Effects of Silicon and Drought Stress on Tuber Yield and Leaf Biochemical Characteristics in Potato

Silicon has beneficial effects on many crops, mainly under biotic and abiotic stresses. Silicon can affect biochemical, physiological, and photosynthetic processes and, consequently, alleviates drought stress. However, the effects of Si on potato (Solanum tuberosum L.) plants under drought stress are still unknown. The objective of this study was to evaluate the effect of Si supply on some biochemical characteristics and yield of potato tubers, either exposed or not exposed to drought stress. The experiment was conducted in pots containing 50 dm(3) of a Typic Acrortox soil (33% clay, 4% silt, and 63% sand). The treatments consisted of the absence or presence of Si application (0 and 284.4 mg dm(-3)), through soil amelioration with dolomitic lime and Ca and Mg silicate, and in the absence or presence of water deficit (-0.020 MPa and -0.050 MPa soil water potential, respectively), with eight replications. Silicon application and water deficit resulted in the greatest Si concentration in potato leaves. Proline concentrations increased under lower water availability and higher Si availability in the soil, which indicates that Si may be associated with plant osmotic adjustment. Water deficit and Si application decreased total sugars and soluble proteins concentrations in the leaves. Silicon application reduced stalk lodging and increased mean tuber weight and, consequently, tuber yield, especially in the absence of water stress.

Effect of enzymatic hydrolysis on some physicochemical properties of root and tuber granular starches

A hidrólise enzimática do amido pode fornecer informações importantes sobre sua estrutura granular. Amidos de mandioca, batata-doce, mandioquinha-salsa e batata foram hidrolisados por α-amilase bacteriana a 37 °C durante 48 horas, e algumas propriedades físico-químicas dos resíduos da hidrólise foram determinadas. O amido de mandioca foi o mais suscetível à enzima com 20,9% de hidrólise, enquanto o amido de batata foi o mais resistente com 5,9%. O tamanho médio dos grânulos variou de 10,8 a 23,4 μm para os amidos de mandioquinha-salsa e batata, respectivamente. Amidos de mandioca e batata-doce apresentaram um padrão de difração de raio-X tipo A, enquanto os amidos de mandioquinha-salsa e batata mostraram padrão tipo B. Todos os amidos nativos mostraram superfície granular lisa e, após hidrólise, os amidos de mandioca, batata-doce e mandioquinha-salsa mostraram alguns grânulos bastante degradados, enquanto o amido de batata apresentou sutil sinal de degradação. O teor de amilose dos amidos diminuiu com a hidrólise para os amidos de mandioca, batata-doce e mandioquinha-salsa, permanecendo inalterado para o amido de batata. Como esperado, a viscosidade intrínseca e as propriedades de pasta diminuíram para todos os amidos hidrolisados. Não houve diferença significativa entre as propriedades térmicas dos amidos nativos e hidrolisados. Estes resultados sugeriram que a hidrólise ocorreu nas áreas cristalinas e amorfas dos grânulos. O padrão de difração do tipo B e o grande tamanho dos grânulos do amido de batata podem ter contribuído para a maior resistência deste amido à hidrólise.

Crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of the catalytic subunit of ADP-glucose pyrophosphorylase from potato tuber

ADP-glucose pyrophosphorylase is the key regulatory enzyme in the biosynthesis of starch in plants and glycogen in bacteria. The enzyme from potato tuber is comprised of a regulatory subunit and a catalytic subunit and is present as a heterotetramer (alpha(2)beta(2)) the catalytic subunit from potato tuber (50 kDa) was crystallized in four different forms, two of which are suitable for structural studies. A tetragonal crystal form obtained in the presence of the substrate analog Cr-ATP diffracted to 2.2 Angstrom and belongs to space group P4(1) (or its enantiomorph), with unit-cell parameters a = b = 110.57, c = 190.14 Angstrom. A second crystal form obtained diffracted to 2.8 Angstrom and belongs to space group PZ, with unit-eel parameters a = 80.06, b = 138.84, c = 92.20 Angstrom, beta = 112.40 degrees. As this protein displays no significant homology to any currently known protein structure, a search for heavy-atom derivatives has been initiated.

