Influence of elevated CO2 on interspecific interactions at higher trophic levels

We report the results of a study investigating the influence of elevated CO2 on species interactions across three trophic levels: a plant (Brassica oleracea), two aphid herbivores (the generalist Myzus persicae and the specialist Brevicoryne brassicae), and two natural enemies (the coccinellid Hippodamia convergens (ladybird) and the parasitoid wasp Diaeretiella rapae). Brassica oleracea plants reared under elevated CO2 conditions (650 ppmv vs. 350 ppmv) were larger and had decreased water and nitrogen content. Brevicoryne brassicae reared on plants grown in elevated CO2 were larger and accumulated more fat, while there was no change in M. persicae traits. Fecundity of individual aphids appeared to be increased when reared on plants grown in elevated CO2. However, these differences were generally lost when aphids were reared in colonies, suggesting that such changes in plant quality will have subtile effects on aphid intraspecific interactions. Nevertheless, CO2 treatment did influence aphid distribution on plants, with significantly fewer M. persicae found on the shoots, and B. brassicae was only found on senescing leaves, when colonies were reared on plants grown in elevated CO2. We reared B. brassicae and M. persicae in competition on plants grown at both the CO2 concentration treatments. We found a significantly lower ratio of M. persicae: B. brassicae on plants grown under elevated CO2 conditions, strongly suggesting that increasing CO2 concentrations can alter the outcome of competition among insect herbivores. This was also reflected in the distribution of the aphids on the plants. While the CO2 treatment did not influence where B. brassicae were found, fewer M. persicae were present on senescing leaves under elevated CO2 conditions. Changes in plant quality resulting from the CO2 treatments did not appear to alter aphid quality as prey species, as the number consumed by the ladybird H. convergens, and the number parasitised by the parasitoid wasp D. rapae, did not change. To our knowledge, this study provides the first empirical evidence that changes in host plant quality mediated by increasing levels of CO2 can alter the outcome of interspecific competition among insect herbivores.

Using genomic DNA-based probe-selection to improve the sensitivity of high-density oligonucleotide arrays when applied to heterologous species

High-density oligonucleotide (oligo) arrays are a powerful tool for transcript profiling. Arrays based on GeneChip® technology are amongst the most widely used, although GeneChip® arrays are currently available for only a small number of plant and animal species. Thus, we have developed a method to improve the sensitivity of high-density oligonucleotide arrays when applied to heterologous species and tested the method by analysing the transcriptome of Brassica oleracea L., a species for which no GeneChip® array is available, using a GeneChip® array designed for Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. Genomic DNA from B. oleracea was labelled and hybridised to the ATH1-121501 GeneChip® array. Arabidopsis thaliana probe-pairs that hybridised to the B. oleracea genomic DNA on the basis of the perfect-match (PM) probe signal were then selected for subsequent B. oleracea transcriptome analysis using a .cel file parser script to generate probe mask files. The transcriptional response of B. oleracea to a mineral nutrient (phosphorus; P) stress was quantified using probe mask files generated for a wide range of gDNA hybridisation intensity thresholds. An example probe mask file generated with a gDNA hybridisation intensity threshold of 400 removed > 68 % of the available PM probes from the analysis but retained >96 % of available A. thaliana probe-sets. Ninety-nine of these genes were then identified as significantly regulated under P stress in B. oleracea, including the homologues of P stress responsive genes in A. thaliana. Increasing the gDNA hybridisation intensity thresholds up to 500 for probe-selection increased the sensitivity of the GeneChip® array to detect regulation of gene expression in B. oleracea under P stress by up to 13-fold. Our open-source software to create probe mask files is freely available http://affymetrix.arabidopsis.info/xspecies/ webcite and may be used to facilitate transcriptomic analyses of a wide range of plant and animal species in the absence of custom arrays.

