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A dupla natureza do Metarhizium: integrando os benefícios endofíticos às plantas e ao controle entomopatogênico de pragas
No full textEntomopathogenic fungi perform important functions in the ecosystem, being able to act as decomposers of organic matter, and plant growth promoters, in addition to their potential to control insects. Because they are highly diverse organisms, they can establish themselves in equally distinct systems and can occur naturally in soils in natural or highly managed environments, as is the case with crops. Considering the different compositions of the environment they inhabit, these microorganisms often need to adapt to stressful situations, especially in high temperatures and UV radiation. In this way, fungi that have multiple life cycles end up obtaining adaptive advantages, as they can remain in the environment for longer periods, effectively colonizing insects, associated with corpses, and even living in symbiosis with plants. Some of the classic examples of multifunctional organisms are fungi of the genus Metarhizium, which have already shown themselves capable of associating with plants from different cultures as endophytes. When this relationship occurs, these fungi become capable of manipulating direct and indirect defenses, promoting, for example, the production of secondary metabolites or even fungal toxins capable of reducing insect herbivory. It is even known that the fungus can relocate these defenses to specific organs of the plant, depending on the attack of the pests associated with them. Furthermore, there are still studies that explore the ability of these microorganisms to modulate the production of volatiles in plants, promoting attraction or repellency not only of herbivores but also of potential predators capable of controlling pests. In this work, we began to explore the fungal composition of soils from coffee cultivation systems in the Cerrado Mineiro, under diversified systems (i.e., with the insertion of multifunctional plants) and under conventional crops where monoculture was established. The isolates used for molecular characterization came from a pre-established system in 2019, with three samplings carried out until 2021. Although we did not find significant differences in the composition of fungal genera in both systems, we noticed that the dominant genus was Metarhizium, possibly due to its previously mentioned high adaptability characteristics. Therefore, we chose to evaluate in Chapter II the effect of the species M. roberts ii and M. brunneum on the control of the coffee leaf miner (Leucoptera coffeella), with their inoculation in coffee seeds treated with fungicides. We observed that these fungi were able to prolong the life cycle of insects, promoting a reduction in the total number of individuals. Furthermore, they also reduced the number of insects in the second generation, in addition to promoting the growth of coffee plants. Given these results, we also decided to evaluate in Chapter III the effects of this group of microorganisms on a hemimetabolous pest, a pest of a short-cycle crop. We then chose whiteflies (Bemisia tabaci) and cotton plants, and inoculated M. anisopliae by seed inoculation and also by drench in the soil. We observed a reduction in the number of insect eggs and adults when they fed on plants inoculated via seeds, in addition to a greater number of leaves in cotton plants that were subjected to the same treatment. To begin exploring higher trophic levels, we also carried out olfactometer choice experiments with the whitefly and its predator, the ladybug Hippodamia convergens. Our results demonstrated a repellency effect when subjected to the choice of plants inoculated via seed, and a predator attraction effect was observed with the same treatment. In this way, our work seeks to explore the potential benefits of using Metarhizium for sustainable pest management, considering its insect control potential and its endophytic action, which has also been shown to be beneficial for plants. Keywords: entomopathogenic fungi; sustainable management ; biological control.Os fungos entomopatogênicos desempenham importantes funções no ecossistema, podendo atuar como decompositores de matéria orgânica, promotores de crescimento de plantas, além do seu potencal de controle de insetos. Por se tratarem de organismos altamente diversos, eles conseguem se estabelecer em sistemas igualmente distintos, podendo ocorrer naturalmente em solos de ambientes naturais ou altamente manejados, como é o caso dos cultivos agrícolas. Considerando as diferentes composições do ambiente nos quais habitam, estes microrganismos muitas vezes precisam se adaptar a situações de estresse, especialmente no que diz respeito a temperatura e radiação UV. Desta forma, os fungos que possuem ciclos de vida múltiplos acabam obtendo vantagens adaptativas, pois são capazes de permanecer no ambiente por períodos mais longos, sejam efetivamente colonizando insetos, ou associados a cadáveres e até mesmo vivendo em simbiose com plantas. Alguns do clássicos exemplos de organismos multifuncionais são os fungos do gênero Metarhizium, os quais já se mostraram capazes de se associarem a plantas de diversas culturas como endofítico. Quando esta relação ocorre, estes fungos tornam-se capazes de manipularem defesas diretas e indiretas, promovendo, por exemplo, a produção de metabólitos secundários ou até mesmo toxinas fúngicas capazes de diminuírem a herbivoria de insetos. Sabe-se, inclusive, que o fungo é capaz de realocar estas defesas para órgãos específicos da planta, a depender do ataque das pragas a elas associadas. Além disso, ainda existem estudos que exploram a capacidade destes microrganismos de modularem a produção de voláteis nas plantas, promovendo atração ou repelência não só de herbívoros, mas também de potenciais predadores capazes de controlarem pragas. Neste trabalho, nós começamos a explorar a composição fúngica de solos de sistemas de cultivos de café do Cerrado Mineiro, sob sistemas diversificados (i.e com inserção de plantas multifuncionais) e de cultivos convencionais onde a monocultura foi estabelecida. Os isolados utilizados para a caracterização molecular foram provenientes de um sistema pré estabelecido em 2019, com três coletas realizadas até 2021. Embora não tenhamos encontrado diferenças significativas na composição de gêneros de fungos em ambos os sistemas, nós percebemos que o gênero recuperado com maior frequência foi o Metarhizium, possivelmente por suas características de alta adaptabilidade anteriormente mencionadas. Desta forma, optamos por avaliar no Capítulo II o efeito das espécies M. robertsii e M. brunneum no controle do bicho-mineiro do cafeeiro (Leucoptera coffeella), com uma inoculação dos mesmos em sementes de café tratadas com fungicidas. Nós observamos que estes fungos foram capazes de prolongar o ciclo de vida dos insetos, promovendo uma redução no número total de indivíduos. Além disso, eles também reduziram o número de insetos na segunda geração, além de promoverem crescimento de plantas de café. Diante destes resultados, também avaliamos no Capítulo III os efeitos deste grupo de microrganismos em um inseto hemimetábolo, praga de uma cultura de ciclo curto. Escolhemos então a mosca- branca (Bemisia tabaci) e plantas de algodão, e realizamos a inoculação de M. anisopliae por inoculação de sementes e por drench no solo. Nós observamos uma redução no número de ovos e de adultos do inseto quando estes se alimentaram das plantas inoculadas via semente, além de um maior número de folhas em algodoeiros que foram submetidos ao mesmo tratamento. Para iniciar a exploração de níveis tróficos superiores, realizamos também experimentos de escolha em olfatômetro com a mosca-branca e com seu predador, a joaninha Hippodamia convergens. Nossos resultados demonstraram um efeito de repelência da mosca-branca quando submetida à escolha de plantas inoculadas via semente, e um efeito de atração do predador foi observado em relação ao mesmo tratamento. Palavras-chave: fungos entomopatogênicos; manejo sustentável; controle biológico.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais (EPAMIG
Hybrid films of cellulose ccetate/Laponite RD® associated with fenpropathrin: gradual release and toxicity to Brevicoryne brassicae (Hemiptera: Aphididae)
Full text linkBrevicoryne brassicae (Linnaeus, 1758) (Hemiptera: Aphididae), é um inseto sugador, que ao se alimentar ocasiona em danos a diversas culturas de interesse agrícola. O controle de espécies-praga por meio da pulverização de inseticidas sintéticos, gera grandes impactos ao meio ambiente. A crescente demanda pela mitigação dos danos ocasionados por moléculas inseticidas, tem impulsionado o setor para o investimento em novas tecnologias. Materiais híbridos orgânico- inorgânicos associados a ativos fitossanitários tem apresentado excelentes resultados para o setor agrícola. Este estudo teve como objetivos produzir um filme híbrido de acetato de celulose e Laponita RD® contendo o inseticida/acaricida fenpropatrina (AF e AFL) para o controle de B. brassicae e observar a capacidade de liberação do ativo fenpropatrina, por meio do nanocompósito formado. Os filmes AF e AFL, assim como os tratamentos que não continham o inseticida (AC e AL) foram preparados pelo método casting. Os filmes foram caracterizados por meio das técnicas de difração de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier- reflectância total atenuada (FTIR- ATR), espectroscopia de Raman e análise termogravimétrica com calorimetria exploratória diferencial (TGA- DSC). A eficácia do nanocompósito assim como da forma comercial do inseticida, fenpropatrina 300 E.C, foi verificada por meio de bioensaios, onde B. brassicae foi colocado em contato com os materiais contendo o inseticida. A capacidade de liberação bem como a quantificação do ativo por meio do nanocompósito também foram investigadas. O preparo dos filmes resultou em membranas homogêneas. As técnicas de caracterização, confirmaram a presença do inseticida fenpropatrina nos filmes obtidos. A exposição de B. brassicae aos filmes contendo fenpropatrina em uma concentração de 0,2 mg mL-1 resultou em uma mortalidade corrigida de 71,5 % em um período de avaliação de até 31 horas. Também foi realizada uma curva dose- resposta com concentrações de 0,1; 0,2; 0,5 e 1,0 mg mL-1 a partir de uma solução estoque de fenpropatrina 300 C.E, onde obteve-se mortalidade corrigida de até 81,4% em 31 horas de avaliação, além de obter as concentrações letais para causar mortalidade de 50%, 80% e 90% (CL50, CL80 e CL90) dos indivíduos, por meio da análise de Probit. Não foi possível quantificar fenpropatrina no nanocompósito formado, devido a uma possível degradação da molécula. Este estudo contribui para um manejo mais sustentável de pragas agrícolas, pois a liberação gradual do inseticida e a mortalidade obtida em baixas concentrações do ativo, sugerem eficácia no controle e a possibilidade de aplicação do nanocompósito no manejo de B. brassicae. Palavras-chave: Nanocompósitos poliméricos; nanoinseticidas; manejo de pragasBrevicoryne brassicae (Linnaeus, 1758) (Hemiptera: Aphididae) is a sucking insect that causes damage to various crops of agricultural interest when feeding. The control of pest species through the spraying of synthetic insecticides generates significant impacts on the environment. The increasing demand for the mitigation of damage caused by insecticide molecules has driven the sector towards investment in new technologies. Organic-inorganic hybrid materials associated with phytosanitary active ingredients have shown excellent results for the agricultural sector. This study aimed to produce a hybrid film of cellulose acetate and Laponite RD® containing the insecticide/acaricide fenpropathrin (FA and LFA) for the control of B. brassicae and to observe the release capacity of the active ingredient fenpropathrin through the formed nanocomposite. The FA and LFA films, as well as the treatments that did not contain the insecticide (CA and LA), were prepared by the casting method. The films were characterized using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy with attenuated total reflectance (FTIR-ATR), Raman spectroscopy, and thermogravimetric analysis with differential scanning calorimetry (TGA-DSC). The efficacy of the nanocomposite, as well as the commercial form of the insecticide, fenpropathrin 300 EC, was verified through bioassays, where B. brassicae was placed in contact with the materials containing the insecticide. The release capacity, as well as the quantification of the active ingredient through the nanocomposite, were also investigated. The preparation of the films resulted in homogeneous membranes. The characterization techniques confirmed the presence of the insecticide fenpropathrin in the obtained films. The exposure of B. brassicae to films containing fenpropathrin at a concentration of 0,2 mg mL-1 resulted in a corrected mortality of 71,5% over an evaluation period of up to 31 hours. A dose-response curve was also performed with concentrations of 0,1; 0,2; 0,5; and 1,0 mg mL-1 from a stock solution of fenpropathrin 300 EC, where a corrected mortality of up to 81,4% was obtained in 31 hours of evaluation, in addition to obtaining the lethal concentrations to cause mortality of 50%, 80%, and 90% (LC50, LC80, and LC90) of the individuals through Probit analysis. It was not possible to quantify fenpropathrin in the formed nanocomposite due to possible degradation of the molecule. This study contributes to a more sustainable management of agricultural pests, as the gradual release of the insecticide and the mortality obtained at low concentrations of the active ingredient suggest efficacy in control and the possibility of applying the nanocomposite in the management of B. brassicae. Keywords: Polymeric nanocomposites; nanoinsecticides; pest managementCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Morpho functional and physical evaluation of goat semen before and after lyophilization
