Macroscopic root water uptake distribution using a matric flux potential approach

Hydrological models featuring root water uptake usually do not include compensation mechanisms such that reductions in uptake from dry layers are compensated by an increase in uptake from wetter layers. We developed a physically based root water uptake model with an implicit compensation mechanism. Based on an expression for the matric flux potential (M) as a function of the distance to the root, and assuming a depth-independent value of M at the root surface, uptake per layer is shown to be a function of layer bulk M, root surface M, and a weighting factor that depends on root length density and root radius. Actual transpiration can be calculated from the sum of layer uptake rates. The proposed reduction function (PRF) was built into the SWAP model, and predictions were compared to those made with the Feddes reduction function (FRF). Simulation results were tested against data from Canada (continuous spring wheat [(Triticum aestivum L.]) and Germany (spring wheat, winter barley [Hordeum vulgare L.], sugarbeet [Beta vulgaris L.], winter wheat rotation). For the Canadian data, the root mean square error of prediction (RMSEP) for water content in the upper soil layers was very similar for FRF and PRF; for the deeper layers, RMSEP was smaller for PRF. For the German data, RMSEP was lower for PRF in the upper layers and was similar for both models in the deeper layers. In conclusion, but dependent on the properties of the data sets available for testing,the incorporation of the new reduction function into SWAP was successful, providing new capabilities for simulating compensated root water uptake without increasing the number of input parameters or degrading model performance.

Acquired tolerance of tomato (Lycopersicon esculentum cv. Micro-Tom) plants to cadmium-induced stress

The effects of varying concentrations of cadmium (Cd) on the development of Lycopersicon esculentum cv. Micro-Tom (MT) plants were investigated after 40 days (vegetative growth) and 95 days (fruit production), corresponding to 20 days and 75 days of exposure to CdCl(2), respectively. Inhibition of growth was clearly observed in the leaves after 20 days and was greater after 75 days of growth in 1 mM CdCl(2), whereas the fruits exhibited reduced growth following the exposure to a concentration as low as 0.1 mM CdCl(2). Cd was shown to accumulate in the roots after 75 days of growth but was mainly translocated to the upper parts of the plants accumulating to high concentrations in the fruits. Lipid peroxidation was more pronounced in the roots even at 0.05 mM CdCl(2) after 75 days, whereas in leaves, there was a major increase after 20 days of exposure to 1 mM CdCl(2), but the fruit only exhibited a slight significant increase in lipid peroxidation in plants subjected to 1 mM CdCl(2) when compared with the control. Oxidative stress was also investigated by the analysis of four key antioxidant enzymes, which exhibited changes in response to the increasing concentrations of Cd tested. Catalase (EC 1.11.1.6) activity was shown to increase after 75 days of Cd treatment, but the major increases were observed at 0.1 and 0.2 mM CdCl(2), whereas guaiacol peroxidase (EC 1.11.1.7) did not vary significantly from the control in leaves and roots apart from specific changes at 0.5 and 1 mM CdCl(2). The other two enzymes tested, glutathione reductase (EC 1.6.4.2) and superoxide dismutase (SOD, EC 1.15.1.1), did not exhibit any significant changes in activity, apart from a slight decrease in SOD activity at concentrations above 0.2 mM CdCl(2). However, the most striking results were obtained when an extra treatment was used in which a set of plants was subjected to a stepwise increase in CdCl(2) from 0.05 to 1 mM, leading to tolerance of the Cd applied even at the final highest concentration of 1 mM. This apparent adaptation to the toxic effect of Cd was confirmed by biomass values being similar to the control, indicating a tolerance to Cd acquired by the MT plants.