Characterisation, immunolocalisation and antifungal activity of a lipid transfer protein from chili pepper (Capsicum annuum) seeds with novel alpha-amylase inhibitory properties

Lipid transfer proteins (LTPs) were thus named because they facilitate the transfer of lipids between membranes in vitro. This study was triggered by the characterization of a 9-kDa LTP from Capsicum annuum seeds that we call Ca-LTP(1). Ca-LTP(1) was repurified, and in the last chromatographic purification step, propanol was used as the solvent in place of acetonitrile to maintain the protein`s biological activity. Bidimensional electrophoresis of the 9-kDa band, which corresponds to the purified Ca-LTP(1), showed the presence of three isoforms with isoelectric points (pIs) of 6.0, 8.5 and 9.5. Circular dichroism (CD) analysis suggested a predominance of alpha-helices, as expected for the structure of an LTP family member. LTPs immunorelated to Ca-LTP(1) from C. annuum were also detected by western blotting in exudates released from C. annuum seeds and also in other Capsicum species. The tissue and subcellular localization of Ca-LTP(1) indicated that it was mainly localized within dense vesicles. In addition, isolated Ca-LTP(1) exhibited antifungal activity against Colletotrichum lindemunthianum, and especially against Candida tropicalis, causing several morphological changes to the cells including the formation of pseudohyphae. Ca-LTP(1) also caused the yeast plasma membrane to be permeable to the dye SYTOX green, as verified by fluorescence microscopy. We also found that Ca-LTP(1) is able to inhibit mammalian alpha-amylase activity in vitro.

Boro e nitrogênio na incidência de hastes ocas e no rendimento de brócolis

A incidência de hastes ocas em brócolis (Brassica oleracea L. var. italica Plenck) depende de vários fatores que afetam a absorção e o transporte de B, elemento responsável pelo aparecimento dessa desordem fisiológica. O trabalho avaliou os efeitos de quatro níveis de nitrogênio e dois níveis de boro e da interação entre eles na incidência de hastes ocas e na produção de brócolis. As doses de N (100, 150, 200 e 250 kg ha-1) foram divididas em quatro aplicações iguais aos 15, 30, 45 e 60 dias após o transplante. O boro (0, 4 e 8 kg ha-1) foi aplicado metade no plantio e a outra metade em cobertura aos 45 dias após o transplante. A massa média das inflorescências e a produção total foram diminuídas com a aplicação de B em função do crescimento mais lento das plantas provocado pela toxicidade desse elemento. Contudo, nas áreas não adubadas com B, a porcentagem de plantas com hastes ocas foi, em média, de 44,14%, sendo que a incidência dessa anomalia sofreu drástica redução com a aplicação de B, onde a maior dose (8 kg ha-1) resultou em apenas 4,52% de inflorescências afetadas. Doses de N superiores a 215,4 kg ha-1 aumentaram o número de plantas com hastes ocas somente nas áreas que não receberam B.

Efeito de extratos aquosos de plantas na oviposição da traça-das-crucíferas, em couve

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Detecção, transmissão e efeito de Xanthomonas campestris pv. campestris na qualidade fisiológica de sementes de brócolis

A detecção, a transmissão e o efeito de Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) na qualidade fisiológica de sementes de brócolis (Brassica oleracea var. italica) foram avaliados, a partir de sementes obtidas de plantas (Baron, Flórida, Hana Midori Sakata, Precoce Piracicaba de Verão, Ramoso Santana e Sabre) inoculadas com a bactéria, em condições de campo. Para a detecção do patógeno nas sementes foram utilizados os meios de cultura semi-seletivos: SX ágar, NSCAA e BSCAA; a taxa de transmissão da bactéria pelas sementes às plântulas foi avaliada usando semeadura em areia e meio de cultura contido em tubo de ensaio. Para a avaliação da qualidade fisiológica de sementes foram realizados o teste padrão de germinação e os testes de vigor: envelhecimento acelerado, índice de velocidade de emergência, crescimento de plântulas e massa seca. de acordo com os resultados, o meio de cultura semi-seletivo NSCAA foi mais eficaz para detectar Xcc em sementes de brócolis; não houve diferença significativa entre os genótipos na taxa de transmissão da bactéria pelas sementes e Xcc não afetou a germinação e o vigor das sementes.