Some structural and physicochemical characteristics of tuber and root starches

Starches from six different species (cassava, arrowroot, sweet potato, yam, canna and ginger) were isolated and some structural and physicochemical characteristics analysed and correlated. Phosphorous and amylose contents were determined using a colorimetric method and measuring iodine affinity, respectively. Molecular weight distributions of starches were analysed by Sepharose CL 2B. Granular shape and size distribution were performed using an image analyser system attached to a light microscope. Swelling power was determined at 60, 70, 80 and 90 degrees C. Pasting and thermal properties were measured using a rapid viscoanalyser, and a differential scanning calorimeter, respectively. Phosphorous content varied from 0.007 to 0.031% for cassava and canna starches, respectively. Yam, canna and ginger starches displayed higher amylose contents (32.6, 31.7 and 26.5%, respectively) than cassava, arrowroot and sweet potato starches (19.8, 20.8 and 22.6%, respectively). These last three starches displayed amylose molecules of higher molecular weight than those shown for yam, canna and ginger starches. Canna starch showed higher proportions of longer branch chains of amylopectin than others starches. The size and shape of granules were quite variable among all starches and the average size of granules varied from 13.9 to 42.3 mu m for sweet potato and canna, respectively. Swelling power, pasting, and thermal properties were affected by structural characteristics of the starches.

Efeito da densidade de tubérculos de tiririca (Cyperus rotundus) sobre o crescimento inicial de plantas de algodão

O objetivo deste trabalho foi avaliar a interferência de densidades de tubérculos de tiririca no crescimento inicial de plantas de algodão, cultivar Delta Opal. Para isso, utilizaram-se caixas de cimento-amianto (0,60 x 0,60 x 0,25 m) com Latossolo Vermelho Escuro, no centro das quais foram semeadas seis sementes de algodão, em linha, espaçadas de 0,10 m; em seguida, plantaram-se tubérculos de tiririca nas densidades de 0, 5, 10, 15, 25, 50, 75, 100, 125, 150, 175 e 200 tubérculos por caixa, que foram nestas distribuídos aleatoriamente. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados, em quatro repetições. Aos 50 dias após a semeadura, foram determinados, nas plantas de algodão, a altura e o teor relativo de clorofila total. Ao término do período experimental (65 dias após a emergência do algodão), foram determinados: altura, teor relativo de clorofila total, área foliar e matéria seca do caule e das folhas. Nas plantas de tiririca foi feita a contagem do número final de plantas (partes aéreas) por caixa. A interferência da tiririca no crescimento inicial do algodoeiro iniciou-se a partir de 5 tubérculos/caixa, reduzindo em até 71% as características analisadas na mais alta densidade (200 tubérculos/caixa). A competição intra-específica na tiririca acentuou-se a partir de 75 tubérculos/caixa, quando obteve mais do que 1,86 brotação por tubérculo. As características avaliadas nas plantas de algodão mais sensíveis ao efeito dos tubérculos de tiririca foram: área foliar, massa seca de folhas, caule e altura das plantas, nesta ordem.

Efeitos da solarização do solo através de plástico transparente sobre o desenvolvimento da tiririca (Cyperus rotundus)

Um ensaio foi conduzido em condições de campo, durante o verão, com o objetivo de avaliar o potencial da técnica de solarização do solo no controle da tiririca (Cyperus rotundus L.). O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados com três repetições, e os tratamentos num esquema fatorial 2 x 2 x 3, sendo duas situações de cobertura (com e sem plástico transparente de 300 mm de espessura), dois estádios de desenvolvimento da planta daninha (vegetativo e florescimento) e três períodos de cobertura com plástico (15, 30 e 60 dias). A temperatura do solo sob solarização teve um aumento médio de 4,3oC em relação à testemunha, atingindo valores superiores a 50oC em determinados horários. Observou-se, também, um acúmulo da ordem de 400 % nos teores de CO2 na atmosfera do solo solarizado. Nessas condições houve inibição da brotação dos tubérculos e diminuição no peso de matéria seca de todas as partes estudadas da planta. Houve redução da taxa de multiplicação dos tubérculos, reduzindo-a de 1:11 para 1:4, quando coberta no estádio vegetativo e para 1:9 quando a cobertura se realizou no estádio de florescimento. Houve, ainda diminuição na ordem de 20% na viabilidade dos tubérculos remanescentes.

Resistência de genótipos de batata (Solanum spp.) a Diabrotica speciosa (Germar, 1824) (Coleoptera: Chrysomelidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Produção de minitubérculos básicos de batata em três sistemas hidropônicos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estudo de competição inter e intraespecífica envolvendo Glycine max (L. ) Merril e Cyperus rotundus (L.), em condições de casa de vegetação

O presente experimento teve por objetivo estudar os efeitos da competição inter e intraespecífica envolvendo Glycine max (L.) Merril e Cyperus rotundus L. sobre as características das plantas e acúmulos de N, P, K, Ca e Mg pelas espécies envolvidas. Para tanto, estipulou-se um tratamento em que se desenvolveram três plantas de Glycine max e outro em que se desenvolveram 3 tubérculos de Cyperus rotundus por vaso. Para estudar os efeitos da competição intraespecífica, em dois outros tratamentos dobraram-se as populações por vaso. No estudo da competição interespecífica permitiu-se o desenvolvimento de três plantas de Glycine max e de três tubérculos de Cyperus rotundus num mesmo vaso. de uma maneira geral, pôde-se observar que principalmente devido às diferenças no hábito de crescimento das duas espécies, a expressão da competição inter e intraespecífica, em cada uma delas, assume aspectos distintos. No caso de Cyperus rotundus, o efeito do dobro da densidade pôde ser compensado, em parte, pela maior produção de manifestações epígeas e de tubérculos, aliados ao maior desenvolvimento dos tubérculos na menor densidade de plantio. No caso da competição interespecífica, os resultados sugerem um efeito decisivo do sombreamento de Leguminosae sobre o comportamento da Cyperaceae. Os padrões de efeitos da competição pelos nutrientes foi determinado também pelas diferenças no recrutamento dos elementos do solo pelas espécies envolvidas.

Second generation European corn borer injury and Irish potato physiology, yield, and quality

European corn borer (ECB) [Ostrinia nubilalis (Hubner)] (Lepidoptera: Crambidae) is known to infest Irish potato (Solanum tuberosum L.) but only causes economic damage during the first generation in East Coast potato producing areas. However, in Nebraska, second generation ECB infest potato plants during the bulking period and may reduce yield and/or potato quality. Experiments were conducted in 2001, 2002, and 2003 to examine physiological and yield effects of second generation ECB injury to potato in Nebraska. Pike, Atlantic, and three Frito Lay proprietary varieties (FL1867, FL1879, and FL1833) were used. Experimental plots were infested with four ECB egg masses per plant to simulate ECB infestation by second-generation larvae; controls received no egg masses. Photosynthetic rates, tuber weights, tuber size grades, solids, and fry quality were measured. Potato plants with ECB infestation had significantly reduced photosynthetic rates on ECB-infested stems and on uninfested stems on the same plant when larvae were in the fifth instar. When insects were in the fourth instar, photosynthetic rates were reduced only on ECB-infested stems. In 2001, ECB infestation reduced the average mass of large tubers and increased the amount of small tubers in FL1867 and FL1879. In 2002, significant yield reductions were not observed. Across both years, ECB-infested plots produced fewer large (65- to 100-mm diam.) tubers than control plots. Other tuber properties and chip qualities were unaffected. This study indicates that second generation ECB infestation of approximately 30% infested plants results in economic loss for some chipping varieties and affects tuber bulking. In contrast to east coast growers, Midwest potato farmers must be concerned with second generation ECB.

Influência de silicato e calcário na nutrição, produtividade e qualidade da batata sob deficiência hídrica

A aplicação de silicato de Ca e Mg pode diminuir a acidez do solo e aumentar a disponibilidade de Ca, Mg, P e Si às plantas. O Si, mesmo não sendo essencial do ponto de vista fisiológico, traz inúmeros benefícios para o crescimento e o desenvolvimento vegetal, especialmente sob estresse. Este trabalho teve por objetivo avaliar a nutrição, a produtividade e a qualidade de tubérculos e batata cultivada em solo corrigido com calcário ou silicato sob dois níveis de umidade no solo. Os tratamentos foram constituídos pela aplicação de calcário dolomítico ou silicato de Ca e Mg, visando elevar a saturação por bases do solo a 60 %, e por duas tensões de água no solo: 0,020 MPa (sem deficiência hídrica) e 0,050 MPa (com deficiência hídrica). O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em vasos contendo 50 kg dm-3 de Latossolo Vermelho de textura média. O delineamento foi inteiramente ao acaso em fatorial 2 x 2, com oito repetições. A deficiência hídrica teve pouca influência na nutrição da batateira, porém reduziu a produção de tubérculos comercializáveis. O silicato de Ca e Mg proporcionou os mesmos níveis de correção do solo e de fornecimento desses nutrientes que o calcário dolomítico, além de maior disponibilidade de P e Si no solo e maior absorção desses elementos pelas plantas de batata, podendo ser utilizado em substituição ao calcário. O fornecimento de Si à cultura da batata, mediante a aplicação de silicato, proporcionou maior altura de plantas, menor acamamento das hastes e maior produção de tubérculos comercializáveis.

Produtividade e esverdeamento pós-colheita de tubérculos de cultivares de batata produzidos na safra de inverno

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Qualidade físico-química e de fritura de tubérculos de cultivares de batata na safra de inverno

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Extração e exportação de nutrientes em cultivares de batata: II - micronutrientes

Cultivares de batata mais produtivas possivelmente exigem maior quantidade de micronutrientes, porém no Brasil há carência de informações sobre extração e exportação de micronutrientes pelas principais cultivares de batata utilizadas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produtividade de tubérculos, a extração e a exportação de micronutrientes nas cultivares de batata Ágata, Asterix, Atlantic, Markies e Mondial. O experimento foi conduzido durante a safra de inverno, em um Latossolo Vermelho, no município de Itaí (SP). As parcelas foram constituídas pelas cinco cultivares, e as subparcelas, por épocas de coletas, realizadas no momento do plantio e a cada sete dias após a emergência. As cultivares Mondial e Asterix, mais produtivas, apresentaram maior extração de micronutrientes, com quantidades médias por hectare de 71 g de B, 122 g de Cu, 2.228 g de Fe, 618 g de Mn e 405 g de Zn. As menores quantidades extraídas foram observadas na cultivar Atlantic, com valores de 50, 81, 1.960, 544 e 270 g ha-1 de B, Cu, Fe, Mn e Zn, respectivamente. A fase de maior demanda por B ocorre logo após o início da formação de tubérculos, aos 34 DAP, enquanto a maior demanda por Fe e Mn inicia-se a partir dos 42 DAP e vai até 63 DAP. O Cu e o Zn são absorvidos em maiores proporções a partir dos 64 DAP até o final do ciclo. A quantidade de B, Cu, Mn e Zn exportada foi dependente da cultivar, com valores por hectare variando de 48 a 22 g de B, 79 a 16 g de Cu, 65 a 37 g de Mn e 167 a 83 g de Zn. A quantidade de Fe exportada não variou entre as cultivares, sendo, em média, de 243 g ha-1. A quantidade de micronutrientes extraída e exportada pela batateira variou com as cultivares utilizadas, indicando necessidade de manejo diferencial da adubação.

Períodos de interferência de uma comunidade de plantas daninhas na cultura da batata

Objetivou-se neste trabalho avaliar diferentes períodos de controle e de convivência de uma comunidade de plantas daninhas na cultura da batata 'Atlantic'. O experimento foi realizado no município de Botucatu-SP, e o delineamento experimental utilizado foi de blocos ao acaso com quatro repetições. Os tratamentos constituíram-se de seis períodos de controle, nos quais a cultura foi mantida livre da comunidade de plantas daninhas e após cada período, as plantas daninhas foram deixadas crescer livremente; e de seis períodos de convivência, nos quais a cultura foi mantida na presença da comunidade de plantas daninhas e após cada período, as plantas daninhas foram eliminadas até a colheita. Os períodos foram de 7, 14, 21, 28, 35 e 42 dias após o plantio dos tubérculos, além de uma testemunha mantida sempre livre de plantas daninhas e outra mantida sempre na presença dessas plantas. Foram identificadas 9 famílias e 15 espécies de plantas daninhas, com destaque para Bidens pilosa, Galinsoga parviflora,Brachiaria plantaginea,Commelina benghalensis e Digitaria horizontalis. Os resultados de produção de tubérculos ajustaram-se ao modelo de regressão não-linear: y = 8,907+(17,722/[1+(x/16,865)-8,412]), (R² = 0,963*) - equação para os períodos de controle e y = 5,728+(24,789/[1+(x/39,292)2,247 ]), (R² = 0,947*) - equação para os períodos de convivência. Assim, considerando perda de 5% na produtividade como aceitável, foram determinados o período anterior à interferência (PAI), que foi de 20 dias; o período total de prevenção à interferência (PTPI), de 21 dias; e o período crítico de prevenção da interferência (PCPI), de apenas de um dia, dos 20 aos 21 dias após o plantio dos tubérculos.