Sensitivity of tuberous roots crops to salinity in a protected environment / Sensibilidade de culturas de raízes tuberosas à salinidade em ambiente protegido

Soil salinity has been a limiting barrier for the production of vegetables in protected environments. Thus, the understanding of the sensitivity of species to this stress factor must be explored, seeking better growing conditions.Under the hypothesis that beet and radish crops are sensitive to variations in soil salinity, even at low levels, the objective of this work was to evaluate the development and productivity of these two species in soils with different salinities in a protected environment. The experimental design was completely randomized and treatments were formed by the soil salinity levels, obtained with the application of saline solution (NaCl in water), considering the soil electrical conductivity of 0.36 dS m-1as low salinity, of 1.05 dS m-1as moderate salinity and 2.43 dS m-1as elevated. For all variables analyzed, except for the relative chlorophyll index in beet plants, it was found that the increase in soil salinity resulted in significant development losses of beet and radish plants. Therefore, we concluded that beet and radish crops are sensitive to the variation in soil salinity, even in relatively low concentrations, making these species an unattractive choice for cultivation in systems that present this problem.(AU)

A salinidade dos solos tem sido uma barreira limitadora para a produção de hortaliças em ambientes protegidos. Assim, o entendimento quanto a sensibilidade das espécies a esse fator de estresse deve ser explorado, buscando melhores condições de cultivo. Sob a hipótese de que as culturas de beterraba e rabanete são sensíveis às variações da salinidade do solo, mesmo em níveis baixos, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desenvolvimento e a produtividade dessas duas espécies em solos comdiferentes salinidades em ambiente protegido. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado e os tratamentos foram formados pelos níveis de salinidade do solo, obtidos com a aplicação de solução salina (NaCl em água), considerando a condutividade elétrica do solo de 0,36 dS m-1como baixa salinidade, de 1,05 dS m-1como salinidade moderada e 2,43 dS m-1como elevada. Para todas as variáveis analisadas, com exceção do índice relativo de clorofila em plantas de beterraba, verificou-se que o aumento da salinidade do solo resultou em perdas significativas de desenvolvimento de plantas de beterraba e rabanete. Assim, concluímos que as culturas de beterraba e rabanete são sensíveis à variação da salinidade do solo, mesmo em concentrações relativamente baixas, tornando essas espécies uma escolha pouco atrativa para cultivo em sistemas que apresentam este problema.(AU)

Regulation of key enzymes of glucose metabolism in bovine COCs

The aim of this work was to study the regulation of PFK 1 and G6PDH, two key enzymes involved in glucose metabolism in cumulus oocyte-complexes (COCs), and its relationship with the oocyte maturation process. It was observed that the activity of PFK 1 in the presence of ATP was inhibited whereas the addition of AMP increased the activity (P < 0.05). To verify the effect of the physiological modulators on the COC glycolytic pathway, the lactate production during IVM and the maturation rate were evaluated. In accordance with the enzymatic activity, the glycolytic activity evaluated by lactate production and the maturation rate diminished (P < 0.05) with the addition of ATP. While the AMP had a dose response effect on the lactate production, the maturation rate remained unaltered. It was observed that NADPH inhibited the activity of the G6PDH and the addition of NADP increased the activity of the enzyme (P < 0.05). To verify the effect of the physiological modulators on the COC pentose phosphate pathway (PPP), the proportion of colourless oocytes evaluated by brilliant cresyl blue (BCB) and the maturation rate were carried out. In presence of NADPH an inhibition (P < 0.05) on PPP and maturation rate was observed. On the other hand, NADP had no effect on PPP activity and maturation rate. The present study shows that the regulation of key enzymes of glucose metabolism in bovine COCs are regulated mainly by the energetic charge and the redox status. We also reported a tight relation between the activity of the PFK 1 and G6PDH enzymes, glycolytic and PPP activities and the oocyte maturation process.