Subdosages of Bacillus thuringiensis on Plutella xylostella) (Lepepidoptera: plutellidae) and Trichogramma pretiosum (Hymenoptera: trichogrammatidae)

The aim of this paper was to evaluate the biological aspects of Plutella xylostella and Trichogramma pretiosum in eggs of the F2 generation of P. xylostella under the influence of Bacillus thuringiensis in laboratory conditions. The experiment was conducted in the Laboratorio de Biologia and Criacao de Insetos of Faculdade de Ciencias Agrarias e Veterinarias de Jaboticabal - UNESP reen collars contaminated with strains and commercial product based on B. thuringiensis in the laboratory. The eggs obtained from the F2 generation of P. xylostella evaluated the biological parameters of T. pretiosum. It was observed that some biological characteristics of P. xylostella showed changes by the treatment with B. thuringiensis. The viability of the larvae and pupae stages, pupae weight were the biological parameters more influenced by treatments, with values significantly reduced when compared to control. However, the larvae length and pupae stages and sex ratio were similar in all treatments, with no significant biological variations. Thus, this bacterium isolated from this behavior may provide greater exposure of larvae to other natural enemies as well as generation of adults less viable, which makes them potential programs in pest control, since the interaction of the methods of control is one of the main ways to enhance the biological control of insect pests. It was observed sublethal effects on P. xylostella biology, and B. thuringiensis negative influence on the parasitism capacity and emergency of T. pretiosum.

Exigências térmicas e tabelas de vida de fertilidade de Myzus persicae (Sulzer) (Hemiptera: Aphididae) em laboratório

Este estudo visou determinar as exigências térmicas do pulgão Myzus persicae (Sulzer), calcular tabelas de vida de fertilidade, e prever a ocorrência de adultos no campo, por meio de modelo de graus-dia. Os pulgões foram mantidos individualmente em gaiolas fixadas em folhas de couve, Brassica oleracea L. var. acephala DC, em laboratório, às temperaturas de 15, 20, 23, 25 e 30ºC. O limite térmico inferior de desenvolvimento (Tb) e a constante térmica (K) foram 2,2ºC e 165,6 graus-dia, respectivamente. O modelo de graus-dia previu a ocorrência de adultos de M. persicae para 0 a1 dia antes da data em que eles foram observados no campo. Os parâmetros das tabelas de vida estimados na escala de tempo em graus-dia evidenciaram que as temperaturas de 23°C e 25°C foram as que proporcionaram as melhores condições térmicas para o crescimento populacional de M. persicae. Nessas temperaturas observou-se o maior valor da capacidade inata de aumentar em número (r m = 0,012), o menor valor da duração média da geração (T = 303,8 graus-dia e 272 graus-dia, respectivamente) e o menor tempo necessário para a população duplicar em número de indivíduos (TD = 57,8 graus-dia).

Efeito da aplicação de extratos aquosos em couve na alimentação de largatas de Ascia monuste orseis

Os efeitos de extratos aquosos de amêndoas de Azadirachta indica e frutos de Sapindus saponaria, aplicados em discos de folhas de couve (Brassica oleracea var. acephala) nas concentrações de 0,0117% e 1,0342% (p/v), respectivamente, foram estudados sobre a alimentação das lagartas de Ascia monuste orseis. Avaliou-se a atratividade e o consumo de área foliar de lagartas de primeiro e terceiro ínstar durante 24 horas, em condições de laboratório (T = 25 ± 2ºC, UR = 60 ± 10% e fotofase = 12 horas). Nos testes com e sem chance de escolha, para lagartas de primeiro ínstar e teste sem chance de escolha para lagartas de terceiro ínstar, não houve diferença quanto à atratividade das lagartas. No teste com chance de escolha para lagartas de terceiro ínstar, houve menor atratividade das lagartas pelos discos de folhas tratadas com S. saponaria, diferindo da testemunha. No decorrer de 24 horas de avaliações, pode-se observar 58,3% de lagartas atraídas na testemunha, não diferindo de A. indica e diferindo de S. saponaria, com 39,3% e 2,4% das lagartas atraídas, respectivamente. Quanto ao consumo de área foliar, o extrato de S. saponaria diminuiu o consumo de lagartas, em todos os testes realizados. Quando não tinham opção de escolha para se alimentar de folhas sem os extratos, as lagartas consumiram as folhas tratadas nas concentrações testadas, porém em menor quantidade. Os extratos testados neste experimento demonstram ter efeitos sobre a alimentação das lagartas de A. monuste orseis, possivelmente com propriedades deterrentes e/ou supressoras de alimentação.