Inorganic nitrogen requirements during shoot organogenesis in tobacco leaf discs

The role of nitrate, ammonium, and culture medium pH on shoot organogenesis in Nicotiana tabacum zz100 leaf discs was examined. The nitrogen composition of a basal liquid shoot induction medium (SIM) containing 39.4 mM NO3- and 20.6 mM NH4+ was altered whilst maintaining the overall ionic balance with Na+ and Cl- ions. Omission of total nitrogen and nitrate, but not ammonium, from SIM prevented the initiation and formation of shoots. When nitrate was used as the sole source of nitrogen, a high frequency of explants initiated and produced leafy shoots. However, the numbers of shoots produced were significantly fewer than the control SIM. Buffering nitrate-only media with the organic acid 2[N-morpholinol]thanesulphonic acid (MES) could not compensate for the omission of ammonium. Ammonium used as the sole source of nitrogen appeared to have a negative effect on explant growth and morphogenesis, with a significant lowering of media pH. Buffering ammonium-only media with MES stabilized pH and allowed a low frequency of explants to initiate shoot meristems. However, no further differentiation into leafy shoots was observed. The amount of available nitrogen appears to be less important than the ratio between nitrate and ammonium. Shoot formation was achieved with a wide range of ratios, but media containing 40 mM nitrate and 20 mM ammonium (70:30) produced the greatest number of shoots per explant. Results from this study indicate a synergistic effect between ammonium and nitrate on shoot organogenesis independent of culture medium pH.

Mineral nutrition and plant morphogenesis

Plant morphogenesis in vitro can be achieved via two pathways, somatic embryogenesis or organogenesis. Relationships between the culture medium and explant leading to morphogenesis are complex and, despite extensive study, remain poorly understood. Primarily the composition and ratio of plant growth regulators are manipulated to optimize the, quality and numbers of embryos or organs initiated. However, many species and varieties do not respond to this classical approach and require further optimization by the variation of other chemical or physical factors. Mineral nutrients form a significant component of culture media but are often overlooked as possible morphogenic elicitors. The combination of minerals for a particular plant species and developmental pathway are usually determined by the empirical manipulation of one or a combination of existing published formulations. Often only one medium type is used for the duration of culture even though this formulation may not be optimal for the different stages of explant growth and development. Furthermore, mineral studies have often focused on growth rather than morphogenesis with very little known of the relationships between mineral uptake and morphogenesis. This article examines the present knowledge of the main effects that mineral nutrients have on plant morphogenesis in vitro. In particular, the dynamics of nitrogen, phosphorus, and calcium supply during development are discussed.

Determinação de espécies bioindicadoras de resíduos de herbicidas auxínicos

Herbicidas que apresentam atividade residual no solo podem se tornar problema para os cultivos agrícolas, pela possibilidade de intoxicar culturas sucessoras. No caso dos hormonais, há grande dificuldade na determinação de resíduos pela técnica do bioensaio, em função da variação na resposta em crescimento, apresentada pela espécie indicadora. Neste trabalho, objetivou-se determinar espécies e variáveis sensíveis aos herbicidas 2,4 D e picloram, para indicação de resíduos no solo. Para isso, realizaram-se dois bioensaios, sendo que cada um, constituiu-se de 60 tratamentos, em esquema fatorial, compostos pela combinação de três espécies vegetais (Lycopersicon esculentum, Cucumis sativus e Beta vulgaris), dois substratos (areia e amostra de solo) e dez subdoses do herbicida (0; 3; 6; 12; 22,5; 47; 94; 187,5; 375 e 750 g ha-1) e (0; 3; 6; 9; 18; 30; 60; 123; 246 e 501 g ha-1) para o 2,4-D e picloram, respectivamente. O delineamento experimental utilizado para ambos os ensaios foi em blocos casualizados, com quatro repetições. O aumento das doses dos herbicidas provocou reduções nas variáveis altura de planta, matéria seca e, aumento da intoxicação visual das espécies avaliadas. A intoxicação visual mostrou-se a variável mais adequada para determinação de baixos níveis de resíduos de 2,4 D e picloram no solo. B. vulgaris foi a espécie com maior sensibilidade ao 2,4 D enquanto que L. esculentum foi a espécie mais sensível ao picloram.

Nutrição mineral de hortaliças LXXIII: requerimento de nutrientes pela cultura da beterraba

De uma plantação de beterraba (Beta vulgaris var. Early wanter) situada em Latossolo Vermelho Orto, série "Luiz de Queiroz" de ótima fertilidade natural, foram coletadas plantas aos 40 , 60 e 80 dias após a semeadura. Determina-se o peso da matéria seca do material previamente dividido em parte aérea e raízes. As partes foram analisadas para N, P, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn e Zn. Os autores observaram que a beterraba aumenta o seu peso de matéria seca atpe ao final do ciclo aos 80 dias de idade. Constataram uma concentração elevada dos nutrientes tanto em parte aérea como nas raízes. Uma população teórica de 330.000 plantas hectare, extrai: 77,88 kg de N; 17,77 kg de P; 202,85 kg de K; 19,59 kg de Ca; 29,1 kg de Mg; 22,9 g de Cu; 735,9 g de Fe; 583,6 g de Mn e 387,6 g de Zn.

