Metabolic modeling and comparative biochemistry in glyoxylate cycle / Modelagem metabólica e bioquímica comparativo no ciclo do glioxilato

Glyoxylate cycle in fatty acid catabolism enhances net production of oxaloacetate, a substrate for gluconeogenesis, in certain bacteria, invertebrates and oilseed in the growth stage. A theoretical model was developed to calculate ATP amount produced in each step of the catabolic pathway, taking into account the fatty acids hydrocarbon chain size. Results showed a decrease in energy efficiency in glyoxylate cycle when compared to animal metabolism. Although the glyoxylate cycle provides evolutionary adaptations, it determines a smaller amount of energy produced per carbon atom when compared to animal catabolism of fatty acids.(AU)

Em algumas bactérias, invertebrados e sementes em germinação, o ciclo do glioxilato no catabolismo de ácidos graxos permite a produção líquida de oxaloacetato, substrato para a gliconeogênese. Foi desenvolvido um modelo teórico para calcular a quantidade de ATP produzida em cada etapa desta rota metabólica, considerando o tamanho da cadeia hidrocarbonada do ácido graxo. Os resultados mostraram uma diminuição na eficiência energética do ciclo do glioxilato em relação ao metabolismo animal. Embora o ciclo do glioxilato confira adaptações evolutivas, ele determina uma menor quantidade de energia produzida por átomo de carbono em relação ao catabolismo animal de ácidos graxos.(AU)

RECUPERAÇÃO DE PASTAGEM DE BRAQUIARIA MARANDU COM APLICAÇÃO DE NITROGÊNIO E ENXOFRE

Através da fertilização com enxofre e nitrogênio é possível recuperar áreas de pastagens degradadas e assim reduzir os custos, evitando o manejo indireto de recuperação, que envolve o preparo do solo e nova semeadura. Um dos motivos da degradação de pastagens é a fertilidade do solo decorrente da utilização inadequada de fertilizações. O nitrogênio é o nutriente de maior demanda qualitativa para as forrageiras e grande responsável pela redução da capacidade de lotação animal das pastagens. A utilização de fertilizante nitrogenado oferece grande resposta, porém a interação do nitrogênio com o enxofre possibilita a redução das doses de nitrogênio. Os resultados obtidos com a fertilização com o enxofre e nitrogênio podem ser destacados pela interação existente entre esses dois fertilizantes reduzindo a necessidade de nitrogênio, pelo incremento na massa fresca e massa seca da parte aérea, pelo aumento de número de perfilhos e corte de raízes. A realização do presente estudo teve como objetivo avaliar o efeito da fertilização com nitrogênio e enxofre na recuperação de pastagem de Urochloa brizantha cv. Marandu. O experimento foi conduzido em campo nos anos de 2019 a 2021 na Fazenda Escola da Universidade Estadual de Goiás, Campus São Luís de Montes Belos GO. O delineamento utilizado foi com parcelas subdivididas, onde as parcelas foram constituídas pelas doses de enxofre e as subparcelas pelas doses de nitrogênio, com quatro repetições. Foram utilizadas cinco doses de enxofre (0, 65, 130, 195 e 260 kg ha-1) X três doses de nitrogênio (0, 100 e 200 kg ha-1). As fontes de nitrogênio e enxofre foram a ureia e o gesso, respectivamente. Não houve interação entre as fontes no primeiro ciclo. A interação das doses de nitrogênio e enxofre na fertilização foi significativa para as variáveis altura de plantas, número de perfilhos e massa seca da parte aérea, em pelo menos um dos três cortes do segundo ciclo. Esses resultados corroboram para a redução das doses de nitrogênio uma vez que o nitrogênio e o enxofre estão na mesma rota metabólica o que possibilita maior rendimento de massa seca da parte aérea mesmo com menor fertilização. O suprimento de enxofre no solo aumentou a resposta da planta forrageira ao nitrogênio aplicado quando avaliada a eficiência do uso do nitrogênio.

