Monomolecular films of cholesterol oxidase and S-Layer proteins

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

The Deposition of Monomolecular Films.

The formation of monomolecular films is possible because of the action of the heteropolar molecules of certain fatty acids, especially stearic. Under the proper conditions the acid will spread out until a monomolecular film is formed.

Direct evidence of singlet molecular oxygen generation from peroxynitrate, a decomposition product of peroxynitrite

The decomposition of peroxynitrite to nitrite and dioxygen at neutral pH follows complex kinetics, compared to its isomerization to nitrate at low pH. Decomposition may involve radicals or proceed by way of the classical peracid decomposition mechanism. Peroxynitrite (ONOOH/ONOO(-)) decomposition has been proposed to involve formation of peroxynitrate (O(2)NOOH/O(2)NOO(-)) at neutral pH (D. Gupta, B. Harish, R. Kissner and W. H. Koppenol, Dalton Trans., 2009, DOI: 10.1039/b905535e, see accompanying paper in this issue). Peroxynitrate is unstable and decomposes to nitrite and dioxygen. This study aimed to investigate whether O(2)NOO(-) formed upon ONOOH/ONOO(-) decomposition generates singlet molecular oxygen [O(2) ((1)Delta(g))]. As unequivocally revealed by the measurement of monomol light emission in the near infrared region at 1270 nm and by chemical trapping experiments, the decomposition of ONOO(-) or O(2)NOOH at neutral to alkaline pH generates O(2) ((1)Delta(g)) at a yield of ca. 1% and 2-10%, respectively. Characteristic light emission, corresponding to O(2) ((1)Delta(g)) monomolecular decay was observed for ONOO(-) and for O(2)NOOH prepared by reaction of H(2)O(2) with NO(2)BF(4) and of H(2)O(2) with NO(2)(-) in HClO(4). The generation of O(2) ((1)Delta(g)) from ONOO(-) increased in a concentration-dependent manner in the range of 0.1-2.5 mM and was dependent on pH, giving a sigmoid pro. le with an apparent pK(a) around pD 8.1 (pH 7.7). Taken together, our results clearly identify the generation of O(2) ((1)Delta(g)) from peroxynitrate [O(2)NOO(-) -> NO(2)(-) + O(2) ((1)Delta(g))] generated from peroxynitrite and also from the reactions of H(2)O(2) with either NO(2)BF(4) or NO(2)(-) in acidic media.

Annual and polyetic progression of citrus canker on trees protected with copper sprays

The effects of copper sprays on annual and polyetic progress of citrus canker, caused by Xanthomonas citri subsp. citri, in the presence of the Asian citrus leafminer (Phyllocnistis citrella), were evaluated in a study conducted in a commercial orchard in northwest Parana state, Brazil, where citrus canker is endemic. Nonlinear monomolecular, logistic and Gompertz models were fitted to monthly disease incidence data (proportion of leaves with symptoms) for each treatment for three seasons. The logistic model provided the best estimate of disease progress for all years and treatments evaluated and logistic parameter estimates were used to describe polyetic disease dynamics. Although citrus canker incidence increased during each of the seasons studied, it decreased over the whole study period, more so in copper-treated trees than in water-sprayed controls. Copper treatment reduced disease incidence compared with controls in every year, especially 2004-2005, when incidence was ca. 10-fold higher in controls than in treated plots (estimated asymptote values 0 center dot 82 and 0 center dot 07, respectively). Copper treatment also reduced estimated initial disease incidence and epidemic growth rates every year.

