Dominance of legume trees alters nutrient relations in mixed species forest restoration plantings within seven years

Failures in reforestation are often attributed to nutrient limitation for tree growth. We compared tree performance and nitrogen and phosphorus relations in adjacent mixed-species plantings of contrasting composition, established for forest restoration on Ultisol soil, originally covered by tropical semi-deciduous Atlantic Forest in Southeast Brazil. Nutrient relations of four tree species occurring in both planting mixtures were compared between a legume-dominated, species-poor direct seeding mixture of early-successional species ("legume mixture"), and a species-diverse, legume-poor mixture of all successional groups ("diverse mixture"). After 7 years, the legume mixture had 6-fold higher abundance of N(2)-fixing trees, 177% higher total tree basal area, 22% lower litter C/N, six-fold higher in situ soil resin-nitrate, and 40% lower in situ soil resin-P, compared to the diverse mixture. In the legume mixture, non-N(2)-fixing legume Schizolobium parahyba (Fabaceae-Caesalpinioideae) had significantly lower proportional N resorption, and both naturally regenerating non-legume trees had significantly higher leaf N concentrations, and higher proportional P resorption, than in the diverse mixture. This demonstrate forms of plastic adjustment in all three non-N(2)-fixing species to diverged nutrient relations between mixtures. By contrast, leaf nutrient relations in N(2)-fixing Enterolobium contortisiliquum (Fabaceae-Mimosoideae) did not respond to planting mixtures. Rapid N accumulation in the legume mixture caused excess soil nitrification over nitrate immobilization and tighter P recycling compared with the diverse mixture. The legume mixture succeeded in accelerating tree growth and canopy closure, but may imply periods of N losses and possibly P limitation. Incorporation of species with efficient nitrate uptake and P mobilization from resistant soil pools offers potential to optimize these tradeoffs.

Nitrogen-tixing and vesicular-arbuscular mycorrhizal symbioses in some tropical legume trees of tribe Mimoseae

Response to mineral fertilization and inoculation with rhizobia and/or arbuscular mycorrhiza fungi (AMF) of the Anadenanthera colubrina, Mimosa bimucronata and Parapiptadenia rigida (Leguminosae-Mimosoideae) native trees from Brazilian riparian forests, were studied in nursery conditions. Each species was submitted to seven treatments, varying nitrogen and phosphorous fertilization and inoculation with rhizobia (r), mycorrhiza (m) or both (rm): NP, P, P + r, P + rm, N, N + m and N + rm. Results showed that AMF inoculations did not enhance the mycorrhizal colonization, and P uptake was not sufficient to sustain good growth of plants. The level of P mineral added affected negatively the AMF colonization in A. colubrina and M. bimucronata, but not in P. rigida. Native fungi infected the three legume hosts. The absence of mineral N limited growth of A. colubrina and P. rigida, but in M. bimucronata the lack of N was corrected by biological nitrogen fixation. N mineral added inhibited the nodulation, although spontaneous nodulation had occurred in A. colubrina and M. bimucronata. Rhizobia inoculation enhanced the number of nodules, nitrogenase activity and leghemoglobin content of these two species. Thus, the extent of rhizobial and mycorrhizal symbiosis in these species under nursery conditions can affect growth and consequently the post-planting success. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Identification of a new quaternary association for legume lectins

Lotus tetragonolobus lectin (LTA) is a fucose-specific legume lectin. Although several studies report a diverse combination of biological activities for LTA, little is known about the mechanisms involved in L-fucosyl oligosaccharide recognition. The crystal structure of LTA at 2.0 angstrom resolution reveals a different legume lectin tetramer. Its structure consists of a homotetramer composed of two back-to-back GS4-like dimers arranged in a new mode, resulting in a novel tetramer. The LTA N-linked carbohydrate at Asn4 and the unusual LTA dimer-dimer interaction are related to its particular mode of tetramerization. In addition, we used small angle X-ray scattering to investigate the quaternary structure of LTA in solution and to compare it to the crystalline structure. Although the crystal structure of LTA has revealed a conserved metal-binding site, its L-fucose-binding site presents some punctual differences. Our investigation of the new tetramer of LTA and its fucose-binding site is essential for further studies related to cross-linking between LTA and complex divalent L-fucosyl carbohydrates. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Structural analysis of Canavalia maritima and Canavalia gladiata lectins complexed with different dimannosides: New insights into the understanding of the structure-biological activity relationship in legume lectins

