HPLC microfractionation of flavones and antioxidant (radical scavenging) activity of Saccharum officinarum L.

The antioxidant activity of sugarcane (Saccharum officinarum L.) juice towards DPPH reagent was determined (EC50) and the main compounds with radical scavenging activity in juice and leaves extracts were identified by HPLC-UV/PAD analysis combined with HPLC microfractionation monitored by TLC using β-carotene and DPPH as the detection reagents. In sugarcane leaves, luteolin-8-C-(rhamnosylglucoside) (1) was the most important compound with radical scavenging activity; in sugarcane juice, the flavones diosmetin-8-C-glucoside (2), vitexin (3) schaftoside (9), isoschaftoside (10) and 4',5'-dimethyl-luteolin-8-C-glucoside (11) were the most relevant compounds. The content of juice flavonoids (0.241 ± 0.001 mg total flavonoids/mL juice), comparable to other food sources of flavonoids, suggest the potential of sugarcane as a dietary source of natural antioxidants. However, the low antioxidant ability of sugarcane juice (EC50 = 100.2 ± 2.6 g L-1) also points to the need for further studies about the dietary intake of sugarcane flavonoids and its effects on human health.

Cloning, expression, molecular modelling and docking analysis of glutathione transferase from Saccharum officinarum

Sugarcane yield and quality are affected by a number of biotic and abiotic stresses. In response to such stresses, plants may increase the activities of some enzymes such as glutathione transferase (GST), which are involved in the detoxification of xenobiotics. Thus, a sugarcane GST was modelled and molecular docked using the program LIGIN to investigate the contributions of the active site residues towards the binding of reduced glutathione (GSH) and 1-chloro-2,4-dinitrobenzene (CDNB). As a result, W13 and I119 were identified as key residues for the specificity of sugarcane GSTF1 (SoGSTF1) towards CDNB. To obtain a better understanding of the catalytic specificity of sugarcane GST (SoGSTF1), two mutants were designed, W13L and I119F. Tertiary structure models and the same docking procedure were performed to explain the interactions between sugarcane GSTs with GSH and CDNB. An electron-sharing network for GSH interaction was also proposed. The SoGSTF1 and the mutated gene constructions were cloned and expressed in Escherichia coli and the expressed protein purified. Kinetic analyses revealed different Km values not only for CDNB, but also for GSH. The Km values were 0.2, 1.3 and 0.3 mM for GSH, and 0.9, 1.2 and 0.5 mM for CDNB, for the wild type, W13L mutant and I119F mutant, respectively. The V(max) values were 297.6, 224.5 and 171.8 mu mol min(-1) mg(-1) protein for GSH, and 372.3, 170.6 and 160.4 mu mol min(-1) mg(-1) protein for CDNB.

Analysis of genomic and functional RFLP derived markers associated with sucrose content, fiber and yield QTLs in a sugarcane (Saccharum spp.) commercial cross

Expressed sequence tags derived markers have a great potential to be used in functional map construction and QTL tagging. In the present work, sugarcane genomic probes and expressed sequence tags having homology to genes, mostly involved in carbohydrate metabolism were used in RFLP assays to identify putative QTLs as well as their epistatic interactions for fiber content, cane yield, pol and tones of sugar per hectare, at two crop cycles in a progeny derived from a bi-parental cross of sugarcane elite materials. A hundred and twenty marker trait associations were found, of which 26 at both crop cycle and 32 only at first ratoon cane. A sucrose synthase derived marker was associated with a putative QTL having a high negative effect on cane yield and also with a QTL having a positive effect on Pol at both crop cycles. Fifty digenic epistatic marker interactions were identified for the four traits evaluated. Of these, only two were observed at both crop cycles.

