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dc.creatorPereira, Marcela de Souza-
dc.date.accessioned2024-01-17T14:12:30Z-
dc.date.available2024-01-17T14:12:30Z-
dc.date.issued2024-01-15-
dc.date.submitted2023-10-16-
dc.identifier.citationPEREIRA, M. de S. Equipamentos de baixo custo para controle de qualidade de bioinsumos produzidos on farm. 2023. 70 p. Dissertação (Mestrado em Ciência do Solo)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/58785-
dc.description.abstractBioinputs are biological products capable of promoting enhanced growth, development, and response mechanisms in the metabolism of plants. Their use not only aims to reduce economic impacts but also seeks to mitigate the environmental effects associated with agricultural practices. When based on microorganisms, these bioinputs can be produced by specialized companies following rigorous quality standards, or alternatively, through local production on rural properties, a process known as "on-farm" bioinput production. However, this production is heterogeneous, ranging from highly technified facilities to rudimentary and improvised systems using resources such as drums and plastic boxes, due to the high costs associated with commercial bioreactors. Another bottleneck in "on-farm" bioinput production is the assessment of the quality of these bioinputs, which, when conducted, is often limited to imprecise phenotypic techniques, especially for prokaryotes. The use of DNA-based techniques, on the other hand, can be quite opportune for quality control of bioinputs due to their precision; however, the equipment needed to perform these analyses is costly. In this work, we investigated the feasibility of applying Open Science principles to the development of low-cost and open-access equipment capable of replicating the functionalities of commercial equipment as a way to facilitate the use of molecular methods for bioinput quality control. This includes the development of the necessary instrumentation to perform DNA extraction, DNA fragment amplification by PCR (thermocycler), and band analysis by agarose gel electrophoresis (electrophoresis power supply and gel box) using microcontrollers, low-cost electronic components, and 3D-printed parts. Using nitrogen-fixing nodular bacteria in legumes as a proof of concept, we developed a low- cost methodology that allowed the execution of barcode analysis with BOX-PCR to distinguish different strains, species, and genera of bacteria. For the thermocycler developed here, the adopted temperature control system showed good stability and an average absolute error of 0.015°C. This equipment successfully amplified DNA fragments through BOX-PCR. For the gel electrophoresis power supply and gel box, there was correct discrimination of band profiles, resulting in distinct profiles for different isolates. Although adaptations are needed to make the equipment more user- friendly, we demonstrated a viable approach for making these molecular techniques accessible to small laboratories. The project is freely available with an open license for the user community to make necessary adaptations.pt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavraspt_BR
dc.rightsacesso abertopt_BR
dc.rightsAttribution 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/*
dc.subjectProdutos biológicospt_BR
dc.subjectBOX-PCRpt_BR
dc.subjectCiência abertapt_BR
dc.subjectRizóbiospt_BR
dc.subjectBiological productspt_BR
dc.subjectOpen sciencept_BR
dc.subjectRhizobiapt_BR
dc.titleEquipamentos de baixo custo para controle de qualidade de bioinsumos produzidos on farmpt_BR
dc.title.alternativeLow-cost equipment for on farm quality control of bioinputspt_BR
dc.typedissertaçãopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência do Solopt_BR
dc.publisher.initialsUFLApt_BR
dc.publisher.countrybrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Carvalho, Teotonio Soares de-
dc.contributor.referee1Moreira, Fatima Maria de Souza-
dc.contributor.referee2Jesus, Ederson da Conceição-
dc.description.resumoBioinsumos são produtos biológicos capazes de proporcionar melhor crescimento, desenvolvimento e mecanismos de respostas no metabolismo de plantas. Sua utilização não apenas visa reduzir os impactos econômicos, mas também busca mitigar os efeitos ambientais associados à prática agrícola. Quando baseados em microrganismos, esses bioinsumos podem ser produzidos por empresas especializadas, seguindo rigorosos padrões de qualidade, ou alternativamente, através da produção local em propriedades rurais, processo conhecido como produção de bioinsumos “on farm”. Entretanto, essa produção é heterogênea, incluindo desde instalações altamente tecnificadas até sistemas rudimentares e improvisados que utilizam recursos como tambores e caixas plásticas, devido aos elevados custos associados aos biorreatores comerciais. Outro gargalo da produção de bioinsumos “on farm” é a avaliação da qualidade desses bioinsumos que, quando efetuada, é frequentemente limitada a técnicas fenotípicas pouco precisas, especialmente para procariotos. A utilização de técnicas baseadas em DNA, por outro lado, pode ser bastante oportuna para o controle de qualidade dos bioinsumos devido à sua precisão, porém, os equipamentos necessários para executar essas análises possuem alto custo. Neste trabalho, investigamos a viabilidade da aplicação de princípios da Ciência Aberta para o desenvolvimento de equipamentos de baixo custo e acesso livre capazes de replicar as funcionalidades de equipamentos comerciais, como uma forma de facilitar a utilização de métodos moleculares para controle de qualidade de bioinsumos. Isso inclui o desenvolvimento da instrumentação necessária para realizar a extração de DNA, a amplificação de fragmentos de DNA por PCR (termociclador) e análise de bandas por eletroforese em gel de agarose (fonte e cuba de eletrofore), por meio da utilização de microcontroladores, componentes eletrônicos de custo reduzido e peças fabricadas por impressão 3D. Utilizando bactérias fixadoras de nitrogênio nodulíferas em leguminosas para prova de conceito, nós desenvolvemos uma metodologia de baixo custo que permitiram a execução da análise de barcode com BOX-PCR para distinguir diferentes estirpes, espécies e gêneros de bactérias. Para o termociclador aqui desenvolvido, o sistema de controle de temperatura adotado apresentou boa estabilidade e erro médio absoluto de 0,015°C. Esse equipamento foi capaz de amplificar com êxito os fragmentos de DNA por meio do BOX-PCR. Para a cuba e fonte de eletroforese em gel, houve a correta discriminação dos perfis de bandas, resultando em perfis distintos para os diferentes isolados. Embora necessite de adaptações para tornar os equipamentos mais amigáveis para os usuários, nós demonstramos uma abordagem viável para que essas técnicas moleculares sejam acessíveis a pequenos laboratórios. O projeto está disponível gratuitamente com licença aberta para que a comunidade usuária faça as adaptações necessárias.pt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Ciência do Solopt_BR
dc.subject.cnpqManejo e Conservação do Solopt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/1343125877561795pt_BR
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