Full text linkA preservação eficiente de gametas masculinos representa um pilar estratégico das biotecnologias reprodutivas voltadas à conservação genética e ao melhoramento animal. Embora a criopreservação seja amplamente utilizada, suas limitações operacionais e ambientais têm estimulado a investigação de métodos alternativos, como a liofilização. Este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos da liofilização sobre a morfologia, a viabilidade celular e a integridade funcional da membrana plasmática de espermatozoides caprinos (Capra aegagrus hircus). Foram utilizados ejaculados de seis reprodutores adultos, clinicamente saudáveis, coletados por vagina artificial e avaliados conforme critérios do Colégio Brasileiro de Reprodução Animal (CBRA, 2013). As amostras com motilidade =70% e vigor =3 foram diluídas com meio comercial BotuBov® e divididas em três grupos experimentais: controle (sem trealose), adição de 0,2 M de trealose e adição de 0,5 M de trealose. Após resfriamento a 5?°C, as amostras foram congeladas até –100?°C, liofilizadas a –55?°C sob vácuo por 24 horas e, em seguida, reidratadas com água ultrapura. Foram então avaliadas quanto à morfologia (microscopia de contraste de fase), viabilidade celular (eosina-nigrosina) e integridade funcional de membrana (HOST). Verificou-se perda total da motilidade e do vigor espermático em todos os grupos liofilizados. A comparação entre liofilização e criopreservação não revelou diferenças estatísticas nos parâmetros de viabilidade celular, integridade funcional de membrana, defeitos maiores ou totais. Apenas motilidade e vigor diferiram, sendo nulos na liofilização. Em relação aos defeitos menores (DEFMEN), não houve diferença estatística entre nenhum grupo tratado (liofilizado ou criopreservado) e o sêmen fresco, indicando preservação desse parâmetro mesmo após os procedimentos de conservação. Tais achados indicam que, embora a liofilização comprometa severamente a cinética espermática, ela é capaz de manter, em níveis comparáveis à criopreservação, características estruturais importantes, como viabilidade celular, integridade de membrana e morfologia fina. Considerando que a motilidade não é requisito essencial para técnicas como a injeção intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI), a liofilização, quando bem conduzida, pode representar uma alternativa viável à criopreservação tradicional em programas de conservação genética e reprodução assistida, sobretudo para pequenos ruminantes.Palavras-chave: Parâmetros espermáticos; Preservação gamética; Integridade celular; Biotecnologia da reprodução; Injeção intracitoplasmática de espermatozoidesThe efficient preservation of male gametes represents a strategic pillar of reproductive biotechnologies aimed at genetic conservation and animal breeding. Although cryopreservation is widely used, its operational and environmental limitations have stimulated the investigation of alternative methods, such as lyophilization. This study aimed to evaluate the effects of lyophilization on the morphology, cell viability, and functional integrity of the plasma membrane of goat spermatozoa (Capra aegagrus hircus). Ejaculates were collected from six healthy adult bucks using artificial vagina and evaluated according to the standards of the Brazilian College of Animal Reproduction (CBRA, 2013). Samples showing progressive motility =70% and vigor =3 were diluted in BotuBov® commercial extender and distributed into three experimental groups: control (without trehalose), addition of 0.2 M trehalose, and addition of 0.5 M trehalose. Samples were cooled to 5?°C, frozen in a programmed curve to –100?°C, and lyophilized at –55?°C under vacuum for 24 hours. After rehydration with ultrapure water, sperm cells were evaluated for morphology (phase-contrast microscopy), cell viability (eosin-nigrosin stain), and plasma membrane functional integrity (hypoosmotic swelling test – HOST). A total loss of sperm motility and vigor was observed in all lyophilized groups. The comparison between lyophilized and cryopreserved semen revealed no statistical differences in cell viability, membrane integrity, or in the incidence of major and total morphological defects. Only motility and vigor differed significantly, with complete loss observed in lyophilized samples. Regarding minor defects, no statistical difference was found between any treated group (lyophilized or cryopreserved) and fresh semen, indicating preservation of this parameter even after conservation procedures. These findings indicate that although lyophilization severely compromises sperm kinetics, it can preserve structural characteristics such as cell viability, membrane integrity, and fine morphology at levels comparable to cryopreservation. Considering that motility is not essential for techniques such as intracytoplasmic sperm injection (ICSI), lyophilization, when properly conducted, may represent a viable alternative to conventional cryopreservation in genetic conservation programs and assisted reproduction strategies, especially for small ruminants.Keywords: Sperm parameters; Gamete preservation; Cell integrity; Reproductive biotechnology; Intracytoplasmic sperm injectionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Morte celular programada em plantas de Luffa cylindrica in vitro (L.) Roem: uma investigação fisiológica
