Di-And Tri-Hydroxylated Kaurane Derivatives From Microbial Transformation Of Ent-Kaur-16-En-19-Ol By Cephalosporium Aphidicola And Their Allelopathic Activity On Lactuca Sativa (Lettuce)

The use of microorganisms to induce chemical modifications in organic molecules is a very useful tool in organic synthesis, to obtain biologically active substances. The fungus Cephalosporium aphidicola is known by its ability to hydroxylate several skeleton positions of many classes of organic compounds. In this work, the microbial transformation of ent-kaur-16-en-19-ol (1) by C. aphidicola, afforded two hydroxylated compounds, ent-kauran-16β,19-diol (2) and ent-kauran-16β,17,19-triol (3). Their structures were established by 1D and 2D-NMR studies. Both compounds were tested for their action on the growth of radical and shoot of Lactuca sativa.

La marchitez tardía del maíz (Zea mays L.) causada por Cephalosporium maydis en la Península Ibérica, y otros hongos asociados

Las especies de hongos de suelo asociadas a Cephalosporium maydis como agente causal de la marchitez tardía del maíz en la Península Ibérica se identificaron muestreando 19 campos con síntomas de marchitez en las principales zonas de cultivo entre 2011 y 2012. En el 47% de los campos no se identificó C. maydis, pero sí Fusarium graminearum, F. verticillioides, F. equiseti, F. proliferatum, Macrophomina phaseolina, Rhizoctonia solani y Trichoderma harzianum infectando las plantas de maíz. En los campos restantes, junto a C. maydis se identificaron otros hongos de suelo en porcentajes apreciables: F. verticillioides (19%), F. proliferatum (19%), F.equiseti (9%), F. oxysporum (9%) y Pythium oligandrum (9%). El crecimiento vascular de C. maydis y de otras especies fúngicas en plantas de maíz se confirmó analizando plantas con marchitez procedentes de tres campos diferentes. Tanto C. maydis como F. graminearum, F. equiseti, F. proliferatum y T. harzianum se aislaron de la inserción entre la raíz y tallo y a 10 cm de altura en el tallo de las plantas. El efecto de la infección por C. maydis sobre la producción de las plantas de maíz se cuantificó en macetas y condiciones seminaturales en el 2011. En plantas inoculadas se obtuvo una reducción del peso de las mazorcas del 54%, además de pesos de raíz y de parte aérea (tallo y hojas) significativamente menores en comparación con el control no inoculado, lo que sugiere el gran impacto económico que puede tener la marchitez tardía en condiciones naturales. Asimismo este trabajo pone de manifiesto el grado de complejidad de la etiología de la marchitez tardía, que debería ser estudiado mediante la confirmación de la patogenicidad de los hongos de suelo identificados en maíz, con el fin de determinar el papel que puede jugar cada una de estas especies en el desarrollo de la enfermedad y/o severidad de los síntomas.

Cephalosporin C production by immobilized Cephalosporium acremonium cells in a repeated batch tower bioreactor

The industrial production of antibiotics with filamentous fungi is usually carried out in conventional aerated and agitated tank fermentors. Highly viscous non-Newtonian broths are produced and a compromise must be found between convenient shear stress and adequate oxygen transfer. In this work, cephalosporin C production by bioparticles of immobilized cells of Cephalosporium acremonium ATCC 48272 was studied in a repeated batch tower bioreactor as an alternative to the conventional process. Also, gas-liquid oxygen transfer volumetric coefficients, k(L)a, were determined at various air flow-rates and alumina contents in the bioparticle. The bioparticles were composed of calcium alginate (2.0% w/w), alumina (<44 micra), cells, and water. A model describing the cell growth, cephalosporin C production, oxygen, glucose, and sucrose consumption was proposed. To describe the radial variation of oxygen concentration within the pellet, the reaction-diffusion model forecasting a dead core bioparticle was adopted. The k(L)a measurements with gel beads prepared with 0.0, 1.0, 1.5, and 2.0% alumina showed that a higher k(L)a value is attained with 1.5 and 2.0%. An expression relating this coefficient to particle density, liquid density, and air velocity was obtained and further utilized in the simulation of the proposed model. Batch, followed by repeated batch experiments, were accomplished by draining the spent medium, washing with saline solution, and pouring fresh medium into the bioreactor. Results showed that glucose is consumed very quickly, within 24 h, followed by sucrose consumption and cephalosporin C production. Higher productivities were attained during the second batch, as cell concentration was already high, resulting in rapid glucose consumption and an early derepression of cephalosporin C synthesizing enzymes. The model incorporated this improvement predicting higher cephalosporin C productivity. (C) 2004 Wiley Periodicals, Inc.