Regulation of key enzymes of glucose metabolism in bovine COCs

The aim of this work was to study the regulation of PFK 1 and G6PDH, two key enzymes involved in glucose metabolism in cumulus oocyte-complexes (COCs), and its relationship with the oocyte maturation process. It was observed that the activity of PFK 1 in the presence of ATP was inhibited whereas the addition of AMP increased the activity (P < 0.05). To verify the effect of the physiological modulators on the COC glycolytic pathway, the lactate production during IVM and the maturation rate were evaluated. In accordance with the enzymatic activity, the glycolytic activity evaluated by lactate production and the maturation rate diminished (P < 0.05) with the addition of ATP. While the AMP had a dose response effect on the lactate production, the maturation rate remained unaltered. It was observed that NADPH inhibited the activity of the G6PDH and the addition of NADP increased the activity of the enzyme (P < 0.05). To verify the effect of the physiological modulators on the COC pentose phosphate pathway (PPP), the proportion of colourless oocytes evaluated by brilliant cresyl blue (BCB) and the maturation rate were carried out. In presence of NADPH an inhibition (P < 0.05) on PPP and maturation rate was observed. On the other hand, NADP had no effect on PPP activity and maturation rate. The present study shows that the regulation of key enzymes of glucose metabolism in bovine COCs are regulated mainly by the energetic charge and the redox status. We also reported a tight relation between the activity of the PFK 1 and G6PDH enzymes, glycolytic and PPP activities and the oocyte maturation process.(AU)

Lipid modulators during in vitro maturation of porcine oocytes

A produção de embriões suínos in vitro (PIVE) possui limitações para melhores resultados em biotecnologias reprodutivas. Dentre os fatores prejudiciais na PIVE, o alto teor lipídico em oócitos e embriões, a composição insuficiente do meio e a consequente produção de espécies reativas de oxigênio (EROS) são as mais proeminentes. O 1º artigo desta dissertação revisa sobre metabolizadores incluídos no sistema de PIVE, a fim de sustentar a maturação nuclear e citoplasmática, bem como a melhoria do consumo de gotículas lipídicas (GL). O 2º artigo relata um estudo onde 50M DHA foi adicionado durante o período de maturação, com e sem suplementação de fluído folicular suíno (FFp). Os resultados demonstraram que DHA sem FFp prejudica a maturação e o desenvolvimento embrionário. Além disso, não houve redução do conteúdo lipídico em oócitos tratados com DHA, o que pode estar relacionado a distúrbios metabólicos no complexo cumulus-oócito (CCO). Durante a maturação, oócitos suínos preferem glicose como substrato para consumo de energia. O etosulfato de fenazina (PES) é um receptor de elétrons capaz de converter NADPH em NADP, induzindo a utilização de glicose através da via de pentose fosfato (PPP), influenciando o metabolismo lipídico. Forskolin (FSK) é outro modulador químico que estimula a lipólise através da ativação do AMPc, podendo também sincronizar a maturação citoplasmática e nuclear de oócitos. No último artigo, duas concentrações de PES (0,5M e 0,05M) e uma de FSK (10M) foram utilizadas durante todo o período de maturação in vitro, para dois experimentos diferentes. No Experimento 1, a maturação oócitária e o conteúdo lipídico foram avaliados; o desenvolvimento embrionário, a contagem de células embrionárias e o conteúdo lipídico de blastocistos no dia 7 foram avaliados no Experimento 2. A concentração de 0,5M de PES teve um impacto negativo na maioria dos parâmetros avaliados, enquanto a menor dose de PES foi semelhante ao controle negativo (CN) e ao controle de FSK em ambos os dados do Experimento 1, obtendo também taxas menores de clivagem quando comparada ao CN no Experimento 2. Em conjunto, nossos resultados demonstraram comprometimento do desenvolvimento embrionário devido à possível desarmonia na maturação oócito e transtorno do metabolismo causada pela adição de DHA ou PES. Além disso, FSK não melhorou as taxas de maturação ou reduziu o conteúdo lipídico.