Full text linkProgrammed cell death (PCD) is a crucial regulatory mechanism in plant life cycles, impacting various stages from reproduction to leaf aging. Polyamines, including putrescine, spermidine, and spermine, play significant roles in PCD regulation, while newer polyamines like thermospermine (TSPM) and xylem (XY) also influence plant growth and development. Synthetic auxin analogs such as 2,4-D Iso-octyl ester (2,4-D IOE) have been shown to affect root formation and xylem development. Luffa cylindrica, an economically important plant species, exhibits various PCD processes during its development stages, yet research into its morphological and physiological aspects, particularly concerning PCD- aspects, remains elusive. Recent studies have focused on investigating the impact of different treatments involving polyamines and growth regulators on Luffa cylindrica grown in vitro. These studies have examined growth characteristics, plant anatomy, antioxidant activity, lipid peroxidation, andgene expression. In vitro cultivation techniques, such as photoheterotrophic (PH) and photomixotrophic (PM) systems, have been employed to study Luffa growth under controlled conditions. Comparative analysis between PH and PM systems has revealed differences in growth parameters, metabolism, and stress response. Notably, PH cultivation has been associated with anatomical changes, altered metabolism, and increased antioxidant enzyme activity, indicating higher susceptibility to oxidative damage compared to the PM system. Furthermore, proteomic analysis has identified proteins potentially involved in PCD regulation, suggesting Luffa cylindrica as a promising model for studying PCD mechanism in plants. Keywords: Programmed Cell Death. Plant anatomy. Proteomics. Polyamines. Oxidative stress.A morte celular programada (MCP) é um mecanismo regulatório crucial nos ciclos de vidadas plantas, impactando várias etapas, desde a reprodução até o envelhecimento das folhas.As poliaminas, incluindo putrescina, espermidina e espermina, desempenham papéis significativos na regulação da MCP, enquanto poliaminas mais recentes como termospermina (TSPM) e xilemina (XY) também influenciam o crescimento e desenvolvimento das plantas. Auxinas análogas sintéticas como o éster iso-octílico de 2,4-D (2,4-D IOE) mostraram afetar aformação de raízes e o desenvolvimento do xilema. Luffa cylindrica, uma espécie de planta economicamente importante, exibe vários fenômenos de MCP durante suas fases de crescimento, mas a pesquisa sobre seus aspectos morfológicos e fisiológicos, especialmente em relação ao envolvimento da MCP, ainda é limitada. Estudos recentes têm se concentrado em investigar o impacto de diferentes tratamentos envolvendo poliaminas e reguladores de crescimento em Luffa cylindrica cultivada in vitro. Esses estudos examinaram características de crescimento, anatomia da planta, atividade antioxidante, peroxidação lipídica e aspectos moleculares. Além disso, técnicas de cultivo, como os sistemas foto-heterotrófico (PH) e fotomixotrófico (PM), foram empregadas para estudar o crescimento de Luffa em condições controladas. Análises comparativas entre os sistemas PH e PM revelaram diferenças em parâmetros de crescimento, metabolismo e resposta ao estresse. Notavelmente, o cultivo PH foi associado a mudanças anatômicas, metabolismo alterado e aumento da atividade enzimática antioxidante, indicando maior suscetibilidade a danos oxidativos em comparação com o sistema PM. Além disso, a análise proteômica identificou proteínas potencialmente envolvidas na regulação da MCP, sugerindo Luffa cylindrica como um modelo promissor paraestudar os mecanismos de MCP em plantas. Palavras-chave: Morte Celular Programada. Anatomia. Proteômica. Poliaminas. Estresse oxidativo.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (Fapemig)Instituto de Biotecnologia Aplicada à Agropecuária - BIOAGRO/UF
Use of recombinant gonadotrophins in superovulation and in vivo embryo production in goats
Full text linkO objetivo deste estudo foi avaliar os parâmetros relacionados à produção de embriões in vivo em cabras superovuladas com FSH de diferentes fontes. Foram utilizadas vinte e uma cabras mestiças da raça Alpina, distribuídas uniformemente em dois grupos. Os animais receberam dispositivos intravaginais de progesterona por seis dias, além da administração de cloprostenol e GnRH, 12 horas antes e 36 horas após a remoção do dispositivo, respectivamente. O tratamento superovulatório foi iniciado 60 h antes da remoção do dispositivo, com primeira dose de FSH (333 UI divididos fracionadas em seis doses decrescentes de 25-25-15-15-10-10%) no grupo G-pFSH (n=10) e 100 µg de FSH bovino recombinante rbFSH (rbFSH) no grupo G- rbFSH+reCG (n=11), que recebeu dose adicional de 200 UI de eCG recombinante 24 horas antes da remoção do dispositivo. As cabras foram acasaladas naturalmente por seis machos férteis a intervalos de 12 horas durante o cio. A recuperação não- cirúrgica de embriões foi realizada sete dias após o estro. Ambos os grupos apresentaram 100% de manifestação de cio. Não houve diferença (P>0,05) em nenhuma das respostas avaliadas de manifestação de estro, resposta ovulatória e produção de embriões. A duração média do estro foi de 32,72 ± 4,30 e 37,00 ± 3,32 respectivamente. O número médio de corpos lúteos e embriões viáveis foi de 13,45 ± 1,58 e 4,5 ± 1,3 em G-rbFSH+reCG e 15,50 ± 2,01 e 6,6 ± 2.1 em G-pFSH, respectivamente. A taxa de recuperação de embriões por via transcervical foi de 52% e 59%, respectivamente. O protocolo simplificado de superovulação de duas doses utilizando rbFSH e reCG foi tão eficiente quanto o protocolo tradicional de seis doses na produção de embriões em cabras. Palavras-chave: cabras; superovulação; hormonioterapiaThe objective of this study was to evaluate parameters related to in vivo embryo production in goats superovulated with FSH from different sources. Twenty-one multiparous dairy goats were uniformly distributed into two groups. Animals received intravaginal progesterone devices for six days, in addition to cloprostenol and GnRH administration, 12 hours before and 36 hours after device removal, respectively. Superovulatory treatment was performed at 12 h interval, starting 60 h before device removal with the first dose of p-FSH (333 IU divided into six decreasing doses of 25- 25-15-15-10-10%) in the G-pFSH group (n=10) and 100 µg of recombinant bovine FSH (rbFSH) in the G-rbFSH+reCG group (n=11), which received an additional dose of 200 IU of recombinant eCG 24 hours before device removal. Goats were naturally mated by six fertile males at 12-hour intervals during estrus. Non-surgical embryo recovery was performed seven days after estrus onset. Both groups showed 100% estrus. There was no difference (P>0.05) in any of the evaluated responses for estrus, ovulatory response, and embryo production. The average estrus duration was 32.72 ± 4.30 and 37.00 ± 3.32 hours to G-pFSH and G-rbFSH+reCG, respectively. The average number of corpora lutea and viable embryos was 13.45 ± 1.58 and 4.5 ± 1.3 in G-rbFSH+reCG, and 15.50 ± 2.01 and 6.6 ± 2.1 in G-pFSH, respectively. The transcervical embryo recovery rate was 52% and 59% to to G-pFSH and G- rbFSH+reCG, respectively. The simplified two-dose superovulation protocol using rbFSH and reCG was as efficient as the traditional six-dose protocol for embryo production in goats. Keywords: caprine; superovulation;; hormone therapyCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Efeitos do treinamento resistido de alta velocidade e do treinamento resistido com volantes inerciais nas diferentes manifestações de força muscular, capacidade funcional, sintomas de ansiedade e depressão e qualidade de vida de pessoas com lesão medular