Exigências Térmicas e Previsão de Picos Populacionais de Lipaphis erysimi (Kalt.) (Homoptera: Aphididae)

Experimentos de laboratório e de campo foram realizados de outubro de 1998 a agosto de 1999, visando estimar as exigências térmicas de Lipaphis erysimi (Kalt). Para isso, o desenvolvimento do afídeo foi estudado em condições de laboratório em couve, Brassica oleracea L. var. acephala, usando câmaras climatizadas reguladas a 10, 15, 20, 25 e 30°C, fotofase de 14h e UR de 70±10%. O limite térmico inferior de desenvolvimento de L. erysimi foi de 3,04°C e a constante térmica 132,21 graus-dia. A previsão de ocorrência de adultos no campo foi feita usando-se o método da triangulação; o pico populacional foi previsto para 0-1 dia antes da data em que o mesmo foi observado no campo.

Tabelas de Vida de Fertilidade de Brevicoryne brassicae (L.) (Hemiptera: Aphididae) em Condições de Campo

Estudos relacionados com tabelas de vida são fundamentais para o entendimento da dinâmica populacional de insetos. Neste trabalho, a espécie Brevicoryne brassicae (L.) foi estudada durante a primavera, verão, outono e inverno por meio de tabelas de vida de fertilidade, visando-se avaliar a influência da temperatura sobre sua dinâmica populacional. Para a condução dos experimentos, os pulgões foram mantidos em pequenas gaiolas fixadas em folhas de couve, Brassica oleracea L. var. acephala DC. Os parâmetros das tabelas de vida, estimados na escala de tempo em graus-dia, evidenciaram que B. brassicae apresentou maior sobrevivência nas condiç ões térmicas de outono e inverno, o mesmo ocorrendo com sua fecundidade quando as fêmeas foram submetidas às temperaturas da primavera. As elevadas temperaturas registradas no verão influenciaram adversamente a dinâmica populacional de B. brassicae, pois afetaram negativamente seu desenvolvimento, sobrevivência, longevidade e reprodução.

Ocorrência de formas aladas de pulgões e sua relação com fatores meteorológicos e plantas hospedeiras

O objetivo deste trabalho foi determinar o padrão de revoadas e a influência de fatores meteorológicos e de Brassicaceae sobre populações de formas aladas dos pulgões Brevicoryne brassicae, Lipaphis erysimi e Myzus persicae. Os pulgões foram amostrados em armadilhas tipo bandeja amarela com água, entre julho de 1997 e agosto de 2005. A correlação parcial de Pearson foi utilizada para verificar a influência da temperatura do ar, umidade relativa, chuva e insolação na abundância de alados das três espécies. A influência de brassicáceas foi avaliada pelo cálculo do número de graus-dia acumulados acima da temperatura base inferior dessas plantas. Lipaphis erysimi foi mais numerosa que M. persicae e B. brassicae. Os alados de B. brassicae apresentaram revoadas que predominaram de agosto a outubro, com o pico de abundância em setembro. Os períodos de revoada de L. erysimi e M. persicae foram mais longos que o de B. brassicae, com os maiores picos de L. erysimi e M. persicae observados de abril a novembro e de junho a outubro, respectivamente. A população de B. brassicae teve correlação significativa com as temperaturas máxima e mínima, insolação e umidade relativa do ar, enquanto L. erysimi e M. persicae foram afetadas apenas pela insolação e umidade relativa.

