Amazonian soil fungi are efficient degraders of glyphosate herbicide; novel isolates of Penicillium, Aspergillus, and Trichoderma

Abstract Pesticide residues that contaminate the environment circulate within the hydrological cycle can accumulate within the food chain and cause problems to both environmental and human health. Microbes, however, are well known for their metabolic versatility and the ability to degrade chemically stable substances, including recalcitrant xenobiotics. The current study focused on bio-prospecting within Amazonian rainforest soils to find novel strains fungi capable of efficiently degrading the agriculturally and environmentally ubiquitous herbicide, glyphosate. Of 50 fungal strains isolated (using culture media supplemented with glyphosate as the sole carbon-substrate), the majority were Penicillium strains (60%) and the others were Aspergillus and Trichoderma strains (26 and 8%, respectively). All 50 fungal isolates could use glyphosate as a phosphorous source. Eight of these isolates grew better on glyphosate-supplemented media than on regular Czapek Dox medium. LC-MS revealed that glyphosate degradation by Penicillium 4A21 resulted in sarcosine and aminomethylphosphonic acid.

Resumo Resíduos de agrotóxicos que contaminam o meio ambiente circulam no ciclo hidrológico, podendo se acumular na cadeia alimentar e causar problemas tanto à saúde ambiental quanto humana. Por sua vez, microrganismos são bem conhecidos por sua versatilidade metabólica e capacidade de degradar substâncias quimicamente estáveis, incluindo xenobióticos recalcitrantes. O estudo atual se concentrou na bioprospecção nos solos da floresta amazônica para encontrar novas linhagens de fungos capazes de degradar com eficiência o herbicida onipresente na agricultura e no meio ambiente, o glifosato. Entre os 50 fungos isolados (usando meio de cultura suplementado com glifosato como única fonte de carbono), a maioria eram isolados do gênero Penicillium (60%) e os outros eram isolados de Aspergillus e Trichoderma (26 e 8%, respectivamente). Todos os 50 isolados de fungos foram capazes de usar glifosato como fonte de fósforo. Oito desses isolados cresceram melhor em meio suplementado com glifosato do que em meio Czapek Dox regular. LC-MS revelou que a degradação do glifosato por Penicillium 4A21 resultou nos metabólitos sarcosina e ácido aminometilfosfônico.

Amazonian soil fungi are efficient degraders of glyphosate herbicide; novel isolates of Penicillium, Aspergillus, and Trichoderma / Os fungos do solo amazônico são degradadores eficientes do herbicida glifosato; novos isolados de Penicillium, Aspergillus e Trichoderma

Pesticide residues that contaminate the environment circulate within the hydrological cycle can accumulate within the food chain and cause problems to both environmental and human health. Microbes, however, are well known for their metabolic versatility and the ability to degrade chemically stable substances, including recalcitrant xenobiotics. The current study focused on bio-prospecting within Amazonian rainforest soils to find novel strains fungi capable of efficiently degrading the agriculturally and environmentally ubiquitous herbicide, glyphosate. Of 50 fungal strains isolated (using culture media supplemented with glyphosate as the sole carbon-substrate), the majority were Penicillium strains (60%) and the others were Aspergillus and Trichoderma strains (26 and 8%, respectively). All 50 fungal isolates could use glyphosate as a phosphorous source. Eight of these isolates grew better on glyphosate-supplemented media than on regular Czapek Dox medium. LC-MS revealed that glyphosate degradation by Penicillium 4A21 resulted in sarcosine and aminomethylphosphonic acid.

Resíduos de agrotóxicos que contaminam o meio ambiente circulam no ciclo hidrológico, podendo se acumular na cadeia alimentar e causar problemas tanto à saúde ambiental quanto humana. Por sua vez, microrganismos são bem conhecidos por sua versatilidade metabólica e capacidade de degradar substâncias quimicamente estáveis, incluindo xenobióticos recalcitrantes. O estudo atual se concentrou na bioprospecção nos solos da floresta amazônica para encontrar novas linhagens de fungos capazes de degradar com eficiência o herbicida onipresente na agricultura e no meio ambiente, o glifosato. Entre os 50 fungos isolados (usando meio de cultura suplementado com glifosato como única fonte de carbono), a maioria eram isolados do gênero Penicillium (60%) e os outros eram isolados de Aspergillus e Trichoderma (26 e 8%, respectivamente). Todos os 50 isolados de fungos foram capazes de usar glifosato como fonte de fósforo. Oito desses isolados cresceram melhor em meio suplementado com glifosato do que em meio Czapek Dox regular. LC-MS revelou que a degradação do glifosato por Penicillium 4A21 resultou nos metabólitos sarcosina e ácido aminometilfosfônico.

Amazonian soil fungi are efficient degraders of glyphosate herbicide; novel isolates of Penicillium, Aspergillus, and Trichoderma / Os fungos do solo amazônico são degradadores eficientes do herbicida glifosato; novos isolados de Penicillium, Aspergillus e Trichoderma

Pesticide residues that contaminate the environment circulate within the hydrological cycle can accumulate within the food chain and cause problems to both environmental and human health. Microbes, however, are well known for their metabolic versatility and the ability to degrade chemically stable substances, including recalcitrant xenobiotics. The current study focused on bio-prospecting within Amazonian rainforest soils to find novel strains fungi capable of efficiently degrading the agriculturally and environmentally ubiquitous herbicide, glyphosate. Of 50 fungal strains isolated (using culture media supplemented with glyphosate as the sole carbon-substrate), the majority were Penicillium strains (60%) and the others were Aspergillus and Trichoderma strains (26 and 8%, respectively). All 50 fungal isolates could use glyphosate as a phosphorous source. Eight of these isolates grew better on glyphosate-supplemented media than on regular Czapek Dox medium. LC-MS revealed that glyphosate degradation by Penicillium 4A21 resulted in sarcosine and aminomethylphosphonic acid.(AU)