Full text linkThis thesis investigated the effects of three resistance training (RT) modalities—Traditional Resistance Training (TRT), Flywheel Resistance Training (FWRT), and High-Velocity Resistance Training (HVRT)—on different manifestations of muscle strength, functional capacity, anxiety and depression symptoms, and quality of life in individuals with spinal cord injury (SCI). Thirty-two participants with chronic SCI were divided into three groups (TRT: n = 12; FWRT: n = 8; HVRT: n = 12) and trained twice weekly for eight weeks. All sessions were supervised, and no adverse events occurred during the intervention. Functional capacity, muscle strength (isometric, dynamic, and power), body composition, and mental health indicators were assessed before and after training. Statistical analyses included repeated measures ANOVA and minimal clinically important difference (MCID) calculations to determine both statistical and clinical relevance. All training modalities promoted significant improvements in at least one functional domain. FWRT produced the greatest enhancement in functional agility, reducing the completion time of agility tests beyond the MCID threshold, which highlights the efficiency of eccentric overload in improving neuromotor control and task execution speed. TRT and HVRT significantly increased maximal voluntary isometric contraction (MVIC), while HVRT demonstrated superior effects on dynamic strength (1RM) and muscle power across multiple load intensities (40–80% 1RM). These findings confirm that high-velocity training can enhance neuromuscular performance even with moderate loads, offering a feasible strategy for individuals with physical limitations. Regarding body composition, FWRT led to significant increases in lean mass and bone mineral content, whereas HVRT effectively prevented fat mass gain. Although none of the RT modalities reversed osteopenia, FWRT and TRT induced meaningful bone health improvements. Psychologically, TRT contributed to reduced anxiety symptoms and enhanced social interaction, FWRT improved perceived functionality and pain management, and HVRT promoted greater vitality and reduced emotional limitations. Collectively, these adaptations translated into improved quality of life and emotional well-being, demonstrating the multidimensional benefits of resistance training for individuals with SCI. This study is the first to compare three resistance training modalities under similar protocols in this population, and the first to implement flywheel and high-velocity resistance training approaches in individuals with SCI. Despite methodological challenges related to participant heterogeneity and non-randomized allocation, the pragmatic design increased ecological validity, reflecting real-world rehabilitation contexts. In conclusion, TRT, FWRT, and HVRT each confer distinct but complementary benefits for people with spinal cord injury. FWRT is particularly effective for improving functional agility and lean mass, HVRT excels in enhancing dynamic strength and muscle power, and TRT supports psychological and social outcomes. Combining these modalities within individualized rehabilitation programs can maximize physical and psychological adaptations, reinforcing resistance training as a safe, accessible, and comprehensive strategy to promote autonomy, functionality, and quality of life in individuals with spinal cord injury. Keywords: Spinal cord injury; Resistance training; Flywheel; Eccentric training; High- velocity training; Functional capacity; Mental health; Quality of life.Esta tese investigou os efeitos de três modalidades de treinamento resistido (TR) — Treinamento Resistido Tradicional (TRT), Treinamento Resistido com Roda de Inércia (Flywheel) (FWRT) e Treinamento Resistido de Alta Velocidade (HVRT) — sobre diferentes manifestações de força muscular, capacidade funcional, sintomas de ansiedade e depressão e qualidade de vida em indivíduos com lesão medular (LM). Trinta e dois participantes com LM crônica foram divididos em três grupos (TRT: n = 12; FWRT: n = 8; HVRT: n = 12) e realizaram oito semanas de treinamento supervisionado, com duas sessões semanais. Nenhum evento adverso foi relatado durante a intervenção. Foram avaliadas a capacidade funcional, a força muscular (isométrica, dinâmica e de potência), a composição corporal e indicadores de saúde mental antes e após o período de treinamento. As análises estatísticas envolveram ANOVA de medidas repetidas e o cálculo da diferença mínima clinicamente importante (MCID), a fim de identificar relevância estatística e clínica dos resultados. Todas as modalidades de treinamento promoveram melhorias significativas em pelo menos um domínio funcional. O FWRT apresentou o maior ganho de agilidade funcional, reduzindo significativamente o tempo de execução do teste — valor superior ao limiar clínico mínimo — evidenciando a eficácia da sobrecarga excêntrica em aprimorar o controle neuromotor e a eficiência nas tarefas. O TRT e o HVRT aumentaram significativamente a contração isométrica voluntária máxima (MIVC), enquanto o HVRT mostrou efeitos superiores sobre a força dinâmica (1RM) e a potência muscular em múltiplas intensidades de carga (40–80% de 1RM). Esses achados confirmam que o treinamento em alta velocidade pode melhorar o desempenho neuromuscular mesmo com cargas moderadas, sendo uma estratégia viável para pessoas com limitações físicas. Na composição corporal, o FWRT promoveu aumento significativo da massa magra e do conteúdo mineral ósseo, enquanto o HVRT preveniu o acúmulo de gordura corporal. Embora nenhuma modalidade tenha revertido a osteopenia, FWRT e TRT resultaram em melhora clinicamente relevante da saúde óssea. Do ponto de vista psicológico, o TRT reduziu sintomas de ansiedade e favoreceu a interação social; o FWRT melhorou a percepção de funcionalidade e o manejo da dor; e o HVRT aumentou a vitalidade e reduziu limitações emocionais. Em conjunto, esses efeitos refletiram melhorias consistentes na qualidade de vida e no bem-estar emocional, reforçando os múltiplos benefícios do treinamento resistido para pessoas com LM. Este é o primeiro estudo a comparar três modalidades de TR sob protocolos similares nessa população e o primeiro a aplicar o treinamento com roda de inércia e o treinamento de alta velocidade em indivíduos com LM. Apesar de limitações metodológicas relacionadas à heterogeneidade da amostra e à ausência de randomização, o desenho pragmático conferiu maior validade ecológica, refletindo condições reais de reabilitação. Conclui-se que TRT, FWRT e HVRT produzem benefícios distintos e complementares em pessoas com lesão medular. O FWRT destaca-se pela melhora da agilidade e da massa magra; o HVRT, pelo aumento da força dinâmica e da potência muscular; e o TRT, por favorecer aspectos psicológicos e sociais. A combinação dessas modalidades em programas individualizados pode maximizar adaptações físicas e mentais, consolidando o treinamento resistido como uma estratégia segura, acessível e abrangente para promover autonomia, funcionalidade e qualidade de vida em indivíduos com lesão medular. Palavras-chave: Lesão medular; Treinamento resistido; Flywheel; Treinamento excêntrico; Treinamento de alta velocidade; Capacidade funcional; Saúde mental; Qualidade de vida.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Impacts of land use and land cover change on the Cerrado precipitation regime