Modelling the progress of Asiatic citrus canker on Tahiti lime in relation to temperature and leaf wetness

The combined effect of temperature (15A degrees C, 20A degrees C, 25A degrees C, 30A degrees C, 35A degrees C, 40A degrees C and 42A degrees C) and leaf wetness duration (0, 4, 8 12, 16, 20 and 24 h) on infection and development of Asiatic citrus canker (Xanthomonas citri subsp. citri) on Tahiti lime plant was examined in growth chambers. No disease developed at 42A degrees C and zero hours of leaf wetness. Periods of leaf wetness as short as 4 h were sufficient for citrus canker infection. However, a longer leaf duration wetness (24 h) did not result in much increase in the incidence of citrus canker, but led to twice the number of lesions and four times the disease severity. Temperature was the greatest factor influencing disease development. At optimum temperatures (25-35A degrees C), there was 100% disease incidence. Maximum disease development was observed at 30-35A degrees C, with up to a 12-fold increase in lesion density, a 10-fold increase in lesion size and a 60-fold increase in disease severity.

Avaliação de extrato de algas no progresso temporal da mancha de Mycosphaerella em cultivares de morangueiro

Em morangueiros, a mancha das folhas, causada por Mycosphaerella fragariae, é uma das doenças mais comuns na cultura, o que torna importantes os estudos de controle alternativo e de cultivares, sobre o progresso da epidemia. Em busca de práticas alternativas para seu controle, avaliou-se o efeito de cultivares de morangueiro e do extrato da alga Ascophyllum nodosum, na expressão dos sintomas de mycosphaerella, além de avaliar o ajuste de modelos de crescimento para o progresso temporal da incidência e severidade da doença. Utilizou-se o extrato de algas a 29%, na dose de 2 L ha-1, aplicado no solo, na folha e em ambos. As cultivares Dover, Toyonoka, Albion, Camarosa, Ventana, Campinas, Tudla e Camino Real foram avaliadas, quinzenalmente, quanto a incidência e severidade da doença. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado, com parcelas subdivididas e três repetições. Com os dados de incidência e severidade, calculou-se a área abaixo da curva de progresso da doença e utilizou-se a análise de variância para avaliar o efeito de cultivares e do extrato de algas. Aos dados do progresso temporal da incidência e da severidade, em cada cultivar, foram ajustados os modelos monomolecular, logístico e de Gompertz. O extrato de algas não apresentou efeito ou interação com cultivares, no controle da mycosphaerella. Houve efeito de cultivar com menor intensidade da doença, em Albion e Ventana, devido, principalmente, ao atraso na epidemia, pela redução do inóculo inicial efetivo. Aos dados de progresso temporal da incidência e da severidade ajustaram-se, respectivamente, os modelos logístico e monomolecular, para todas as cultivares.

Seleção de genótipos de pimentão resistentes à Xanthomonas campestris pv. vesicatoria (Doidge) Dye. sob condições naturais de infecção

Devido à ocorrência de epidemias severas de pústula bacteriana ou mancha bacteriana no pimentão, causada pela bactéria Xanthomonas campestris pv. vesicatoria (Doidge) Dye., o cultivo do pimentão na várzea do Rio Solimões, próximo à Manaus, encontra-se em decadência. O INPA, desde 1976, desenvolve um Programa de Melhoramento Genético do Pimentão visando incorporar resistência ao patógeno. Neste trabalho são relatados os resultados obtidos em três ensaios, nas áreas de terra firme e várzea do Estado do Amazonas, envolvendo progênies F13 e F14 do cruzamento interespecífico entre Capsicum annuum e C. chinense, denominado HP-12, em cujas progênies vêm sendo realizadas seleções genealógicas visando obter variedades resistentes ao patógeno X. campestris pv. vesicatoria e alta capacidade produtiva, sob condição de cultivo em ambientes quentes e úmidos. Quando a população de hospedeiros foi constituída por indivíduos resistentes e suscetíveis, a curva de progresso da doença adaptou-se melhor ao modelo monomolecular, onde níveis mais elevados de resistência, conferidos por um genótipo, foram devidos à sua capacidade de restringir a velocidade do progresso da doença. Nos três ensaios, as progênies selecionadas pelo Programa apresentaram maior resistência e capacidade produtiva, quando comparadas à testemunha suscetível (Cascadura Ikeda), em condições de ocorrência da doença e verificou-se que a capacidade de produção de frutos está relacionada aos níveis de resistência do hospedeiro ao patógeno. Por outro lado, levando-se em conta os caracteres de resistência e capacidade produtiva das progênies inferiu-se que a espécie C. chinense é um recurso genético importante como fonte de resistência a X. campestris pv. vesicatoria nos programas de melhoramento do pimentão.

