Identification of causal relationships among traits related to drought resistance in Stylosanthes scabra using QTL analysis

Previous studies have shown that a negative relationship exists between transpiration efficiency (TE) and carbon isotope discrimination (Delta) and between TE and specific leaf area (SLA) in Stylosanthes scabra, A glasshouse experiment was conducted to confirm these relationships in an F-2 population and to study the causal nature of these relationships through quantitative trait loci (QTL) analysis, One hundred and twenty F-2 genotypes from a cross between two genotypes within S. scabra were used. Three replications for each genotype were maintained through vegetative propagation, Water stress was imposed by maintaining plants at 40% of field capacity for about 45 d. To facilitate QTL analysis, a genetic linkage map consisting of 151 RAPD markers was developed, Results from this study show that Delta was significantly and negatively correlated with TE and biomass production. Similarly, SLA showed significant negative correlation with TE and biomass production, Most of the QTL for TE and Delta were present on linkage groups 5 and 11. Similarly, QTL for SLA, transpiration and biomass productivity traits were clustered on linkage groups 13 and 24, One unlinked marker was also associated with these traits, There were several markers coincident between different traits, At all the coincident QTL, the direction of QTL effects was consistent with phenotypic data, At the coincident markers between TE and Delta, high alleles of TE were associated with low alleles of Delta. Similarly, low alleles of SLA were associated with high alleles of biomass productivity traits and transpiration. At the coincident markers between trans-4-hydroxy-N-methyl proline (MHP) and relative water content (RWC), low alleles of MHP were associated with high alleles of RWC, This study suggests the causal nature of the relationship between TE and Delta. Phenotypic data and QTL, data show that SLA was more closely associated with biomass production than with TE, This study also shows that a cause-effect relationship may exist between SLA and biomass production.

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.

Diversidade genética em cultivares de arroz e correlações entre caracteres agronômicos

O objetivo deste trabalho foi estimar as correlações genotípicas entre caracteres e investigar a diversidade genética de cultivares de arroz mais utilizados em cultivo no período de 1950 a 2001. Foram conduzidos dois experimentos de campo, nas localidades denominadas Aeroporto e Agronomia, ambas pertencentes à Universidade Federal de Viçosa, em Viçosa, MG, no delineamento de blocos ao acaso com três repetições e 25 cultivares. Foram coletados e analisados os dados referentes à produção de grãos, a altura das plantas, dias para a floração, estande inicial, estande final, perfilhamento útil, grãos por panícula, percentagem de espiguetas estéreis por panícula e peso do grão. Verificou-se que as correlações genotípicas foram altas para a maioria dos pares de caracteres. Os caracteres que mais influenciaram a produtividade foram grãos por panícula, percentagem de grãos estéreis e peso do grão. Os cultivares Guarani e Bico Ganga foram os mais divergentes geneticamente e os cultivares Amarelão e IAC 25, os mais similares.

Tolerância à salinidade avaliada em genótipos de arroz cultivados in vitro

As plantas em condições naturais estão expostas a vários estresses ambientais que afetam seu metabolismo. Dentre esses, a salinidade dos solos e da água de irrigação é um dos mais sérios problemas para a agricultura irrigada. O objetivo deste trabalho foi identificar, por meio de caracteres morfológicos, a variabilidade genética de 10 genótipos de arroz, cultivados in vitro, e agrupar esses genótipos para o caráter tolerância à salinidade. Os tratamentos foram constituídos por 10 genótipos e quatro concentrações de NaCl (0, 4, 8 e 12 mg L-1) acrescidas ao meio de cultura MS. Após 21 dias, foram avaliados diversos caracteres morfológicos, para os quais foram realizados cálculos percentuais de desempenho relativo (aumento ou redução), considerando-se o valor absoluto do tratamento-controle (0 mg L-1). Todos os caracteres mensurados tiveram seu desenvolvimento reduzido em substrato salino, sendo os correspondentes à biomassa média da parte aérea e do sistema radicular os mais sensíveis ao NaCl. Observou-se dissimilaridade entre os genótipos estudados para tolerância à salinidade, verificada pela formação de três grupos distintos pelo método hierárquico UPGMA e dois grupos pelo método de Tocher, sendo o genótipo BRS Bojuru o mais tolerante e BRS "7" Taim e BRS Ligeirinho os mais sensíveis à salinidade.