No full textAs mudanças de uso e cobertura do solo constituem um dos maiores problemas ambientais no Cerrado, impulsionadas majoritariamente pela expansão do setor agropecuário sobre áreas com vegetação nativa. Apesar dos impactos já documentados e da importância ecológica e econômica do bioma, sua proteção ainda é negligenciada, com legislação deficiente e áreas protegidas mal planejadas. Dessa forma, esse trabalho visou avaliar as possíveis relações entre as mudanças de uso e cobertura do solo e o regime de precipitação no Cerrado. Para isso, foi calculada a correlação de Spearman entre o uso do solo agropecuário e variáveis obtidas a partir de dados de chuva, como total precipitado, frequência de dias secos e os parâmetros da estação chuvosa (início, fim e duração). O total de precipitação e de dias secos foi analisado para cada trimestre: dezembro, janeiro e fevereiro (verão); março, abril e maio (outono); junho, julho e agosto (inverno); e setembro, outubro e novembro (primavera). Como o bioma apresenta grande heterogeneidade ambiental, ele foi dividido em vinte ecorregiões, com as análises conduzidas individualmente em cada uma, visto que cada local pode ter uma resposta diferente. Nos locais em que houve resultados estatisticamente significativos nas análises de correlação, as relações foram modeladas através de Modelos Aditivos Generalizados. Os resultados mostram correlações moderadas no geral, com todos eles indicando a intensificação de condições secas conforme o uso do solo agropecuário se expandiu, embora com magnitudes relativamente fracas e relações não lineares. Os resultados significativos se concentraram em trimestres com meses mais secos, quando a precipitação fica menos dependente de sistemas atmosféricos de larga escala. Durante o outono, foram observadas correlações com o total precipitado e com a frequência de dias secos em regiões na macrorregião do Centro-Oeste. No inverno, correlações com essas variáveis foram identificadas em áreas que abrangem o Tocantins, partes do Mato Grosso e de Goiás. Essas regiões também apresentaram correlações com a frequência de dias secos durante a primavera, bem como com o início e o fim da estação chuvosa, indicando, respectivamente, seu atraso e encurtamento à medida que a expansão agropecuária se intensificou nesses locais. Esse estudo demonstrou as áreas e épocas potencialmente mais afetadas pelas mudanças de uso e cobertura do solo no Cerrado, a fim de contribuir para o conhecimento científico e ampliar o debate sobre a ainda ineficiente conservação do bioma. Palavras-chave: chuva; desmatamento; savana; mudanças climáticasLand use and land cover changes are amongst the major environmental problems in the Brazilian Cerrado, driven primarily by the agribusiness expansion over native vegetation. Despite the well-documented impacts and the region’s ecological and economic relevance, the biome’s protection remains neglected, with weak legislation and inadequately planned protected areas. Therefore, this study aimed to assess possible relationships between land use and land cover change and the precipitation regime in the Cerrado. Spearman correlation was performed between the farming land use and precipitation-related variables, namely total rainfall, dry day frequency and the rainy season parameters, which include its onset, demise and duration. The total precipitation and dry day frequency were analyzed for each quarter: December, January and February (summer); March, April and May (fall); June, July and August (winter); and September, October and November (spring). Due to the biome’s climatic heterogeneity, it was divided into twenty ecoregions, with the analysis conducted individually for each, considering potentially different responses. In regions with statistically significant results, the relationship between variables was modelled using Generalized Additive Models. The results show moderate correlations in general, indicating the intensification of dry conditions according to the expansion of farming land use, despite relatively low magnitudes and predominantly non-linear relationships. Most of the results were found in quarters containing drier months, when precipitation is less dependent on large-scale atmospheric systems. In fall, Center-West regions exhibited correlations for both total rainfall and dry day frequency, a pattern also observed during winter in regions encompassing Tocantins and parts of Mato Grosso and Goiás. These regions also presented correlations with the dry day frequency during spring, as well as with the onset and duration of the rainy season, indicating, respectively, its delay and shortening as the agribusiness territory expanded in those areas. This research identified the regions and seasons potentially most affected by land use and land cover changes in the Cerrado, aiming to contribute to scientific understanding and support the debate on the biome’s still insufficient conservation. Keywords: rainfall; deforestation; savanna; climate changeCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Extreme heat and drought events during the growing season of soybean and wheat in Southern Brazil: an analysis based on climate indices