Fases da germinação de sementes de Annona emarginata (Schltdl.) H. Rainer em diferentes temperaturas

O presente trabalho foi realizado com o objetivo de identificar as fases da germinação de sementes de araticum-de-terra-fria (Annona emarginata (Schltdl.) H. Rainer) sob diferentes temperaturas. Para tanto, o trabalho foi dividido em dois experimentos: um para a determinação das fases I e II da germinação, e outro para a fase III. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com 3 tratamentos e 4 repetições de 25 sementes por parcela, em ambos os experimentos. Os tratamentos foram constituídos pelas temperaturas constantes de 25ºC e 30ºC e temperatura alternada de 20-30ºC (8-16 h, respectivamente), com luz constante. As variáveis analisadas foram a variação do grau de umidade ao longo do tempo (experimento 1), a porcentagem e a velocidade média de germinação (experimento 2). Os dados foram submetidos à análise de variância, as médias comparadas pelo teste Tukey, a 5% de probabilidade e regressão polinomial. A variação do grau de umidade ao longo do tempo foi estudada através da regressão não linear monomolecular, com os parâmetros das funções comparados conforme os tratamentos, ajustados, submetidos à análise de variância e teste Tukey, a 5% de probabilidade. Observou-se que as sementes mantidas a 30ºC apresentaram maiores valores para velocidade de aquisição de água, atingindo 27,85% de grau de umidade na mudança da fase I para a fase II. Quando as sementes foram submetidas a 25ºC, a fase I teve duração de 60 horas, atingindo 28,35% de grau de umidade e, sob 20/30ºC, a fase durou 72 horas, alcançando 28,33% de grau de umidade. Embora 30ºC tenha promovido a maior velocidade de embebição, não refletiu em maior porcentagem de germinação (fase III), que foi observada nas sementes mantidas a 20/30ºC.