Through sulfur and nitrogen fertilization, it is possible to recover pasture degraded areas, and then, reduce costs, avoiding indirect recovery management, which involves soil preparation and new sowing. One of the reasons for pasture degradation is soil fertility due to the inappropriate use of fertilizations. Nitrogen is the nutrient that has the higher qualitative demand to the forage plants, and it is the greater responsible for the decreased pasture support capacity. The use of nitrogen fertilization offers a considerable response, however, the interaction between nitrogen and sulfur enables the increase of nitrogen doses. The obtained result with sulfur and nitrogen fertilization may be highlighted through the existing interaction between those two fertilizers which decreases the necessity of nitrogen use, through the increment in the green mass and shoot dry mass and the increase in the number of tillers and the root growth. The objective of this study was to evaluate the effect of nitrogen and sulfur fertilization in the recovery pasture of Urochloa brizantha cv. Marandu. The experiment was carried out in the field of Escola farm at the State University of Goiás, located in São Luís de Montes Belos, during the years of 2019 to 2021. The experimental design utilized was the split-plot, where the plots were constituted by the doses of S and the subplots by the doses of N, with four repetitions. Five doses of S (0, 65, 130, 195 and 260 kg ha-1) versus three doses of N (0, 100 and 200 kg ha-1) were utilized. The supplies of nitrogen and sulfur were urea and gypsum, respectively. There was no interaction between the supplies in the first cycle. The interaction between the doses of N and S in the fertilization was meaningful for the variable height of the plants, number of tillers, and shoot dry mass, in, at least, one of the three growth periods of the second cycle. The results supported the reduction of nitrogen doses because the nitrogen and sulfur are in the same metabolic pathway, and this enables higher efficiency of shoot dry mass although it has lower fertilization. The supply of sulfur in the soil increased the answer of the forage plant to the applied nitrogen when the efficiency of the use of nitrogen was evaluated.

Respostas moleculares da biossíntese de carotenoides na microalga Phaeodactylum tricornutum em diferentes irradiâncias

O potencial biotecnológico das microalgas vem sendo explorado, particularmente em relação à obtenção de diversos compostos naturais (bioativos) presentes na biomassa. Dentre estes compostos, com elevado valor comercial, se destacam os carotenoides devido às suas aplicações na aquicultura e na saúde humana em nutracêuticos. A biossíntese dos carotenoides é regulada principalmente pela luz, porém ainda há um conhecimento limitado em relação aos mecanismos moleculares e à regulação da transcrição gênica nessa rota metabólica frente a esse contexto ambiental. Estudos apontam que a diatomácea Phaeodactylum tricornutum é uma espécie com grande potencial biotecnológico, portanto sugerem melhorias no que tange à produção de pigmentos. Neste trabalho foi proposto determinar o efeito de diferentes irradiâncias na produção de pigmentos e no perfil de transcrição gênica envolvidas na biossíntese dos carotenoides na microalga Phaeodactylum tricornutum. Foram empregadas duas irradiâncias (100 e 600 µmol fótons m-2 s-1) com fotoperíodo 12:12, sendo que os cultivos experimentais foram comparados a partir da determinação da biomassa, das medições de fluorescência da clorofila a no Fotossistema II, da determinação do teor de pigmentos e análises da transcrição gênica por qPCR. As maiores biomassas foram alcançadas com o emprego de 600 µmol fótons m-2 s-1, os resultados do YII e do Fv/Fm mostraram que a maior irradiância pode ter causado estresse às células de P. tricornutum. Além disso, neste tratamento foi verificada uma taxa de transferência de elétrons quatro vezes superior àquela do 100 µmol fótons m-2 s-1, e consequentemente, mais energia foi dissipada pelo mecanismo NPQ. Com base na concentração de pigmentos e no nível de transcritos, com exceção do gene LUT1, todos os outros genes da via LCYB, ZEP1, ZEP2, ZEP3, VDE, VDL1 e VDL2 foram influenciados, tanto pela irradiância, quanto pelo fotoperíodo, corroborando a ideia de que estes efeitos ambientais de fato influenciaram a biossíntese dos carotenoides em P. tricornutum