Crescimento, acúmulo de nutrientes e produtividade da cultura da couve-flor

A couve-flor é uma das principais hortaliças cultivadas no Brasil. O conhecimento do crescimento e acúmulo de nutrientes pela cultura poderá ser útil no seu manejo e na adubação. Com o objetivo de determinar o acúmulo e a exportação de nutrientes pela cultura da couve-flor 'Verona', conduziu-se um experimento em solo, no período de 23 de fevereiro a 05 de junho de 2006. O delineamento do experimento foi em blocos casualizados com três repetições. O experimento constou inicialmente de 480 plantas divididas em três blocos. Para cada época de amostragem foram retiradas duas plantas por bloco. Foram realizadas cinco amostragens da parte vegetativa das plantas a cada 14 dias após o transplante e três amostragens das inflorescências a cada quatro dias, após o início de sua formação, sendo avaliado o crescimento da planta e o acúmulo de nutrientes nas inflorescências, no caule, nos limbos foliares e nos pecíolos. As plantas apresentaram crescimento e acúmulo de massa seca contínuos. O período de maior acúmulo de nutrientes foi do início da formação da inflorescência até a colheita. A ordem decrescente dos nutrientes acumulados pela cultura foi: N>K>Ca>S>Mg>P>Fe>Mn>Zn>B>Cu. A exportação de nutrientes (g por planta de macronutrientes e mg por planta para micronutrientes) pelas inflorescências foi de 3,50 de N; 0,296 de K; 0,06 de Ca; 0,290 de S; 0,032 de Mg; 0,249 de P; 2,08 de Fe; 0,375 de Mn; 1,01 de Zn; 1,45 de B e 0,07 de Cu.

Produtividade e classificação de brócolos para indústria em função da adubação nitrogenada e potássica e dos espaçamentos entre plantas

No município de Itatiba-SP, no período de março a julho de 2007, foi realizado um experimento com o objetivo de avaliar doses de nitrogênio e potássio e espaçamentos entre plantas na produtividade e classificação de brócolos para indústria. O experimento foi instalado sob delineamento de blocos ao acaso, com os tratamentos em esquema fatorial 5 x 4, e três repetições, sendo avaliadas as doses de nitrogênio-potássio: 105-105; 157,5-157,5; 210-210; 262,5-262,5 e 315-315 kg ha-1 de N e K2O e os espaçamentos entre plantas: 0,2; 0,3; 0,4 e 0,5 m. O espaçamento entre linhas foi de 0,8 m. Foram avaliados o teor foliar de nitrogênio (TN) e de potássio (TP), produtividade de inflorescência (PI), produtividade de floretes (PF), rendimento industrial (RI) e classificação dos floretes com base em seu comprimento: PF5 (<5 cm); PF57 (>5 e <7 cm); PF79 (>7 e <9 cm) e PF9 (>9 cm). Maiores espaçamentos entre plantas proporcionaram maior TN e menores PI e PF. As doses NK e os espaçamentos entre plantas não influenciaram significativamente o TP e o RI. As maiores produtividades de inflorescências (22,08 t ha-1) e de floretes (17,09 t ha-1) foram obtidas com 0,20 m entre plantas e 315 kg ha-1 de N e de K2O. Maior percentagem de floretes na classe PF5 foi obtida no menor espaçamento entre plantas. As doses NK e os espaçamentos entre plantas não influenciaram as percentagens de floretes nas classes PF79 e PF9.

Densidade populacional e época de plantio no crescimento e produtividade da couve-flor cv. verona 284

To study plant growth and yield of cauliflower, two field trials were carried out: the first spring-summer (Oct. 07, 2006 to Jan. 28, 2007) and the second autumn-winter (Apr. 04, 2007 to Jul. 09, 2007). The experimental design was randomized complete blocks in 4 x 4 factorial design with three replications. The following factors: line spacing (0.6, 0.8, 1.0 and 1.2 m) and plant spacing (0.4, 0.5, 0.6 and 0.7 m). The used cultivar was cv. Verona 284. The characteristics, number of leaves by plant, diameter of stem, diameter of inflorescence, inflorescence mass and yield were evaluated. With the reduction in spacing, were observed lower numbers of leaves, stem diameter, diameter and mass of the inflorescence, but there was an increase in yield. The maximum yield (23 t ha(-1)) was obtained with 0.6 x 0.4 m, ie, in higher plant population (41,667, plants ha(-1)).