Swine in vitro embryo production (IVP) has limitations for better outcomes in reproductive biotechnologies. Among factors impairing IVP, high lipid content in both oocytes and embryos, insufficient media composition and consequent reactive oxygen species (ROS) production are the most prominent. The 1st paper of this dissertation contains a review regarding metabolizers included into the IVP system in order to sustain nuclear and cytoplasmic maturation, as well as improvement of lipid droplet (LD) consumption. The 2nd paper reports a study where 50M DHA was added during the maturation period, with and without porcine follicular fluid (pFF) supplementation. The results demonstrated that DHA without pFF impairs maturation and embryo development. Also, there was no reduction of the lipid content in oocytes treated with DHA, a finding that might be related to metabolic disorders in the cumulus-oocyte complexes (COC). During maturation period, porcine oocytes prefer glucose as substrate for energy consumption. Phenazine Ethosulfate (PES) is an electron receptor that converts NADPH to NADP, inducing glucose utilization through the pentose phosphate pathway (PPP), influencing lipid droplets (LD) metabolism. Forskolin (FSK) is another chemical modulator that stimulates lipolysis through cAMP activation, being also able to synchronize cytoplasmic and nuclear maturation of oocytes. In the 3rd paper, two concentrations of PES (0.5M and 0.05M) and one of FSK (10 M) were used during the entire in vitro maturation period, for two different experiments. In Experiment 1, oocyte maturation and lipid content were evaluated; and embryo development, embryo cell count and lipid content of blastocysts on day 7 were evaluated in Experiment 2. The concentration of 0.5M of PES had a negative impact on most of the evaluated parameters, while the lowest PES dose was similar to the negative control (NC) and FSK control in both data of Experiment 1, but also had lower cleavage rates when compared to NC in Experiment 2. Taken together, our results demonstrated impairment of embryo development due to possible disharmony on oocyte maturation and metabolism disorder caused by either addition of DHA or PES. Also, FSK did not improve maturation rates or reduced lipid content.

Influência do Etossulfato de Fenazina na produção in vitro de embriões bovinos, gestação e na expressão gênica da via do metabolismo do triacilglicerol

A produção in vitro (PIV) de embriões tem sido utilizada amplamente no Brasil como ferramenta para acelerar o melhoramento genético do rebanho. Quando associada à criopreservação, a PIV permite maior flexibilidade da biotecnologia e possibilita estabelecer um banco de embriões. Há a possibilidade que a alta sensibilidade à criopreservação dos embriões bovinos seja influenciada principalmente pela grande quantidade de lipídeos intracitoplasmáticos, sendo isso relacionado especialmente às condições de cultivo in vitro. O Etossulfato de Fenazina (PES) consiste em um regulador do metabolismo de lipídeos. Através da oxidação de NADPH, estimula a via da pentose-fosfato e assim inibe a síntese de ácidos graxos, podendo levar a efeitos benéficos na criopreservação de embriões bovinos produzidos in vitro. O Fator de transcrição denominado proteína de ligação do elemento regulatório de esterol (SREBP-1c), regula preferencialmente a transcrição de genes da síntese de triacilglicerol e fosfolipídios e, a enzima Estearoil Co-A desaturase (SCD1) promove a síntese de ácidos graxos monoinsaturados, conferindo fluidez às membranas celulares. O objetivo desse trabalho foi avaliar a suplementaçãode diferentes concentrações do etossulfato de fenazina (PES) no meio de cultivo, durante a produção in vitro de embriões bovinos, e verificar o efeito do PES na taxa de gestação, buscando melhorar a qualidade do embrião para a criopreservação através da redução do acúmulo de lipídeos. Foram avaliadas as taxas de desenvolvimento inicial de embriões produzidos in vitro provenientes de ovários de abatedouro, e as taxas de gestação com o uso de embriões bovinosproduzidos in vitro a partir da Aspiração folicular de vacas Holandesas e vitrificados. A análise da expressão de genes relacionados com biossíntese de triacilglicerol, SCD1 e SREBP-1c, teve como finalidade auxiliar nos conhecimentos básicos dos mecanismos de ação do Etossulfato de Fenazina, e foi realizada através de PCR quantitativo em Tempo Real, utilizando pools de cinco embriões para cada grupo. Para a análise estatística, foi realizada ANOVA seguida de teste de médias, e o teste qui-quadrado para as taxas de gestação. Não houve diferença estatística na taxa de clivagem e blastocisto entre o grupo controle e os grupos tratados com 0,2M; 0,3M; 0,5M de PES no meio de cultivo in vitro. A taxa de gestação, utilizando-se embriões criopreservados, transferidos para receptoras, não foi alterada pelo uso de PES. A expressão tanto do SREBP-1c, quanto da SCD1 manteve níveis similares na presença ou ausência de PES durante o cultivo in vitro. Sendo assim faz-se necessário novos estudos para investigar mais detalhadamente o mecanismo de ação do PES nos genes da via de biossíntese de lipídeos e se é viável sua utilização a campo.

The in vitro production (IVP) of embryos has been widely used in Brazil as a tool to accelerate the genetic breeding. When combined with cryopreservation, the IVP allows greater flexibility of biotechnology and enable to establish a bank of embryos. There is a possibility that the greater sensitivity to cryopreservation of bovine embryos is influenced mainly by the large amount of intracytoplasmic lipids, and that is especially related to in vitro culture conditions. The phenazine ethosulfate (PES) consists of a lipid metabolism regulator. By NADPH oxidation, stimulates the pentose-phosphate pathway and thus inhibits the fatty acids synthesis, leading to beneficial effects on cryopreservation of bovine embryos in vitro produced. The transcription factor called sterol regulatory element binding proteins (SREBP-1c), preferably regulates the gene transcription of phospholipids and triacylglycerol synthesis and the stearoyl-Co A desaturase (SCD1) enzyme promotes the monounsaturated fatty acids synthesis, giving fluidity to cell membranes. The aim of this study was to evaluate the supplementation of differentconcentrations of phenazine ethosulfate (PES) in the culture medium during in vitro production of bovine embryos, and determine the effect of PES in the pregnancy rate, aiming to improve the the embryo quality to cryopreservation by reducing the lipids accumulation. We evaluated the early development rates of in vitro produced embryos and pregnancy rates after inovulation of vitrified in vitro produced embryos derived from the Ovum Pick Up of Holstein cows. Expressionanalysis of triacylglycerol biosynthesis related genes, SCD1 and SREBP-1c, had the purpose to increase the basic knowledge on phenazine ethosulfate mechanisms of action, and was performed by Quantitative Real-Time PCR using pools of five embryos for each group. For statistical analysis, was performed ANOVA followed by mean test, and the chi-square test for pregnancy rates. There was no statistical difference in the cleavage rate and blastocyst rate between the control group and the groups treated with 0,2M; 0,3M; 0,5M of PES in the medium in vitro culture. The pregnancy rate, using cryopreserved embryos transferred to recipient was not altered by the use of PES. The expression of the SREBP-1c as well as SCD1 remained similar in the presence or absence of the PES during in vitro cultivation. Therefore it is necessary further studies to investigate in more details the PES mechanism of action in the genes of lipid biosynthesis pathway and whether it is feasible to use the field.

DESEMPENHO PRODUTIVO E RESPOSTAS HEMATOLÓGICAS DA TILÁPIA-DO-NILO SUBMETIDA A DIFERENTES NÍVEIS DE PROTEÍNA E CONDIÇÕES DE ESTRESSE

Desempenho e eficiência de utilização de dietas com níveis de proteína digestível pela tilápia-do-Nilo Resumo: A pesquisa objetivou determinar os coeficientes de digestibilidade e avaliar as respostas de desempenho produtivo da tilápia-do-Nilo alimentada com dietas contendo níveis de proteína digestível (PD) de 22,1; 25,6; 28,6; 31,9 e 33,9%, bem como avaliar a condição nutricional e metabólica dos animais mediante a determinação da atividade de enzimas do metabolismo intermediário. 440 alevinos (9,27 ± 0,22 g) foram aleatoriamente distribuídos em 40 aquários (250 L), perfazendo cinco tratamentos e oito repetições. As dietas foram ofertadas à vontade em quatro porções diárias. Ao final de 110 dias foram avaliados parâmetros de desempenho zootécnico e de eficiência de utilização do alimento, como também coletadas amostras de fígado e músculo para avaliação da atividade enzimática e composição centesimal dos tecidos. O peso final, ganho em peso e eficiência alimentar foram inferiores (P<0,05) para peixes que receberam a dieta contendo 22,1% PD. Efeito inverso foi verificado para consumo de ração, lipídeos e energia. A energia bruta e o teor de lipídeos da carcaça foram superiores (P<0,05) para peixes que receberam as dietas contendo 22,1 e 28,6% PD, enquanto que a proteína bruta foi mais elevada (P<0,05) para peixes alimentados com as dietas contendo 31,9 e 33,9% PD. Os coeficientes de digestibilidade da matéria seca e energia bruta foram mais elevados (P<0,05) para dietas com 22,1 e 25,6% PD. Com relação à proteína bruta observou-se menores coeficientes para o nível de 28,6% PD. A dieta de maior conteúdo proteico (33,9%) determinou concentrações de proteína hepática mais elevadas (P<0,05), enquanto que, lipídeos e glicogênio foram maiores (P<0,05) para dieta de menor proteína (22,1%). A atividade das enzimas do metabolismo intermediário dos aminoácidos (ALT e GDH) e gliconeogênese (FBPase) foram maiores (P<0,05) para dietas de elevada proteína (31,9 e 33,9%). A lipogênese (ME), via glicolítica (HK-IV e HK) e das pentoses-fosfato (G6PD) foram estimuladas (P<0,05) com a redução do conteúdo de PD. A exigência em PD para tilápia-do-Nilo foi estimada em 29,2%, concordando com os valores estabelecidos para esta espécie. Contudo, a redução do nível de proteína e, concomitante, aumento do amido da dieta diminuiu a gliconeogênese e aumentou a lipogênese. Perfil hematológico e bioquímico da tilápia-do-Nilo alimentada com dietas contendo níveis de proteína digestível e submetida à diferentes fatores de estresse Resumo: A pesquisa objetivou avaliar os efeitos de cinco níveis (22,1; 25,6; 28,6; 31,9; e 33,9%) de proteína digestível (PD) sobre o perfil hematológico e bioquímico da tilápia-do-Nilo, antes e após estresse. Para tal, 440 alevinos (9,27 ± 0,22 g) distribuídos ao acaso em 40 aquários (250 L cada) em delineamento inteiramente casualizado com cinco tratamentos e oito repetições, receberam as dietas experimentais durante 110 dias. Após período de alimentação, os peixes, em diferentes grupos, foram submetidos somente à um dos seguintes agentes estressores: estresse por baixa temperatura, estresse térmico, transporte ou classificação. Peixes alimentados com a dieta contendo 22,1% PD apresentaram valores superiores (P<0,05) para proteína plasmática total, triglicerídeos e colesterol. Efeito significativo se verificou para o número de neutrófilos, sendo este mais elevado para peixes que receberam as dietas com 28,6 e 31,9% PD. O estresse por baixa temperatura determinou aumentos na hemoglobina e concentração de hemoglobina corpuscular média para peixes que receberam as dietas com 25,6 e 31,9% PD. A concentração de glicose e triglicerídeos aumentou (P<0,05) para peixes alimentados com as dietas contendo 22,1 e 31,9% PD, respectivamente. Após estresse térmico observou-se aumentos na concentração de hemoglobina corpuscular média e triglicerídeos, independente do nível de PD. O estresse por transporte determinou aumentos na concentração de hemoglobina corpuscular média e glicose, independente da condição nutricional dos peixes. Após estresse por classificação, nenhuma das dietas influenciou as concentrações de glicose e triglicerídeos, que aumentaram após estresse (P<0,05). Observou-se leucopenia, linfopenia e neutrofilia para todos os estresses avaliados. As dietas contendo níveis de proteína digestível determinaram, em diferentes proporções, alterações metabólicas adaptativas que podem ter possibilitado o enfrentamento do estresse pelos peixes sem prejuízos à saúde. Portanto, o nível ótimo de 29,2% de PD que atende as necessidades para crescimento da tilápia-do-Nilo é equivalente ao exigido em situações de estresse.

Growth performance and efficiency of diets with levels of digestible protein by Nile tilapia Abstract: This research aimed to evaluate the digestibility coefficients and growth performance of Nile tilapia fed diets containing levels of digestible protein (DP) of 22.1, 25.6, 28.6, 31.9 and 33.9%, as well as evaluate the metabolic and nutritional condition of fish by determining the activity of key enzymes of intermediary metabolism. We used 440 fingerlings (9.27 ± 0.22 g), randomly distributed in 40-250 L aquaria, and fed for 110 days with experimental diets. The experimental design was entirely randomized with five treatments and eight replicates. At the end of feed trial we evaluate growth parameters and feed efficiency, as also collected samples of liver and muscle to evaluation of enzyme activity and proximate composition of tissues. Final weight, weight gain and feed efficiency were lower (P<0.05) for fish fed diet containing 22.1% DP. Contrary effect was observed for feed intake, lipids and energy. Whole-body crude energy and lipid content were higher (P<0.05) for fish fed diets containing 22.1 and 28.6% DP while whole-body protein content was higher (P<0.05) for fish fed diets containing 31.9 and 33.9% DP. Digestibility coefficients of dry matter and crude protein were higher (P<0.05) for diets containing 22.1 and 25.6% DP. Regarding to crude protein was observed lower coefficients for level of 28.6% DP. Fish fed diets containing 33.9% DP showed higher (P<0.05) concentration of hepatic protein while lipids and glycogen were higher (P<0.05) for fish fed diets containing lower protein (22.1%). Activity of key enzymes of amino acid catabolism (ALT and GDH) and gluconeogenesis (FBPase) was higher (P<0.05) for diets of high protein (33.9 and 33.9%). Lipogenesis (ME), glycolysis (HK-IV and HK) and pentose phosphate pathway (G6PD) were stimulated (P<0.05) with the reduction of DP. Digestible protein requirement for Nile tilapia was estimated to be 29.2%, agreeing with the values established for this species. However, the reduction of protein level and concomitant increase of the diet starch decreased the gluconeogenesis and increased the lipogenesis. Hematological and biochemical profile of Nile tilapia fed diets containing levels of digestible protein and subjected to stress Abstract: This study aimed to evaluate the effects of five levels (22.1, 25.6, 28.6, 31.9 and 33.9%) of digestible protein (DP) on hematological and biochemical profile of Nile tilapia, before and after stress. We used 440 fingerlings (9.27 ± 0.22 g), randomly distributed in 40-250 L aquaria. The fish were fed for 110 days with experimental diets. The experimental design was entirely randomized with five treatments and eight repetitions. At the end of the feeding period fish were randomly divided into different groups and each group was submitted only one of these four types of stress: coldinduced stress, heat-induced stress, transport-induced stress or grading-induced stress. Plasma protein levels, serum triglycerides and cholesterol levels were affected by DP level, being higher (P<0.05) for fish fed diets containing 22.1% DP. Significant effect was also observed for neutrophil, being higher (P<0.05) for fish fed diets containing 28.6 and 31.9% DP. Cold-induced stress increased hemoglobin and mean corpuscular hemoglobin concentration for fish fed diets containing 25.6 and 31.9% DP. Serum glucose and triglycerides concentration increased (P<0.05) for fish fed diets containing 22.1 and 31.9% DP, respectively. After heat-induced stress, increase on mean corpuscular hemoglobin concentration and triglycerides were observed, independently of DP level. Transport-induced stress increase mean corpuscular hemoglobin concentration and glucose, irrespective of fish status nutrition. After grading-induced stress, increase on glucose and triglycerides concentration were observed, independently of DP level. Leukopenia, lymphopenia and neutrophilia were observed for all types of stress. Diets containing digestible protein levels determined, in different proportions, adaptive metabolic changes that may have enabled the coping stress by fish, without no damage to health. Therefore, the optimum protein level of 29.2% DP that meet requirement to growth it is equivalent to required in stressful conditions.