Plant lectins, especially those purified from species of the Legummosae family, represent the best studied group of carbohydrate-binding proteins. The legume lectins from Diocleinae subtribe are highly similar proteins that present significant differences in the potency/ efficacy of their biological activities. The structural studies of the interactions between lectins and sugars may clarify the origin of the distinct biological activities observed in this high similar class of proteins. In this way, this work presents a crystallographic study of the ConM and CGL (agglutinins from Canavalia maritima and Canavalia gladiata, respectively) in the following complexes: ConM/ CGL:Man(alpha 1-2)Man(alpha 1-0)Me, ConM/CGL:Man(alpha 1-O)Man(alpha 1-O)Me and ConM/CGL:Man(alpha 1-4)Man(alpha 1-O)Me, which crystallized in different conditions and space group from the native proteins.The structures were solved by molecular replacement, presenting satisfactory values for R-factor and R-factor. Comparisons between ConM, CGL and ConA (Canavalia ensiformis lectin) binding mode with the dimannosides in subject, presented different interactions patterns, which may account for a structural explanation of the distincts biological properties observed in the lectins of Diocleinae subtribe. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Chemical and biological properties of phosphorus-fertilized soil under legume and grass cover (Cerrado region, Brazil)

The use of cover crops has been suggested as an effective method to maintain and/or increase the organic matter content, while maintaining and/or enhancing the soil physical, chemical and biological properties. The fertility of Cerrado soils is low and, consequently, phosphorus levels as well. Phosphorus is required at every metabolic stage of the plant, as it plays a role in the processes of protein and energy synthesis and influences the photosynthetic process. This study evaluated the influence of cover crops and phosphorus rates on soil chemical and biological properties after two consecutive years of common bean. The study analyzed an Oxisol in Selvíria (Mato Grosso do Sul, Brazil), in a randomized block, split plot design, in a total of 24 treatments with three replications. The plot treatments consisted of cover crops (millet, pigeon pea, crotalaria, velvet bean, millet + pigeon pea, millet + crotalaria, and millet + velvet bean) and one plot was left fallow. The subplots were represented by phosphorus rates applied as monoammonium phosphate (0, 60 and 90 kg ha-1 P2O5). In August 2011, the soil chemical properties were evaluated (pH, organic matter, phosphorus, potential acidity, cation exchange capacity, and base saturation) as well as biological variables (carbon of released CO2, microbial carbon, metabolic quotient and microbial quotient). After two years of cover crops in rotation with common bean, the cover crop biomass had not altered the soil chemical properties and barely influenced the microbial activity. The biomass production of millet and crotalaria (monoculture or intercropped) was highest. The biological variables were sensitive and responded to increasing phosphorus rates with increases in microbial carbon and reduction of the metabolic quotient.

Mineral nitrogen associated changes in growth and Xylem-N compounds in amazonian legume tree

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Aspectos morfológicos de frutos e sementes e caracterização citogenética de Crotalaria lanceolata E. Mey. (Papilionoideae - Fabaceae)

Frutos, sementes e plântulas de Crotalaria lanceolata, conhecida popularmente como guizo-de-cascavel, chocalho-de-cobra, xique-xique ou feijão-de-guizo, planta tóxica infestante que ocorre no Estado de São Paulo, foram estudadas morfologicamente e citogeneticamente. Os frutos são secos, deiscentes, polispérmicos e do tipo legume. As sementes são reniformes e o embrião é constituído de eixo embrionário e dois cotilédones. A testa pode apresentar variadas tonalidades de castanhos. A germinação é epígea e fanerocotiledonar. A espécie apresenta número cromossômico diplóide 2n = 16 com formulação cariotípica 12M + 4SM e comprimento cromossômico médio geral de 3,340 ± 0,689.

Produção e qualidade fisiológica de sementes de soja avaliadas na semeadura de inverno

O cultivo da soja fora da época convencional pode ser uma alternativa de rotação de cultura além de proporcionar sementes de melhor qualidade fisiológica, que podem ser utilizadas na semeadura da próxima safra diminuindo o período de armazenamento. O trabalho de pesquisa teve por objetivo avaliar o comportamento de sete cultivares de soja, em três densidades populacionais, quanto ao porte e altura de inserção da primeira vagem, assim como quanto à produção e qualidade fisiológica das sementes, semeadas no período de inverno, na região de Selvíria-MS. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, com quatro repetições, dispostos em esquema fatorial 7 ×3. Os tratamentos constaram de sete cultivares (IAC-16, IAC-Foscarin 31, FT-2, IAC-17, IAC-8, Doko e FT-Cristalina) e três densidades de plantas (300, 400 e 500 mil plantas ha-1). O ciclo da soja foi reduzido no cultivo de inverno, principalmente nos cultivares considerados tardios. O fotoperíodo no cultivo de inverno reduziu o período entre o florescimento e a maturação. O cultivar IAC-8 foi o menos sensível ao fotoperíodo, possuindo maturação em época semelhante aos cultivares tardios, e apresentou as melhores características agronômicas para o cultivo no período de inverno. É aconselhável o aumento de densidade de semeadura quando do uso de cultivares precoces em cultivos de inverno. Não é aconselhável armazenar sementes em condições ambientes, principalmente com valores de germinação próximo ao limite inferior desejável (80%).