Resíduos de agrotóxicos que contaminam o meio ambiente circulam no ciclo hidrológico, podendo se acumular na cadeia alimentar e causar problemas tanto à saúde ambiental quanto humana. Por sua vez, microrganismos são bem conhecidos por sua versatilidade metabólica e capacidade de degradar substâncias quimicamente estáveis, incluindo xenobióticos recalcitrantes. O estudo atual se concentrou na bioprospecção nos solos da floresta amazônica para encontrar novas linhagens de fungos capazes de degradar com eficiência o herbicida onipresente na agricultura e no meio ambiente, o glifosato. Entre os 50 fungos isolados (usando meio de cultura suplementado com glifosato como única fonte de carbono), a maioria eram isolados do gênero Penicillium (60%) e os outros eram isolados de Aspergillus e Trichoderma (26 e 8%, respectivamente). Todos os 50 isolados de fungos foram capazes de usar glifosato como fonte de fósforo. Oito desses isolados cresceram melhor em meio suplementado com glifosato do que em meio Czapek Dox regular. LC-MS revelou que a degradação do glifosato por Penicillium 4A21 resultou nos metabólitos sarcosina e ácido aminometilfosfônico.(AU)

Fungal decomposition of chicken-feather waste in submerged and solid-state fermentation

Abstract Poultry industry is expanding rapidly and producing million tons of feather waste annually. Massive production of keratinaceous byproducts in the form of industrial wastes throughout the world necessitates its justified utilization. Chemical treatment of keratin waste is proclaimed as an eco-destructive approach by various researchers since it generates secondary pollutants. Keratinase released by a variety of microbes (bacteria and fungi) can be used for the effective treatment of keratin waste. Microbial degradation of keratin waste is an emerging and eco-friendly approach and offers dual benefits, i.e., treatment of recalcitrant pollutant (keratin) and procurement of a commercially important enzyme (keratinase). This study involves the isolation, characterization, and potential utility of fungal species for the degradation of chicken-feather waste through submerged and solid-state fermentation. The isolated fungus was identified and characterized as Aspergillus (A.) flavus. In a trial of 30 days, it was appeared that 74 and 8% feather weight was reduced through sub-merged and solid-state fermentation, respectively by A. flavus. The pH of the growth media in submerged fermentation was changed from 4.8 to 8.35. The exploited application of keratinolytic microbes is, therefore, recommended for the treatment of keratinaceous wastes to achieve dual benefits of remediation.

Resumo A indústria avícola está se expandindo rapidamente e produzindo milhões de toneladas de resíduos de penas anualmente. A produção massiva de subprodutos queratinosos na forma de resíduos agrícolas e industriais em todo o mundo exige sua utilização justificada. O tratamento químico de resíduos de queratina é proclamado como uma abordagem ecodestrutiva por vários pesquisadores, uma vez que gera poluentes secundários. A queratinase liberada por uma variedade de micróbios (bactérias e fungos) pode ser usada para o tratamento eficaz de resíduos de queratina. A degradação microbiana de resíduos de queratina é uma abordagem emergente e ecológica e oferece benefícios duplos, ou seja, tratamento de poluente recalcitrante (queratina) e obtenção de uma enzima comercialmente importante (queratinase). Este estudo envolve o isolamento, caracterização e utilidade potencial de espécies de fungos para a degradação de resíduos de penas de frango por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O fungo isolado foi identificado e caracterizado como Aspergillus (A.) flavus. Em um ensaio de 30 dias, constatou-se que 74% e 8% do peso das penas foram reduzidos por A. flavus, respectivamente, por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O pH do meio de crescimento em fermentação submersa foi alterado de 4,8 para 8,35. A aplicação explorada de micróbios queratinolíticos é, portanto, recomendada para o tratamento de resíduos ceratinosos para obter benefícios duplos de remediação.

Amazonian soil fungi are efficient degraders of glyphosate herbicide; novel isolates of Penicillium, Aspergillus, and Trichoderma / Os fungos do solo amazônico são degradadores eficientes do herbicida glifosato; novos isolados de Penicillium, Aspergillus e Trichoderma

Abstract Pesticide residues that contaminate the environment circulate within the hydrological cycle can accumulate within the food chain and cause problems to both environmental and human health. Microbes, however, are well known for their metabolic versatility and the ability to degrade chemically stable substances, including recalcitrant xenobiotics. The current study focused on bio-prospecting within Amazonian rainforest soils to find novel strains fungi capable of efficiently degrading the agriculturally and environmentally ubiquitous herbicide, glyphosate. Of 50 fungal strains isolated (using culture media supplemented with glyphosate as the sole carbon-substrate), the majority were Penicillium strains (60%) and the others were Aspergillus and Trichoderma strains (26 and 8%, respectively). All 50 fungal isolates could use glyphosate as a phosphorous source. Eight of these isolates grew better on glyphosate-supplemented media than on regular Czapek Dox medium. LC-MS revealed that glyphosate degradation by Penicillium 4A21 resulted in sarcosine and aminomethylphosphonic acid.