Gas-phase photocatalytic oxidation of volatile organic compounds

Substances emitted into the atmosphere by human activities in urban and industrial areas cause environmental problems such as air quality degradation, respiratory diseases, climate change, global warming, and stratospheric ozone depletion. Volatile organic compounds (VOCs) are major air pollutants, emitted largely by industry, transportation and households. Many VOCs are toxic, and some are considered to be carcinogenic, mutagenic, or teratogenic. A wide spectrum of VOCs is readily oxidized photocatalytically. Photocatalytic oxidation (PCO) over titanium dioxide may present a potential alternative to air treatment strategies currently in use, such as adsorption and thermal treatment, due to its advantageous activity under ambient conditions, although higher but still mild temperatures may also be applied. The objective of the present research was to disclose routes of chemical reactions, estimate the kinetics and the sensitivity of gas-phase PCO to reaction conditions in respect of air pollutants containing heteroatoms in their molecules. Deactivation of the photocatalyst and restoration of its activity was also taken under consideration to assess the practical possibility of the application of PCO to the treatment of air polluted with VOCs. UV-irradiated titanium dioxide was selected as a photocatalyst for its chemical inertness, non-toxic character and low cost. In the present work Degussa P25 TiO2 photocatalyst was mostly used. In transient studies platinized TiO2 was also studied. The experimental research into PCO of following VOCs was undertaken: - methyl tert-butyl ether (MTBE) as the basic oxygenated motor fuel additive and, thus, a major non-biodegradable pollutant of groundwater; - tert-butyl alcohol (TBA) as the primary product of MTBE hydrolysis and PCO; - ethyl mercaptan (ethanethiol) as one of the reduced sulphur pungent air pollutants in the pulp-and-paper industry; - methylamine (MA) and dimethylamine (DMA) as the amino compounds often emitted by various industries. The PCO of VOCs was studied using a continuous-flow mode. The PCO of MTBE and TBA was also studied by transient mode, in which carbon dioxide, water, and acetone were identified as the main gas-phase products. The volatile products of thermal catalytic oxidation (TCO) of MTBE included 2-methyl-1-propene (2-MP), carbon monoxide, carbon dioxide and water; TBA decomposed to 2-MP and water. Continuous PCO of 4 TBA proceeded faster in humid air than dry air. MTBE oxidation, however, was less sensitive to humidity. The TiO2 catalyst was stable during continuous PCO of MTBE and TBA above 373 K, but gradually lost activity below 373 K; the catalyst could be regenerated by UV irradiation in the absence of gas-phase VOCs. Sulphur dioxide, carbon monoxide, carbon dioxide and water were identified as ultimate products of PCO of ethanethiol. Acetic acid was identified as a photocatalytic oxidation by-product. The limits of ethanethiol concentration and temperature, at which the reactor performance was stable for indefinite time, were established. The apparent reaction kinetics appeared to be independent of the reaction temperature within the studied limits, 373 to 453 K. The catalyst was completely and irreversibly deactivated with ethanethiol TCO. Volatile PCO products of MA included ammonia, nitrogen dioxide, nitrous oxide, carbon dioxide and water. Formamide was observed among DMA PCO products together with others similar to the ones of MA. TCO for both substances resulted in the formation of ammonia, hydrogen cyanide, carbon monoxide, carbon dioxide and water. No deactivation of the photocatalyst during the multiple long-run experiments was observed at the concentrations and temperatures used in the study. PCO of MA was also studied in the aqueous phase. Maximum efficiency was achieved in an alkaline media, where MA exhibited high fugitivity. Two mechanisms of aqueous PCO – decomposition to formate and ammonia, and oxidation of organic nitrogen directly to nitrite - lead ultimately to carbon dioxide, water, ammonia and nitrate: formate and nitrite were observed as intermediates. A part of the ammonia formed in the reaction was oxidized to nitrite and nitrate. This finding helped in better understanding of the gasphase PCO pathways. The PCO kinetic data for VOCs fitted well to the monomolecular Langmuir- Hinshelwood (L-H) model, whereas TCO kinetic behaviour matched the first order process for volatile amines and the L-H model for others. It should be noted that both LH and the first order equations were only the data fit, not the real description of the reaction kinetics. The dependence of the kinetic constants on temperature was established in the form of an Arrhenius equation.

Doenças com período de incubação variável em função da fenologia do hospedeiro

Um período de incubação de cinco dias significa, no contexto da epidemiologia de doenças de plantas, que as infecções que deram origem aos sintomas visualizados no tempo t ocorreram no tempo t-5. Há um grupo de doenças, no entanto, que se comporta de modo diferente, isto é, o momento da infecção não pode ser inferido a partir da visualização dos sintomas. Esse grupo de doenças pode ser dividido, para fins didáticos, em função do órgão da planta que exibe os sintomas: (i) brotações jovens; (ii) perfilhos jovens; (iii) frutos recém-amadurecidos. Nesses três subgrupos, a expressão dos sintomas é função do estádio fenológico do órgão afetado e tem pouca relação com o momento da infecção. Para essas doenças, maior ênfase é recomendada para estudos que visem a identificação da época mais provável de ocorrência da infecção, em detrimento do simples acompanhamento da expressão dos sintomas. Exemplos são apresentados para cada subgrupo e o modelo de crescimento monomolecular é sugerido como o que melhor descreve o progresso da doença em função do tempo para o grupo como um todo.