Influência da disponibilidade hídrica e da acidez do solo no teor de prolina livre de guandu

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da disponibilidade hídrica e da acidez do solo, no teor de prolina livre da parte aérea das cultivares de guandu, IAPAR 43-Aratã e IAC Fava Larga. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2x3x4 (cultivar x disponibilidade hídrica x acidez), com quatro repetições. em condições de restrição hídrica severa, a cultivar IAC Fava Larga pode ser considerada tolerante, em virtude do maior acúmulo de prolina livre. A presença de alumínio no solo, associada à restrição hídrica severa, apresentou efeito sinergístico sobre os teores de prolina livre.

Germinação de sementes de guandu sob efeito da disponibilidade hídrica e de doses subletais de alumínio

O objetivo deste trabalho foi verificar a germinação de sementes das cultivares de guandu, IAPAR 43-Aratã e IAC Fava Larga, sob efeito da disponibilidade hídrica e de doses subletais de alumínio. Os experimentos foram instalados na Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias-UNESP, em Jaboticabal (SP), no período de março a maio de 2002. As sementes foram colocadas em caixas de germinação, previamente esterilizadas, revestidas com uma folha de papel germitest umedecido com diferentes concentrações de PEG 6000 (0,0; -0,6; -0,9; -1,2 e -1,5 MPa) e de sulfato de alumínio (0,0; 2,5; 5,0; 7,5; e 10,0 mmol.dm-3). O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado em arranjo fatorial 2 x 5 x 5 (cultivares x disponibilidades hídricas x alumínio), com quatro repetições de 50 sementes. Para complementar a análise estatística foram realizadas análises multivariadas de agrupamento e componentes principais. O experimento foi desenvolvido em câmara de germinação, na temperatura de 25 ºC. A porcentagem de germinação foi verificada no 4.º e 10.º dias após a semeadura. No 10.º dia, as plântulas foram separadas em plúmulas e raízes primárias, para determinar a massa seca. A disponibilidade hídrica foi limitante para a germinação e o crescimento inicial. O efeito do alumínio associado ao estresse hídrico foi evidenciado somente até -0,9 MPa. As concentrações menos elevadas de alumínio estimularam o desenvolvimento das plântulas em condições de estresse hídrico até -0,6 MPa. Os efeitos simultâneos da disponibilidade hídrica e do alumínio reduziram a germinação de sementes da cv. IAC Fava Larga e o crescimento das raízes da cv. IAPAR 43-Aratã.

Aspectos morfológicos do fruto, da semente e desenvolvimento pós-seminal de faveira (Clitoria fairchildiana R. A. Howard. - Fabaceae)

O presente trabalho teve por objetivo descrever a morfologia dos frutos, das sementes e o desenvolvimento pós-seminal de faveira (Clitoria fairchildiana R. A. Howard. - Fabaceae). Os frutos e as sementes foram caracterizados quanto à forma e dimensões. Periodicamente, unidades representativas de cada fase de germinação foram retiradas para as descrições morfológicas. Os frutos são do tipo legume, deiscentes e de coloração marrom. As sementes são exalbuminosas, de forma orbicular e achatada, com tegumento de coloração castanho-esverdeada. O hilo tem forma elíptica, homocromo e de tamanho pequeno em relação à semente. Os cotilédones são livres, de coloração verde, maciços e plano-convexos e o embrião é invaginado. O início do desenvolvimento pós-seminal é marcado pelo rompimento do tegumento e emissão da raiz primária, glabra, de coloração amarelo-esverdeada e de forma cilíndrica. Posteriormente, observa-se o desenvolvimento das raízes secundárias, levemente esbranquiçadas, curtas e filiformes. em seguida, o crescimento do hipocótilo proporciona a emergência dos cotilédones e da plúmula acima do substrato. O epicótilo alonga-se e, em seguida, observa-se a expansão dos eófilos, simples, opostos, com tricomas simples e esparsos, pecíolos curtos com estípulas em sua base. Posteriormente ao desenvolvimento dos eófilos, ocorre a formação do segundo par de folhas, alternas, trifolioladas, estipuladas e com estipelas na base dos peciólulos.