Resumo Resíduos de agrotóxicos que contaminam o meio ambiente circulam no ciclo hidrológico, podendo se acumular na cadeia alimentar e causar problemas tanto à saúde ambiental quanto humana. Por sua vez, microrganismos são bem conhecidos por sua versatilidade metabólica e capacidade de degradar substâncias quimicamente estáveis, incluindo xenobióticos recalcitrantes. O estudo atual se concentrou na bioprospecção nos solos da floresta amazônica para encontrar novas linhagens de fungos capazes de degradar com eficiência o herbicida onipresente na agricultura e no meio ambiente, o glifosato. Entre os 50 fungos isolados (usando meio de cultura suplementado com glifosato como única fonte de carbono), a maioria eram isolados do gênero Penicillium (60%) e os outros eram isolados de Aspergillus e Trichoderma (26 e 8%, respectivamente). Todos os 50 isolados de fungos foram capazes de usar glifosato como fonte de fósforo. Oito desses isolados cresceram melhor em meio suplementado com glifosato do que em meio Czapek Dox regular. LC-MS revelou que a degradação do glifosato por Penicillium 4A21 resultou nos metabólitos sarcosina e ácido aminometilfosfônico.

Fungal decomposition of chicken-feather waste in submerged and solid-state fermentation / Decomposição fúngica de resíduos de pena de frango em fermentação submersa e de estado sólido

Abstract Poultry industry is expanding rapidly and producing million tons of feather waste annually. Massive production of keratinaceous byproducts in the form of industrial wastes throughout the world necessitates its justified utilization. Chemical treatment of keratin waste is proclaimed as an eco-destructive approach by various researchers since it generates secondary pollutants. Keratinase released by a variety of microbes (bacteria and fungi) can be used for the effective treatment of keratin waste. Microbial degradation of keratin waste is an emerging and eco-friendly approach and offers dual benefits, i.e., treatment of recalcitrant pollutant (keratin) and procurement of a commercially important enzyme (keratinase). This study involves the isolation, characterization, and potential utility of fungal species for the degradation of chicken-feather waste through submerged and solid-state fermentation. The isolated fungus was identified and characterized as Aspergillus (A.) flavus. In a trial of 30 days, it was appeared that 74 and 8% feather weight was reduced through sub-merged and solid-state fermentation, respectively by A. flavus. The pH of the growth media in submerged fermentation was changed from 4.8 to 8.35. The exploited application of keratinolytic microbes is, therefore, recommended for the treatment of keratinaceous wastes to achieve dual benefits of remediation.

Resumo A indústria avícola está se expandindo rapidamente e produzindo milhões de toneladas de resíduos de penas anualmente. A produção massiva de subprodutos queratinosos na forma de resíduos agrícolas e industriais em todo o mundo exige sua utilização justificada. O tratamento químico de resíduos de queratina é proclamado como uma abordagem ecodestrutiva por vários pesquisadores, uma vez que gera poluentes secundários. A queratinase liberada por uma variedade de micróbios (bactérias e fungos) pode ser usada para o tratamento eficaz de resíduos de queratina. A degradação microbiana de resíduos de queratina é uma abordagem emergente e ecológica e oferece benefícios duplos, ou seja, tratamento de poluente recalcitrante (queratina) e obtenção de uma enzima comercialmente importante (queratinase). Este estudo envolve o isolamento, caracterização e utilidade potencial de espécies de fungos para a degradação de resíduos de penas de frango por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O fungo isolado foi identificado e caracterizado como Aspergillus (A.) flavus. Em um ensaio de 30 dias, constatou-se que 74% e 8% do peso das penas foram reduzidos por A. flavus, respectivamente, por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O pH do meio de crescimento em fermentação submersa foi alterado de 4,8 para 8,35. A aplicação explorada de micróbios queratinolíticos é, portanto, recomendada para o tratamento de resíduos ceratinosos para obter benefícios duplos de remediação.

Fungal decomposition of chicken-feather waste in submerged and solid-state fermentation / Decomposição fúngica de resíduos de pena de frango em fermentação submersa e de estado sólido

Poultry industry is expanding rapidly and producing million tons of feather waste annually. Massive production of keratinaceous byproducts in the form of industrial wastes throughout the world necessitates its justified utilization. Chemical treatment of keratin waste is proclaimed as an eco-destructive approach by various researchers since it generates secondary pollutants. Keratinase released by a variety of microbes (bacteria and fungi) can be used for the effective treatment of keratin waste. Microbial degradation of keratin waste is an emerging and eco-friendly approach and offers dual benefits, i.e., treatment of recalcitrant pollutant (keratin) and procurement of a commercially important enzyme (keratinase). This study involves the isolation, characterization, and potential utility of fungal species for the degradation of chicken-feather waste through submerged and solid-state fermentation. The isolated fungus was identified and characterized as Aspergillus (A.) flavus. In a trial of 30 days, it was appeared that 74 and 8% feather weight was reduced through sub-merged and solid-state fermentation, respectively by A. flavus. The pH of the growth media in submerged fermentation was changed from 4.8 to 8.35. The exploited application of keratinolytic microbes is, therefore, recommended for the treatment of keratinaceous wastes to achieve dual benefits of remediation.