Fitômetros e distribuição da radiação na copa de Hevea brasiliensis cv: RRIM 600

Com o objetivo de realizar o sensoriamento climático, no perfil da copa de Hevea bvasiliensis cv. RRIM 600, utilizaram-se fitômetros com Beta vulgaris cv, Asgrow Wonder em 3 níveis de um seringal com 4 anos de idade, em Rio Claro (SP). Os fitômetros foram alocados na copa das árvores distribuídas ao acaso, nas alturas de 1,50m, 2,20m e 3,00m, do solo; sendo que 30 fitômetros foram colocados em cada nível. A exposição dos fitômetros foi realizada em três épocas: de 04 a 17 de maio, junho e setembro. Os valores médios da RAF e AFE mostraram-se mais altos no nível superior da copa e da VPS, VAF, TCR, TAL e RPF nos níveis inferiores. A radiação líquida revelou-se mais alta: na região inferior da copa pela manhã, na região mediana em torno do meio-dia e na região superior do perfil da copa da seringueira no período da tarde. O coeficiente de absorção aumentou pela manhã, tendendo a atingir um patamar ótimo da assíntota perto das 11:00 horas, estendendo-se pela tarde; sendo que o valor médio do coeficiente de absorção em seu patamar foi da ordem de 0,588.

Antitumor and Antiviral Activity of Colombian Medicinal Plant Extracts

Extracts of nine species of plants traditionally used in Colombia for the treatment of a variety of diseases were tested in vitro for their potential antitumor (cytotoxicity) and antiherpetic activity. MTT (Tetrazolium blue) and Neutral Red colorimetric assays were used to evaluate the reduction of viability of cell cultures in presence and absence of the extracts. MTT was also used to evaluate the effects of the extracts on the lytic activity of herpes simplex virus type 2 (HSV-2). The 50% cytotoxic concentration (CC50) and the 50% inhibitory concentration of the viral effect (EC50) for each extract were calculated by linear regression analysis. Extracts from Annona muricata, A. cherimolia and Rollinia membranacea, known for their cytotoxicity were used as positive controls. Likewise, acyclovir and heparin were used as positive controls of antiherpetic activity. Methanolic extract from Annona sp. on HEp-2 cells presented a CC50 value at 72 hr of 49.6x103mg/ml. Neither of the other extracts examined showed a significant cytotoxicity. The aqueous extract from Beta vulgaris, the ethanol extract from Callisia grasilis and the methanol extract Annona sp. showed some antiherpetic activity with acceptable therapeutic indexes (the ratio of CC50 to EC50). These species are good candidates for further activity-monitored fractionation to identify active principles.

Influência da carga mecânica de máquina sobre propriedades físicas de um cambissolo háplico

O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de diferentes cargas mecânicas de máquinas sobre as propriedades físicas de um Cambissolo Háplico classe textural franco-arenoso/franco-argilo-arenoso. A distribuição das pressões (kPa) no solo foi detectada por sensores localizados em diferentes camadas no solo. As propriedades físicas avaliadas foram a densidade do solo (Ds) e a resistência à penetração (RP) na linha e na entrelinha da cultura da beterraba-açucareira (Beta vulgaris L.), até a profundidade de 0,30 m. Os tratamentos foram: sem pressão extra exercida pela semeadora, denominado sem compactação (SC); pressão exercida pela semeadora considerada de baixa carga (BC); pressão exercida pela semeadora considerada de alta carga (AC); e pressão exercida pelas rodas do trator usado no preparo do solo ou carga do trator (CT). Em relação à distribuição das cargas no solo, na camada de 0-0,10 m foram detectados valores de pressão no solo acima de 120 kPa, considerados muito altos. O incremento de pressão do tratamento SC para AC resultou em maiores pressões na camada de 0-0,10 m comparada à de 0,10-0,20 m, enquanto o tratamento CT resultou em maiores pressões no solo na camada de 0,10-0,20 m, em relação aos outros tratamentos. Em decorrência das cargas mecânicas aplicadas, verificou-se aumento da Ds em superfície, na sequência SC < BC < AC < CT. A RP foi maior que 2,0 MPa na camada de 0,10- 0,15 m sob preparo convencional no tratamento CT. Sob preparo reduzido, a RP mostrou valores acima de 1,5 MPa em todos os tratamentos, sendo maior que 2,5 MPa abaixo da camada de 0,25 m. Os tratamentos SC, BC e AC apresentaram diferenças de RP na linha e entrelinha na camada de 0,10-0,25 m, com os maiores valores na linha de plantio. Em geral, no tratamento CT o solo apresentou maiores valores de Ds e RP, em razão das maiores pressões nele aplicadas.