Qualidade física e fisiológica de sementes da leguminosa forrageira Macrotyloma axillare cv. Java

É de interesse prático, quando se dispõe de diferentes lotes de sementes, conhecer a qualidade fisiológica intrínseca a cada um. Objetivou-se determinar a qualidade fisiológica de lotes de sementes da leguminosa forrageira tropical, Macrotyloma axillare cv. Java, com utilização de diferentes metodologias para realização dos testes germinação e vigor. Determinou-se a pureza física dos lotes, o peso de mil sementes, a germinação com e sem escarificação (TG) e o vigor (índice de velocidade de germinação (IVG), primeira contagem, envelhecimento acelerado e condutividade elétrica) de três lotes de sementes. Diferenças na qualidade fisiológica inicial de sementes escarificadas foram observadas pelo teste de germinação. Pelos resultados dos testes de primeira contagem e IVG não foi possível detectar diferenças na qualidade fisiológica das sementes; o envelhecimento acelerado das sementes escarificadas pode ser realizado a 41º C por 72 horas ou a 45º C por 48 horas; o teste de condutividade elétrica mostrou-se adequado para diferenciar os lotes, a partir de 48 horas de embebição.

Consorciação e plantas daninhas afetando a produtividade e a qualidade de sementes de sorgo

This research aimed to study competition effects of legumes intercropping and weeds on seeds yield and quality of Sorghum bicolor (L.) Moench. The experiment was carried out in a Rhodic Nitisol, under field condition in Botucatu region, São Paulo State, Brazil. Ten treatments were tested: sorghum (cv. A-6304) intercropped with Dolichos lablab L., Mucuna aterrima (Piper et Tracy) Holland, Canavalia ensiformis D. C. or Crotalaria juncea L., that were sown in the same time of sorghum or 20 days after the sorghum sowing, and sorghum weed-free and sorghum without weeding. The experimental design employed was the completely randomized blocks with four replications. There were evaluated sorghum seeds yield and some characteristcs of seed quality: purity, hectolitric weight, 1000 seeds weight, insect infestation, germination and vigor (by first counting of germination test and accelerated ageing test). The competition caused by legumes intercropping and weeds affected the yield and the physical and physiological characteristics of sorghum seeds, but the intensity of prejudicial effects depended on the time and the species of legume intercropping.

Caracterização morfológica de frutos e sementes e desenvolvimento pós-seminal de monjoleiro (Acacia polyphylla DC.)

Acacia polyphylla DC. é uma espécie arbórea, característica dos estádios iniciais da sucessão secundária, de ocorrência natural no Brasil. Pertence à família Leguminosae-Mimosoideae, sendo recomendada em programas de reflorestamento misto, recuperação de áreas degradadas e manejo de fragmentos florestais. Entretanto, não foi encontrado nenhuma referência que fizesse menção aos aspectos químicos e morfológicos das sementes, bem como, aos aspectos do desenvolvimento pós-seminal desta espécie. Assim sendo, o presente trabalho objetivou caracterizar morfologicamente e ilustrar frutos e sementes, quantificar alguns componentes químicos presentes nas sementes e descrever as diferentes fases do desenvolvimento pós-seminal. Para tanto, foram realizadas descrições associadas às estruturas externa e interna das sementes. As descrições morfológicas dos frutos e das sementes foram efetuadas em relação a forma, ao tamanho, a superfície, a micrópila e a forma e a localização do embrião. Para a descrição morfológica das plântulas, as sementes foram colocadas para germinar em meio de cultura Murashige & Skoog reduzido à metade da concentração e incubadas a temperatura de 25ºC, sendo descritas e ilustradas as plântulas normais e anormais. O fruto é uma vagem deiscente contendo de oito a 16 sementes achatadas, de tegumento testal, embrião axial e invaginado. A germinação das sementes é epígea e as plântulas fanerocotiledonares.

Decomposição e liberação de nitrogênio de resíduos culturais de plantas de cobertura em um solo de cerrado

A produção de massa seca, a taxa de decomposição e a liberação de nitrogênio (N) foram avaliadas em um experimento com sete tipos de cobertura vegetal: milheto pérola (Pennisetum americanum sin. tiphoydes), braquiária (Brachiaria brizantha), sorgo forrageiro (Sorghum bicolor L. Moench), guandu (Cajanus cajan (L.) Millsp), crotalária juncea (Crotalarea juncea) e aveia-preta (Avena strigosa Schreb), em pousio e em área de cultivo convencional (testemunha), em solo de cerrado, em Uberaba, região do Triângulo Mineiro. Dentre as coberturas avaliadas, o milheto e a crotalária foram as que apresentaram a maior produção de massa seca, maior acúmulo e a maior liberação de N. A braquiária foi a cobertura que apresentou a maior taxa de decomposição. Todas as coberturas apresentaram a maior taxa de liberação de N até 42 dias após dessecação.