A indústria avícola está se expandindo rapidamente e produzindo milhões de toneladas de resíduos de penas anualmente. A produção massiva de subprodutos queratinosos na forma de resíduos agrícolas e industriais em todo o mundo exige sua utilização justificada. O tratamento químico de resíduos de queratina é proclamado como uma abordagem ecodestrutiva por vários pesquisadores, uma vez que gera poluentes secundários. A queratinase liberada por uma variedade de micróbios (bactérias e fungos) pode ser usada para o tratamento eficaz de resíduos de queratina. A degradação microbiana de resíduos de queratina é uma abordagem emergente e ecológica e oferece benefícios duplos, ou seja, tratamento de poluente recalcitrante (queratina) e obtenção de uma enzima comercialmente importante (queratinase). Este estudo envolve o isolamento, caracterização e utilidade potencial de espécies de fungos para a degradação de resíduos de penas de frango por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O fungo isolado foi identificado e caracterizado como Aspergillus (A.) flavus. Em um ensaio de 30 dias, constatou-se que 74% e 8% do peso das penas foram reduzidos por A. flavus, respectivamente, por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O pH do meio de crescimento em fermentação submersa foi alterado de 4,8 para 8,35. A aplicação explorada de micróbios queratinolíticos é, portanto, recomendada para o tratamento de resíduos ceratinosos para obter benefícios duplos de remediação.

Fungal decomposition of chicken-feather waste in submerged and solid-state fermentation / Decomposição fúngica de resíduos de pena de frango em fermentação submersa e de estado sólido

Poultry industry is expanding rapidly and producing million tons of feather waste annually. Massive production of keratinaceous byproducts in the form of industrial wastes throughout the world necessitates its justified utilization. Chemical treatment of keratin waste is proclaimed as an eco-destructive approach by various researchers since it generates secondary pollutants. Keratinase released by a variety of microbes (bacteria and fungi) can be used for the effective treatment of keratin waste. Microbial degradation of keratin waste is an emerging and eco-friendly approach and offers dual benefits, i.e., treatment of recalcitrant pollutant (keratin) and procurement of a commercially important enzyme (keratinase). This study involves the isolation, characterization, and potential utility of fungal species for the degradation of chicken-feather waste through submerged and solid-state fermentation. The isolated fungus was identified and characterized as Aspergillus (A.) flavus. In a trial of 30 days, it was appeared that 74 and 8% feather weight was reduced through sub-merged and solid-state fermentation, respectively by A. flavus. The pH of the growth media in submerged fermentation was changed from 4.8 to 8.35. The exploited application of keratinolytic microbes is, therefore, recommended for the treatment of keratinaceous wastes to achieve dual benefits of remediation.(AU)

A indústria avícola está se expandindo rapidamente e produzindo milhões de toneladas de resíduos de penas anualmente. A produção massiva de subprodutos queratinosos na forma de resíduos agrícolas e industriais em todo o mundo exige sua utilização justificada. O tratamento químico de resíduos de queratina é proclamado como uma abordagem ecodestrutiva por vários pesquisadores, uma vez que gera poluentes secundários. A queratinase liberada por uma variedade de micróbios (bactérias e fungos) pode ser usada para o tratamento eficaz de resíduos de queratina. A degradação microbiana de resíduos de queratina é uma abordagem emergente e ecológica e oferece benefícios duplos, ou seja, tratamento de poluente recalcitrante (queratina) e obtenção de uma enzima comercialmente importante (queratinase). Este estudo envolve o isolamento, caracterização e utilidade potencial de espécies de fungos para a degradação de resíduos de penas de frango por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O fungo isolado foi identificado e caracterizado como Aspergillus (A.) flavus. Em um ensaio de 30 dias, constatou-se que 74% e 8% do peso das penas foram reduzidos por A. flavus, respectivamente, por meio da fermentação submersa e em estado sólido. O pH do meio de crescimento em fermentação submersa foi alterado de 4,8 para 8,35. A aplicação explorada de micróbios queratinolíticos é, portanto, recomendada para o tratamento de resíduos ceratinosos para obter benefícios duplos de remediação.(AU)

Oxidizable organic carbon fractions in soils under leguminous nitrogen-fixing trees in a degraded pasture / Frações oxidáveis do carbono em solos sob leguminosas florestais fixadoras de nitrogênio em pastagens degradadas

The chemical fractionation of C by an increasing oxidation gradient, has shown to be a fast and promising methodology to detect changes in C lability. The objectives of the present study presents were: to evaluate the level of lability of soil organic C after conversion of degraded pasture into leguminous trees; evaluate the influence of soil depth on the lability of soil organic C. The experimental area consisted of pure plantations of Acacia auriculiformis, Mimosa caesalpiniifolia and Inga sp., a pasture and a secondary forest. The oxidizable organic carbon was determined by wet oxidation and allowed separation of four fractions according to the lability level (labile, moderately labile, moderately recalcitrant, recalcitrant). Labile fraction was the predominant fraction in all vegetation covers and depths. The conversion of degraded pasture into forest legume plantations and the soil depth promoted changes in the chemical composition of C. The continuous deposition of vegetable residues 13 years of leguminous trees favored the distribution of labile and moderately labile fractions along the soil profile and the recalcitrant fraction in the topsoil. The reference covers contributed to the recalcitrant fraction in the soil below 20 cm depth.

O fracionamento químico de carbono (C) por um gradiente crescente de oxidação, tem se mostrado uma metodologia rápida e promissora para detectar alterações na labilidade de C. Os objetivos do presente estudo foram: avaliar o nível de labilidade do C orgânico do solo após a conversão de pastagens degradadas em leguminosas; avaliar a influência da profundidade do solo na labilidade do C orgânico do solo. A área experimental consistiu em plantios puros de Acacia auriculiformis, Mimosa caesalpiniifolia e Inga sp., uma pastagem e uma mata secundária. O carbono orgânico oxidável foi determinado por oxidação úmida e permitiu a separação de quatro frações de acordo com o nível de labilidade (lábil, moderadamente lábil, moderadamente recalcitrante, recalcitrante). A fração lábil foi a fração predominante em todas as coberturas vegetais e profundidades. A conversão de pastagens degradadas em leguminosas florestais e a profundidade do solo promoveram mudanças na composição química do C. A deposição contínua de resíduos vegetais por 13 anos de leguminosas favoreceu a distribuição das frações lábil e moderadamente lábil ao longo do perfil do solo e da fração recalcitrante na camada superficial do solo. As coberturas de referência contribuíram para a fração recalcitrante no solo abaixo de 20 cm de profundidade.