Studies on the respiration rate of free and immobilized cells of Cephalosporium acremonium in cephalosporin C production

Bioprocesses using filamentous fungi immobilized in inert supports present many advantages when compared to conventional free cell processes. However, assessment of the real advantages of the unconventional process demands a rigorous study of the limitations to diffusional mass transfer of the reagents, especially concerning oxygen. In this work, a comparative study was carried out on the cephalosporin C production process in defined medium containing glucose and sucrose as main carbon and energy sources, by free and immobilized cells of Cephalosporium acremonium ATCC 48272 in calcium alginate gel beads containing alumina. The effective diffusivity of oxygen through the gel beads and the effectiveness factors related to the respiration rate of the microorganism were determined experimentally. By applying Monod kinetics, the respiration kinetics parameters were experimentally determined in independent experiments in a complete production medium. The effectiveness factor experimental values presented good agreement with the theoretical values of the approximated zero-order effectiveness factor, considering the dead core model. Furthermore, experimental results obtained with immobilized cells in a 1.7-L tower bioreactor were compared with those obtained in 5-L conventional fermenter with free cells. It could be concluded that it is possible to attain rather high production rates working with relatively large diameter gel beads (ca. 2.5 mm) and sucrose consumption-based productivity was remarkably higher with immobilized cells, i.e., 0.33 gCPC/kg sucrose/h against 0.24 gCPC/kg sucrose/h in the aerated stirred tank bioreactor process. (C) 1999 John Wiley & Sons, Inc.

Postsymbiotic plasmid acquisition and evolution of the repA1-replicon in Buchnera aphidicola

Buchnera aphidicola is an obligate, strictly vertically transmitted, bacterial symbiont of aphids. It supplies its host with essential amino acids, nutrients required by aphids but deficient in their diet of plant phloem sap. Several lineages of Buchnera show adaptation to their nutritional role in the form of plasmid-mediated amplification of key-genes involved in the biosynthesis of tryptophan (trpEG) and leucine (leuABCD). Phylogenetic analyses of these plasmid-encoded functions have thus far suggested the absence of horizontal plasmid exchange among lineages of Buchnera. Here, we describe three new Buchnera plasmids, obtained from species of the aphid host families Lachnidae and Pemphigidae. All three plasmids belong to the repA1 family of Buchnera plasmids, which is characterized by the presence of a repA1-replicon responsible for replication initiation. A comprehensive analysis of this family of plasmids unexpectedly revealed significantly incongruent phylogenies for different plasmid and chromosomally encoded loci. We infer from these incongruencies a case of horizontal plasmid transfer in Buchnera. This process may have been mediated by secondary endosymbionts, which occasionally undergo horizontal transmission in aphids.

Subcutaneous hyalohyphomycosis caused by Acremonium recifei: case report

We present a case of subcutaneous hyalohyphomycosis due to Acremonium recifei, a species whose habitat is probably the soil, first identified in 1934 by Arêa Leão and Lobo in a case of podal eumycetoma with white-yellowish grains and initially named Cephalosporium recifei. A white immunocompetent female patient from the state of Bahia, Brazil, with a history of traumatic injury to the right hand is reported. The lesion was painless, with edema, inflammation and the presence of fistulae. Seropurulent secretion with the absence of grains was present. Histopathological examination of material stained with hematoxylin-eosin showed hyaline septate hyphae. A culture was positive for Acremonium recifei. Treatment with itraconazole, 200 mg/day, for two months led to a favorable course and cure of the process. We report for the first time in the literature a case of subcutaneous hyalohyphomycosis due to Acremonium recifei in a immunocompetent woman. Treatment with itraconazole 200 mg/day, for two months, resulted in cure.

