Systems biology applied to the study of papaya fruit ripening: the influence of ethylene / Biologia de sistemas aplicada ao estudo do amadurecimento de mamões: a influência do etileno

Fruit ripening is a biochemical process that results in flavor, odor, texture, and color suitable for human consumption, in addition to providing access to important nutrients. Although ripening promotes sensory and nutritional increases in fruits, there is also an increased susceptibility to physical damage, as is the case with papaya. These transformations occur due to changes in gene expression patterns at different stages of maturity, whose control and coordination result from the combined action of plant hormones, especially ethylene. As the action of this hormone in the regulation of gene expression is still elusive, this dissertation sought to address the global analysis of the transcriptome in an overview study of molecular processes involved in the ripening of ethylene-treated and non-treated papaya. Transcription factors related to ethylene synthesis and signaling had increased activity towards exogenous-ethylene treatment. Consequently, ethylene-induced enzymes had their coding genes differentially expressed, like genes related to the synthesis of carotenoids, linalool, and vitamins, which increase color, aroma, and antioxidant activity, respectively. Metabolic pathways related to the synthesis of sugars were suppressed while genes encoding the enzyme responsible for sucrose synthesis maintained a basal expression, showing that the accumulation of sugars occurs before the ripening process. The firmness of the peel and pulp of the fruits were strongly influenced by the treatment with ethylene and by the time of the experiment, suffering the action of numerous enzymes related to the degradation of the cell wall. The main enzyme responsible for softening the pulp was polygalacturonase, together with the activity of other pectinases and cellulases. In contrast to the need for the pre-climacteric action of pectate lyase and pectinesterase reported in other fleshy fruits, such as tomatoes and strawberries, papaya did not show a significant difference in their expression. The meta-analysis of several papaya ripening transcriptomes confirmed the expression profile observed in the previous RNA-seq, besides providing statistical enrichment to the biological narratives. Finally, the present study gathered a range of robust information on the gene regulation of the papaya ripening process, which opens possibilities for future approaches to transcriptomic analysis and validates the use of papaya as a model for such studies

O amadurecimento de frutos é um processo bioquímico que resulta em sabor, odor, textura e cor adequados para o consumo humano, além de propiciar o acesso a nutrientes importantes. Apesar do amadurecimento promover incrementos sensoriais e nutricionais nos frutos, ocorre também um aumento da suscetibilidade a danos físicos, como é o caso do mamão. Essas transformações ocorrem devido às alterações nos padrões de expressão gênica nos diferentes estádios de amadurecimento, cujo controle e coordenação decorrem da ação combinada de hormônios vegetais, principalmente do etileno. Como a ação deste hormônio na regulação da expressão gênica ainda é elusiva, a presente dissertação buscou abordar a análise global do transcriptoma em um amplo estudo dos processos moleculares envolvidos no amadurecimento de mamões tratados e não tratados com etileno. Os fatores de transcrição relacionados com a síntese e a sinalização do etileno tiveram sua atividade aumentada perante o tratamento exógeno com etileno. Consequentemente, as enzimas reguladas por esse hormônio tiveram seus genes de codificação expressos diferencialmente, como foi o caso de genes relacionados à síntese de carotenoides, linalool e vitaminas, que atuam no aumento da cor, aroma e atividade antioxidante, respectivamente. Vias metabólicas relacionadas com à síntese de açúcares foram reprimidas enquanto genes codificantes da enzima responsável pela síntese de sacarose mantiveram uma expressão basal, evidenciando que o acúmulo de açúcares ocorre antes do processo de amadurecimento. A firmeza da casca e da polpa dos frutos foram fortemente influenciadas pelo tratamento com etileno e pelo tempo de experimento, sofrendo ação de inúmeras enzimas relacionadas com a degradação da parede celular. A principal enzima responsável pelo amolecimento da polpa foi a poligalacturonase, em conjunto com a atividade de outras pectinases e celulases. Em contraste com a necessidade da ação pré-climatérica da pectato liase e da pectinesterase relatada em outras frutas carnosas, como tomates e morangos, o mamão não apresentou uma diferença significativa na expressão das mesmas. A meta-análise de diversos transcriptomas do amadurecimento do mamão reafirmaram o perfil de expressão observado no RNA-seq, além de prover enriquecimento estatístico às narrativas biológicas. Por fim, o presente estudo reuniu uma gama de informações robustas sobre a regulação gênica do processo de amadurecimento do mamão papaia, o que abrange a possibilidade para futuras abordagens de análise transcriptomica e valida o uso do mamão como modelo para tais estudos

Resistance of bioenergy sorghum to Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae) / Resistência de sorgo bioenergia à diatraea saccharalis (lepidoptera: crambidae)

This study evaluated the effects of the sugarcane borer Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae) on cultivars of sweet and biomass sorghum for the selection of resistant cultivars. The present work consisted of two trials, with natural pest infestation. In the first one, 10 sweet sorghum cultivars were analyzed for the following variables: plant height, number of healthy and damaged internodes, gallery position and size, stem infestation level and soluble solids content (°Brix). In the second trial, it was analyzed 16 genotypes of high biomass sorghum, with the same variables above mentioned, in addition to the lignin, cellulose and hemicellulose contents. Among sweet sorghum genotypes evaluated, the genotype CMSXS647 stood out due to the traits: plant height, infestation level, gallery size and soluble solids content. Among the sorghum genotypes evaluated, CMSXS7030, CMSXS7012 and CMSXS7028 presented ideal characteristics for infestation level, plant height and number of lignocellulosic compounds. Such information, in addition to supporting the bioenergy sorghum breeding program, will assist in integrated pest management for sorghum cultivation.

