Lipase-producing fungi for potential wastewater treatment and bioenergy production

The use of fungal biomass as a lipase biocatalyst represents an attractive approach for the treatments of oil wastewater as well as for the production of biodiesel from oil and residual grease, due to its greater  stability, possibility of reuse, and lower cost. In this work, 20 filamentous fungi were isolated from the grease trap scum of a restaurant at the Federal University of Espírito Santo, Brazil. The fungi included those belonging to the genera Aspergillus, Beauveria, Botrytis, Cladosporium, Colletotrichum, Fusarium, Geotrichum, Penicillium, Rhizomucor, and Verticillium. Fungal lipase activity and biomass production were quantified. Lipase activity ranged from 0.13 U mg-1 protein of Rhizomucor sp. ECGF18 to 18.06 U mg-1 protein of Penicillium sp. ECGF02, and the biomass production ranged from 7.61 mg mL-1 for  Cladosporium sp. ECGF19 to 12.68 mg mL-1 for Rhizomucor sp. ECGF18. In the sequence, Penicillium sp. ECGF02 and Rhizomucor sp. ECGF18, were previously select and, further evaluated in solid-state fermentation. Results confirmed the high extracellular lipase-activity of Penicillium sp.ECG02 and the high intracellular lipase activity of Rhizomucor sp. ECG18. Rhizomucor sp. ECG18 showed potential for use in future research, in the form of whole-cell lipases, wastewater treatment, and as a biocatalyst in the production of biodiesel from oil residues.Key words: Lipase-producing fungi, wastewater treatment, bioenergy

O efeito da temperatura no desenvolvimento e na viabilidade de Gryon gallardoi (Brethes) (hym.: scelionidae) parasitando ovos de Spartocera dentiventris (Berg) (Hem.: coreidae)

Foram avaliados o desenvolvimento e a viabilidade de Gryon gallardoi (Brethes) (Hym.: Scelionidae) em ovos de Spartocera dentiventris (Berg) (Hem.: Coreidae) sob 4 temperaturas constantes: 15, 20, 25 e 30 ± 1oC e fotofase de 12 h. Nenhum parasitóide desenvolveu-se à 15oC. A viabilidade dos parasitóides na faixa de 20 a 30oC não diferiu significativamente, alcançando 98,8%. O tempo de desenvolvimento ovoadulto de machos e fêmeas foi inversamente proporcional ao aumento da temperatura, variando, respectivamente, de 46,2 ± 0,13 e 47,1 ± 0,11 dias (20oC) a 13,3 ± 0,07 e 13,4 ± 0,06 dias (30oC). Os machos apresentaram período médio de desenvolvimento significativamente mais curto que as fêmeas. Os valores estimados para o limite térmico inferior de desenvolvimento e para a constante térmica foram 15,5oC e 185,19 GD para machos e 15,6oC e 192,31 GD para fêmeas. Dadas as médias climáticas de Porto Alegre (30o01’S e 51o13’O), RS, Brasil, G. gallardoi poderia apresentar 8,54 e 8,07 gerações anuais de machos e fêmeas, respectivamente. Sugere-se que as baixas taxas de parasitismo observadas em campo na primeira geração do percevejo resultem do número reduzido de gerações do parasitóide nesse período.The development and viability of Gryon gallardoi (Brethes) (Hym.: Scelionidae) in Spartocera dentiventris (Berg) (Hem.: Coreidae) eggs were studied under four temperatures: 15, 20, 25, and 30 ± 1oC, with a 12-h photophase. No parasitoid developed at 15oC. Otherwise, viability reached 98.8% without varying significantly over the temperature range tested. The duration of development for males and females was inversely proportional to the temperature increase, varying respectively from 46.2 ± 0.13 and 47.1 ± 0.11 days (20oC) to 13.3 ± 0.07 and 13.4 ± 0.06 days (30oC). Males developed faster than females. The values estimated for the lowest thermic thresholds of development and the thermic constants were 15.5oC and 185.19 DD for males and 15.6oC and 192.31 DD for females, respectively. Given the average weather conditions in Porto Alegre, RS (30o01’S and 51o13’W), Brazil, G. gallardoi could annually produce 8.54 and 8.07 generations of males and females, respectively. The low rates of parasitism observed in the field during the first generation of its host may be due to the small number of G. gallardoi generations in this period