Efeito da rotação de culturas, da monocultura e da densidade de plantas na incidência de grãos ardidos em milho

Neste trabalho, avaliou-se o efeito de sistemas de rotação de culturas, de monocultura e de densidade de plantas na incidência de grãos ardidos em milho (Zea mays). A quantificação da incidência de grãos ardidos foi determinada pelo método de separação visual de grãos com sintomas de descoloração, causada pela infecção por fungos na lavoura. A maior incidência de grãos ardidos ocorreu em monocultura, com média de 10,02%, enquanto sob rotação de culturas esta foi de 4,81%. A incidência de grãos ardidos foi maior à medida que a densidade de plantas aumentou para os dois sistemas. Os principais fungos isolados dos grãos de milho nos sistemas de rotação e monocultura foram Cephalosporium spp., Diplodia spp., Fusarium graminearum, F. moniliforme e F. subglutinans.

Marcadores RAPD na análise da diversidade genética de isolados de Acremonium strictum

Os fungos Acremonium strictum e Fusarium verticillioides normalmente apresentam algumas similaridades morfológicas, o que dificulta sua diferenciação em sementes de milho (Zea mays), particularmente quando ocorrem simultaneamente. Técnicas moleculares de análise do DNA têm possibilitado o desenvolvimento de métodos rápidos, sensíveis eespecíficos no diagnóstico de fitopatógenos, em complemento à análise morfológica. Este trabalho objetivou caracterizar e dimensionar a diversidade genética de dez isolados de A. strictum obtidos de sementes de milho, provenientes de diferentes regiões produtoras brasileiras, por meio da análise do DNA genômico (RAPD). Objetivou-se ainda, diferenciar os isolados de A. strictum de F. verticillioides por meio da técnica citada. Pela análise do DNA, 25 primers Operon geraram polimorfismos, os quais tornaram possível e seguro o agrupamento de isolados de A. strictum e sua diferenciação de F. verticillioides. Os isolados de A. strictum apresentaram variabilidade intraespecífica entre 3,4% e 44,4%. Para a maioria dos casos não foi possível correlacionar a similaridade genotípica e a origem geográfica dos isolados de A. strictum.

Levantamento da micoflora presente em grãos ardidos e sementes de milho

Na cultura do milho as podridões de espigas causadas por fungos destacam-se como uma das principais responsáveis pelas perdas em produção e qualidade, principalmente devido a formação dos chamados grãos ardidos. O objetivo deste trabalho foi o de identificar a micoflora presente em grãos e sementes produzidos em difer entes regiões e zonas macro-climáticas do Brasil, nos períodos de safra e safrinha. A determinação da incidência dos gêneros fúngicos foi feita pelo método do papel de filtro com congelamento. Foram a nalisa dos duzentos grãos/ sementes por amostra em um total de 44 amostras de grãos ardidos e 12 de sementes. As análises foram efetuadas sob mi croscópio estereoscópico e microscópio ópt ico. Os principais fungos encontrados neste levantamento, tanto em sementes como em grãos ardidos, foram Penicillum sp., Fusarium spp., Aspergillus spp., Cladosporium sp., Cephalosporium sp. e Stenocarpella spp. Dentre os patógenos principais, Fusarium spp. e Penicillium sp. foram os gêneros encontrados em maior incidência tanto nos grãos como nas sementes nas duas safras. Não houve diferenças significativas entre os diferentes climas e regiões na safra verão para a incidência de Fusarium spp. e Penicillium sp. Porém, durante a safrinha, foi observada uma maior incidência de Fusarium spp. na região CO. Cladosporium sp. se destacou entre os fungos sobretudo durante a safrinha.

Tratamento fungicida em semente de milho super-doce

Neste trabalho, procurou-se avaliar a influência do tratamento fungicida no potencial fisiológico e na sanidade de sementes de milho híbrido super-doce DO-04, separadas por diferenças quanto ao formato. Foi utilizado delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2 x 3 x 4, compreendendo dois formatos de semente (retidas em peneira 15 x ¾", representando as sementes arredondadas, e em peneira 20, representando as achatadas), três lotes e quatro tratamentos fungicidas (testemunha, Fludioxonil, Captan TS + Thiabendazol e Captan TS + Thiram PS). Avaliaram-se a germinação, o vigor (velocidade de germinação, teste de frio e envelhecimento acelerado) e a sanidade de semente. Foi verificado que as sementes arredondadas de milho híbrido super-doce DO-04 apresentam germinação e vigor mais elevados, em comparação às achatadas; os tratamentos fungicidas favorecem o vigor, sendo as combinações Captan + Thiabendazol e Captan + Thiram eficientes para o controle de F. moniliforme, Cephalosporium sp. e Penicillium sp..