No full textA contínua elevação da temperatura média da superfície global tem aumentado a frequência e a intensidade dos eventos extremos de calor e secas, tornando a produção agrícola mais instável. A Região Sul do Brasil não é exceção nesse cenário, devido aos impactos significativos sobre culturas economicamente relevantes à nível nacional, como a soja e o trigo. A investigação da manifestação e intensificação dos extremos climáticos, ao longo do ciclo de cultivo dessas culturas, é primordial para a implementação de medidas adaptativas diante dessa emergência climática. Assim, o objetivo principal deste estudo foi analisar as tendências de índices climáticos extremos nos períodos de cultivo dessas culturas. Foram utilizados dados climáticos diários, de 1961 a 2024, provenientes do Brazilian Daily Weather Gridded Data, aplicando-se índices associados a extremos de temperatura e déficit de pressão de vapor (VPD), bem como índices de seca meteorológicos e o índice climático de umidade. Posteriormente, os dados foram recortados com base em duas definições distintas de período de cultivo: o Período Apto para o Cultivo, delimitado pela janela de plantio recomendada pelo Zoneamento Agrícola de Risco Climático e pelo ciclo médio das cultivares registradas; e o Período Efetivo de Cultivo, definido espacial e temporalmente com base no calendário fenológico da soja, elaborado a partir de estudo guiado por ajustes nas curvas da fluorescência da clorofila induzida pela radiação solar. Por fim, as tendências das métricas associadas aos índices climáticos extremos e aos eventos detectados foram estimadas por meio de Inclinação de Sen, em conjunto com o teste de Mann- Kendall. Os resultados indicam intensificação do estresse térmico em todos os cultivos analisados, ao passo que o estresse por VPD apresentou sinais de escalada, especialmente na porção setentrional da região. Em relação às condições hídricas, observou-se heterogeneidade espacial, com agravamento das secas em direção às fronteiras continentais. Tais alterações climáticas podem comprometer a estabilidade da produtividade agrícola regional, caso não sejam adotadas estratégias de adaptação no manejo das culturas, as quais devem ser adequadas ao sinal climático extremo característico de cada área de cultivo.Palavras-chave: tendências; secas; extremos de calor; cultivo da soja; trigo; Sul do BrasilThe continuous rise in global mean surface temperature has increased the frequency and intensity of extreme heat and drought events, making agricultural production more unstable. The Southern Region of Brazil is no exception to this scenario, as evidenced by the significant impacts on economically important crops at the national level, such as soybean and wheat. Investigating the occurrence and intensification of climate extremes throughout the growing season of these crops is essential for the implementation of adaptive measures in the face of this climate emergency. Therefore, the main objective of this study was to analyze the trends of extreme climate indices during the cultivation periods of these crops. Daily climate data from 1961 to 2024 were obtained from the Brazilian Daily Weather Gridded Data, and indices related to temperature extremes and vapor pressure deficit (VPD) were applied, along with meteorological drought indices and the Climate Humidity Index. Subsequently, the data were filtered based on two distinct definitions of the growing period: the Suitable Growing Period, defined by the planting window recommended by the Agricultural Zoning for Climate Risk and the average crop cycle of registered cultivars; and the Effective Growing Period, defined spatially and temporally based on the soybean phenological calendar, developed through a study guided by adjustments to solar-induced chlorophyll fluorescence curves. Finally, trends in the metrics associated with extreme climate indices and detected events were estimated using the Sen’s slope estimator in combination with Mann-Kendall test. The results indicate an intensification of heat stress across all analyzed crops, while VPD-related stress showed signs of escalation, particularly in the northern portion of the region. Regarding water availability, spatial heterogeneity was observed, with drought conditions worsening toward the continental interior. These climate changes may compromise the stability of regional agricultural productivity unless adaptive crop management strategies are adopted and tailored to the characteristic pattern of climate extremes in each growing area. Keywords: trends ; droughts; heat extremes; soybean cultivation ; wheat; Southern BrazilCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Sistemas de UAV inteligentes: monitoramento da carga útil para pulverização e transporte colaborativo de carga
Full text linkThe use of unmanned aerial vehicles (UAVs) has been expanding rapidly, bringing innovations to various areas, such as precision agriculture and logistics. This dissertation investigates the integration of payload sensors into UAVs to improve agricultural spraying tasks and collaborative cargo transportation. Initially, a real-time payload monitoring system is proposed, which allows the UAV to adjust the application of agricultural inputs according to the variation in the weight of the spray tank. This mechanism avoids waste and improves the efficiency of the operation. In addition, an intelligent navigation system was developed that monitors the tank level and commands automatic return to base when necessary. To validate the proposal, experiments were conducted in controlled environments, demonstrating the system's effectiveness in controlling the distribution of inputs. In addition to agricultural applications, this research addresses the cooperative transportation of cargo by UAVs and unmanned ground vehicles (UGVs). An aerial transportation system was developed using a UAV equipped with an electromagnet suspended from a cable, making it possible to lift and move loads to overcome obstacles in the path of a UGV. Experimental tests have shown that the proposed approach is viable for applications such as urban deliveries, operations in remote areas and logistical support in disaster zones. The results obtained show that the integration of cargo sensors with intelligent control strategies promotes a significant improvement in UAV performance in various operational scenarios. This improvement is mainly due to the systems' ability to provide real-time information on the weight carried, allowing the UAV to make more precise autonomous decisions. This makes it possible to identify the ideal time to return to base for refuelling or to end the spraying mission, reducing waste and optimizing the use of inputs. In addition, there is more efficient management of energy consumption and flight time, based on the actual load carried. Another important advance is the automation of the load coupling and uncoupling processes, increasing agility in logistics missions and reducing the need for human intervention. These functionalities together result in safer, efficient and sustainable operations. Thus, the contributions of this work represent a relevant advance in the state of the art of UAV application in precision agriculture and autonomous cargo transportation. Keywords: Precision Agriculture; Path following; Load Transportation; Multi-robot Systems; Cable-suspended cargo; UAV-UGV CooperationO uso de veículos aéreos não tripulados (VANTs) tem se