SacRALF1, a peptide signal from the grass sugarcane (Saccharum spp.), is potentially involved in the regulation of tissue expansion

Rapid alkalinization factor (RALF) is part of a growing family of small peptides with hormone characteristics in plants. Initially isolated from leaves of tobacco plants, RALF peptides can be found throughout the plant kingdom and they are expressed ubiquitously in plants. We took advantage of the small gene family size of RALF genes in sugarcane and the ordered cellular growth of the grass sugarcane leaves to gain information about the function of RALF peptides in plants. Here we report the isolation of two RALF peptides from leaves of sugarcane plants using the alkalinization assay. SacRALF1 was the most abundant and, when added to culture media, inhibited growth of microcalli derived from cell suspension cultures at concentrations as low as 0.1 mu M. Microcalli exposed to exogenous SacRALF1 for 5 days showed a reduced number of elongated cells. Only four copies of SacRALF genes were found in sugarcane plants. All four SacRALF genes are highly expressed in young and expanding leaves and show a low or undetectable level of expression in expanded leaves. In half-emerged leaf blades, SacRALF transcripts were found at high levels at the basal portion of the leaf and at low levels at the apical portion. Gene expression analyzes localize SacRALF genes in elongation zones of roots and leaves. Mature leaves, which are devoid of expanding cells, do not show considerable expression of SacRALF genes. Our findings are consistent with SacRALF genes playing a role in plant development potentially regulating tissue expansion.

Phenolic composition and antioxidant activity of culms and sugarcane (Saccharum officinarum L.) products

The present work reports amounts of flavonoids and phenylpropanoids of culms of three sugarcane varieties and of raw juice, syrup, molasse and VHP sugar. The antioxidant activity of those materials was evaluated by the DPPH and beta-carotene/linoleic acid methods. The predominant phenolics in culms were phenylpropanoids (caffeic, chlorogenic and coumaric acids), while flavones (apigenin, tricin and luteolin derivatives) appeared in lower amounts. Differences were noted either among phenolic profiles of sugarcane culms or between culms and sugarcane products. The antioxidant activities of solutions from most samples were similar or higher than a 80 mu M Trolox solution. (C) 2010 Elsevier Ltd All rights reserved.

Influência varietal e do solo no estado nutricional na cana-de-açúcar (Saccharum spp) pela análise foliar

Com o objetivo de se estudar o comportamento varietal e do solo na concentração de macronutrientes nas folhas de cana-de--açúcar e, ao mesmo tempo, executar o levantamento do estado nutricional das variedades através da análise foliar, instalaram-se ensaios em quatro Grandes Grupos de Solos cultivando 16 plantadas sob idênticas condições de clima, adubação, tratos culturais, idade, estado de sanidade e procedência de mudas. O delineamento estatístico foi o de blocos ao acaso com 16 tratamentos (variedades) e 4 repetições. Realizou-se a amostragem foliar aos 4 meses de idade, tomando-se os 20 cm centrais da folha +3 (20 por parcela), desprezando-se a nervura principal. Determinaram-se os macronutrientes (nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e enxofre) os quais foram expressos em percentagem de matéria seca. Os ensaios foram colhidos aos 18 meses de idade, sendo que para cada um deles determinou-se as produtividades em toneladas por pol/ha.

Deficiência de macro e micronutrientes em cana-de-açúcar (Saccharum officinarum spp) variedade CB 41-76 cultivada em solução nutritiva

Mudas de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum spp) cultivar CB 41-76 foram cultivadas em soluções nutritivas, omitindo - se por vez o N, P, K, Ca, Mg, S, B, Cu, Fe, Mn, Mo e Zn, com os seguintes objetivos: 1. Obter um quadro sintomatológico da morfologia externa e morfologia interna em função das carências; 2. Verificar o efeito da presença e omissão dos macronutrientes na composição química das folhas (+1, +2, +3); (+4, +5, +6); (+7, +8, +9) e nas bainhas (+4, +5, +6). Foram constatados e descritos os sintomas de carência dos macro e micronutrientes. As partículas subcelulares mais afetadas pelas carências foram os cloroplastos das células da bainha envolvente dos feixes libero lenhosos e do parênquima paliçadico adjacente ao limbo. Níveis nas folhas de plantas sadias e deficientes, expressos em porcentagem na materia seca, foram.

Aplicação do sistema integrado de diagnose e recomendação para diferentes solos e épocas de amostragem foliar em soqueira de cana-de-açúcar (Saccharum spp.)