Degree of seed desiccation sensitivity of the Amazonian palm Oenocarpus bacaba depends on the criterion for germination / O grau de sensibilidade ao dessecamento das sementes da palmeira amazônica Oenocarpus bacaba depende do critério de germinação

Across the seed-seedling transition, several germination criteria are used in studies of palm-seed germination. In Oenocarpus bataua, these criteria have differential tolerance to thermal stress. In this study, we evaluated the tolerance of germination criteria to seed desiccation of the congeneric Oenocarpus bacaba. We dried seeds to different moisture contents (MC) before scoring first cataphyll, second cataphyll, enclosed eophyll and expanded eophyll. Seeds without drying had 41.7% MC. Germination success reached close to 70% after 75 and 105 days, depending on the germination criterion. Safe MC was close to initial MC and all seeds were dead with MC < 26.7%. As the primordial organs of the cataphylls and the eophyll are already detectable in the palm-seed embryo, all were affected by drying. Critical MC, defined here as 50% loss of germination capacity, increased from 35.4% (first cataphyll) to 37.1% (expanded eophyll) and confirmed that, across the seed-seedling transition, more advanced germination stages had a higher sensitivity to desiccation. During germination and development, the criteria appear in sequence over several weeks. Consequently, the desiccation damage was only detectable when the last criterion was evaluated. To avoid an underestimation of damages, we suggest that seed-stress studies in palms should take into account an adequate period for seedling development, which, for O. bacaba, was 105 days until the expansion of the eophyll.(AU)

Ao longo da transição semente-plântula, vários critérios de germinação são usados em estudos de germinação de sementes de palmeiras. Em Oenocarpus bataua, esses critérios apresentam tolerância diferencial ao estresse térmico. Neste estudo, avaliamos a tolerância dos critérios de germinação ao dessecamento de sementes da congênere Oenocarpus bacaba. Dessecamos sementes a diferentes teores de água (TA) antes de avaliar primeiro catafilo, segundo catafilo, eofilo fechado e eofilo expandido. O TA de sementes sem dessecamento foi de 41,7%. O sucesso da germinação atingiu cerca de 70% após 75 e 105 dias, dependendo do critério de germinação. O TA de segurança foi próximo ao TA inicial e todas as sementes estavam mortas com TA < 26,7%. Como os órgãos primordiais dos catafilos e do eofilo são detectáveis no embrião da semente destas palmeiras, todos foram afetados pelo dessecamento. O TA crítico, definido aqui como 50% de perda da capacidade de germinação, aumentou de 35,4% (primeiro catafilo) para 37,1% (eofilo expandido) e confirmou que, ao longo da transição semente-plântula, estádios de germinação mais avançados tiveram maior sensibilidade ao dessecamento. Durante a germinação e o desenvolvimento, o aparecimento dos critérios ocorre em sequência ao longo de várias semanas. Consequentemente, o dano pelo dessecamento só foi detectado quando o último critério foi avaliado. Para evitar subestimação dos danos, sugerimos que estudos de estresse com sementes de palmeiras levem em consideração um período adequado para o desenvolvimento que, para O. bacaba, foi de 105 dias até a expansão do eofilo.(AU)

Antioxidant effect of cathodic water on seeds / Ação antioxidante da água catódica em sementes

Recalcitrant and intermediate seeds have limitations regarding conservation because of their sensitivity to desiccation and response to storage. Establishing a method for seed storage is difficult because these seeds deteriorate rapidly, which can intensify production of reactive oxygen species that cause lethal oxidative damage to plant tissues. Orthodox seeds, which have greater tolerance to desiccation and storage, are also subject to deterioration processes, in degrees that vary according to the species. Damage caused by harmful levels of free radicals can be mitigated by the action of endogenous or exogenous antioxidants. Recent studies have led to new technologies for protection coming from antioxidants, one of which is cathodic protection. This is a technique with promising results in recalcitrant species, as well as in other living organisms. This paper reviews results regarding the antioxidant activity of cathodic water produced from electrolysis of a calcium chloride and magnesium chloride solution.(AU)

As sementes recalcitrantes e intermediárias apresentam limitações com relação à conservação, devido a sua sensibilidade à dessecação e ao comportamento durante o armazenamento. Uma dificuldade no estabelecimento de metodologias para o armazenamento dessas sementes é devido à rápida deterioração, em que atuam processos que podem potencializar a produção de espécies reativas de oxigênio, causando danos oxidativos letais aos tecidos vegetais. Sementes ortodoxas, as quais apresentam maior tolerância à dessecação e ao armazenamento, também sofrem a ação dos processos deteriorativos, em graus variáveis com as espécies. Os danos causados por níveis nocivos de radicais livres podem ser amenizados pela ação de antioxidantes endógenos ou exógenos. Resultados de pesquisas recentes têm possibilitado novas tecnologias de proteção antioxidativa, sendo a proteção catódica uma técnica promissora e com resultados relevantes em espécies sensíveis à dessecação e em outros organismos vivos. Neste trabalho é apresentada uma revisão sobre a ação antioxidante da água catódica, produzida a partir da eletrólise de uma solução contendo cloreto de cálcio e cloreto de magnésio.(AU)