Dispersão do parasitóide de ovos Gryon Gallardoi (Brethes) (Hymenoptera: Scelionidae) em cultivo de fumo

Um experimento de marcação e recaptura foi desenvolvido para estudar a dispersão de Gryon gallardoi (Brethes) (Hymenoptera: Scelionidae) em cultivo de fumo. Parasitóides emergidos em laboratório foram marcados com pó de corante. Em seis ocasiões distintas, de janeiro a fevereiro de 2002, foram feitos experimentos de campo nos quais parasitóides marcados foram liberados ao mesmo tempo. A dispersão foi determinada pela recaptura de indivíduos em grupos de armadilhas (adesivas e de bandeja com água) dispostas em três círculos concêntricos com intervalos de 1,4 m a partir do ponto central de liberação. As armadilhas foram monitoradas 4, 8, 24, 28, 32 e 48 h após a liberação dos parasitóides e dados climáticos foram obtidos a cada duas horas, das 9 h às 17 h, na área experimental. De 699 parasitóides marcados liberados, 91 foram recapturados (13,02%). Fêmeas foram menos recapturadas ao final da tarde, sugerindo que elas são menos ativas que os machos no período crepuscular. A recaptura de G. gallardoi não foi associada à direção média do vento em todas as ocasiões de liberação. Após oito horas das liberações, a maioria das recapturas ocorreram em armadilhas localizadas mais distantes do ponto de liberação, sugerindo que a área experimental foi pequena em relação à capacidade de dispersão do parasitóide. A partir do ajuste da curva de densidade média de recapturas nas diferentes distâncias aferida 4 h após as liberações ao modelo geométrico e considerando uma atividade diária de 12 h, foi estimada uma capacidade de dispersão para fêmeas de no mínimo 7,62 m/dia. Os valores aqui apresentados devem ser considerados como um indicativo do potencial para a dispersão ativa nas condições particulares do experimento. É possível que G. gallardoi, com a ajuda do vento, possa dispersar distâncias muito maiores do que a registrada neste estudo.A mass marking-recapture experiment was carried out to study the dispersal of Gryon gallardoi (Brethes) (Hymenoptera: Scelionidae) in tobacco crops. Parasitoids emerged in the laboratory were marked with dye powder. Six separate field trials were conducted in Jan/Feb 2002 involving the simultaneous release of marked parasitoids. Dispersal was determined by the recapture of individuals in sets of sticky and Moericke traps arranged in three concentric circles arranged at 1.4 m intervals from the central point of release. Traps were checked 4, 8, 24, 28, 32 and 48 h after parasitoid release and weather data were recorded at 2-h intervals from 9 to 17 h at the site. Of the 699 marked parasitoids released, 91 were recaptured (13.02%). Fewer females were recaptured in the late afternoon, suggesting they are less active than males after dusk. G. gallardoi recaptures were not associated with average wind direction in any trials. After eight hours of release, recaptures occurred mostly in the traps farthest from the release point, suggesting that the experimental area was small in relation to the dispersal capacity of the parasitoid. Fitting a 4-h-after-release density-distance curve to a geometric model and considering a daily activity of 12 h, the female dispersal capacity was estimated to be at least 7.6 m/day. The values reported here must be considered as indicative of the potential for active dispersal under the particular experimental conditions of these trials. It is possible that G. gallardoi may disperse downwind much farther than the distance recorded in this study

Comportamento de oviposição de Gryon gallardoi (Hymenoptera; Scelionidae) em ovos de Spartocera dentiventris (Hemiptera; Coreidae)

