororó). O crescimento bacteriano, a atividade da endoglucanase e a digestão de celulose foram fortemente inibidos pela presença dos taninos condensados purificados das três espécies, entretanto, a intensidade da inibição foi variável em função da espécie da leguminosa e da concentração de tanino.

Production of fibrolytic enzymes by Aspergillus japonicus C03 using agro-industrial residues with potential application as additives in animal feed

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

Taxa de passagem e parâmetros ruminais em bovinos suplementados com enzimas fibrolíticas

Avaliou-se o efeito da adição de enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre as taxas de passagem de partículas e de diluição e os parâmetros ruminais (pH e nitrogênio amoniacal) em animais consumindo dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 (Cynodon spp.) como volumoso. Oito bovinos com fístulas no rúmen e no duodeno foram distribuídos em dois quadrados latinos 4 x 4, com os tratamentos distribuídos em esquema fatorial 2 x 2 (duas fontes de volumoso e adição ou não de enzimas). O complexo enzimático foi proveniente de fonte comercial e extraído dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum, sendo fornecido na proporção de 12 g/animal/dia, misturado à ração total. Para as taxas de passagem, foram utilizados como marcadores das fases sólida e líquida o cromo-mordente e o cobalto-EDTA, respectivamente. Não houve efeito das enzimas sobre o pH e as concentrações de N-NH3, que apresentaram médias de 6,5 e 22,10 mg/100 mL, respectivamente. A taxa de passagem de partículas no rúmen não foi influenciada pela suplementação enzimática, com médias de 3,4 e 3,0%/h para as dietas contendo silagem de milho e feno de tifton, respectivamente. A taxa de diluição aumentou de 10,07 para 11,84%/h com a adição de enzimas. A suplementação com enzimas fibrolíticas em dietas formuladas com silagem de milho e feno de tifton como volumoso praticamente não alterou os parâmetros avaliados.

Eficiência de síntese microbiana e atividade enzimática em bovinos submetidos à suplementação com enzimas fibrolíticas

Avaliou-se o efeito da suplementação com enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre a eficiência de síntese microbiana e a atividade enzimática da beta-1,4-endoglucanase (celulase) em animais consumindo dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 (Cynodon spp.) como volumoso. Oito bovinos com fístulas no rúmen e no duodeno foram distribuídos em dois quadrados latinos 4 x 4, em esquema fatorial 2 x 2 (duas fontes de volumoso e adição ou não de enzimas). O complexo enzimático, proveniente de fonte comercial e extraído dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum, foi fornecido misturado à ração total na proporção de 12 g/animal/dia. A adição de enzimas às dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 aumentou a atividade da beta-1,4-endoglucanase no fluido ruminal. Não houve efeito das enzimas sobre a eficiência de síntese de proteína microbiana, o fluxo de nitrogênio microbiano (N-mic) e nitrogênio não-amoniacal (NNA), com valores médios de 31,8 e 33,9 g de N/kg de MODR; 0,40 e 0,41 g de N/Mcal de EDR; 78,2 e 52,5 g/dia; 89,6 e 76,3 g/dia, respectivamente, para as dietas contendo silagem de milho e feno de tifton. A adição de enzimas fibrolíticas não influenciou os parâmetros ruminais de bovinos alimentados com feno e silagem de milho.

Consumo e digestibilidade aparente total em bovinos sob suplementação com enzimas fibrolíticas

Avaliou-se o efeito da suplementação com enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre o consumo e a digestibilidade aparente total dos nutrientes de dietas compostas de silagem de milho e feno de tifton 85 (Cynodon spp.) cortado aos 90 dias. Oito bovinos (340 kg de PV) fistulados no rúmen foram distribuídos em dois quadrados latinos 4 x 4, em esquema fatorial 2 x 2 (fonte de volumoso e adição ou não de enzimas). O complexo enzimático testado foi proveniente de fonte comercial e extraído dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum, sendo fornecido na quantidade de 12 g/animal/dia, misturado à ração total. Não houve efeito da suplementação enzimática sobre o consumo de nutrientes para ambos os volumosos, porém, a adição de enzimas aumentou a digestibilidade total de FDN, FDA e CEL de 36,87; 36,21 e 46,89%, respectivamente, para 41,19; 40,01 e 50,46%, respectivamente.

Production of polysaccharidases in different carbon sources by Leucoagaricus gongylophorus Moller (Singer), the symbiotic fungus of the leaf-cutting ant Atta sexdens linnaeus

Leucoagaricus gongylophorus, the fungus cultured by the leaf-cutting ant Atta sexdens, produces polysaccharidases that degrade leaf components by generating nutrients believed to be essential for ant nutrition. We evaluated pectinase, amylase, xylanase, and cellulase production by L. gongylophorus in laboratory cultures and found that polysaccharidases are produced during fungal growth on pectin, starch, cellulose, xylan, or glucose but not cellulase, whose production is inhibited during fungal growth on xylan. Pectin was the carbon source that best stimulated the production of enzymes, which showed that pectinase had the highest production activity of all of the carbon sources tested, indicating that the presence of pectin and the production of pectinase are key features for symbiotic nutrition on plant material. During growth on starch and cellulose, polysaccharidase production level was intermediate, although during growth on xylan and glucose, enzyme production was very low. We propose a possible profile of polysaccharide degradation inside the nest, where the fungus is cultured on the foliar substrate.

Cálcio e o desenvolvimento de aerênquimas e atividade de celulase em plântulas de milho submetidas a hipoxia

A formação de aerênquimas é conhecida como uma das mais importantes adaptações anatômicas pelas quais as plantas passam quando são submetidas à deficiência de oxigênio. Esse tecido se desenvolve pela ação de enzimas de degradação ou afrouxamento da parede celular. Este trabalho foi conduzido com o objetivo de verificar o desenvolvimento de aerênquima em plântulas de milho cv. Saracura- BRS 4154, submetidas à hipoxia. Associou-se, ao desenvolvimento dessa estrutura, a atividade da celulase. Para tanto, plântulas com 4 dias de idade foram submetidas aos tratamentos de hipoxia, pela imersão em tampão de alagamento, na ausência e presença de cálcio. Após 0, 1, 2, 3 e 4 dias da aplicação dos tratamentos, foram feitos cortes anatômicos na região apical dos coleóptiles e na região intermediária da raiz para a avaliação da formação de aerênquimas, e coletado o material para os ensaios enzimáticos de celulase. A atividade celulase foi medida através de método viscosimétrico. Nas raízes, a formação de aerênquima aumentou logo após a hipoxia e atingiu 50% do total do córtex ao quarto dia de hipoxia. Este órgão apresentou uma área cortical com aerênquima em média sete vezes maior que nos coleóptiles, onde a área de espaços intercelulares atingiu 15% do córtex. A atividade da celulase em coleóptiles e raízes sofreu, inicialmente, um decréscimo devido ao estresse, aumentando em seguida, acompanhando os resultados de aerênquima. Na presença de cálcio o desenvolvimento de aerênquima foi inibido; no entanto, a atividade enzimática foi induzida.