A comparative study of the thermal ranges of three germination criteria of a tropical tree with bioeconomic interest: Carapa surinamensis Miq. (Meliaceae) / Estudo comparativo sobre a variação térmica em três critérios de germinação de uma árvore tropical com interesse econômico: Carapa surinamensis Miq. (Meliaceae

Species of the Carapa spp. complex, occurring in the Neotropics, Africa and India, have multiple uses, including timber, with the seed oil being used in phyto-pharmaceutical products and cosmetics. This study aimed to determine the thermal ranges of the germination process, comparing germination criteria used by seed physiologists and seed technologists, and to suggest recommendations for seed quality assessment. Germination was assessed at constant temperatures between 10 40 °C using three germination criteria: (1) radicle length 0.5 cm (physiological criterion); (2) epicotyl length 1 cm; and (3) epicotyl length 5 cm (criterion for seed quality tests). The base temperature was similar for the three criteria and ranged between 10 2 °C. The Maguires Speed Index indicated 30 °C as most adequate. However, the upper temperature limit differed: for radicle protrusion it was above 40 ºC; and for both epicotyl lengths, it was between 35 40 °C. Seed coat removal accelerated the germination process of these recalcitrant seeds, and is recommended for seed quality assessment, which allows completion of the germination trial in approximately one month.(AU)

As espécies do complexo Carapa spp. ocorrem na região Neotropical, na África e na Índia, têm usos múltiplos, fornece madeira de valor comercial e o óleo extraído das sementes tem uso fitoterápico e cosmético. O objetivo deste trabalho foi determinar a faixa térmica tolerável do processo germinativo, comparando os critérios de germinação utilizados pelos fisiologistas e os tecnólogos de sementes, e sugerir recomendações para a avaliação da qualidade das sementes. A germinação foi avaliada em temperaturas constantes entre 10 e 40 °C utilizando três critérios de germinação: (1) formação da radícula 0,5 cm (critério fisiológico); (2) alongamento de epicótilo 1 cm; e (3) alongamento de epicótilo 5 cm (critério para testes de qualidade de sementes). A temperatura de base foi semelhante para os três critérios entre 10 e 12 °C. O índice de velocidade de Maguire indicou 30 °C como a temperatura mais adequada. O limite superior de temperatura diferiu entre os critérios, sendo acima de 40 ºC para protrusão da radícula e para ambos os alongamentos de epicótilo entre 35 e 40 °C. A remoção do tegumento de semente acelerou o processo de germinação dessas sementes recalcitrantes sendo recomendada para a avaliação da qualidade da semente, o que permite concluir o teste de germinação em aproximadamente um mês.(AU)

Phosphorus forms and lability of organic matter during anaerobic digestion of swine manure / Formas de fósforo e labilidade da matéria orgânica durante a biodegradação anaeróbia do dejeto suíno

Understanding the dynamics of the organic matter and nutrients in pig manure submitted to anaerobic digestion is important to assist in decision-making regarding the use of anaerobic biofertilizer in agriculture. Accordingly, this study was carried out with the objective of evaluating the changes in organic matter, quantified as the content of carbon in the humic and oxidizable fractions, and in the content of the organic and inorganic forms of phosphorus in the solid fraction of the manure, as a function of digestion time in anaerobic reactors. Evaluations were carried out after 7, 14, 21, 28, 35, 42, and 49 days of digestion, and the results were compared to the raw manure. Changes in organic matter occurred mostly in the labile fractions (fulvic acid and the F1 fraction), the content of which underwent a reduction, favoring the accumulation of more recalcitrant fractions in the final biofertilizer (humic acid and the F2, F3, and F4 fractions). Total P content did not change throughout the digestion process. However, the size of inorganic fraction of water-extractable P decreased by 16.7% after 49 days of digestion, as it was consumed by the decomposing microbiota to form stabilized organic matter, which accumulated along with the more recalcitrant fractions of P in the final biofertilizer. Therefore, the use of swine manure-derived anaerobic biofertilizer has less risk of environmental contamination with excessive P than the direct application of raw manure to the soil.

O entendimento da dinâmica da matéria orgânica e dos nutrientes no dejeto suíno submetido à biodegradação anaeróbia é importante por auxiliar nas tomadas de decisão para a utilização do biofertilizante anaeróbio como fertilizante agrícola. Nesse sentido, desenvolveu-se um estudo, utilizando reatores anaeróbios de bancada, com o objetivo de avaliar as mudanças na matéria orgânica, através da quantificação do carbono nas frações húmicas e oxidáveis, e nas formas orgânicas e inorgânicas de fósforo da fração sólida do dejeto suíno, em função do tempo de biodegradação. Realizaram-se avaliações nos seguintes tempos de retenção hidráulica: 7, 14, 21, 28, 35, 42 e 49 dias de biodegradação e os resultados comparados com o dejeto não degradado. As mudanças na matéria orgânica ocorreram em suas frações mais lábeis (C-ácido fúlvico e fração F1) com redução dos seus conteúdos, favorecendo o acúmulo de frações mais recalcitrantes no biofertilizante final (C-ácido húmico e frações F2, F3 e F4). O conteúdo total de P não sofreu mudanças ao longo do processo. No entanto, a fração inorgânica de P extraível em água reduziu em 16,7 % após 49 dias de biodegradação, sendo consumida pela microbiota decompositora para a formação de matéria orgânica estabilizada, que se acumula, juntamente com as frações mais recalcitrantes de P no biofertilizante final. O uso do biofertilizante anaeróbio suíno possui, portanto, menor risco de contaminação ambiental pelo excesso de P do que a aplicação direta do dejeto in natura no solo.