Fungos de pré e pós colheita e a qualidade de grãos de milho

O papel do milho na alimentação humana e animal é importante por causa da composição química e do valor nutritivo; por isso, é um dos cereais mais cultivados e consumidos no mundo. Uma das principais causas de danos à qualidade dos grãos é a infecção fúngica e a conseqüente contaminação por micotoxinas. Neste trabalho, foi identificado os efeitos do retardamento da colheita, do grau de umidade e do período de armazenamento dos grãos na ocorrência de fungos patogênicos e de grãos ardidos e a possível contaminação por micotoxinas na lavoura e durante o armazenamento, com o objetivo de caracterizar a influência dos fungos de pré e pós colheita na qualidade dos grãos de milho nas safras 98/99 e 99/00. A incidência de fungos patogênicos foi quantificada em 400 grãos e de grãos ardidos (GA), a percentagem de grãos com injúria mecânica visível (IMV) e de grãos normais (GN) em quatro repetições de 250 g de grãos. A contaminação por micotoxinas foi analisada por cromatografia de camada delgada e as características nutricionais foram analisadas por espectrometria de reflectância no infravermelho proximal. O retardamento da colheita gerou condições favoráveis para a elevação da incidência dos fungos das espécies Aspergillus spp., Cephalosporium spp., Fusarium graminearum e Penicillium spp. A incidência de GA se elevou enquanto os grãos apresentavam umidade acima de 20%. A incidência de Fusarium moniliforme foi reduzindo à medida que os grãos perdiam água. O percentual de grãos com IMV somados a incidência GA foi de 15,90% no silo de Lodi e de 15,78% na Cotrel. O retardamento de colheita influenciou na ocorrência de fungos, de GA e de micotoxinas na lavoura. As práticas de manejo das lavouras e a operação de colheita afetaram qualidade comercial dos grãos de milho e o armazenamento conservou as características nutricionais.

Effect of the addition of invert sugar on the production of cephalosporin C in a fed-batch bioreactor

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

Estimation of the volumetric oxygen tranfer coefficient (KLa) from the gas balance and using a neural network technique

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

Modelling and optimization of the cephalosporin C production bioprocess in a fed-batch bioreactor with invert sugar as substrate

Cephalosporin C production process optimization was studied based on four experiments carried out in an agitated and aerated tank fermenter operated as a fed-batch reactor. The microorganism Cephalosporium acremonium ATCC 48272 (C-10) was cultivated in a synthetic medium containing glucose as major carbon and energy source. The additional medium contained a hydrolyzed sucrose solution as the main carbon and energy source and it was added after the glucose depletion. By manipulating the supplementary feed rate, it was possible to increase antibiotic production. A mathematical model to represent the fed-batch production process was developed. It was observed that the model was applicable under different operation conditions, showing that optimization studies can be made based on this model. (C) 1999 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.

The dead core model applied to beads with immobilized cells in a fed-batch cephalosporin C production bioprocess

Viable cells immobilized in inert supports are currently studied for a wide range of bioprocesses. The intrinsic advantages of such systems over suspended cultures incite new research, including studies on fundamental aspects as well as on the industrial viability of these non-conventional processes. In aerobic culture of filamentous fungi, scale-up is hindered by oxygen mass transfer limitation through the support material and bioprocess kinetics must be studied together with mass transfer limitation. In this work, experimental and simulated data of cephalosporin C production were compared. Concentrations in the bulk fermentation medium and cellular mass profiles inside the bioparticles are focused. Immobilized cells were used in a tower bioreactor, operated in fed-batch mode. To describe the radial variation of oxygen concentration within the pellet, a dead core model was used. Despite the extremely low sugar concentrations, bioreaction rates in the pellets were limited by the dissolved oxygen concentration. Cell growth occurs only in the outer layers, a result also confirmed by scanning electron microscopy. (C) 2001 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.