expandido rapidamente, trazendo inovações para diversas áreas, como agricultura de precisão e logística. Esta dissertação investiga a integração de sensores de carga em VANTs para aprimorar tarefas de pulverização agrícola e transporte colaborativo de cargas. Inicialmente, propõe-se um sistema de monitoramento de carga útil em tempo real, que permite ao VANT ajustar a aplicação de insumos agrícolas conforme a variação do peso do tanque de pulverização. Esse mecanismo evita desperdícios e melhora a eficiência da operação. Além disso, desenvolveu-se um sistema de navegação inteligente que monitora o nível do reservatório e comanda o retorno automático à base quando necessário. Para validar a proposta, foram conduzidos experimentos em ambientes controlados, demonstrando a eficácia do sistema no controle da distribuição dos insumos. Além da aplicação na agricultura, esta pesquisa aborda o transporte cooperativo de cargas por VANTs e veículos terrestres não tripulados (VTNTs). Um sistema de transporte aéreo foi desenvolvido utilizando um VANT equipado com um eletroímã suspenso por um cabo, possibilitando o levantamento e deslocamento de cargas para superar obstáculos no trajeto de um VTNT. Os testes experimentais demonstraram que a abordagem proposta é viável para aplicações como entregas urbanas, operações em áreas remotas e suporte logístico em zonas de desastre. Os resultados obtidos demonstram que a integração de sensores de carga com estratégias de controle inteligente promove uma melhora significativa no desempenho dos VANTs em diversos cenários operacionais. Essa melhoria se deve, principalmente, à capacidade dos sistemas em fornecer informações em tempo real sobre o peso transportado, permitindo que o VANT tome decisões autônomas mais precisas. Com isso, é possível identificar o momento ideal para retornar à base para reabastecimento ou encerrar a missão de pulverização, reduzindo desperdícios e otimizando o uso de insumos. Além disso, há uma gestão mais eficiente do consumo de energia e do tempo de voo, com base na carga real transportada. Outro avanço relevante é a automatização dos processos de acoplamento e desacoplamento de cargas, aumentando a agilidade em missões logísticas e reduz a necessidade de intervenções humanas. Essas funcionalidades, em conjunto, resultam em operações mais seguras, eficientes e sustentáveis. Assim, as contribuições deste trabalho representam um avanço relevante no estado da arte da aplicação de VANTs na agricultura de precisão e no transporte autônomo de cargas. Palavras-chave: Agricultura de Precisão; Seguimento de Caminho; Transporte de Cargas; Sistemas Multi-robôs; Carga suspensa por cabos; Cooperação UAV-UGVCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Use of dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) for predicting the carcass composition of cull cows
No full textA avaliação da composição de carcaças de vacas de descarte é essencial para a indústria da carne, mas métodos tradicionais de dissecação são inviáveis em ambientes industriais devido à sua natureza invasiva, demorada e custosa. O objetivo deste estudo foi desenvolver equações para predizer a composição física (músculo, gordura, osso) de meias-carcaças de vacas Nelore de descarte utilizando absorciometria de raios X de dupla energia (DXA). Foram avaliadas 24 meias- carcaças, que, após 24 horas de resfriamento, foram pesadas, divididas em cinco seções padronizadas e escaneadas pelo DXA. Em seguida, cada seção foi dissecada em músculo, gordura subcutânea, gordura intramuscular e osso, com os dois tipos de gordura somados para representar a gordura total. As estimativas de tecido magro, gordura e conteúdo mineral ósseo (BMC) obtidas pelo DXA foram usadas como preditoras para desenvolver modelos de regressão linear simples, sendo a precisão avaliada por R², RMSEP e AICc, com validação cruzada leave- one-out. Os resultados mostraram que o DXA apresentou excelente capacidade de predição para gordura (R² = 0,96; RMSEP = 1,53 kg), boa performance para músculo (R² = 0,84; RMSEP = 4,31 kg) e moderada para osso (R² = 0,73; RMSEP = 1,46 kg). A análise por seção evidenciou que regiões específicas da carcaça apresentam maior representatividade para certos tecidos: S2 foi mais precisa para gordura, S4 e S5 para músculo, e S1 para osso. Além disso, os modelos baseados em estimativas de gordura total ou seções isoladas também previram com alta acurácia a gordura subcutânea. Conclui-se que o DXA é uma ferramenta robusta e confiável para avaliar a composição física de carcaças de vacas de descarte, sendo que a utilização de seções representativas permite otimizar protocolos de avaliação, com potencial aplicação em cenários industriais para estimativa rápida e precisa de rendimento de carne. Palavras-chave: análise de imagem; bovinos; composição física; modelos de predição·The evaluation of the composition of cull cow carcasses is essential for the meat industry, but traditional dissection methods are unfeasible in industrial settings due to their invasive, time-consuming, and costly nature. The objective of this study was to develop equations to predict the physical composition (muscle, fat, bone) of half- carcasses of culled Nellore cows using dual-energy X-ray absorptiometry (DXA). Twenty-four half-carcasses were evaluated, which, after 24 hours of cooling, were weighed, divided into five standardized sections, and scanned by DXA. Each section was then dissected into muscle, subcutaneous fat, intramuscular fat, and bone, with the two types of fat added together to represent total fat. The estimates of lean tissue, fat, and bone mineral content (BMC) obtained by DXA were used as predictors to develop simple linear regression models, with accuracy assessed by R², RMSEP, and AICc, with leave-one-out cross-validation. The results showed that DXA had excellent predictive ability for fat (R² = 0.96; RMSEP = 1.53 kg), good performance for muscle (R² = 0.84; RMSEP = 4.31 kg), and moderate performance for bone (R² = 0.73; RMSEP = 1.46 kg). The section analysis showed that specific regions of the carcass are more representative of certain tissues: S2 was more accurate for fat, S4 and S5 for muscle, and S1 for bone. In addition, models based on estimates of total fat or isolated sections also predicted subcutaneous fat with high accuracy. It is concluded that DXA is a robust and reliable tool for assessing the physical composition of cull cow carcasses, and the use of representative sections allows for the optimization of assessment protocols, with potential application in industrial settings for quick and accurate estimation of meat yield. Keywords: cattle; image analysis; physical composition; prediction models.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG