O conceito de equilíbrio hidráulico e termodinâmico da água no solo aplicado ao estudo da curva de retenção e murchamento de plantas

Estimativas sobre alterações climáticas globais têm aumentando a demanda por estudos sobre propriedades dos solos relativamente secos e limitações impostas à absorção de água pelas plantas em condições de escassez hídrica. Neste estudo, fatores que influenciam a retenção da água no solo e o murchamento de plantas foram avaliados com base no conceito de equilíbrio da água no solo. Objetivou-se com este estudo: (i) avaliar a confiabilidade de medições do conteúdo de água no solo sob altas sucções matriciais em câmaras de pressão, usando como referência a técnica de ponto de orvalho (ii) avaliar as interações entre espécies de plantas e solos com diferentes classes texturais no ponto de murcha permanente (iii) investigar as relações entre equilíbrio hidráulico da água no solo e murchamento de plantas a partir do conceito de corte hidráulico. Para tanto, um experimento para avaliar a influência dos tipos de solos e espécies de plantas, no ponto de murcha permanente foi conduzido em casa de vegetação da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\" da Universidade de São Paulo, Piracicaba, São Paulo. Avaliou-se o murchamento de plantas de girassol (Helianthus annuus L.), milho (Zea mays L.) e soja (Glycine max L.). Os solos utilizados no estudo foram coletados na camada superficial (0-10 cm) em quatro áreas, selecionadas com o objetivo de obter classes texturais contrastantes, localizadas no município de Piracicaba, São Paulo, Brasil. Sub-amostras foram utilizadas para determinação da distribuição do tamanho de partículas e atributos químicos. Amostras indeformadas foram coletadas para a determinação da curva de retenção da água no solo pela técnica de câmaras de pressão. Adicionalmente, amostras deformadas foram utilizadas para determinação das características de retenção da água no solo pela técnica do ponto de orvalho em altos valores de sucções matriciais. Os dados de retenção de água no solo foram ajustados a modelos empíricos para estimativas da sucção matricial e conteúdo de água relacionada à água em equilíbrio hidráulico (água residual). Foram observadas similaridades nas determinações das características de retenção da água no solo entre as técnicas de câmaras de pressão e ponto de orvalho, sugerindo a boa drenagem das amostras de solo em câmaras de pressão. Interações significativas foram observadas entre os tipos de solos e espécies de plantas no ponto de murcha permanente, indicando que o movimento de água no contínuo solo-planta-atmosfera foi dependente de resistências relacionadas tanto ao solo quanto às plantas. Ou seja, tanto à capacidade do solo em transportar água até raízes, quanto à habilidade das plantas em absorver a água transportada, assim como, aos processos de regulação de água que ocorrem nas plantas. A abordagem baseada no conteúdo de água residual para o intervalo de sucções matriciais de 0 a 15.000 hPa não foi adequada para ilustrar a condição de equilíbrio hidráulico da água no solo, definidos pelo corte hidráulico, e relações com as sucções matriciais em ocorre o murchamento de plantas.

Disponibilidade de níquel no sistema solo-planta: efeito de doses e saturações por bases

Por se tratar de um elemento essencial às plantas e um metal pesado ao mesmo tempo, o níquel requer atenção quanto aos aspectos da fisiologia de plantas e ambiental. Além disso, existe um intervalo estreito entre as exigências nutricionais e os teores tóxicos às plantas. Neste contexto, objetivou-se avaliar o efeito do Ni no sistema solo-planta, com foco no ciclo do N e a disponibilidade do elemento no solo, por meio de experimento em condições controladas, utilizando vasos distribuídos inteiramente ao acaso, utilizando-se esquema fatorial 2 x 5, com sete repetições cada tratamento. O primeiro fator foi constituído de duas saturações por base (50 e 70%) e o segundo de cinco doses de Ni (0; 0,1; 0,5; 1,0 e 10,0 mg dm-3 de solo). Os vasos foram preenchidos com 8 dm3 de terra e cultivados com soja [Glycine max (L.) Merrill] sucedida por girassol (Helianthus annuus L.). Os parâmetros qualitativos e quantitativos: altura de plantas (AP), diâmetro do caule (DC), número de nós (NN), estádio fenológico (EF), índice SPAD e, diâmetro do capítulo (DCap) (para girassol) foram avaliadas aos 30 e 60 dias após a emergência (d.a.e.) de cada cultivo. Plantas inteiras de soja, amostradas em quatro vasos de cada tratamento, foram coletadas no estádio R1. Na mesma ocasião foram coletadas amostras de solo da rizosfera. Em seguida, as plantas coletadas foram divididas em: folhas; raízes (nódulos na soja) e parte aérea. Foram determinados nas folhas utilizadas para diagnose em soja e girassol: os teores de macro e micronutrientes, as atividades da redutase do nitrato e da urease e as concentrações dos ácidos orgânicos: oxálico, malônico, succínico, málico, tartárico, fumárico, oxaloacético, cítrico e lático. Os mesmos ácidos orgânicos foram determinados em raízes secundárias de girassol e nódulos de soja. Foram realizadas avaliações ultraestruturais por meio de microscopia eletrônica de transmissão (MET) em raízes de girassol, e estruturais e de tonalidade em nódulos de soja, por meio de microscopia de luz. No solo, foram determinadas: atividade urease, desidrogenase, Ni total e fitodisponível pelos métodos: Mehlich-1, Mehlich-3 e DTPA. No período de maturidade fisiológica de cada cultura foi realizada a colheita das plantas dos vasos restantes para determinação de produção de grãos, teores de Ni na planta inteira e Ni e N nos grãos. Ao final dos dois experimentos foi realizada nova coleta de solo para extração sequencial de Ni. O índice SPAD em soja aos 60 d.a.e., a produção de massa seca da parte aérea da soja e da raiz de girassol foram influenciados pela saturação por bases, doses de níquel e pela a interação destes. Foram influenciados pelas saturações por base e doses de níquel (fatores isolados): para soja: AP aos 60 d.a.e., NN aos 30 e 60 d.a.e., SPAD aos 30 d.a.e.; para girassol: AP e NN aos 30 e 60 d.a.e., DC e SPAD aos 30 d.a.e. As demais variáveis avaliadas aos 30 e 60 d.a.e. foram influenciadas apenas pela saturação por bases, ou doses de Ni separadamente. As plantas de soja e girassol apresentaram maiores teores de Ni nos diferentes tecidos avaliados (exceto grãos) quando cultivadas sob V50%. A produção de grãos de soja e girassol não foi influenciada pelos tratamentos, porém o teor de N dos grãos de soja influenciado pelas doses de Ni na V70%. A atividade da enzima urease nas folhas de soja e girassol foi responsiva positivamente ao aumento das doses de Ni. Quatro dos ácidos orgânicos avaliados e o teor de N nas folhas e nos grãos foram maiores nas plantas cultivadas sob V70% com a dose de 0,5 mg dm-3 de Ni. As doses de Ni bem com as saturações por bases influenciaram diretamente o balanço de nutrientes das plantas. Os extratores Mehlich-1, Mehlich-3 e DTPA apresentaram elevado coefienciente de correlação entre a fração de Ni disponível no solo e a concentração do elemento nas plantas de soja e girassol, sendo o extrator DTPA o que apresentou maior coeficiente de correlação. O Ni apresentou distribuição variável entre as diferentes frações do solo em função dos tratamentos. Os solos dos tratamentos com saturação por bases de 70% apresentaram maior concentração de Ni ligado a carbonato, comparado aos tratamentos sob saturação por bases de 50%. A distribuição do Ni entre as frações do solo seguiu a seguinte orgem: ligado a carbonato < trocável < ligado a óxidos < matéria orgânica < residual. A saturação por bases exerceu efeito diferenciado para a atividade da urease no solo em função da cultura avaliada. Por sua vez, o Ni exerceu efeito diferenciado sobre a atividade de desidrogenase em função da cultura estudada

Fatores de bioconcentração e disponibilidade de bário, cádmio, cobre, níquel e zinco em solos e em culturas de interesse agronômico

Os elementos potencialmente tóxicos (EPTs) estão presentes nos solos em concentrações dependentes do material de origem e das ações antrópicas. A adição de EPTs ao solo pelas atividades antrópicas pode ocasionar risco à saúde humana, já que estes elementos podem ser acumulados no organismo por meio do contato dérmico com o solo, da inalação de partículas em suspensão, de ingestão de solo e de alimentos contaminados. A contaminação dos alimentos ocorre pelo cultivo em áreas com alta biodisponibilidade de EPTs, e nessa condição ocorre absorção e translocação para a parte aérea, com possível acúmulo dos metais nas porções comestíveis, como raízes, frutos e grãos. A biodisponibilidade dos EPTs é regulada pelas características químicas dos elementos e por atributos do solo, como a CTC, o pH e a matéria orgânica (MO). Sintomas de toxicidade e alterações morfológicas e fisiológicas podem aparecer dependendo da absorção e da movimentação dos EPTs nas plantas. Objetivou-se neste trabalho avaliar o efeito da adição de bário (Ba), de cádmio (Cd), de cobre (Cu), de níquel (Ni) e de zinco (Zn) em amostras de um Neossolo Quartzarênico e um Latossolo Vermelho distrófico, sob duas condições de saturação por bases (30% e 50 ou 70%, dependendo da cultura), no cultivo de arroz (Oryza sativa), alface (Lactuca sativa), girassol (Helianthus annuus) e tomate (Solanum lycopersicum). Os EPTs nos solos foram extraídos com EPA 3051a, Água Régia, DTPA, Mehlich 1, Mehlich 3, HNO3 (0,43 mol L-1) e CaCl2 (0,01 mol L-1), e seus teores correlacionados com os presentes nas raízes, na parte aérea, nos frutos e com a quantidade acumulada pelas plantas. Os fatores de bioconcentração (FBC) e de transferência (FT) foram calculados para as culturas. O índice SPAD (Soil Plant Analysis Development - Chlorophyll Meter) foi determinado na fase vegetativa da alface, do arroz e do girassol, enquanto a atividade fotossintética foi determinada pelo IRGA (Infrared gas analyzer). Os maiores teores de EPTs foram observados nas plantas cultivadas no Neossolo. As quantidades de Cu, Ni e Zn acumuladas nas plantas apresentaram correlação positiva com os teores extraídos pelo EPA 3051a e pela Água Régia. Os teores extraídos com HNO3 (0,43 mol L-1) apresentaram elevada correlação positiva com os teores reativos extraídos com DTPA e com Mehlich 3, e também com as quantidades de EPTs acumuladas pelas plantas. Os FBCs foram mais altos nos solos com baixa CTC, baixos teores de MO e baixos valores de pH. O arroz apresentou a menor translocação de Cd do sistema radicular para os grãos. O Cu, o Ni e o Zn causaram alterações no desenvolvimento da alface e do girassol, e diminuíram a transpiração e a condutância estomática da alface. O arroz apresentou a menor absorção de EPTs e a maior tolerância ao Ba, ao Cd, ao Ni e ao Zn, no entanto, as plantas apresentaram maiores condutividade estomática e transpiração.

Effects of boron foliar applications on vegetative and reproductive growth of sunflower

Foliar application may be used to supply boron (B) to a crop when B demands are higher than can be supplied via the soil. While B foliar sprays have been used to correct B deficiency in sunflower (Helianthus annuus L.) in the field, no studies have determined the amount of B taken up by sunflower plant parts via foliar application. A study was conducted in which sunflower plants were grown at constant B concentration in nutrient solution with adequate B (46 mum) or with limited B supply (0.24, 0.40 and 1.72 mum) using Amberlite IRA-743 resin to control B supply. At the late vegetative stage of growth (25 and 35 d after transplanting), two foliar sprays were applied of soluble sodium tetraborate (20.8 % B) each at 0, 28, 65, 120 and 1200 mm (each spray equivalent to 0, 0.03, 0.07, 0.13 and 1.3 kg B ha(-1) in 100 L water ha(-1)). The highest rate of B foliar fertilization resulted in leaf burn but had no other evident detrimental effect on plant growth. Under B-deficient conditions, B foliar application increased the vegetative and reproductive dry mass of plants. Foliar application of 28-1200 mm B increased the total dry mass of the most B-deficient plants by more than three-fold and that of plants grown initially with 1.72 mum B in solution by 37-49 %. In this latter treatment, the dry mass of the capitulum was similar to that achieved under control conditions, but in no instance was total plant dry mass similar to that of the control. All B foliar spray rates increased the B concentration in various parts of the plant tops, including those that developed after the sprays were applied, but the B concentration in the roots was not increased by B foliar application. The B concentration in the capitulum of the plants sprayed at the highest rate was between 37 and 93 % of that in the control plants. This study showed that B foliar application was of benefit to B-deficient sunflower plants, increasing the B status of plant tops, including that of the capitulum which developed after the B sprays were applied. (C) 2003 Annals of Botany Company.

