Genetic variability of Brazilian rice landraces determined by SSR markers

The objective of this study was to evaluate the genetic variability of rice (Oryza sativa) landraces collected in Brazilian small farms. Twelve simple sequence repeat (SSR) markers characterized 417 landraces collected in 1986, 1987 and 2003, in the state of Goiás, Brazil. The number of landraces with long and thin grain type increased in the evaluated period, probably due to market demand. Based on the molecular data, the genetic variability increased during this period and, as per to the factorial correspondence analysis, most of the accessions were grouped according to the year of collection. The incorporation of modern rice cultivars in landrace cultivation areas and the selection carried out by small farmers are the most probable factors responsible for increasing landrace genetic variability, during the evaluated period. Genotype exchange between farmers, selection practice and local environmental adaptation are able to generate novel adapted allele combinations, which can be used by breeding programs, to reinitiate the process.

Yield QTL analysis of Oryza sativa x O. glumaepatula introgression lines

The objective of this work was to evaluate the yield performance of two generations (BC2F2 and BC2F9) of introgression lines developed from the interspecific cross between Oryza sativa and O. glumaepatula, and to identify the SSR markers associated to yield. The wild accession RS‑16 (O. glumaepatula) was used as donor parent in the backcross with the high yielding cultivar Cica‑8 (O. sativa). A set of 114 BC2F1 introgression lines was genotyped with 141 polymorphic SSR loci distributed across the whole rice genome. Molecular analysis showed that in average 22% of the O. glumaepatula genome was introgressed into BC2F1 generation. Nine BC2F9 introgression lines had a significantly higher yield than the genitor Cica‑8, thus showing a positive genome interaction among cultivated rice and the wild O. glumaepatula. Seven QTL were identified in the overall BC2F2, with one marker interval (4879‑EST20) of great effect on yield. The alleles with positive effect on yield came from the cultivated parent Cica‑8.

Controle de arroz-vermelho em dois genótipos de arroz (Oryza sativa) tolerantes a herbicidas do grupo das imidazolinonas

A infestação por arroz-vermelho (Oryza spp.) constitui-se num dos principais fatores limitantes da produtividade de grãos do arroz irrigado. Este trabalho teve como objetivo avaliar o controle de arroz-vermelho e o desempenho de dois genótipos de arroz irrigado, IRGA 422 CL e Tuno CL, tolerantes a herbicidas do grupo das imidazolinonas em resposta a doses e épocas de aplicações da mistura formulada de imazethapyr (75 g L-1) + imazapic (25 g L-1) (produto comercial Only®), em áreas com alta infestação de arroz-vermelho. O experimento foi conduzido em Santa Maria-RS no ano agrícola 2004/05. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso em esquema bifatorial (2 x 10), com quatro repetições. O fator A foi composto por dois genótipos de arroz tolerantes às imidazolinonas, um cultivar (IRGA 422 CL) e um híbrido (Tuno CL); e o fator D, pelos tratamentos para controle de arroz-vermelho oriundos de combinações de doses e épocas de aplicação do herbicida. Constatou-se que o híbrido é mais tolerante ao herbicida Only®, quando comparado ao cultivar, sendo possível a utilização de dose total de até 200% no híbrido, em áreas com alta infestação de arroz-vermelho, sem afetar a produtividade. Porém é importante salientar que o incremento da dose do herbicida pode causar problemas de residual a culturas não tolerantes semeadas na seqüência.O controle de arroz-vermelho é total com aplicação fracionada do herbicida em pré e pós-emergência (PRÉ + PÓS), desde que o total aplicado não seja inferior a 125%. Essa condição é atendida pelo tratamento com 75% em PRÉ seguido de 50% em PÓS, o qual propicia a menor dose total entre aqueles com 100% de controle, não afetando a produtividade e apresentando fitotoxicidade semelhante ao tratamento com 100% em PÓS, utilizado como referência.