Foram estudados os efeitos causados pela broca-do-colmo Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae), em cultivares de sorgo sacarino e biomassa visando seleção de cultivares resistentes à praga. O presente trabalho foi constituído de dois ensaios, com infestação natural da praga. No primeiro, 10 cultivares de sorgo sacarino foram analisadas quanto às seguintes variáveis: altura das plantas, quantidade de internódios sadios e com injúrias, posição e tamanho da galeria, intensidade de infestação de colmos e teor de sólidos solúveis (°Brix). No segundo ensaio, foram analisados 16 genótipos de sorgo biomassa, com as mesmas variáveis supracitadas, além dos teores de lignina, celulose e hemicelulose. Entre os genótipos de sorgo sacarino avaliados, o genótipo CMSXS647 foi o que se destacou em função das características: altura de plantas, intensidade de infestação, tamanho de galerias e teor de sólidos solúveis. Entre os genótipos de sorgo biomassa avaliados: CMSXS7030, CMSXS7012 e CMSXS7028 apresentaram características ideais para intensidade de infestação, altura de plantas e quantidade de compostos lignocelulósico. Tais informações, além de prover o programa de melhoramento de sorgo energia podem ajudar o programa de MIP para a cultura do sorgo, uma vez que o produtor conhece a suscetibilidade dos materiais escolhidos.

Structural-dependent effects of dietary fibers in colon cancer: Focus on dietary fiber naturally changed by the papaya ripening / Efeitos estrutura-dependente das fibras alimentares no câncer de cólon: foco na fibra alimentar naturalmente modificada durante o amadurecimento do mamão papaia

ietary fiber (DF) consumption is related with several healthy benefits such as the decreasing risk of colon cancer development. The DF is not digested by the digestive enzymes and reach to colon where is fermented by the colonic microbiota. The fermentation process releases metabolites as short chain fatty acids (SCFA) such as butyrate, propionate and acetate. Besides the fermentation process, the DF can directly interact with intestinal epithelial cells inducing mechanism that can also be related with the associated DF consumption benefits. The lack of information regarding DF and colon cancer are due to the complexity of both the cancer and the DF structure. The papayas DF are derived from the fruit cell wall, and they are probably naturally modified during ripening through a massive polysaccharide hydrolysis, because papayas show a very fast pulp softening. Due to the lack of information about DF and their beneficial effects to human health as well as the possibility of the natural papaya ripening to modifying the DF presented in the fruit pulp, the present thesis had as the primary objectives: 1) to evaluate how the cell-wall degrading enzymes affect the fruit cell wall solubilization and molecular weight; 2) to investigate the direct effects of the papaya pectin derived from unripe to ripe papayas in cancer cell lines, in galectin-3 interaction and in HEK cells expressing pattern recognition receptors (PRR); 3) to evaluate the human colonic in vitro fermentation using DF from unripe and ripe papayas as substrates; 4) to conduct an in vivo experiment using rats with pre-neoplastic colon lesions while receiving a diet with DF from unripe and ripe papayas. The endopolygalacturonases were the main enzymes acting on the solubilizing papaya cell wall pectin affecting both the papaya firmness and pectin structure. Overall, the papayas DF showed a ripening dependent structureeffects. In the cancer cell lines experiments, the ripe papayas pectin showed a more pronounced effects in inducing cancer cell death, inhibiting cancer cells migration and aggregation, activating PRR as toll-like receptors and inhibiting the pro-metastatic protein galectin-3. The DF from papayas also showed different aspects in colonic in vitro fermentation regarding the DF utilization by the bacteria and the bacteria abundance profile. Lastly, the animals receiving the diet with the DF from ripe papayas had less aberrant crypt foci in colon than the animals that received the DF from unripe papayas or cellulose (AIN-93G DF). Therefore, the study of papaya DF was carried out both during papaya ripening and its biological effects in vitro and in vivo, generating unprecedented results relating the endogenous biochemical changes of the fruits during maturation with the possible beneficial effects of their ingestion for health human

O consumo de fibras alimentares (FA) está relacionado com vários benefícios à saúde como a diminuição no risco do desenvolvimento de câncer de cólon. A FA não é digerida pelas enzimas digestivas do trato gastrointestinal sendo fermentada pela microbiota intestinal do cólon. Como subproduto do processo de fermentação há a liberação de ácidos graxos de cadeia curta (SCFA) - como o butirato, o propionato e o acetato. Além do processo de fermentação, a FA pode interagir diretamente com as células epiteliais do intestino, induzindo mecanismos que também podem estar relacionados com os benefícios associados ao consumo de FA. A falta de informação sobre a FA e o câncer de cólon é, em partes, devido à complexidade de ambos, tanto do câncer quanto da estrutura da FA. As FA do mamão papaia são derivadas da parede celular da fruta apresentando diferentes estruturas dependendo do ponto de amadurecimento do fruto. Esse fato ocorre, pois, durante o amadurecimento do mamão papaia, existe uma extensa hidrólise dos polissacarídeos presentes na parede celular, diminuindo rapidamente a firmeza da polpa do fruto. Devido à falta de informações sobre FA e seus efeitos benéficos à saúde humana que são dependentes da sua estrutura, bem como a possibilidade do amadurecimento do mamão papaia naturalmente modificar as FA presentes na polpa dos frutos, a presente tese teve como principais objetivos: 1) avaliar como as enzimas que degradam a parede celular do mamão papaia afetam a solubilização e o peso molecular da parede celular do fruto; 2) investigar os efeitos diretos da pectina derivada de mamões verdes e maduros em linhagens de células de câncer, na interação com a galectina-3, e em células do tipo HEK que expressam receptores de reconhecimento de padrões (RRP); 3) avaliar a fermentação colônica humana in vitro utilizando as FA de mamões verdes e maduros; 4) avaliar em ratos com lesões pré-neoplásicas no cólon o efeito do consumo de ração com ou sem FA de mamões papaias verdes e maduros. As endopoligalacturonases foram relacionadas como as principais enzimas que atuam solubilizando a pectina da parede celular do mamão, afetando tanto a firmeza da polpa do fruto quanto a solubilização da pectina durante o amadurecimento. De modo geral, as FA dos mamões exerceram um efeito estruturadependente de acordo com a maturação do fruto. Nos experimentos utilizando linhagens de células de câncer, a pectina do mamão papaia maduro apresentou efeitos mais pronunciados na indução da morte e na inibição da migração e da agregação das células, bem como ativando os RRP, como por exemplo, os receptores do tipo toll-like, além de inibir a proteína pró-metastática galectina-3. As FA dos mamões também apresentaram diferentes resultados na fermentação colônica in vitro quanto à utilização das FA pelas bactérias do intestino, e também no perfil de crescimento dessas bactérias. Por fim, os animais que receberam a dieta com as FA dos mamões maduros apresentaram menor incidência de focos de criptas aberrantes do que os animais que receberam as FA provenientes de mamões verdes ou de celulose (FA da ração AIN-93G). Portanto, o estudo das FA dos mamões foi efetuado tanto durante o amadurecimento dos mamões quanto dos seus efeitos biológicos in vitro e in vivo, tendo gerado resultados inéditos relacionando as alterações bioquímicas endógenas dos frutos durante o amadurecimento com os possíveis efeitos benéficos da sua ingestão para a saúde humana