The biotechnological potential of microalgae has been explored, particularly in relation to obtaining several natural bioactive compounds present in the biomass. Among the compounds, with high commercial value, carotenoids are outstanding due to their applications in aquaculture and human health in nutraceuticals. The biosynthesis of carotenoids is mainly regulated by light, but there is still limited knowledge regarding the molecular mechanisms and the regulation of gene transcription in this metabolic pathway of this environmental context. Studies indicate that the diatom Phaeodactylum tricornutum is a model species with great biotechnological potential, therefore suggesting improvements in the production of pigments. In this work it was proposed to determine the effect of different irradiances on pigment production and on the gene transcription profile of carotenoid biosynthesis in the microalgae Phaeodactylum tricornutum. Two irradiances (100 and 600 mol photons m-2 s-1) with 12:12 photoperiod were employed, and the experimental cultures were compared upon the biomass determination, chlorophyll a fluorescence measurement in photosystem II, determination of pigment content and gene transcription analyzes by qPCR. The highest biomasses were achieved using 600 mol photons m-2 s-1 and the results of YII and Fv / Fm showed that the higher irradiance may have caused stress to P. tricornutum cells. Moreover, this treatment was associated to an electron transfer rate four times higher than the treatment of 100 mol photons m-2 s-1, and consequently, more energy was dissipated by the NPQ mechanism. Based on pigment content and gene transcript levels, with the exception of the LUT1 gene, all other (pathway) genes - LCYB, ZEP1, ZEP2, ZEP3, VDE, VDL1 and VDL2 were influenced by both the amount of light and the photoperiod, corroborating the idea that these environmental effects actually influenced the carotenoid biosynthesis in P. tricornutum

Metabolic pathway of oligosaccharides in sorghum honeydew caused by Claviceps africana / Rota metabólica de oligossacarídeos em exsudato da "doença açucarada" do sorgo causado por Claviceps africana

The occurrence of the alditol oligosaccharides in the Claviceps afriana honeydew is partly as a rational expression of the pathogen's selective nutritive metabolism of the sucrose supplied by the host plant. The experiments were carried out in laboratory and when 14C-D-sucrose, 14C-D-fructose or 14C-D-mannitol radiolabelled saccharides were incorporated into: a) sorghum plant infected by C. africana, b) whole and macereted micelia tissue and c) cell-free honeydew of C. africana, it was observed that the glucose moiety of sucrose was not involved in oligosaccharides formation. Glucose was used by the pathogen as nutritional source. Part of the unused fructose moiety was reduced to mannitol by the pathogen's enzymes which was also excreted into honeydew where reductase activity accepted 14C mannitol. The mannitol was linked with fructose in a 2-position synthesizing the disaccharide 1-beta-D-fructofuranosyl-D-mannitol and then the process was repeated by the mannitol moiety of the disaccharide to yield the trisaccharide 1,6-di-beta-D-fructofuranosyl-D-mannitol, which became dominant. The direct formation of alditol saccharides from monosaccharides in this way seems to be unique to C. africana, contrasting with the fructosyl transfer from sucrose to sucrose which is usual in others ergot parasites.(AU)

A ocorrência de oligossacarídeos contendo alditol em exsudações da doença açucarada produzidos por Claviceps africana é em parte uma expressão racional do metabolismo seletivo de nutrição do patógeno na tansformação da sacarose fornecida pela planta. Quando açúcares radioativos marcados com 14C (D-sucrose, D-fructose e D-mannitol) foram incorporados em: a) planta do sorgo infectada por C. africana, b) tecido micelial inteiro e macerado isolado de C. africana e c) exsudato livre de células de C. africana, foi observado que a glicose da sacarose não estava envolvida na formação de oligossacarídeos, sendo usada pelo patógeno como fonte nutritiva. Parte da frutose não utilizada da sacarose foi reduzida a mannitol por enzimas do patógeno. As enzimas envolvidas também atuaram no exsudato da "doença açucarada", ativando a ação da redutase pela incorporação do 14C manitol. O manitol foi ligado na posição 2 da fructose, formando o dissacarídeo 1-beta-D-fructofuranosyl-D-mannitol e, posteriormente, adicionada mais uma fructose ao mannitol do dissacarídeo, formando o trisacarídeo 1,6-di-beta-D-fructofuranosyl-D-manitol, que se tornou predominate. A formação direta de oligossacarídeos contendo alditol a partir de monossacarídeos parece ser exclusiva em C. africana, contrastando com a ação enzimática da frutose transferase a partir de sucrose para sucrose, a qual é muito comum em outros patógenos tipo "ergot".(AU)

Parâmetros produtivos do uso de pastagens temperadas irrigadas na terminação de bovinos de corte / Productive parameters in irrigated pastures use in the finishing beef cattle