Phosphorus forms and lability of organic matter during anaerobic digestion of swine manure / Formas de fósforo e labilidade da matéria orgânica durante a biodegradação anaeróbia do dejeto suíno

Understanding the dynamics of the organic matter and nutrients in pig manure submitted to anaerobic digestion is important to assist in decision-making regarding the use of anaerobic biofertilizer in agriculture. Accordingly, this study was carried out with the objective of evaluating the changes in organic matter, quantified as the content of carbon in the humic and oxidizable fractions, and in the content of the organic and inorganic forms of phosphorus in the solid fraction of the manure, as a function of digestion time in anaerobic reactors. Evaluations were carried out after 7, 14, 21, 28, 35, 42, and 49 days of digestion, and the results were compared to the raw manure. Changes in organic matter occurred mostly in the labile fractions (fulvic acid and the F1 fraction), the content of which underwent a reduction, favoring the accumulation of more recalcitrant fractions in the final biofertilizer (humic acid and the F2, F3, and F4 fractions). Total P content did not change throughout the digestion process. However, the size of inorganic fraction of water-extractable P decreased by 16.7% after 49 days of digestion, as it was consumed by the decomposing microbiota to form stabilized organic matter, which accumulated along with the more recalcitrant fractions of P in the final biofertilizer. Therefore, the use of swine manure-derived anaerobic biofertilizer has less risk of environmental contamination with excessive P than the direct application of raw manure to the soil.(AU)

O entendimento da dinâmica da matéria orgânica e dos nutrientes no dejeto suíno submetido à biodegradação anaeróbia é importante por auxiliar nas tomadas de decisão para a utilização do biofertilizante anaeróbio como fertilizante agrícola. Nesse sentido, desenvolveu-se um estudo, utilizando reatores anaeróbios de bancada, com o objetivo de avaliar as mudanças na matéria orgânica, através da quantificação do carbono nas frações húmicas e oxidáveis, e nas formas orgânicas e inorgânicas de fósforo da fração sólida do dejeto suíno, em função do tempo de biodegradação. Realizaram-se avaliações nos seguintes tempos de retenção hidráulica: 7, 14, 21, 28, 35, 42 e 49 dias de biodegradação e os resultados comparados com o dejeto não degradado. As mudanças na matéria orgânica ocorreram em suas frações mais lábeis (C-ácido fúlvico e fração F1) com redução dos seus conteúdos, favorecendo o acúmulo de frações mais recalcitrantes no biofertilizante final (C-ácido húmico e frações F2, F3 e F4). O conteúdo total de P não sofreu mudanças ao longo do processo. No entanto, a fração inorgânica de P extraível em água reduziu em 16,7 % após 49 dias de biodegradação, sendo consumida pela microbiota decompositora para a formação de matéria orgânica estabilizada, que se acumula, juntamente com as frações mais recalcitrantes de P no biofertilizante final. O uso do biofertilizante anaeróbio suíno possui, portanto, menor risco de contaminação ambiental pelo excesso de P do que a aplicação direta do dejeto in natura no solo.(AU)

Anatomical and biochemical changes associated with thedevelopment and germination of Araucaria angustifolia seeds

This study aimed at assessing the cell cycle, and anatomical and biochemical changes that the embryonic axis of Araucaria angustifolia undergoes during development, focusing on the maturation stage. During all development, cells exhibited intense metabolic activity with an abundance of mitochondria, lipid bodies, and vacuolated cells. The continued accumulation of starch and protein was observed by LM and TEM and indicated by spectra of FTIR. Cell differentiation of the procambium was observed with a thickening of the cell wall and the formation of resiniferous ducts. At Stage III and IV, cells exhibited structural changes such as altered or elongated mitochondria and presence of plastoglobules. These results suggest that there is a gradual transition from developmental metabolism to germination metabolism. Such changes can contribute to the rapid germination of seeds right after their dispersion, making it an ecological strategy to reduce post-dispersal exposure to predators and to avoid damage from reduced moisture.

Floral, reproductive and pollinators biology of Myrcianthes pungens (Berg) Legrand, neglected species

Studies related to floral biology are essential for the understanding of the ecological relations between different species, and the beginning of breeding programs. In this way, the aim of the study was to elucidate aspects of floral and reproductive biology and floral visitors of this species. Information about floral morphology and morphometry, anthesis, nectaries and pollinator attractive structures, characterization of floral visitors, receptivity of androcytic stigma and maturation, in vitro pollen storage and germination, and characterization of the reproductive system were obtained. The guabiju tree has hermaphrodite flowers, and the floral opening occurs mainly during the night, but also in the morning. Anthers are the main attractive structure to the pollinating insects, releasing fetid odor, attracting mainly flies and wasps characterized as occasional pollinators, and moths characterized as effective pollinators. For the germination of pollen, it is recommend using it without desiccation, collected in post-anthesis, and for the culture medium the use of 11% of sucrose and 7% of boric acid. Pollen presents recalcitrant behavior, so even when stored in refrigerator, freezer, liquid nitrogen and natural environment lose viability in less than 30 days. It presents high reproductive efficiency, and can be considered self-compatible; however, fertilization also occurs by cross-pollination.

