Desempenho produtivo de soja e milho submetidos à aplicação foliar de magnésio

The objective of this work was to evaluate the effect of magnesium foliar spray on yield performance of soybean (Glycine max) and corn (Zea mays) cultivated in soil with adequate levels of base saturation and magnesium content in Brazil. The field trials were conducted on a Typic Hapludox cultivated with soybean and corn in the 2013/2014 and 2014/2015 crop seasons, respectively. Treatments consisted of Mg rates (50, 100, 250, 500, 1,000 and 1,500 g ha-1 and a control without Mg) applied during the V4, R1, and R5.1 (soybean) or V4 and R2 (corn) phenological growth stages as magnesium sulfate heptahydrate (MgSO4∙7H2O). The SPAD index, leaf Mg content, grain yield, and 100-grain weight were evaluated. The Mg foliar spray increased the SPAD index in soybean and the leaf Mg content in corn. The Mg rates of 540 and 890 g ha-1 increased in 325 and 737 kg ha-1 the yield performance of soybean and corn, respectively, regardless of the phenological growth stages. The Mg application during the reproductive stages increased in 2% the 100-grain weight for both crops. Foliar spraying of Mg improves the yield performance in soybean and corn crops.O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação foliar de magnésio no desempenho produtivo de soja (Glycine max) e milho (Zea mays) em solo com níveis adequados de saturação por base e conteúdo de magnésio, no Brasil. Os experimentos foram desenvolvidos em Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico cultivado com soja e milho nas safras 2013/14 e 2014/15, respectivamente. Os tratamentos consistiram de aplicação foliar de doses de Mg (50, 100, 250, 500, 1.000 e 1.500 g ha-1 e controle sem Mg) nos estádios fenológicos V4, R1 e R5.1 (soja) ou V4 e R2 (milho), na forma de sulfato de magnésio heptahidratado (MgSO4∙7H2O). Avaliaram‑se o índice SPAD, teor foliar de Mg, produtividade de grãos e massa de 100 grãos. A aplicação foliar de Mg aumentou o índice SPAD na cultura da soja e o teor foliar de Mg na cultura do milho. As doses de Mg de 540 e 890 g ha-1 proporcionaram incrementos de 325 e 737 kg ha-1 na produtividade da soja e do milho, respectivamente, independentemente do estádio fenológico. A aplicação foliar de Mg no estádio reprodutivo aumentou em 2% a massa de 100 grãos de ambas culturas. A pulverização foliar de Mg melhora os parâmetros produtivos das culturas de soja e milho

Purificação de penicilina G acilase produzida por Escherichia coli e Bacillus megaterium recombinantes

Penicillin G acylase (PGA) is the key enzyme for the industrial production of β-lactam antibiotics. Major current PGA demand is attended for producer organisms as Escherichia coli and Bacillus megaterium genetically modified. The enzyme produced by Escherichia coli accumulates in the periplasmic space of the bacteria and it requires cell disruption for recovery, whereas the enzyme from Bacillus megaterium is secreted into the production medium. This study aimed to evaluate the adsorption of PGA expressed by these two recombinant microorganisms in cationic and anionic resins for recovery and purification of the enzyme. For E. coli PGA was evaluated ionic adsorption of the enzyme in Streamline SP XL® cation exchanger resin after cell disruption by sonication. In this step, we assessed the influence of pH and buffer, to reduce the loss of enzyme inactivation and adjust the pH to a value suitable for a subsequent selective adsorption of the enzyme. The buffers evaluated were acetate, citrate, phosphate and carbonate, and the values of pH were adjusted between 4,5 and 11,0. No denaturation of the enzyme was observed in buffers and pHs evaluated. However, it was observed enzyme adsorption in cellular debris at pH values equal or smaller than 5,4, this debris adsorption was more apparent in the presence of acetate buffer. Thus, cell disruption was defined at pH 6.0 to prevent loss PGA in the adsorption of debris and adjustment