O objetivo deste trabalho foi quantificar os parâmetros produtivos em sistemas intensificados de bovinos de corte com irrigação. A intensificação é uma necessidade na pecuária de corte, especialmente devido ao aumento do custo de oportunidade da terra. Na região de Uruguaiana, Sul do Brasil, existe amplas potencialidades para a irrigação, pois dispõem de grande quantidade de corpos de água naturais ou construídos, no entanto, poucas informações científicas estão disponíveis sobre o tema. Para isto, de outubro de 2010 a setembro de 2011, avaliou-se três sistemas de produção de bovinos de corte em terminação (S1, S2 e S3) com base na irrigação de pastagens de espécies de clima temperado com rota metabólica C3. Foi quantificado o crescimento do pasto (CP; kgMS/ha/dia), acúmulo de forragem (AF; kgMS/ha), carga animal (CA; kgPV/ha/ano), desempenho (GMD; kg/cab/dia) e produção animal por área (PTa; kgPV/ha/ano). O sistema S3 apresentou maior CP (44,7 kg) do que S1(32,2 kg) e S2 (26,9 kg), sendo que em todos os sistemas o menor CP foi observado na estação de inverno. O AF foi 10.874, 8.905 e 15.658 kg, para S1, S2 e S3, respectivamente. No verão e primavera foram determinados maiores AF em todos os sistemas. No entanto, no S2 teve maior CA (1.007 kg) e GMD (0,830 kg/d) do que nos outros dois sistemas (S1=494; 0,780; S3= 820; 0,740, respectivamente). Na primavera a CA e GMD foram superiores às outras estações do ano. Os maiores valores para CA e GMD do S2 determinaram PTa superior (772 Kg PV) a S1 (369 kg PV) e S3 (519 kg PV). A estacionalidade da produção forrageira diminuiu com o uso da irrigação e contribuiu para a produção animal mais estável no ano. Os valores encontrados para os parâmetros avaliados neste trabalho demonstram o potencial para a intensificação da produção de bovinos de corte pela irrigação de pastagens temperadas. Contudo, foram identificadas oportunidades de melhorias no uso dos recursos e na gestão dos processos nos três sistemas avaliados

The productive parameters of the three production pasture system irrigated based (S1, S2 and S3) in the finishing beef cattle were evaluated at South Brazil. The experimental period was from October, 2010 until September, 2011. The pasture growth (PG; KgDM/ha/d), forage accumulate (FA; KgDM/ha), stocking rate (SR; kgLW/ha/y), animal performance (ADG; kg/an/d) and animal production total (APt; kgLW/ha/y) were determined. The S3 showed higher PG (44.7kg) than the S1 (32.2kg) and S2 (26.9kg) systems. In addition, the lowest PG was observed in the winter season by all systems. The FA was 10,874kg, 8,905kg and 15,658 kg, to S1, S2 e S3, respectively. In the spring and summer seasons were showed more FA than the other two systems. However, in the S2 were observed higher PG (1,007 kg) and ADG (0.830 kg/d) than the first and second systems. The highest value to SR and ADG observed in the S2 result in the higher APt (772 kg LW) than the S1 (369 kg LW) and S3 (519 kg LW). The production forage seasonality decrease with the irrigation and resulted in the more stable animal production during the year. The productive parameters founded in this research showed the potential for intensification to the beef cattle system from the pasture by irrigation. However, there are the opportunities to improve the resource used and the management process in the systems evaluated

Ureotelism is inducible in the neotropical freshwater Hoplias malabaricus (Teleostei, Erythrinidae)

Increased environmental pH decreases ammonia transport through the gills, impairing nitrogenous waste. The consequent toxicity is usually drastic to most fishes. A few species are able to synthesize urea as a way to detoxify plasma ammonia. We studied three teleosts of the family Erythrinidae living in distinct environments, and assumed the biochemical behaviors would be different in spite of their being closely related species. Adult fish collected in the wild were submitted to alkaline water and the urea excretion rate was determined. The specific activity of urea cycle enzymes was determined in liver samples of fish from neutral waters. The studied species Hoplias lacerdae, Hoplerithrynus unitaeniatus, and Hoplias malabaricus are ureogenic. Urea synthesis is not a metabolic way to detoxify ammonia in H. lacerdae and Hoplerithrynus unitaeniatus exposed to an alkaline environment. The plasma ammonia profile of both species showed two distinct biochemical responses. Urea excretion of H. malabaricus was high in alkaline water, and the transition to ureotelism is proposed. The nitrogen excretion rate of H. malabaricus was among the highest values reported and the high urea excretion leads us to include this species as ureotelic in alkaline water.