Floral, reproductive and pollinators biology of Myrcianthes pungens (Berg) Legrand, neglected species

Studies related to floral biology are essential for the understanding of the ecological relations between different species, and the beginning of breeding programs. In this way, the aim of the study was to elucidate aspects of floral and reproductive biology and floral visitors of this species. Information about floral morphology and morphometry, anthesis, nectaries and pollinator attractive structures, characterization of floral visitors, receptivity of androcytic stigma and maturation, in vitro pollen storage and germination, and characterization of the reproductive system were obtained. The guabiju tree has hermaphrodite flowers, and the floral opening occurs mainly during the night, but also in the morning. Anthers are the main attractive structure to the pollinating insects, releasing fetid odor, attracting mainly flies and wasps characterized as occasional pollinators, and moths characterized as effective pollinators. For the germination of pollen, it is recommend using it without desiccation, collected in post-anthesis, and for the culture medium the use of 11% of sucrose and 7% of boric acid. Pollen presents recalcitrant behavior, so even when stored in refrigerator, freezer, liquid nitrogen and natural environment lose viability in less than 30 days. It presents high reproductive efficiency, and can be considered self-compatible; however, fertilization also occurs by cross-pollination.(AU)

Anatomical and biochemical changes associated with thedevelopment and germination of Araucaria angustifolia seeds

This study aimed at assessing the cell cycle, and anatomical and biochemical changes that the embryonic axis of Araucaria angustifolia undergoes during development, focusing on the maturation stage. During all development, cells exhibited intense metabolic activity with an abundance of mitochondria, lipid bodies, and vacuolated cells. The continued accumulation of starch and protein was observed by LM and TEM and indicated by spectra of FTIR. Cell differentiation of the procambium was observed with a thickening of the cell wall and the formation of resiniferous ducts. At Stage III and IV, cells exhibited structural changes such as altered or elongated mitochondria and presence of plastoglobules. These results suggest that there is a gradual transition from developmental metabolism to germination metabolism. Such changes can contribute to the rapid germination of seeds right after their dispersion, making it an ecological strategy to reduce post-dispersal exposure to predators and to avoid damage from reduced moisture.(AU)

Polycyclic aromatic hydrocarbons degradation by marine-derived basidiomycetes: optimization of the degradation process

Pyrene and benzo[a]pyrene (BaP) are high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) recalcitrant to microbial attack. Although studies related to the microbial degradation of PAHs have been carried out in the last decades, little is known about degradation of these environmental pollutants by fungi from marine origin. Therefore, this study aimed to select one PAHs degrader among three marine-derived basidiomycete fungi and to study its pyrene detoxification/degradation. Marasmiellus sp. CBMAI 1062 showed higher levels of pyrene and BaP degradation and was subjected to studies related to pyrene degradation optimization using experimental design, acute toxicity, organic carbon removal (TOC), and metabolite evaluation. The experimental design resulted in an efficient pyrene degradation, reducing the experiment time while the PAH concentration applied in the assays was increased. The selected fungus was able to degrade almost 100% of pyrene (0.08 mg mL-1) after 48 h of incubation under saline condition, without generating toxic compounds and with a TOC reduction of 17%. Intermediate metabolites of pyrene degradation were identified, suggesting that the fungus degraded the compound via the cytochrome P450 system and epoxide hydrolases. These results highlight the relevance of marine-derived fungi in the field of PAH bioremediation, adding value to the blue biotechnology.(AU)

A comparative study of the thermal ranges of three germination criteria of a tropical tree with bioeconomic interest: Carapa surinamensis Miq. (Meliaceae)

Abstract Species of the Carapa spp. complex, occurring in the Neotropics, Africa and India, have multiple uses, including timber, with the seed oil being used in phyto-pharmaceutical products and cosmetics. This study aimed to determine the thermal ranges of the germination process, comparing germination criteria used by seed physiologists and seed technologists, and to suggest recommendations for seed quality assessment. Germination was assessed at constant temperatures between 10 40 °C using three germination criteria: (1) radicle length 0.5 cm (physiological criterion); (2) epicotyl length 1 cm; and (3) epicotyl length 5 cm (criterion for seed quality tests). The base temperature was similar for the three criteria and ranged between 10 2 °C. The Maguires Speed Index indicated 30 °C as most adequate. However, the upper temperature limit differed: for radicle protrusion it was above 40 ºC; and for both epicotyl lengths, it was between 35 40 °C. Seed coat removal accelerated the germination process of these recalcitrant seeds, and is recommended for seed quality assessment, which allows completion of the germination trial in approximately one month.

Resumo As espécies do complexo Carapa spp. ocorrem na região Neotropical, na África e na Índia, têm usos múltiplos, fornece madeira de valor comercial e o óleo extraído das sementes tem uso fitoterápico e cosmético. O objetivo deste trabalho foi determinar a faixa térmica tolerável do processo germinativo, comparando os critérios de germinação utilizados pelos fisiologistas e os tecnólogos de sementes, e sugerir recomendações para a avaliação da qualidade das sementes. A germinação foi avaliada em temperaturas constantes entre 10 e 40 °C utilizando três critérios de germinação: (1) formação da radícula 0,5 cm (critério fisiológico); (2) alongamento de epicótilo 1 cm; e (3) alongamento de epicótilo 5 cm (critério para testes de qualidade de sementes). A temperatura de base foi semelhante para os três critérios entre 10 e 12 °C. O índice de velocidade de Maguire indicou 30 °C como a temperatura mais adequada. O limite superior de temperatura diferiu entre os critérios, sendo acima de 40 ºC para protrusão da radícula e para ambos os alongamentos de epicótilo entre 35 e 40 °C. A remoção do tegumento de semente acelerou o processo de germinação dessas sementes recalcitrantes sendo recomendada para a avaliação da qualidade da semente, o que permite concluir o teste de germinação em aproximadamente um mês.