Eficacia de un aditivo de levadura en cerdas jóvenes que consumen piensos contaminados con zearalenona / Efficacy of a yeast additive to mitigate the effects of zearalenone-contaminated feed in gilts / Eficácia de um aditivo de levedura para leitoas que consomem ração contaminada por zearalenona

Resumen Antecedentes: Las micotoxinas representan pérdidas económicas significativas para la industria porcina, por lo que los adsorbentes de pared celular de levadura son una alternativa para reducir este problema. Objetivo: Evaluar la eficacia de un aditivo anti-micotoxinas (AAM; Safmannan®) en la prevención de micotoxicosis resultante de la ingesta de zearalenona (ZEA). Métodos: Fueron utilizadas 36 hembras porcinas jóvenes, cuyas dietas incorporaron dos niveles de inclusión del AAM (basado en la pared celular de Saccharomyces cerevisiae; 0 y 0,2%) y tres niveles de inclusión de ZEA (0, 0,25 y 0,6 ppm). El ensayo tuvo una duración total de 21 d, durante los cuales se efectuaron evaluaciones semanales de peso corporal, ganancia de peso, consumo de alimento y el volumen de la vulva. Igualmente, se midieron los pesos relativos de hígado, tracto reproductivo total y el conjunto útero-ovario-vagina. Resultados: Los resultados obtenidos comprueban la eficacia del AMA utilizado, toda vez que su suplementación evitó los efectos tóxicos de ZEA y mejoró los índices en órganos reproductivos como el volumen de la vulva, peso relativo del tracto reproductivo y el conjunto útero-ovario-vagina en animales intoxicados. Sin embargo, los efectos anti-micotoxinas fueron fijos para ambos niveles (0,25 y 0,6 ppm) de ZEA. Conclusión: La adición de AAM en las dietas que contienen ZEA demostró ser una alternativa eficiente para reducir los efectos tóxicos de esta micotoxina.

Abstract Background: Mycotoxins are a significant cause of economic losses in swine farming and adsorbents based on yeast cell walls provide an alternative solution to reducing this challenge. Objective: To evaluate the efficacy of an antimycotoxin additive (AMA; Safmannan®) for preventing the toxic effects of zearalenone (ZEA). Methods: A total of 36 pre-pubertal gilts were used, whose diets consisted of two different levels of AMA (based on the yeast cell wall of Saccharomyces cerevisiae; 0 and 0.2%) and three inclusion levels of ZEA (0, 0.25, and 0.6 ppm). The experiment was conducted for a period of 21 d and the following parameters were measured weekly: Live weight, weight gain, feed intake, and vulvar volume. The relative weight of the liver and the entire reproductive tract, including the uterus-ovary-vagina combined were also measured. Results: There was a significant enhancement in the index characteristics of reproductive organs like vulvar volume, weight of the entire reproductive tract and weight of the uterus-ovary-vagina of the intoxicated animals. The antimycotoxin effects were the same, irrespective of the ZEA levels (0.25 and 0.6 ppm). Conclusion: The addition of AMA to diets containing ZEA proved to be an effective alternative for reducing the toxic effects of this mycotoxin.

Resumo Antecedentes: As micotoxinas determinam perdas econômicas importantes para suinocultura e os adsorventes à base de parede celular de leveduras são uma alternativa para reduzir este problema. Objetivo: Avaliar a eficácia de um aditivo anti-micotoxina (AAM; Safmannan®) na prevenção da micotoxicose decorrente da ingestão de zearalenona (ZEA). Métodos: Foram utilizadas 36 leitoas pré-púberes, cujas dietas apresentaram dois níveis de inclusão de AAM (à base de parede celular de Saccharomyces cerevisiae; 0 e 0,2%) e três níveis de inclusão de ZEA (0, 0,25 e 0,6 ppm). O período experimental teve duração total de 21 d, sendo realizadas avaliações semanais de peso vivo, ganho de peso, consumo de ração e volume vulvar. Pesos relativos de fígado, trato reprodutivo total e o conjunto útero-ovário-vagina também foram calculados. Resultados: Os resultados obtidos demonstram a eficácia do AAM, pois a sua inclusão demonstrou prevenir os efeitos tóxicos da ZEA, já que os índices em órgãos reprodutivos como volume vulvar, peso relativo do trato reprodutivo total e do conjunto útero-ovário-vagina foram maiores nos animais intoxicados e sem suplementação. Porém, o efeito anti-micotoxina foi fixo, sendo o mesmo para os dois níveis de ZEA (0.25 e 0.6 ppm). Conclusão: A adição do AAM em questão nas dietas contendo ZEA demonstrou ser uma alternativa eficiente para redução dos efeitos tóxicos desta micotoxina.