O presente estudo teve por objetivo investigar, em laboratório, o comportamento de oviposição de Gryon gallardoi (Hymenoptera; Scelionidae) em grupos de ovos de Spartocera dentiventris (Hemiptera; Coreidae). Dez fêmeas, de 2 a 5 dias de idade, fecundadas e com experiência de oviposição, foram expostas a grupos de 12 ovos, não parasitados, com idade de até 24 horas, e observadas durante 2 horas em estereomicroscópio. Posteriormente, os ovos foram mantidos individualizados em estufa a 25o ± 1oC, com fotofase de 12 h até o seu destino final. O número médio de ovos parasitados por grupo foi de 7,8 ± 0,81 ovos ( ± EP). Registraram-se cinco comportamentos distintos: tamborilamento dos ovos com as antenas, inserção do ovipositor, marcação dos ovos, caminhada e descanso. Em média, por fêmea, 4,3 ± 0,76 vezes o comportamento de inserção do ovipositor não foi seguido de marcação. A quase totalidade desses casos resultou no insucesso do parasitoidismo. A caminhada e o descanso foram observados em menor freqüência (1,6 ± 0,56 e 2,1 ± 0,48 vezes/fêmea, respectivamente). O superparasitismo ocorreu em média 3,6 ± 0,88 vezes por grupo de ovos, sendo superparasitados 2,7 ± 0,57 ovos. Destes, em média, 87,5 ± 5,37% lograram sucesso na emergência de um adulto. O tempo médio despendido nos principais comportamentos foi de 1,5 ± 0,57 min para tamborilamento, 3,9 ± 0,56 min para inserção do ovipositor e 0,4 ± 0,06 min para marcação, não havendo alteração significativa na duração desses comportamentos ao longo do parasitoidismo da massa de ovos. A inserção do ovipositor foi feita quase sempre na região próxima às extremidades do ovo (87,58%). Foi obtida porcentagem média de 31,1 ± 7,21% machos/ grupo, sendo que na 2a oviposição originou-se maior proporção de indivíduos machos. Os resultados evidenciam comportamentos de oviposição comuns à família Scelionidae, sendo a marcação dos ovos um bom indicativo de efetiva oviposição da fêmea. O superparasitismo é apenas parcialmente evitado, e sua ocorrência não acarreta o insucesso da emergência de um parasitóide. A razão sexual é desviada para fêmeas, sendo a maioria dos machos gerada nas primeiras oviposições.The oviposition behaviour of Gryon gallardoi (Hymenoptera; Scelionidae) on Spartocera dentiventris (Hemiptera; Coreidae) host eggs was investigated in the laboratory. Masses of 12 non-parasitized freshly laid (less than 24 h old) eggs were exposed to 2-5 days old mated females with previous oviposition experience (n = 10). Behaviour was observed for 2 h under the stereomicroscope. The eggs were Then kept individually at 25o ± 1oC/12 h photophase till hatching. The mean number of parasitized eggs was 7.8 ± 0.81 ( ± SE). Five distinct kinds of behaviour were observed: drumming with antennae on the eggs, ovipositor insertion, egg marking, walking and resting. On average, ovipositor insertion was not followed by marking 4.3 ± 0.76 times per female. In nearly all of these events, parasitism was unsuccessful. Walking and resting were observed less frequently than the other behaviours (1.6 ± 0.56 and 2.1 ± 0.48 times/female, respectively). Superparasitism occurred on average 3.6 ± 0.88 times per egg mass, with 2.7 ± 0.57 eggs being superparasitized. Among these, on average 87.4 ± 5.37% led to successful development of an adult parasitoid. The average time spent on the each kind of oviposition behaviour was 1.5 ± 0.57 min for drumming, 3.9 ± 0.56 min for ovipositor insertion and 0.4 ± 0.06 min for marking. There was no significant variation on the duration of each behaviour as the parasitoid progressed in parasitizing an egg mass. Ovipositor insertion almost always (87.58%) occurred in the longitudinal extremities of the egg. In average 31.1 ± 7.21% of the individual emerging per egg mass were males, the larger proportion of males originating from the 2nd oviposition. The results show a range of oviposition behaviours common to the Scelionidae family. Egg marking behaviour was a good indicator of the effective oviposition by females. Superparasitism is only partially avoided, but its occurrence does not imply a failure of parasitoid emergence. The sex ratio is skewed towards females, and most males come from the first ovipositions