Suscetibilidade de cultivares de arroz irrigado (Oryza sativa) Ã deriva simulada do herbicida imazethapyr + imazapic

Objetivou-se neste trabalho avaliar a suscetibilidade dos cultivares de arroz irrigado IRGA 417, BR-IRGA 410, BRS Pelota e Qualimax 1 à simulação de deriva do herbicida imazethapyr + imazapic em função da época de início da irrigação por inundação. Para isso, foi conduzido experimento em casa de vegetação do Departamento de Fitossanidade da FAEM/UFPel, na estação de crescimento 2003/04. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com quatro repetições. A deriva foi simulada pela aplicação de doses crescentes do herbicida imazethapyr + imazapic, correspondendo a 0; 3,125; 6,25; 12,5; 25; 50; e 100% da dose comercial (100 g ha-1), acrescido de Dash a 0,5% v/v, pulverizados sobre as plantas de arroz em estádios fenológicos V3 - V4, com inundação três dias antes ou após a aplicação dos tratamentos. A aplicação foi realizada com pulverizador costal, pressurizado a CO2, munido de barra com bicos 110.015 do tipo leque a uma pressão constante de 210 kPa, que proporcionou a aplicação de 150 L ha-1 de calda herbicida. A fitotoxicidade ocasionada pelo herbicida foi avaliada de forma visual aos 10, 15 e 20 dias após a aplicação dos tratamentos (DAT), utilizando-se escala percentual. Aos 25 DAT foi determinada a massa seca aérea e radical. O herbicida imazethapyr + imazapic causou fitotoxicidade aos cultivares de arroz IRGA 417, BR-IRGA 410, BRS Pelota e Qualimax 1, em deriva ocorrida em solo seco ou inundado. A massa seca da parte aérea e radical foi reduzida com o aumento da dose aplicada, independentemente da condição de aplicação. O cultivar IRGA 417 foi mais sensível à simulação de deriva de imazethapyr + imazapic.

Interferência de capim-arroz (Echinochloa spp.) na cultura do arroz irrigado (Oryza sativa) em função da época de irrigação

A adoção de novos métodos de manejo das plantas daninhas nas lavouras de arroz irrigado, com intuito de minimizar o uso de herbicidas, requer entendimento das relações de interferência entre as plantas daninhas e a cultura. Objetivou-se com trabalho avaliar a influência de épocas de início da irrigação por inundação da lavoura de arroz irrigado e a interferência do capim-arroz na cultura e comparar as variáveis explicativas população de plantas, massa seca aérea, cobertura do solo e área foliar pelas plantas de capim-arroz, visando identificar a que propicia melhor ajuste dos dados ao modelo. Para isso, foi instalado um experimento no ano agrícola 2005/06, em delineamento experimental completamente casualizado, sem repetição. Os tratamentos utilizados foram épocas de início da irrigação: 1, 10 e 20 dias após a aplicação dos tratamentos herbicidas (DAT) e populações de plantas de capim-arroz. As populações de capim-arroz foram de 0, 6, 8, 14, 20, 28, 42, 66 e 200; 0, 4, 6, 50, 66, 88, 92 e 200; e 0, 10, 12, 32, 42, 74, 166, 174 e 178 plantas m-2, para as épocas de entrada de água aos 1, 10 e 20 DAT, respectivamente, perfazendo um total de 26 unidades experimentais. A perda de produtividade de grãos da cultura em função das variáveis explicativas população, massa seca aérea, área foliar e cobertura do solo das plantas de capim-arroz foi relacionada pelo uso de modelo de regressão não-linear da hipérbole retangular. O modelo da hipérbole retangular estima adequadamente as perdas de produtividade da cultura do arroz irrigado pela interferência do capim-arroz. A antecipação da entrada de água na lavoura favorece positivamente a habilidade competitiva das plantas de arroz, cultivar BRS-Pelota, com relação às plantas de capim-arroz. A variável população de plantas apresenta melhor ajuste dos dados ao modelo, comparativamente às demais.

Estimativa das perdas de produtividade de grãos em cultivares de arroz (Oryza sativa) pela interferência do capim-arroz (Echinochloa spp.)

Objetivou-se com este trabalho avaliar o grau de interferência do capim-arroz em cultivares de arroz irrigado e comparar variáveis explicativas, visando identificar aquela que propicia melhor ajuste dos dados a modelo matemático. Para isso, foi conduzido experimento a campo no ano agrícola 2005/06, com cultivo de arroz em sistema convencional. Os tratamentos foram constituídos por seis cultivares de arroz com diferentes durações do ciclo de desenvolvimento e por dez populações de capim-arroz. As variáveis respostas foram avaliadas aos 28 dias após a emergência do arroz. O modelo da hipérbole retangular foi utilizado para descrever a relação entre perda de produtividade de grãos de arroz e variáveis explicativas população de plantas, massa da matéria seca da pare aérea, cobertura do solo e área foliar. As perdas de produtividade de grãos de arroz devidas à interferência do capim-arroz podem ser estimadas satisfatoriamente pelo modelo da hipérbole retangular. Os cultivares de arroz IRGA 421, 416 ou 417 foram os mais competitivos, obtendo-se adequado ajuste dos dados ao modelo testado para todas as variáveis avaliadas. A variável população de plantas de capim-arroz apresenta melhor ajuste ao modelo do que massa da matéria seca da parte aérea, cobertura do solo ou área foliar.