Sea anemone host selection by the symbiotic saddled cleaner shrimp Periclimenes holthuisi

A preliminary field survey was conducted to determine the distribution of ectosymbiotic shrimp Periclimenes holthuisi on the sea anemone Stichodactyla haddoni in Moreton Bay (Queensland, Australia). Laboratory experiments were also carried out to verify whether the shrimp show a preference for one anemone host. In the field, 45 individuals of P. holthuisi were found to be associated with 70% of the specimens of S. haddoni (n=20). We inferred this shrimp population was not space-limited because not all anemones were colonized. After having been isolated from their natural host for 2 weeks, when placed between individuals of S. haddoni and Macrodactyla doreensis (an anemone that is sympatric with S. haddoni), shrimp overwhelmingly selected S. haddoni (92%). To establish whether M. doreensis may serve as an alternative host for P. holthuisi, unacclimated shrimp were forced to associate with this anemone. Macrodactyla doreensis showed little tentacle reaction during this association; shrimp were found on the anemone's tentacles and the column. The finding that M. doreensis can serve as an alternative host for P. holthuisi demonstrates that this anemoneshrimp is adaptable to another anemone host and thus may not be highly host specific.

Sunflower trypsin inhibitor-1

SFTI-1 is a bicyclic 14 amino acid peptide that was originally isolated from the seeds of the sunflower Helianthus annuus. It is a potent inhibitor of trypsin, with a sub-nanomolar K, value and is homologous to the active site region of the well-known family of serine protease inhibitors known as the Bowman-Birk trypsin inhibitors. It has a cyclic backbone that is cross-braced by a single disulfide bridge and a network of hydrogen bonds that result in a well-defined structure. SFTI-1 is amenable to chemical synthesis, allowing for the creation of synthetic variants. Alterations to the structure such as linearising the backbone or removing the disulfide bridge do not reduce the potency of SFTI-1 significantly, and minimising the peptide to as few as nine residues results in only a small decrease in reactivity. The creation of linear variants of SFTI-1 also provides a tool for investigating putative linear precursor peptides. The mechanism of biosynthesis of SFTI-1 is not yet known but it seems likely that it is a gene-coded product that has arisen from a precursor protein that may be evolutionarily related to classic Bowman-Birk inhibitors.

Genetic variation for carbon isotope discrimination in sunflower: Association with transpiration efficiency and evidence for cytoplasmic inheritance

Plants accumulate isotopes of carbon at different rates because of discrimination against C-13 relative to C-12. In plants that fix carbon by the C-3 pathway, the amount of discrimination correlates negatively with transpiration efficiency (TE) where TE is the amount of dry matter accumulated per unit water transpired. Therefore, carbon isotope discrimination (Delta) has become a useful tool for selecting genotypes with improved TE and performance in dry environments. Surveys of 161 sunflower (Helianthus spp.) genotypes of diverse origin revealed a large and unprecedented range of genetic variation for Delta (19.5-23.8parts per thousand). A strong negative genetic correlation (r(g)) between TE and Delta (r(g) = -0.87, P < 0.001) was observed in glasshouse studies. Gas exchange measurements of field grown plants indicated that Delta was strongly correlated with stomatal conductance to water vapor (g), (r(g) 0.64, P < 0.01), and the ratio of net assimilation rate (A) to g, (r(g) = 0.86, P < 0.001), an instantaneous measure of TE. Genotype CMSHA89MAX1 had the lowest TE (and highest Delta) of all genotypes tested in these studies and low yields in hybrid combination. Backcrossing studies showed that the TE of this genotype was due to an adverse effect of the MAX1 cytoplasm, which was inherited from the diploid perennial H. maximiliani Schrader. Overall, these studies suggested that there is an excellent opportunity for breeders to develop sunflower germplasm with improved TE. This can be achieved, in part, by avoiding cytoplasms such as the MAX1 cytoplasm.