Biology of Holhymenia rubiginosa Breddin (Hemiptera: Coreidae) on Passifl ora alata (Passifl oraceae)

A biologia de Holhymenia rubiginosa Breddin, em maracujazeiro-doce, Passifl ora alata é descrita e são avaliados o tempo de desenvolvimento, a viabilidade e as exigências térmicas embrionárias, a duração e a mortalidade na fase ninfal, assim como a longevidade e os parâmetros reprodutivos. Os insetos foram criados em laboratório, em condições controladas (25 ± 1°C, 65 ± 10% UR, fotofase 12h), alimentados com ramos de P. alata e solução de mel a 20% e pólen. A temperatura base estimada para a fase embrionária foi de 10,8°C e a constante térmica 140,8 GD, determinadas para fase de ovo usando quatro temperaturas (17, 21, 25 e 30 ± 1°C). A duração média, em dias, e a viabilidade da fase de ovo foram de 25,4 ± 0,45 (88%); 13,2 ± 0,28 (88%); 8,8 ± 0,16 (94%) e 7,7 ± 0,17(92%), nas temperaturas de 17, 21, 25 e 30 ± 1°C, respectivamente. Quando criado a 25 ± 1°C, o primeiro ínstar teve o menor tempo de desenvolvimento (4,01 ± 0,02 dias) e o segundo o mais longo (15,7 ± 3,50 dias), além de ser o que apresentou maior mortalidade (75%). Machos e fêmeas tiveram longevidade similar (185,3 ± 17,52 dias para fêmeas e 133,6 ± 18,94 dias para machos). Fêmeas copularam 33,0 ± 7,71 vezes, com duração média de 99,0 ± 9,25 minutos, ovipositando 11,5 ± 2,55 ovos. Períodos de pré-oviposição, oviposição e pós-oviposição foram, respectivamente, 96,4 ± 18,08; 88,5 ± 23,48 e 19,3 ± 12,18 dias.The biology of Holhymenia rubiginosa Breddin is described on sweet-passion-fruit, Passifl ora alata, and the developmental time, viability and thermal requirements of the egg stage, the developmental time and mortality of the nymphal stage, and adult longevity and reproductive parameters were assessed. Insects were reared at laboratory controlled conditions (25 ± 1°C, 65 ± 10% RH, photophase 12h) on branches of P. alata, 20% honey solution and pollen. The lower thermal threshold (10.8°C) and thermal requirements (140.8 DD) for egg development were determined using four temperatures (17, 21, 25 and 30°C). The average egg development time (days) and viability were 25.4 ± 0.45, 88%; 13.2 ± 0.28, 88%; 8.8 ± 0.16, 94%; and 7.7 ± 0.17, 92%, at 17, 21, 25 and 30 ± 1°C, respectively. When reared at 25 ± 1°C, the fi rst instar had the shortest development time (4.0 ± 0.02 days) and the second the longest (15.7 ± 3.50 days), which also had the highest mortality (75%). Males and females had similar longevity (185.3 ± 17.52 days for females and 133.6 ± 18.94 days for males). Females mated 33.0 ± 7.71 times, with a mean duration of 99.0 ± 9.25 min, laying 11.5 ± 2.55 eggs/female. Periods of pre-oviposition, oviposition and post-oviposition were respectively 96.4 ± 18.08; 88.5 ± 23.48 and 19.3 ± 12.18 days

Biology of Holhymenia rubiginosa Breddin (Hemiptera: Coreidae) on Passifl ora alata (Passifl oraceae)