Evaluation of a mycotoxin adsorbent in swine diets containing barley naturally contaminated with Fusarium mycotoxins / Evaluación de un adsorbente de micotoxinas en dietas para cerdos que contienen cebada contaminada naturalmente con micotoxinas de Fusarium / Avaliação de um adsorvente de micotoxinas em suínos dieta contendo cevada naturalmente contaminado com micotoxinas Fusarium

Summary Background: contamination of barley with Fusarium mycotoxins causes significant economic losses for pork producers, and alleviation with mycotoxin sequestering agents has proven inconsistent. Objective: to evaluate a yeast cell wall product in preventing adverse effects of Fusarium mycotoxins on growth performance, blood characteristic, and nutrient digestibility in gilts fed diets containing barley naturally contaminated with Fusarium mycotoxins. Methods: positive and negative controls of corn-soybean meal diets containing 20% control and contaminated barley with Fusarium mycotoxins, respectively, were prepared. Two additional diets were prepared by adding 0.2 or 0.4% of a yeast cell wall product to the negative control diet. The experimental diets were fed to pigs with 61.7 Kg initial body weight for 2 weeks. Results: pigs fed the negative control diet gained less than those fed the positive control diet (p<0.05) from d 0 to 7 and during the overall period, but nutrient digestibility and blood characteristics were not affected by feeding the contaminated diet. Most measurements were not affected by supplementing the yeast cell wall to the negative control diet. Conclusion: addition of the yeast cell wall product to negative control diets failed to ameliorate the adverse effects of dietary Fusarium mycotoxin on growth performance.

Resumen Antecedentes: la contaminación de la cebada con micotoxinas de Fusarium causa importantes pérdidas económicas para los productores de carne de cerdo, pero adsorbentes de micotoxinas para prevenir los efectos perjudiciales de las micotoxinas no dieron resultados consistentes. Objetivo: evaluar el producto de la pared celular de la levadura en la prevención de los efectos adversos de las micotoxinas de Fusarium sobre el crecimiento, características de la sangre, y la digestibilidad de nutrientes en cerdas jóvenes alimentadas con dietas que contienen cebada naturalmente contaminada con micotoxinas de Fusarium. Métodos: se prepararon las dietas a base de harina de maíz-soja de control positivo y negativo contienen 20% de control y cebada contaminados con micotoxinas de Fusarium, respectivamente. Adicionalmente se prepararon 2 dietas con productos de la pared celular de levadura de 0,2 o 0,4% a la dieta de control negativo. Fueron alimentados con las dietas experimentales cerdos con un peso corporal inicial de 61,7 Kg durante 2 semanas. Resultados: los cerdos alimentados con la dieta control negativo ganaron menos que aquellos alimentados con la dieta control positivo (p<0,05) a partir del d 0 a 7 y durante el período en general, pero la digestibilidad de los nutrientes y características de la sangre no fueron afectados por la alimentación de la dieta contaminada. La mayoría de las mediciones no fueron afectadas por la suplementación de la pared celular de la levadura con la dieta control negativo. Conclusión: la adición del producto de pared celular de levadura a la dieta control negativo no logró aminorar los efectos adversos de las micotoxinas de Fusarium sobre el crecimiento.

Resumo Antecedentes: a contaminação da cevada com a micotoxinas Fusarium causa perdas econômicas significativas para os produtores de suínos, porèm os adsorventes de micotoxinas que evitam efeitos prejudiciais de micotoxinas não deram resultados consistentes. Objetivo: avaliar o produto da parede celular das leveduras para prevenir efeitos adversos da micotoxinas Fusarium no desempenho do crescimento, inchaço da vulva, característica do sangue, digestibilidade dos nutrientes em porcas jòvens que são alimentadas com dietas contendo a cevada naturalmente contaminada com micotoxinas do Fusarium. Métodos: foram preparadas dietas de controle positivo e negativo à base de milho e soja, contendo 20% do controle e cevada contaminada com micotoxinas Fusarium, respectivamente. Duas dietas adicionais foram preparadas complementando com 0,2 ou 0,4% o produto da parede celular das leveduras à dieta do controle negativo. As dietas experimentais foram fornecidas aos suínos com peso corporal inicial de 61,7 Kg por 2 semanas. Resultados: os suínos alimentados com a dieta do controle negativo ganharam menos peso do que aqueles alimentados com a dieta do controle positivo (p<0,05) a partir do dia 0 até 7 durante todo o período, a digestibilidade dos nutrientes e as características do sangue não foram afetadas pela alimentação da dieta contaminada. A maioria das medidas não foram afetadas pela complementação da parede celular das leveduras à dieta do controle negativo. Conclusão: a complementação do produto da parede celular das leveduras nas dietas de controle negativo não conseguiu melhorar o efeito adverso das micotoxinas Fusariume no desempenho de crescimento.