Efeitos da solarização do solo na densidade populacional da tiririca e na produtividade de hortaliças sob manejo orgânico

Foi conduzido um ensaio de campo em Seropédica, Estado do Rio de Janeiro, para avaliar o efeito da solarização do solo na população infestante de tiririca (Cyperus rotundus) e na produtividade de hortaliças submetidas a manejo orgânico. A solarização correspondeu à cobertura do solo com polietileno transparente (50 mim) por um período de 210 dias. Houve um aumento da temperatura média da camada superficial do solo (0-10 cm) da ordem de 23%, em relação ao das parcelas não-solarizadas. Após a retirada do plástico, cultivaram-se: cenoura (Daucus carota 'Brasília'), repolho (Brassica oleracea var. capitata 'Astrus'), beterraba (Beta vulgaris 'Tall Top Early Wonder') e vagem-anã (Phaseolus vulgaris 'Alessa'). Em termos gerais, a solarização reduziu em 59% a reinfestação pela tiririca. Nas parcelas solarizadas, houve significativo incremento das produtividades de cenoura (28%), vagem (32%), beterraba (37%) e repolho (34%). A fixação biológica do nitrogênio, a julgar pela nodulação da vagem, não foi afetada pela solarização, mas a população de nematóides do solo sofreu considerável redução.

Aspectos fisiológicos e microbiológicos de beterrabas minimamente processadas

O objetivo deste trabalho foi avaliar aspectos fisiológicos e microbiológicos de beterrabas minimamente processadas. A taxa respiratória e a produção de etileno foram avaliadas até quatro horas após o processamento e durante 10 dias de armazenamento a 5ºC. As análises microbiológicas foram realizadas no dia do processamento e após 10 dias de conservação. Raízes intactas apresentaram a menor taxa respiratória (5 mL CO2 kg-1 h-1), enquanto beterrabas raladas e descascadas obtiveram taxa respiratória de 30 mL CO2 kg-1 h-1 após quatro horas do processamento. Beterrabas minimamente processadas apresentaram um pico respiratório no segundo dia de armazenamento (80 mL CO2 kg-1 h-1), estabilizando em 30 mL CO2 kg-1 h-1 no quarto dia. Não foi detectado etileno em beterrabas intactas e descascadas ao passo que em beterrabas minimamente processadas, a produção de etileno nas primeiras horas após o corte atingiu 0,90 µL kg-1 h-1, registrando-se pouca variação ao longo das quatro horas de avaliação e durante o período de armazenamento a 5ºC. As contagens de bactérias psicrotróficas e coliformes totais mantiveram-se dentro dos limites aceitáveis, e não foi detectada presença de coliformes fecais e Salmonella.

CÉLULAS SOLARES SENSIBILIZADAS POR CORANTES NATURAIS: UM EXPERIMENTO INTRODUTÓRIO SOBRE ENERGIA RENOVÁVEL PARA ALUNOS DE GRADUAÇÃO

An interesting practical experiment about the preparation of dye–sensitized solar cells (DSSC) using natural dyes were carried out by the undergraduate students in the chemistry course at UNICAMP . Natural dyes were extracted from blueberries (Vaccinium myrtillus L.), jabuticabas (Myrciaria cauliflora), raw and cooked beets (Beta vulgaris L.), and annattos (Bixa orellana L.), which were used to sensitize TiO2 films that composed the photoanode in the DSSC. A polymer electrolyte containing an iodide/triiodide redox couple was used in lieu of the use of liquid solutions to prevent any leakage in the devices. A maximum solar-to-electric energy conversion of 0.26 ± 0.02% was obtained for the solar cell prepared with annatto extracts. This experiment was an effective way to illustrate to the undergraduate students how to apply some of the chemical concepts that they learned during their chemistry course to produce electric energy from a clean and renewable energy source. Teachers could also exploit the basics of the electronic transitions in inorganic and organic compounds (e.g., metal-to-ligand charge transfer and ϖ-ϖ* transitions), thermodynamics (e.g., Gibbs free energy), acid–base reactions in the oxide solid surface and electrolyte, and band theory (i.e., the importance of the Fermi level energy).