A biologia de Holhymenia rubiginosa Breddin, em maracujazeiro-doce, Passifl ora alata é descrita e são avaliados o tempo de desenvolvimento, a viabilidade e as exigências térmicas embrionárias, a duração e a mortalidade na fase ninfal, assim como a longevidade e os parâmetros reprodutivos. Os insetos foram criados em laboratório, em condições controladas (25 ± 1°C, 65 ± 10% UR, fotofase 12h), alimentados com ramos de P. alata e solução de mel a 20% e pólen. A temperatura base estimada para a fase embrionária foi de 10,8°C e a constante térmica 140,8 GD, determinadas para fase de ovo usando quatro temperaturas (17, 21, 25 e 30 ± 1°C). A duração média, em dias, e a viabilidade da fase de ovo foram de 25,4 ± 0,45 (88%); 13,2 ± 0,28 (88%); 8,8 ± 0,16 (94%) e 7,7 ± 0,17(92%), nas temperaturas de 17, 21, 25 e 30 ± 1°C, respectivamente. Quando criado a 25 ± 1°C, o primeiro ínstar teve o menor tempo de desenvolvimento (4,01 ± 0,02 dias) e o segundo o mais longo (15,7 ± 3,50 dias), além de ser o que apresentou maior mortalidade (75%). Machos e fêmeas tiveram longevidade similar (185,3 ± 17,52 dias para fêmeas e 133,6 ± 18,94 dias para machos). Fêmeas copularam 33,0 ± 7,71 vezes, com duração média de 99,0 ± 9,25 minutos, ovipositando 11,5 ± 2,55 ovos. Períodos de pré-oviposição, oviposição e pós-oviposição foram, respectivamente, 96,4 ± 18,08; 88,5 ± 23,48 e 19,3 ± 12,18 dias.The biology of Holhymenia rubiginosa Breddin is described on sweet-passion-fruit, Passifl ora alata, and the developmental time, viability and thermal requirements of the egg stage, the developmental time and mortality of the nymphal stage, and adult longevity and reproductive parameters were assessed. Insects were reared at laboratory controlled conditions (25 ± 1°C, 65 ± 10% RH, photophase 12h) on branches of P. alata, 20% honey solution and pollen. The lower thermal threshold (10.8°C) and thermal requirements (140.8 DD) for egg development were determined using four temperatures (17, 21, 25 and 30°C). The average egg development time (days) and viability were 25.4 ± 0.45, 88%; 13.2 ± 0.28, 88%; 8.8 ± 0.16, 94%; and 7.7 ± 0.17, 92%, at 17, 21, 25 and 30 ± 1°C, respectively. When reared at 25 ± 1°C, the fi rst instar had the shortest development time (4.0 ± 0.02 days) and the second the longest (15.7 ± 3.50 days), which also had the highest mortality (75%). Males and females had similar longevity (185.3 ± 17.52 days for females and 133.6 ± 18.94 days for males). Females mated 33.0 ± 7.71 times, with a mean duration of 99.0 ± 9.25 min, laying 11.5 ± 2.55 eggs/female. Periods of pre-oviposition, oviposition and post-oviposition were respectively 96.4 ± 18.08; 88.5 ± 23.48 and 19.3 ± 12.18 days

Comportamento de oviposição de Gryon gallardoi (Hymenoptera; Scelionidae) em ovos de Spartocera dentiventris (Hemiptera; Coreidae)