Propriedades mecânicas e estrutura celular de melão desidratado osmoticamente em soluções de sacarose ou maltose, com adição de lactato de cálcio / Mechanical properties and cellular structure of osmodehydrated melon in sucrose or maltose solutions with calcium lactate addition

Objetivou-se, neste trabalho, estudar a influência do lactato de cálcio e do tipo de açúcar nas propriedades mecânicas e na estrutura celular de pedaços de melão desidratados osmoticamente. O processo foi conduzido por duas horas com agitação de 120 rpm e temperatura controlada (30º C), utilizando-se soluções desidratantes de sacarose ou maltose a 40ºBrix, contendo lactato de cálcio em concentrações de 0, 0,5, 1,0 e 1,5 por cento (p/v). As amostras foram submetidas às determinações de perda de água, ganho de sólidos, incorporação de cálcio, propriedades mecânicas (tensão e deformação na ruptura) e microscopia óptica. Os ensaios com maltose, em ação conjunta com o sal, promoveram uma maior perda de água e um menor ganho de sólidos. A adição de lactato de cálcio na solução osmótica de sacarose ou maltose resultou em maiores valores de tensão na ruptura para as frutas, sendo que tal aumento foi mais pronunciado nos ensaios com sacarose, devido à maior incorporação de cálcio observada nesses tratamentos. O lactato de cálcio mostrou-se eficiente na preservação da estrutura celular das amostras, quando utilizado em concentrações de até 1,0 por cento. A maltose apresentou um maior efeito protetor na manutenção da funcionalidade da membrana celular, enquanto que o processo realizado apenas com soluções de sacarose, assim como os ensaios realizados com concentração de sal igual a 1,5 por cento provocaram danos na parede celular e intensa plasmólise do citoplasma.

The purpose of this work was to study the influence of calcium lactate and sugar type on mechanical properties and cellular structure of osmodehydrated melon pieces. The process was carried out for two hours under controlled temperature (30º C) and agitation (120 rpm), using a 40ºBrix sucrose or maltose solution containing calcium lactate (0 to 2,0 percent). Samples were analyzed with respect to water loss, solids and calcium gain, mechanical properties (stress and strain at rupture) and structure by light microscopy. Maltose treatments in combination with the salt action promoted higher water loss and lower solids gain rates. The calcium lactate addition in the sucrose or maltose solution resulted in higher stress at rupture values. This increase was more pronounced for sucrose treatments, due to the higher calcium uptake observed in these experiments. Calcium lactate was efficient in the maintenance of melon cellular structure when used at concentrations up to 1,0 percent. Maltose showed a higher protector effect in cellular membrane functionality, while the treatment performed only with sucrose solution as well as both treatments with salt concentration at 1,5 percentcaused an intense cytoplasm plasmolysis and cell wall damages.

Evaluation of the antifungal activity and mode of action of Lafoensia pacari A. St.-Hil., Lythraceae, stem-bark extracts, fractions and ellagic acid / Avaliação da atividade antifúngica e modo de ação dos extratos da entrecasca, frações e ácido elágico de Lafoensia pacari A. St.-Hil., Lythraceae

Stem-bark extracts, fractions and the isolated constituent, ellagic acid of Lafoensia pacari St. Hil. (Lythraceae) were in vitro assayed for antifungal activity against a panel of yeasts, hialohyphomycetes as well as dermatophytes with the microbroth dilution method. The EtOH extract and its fractions and ellagic acid exhibited activity against Candida spp and Saccharomyces cerevisiae with MIC values between 250-1000 µg/mL, but they showed no action against filamentous fungi and dermatophytes (MIC>1000 µg/mL). Active extracts were evaluated in Neurospora crassa hyphal growth inhibition and sorbitol assays and then the effect of ergosterol on the MIC of ellagic acid was studied. The active extracts and its fractions and ellagic acid showed a blotchy zone around the paper disk and induced malformations of the hypha. Besides, MIC of the ellagic acid against the Saccharomyces cerevisiae was raised from 62 to 250 µg/mL in the presence of sorbitol 0.8 M, suggesting that the ellagic acid would probably exert its action on fungal cell wall. These results indicate that ellagic acid might be the main active antifungal compound of Lafoensia pacari and further suggest that the mode of antifungal action of these extracts and ellagic acid could be associated with the inhibition of fungal cell wall.

Os extratos, frações e ácido elágico, isolados da entrecasca de Lafoensia pacari A. St.-Hil., Lythraceae, foram testados in vitro para atividade antifúngica, frente a um painel de leveduras, hialo-hifomicetos e dermatófitos, utilizando o método de microdiluição. O extrato EtOH, frações e ácido elágico exibiram atividade contra Candida spp. e Saccharomyces cerevisiae com valores de CIM entre 250-1000 µg/mL, porιm não mostraram ação contra fungos filamentosos e dermatófitos (CIM>1000 µg/mL). Os extratos ativos foram avaliados nos ensaios de inibição do crescimento das hifas de Neurospora crassa, no teste do sorbitol, e pelo estudo do efeito do ergosterol na CIM do ácido elágico. Os extratos ativos, frações e ácido elágico mostraram zonas manchadas ao redor dos discos de papel e induziram malformações nas hifas. Além disso, a CIM do ácido elágico contra Saccharomyces cerevisiae passou de 62 para 250 µg/mL na presença do sorbitol 0,8 M, sugerindo que o ácido elágico provavelmente poderia exercer ação na parede celular fúngica. Esses resultados indicam que o ácido elágico pode ser o principal composto antifúngico de Lafoensia pacari, sugerindo que o modo de ação antifúngico desses extratos e ácido elágico poderia estar associado à inibição da parede celular fúngica.

Utilização de levedura íntegra e seus derivados em dietas para juvenis de tilápia do Nilo / Utilization of sugar cane yeast and its by-products in Nile tilapia diets

Neste trabalho, avaliou-se a adição de células íntegras de levedura e seus derivados em dietas para juvenis de tilápia do Nilo. Foram utilizados 144 juvenis machos de tilápia (peso médio de 52,1g) distribuídos em 12 tanques de fibra de vidro (250L), em delineamento inteiramente casualizado, composto por quatro tratamentos e três repetições. Os peixes foram alimentados ad libitum, duas vezes ao dia durante 60 dias, com dietas isoproteicas (28 por cento PB) e isocalóricas (2.900kcal de ED kg-1) contendo levedura íntegra de cana-de-açúcar (LI), levedura autolisada (LA) e parede celular (PC) adicionados na proporção de 25 por cento da proteína bruta total, comparadas com uma dieta controle (CO), sem adição de levedura. Não foram observadas diferenças significativas para conversão alimentar aparente e taxa de eficiência protéica. No entanto, o ganho em peso foi melhor nos peixes alimentados com as dietas LA (114,70g) e PC (131,03g), assim como em relação à taxa de crescimento específico (LA=1,79 e PC=1,93 por cento), à proteína bruta no ganho de peso (LA=14,45 e PC=15,62 por cento) e ao conteúdo corporal proteico (LA=14,89 e PC=15,67g 100g-1). As frações, a parede celular e a levedura autolisada de cana-de-açúcar podem ser utilizadas em dietas para juvenis de tilápia.

This study has evaluated the effect of adding dried yeast and its by-products in diets for juveniles of Nile tilapia. It was used 144 juveniles of male tilapia (average weight of 52.1g) distributed in 12 fiberglass tanks (250L), in completely randomized design, composed by 4 treatments and 3 replicates. The fish were fed ad libitum, 2 times per the day during 60 days, with isoproteic (28 percent CP) and isocaloric diets (2.900kcal ED kg-1) with dried yeast of sugar cane (LI), disrupted yeast cells (LA) and yeast cell wall (PC) added in the ratio of 25 percent of the total crude protein, compared with a control diet (CO), without yeast addition. No significant differences were observed for feed conversion and proteic efficiency rate. However, the weight gain was better in the fish fed with diets LA (114.70g) and PC (131.03g), as well as in relation to the specific growth rate (LA=1.79 and PC=1.93 percent), crude protein in the weight gain (LA=14.45 and PC=15.62 percent) and body protein content (LA=14.89 and PC=15.67g 100g-1). The by-products, cellular wall and disrupted yeast cell of sugar can be used in diets for tilapia juveniles.

Composição química e digestibilidade da matéria seca do bagaço de cana-de-açúcar tratado com óxido de cálcio / Chemical composition and dry matter digestibility of sugarcane bagasse treated with calcium oxide

Avaliaram-se a composição química e a digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS) do bagaço de cana-de-açúcar hidrolisado com óxido de cálcio em dois períodos. As doses de óxido de cálcio aplicadas ao bagaço foram 0; 1,25; 2,5 e 3,75 por cento (na base da MS) e os períodos de tratamento, 12 e 36 horas. O teor de matéria seca (MS) do bagaço de cana foi maior quando hidrolisado por 36 horas. O valor médio da proteína bruta foi de 2,4 por cento e não foi influenciado pelo período, pela dose de óxido de cálcio nem pela interação período × dose de óxido de cálcio. Os teores de fibra em detergente neutro, fibra em detergente ácido, celulose e lignina diminuíram linearmente com a adição de óxido de cálcio. A digestibilidade in vitro da matéria seca, no entanto, aumentou 1,2 por cento a cada unidade de óxido de cálcio adicionada ao bagaço da cana-de-açúcar. O tratamento com óxido de cálcio por 12 ou 36 horas melhora o valor nutritivo do bagaço de cana-de-açúcar.

The chemical composition and in vitro dry matter digestibility (IVDMD) of sugarcane bagasse hydrolyzed with calcium oxide (CaO) in two periods were evaluated. The doses of calcium oxide applied to bagasse were 0; 1.25; 2.5; and 3.75 percent (dry matter basis) and the treatment periods were 12 and 36 hours. The dry matter sugarcane bagasse was larger when hydrolyzed for 36 hours. The crude protein mean value observed was 2.4 percent, with no effects of period, CaO doses, or period and CaO interaction. The neutral detergent fiber, acid detergent fiber, celluloses, and lignin levels linearly reduced with CaO added. The IVDMD increased with CaO add, estimating increase of 1.2 percent for each CaO unit added to sugarcane bagasse. The periods of 12 or 36 hours can be adopted to sugarcane bagasse treatment with CaO. The CaO addiction to sugarcane bagasse improve its nutritive value.

Influência de frações da parede celular de levedura (Saccharomyces cerevisiae) sobre alguns parâmetros nutricionais de ratos em crescimento / Influence of yeast (Saccharomyces cerevisiae) cell wall fractions on some nutritional parameters of growing rats

OBJETIVO: O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência das frações de parede celular de levedura (Saccharomyces cerevisiae) sobre alguns parâmetros nutricionais de ratos Wistar em crescimento. MÉTODOS: A biomassa de levedura (Saccharomyces cerevisiae), coletada sem sofrer o processo de termólise, foi recebida da usina São José, Zillo Lorenzetti (Macatuba, SP), em suspensão de, aproximadamente, (20 por cento p/v) de células. O fracionamento da parede celular da levedura foi realizado por extração diferencial, centrifugação e secagem em spray dryer. A importância como fibra da dieta foi determinada em ratos da linhagem Wistar, recém desmamados, por meio das seguintes avaliações: ganho de peso corporal, consumo de dieta (28 dias), quociente de eficiência da dieta, digestibilidade aparente da proteína, quantidade total de fezes, lipídeos e colesterol excretados nas fezes. RESULTADOS: Os animais que receberam a dieta contendo a fração glicana mais manana ganharam menos peso em relação aos demais tratamentos. A dieta com a fração manana foi a que proporcionou maior ganho de peso, seguida pela dieta padrão (AIN-P) e a dieta com 10 por cento de glicana insolúvel. Quanto ao quociente de eficiência da dieta, observou-se, ao longo dos 28 dias, que a dieta com a fração glicana mais manana foi a que apresentou os menores valores. As maiores porcentagens de digestibilidade aparente da proteína foram observadas nas dietas: padrão modificada (AIN-M), padrão (AIN-P) e (M) com 10 por cento da fração manana. As quantidades de lipídeos totais e colesterol excretados nas fezes variaram bastante entre as dietas, sendo que a dieta formulada com 10 por cento de fração manana foi a que promoveu maior excreção do colesterol. CONCLUSÃO: Ao final de 28 dias, os animais que receberam a dieta contendo 10,0 por cento da fração glicana mais manana apresentaram o menor consumo de dieta e ganharam menos peso em relação às demais dietas. A digestibilidade aparente...

OBJECTIVE: The objective of the present work was to assess the nutritional impact of Saccharomyces cerevisiae cell wall fractions on some nutritional parameters in growing Wistar rats. METHODS: Yeast (Saccharomyces cerevisiae) biomass collected without undergoing thermolysis came from the mill São José, Zillo Lorenzetti (Macatuba, SP) in a suspension of approximately 20 percent p/v of cells. Fractionation of the cell wall material was done by differential extraction, centrifugation, and drying in "spray dryer". The importance of the yeast cell components as dietary fibers was assessed in recently weaned Wistar rats by measuring weight gain, diet consumption (28 days), diet efficiency ratio, apparent protein digestibility, total amount of feces and lipids and cholesterol excreted in feces. RESULTS: Rats which were submitted to diets containing glycan plus mannan gained less weight when compared with the other diets. The mannan-containing diet yielded the highest weight gain, followed by the standard AIN diet (S-AIN) and the insoluble glycan diet. Regarding diet efficiency ratio, the diet containing glycan plus mannan produced the lowest values throughout the 28 days. The highest apparent protein digestibility was obtained for the modified standard diet, for the standard AIN diet, as well as for the 10 percent mannan-containing diet (M). Total lipids and cholesterol excreted in the feces varied substantially among the diets. The diet containing 10 percent mannan was the one that promoted the greatest excretion of cholesterol. CONCLUSION: At the end of 28 days, the rats submitted to the glycan plus mannan-containing diets consumed less food and gained less body weight than those submitted to the other diets. Apparent digestibility of all diets was high, 98.6 percent on average. The amounts of total lipids and cholesterol excreted in the feces varied considerably; however, the mannan-containing diet promoted proportionally more cholesterol...

Differences in the cell wall architecture of melanin lacking and melanin producing Cryptococcus neoformans clinical isolates from India: an electron microscopic study

Cryptococcus neoformans is an important opportunistic fungal pathogen that causes life-threatening infection of the central nervous system. A major virulence factor for C. neoformans is the production of melanin in the cell wall. Using transmission electron microscopy, we studied the cell walls of three pairs of isolates obtained from patients with dual cryptococcal infections, where a melanotic and an albino strain were isolated from the CSF of each patient. Transmission Electron Microscopy revealed that the albino strains lacked a melanin layer whereas a melanin layer was associated with the cell wall of the melanotic strains, comprising approximately 75 percent of the cell wall area. The cell wall size of the melanin producing cells was approximately double the size the albino isolates' cell walls (p value <= 0.003). In this study TEM revealed that the differences in the ultrastructure of the melanin lacking and melanin producing isolates were associated to the cell wall and the melanin layer.

Cryptococcus neoformans é um importante fungo oportunista patogênico que causa infecção no sistema nervoso central, e que pode levar o paciente à morte. Um dos principais fatores de virulência do C. neoformans é a produção de melanina na parede celular. Utilizando microscopia eletrônica de transmissão, nós estudamos as paredes celulares de três pares de isolados obtidos de pacientes com dupla infecção pelo fungo, onde um isolado melanizado e um albino foram isolados do líquor de cada paciente. A microscopia eletrônica de transmissão revelou que as cepas albinas não apresentavam a camada de melanina enquanto que uma camada de melanina estava associada com a parede celular de cepas melanóticas, constituindo aproximadamente 75 por cento da área da parede celular. O tamanho da parede celular das células produtoras de melanina foi aproximadamente o dobro do tamanho da parede celular dos isolados albinos (p < 0,003). Neste estudo, a microscopia eletrônica de transmissão revelou que as diferenças na estrutura dos isolados albinos sem melanina e dos isolados produtores de melanina estava associada à parede celular e a camada de melanina.

Efeito de níveis de uréia sobre o valor nutricional do feno de capim-Tanzânia / Effect of urea levels on the nutritional value of Tanzania-grass hay

O experimento foi desenvolvido objetivando-se avaliar o efeito da adição de uréia em doses crescentes,sobre o valor nutritivo do feno de capim-Tanzânia (Panicum maximum, Jacq cv. Tanzânia). O delineamentoexperimental foi o inteiramente casualizado, com quatro tratamentos: T1 – somente feno, T2 – feno mais1,0% de uréia, T3 – feno mais 2,0% de uréia e T4 – feno mais 3,0% de uréia, com base na matéria seca, edez repetições por tratamento. Houve efeito linear positivo dos níveis de uréia sobre o teor de proteínabruta (PB), com o maior nível proporcionando aumentos de quatro pontos percentuais em relação aotratamento testemunha. O tratamento com uréia proporcionou, também, redução no teor da fibra emdetergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA) e hemicelulose (HEM), por meio de umcomportamento linear negativo. Os valores obtidos pela equação de regressão na dose mais elevadaforam 62,37, 38,74 e 23,66%, para os valores de FDN, FDA e HEM, respectivamente. Houve efeito linearpositivo para a digestibilidade com a adição dos níveis de uréia proporcionando aumentos médios de53,93% na testemunha para 63,96%, na dose de 3,0%. O uso de uréia é eficiente em promover melhorariasna qualidade do feno de capim-Tanzânia.

This experiment was developed to evaluate the effect of the urea addition on the nutritional value of theTanzânia-grass hay (Panicum maximum, Jacq cv. Tanzânia). The experimental design was entirelyrandomized, with four treatments: T1 ­ only hay, T2 ­ hay with 1.0% of urea, T3 ­ hay with 2.0% of ureaand T4 ­ hay with 3.0% of urea, with base in the dry matter, and ten replicates per treatment. There waspositive linear effect of the urea levels on the crude protein (CP), being the largest level providingincreases of four percentile points in relation to the control treatment. This treatment provided, also,reduction in neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF) and hemicelulose (HEM), througha negative lineal effect. The values obtained by the regression equation in the highest dose were 62.37,38.74 and 23.66%, to NDF, ADF and HEM values, respectively. There was positive linear effect for the digestibility with the addition of the urea levels providing medium increases of 53.93% in the control to63.96% in the dose of 3.0%. The urea use is efficient in promoting increment in the quality of theTanzânia-grass hay

Whole yeast and yeast derivatives in Nile tilapia diets: hematological and histological aspects- DOI: 10.4025/actascibiolsci.161 / Levedura íntegra e derivados do seu processamento em rações para tilápia do Nilo: aspectos hematológicos e histológicos - DOI: 10.4025/actascibiolsci.v28i4.161

The effects of inclusion of whole yeast, autolyzed yeast and yeast cell wall on hematological parameters and gut villus perimeter were evaluated in juvenile Nile tilapia, after 80 experimental days. Isoproteic (32.0% DP) and isoenergetic (3200 kcal DE kg-1) practical diets were supplemented with three levels of whole yeast or autolyzed yeast (1.0, 2.0 and 3.0%) and three levels of yeast cell wall (0.1, 0.2 and 0.3%), plus a control diet (with no test microingredients). Red blood cell count, hemoglobin concentration, total plasmatic protein, hematocrit percentage, mean corpuscular volume, mean corpuscular hemoglobin concentration and gut villus perimeter were evaluated. Variations on hematological parameters in animals fed diets with whole yeast; autolyzed yeast and yeast cell wall were observed to be within normal ranges for this species. There was significant influence (p

Os efeitos da inclusão de levedura íntegra, levedura autolisada e parede celular para juvenis da tilápia do Nilo sobre parâmetros hematológicos e perímetro das vilosidades intestinais foram avaliados após 80 dias de experimento. Foram utilizadas rações práticas isoprotéicas (32,0% PD) e isoenergéticas (3.200 kcal ED kg-1 de ração) suplementadas com três níveis de levedura íntegra ou autolisada (1,0; 2,0 e 3,0%) e três níveis de parede celular (0,1; 0,2 e 0,3%), além de uma ração controle, isenta destes microingredientes. Foram avaliados a contagem de eritrócitos, taxa de hemoglobina, proteína plasmática total, porcentagem de hematócrito, volume globular médio, concentração de hemoglobina globular média e o perímetro das vilosidades intestinais. Constatou-se que as variações nos parâmetros hematológicos dos animais alimentados com levedura íntegra, levedura autolisada e parede celular estão dentro da faixa de normalidade para a espécie. Houve influência significativa (p 0,05) dos diferentes níveis de levedura e derivados sobre o perímetro das vilosidades intestinais. Pode-se concluir que o período experimental e os níveis adotados neste estudo para levedura íntegra, levedura autolisada e parede celular não provocam alterações prejudiciais nos padrões hematológicos de tilápia do Nilo e podem ser utilizados com segurança para comporem rações para esta espécie e que a suplementa

Avaliação de sete genótipos de sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench) para produção de silagem. III- Valor nutricional

In vitro dry matter digestibility (IVDMD), crude protein and cell wall components in silage of seven sorghum genotypes cut at 102 days, varying in height and stem moisture were studied. Laboratory silos were opened after 7, 14, 28 e 56 days of fermentation. Crude protein ranged from 4.8 to 9.1% among the different types of sorghum. Plant height was not associated to grain proportion and digestibility; medium height sorghums showed the highest head percentage and the lowest IVDMD content. IVDMD was positively correlated with leaf percentage and negatively with the cell wall components.

Foram estudadas a digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS), a proteína bruta e os componentes da parede celular de sete genótipos de sorgo de diferentes portes e suculência do colmo para produção de silagem. A colheita do material a ser ensilado foi realizada durante o estádio de grão leitoso/pastoso, com 102 dias de idade. Na ensilagem utilizaram-se silos de laboratório, feitos de PVC. Os silos foram abertos após 7, 14, 28 e 56 dias de fermentação. O teor de PB oscilou de 4,8 a 9,1% entre os diferentes tipos de sorgo. A altura da planta não retratou a proporção de grãos e principalmente a digestibilidade do material, já que os dois sorgos de porte médio apresentaram as mais altas porcentagens de panícula e os menores valores de DIVMS. A correlação entre DIVMS e porcentagem de folhas foi positiva e entre DIVMS e componentes da parede celular foi negativa.