Com o objetivo de se estudar a aplicação do Sistema Integrado de Diagnose e Recomendação (DRIS) em cana-de-açucar, confrontou-se esta metodologia com a técnica da diagnose foliar baseada no nível crítico. Desse modo, observou-se o efeito de diferentes épocas de amostragem foliar de soqueiras cultivadas em 4 Grandes Grupos de Solos e, num deles, dois regimes hídricos: irrigado e não irrigado. Os ensaios se basearam no esquema fatorial N x P x K x L, onde L = localização dos fertilizantes em superfície e em profundidade, com as dosagens 0 - 60 - 120 -180 kg N/ha, 0-45 kg P(2)0(5)/ha e 0-90-180 kg K2O/ha. Os solos utilizados foram Latossol Roxo (LR) , Podzolico Vermelho Amarelo variação Laras (PVls), Latossol Vermelho Amarelo - fase arenosa (LVa) e o Latossol Vermelho Escuro-orto (LE) não controlado e sob irrigação por aspersão. A variedade empregada foi a CB 41-76 e coletou-se a folha +3 aos 3, 4, 5 e 6 meses de idade da cana-soca. As parcelas eram constituídas por 3 linhas úteis, 2 linhas de bordadura interna e 2 de bordadura externa, num total de 7 linhas com 10 m de comprimento e 1,5 m de espaçamento, ocupando uma área de 105 m². Os dados mostraram que a localização dos fertilizantes em profundidade não proporcionou efeito positivo nas produtividades agrícolas e de açúcar por área,com exceção ao solo PVls. De modo geral, o nitrogênio e o potássio aumentaram de forma linear os rendimentos da cana-de-açúcar, salvo para o potássio no solo LR. O fósforo elevou a produção agrícola para os solos LE, LR e PVls e provocou aumento da produção de açúcar por área para os dois primeiros solos. A irrigação não indicou benefício para a soqueira em solo LE. Foi possível o estabelecimento dos níveis críticos de N e K apenas para algumas épocas de amostragem foliar, enquanto para o fósforo os mesmos não foram viáveis para nenhuma época de coleta da folha +3. A época de coleta do tecido vegetal e o tipo de solo afetaram os níveis críticos de N e K. Por outro lado, o DRIS mostrou ser metodologia adequada para o diagnostico de N, P e K em soquei ras de cana-de-açucar e a interpretação dos índices transformados e praticamente inalterada com a época de amostragem foliar. Possuindo também, a propriedade de ter sua aplicação para diferentes tipos de solos.

Absorção e translocação do P32 em função do número de raízes adventícias da cana-de-açúcar (Saccharum spp)

Este trabalho visa a determinar a influência do número de raízes do tolete da cana-de-açúcar, na absorção e translocação do p32das raízes para a gema. A pesquisa foi realizada no Centro de Energia Nuclear na Agricultura - CENA, em Piracicaba, SP, durante o período de 1981-82. O experimento foi montado em blocos casualizados, com tratamentos de: 1, 2, 4e 8raízes de 25 dias de idade, de toletes + 10-Kuijper, unigemares, com 4 repetições. As raízes absorveram NaH2P(32)04 a 10-4M, durante 24 horas. Após a absorção, os toletes foram divididos em suas partes - raízes, gema, nó, internódio superior e internódio inferior, e processados convencionalmente, para as determinações da radioatividade, por meio de um contador Geiger-Muller. As determinações da radioatividade mostraram que o P32 absorvido e translocado para a gema aumentou com o numero de raízes.

Translocação do P32 absorvido pelas raizes de cana-de-açúcar (Saccharum spp) para a gema

O presente trabalho foi realizado na Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", em 1981-82, para determinar se o P32 absorvido pelas raizes do tolete se transloca para a gema germinante. Foram utilizados toletes de uma gema + 10 -Kuijper, do cv. CB41-76.Os toletes foram postos a germinar em câmara úmida e dispostos em blocos casualizados com 4repartições, para raizes de 7, 14 e 21dias de idade, as quais absorveram NaH2P(32)04 a 10-4M, durante 24horas, após o que foram processados para as determinações das respectivas radioatividades, por meio de um contador Geiger-Muller. As contagens de radioatividade mostraram que o P32 translocou-se para a gema germinante e que a quantidade do P32 translocado aumentou com a idade das raizes.

Ácidos orgânicos de folhas de três variedades de cana-de-açúcar (Saccharum spp) em quatro estádios de maturidade

Folhas de cana-de-açúcar (Saccharum spp) de três variedades (NA 56-79, IAC 58-480 e RB 73-5275)em quatro estádios de maturidade (11, 12, 13 e 14 meses) foram analisadas para a determinação de ácidos orgânicos e potássio. O ácido trans-aconítico constituiu cerca de 60% do total de ácidos orgânicos seguido pelos ácidos málico, glutárico, succinics, alfa cetoglutárico, malônico e fumárico. Foram observadas diferenças significativas entre as variedades e entre os estádios de maturidade para todos os ácidos orgânicos identificados. Não foram observados coeficientes de correlação significativos entre os teores de potássio e de ácidos orgânicos.