of pH and salt molarity by dilution in the appropriate buffer to prevent denaturation of the enzyme by local reduction of the pH when uses concentrated acid. The STREAMLINE SP XL® resin showed higher adsorption capacity of PGA at pH 5,0 and the temperature range (4 and 25°C) did not influence it. The Langmuir isotherm represented adequately the experimental data of the enzyme adsorption resin at 4 and 25°C (pH 5,0) with similar values of qm and KL 25,4 U/g 185,2 U/g, respectively. Purification of PGA in a fixed-bed column showed overall recovery of activity around 50% and purification factor of about 9 times. The adsorption capacity of cationic resin in this mode of operation was 10,9 UNIPAB/mlresin. The PGA purification secreted by Bacillus megaterium recombinant, produced in a synthetic medium, was studied by ion adsorption resins and the following pH values: Streamline SP XL ® and IMMOBEAD IB-C435 (cation-exchanger resins, pH 5,0, 5,5 and 6,0); manae-agarose activated with 40 and 80mmoles/g amino groups (cation exchanger resin, pH 6,0, 7,0 and 7,5); STREAMLINE DEAE XL® and STREAMLINE Q XL® (anionic exchange resins, pH 7,5 and 8,5). Equilibrium experiments in cationic resins Streamline SP XL ® (4°C, pH 5,0) and IB-C435 IMMOBEAD (4°C, pH 5,5) allowed estimation of the parameters of the Langmuir model qm = 76,6 and 91,5 U/g KL = 294,7 and 412,3 U/g, respectively. Despite the high adsorptive capacity of these resins, they were not suited to purification of PGA, because their adsorbes PGA and the contaminants. Manae-agarose resins (40 and 80 μmoles/g) were not effective in PGA adsorption. The STREAMLINE anionic exchangers resins not adsorbed significant amount of PGA in pH evaluated, however, this resin performed a adsorption of almost of 50% proteins present in the medium, demonstrating selective for removal contaminating proteins. Adsorption assays in fixed-bed column Streamline Q XL ® (22°C, pH 8,0) showed that the resin is effective in adsorption of contaminating proteins, it is possible to recover approximately 70 % PGA with a purification factor of 4 times and high specific activity of about 25 U/mg. Already on STREAMLINE SP XL® (22ºC, pH 5,0) resin, the total enzyme recovery was 70 %, but with a purification factor of only 1,61 times and specific activity of around 11 U/mg. It was concluded that adsorption in anionic mode is more advantageous, because presents a better performance and avoid the enzyme dilution. The cultivation of recombinant B. megaterium in a high cell density bioreactor using complex medium, allowed to reach PGA volumetric activity of 50 U/mL. After concentration of the enzyme extract by ultrafiltration to 100 U/mL, was evaluated purification of the enzyme on gel filtration resin column using Superdex 200 Prep Grad (22 °C, pH 7,5). This technique allowed high enzyme recovery (>93%), however with a purification factor of 3 times and specific activity of 13 U/mg.Financiadora de Estudos e ProjetosPenicilina G acilase (PGA) é a enzima chave para a produção industrial de antibióticos β-lactâmicos. Grande parte da demanda atual pela enzima é atendida pela sua produção por Escherichia coli e Bacillus megaterium geneticamente modificados. A enzima produzida por Escherichia coli acumula-se no espaço periplasmático da bactéria, requerendo rompimento celular para sua recuperação, enquanto que a enzima produzida por Bacillus megaterium é secretada para o meio de produção. Este trabalho teve como objetivo avaliar a adsorção de PGA produzida por esses dois microrganismos recombinantes em resinas catiônicas e aniônicas para recuperação e purificação da enzima. Para PGA de E. coli avaliou-se a adsorção iônica da enzima na resina de troca catiônica STREAMLINE SP XL® após rompimento celular por sonicação. Nesta etapa, avaliou-se a influência do tampão e do pH, visando reduzir a perda de enzima por inativação e ajustar o pH a um valor apropriado para uma posterior adsorção seletiva da enzima. Os tampões avaliados foram