Epidemiologia comparativa da pinta-preta do tomateiro sob quatro regimes de pulverização

Objetivando estudar o desenvolvimento da pinta-preta (Alternaria solani) do tomateiro (Lycopersicon esculentum) sob diferentes regimes de pulverização com calda Viçosa, um ensaio foi conduzido, utilizando os seguintes tratamentos: 1) aplicação semanal; 2) aplicação com base nos sistemas de previsão TOMCAST (VSD20); 3) CUFAST; e 4) FAST. As aplicações semanais foram iniciadas na segunda semana após o transplantio enquanto as outras foram feitas com base nos respectivos modelos de previsão. As avaliações da severidade foram feitas semanalmente com o auxílio de uma escala diagramática e os dados foram submetidos ao ajustamento dos modelos de Gompertz, logístico e monomolecular, por meio de análise de regressão linear. O modelo logístico se ajustou melhor aos dados e foi utilizado para determinar as taxas de progresso da doença (r) que, juntamente com a AACPD, foram utilizadas para comparar os tratamentos. O tratamento semanal proporcionou menor taxa de progresso de doença e AACPD, sem, no entanto, diferir significativamente dos efeitos dos tratamentos baseados nos modelos TOMCAST e FAST. Comparados com o regime de pulverização semanal, os regimes baseados nestes dois modelos permitiram uma redução da severidade da pinta-preta com 40 a 60% de redução no número de aplicações de fungicida.

Efeito da severidade de oídio e crestamento foliar de cercospora na produtividade da cultura da soja

Ensaios de campo foram conduzidos na safra 2002/03, com as cultivares de soja (Glycine max) BRS 133 e BR 16, visando quantificar o efeito das doenças foliares na produtividade da cultura. O delineamento experimental foi blocos ao acaso com seis tratamentos (diferentes níveis de doença) e quatro repetições, sendo cada repetição formada por parcelas de 18 m². Diferentes épocas e números de aplicações de fungicida (difenoconazole + propiconazole) foram utilizados para criar um gradiente de doença. Foram realizadas avaliações semanais da severidade de doenças e do índice de área foliar, utilizando o analisador de dossel (Li-Cor®). A produtividade foi quantificada nos 4 m² centrais das parcelas. As doenças predominantes no ensaio foram oídio e crestamento de cercospora. A severidade de doença, nos estádios R6 (vagens com sementes verdes que preenchem totalmente a cavidade), e R7 (início a 50% de amarelecimento de folhas e vagens) apresentou uma correlação negativa significativa com a produtividade, utilizando-se regressão linear. As variáveis integrais área abaixo da curva de progresso da doença (AACPD), obtida a partir da integração das curvas de progresso das doenças, e duração da área foliar sadia (DAFS), obtida a partir da integração do índice de área foliar sadia, foram relacionadas à produtividade, havendo correlação negativa com AACPD, utilizando-se regressão linear (R²=0,67 para BRS 133 e 0,69 para BR16) e positiva com DAFS, utilizando-se o modelo monomolecular (R²=0,76 para BRS 133 e 0,62 para BR 16).

Resistência à mancha preta dos citros avaliada por curvas de progresso da doença

A mancha preta dos citros (Citrus spp.), causada por Guignardia citricarpa, vem causando sérios prejuízos à citricultura paulista. O parque citrícola está alicerçado em praticamente quatro variedades de copa de laranja doce (Citrus sinensis): 'Hamlin', 'Pera', 'Valência' e 'Natal'. A literatura cita as variedades tardias ('Valência' e 'Natal') como as mais suscetíveis, em razão da elevada severidade da doença nos frutos dessas variedades por ocasião da colheita, mas não há informações sobre o progresso temporal da doença no campo. A resistência das variedades 'Hamlin' (precoce), 'Pera' (meia estação) e 'Valência' (tardia) à mancha preta dos citros foi avaliada em pomar comercial, sob infecção natural. Avaliaram-se a severidade e a incidência da doença em 100 frutos de 100 plantas de cada variedade, a cada 15 dias, desde a primeira observação dos sintomas no campo até o momento da colheita. O modelo monomolecular foi ajustado às curvas de progresso da incidência e da severidade da doença para as três variedades. As três variedades apresentaram a mesma taxa de progresso da doença (r). Concluiu-se que as variedades 'Hamlin', 'Pera' e 'Valência' possuem o mesmo nível de suscetibilidade à mancha preta dos citros.