O presente estudo teve por objetivo investigar, em laboratório, o comportamento de oviposição de Gryon gallardoi (Hymenoptera; Scelionidae) em grupos de ovos de Spartocera dentiventris (Hemiptera; Coreidae). Dez fêmeas, de 2 a 5 dias de idade, fecundadas e com experiência de oviposição, foram expostas a grupos de 12 ovos, não parasitados, com idade de até 24 horas, e observadas durante 2 horas em estereomicroscópio. Posteriormente, os ovos foram mantidos individualizados em estufa a 25o ± 1oC, com fotofase de 12 h até o seu destino final. O número médio de ovos parasitados por grupo foi de 7,8 ± 0,81 ovos ( ± EP). Registraram-se cinco comportamentos distintos: tamborilamento dos ovos com as antenas, inserção do ovipositor, marcação dos ovos, caminhada e descanso. Em média, por fêmea, 4,3 ± 0,76 vezes o comportamento de inserção do ovipositor não foi seguido de marcação. A quase totalidade desses casos resultou no insucesso do parasitoidismo. A caminhada e o descanso foram observados em menor freqüência (1,6 ± 0,56 e 2,1 ± 0,48 vezes/fêmea, respectivamente). O superparasitismo ocorreu em média 3,6 ± 0,88 vezes por grupo de ovos, sendo superparasitados 2,7 ± 0,57 ovos. Destes, em média, 87,5 ± 5,37% lograram sucesso na emergência de um adulto. O tempo médio despendido nos principais comportamentos foi de 1,5 ± 0,57 min para tamborilamento, 3,9 ± 0,56 min para inserção do ovipositor e 0,4 ± 0,06 min para marcação, não havendo alteração significativa na duração desses comportamentos ao longo do parasitoidismo da massa de ovos. A inserção do ovipositor foi feita quase sempre na região próxima às extremidades do ovo (87,58%). Foi obtida porcentagem média de 31,1 ± 7,21% machos/ grupo, sendo que na 2a oviposição originou-se maior proporção de indivíduos machos. Os resultados evidenciam comportamentos de oviposição comuns à família Scelionidae, sendo a marcação dos ovos um bom indicativo de efetiva oviposição da fêmea. O superparasitismo é apenas parcialmente evitado, e sua ocorrência não acarreta o insucesso da emergência de um parasitóide. A razão sexual é desviada para fêmeas, sendo a maioria dos machos gerada nas primeiras oviposições.The oviposition behaviour of Gryon gallardoi (Hymenoptera; Scelionidae) on Spartocera dentiventris (Hemiptera; Coreidae) host eggs was investigated in the laboratory. Masses of 12 non-parasitized freshly laid (less than 24 h old) eggs were exposed to 2-5 days old mated females with previous oviposition experience (n = 10). Behaviour was observed for 2 h under the stereomicroscope. The eggs were Then kept individually at 25o ± 1oC/12 h photophase till hatching. The mean number of parasitized eggs was 7.8 ± 0.81 ( ± SE). Five distinct kinds of behaviour were observed: drumming with antennae on the eggs, ovipositor insertion, egg marking, walking and resting. On average, ovipositor insertion was not followed by marking 4.3 ± 0.76 times per female. In nearly all of these events, parasitism was unsuccessful. Walking and resting were observed less frequently than the other behaviours (1.6 ± 0.56 and 2.1 ± 0.48 times/female, respectively). Superparasitism occurred on average 3.6 ± 0.88 times per egg mass, with 2.7 ± 0.57 eggs being superparasitized. Among these, on average 87.4 ± 5.37% led to successful development of an adult parasitoid. The average time spent on the each kind of oviposition behaviour was 1.5 ± 0.57 min for drumming, 3.9 ± 0.56 min for ovipositor insertion and 0.4 ± 0.06 min for marking. There was no significant variation on the duration of each behaviour as the parasitoid progressed in parasitizing an egg mass. Ovipositor insertion almost always (87.58%) occurred in the longitudinal extremities of the egg. In average 31.1 ± 7.21% of the individual emerging per egg mass were males, the larger proportion of males originating from the 2nd oviposition. The results show a range of oviposition behaviours common to the Scelionidae family. Egg marking behaviour was a good indicator of the effective oviposition by females. Superparasitism is only partially avoided, but its occurrence does not imply a failure of parasitoid emergence. The sex ratio is skewed towards females, and most males come from the first ovipositions