Diversity in the sunflower: Puccinia helianthi pathosystem in Australia

Sunflower rust caused by Puccinia helianthi is the most important disease of sunflower in Australia with the potential to cause significant yield losses in susceptible hybrids. Rapid and frequent virulence changes in the rust fungus population limit the effective lifespan of commercial cultivars and impose constant pressure on breeding programs to identify and deploy new sources of resistance. This paper contains a synopsis of virulence data accumulated over 25 years, and more recent studies of genotypic diversity and sexual recombination. We have used this synopsis, generated from both published and unpublished data, to propose the origin, evolution and distribution of new pathotypes of P. helianthi. Virulence surveys revealed that diverse pathotypes of P. helianthi evolve in wild sunflower populations, most likely because sexual recombination and subsequent selection of recombinant pathotypes occurs there. Wild sunflower populations provide a continuum of genetically heterogeneous hosts on which P. helianthi can potentially complete its sexual cycle under suitable environmental conditions. Population genetics analysis of a worldwide collection of P. helianthi indicated that Australian isolates of the pathogen are more diverse than non-Australian isolates. Additionally, the presence of the same pathotype in different genotypic backgrounds supported evidence from virulence data that sexual recombination has occurred in the Australian population of P. helianthi at some time. A primary aim of the work described was to apply our knowledge of pathotype evolution to improve resistance in sunflower to sunflower rust. Molecular markers were identified for a number of previously uncharacterised sunflower rust R-genes. These markers have been used to detect resistance genes in breeding lines and wild sunflower germplasm. A number of virulence loci that do not recombine were identified in P. helianthi. The resistance gene combinations corresponding to these virulence loci are currently being introgressed with breeding lines to generate hybrids with durable resistance to sunflower rust.

Pollen from 50 lake surface samples in Brandenburg, Germany, in 2009

Past changes in plant and landscape diversity can be evaluated through pollen analysis, however, pollen based diversity indexes are potentially biased by differential pollen production and deposition. Studies examining the relationship between pollen and landscape diversity are therefore needed. The aim of this study is to evaluate how different pollen based indexes capture aspects of landscape diversity. Pollen counts were obtained from surface samples of 50 small to medium sized lakes in Brandenburg (Northeast Germany) and compiled into two sets, with one containing all pollen counts from terrestrial plants and the second restricted to wind-pollinated taxa. Both sets were adjusted for the pollen production/dispersal bias using the REVEALS model. A high resolution biotope map was used to extract the density of total biotopes and different biotopes per area as parameters describing landscape diversity. In addition tree species diversity was obtained from forest inventory data. The Shannon index and the number of taxa in a sample of 10 pollen grains are highly correlated and provide a useful measure of pollen type diversity which corresponds best to landscape diversity within one km of the lake and the proportion of non-forested area within seven km. Adjustments of the pollen production/dispersal bias only slightly improve the relationships between pollen diversity and landscape diversity for the restricted dataset as well as for the forest inventory data and corresponding pollen types. Using rarefaction analysis, we propose the following convention: pollen type diversity is represented by the number of types in a small sample (low count e.g. 10), pollen type richness is the number of types in a large sample (high count e.g. 500) and pollen sample evenness is characterized by the ratio of the two. Synthesis. Pollen type diversity is a robust index that captures vegetation structure and landscape diversity. It is ideally suited for between site comparisons as it does not require high pollen counts. In concert with pollen type richness and evenness, it helps evaluating the effect of climate change and human land use on vegetation structure on long timescales.

New contributions to the native and alien flora in riparian habitats of the Cantabrian watershed (Northern Spain)

As a result of a floristic survey carried out in riparian habitats of northern Spain, new chorological data are provided for 9 alien and 6 native plant species. Some species are reported for the first time at regional scale, such as Carex strigosa, Helianthus x laetiflorus and Persicaria pensylvanica in Cantabria. Also noteworthy is the finding of naturalised populations of the North American grass Muhlenbergia schreberi at the Urumea river basin, which represents the second reference for the Iberian Peninsula.

Plasmopara sphagneticolae sp. nov. (Peronosporales) on Sphagneticola (Asteraceae) in Australia

A specimen of downy mildew on leaves of Sphagneticola trilobata found in northern Queensland was identified by a systematic approach as a novel species of Plasmopara. A new species, Plasmopara sphagneticolae, is proposed for this specimen, which differs from other species of Plasmopara by morphology, host range, and sequence data from nuclear-ribosomal DNA and mitochondrial DNA. Plasmopara sphagneticolae, together with P. halstedii, are downy mildews found on host species in the tribe Heliantheae (Asteraceae). Plasmopara halstedii causes downy mildew on Helianthus annuus, and is not present on sunflower in Australia. Phylogenetic analysis of the large subunit region of ribosomal DNA showed that P. sphagneticolae was sister to P. halstedii on sunflower.