acetato, citrato, fosfato e carbonato, ajustados para valores de pH entre 4,5 e 11,0. Não se observou desnaturação da enzima nos tampões e pHs avaliados. Contudo, observou-se adsorção da enzima nos debris celulares a valores de pH iguais ou menores que 5,4, sendo mais acentuada essa adsorção na presença de tampão acetato. Definiu-se, assim, rompimento celular em pH 6,0 para evitar perda de PGA por adsorção nos debris e ajuste do pH e da molaridade do sal por diluição no próprio tampão da adsorção, para evitar desnaturação da enzima por redução local do pH quando se utiliza ácido concentrado. A resina STREAMLINE SP XL® mostrou maior capacidade de adsorção de PGA em pH 5,0, não sendo influenciada nas temperaturas avaliadas (4 e 25ºC). A isoterma de Langmuir representou adequadamente os dados experimentais de adsorção da enzima nessa resina a 4 e 25ºC (pH 5,0), com valores similares de qm e KL, 25,4 U/g e 185,2 U/g, respectivamente. A purificação de PGA em coluna de leito fixo apresentou recuperação global de atividade em torno de 50% e fator de purificação de aproximadamente 9 vezes. A capacidade de adsorção da resina de troca catiônica nesse modo de operação foi de 10,9 UNIPAB/mLresina. A purificação de PGA secretada por Bacillus megaterium recombinante, produzida em meio sintético, foi estudada por adsorção iônica da enzima nas seguintes resinas e valores de pH: STREAMLINE SP XL® e IMMOBEAD IB-C435 (resinas de troca catiônica, pHs 5,0, 5,5 e 6,0); MANAE-agarose ativada com 40 e 80 μmoles de grupos amino/g (resina de troca catiônica, pHs 6,0, 7,0 e 7,5); STREAMLINE DEAE XL® e STREAMLINE Q XL® (resinas de troca aniônica, pHs 7,5 e 8,5). Ensaios de equilíbrio para as resinas de troca catiônica STREAMLINE SP XL® (4ºC, pH 5,0) e IMMOBEAD IB-C435 (4ºC, pH 5,5) permitiram a estimativa dos parâmetros do modelo de Langmuir: qm = 76,6 e 91,5 U/g e KL= 294,7 e 412,3 U/g, respectivamente. Apesar da alta capacidade adsortiva dessas resinas, as mesmas não foram adequadas à purificação de PGA, pois adsorveram tanto PGA quanto proteínas contaminantes. As resinas MANAE-AGAROSE (40 e 80 μmoles/g) não foram eficazes na adsorção de PGA. As resinas STREAMLINE de troca aniônica não adsorveram quantidade significativa de PGA nos valores de pH avaliados, entretanto, adsorveram quase 50% de proteínas presentes no meio, mostrando-se assim seletiva para retirada das proteínas contaminantes. Ensaios de adsorção em coluna de leito fixo com STREAMLINE Q XL® (22ºC, pH 8,0) mostraram que a resina é eficaz na adsorção de proteínas contaminantes, sendo possível a recuperação de aproximadamente 70% de PGA com um fator de purificação de 4 vezes e alta atividade específica, em torno de 25 U/mg. Já na resina STREAMLINE SP XL® (22ºC, pH 5,0) a recuperação total da enzima foi de 70%, mas com um fator de purificação de apenas 1,61 vezes e atividade específica em torno de 11 U/mg. Assim, conclui-se que a adsorção no modo aniônico é mais vantajosa, pois além de maior purificação, não dilui a enzima. O cultivo de B. megaterium recombinante em biorreator com alta densidade celular, utilizando meio complexo, permitiu atingir atividade volumétrica de PGA de 50 U/mL. Após concentração do extrato enzimático por ultrafiltração até 100 U/mL, avaliou-se a purificação da enzima em coluna de gel de filtração utilizando a resina Superdex 200 prep grad (22ºC, pH 7,5). Essa técnica permitiu alta recuperação da enzima (>93%), entretanto com um fator de purificação de 3 vezes e atividade específica de 13 U/mg

Adubação foliar com nitrogênio e molibdênio em cana-de-açúcar