Progresso temporal da cercosporiose da beterraba em diferentes genótipos e épocas de semeadura na primavera

A cultura da beterraba tem se intensificado devido ao consumo in natura e também pelo processamento industrial de conservas. Na região do Alto Vale do Itajaí, SC, grande parte da sua produção vem de agricultores familiares que a usam em sucessão a cultura da cebola, com semeadura na primavera/verão. Entretanto, nesta época do ano a cercosporiose (Cercospora beticola) tem comprometido a produtividade. O objetivo do trabalho foi avaliar o progresso desta doença nos genótipos: All Green, Stays Green, Early Wonder, Cabernet, Boro, Modana e Itapuã e avaliar a severidade em duas épocas de semeadura, na primavera. Os dois ensaios foram conduzidos na Epagri/Estação Experimental de Ituporanga, implantados com 30 dias de diferença entre as semeaduras. O delineamento experimental foi de blocos casualizados com quatro repetições. Para avaliação da severidade da doença foi utilizada uma escala diagramática em dez plantas ao acaso previamente demarcadas. Os dados de severidade foram submetidos à análise de modelos mistos, area abaixo da curva de progresso de doença, taxa de infecção e severidade final. Não houve diferenças no progresso da doença entre os genótipos avaliados nas duas épocas de semeadura de primavera nas condições do Alto Vale do Itajaí, SC.

Influence of temperature and leaf wetness duration in the severity of Cercospora leaf spot of beet

ABSTRACT In the present study, the influence of temperature (15, 20, 25, 30 and 35°C) and leaf wetness period (6, 12, 24 and 48 hours) on the severity of Cercospora leaf spot of beet, caused by Cercospora beticola, was studied under controlled conditions. Lesion density was influenced by temperature and leaf wetness duration (P<0.05). Data were subjected to nonlinear regression analysis. The generalized beta function was used for fitting the disease severity and temperature data, while a logistic function was chosen to represent the effect of leaf wetness on the severity of Cercospora leaf spot. The response surface resultant of the product of the two functions was expressed as ES = 0.0001105 * (((x-8)2.294387) * ((36-x)0.955017)) * (0.39219/(1+25.93072 * exp (-0.16704*y))), where: ES represents the estimated severity value (0.1); x, the temperature (ºC) and y, the leaf wetness duration (hours). This model should be validated under field conditions to assess its use as a computational forecast system for Cercospora leaf spot of beet.

Manejo da irrigação associada a coberturas mortas vegetais no cultivo orgânico da beterraba

Práticas agrícolas orgânicas, como a cobertura do solo com palha, foram testadas em área irrigada por gotejamento na Baixada Fluminense, no Estado do Rio de Janeiro. O cultivo de inverno da beterraba nesta região é favorecido por temperaturas mais amenas, coincidindo com a época de maior disponibilidade do produto no Estado. No cultivo da beterraba, foram adotados três tipos de cobertura do solo e seis lâminas de irrigação (0; 29; 48; 78; 100 e 148% da ETc) determinadas com base no balanço de água no solo utilizando a técnica da TDR. O delineamento estatístico adotado foi blocos casualizados, com seis tratamentos e quatro repetições. Sob cobertura morta de Pennisetum purpureum, de Gliricidia sepium e na ausência de cobertura morta, os valores máximos relativos de EUA, no cultivo de beterraba, foram de 21,00; 32,90 e 17,90 kg m-3, respectivamente. A maior e a menor lâmina de irrigação acumulada para cada tipo de manejo foram de 2.746 e 951 m³ ha-1 nas parcelas sem cobertura morta. Em comparação, as parcelas com cobertura do solo reduziram em 34,5 e 10,5% as lâminas acumuladas, respectivamente. Os valores acumulados de nitrogênio nas partes das plantas foram maiores no cultivo sob cobertura morta de G. sepium, indicando vantagens desta prática cultural associada à irrigação por gotejamento.