Níveis de dano econômico para decisão de controle de capim-arroz (Echinochloa spp.) em arroz irrigado (Oryza sativa)

O nível de dano econômico (NDE) para monitoramento das infestações de capim-arroz em lavouras de arroz irrigado permite adotar medidas de manejo na cultura e usar herbicidas de maneira racional. Objetivou-se com o trabalho determinar NDE para capim-arroz, presente em lavouras de arroz irrigado, calculado na base de um único ano, em função de populações de capim-arroz, de cultivares de arroz e de épocas de entrada de água na lavoura. Para isso, foram conduzidos dois experimentos em delineamento experimental completamente casualizado, sem repetição. No primeiro experimento, os tratamentos foram constituídos de seis cultivares de arroz: BRS-Atalanta e IRGA 421 (ciclo muito curto), IRGA 416, IRGA 417 e Avaxi (ciclo curto) e BRS-Fronteira (ciclo médio); e dez populações de capim-arroz. No segundo experimento usaram-se como tratamentos épocas de início da irrigação: 1, 10 e 20 dias após aplicação dos tratamentos herbicidas (DAT); e populações de capim-arroz. Os NDEs estimados para o capim-arroz variaram em função das práticas de manejo adotadas na cultura do arroz irrigado. Os NDEs estimados para os cultivares de arroz IRGA 416 e 417 foram superiores aos dos demais cultivares quando em competição com capim-arroz. O atraso da entrada de água diminui os NDEs para o cultivar de arroz BRS-Pelota. Aumentos nas perdas de produtividade por unidade de planta daninha, no potencial de produtividade da cultura, no valor do produto colhido e na eficiência do herbicida e diminuição do custo de controle reduziram os NDEs, tornando econômica a adoção de práticas de manejo sob baixas populações de capim-arroz em competição com arroz irrigado.

Tolerância de cultivares de arroz irrigado (Oryza sativa) ao herbicida nicosulfuron e à mistura formulada de imazethapyr + imazapic

O objetivo deste estudo foi avaliar a tolerância de cultivares de arroz irrigado ao herbicida nicosulfuron e à mistura formulada de imazethapyr + imazapic. Para isso, foram conduzidos experimentos em casa de vegetação da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel (UFPel), no município de Capão do Leão (RS). Os tratamentos constaram de dois cultivares de arroz irrigado (IRGA 417 e IRGA 422CL) e de sete doses dos herbicidas imazethapyr + imazapic e nicosulfuron, aplicados em arroz (estádios de desenvolvimento V2 ou V4). As variáveis analisadas foram fitotoxicidade dos herbicidas, estatura de planta, massa seca da parte aérea e área foliar. Houve interações significativas entre os fatores estudados para as variáveis-respostas avaliadas. Incrementos nas doses dos herbicidas resultaram em respostas crescentes de fitotoxicidade ao arroz, resultando em redução no crescimento das plantas. O cultivar IRGA 417 foi suscetível à ação dos herbicidas. Por sua vez, a tolerância do cultivar IRGA 422CL não é restrita à mistura formulada de imazethapyr + imazapic, ocorrendo também para o herbicida nicosulfuron.

Caracterização morfológica de ecótipos de arroz daninho (Oryza sativa) provenientes de áreas de arroz irrigado

Objetivou-se neste estudo a caracterização fenotípica de 16 ecótipos de arroz daninho provenientes de lavouras comerciais dos Estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina, quando comparados aos cultivares BR-IRGA 409, BR-IRGA 410, IRGA 417 e El Paso L 144, em casa de vegetação. Foram semeados 16 ecótipos de arroz daninho e os quatro cultivares de arroz irrigado. O cultivo foi realizado em vasos plásticos com capacidade para 9 litros, contendo solo, utilizando-se cinco repetições por genótipo. Foram avaliadas as seguintes variáveis: coloração das folhas, pilosidade, afilhamento efetivo, graus-dia biológico para completar o florescimento, degrane, número de afilhos férteis, área foliar da folha-bandeira, altura de planta, número de sementes por panícula e produção por planta. Os resultados obtidos evidenciam grande variabilidade morfológica entre os ecótipos estudados.

Arroz-vermelho (Oryza sativa) resistente aos herbicidas imidazolinonas

O desenvolvimento de genótipos comerciais de arroz resistentes a herbicidas do grupo químico das imidazolinonas proporcionou uma ferramenta eficaz para o controle seletivo do arroz-vermelho (Oryza sativa) em cultivo de arroz irrigado. Contudo, o uso contínuo dessa tecnologia pode favorecer o desenvolvimento de populações de arroz-vermelho resistentes aos herbicidas utilizados para o seu controle. Objetivou-se com este trabalho avaliar a ocorrência de populações de arroz-vermelho resistentes aos herbicidas imidazolinonas, por meio de curvas de dose-resposta, através do fator de resistência (FR). Populações de arroz-vermelho não controladas (escapes) advindas de lavouras de arroz cultivado no sistema Clearfield® no Estado do Rio Grande do Sul foram avaliadas em casa de vegetação na sua sensibilidade ao herbicida Only (imazethapyr + imazapic - 75 + 25 g L-1). O resultado de resposta às doses do herbicida confirma a resistência em 56% das populações de arroz-vermelho, as quais podem ser agrupadas em baixo (FR = 5,2) e alto (FR = 11,6) níveis de resistência às imidazolinonas.

Globe fringerush (Fimbristylis miliacea) cross resistance to als-inhibitor herbicides under field conditions in irrigated rice in the south of Brazil

ALS-inhibiting herbicides usually provide adequate weed control in irrigated rice fields. After consecutive years of use, the Cyperaceae species, globe fringerush (Fimbristylis miliacea) began to show resistance to ALS (acetolactate synthase) inhibitors. Globe fringerush is one of the most problematic herbicide-resistant weeds in irrigated rice in the state of Santa Catarina in the South of Brazil. The objective of this research was to examine cross resistance of globe fringerush to ALS inhibitors, under field conditions. Two experiments were conducted in a rice field naturally infested with ALS-resistant globe fringerush in Santa Catarina, in the 2008/09 and 2009/10 cropping seasons. The experimental units were arranged in randomized complete block design, with five replicates, consisting of two factors (herbicide and dose) in a 4 x 5 factorial arrangement. ALS herbicides included bispyribac-sodium, ethoxysulfuron, pyrazosulfuron-ethyl and penoxsulam. Six-leaf globe fringerush was sprayed with herbicide doses of 0, 0.5, 1, 2 and 4X the recommended doses in a spray volume of 200 L ha-1. The number of rice culm, filled and sterile grains, plant height, dry shoot biomass and grain yield were recorded. Globe fringerush control was evaluated 28 and 70 days after herbicide application (DAA); shoots were harvested at 13 weeks after herbicide application and dry weight recorded. Competition with globe fringerush reduced the number of culm and rice grain yield. The globe fringerush biotype in this field was resistant to all ALS herbicides tested. Penoxsulam had the highest level of activity among treatments at 28 and 70 DAA, but the control level was only 50% and 42%, respectively, in the second year of assessment. This was not enough to prevent rice yield loss. Alternative herbicides and weed control strategies are necessary to avoid yield losses in rice fields infested with ALS-resistant biotypes of globe fringerush.

Comparative allelopathic potential of metabolites of two Alternanthera species against germination and seedling growth of rice

A laboratory study was conducted to investigate the allelopathic effect of aqueous extracts of plant parts of Alternanthera philoxeroides and A. sessilis and soil incorporated residues on germination and seedling growth of rice (Oryza sativa). Aqueous extracts prepared from different plant parts of Alternanthera species delayed rice germination. Alternanthera philoxeroides and A. sessilis inhibited rice germination by 9-100% and 4-49%, respectively. Germination of rice seeds was reduced with increasing concentration of aqueous leaf extracts of both weed species. Early seedling growth (root and shoot lengths) and seedling vigor index were significantly reduced by 5% aqueous leaf extract compared with distilled water treated control. Germination, root and shoot lengths, root and shoot dry weights and seedling vigor index of rice were drastically reduced by 3 and 4% in residue infested soil compared with residue free soil. The inhibitory effect of A. philoxeroides in terms of germination and seedling growth of rice was greater than that of A. sessilis. Five percent aqueous leaf extract and 4% residue infested soil of A. philoxeroides caused complete failure of rice seed germination. Alternanthera philoxeroides contained water soluble phenolics, namely 4 hydroxy-3-methoxy benzoic acid (16.19 mg L-1) and m-coumaric acid (1.48 mg L-1), whereas Alternanthera sessilis was rich in chlorogenic acid (17.85 mg L-1), gallic acid (11.03 mg L-1) and vanillic acid (9.88 mg L-1). The study indicates that the allelopathic potential of Alternanthera species may play an important role in enhancing the invasiveness of these species and may suppress rice plants in the vicinity.