Curvas de progresso e gradientes da vassoura-de-bruxa (Crinipellis perniciosa) em cacaueiros enxertados em Uruçuca, Bahia

A vassoura-de-bruxa tornou-se a mais importante doença do cacaueiro no Brasil desde a sua constatação no Estado da Bahia em 1989. O presente trabalho teve por objetivo estudar a curva de progresso e o gradiente da vassoura-de-bruxa, em plantio clonal, nas condições do sudeste da Bahia. O experimento foi conduzido em Uruçuca, BA, em área contendo cacaueiros enxertados com 16 genótipos diferentes e idade aproximada de três anos após a enxertia, no período de setembro de 2001 a julho de 2002. Mensalmente, foram quantificados os ramos e os frutos com sintoma da doença em três tratamentos: (1) poda fitossanitária semestral, (2) poda fitossanitária mensal e (3) poda fitossanitária mensal aliada à aplicação de fungicida mensal. O fungicida utilizado foi o óxido cuproso na dose de 3g do i.a./planta/aplicação. A fonte de inóculo utilizada foi um plantio adjacente com alta incidência da doença. Na análise temporal, foram ajustadas curvas de crescimento e calculados os coeficientes de determinação e as taxas de progresso da incidência. Houve bom ajuste dos dados de progresso da doença em vassouras vegetativas e em frutos ao modelo monomolecular. A incidência final de doença em vassouras vegetativas e em frutos no tratamento com poda fitossanitária e fungicida foi aproximadamente cinco vezes menor do que nos outros tratamentos. Na análise espacial, os resultados não evidenciaram a presença de gradiente de doença. Com base nos resultados ficou evidenciado que a integração dos métodos cultural, químico e genético resultou em menor taxa de progresso da doença e mais baixa incidência final.

Análise temporal da sarna da macieira nas cultivares Royal Gala e Fuji sob os sistemas convencional e orgânico de produção

A sarna da macieira, causada por Venturia inaequalis, é uma das principais doenças da cultura. Devido à grande preocupação com os riscos de contaminação ambiental e intoxicação humana, o cultivo orgânico surge como uma alternativa, buscando preservar a qualidade do produto final em relação ao sistema convencional. Com o objetivo de avaliar a epidemiologia da sarna da macieira nos sistemas convencional e orgânico de produção, foi empregada a técnica de análise da dinâmica temporal, nas cultivares Royal Gala e Fuji, nas condições edafo-climáticas do Sul do Brasil. A incidência foi quantificada semanalmente, gerando 16 mapas em cada sistema de produção e quinzenalmente, a severidade da doença foi avaliada em 100 folhas, distribuídas em quatro ramos, de acordo com escala diagramática específica, com 12 repetições. Foram plotadas curvas de progresso da doença e as epidemias comparadas em relação a) início do aparecimento dos sintomas (IAS); b) tempo para atingir a máxima intensidade da doença (TAMID); c) valor máximo de severidade da doença (y max) e d) área abaixo da curva de progresso da doença (AACPD). Os dados de incidência foram analisados por meio de análise de regressão linear simples, ajustados para três modelos empíricos, Logístico, Monomolecular e Gompertz. As cultivares avaliadas foram suscetíveis à V. inaequalis, com diferenças significativas entre as cultivares e entre os sistemas de produção. Houve maiores níveis de intensidade de doença e taxa de progresso da doença (r) no sistema orgânico que no sistema convencional de produção, sendo que o modelo mais apropriado para descrever a curva de progresso da doença foi o Logístico.