Nitrogen (N) management directly impacts the carbon balance in the production of bioenergy from sugarcane. To increase the efficiency of nitrogen fertilization, foliar fertilization with N has been adopted, together with molybdenum (Mo), which can favor N assimilation by participating in nitrate reductase. The hypothesis of this research is that foliar fertilization with N, associated with Mo, increases N use efficiency (EUN) and sugarcane yield. Two experiments were carried out in nutrient solution and also experiments in the field. The first experiment in nutrient solution evaluated foliar application of N-urea in plants with different N supplies (0.75; 1.5; 3.0; 7.5 and 15.0 mM of N). The foliar fertilization with N increased the dry mass of the leaves and the total N content by 128% only in the plants supplied with 3.0 mM of N and that presented greater development at the time of application. The second experiment in nutrient solution evaluated the recovery of 15N foliar applied in plants with or without N deficiencies. The foliar application of N increased the dry biomass by 5.1%, but no interaction with Mo was observed. The recovery of 15N foliar applied application was 29.5 and 36%, respectively, for deficient plants and those with an adequate supply of N. Finally, five field experiments were installed, evaluated by two agricultural seasons, totaling 10 harvests, evaluating rates of N and Mo applied via foliar application at the maximum development stage (December-January). In the crop subject to water deficit, foliar fertilization with N and Mo had little influence on sugarcane yield. Under adequate water conditions, in the average of five locations, the application of 5 kg ha-1 N increased sugarcane productivity by 6 Mg ha-1 . The rates of 10 and 20 kg ha-1 did not promote an increase in sugarcane yield. Mo contributed little to the increase in yield, although it increased the sugar content of the plant in the dry year. Foliar fertilization with N has the potential to increase sugarcane productivity under field conditions, although the association of Mo with N-urea was not very effective in improving N-urea recovery and sugarcane yield.O manejo do nitrogênio (N) impacta diretamente o balanço de carbono na produção de bioenergia a partir da cana-de-açúcar. Como forma de aumentar a eficiência da adubação nitrogenada, têm sido adotada a adubação foliar com N, em conjunto com molibdênio (Mo), que pode favorecer a assimilação do N pela participação na redutase do nitrato. A hipótese desta pesquisa é que a adubação foliar com N, associada ao Mo, aumenta a eficiência do uso do N (EUN) e a produtividade da cana-de-açúcar. Foram realizados dois experimentos em solução nutritiva e também experimentos no campo. O primeiro experimento em solução nutritiva avaliou a aplicação foliar de N-ureia em plantas com diferentes suprimentos de N (0,75; 1,5; 3,0; 7,5 e 15,0 mM de N). A adubação foliar com N aumentou a massa seca das folhas e o conteúdo total de N em 128% somente nas plantas supridas com 3,0 mM de N e que apresentaram maior desenvolvimento no momento da aplicação. O segundo experimento em solução nutritiva avaliou a recuperação do 15N aplicado via foliar em plantas com deficiências ou não de N. A aplicação foliar de N aumentou 5,1% a biomassa seca, porém não foi observada interação com Mo. A recuperação do 15N aplicado via foliar foi de 29,5 e 36%, respectivamente, para plantas deficientes e com suprimento adequado de N. Por fim, foram instalados cinco experimentos de campo, avaliados por duas safas agrícolas, totalizando 10 colheitas, avaliando doses de N e Mo aplicados via foliar no estádio de máximo desenvolvimento (dezembro-janeiro). Na safra sujeita a déficit hídrico, a adubação foliar com N e Mo influenciou pouco a produtividade da cana-de-açúcar. Sob condições hídricas adequadas, na média de nove locais a aplicação de 5 kg ha-1 N aumentou a produtividade da cana-de-açúcar em 6 t ha-1. As doses de 10 e 20 kg ha-1 não promoveram aumento da produtividade da cana-de-açúcar. O Mo contribuiu pouco para o aumento de produtividade, embora tenha aumentado o conteúdo de açúcar da planta no ano seco. A adubação foliar com N tem potencial de aumentar a produtividade da cana-de-açúcar em condições de campo, embora a associação de Mo com o N-ureia foi pouco efetiva em melhorar a recuperação do N- ureia e a produtividade da cana-de-açúcar