Assessing the Potential of the Water Soluble Allelopaths of Marsilea minuta in Rice and Wheat

To investigate the allelopathic effect of Marsilea minuta against the germination and seedling growths of rice (Oryza sativa) and wheat (Triticum aestivum), germination bioassays were conducted in both Petri dish and soil cultures in laboratory conditions. Rice and wheat seeds were allowed to germinate in a 1, 2, 3, 4, and 5% (w/v) aqueous extract of whole plant and 2, 4, 6, and 8% (w/w) plant residue-incorporated soils of M. minuta. In Petri dish experiments, 5% (w/v) an aqueous extract of M. mimuta showed significantly lower germination percentages (18.8% and 56.3%), root lengths (0.9 and 4.5 cm), shoot lengths (3.3 and 12.4 cm), seedling lengths (4.1 and 25.0 cm), root dry weights (1.4 and 5.6 g), shoot dry weights (1.1 and 9.0 g), seedling biomasses (2.5 and 14.6 g), and seedling vigor indices (77.4 and 957.3) in rice and wheat, respectively. In pot experiments, the M. minuta residue infested soil, with 8% concentration, produced significantly lower germination percentages (25.3 and 37.5%), root lengths (2.7 and 6.1 cm), shoot lengths (6.2 and 16.5 cm), seedling lengths (8.9 and 22.6 cm), root dry weights (2.4 and 5.5 g), shoot dry weights (4.0 and 2.8 g), seedling biomasses (6.4 and 8.3 g), and seedling vigor indices (224.1 and 855.3) in rice and wheat, respectively. The highest phytotoxic action of 5% aqueous whole plant extract of M. minuta against test crops seem to be due to the presence of two potent phenolic compounds, namely p-coumaric acid (2.91 mg L-1) and m-coumaric acid (1.59 mg L-1) as determined by HPLC analysis.

Partial purification of tightly bound mitochondrial hexokinase from maize (Zea mays L.) root membranes

In mammals, hexokinase (HK) is strategically located at the outer membrane of mitochondria bound to the porin protein. The mitochondrial HK is a crucial modulator of apoptosis and reactive oxygen species generation. In plants, these properties related to HK are unknown. In order to better understand the physiological role of non-cytosolic hexokinase (NC-HK) in plants, we developed a purification strategy here described. Crude extract of 400 g of maize roots (230 mg protein) contained a specific activity of 0.042 µmol G6P min-1 mg PTN-1. After solubilization with detergent two fractions were obtained by DEAE column chromatography, NC-HK 1 (specific activity = 3.6 µmol G6P min-1 mg PTN-1 and protein recovered = 0.7 mg) and NC-HK 2. A major purification (yield = 500-fold) was obtained after passage of NC-HK 1 through the hydrophobic phenyl-Sepharose column. The total amount of protein and activity recovered were 0.04 and 18%, respectively. The NC-HK 1 binds to the hydrophobic phenyl-Sepharose matrix, as observed for rat brain HK. Mild chymotrypsin digestion did not affect adsorption of NC-HK 1 to the hydrophobic column as it does for rat HK I. In contrast to mammal mitochondrial HK, glucose-6-phosphate, clotrimazole or thiopental did not dissociate NC-HK from maize (Zea mays) or rice (Oryza sativa) mitochondrial membranes. These data show that the interaction between maize or rice NC-HK to mitochondria differs from that reported in mammals, where the mitochondrial enzyme can be displaced by modulators or pharmacological agents known to interfere with the enzyme binding properties with the mitochondrial porin protein.

Processing and characterization of extruded breakfast meal formulated with broken rice and bean flour

The objective of this work was to develop an extruded breakfast product containing broken rice and split old beans and to verify the influence of the extrusion process on their physicochemical, technological, and sensory characteristic. The final product had a protein content of 9.9 g.100 g-1, and therefore it can be considered a good source of proteins for children and teenagers. The dietary fiber content of the final edible product was 3.71 g.100 g-1. Therefore, the breakfast meal may be considered as a source of dietary fiber according to Brazilian law . As for the technological properties, the extruded product presented an expansion index of 8.89 and apparent density of 0.25 g.cm-3. With regard to the sensory analysis, the acceptance average was ranked between 6.8 and 7.7, corresponding to the categories "liked slightly" and "liked very much". With regard to purchase intention, 79% of the panelists said they would certainly or possibly purchase the product. Broken rice and split old beans are interesting alternatives for the elaboration of extruded breakfast products presenting good nutritional, technological, and sensory qualities.