O aumento do pH ambiental diminui o transporte de amônia pelas brânquias, prejudicando a saída de nitrogênio. A conseqüente toxidade é normalmente drástica para muitos peixes. Poucas espécies são capazes de sintetizar uréia como forma de detoxificar a amônia plasmática. Estudamos três telósteos da família Erythrinidae que vivem em ambientes distintos e apresentam respostas bioquímicas diferentes apesar de serem espécies extremamente próximas. Peixes adultos foram coletados no ambiente, sendo submetidos a águas alcalinas, e o grau de excreção de uréia foi determinado. As atividades específicas das enzimas do ciclo da uréia foram determinadas em amostras de fígado de peixe de águas cujo pH é neutro. As espécies estudadas, Hoplias lacerdae, Hoplerithrynus unitaeniatus e Hoplias malabaricus, são ureogênicas. A síntese de uréia não é a rota metabólica utilizada para detoxificar a amônia em H. lacerdae e H. unitaeniatus expostas a ambiente alcalino. O perfil da amônia plasmática em ambas as espécies apresentaram duas respostas bioquímica distintas. A excreção de uréia em H. malabaricus foi superior em águas alcalinas, e transição para o ureotelismo é proposta. O grau de excreção nitrogenada em H. malabaricus foi superior aos valores citados, e o aumento da excreção de uréia sugere que essa espécie é ureotélica em águas alcalinas.

Brassinosteroids: characterization and influence on plant growth and development / Brassinosteróides: caracterização e influência sobre o crescimento e desenvolvimento de plantas

Alguns hormônios vegetais são amplamente conhecidos pela atuação em rotas me-tabólicas, sendo responsáveis pela promoção ou inibição do crescimento e desenvolvimento das plantas. Os brassinosteróides (BRs), recentemente incluso na classe de hormônios vegetais, são substâncias esteróides que foram inicialmente identificadas em Brassica napus, na década de 1960. Apesar de serem produzidos em pequenas quantidades pelas plantas, uma das principais características que faci-lita o modo de ação deste hormônio é a capacidade de difusão nas células. A fácil mobilidade através das membranas celulares gera resposta rápida no metabolismo das plantas, bem como no estímulo da produção de proteínas e enzimas. Os estudos acerca dos BRs estão elucidando suas diferentes funçõesno metabolismo vegetal, principalmente em relação à promoção e biossíntese de etileno, crescimento e desen-volvimento do sistema radicular, controle de estresses abióticos, ocasionados pela redução da disponibilidade de água, salinidade e temperatura, controle contra o ata-que de insetos e demais fatores bióticos, síntese de ácidos nucléicos e proteínas, regulação na germinação e a interação com outros hormônios vegetais. Diante do exposto, o objetivo desta revisão é apresentar o modo de ação deste hormôniovege-tal, os efeitos das interações com outros hormônios e as recentes descobertas das importantes contribuições para o desenvolvimento das plantas.(AU)

Some plant hormones are widely known to act on metabolic pathways and are respon-sible for promoting or inhibiting plantsgrowth and development. Brassinosteroids (BRs), recently categorized asplant hormones, are steroid substances that were ini-tially identified in Brassica napusin the 1960s. Although BRs are produced in small quantities by plants, one of the main characteristics that facilitates the mode of action of thesehormonesis theirability to spread in cells. The easy mobility through the cell membranes generates a rapid response in the metabolism of plants, as well as in the production of proteins and enzymes. The studies on BRs are elucidating their different functions in plant metabolism, especially related tothe promotion and biosynthesis of ethylene, growth and development of the root systemand control of abiotic stresses, caused by reduced availability of water, salinity and temperature. Furthermore, BRs seems to be involved in control of insect attack and other biotic factors, synthesis of nucleic acids and proteins, regulation in germination, and interaction with other plant hormones. Thus, this review aims to reportthe mode of action of Brassinosteroids, the effects of their interactions with other hormones and recent findings of important con-tributions to plant development.(AU)