Efeito da aplicação da vinhaça como fertilizante sobre os teores de ácido trans-aconítico de caldo de cana-de-açúcar (Saccharum spp)

Caldo de cana da variedade NA 56-79, em quatro estádios de maturidade (4, 6, 8 e 12 meses) fertilizada com vinhaça foi analisada para a determinação dos teores de potássio e ácido trans-aconítico. A fertilização com vinhaça provocou redução significativa nos teores de açúcares redutores totais e aumento nos teores de potássio e de ácido trans-aconítico. Uma correlação positiva significativa foi encontrada entre a produção de ácido trans-aconítico e o teor de potássio. O teor de ácido trans-aconítico foi reduzido com a maturidade das plantas.

Ácidos orgânicos de caldo de três variedades de cana-de-açúcar (Saccharum spp) em quatro estádios de maturidade

Os teores dos ácidos trans-aconítico, málico, malônico e succínico foram determinados no caldo de cana das variedades IAC 58-480, RB 73-5275 e NA 56-79, em quatro estádios de maturidade (11, 12, 13 e 14 meses). O ácido trans-aconítico constituiu cerca de 84% do total dos ácidos orgânicos seguido pelo ácido málico com 14%. Os ácidos oxálico, glutárico, alfa-cetoglutárico e cítrico foram encontrados em níveis inferiores a 1%. Os níveis dos ácidos succínico, málico e trans-aconítico diminuíram com a maturidade da planta enquanto os de malônico aumentaram. Não foram encontradas diferenças significativas entre as variedades estudadas em relação aos teores de ácido trans-aconítico.

Recuperação do nitrogênio (15N) da uréia e da palhada por soqueira de cana-de-açúcar (Saccharum spp.)

Desenvolveu-se um experimento com vistas em avaliar a utilização do nitrogênio mineralizado da palhada (15N) e do nitrogênio da uréia (15N) aplicada em soqueira de cana-de-açúcar. O experimento foi desenvolvido em campo, num Argissolo Vermelho-Amarelo (Paleudalf), no município de Piracicaba (SP), de outubro de 1997 a agosto de 1998, e constou de quatro tratamentos: (T1) mistura de vinhaça e uréia aplicada em área total sobre o solo coberto com palhada-15N; (T2) mistura de vinhaça e uréia-15N aplicada em área total sobre o solo coberto com palhada; (T3) mistura de vinhaça e uréia-15N aplicada em área total sobre o solo sem a palhada; (T4) uréia-15N enterrada em sulcos nos dois lados das linhas da cana, com prévia aplicação de vinhaça sobre o solo sem cobertura de palhada. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados, com quatro repetições. Comparações de componentes de produtividade da cultura, da acumulação de nitrogênio pela parte aérea e da utilização do nitrogênio da uréia-15N e do mineralizado da palhada-15N, foram realizadas entre os tratamentos. O desenvolvimento vegetal deu-se em um ciclo de 315 dias e foi semelhante nas condições com ou sem palhada de cana-de-açúcar. Do nitrogênio total acumulado na parte aérea da soqueira de cana-de-açúcar, 10 a 16 % foi absorvido do fertilizante e, em média, 4 % do N mineralizado da palhada. A eficiência de utilização do nitrogênio da uréia pela soqueira de cana-de-açúcar foi em média de 17 %, não havendo diferenças entre os tratamentos, e o da palhada foi em média de 8 %. O nitrogênio da palhada foi disponibilizado para a planta no final do ciclo da cultura.

Bioacetilação de álcoois catalisada por Saccharum officinarum

Lipase-catalysed esterifications of alcohols using immobilized enzyme system from sugar cane (Saccharum officinarum) as biocatalyst afforded the corresponding esters in considerable yields (68-93%). Under optimized conditions, the material was utilized for reactions of acetylation with several advantage. It also investigated the possibility of reuse of immobilized enzymes of S. officinarum as biocatalyst under optimal reaction conditions.