Eficiência no uso de fósforo de variedades de arroz cultivadas em solos de várzea irrigada

A cultura do arroz destaca-se como uma das mais importantes do mundo, por apresentar facilidade de adaptação a condições edafoclimáticas distintas. Cultivado e consumido em todos continentes, o arroz destaca-se pela produção e área de cultivo, desempenhando papel estratégico tanto em nível econômico quanto social. No Brasil, a maior parcela da produção de arroz é proveniente do ecossistema de várzea. Este trabalho objetivou estudar a eficiência e resposta ao uso de fósforo de variedades de arroz (Oryza sativa L.), em várzea irrigada, no Sudoeste do Estado de Tocantins. Os tratamentos envolveram oito variedades comerciais de arroz (BRS-Jaçanã, Best-2000, BRS-Guará, BRS-Alvorada, BRA-01381, AN-Cambará, BRS 7-Taim e EPAGRI-109), que foram cultivadas em dois ambientes distintos. Para simular ambientes com baixo e alto níveis de fósforo, foram utilizadas as doses de 20 e 120 kg ha-1 de P2O5, respectivamente. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com quatro repetições. Por meio da produtividade de grãos, as variedades foram classificadas quanto à eficiência no uso e resposta à aplicação de fósforo. Demonstrou-se que apenas a variedade BRS-Alvorada é eficiente quanto ao uso de fósforo e responsiva a sua aplicação.

Adubação nitrogenada em cultivares de arroz de terras altas

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes doses de N em cobertura (0, 30, 60, 90 e 120 kg ha-1) sobre as características agronômicas de diferentes cultivares de arroz de terras altas (Caiapó, Primavera, Confiança, IAC 202 e Carisma) sob irrigação por aspersão durante os anos agrícolas 2003/04 e 2004/05, em área experimental da FCAV - UNESP - Jaboticabal (SP). Os cultivares Caiapó, IAC 202 e Carisma são os de maior produtividade, com o Primavera não respondendo ao incremento da adubação nitrogenada; o IAC 202 e Carisma são possuidores de índice de colheita mais elevado e responsivos ao nitrogênio aplicado em cobertura, sugerindo-se indicá-los para sistemas produtivos mais evoluídos; o cultivar Caiapó demonstra ser mais eficiente em absorver e utilizar o N contido no solo, sugerindo sua indicação para sistemas produtivos de menor aporte de tecnologia.

Efeito do Nitrogênio em genótipos de arroz cultivados em várzea úmida do Estado do Tocantins

A cultura do arroz possui alta demanda em nutrientes e, na maior parte das áreas onde é cultivado, o nitrogênio é o principal fator limitante à produtividade e o custo do fertilizante nitrogenado constitui a maior fração do custo total de produção. Objetivou-se, com este trabalho, verificar o efeito de baixo e alto nível de nitrogênio em cultivares de arroz irrigado, cultivados em solos de várzea úmida, sem o controle do sistema de inundação. Foram utilizados nove cultiva-res de arroz de várzea: BRS-Jaçanã, Metica-1, Best-2000, BRSGO-Guará, BRS-Alvorada, BRA-01381, AN-Cambará, BRS7-Taim e EPAGRI-109. Simulando ambientes com baixo e alto nível de N, foram utilizadas doses entre 20 e 120 kg ha-1 de N, respectivamente. As características avaliadas foram altura de planta, produtividade de grãos e massa de 100 grãos. Conclui-se que o genótipo EPAGRI - 109 foi o único a constituir o melhor grupo estatístico, tanto em baixo, quanto em alto nível de nitrogênio e que o ambiente de alto nível de nitrogênio promoveu maiores alturas de planta.

Diversidade de Magnaporthe grisea em arroz de terras altas no sul do Estado do Tocantins, na safra 2008/09

A brusone do arroz, causada pelo fungo Magnaporthe grisea, é uma das mais importantes doenças orizícolas no Brasil e no mundo, principalmente em arroz de terras altas. Objetivou-se, neste trabalho, identificar as raças fisiológicas de M. grisea nas lavouras comerciais de arroz, cultivadas em sistema de terras altas, na região sul do Estado do Tocantins. Para isso, realizaram-se amostragens de plantas de arroz com sintomas de brusone, no campo experimental da Universidade Federal do Tocantins/Campus de Gurupi e em lavouras comerciais dos municípios de Aliança, Dueré, Figueirópolis e Peixe. Para identificação das raças de M. grisea, foram feitos isolamentos monospóricos em laboratório e plantio das linhagens diferenciadoras em casa de vegetação. Constataram-se 21 raças fisiológicas de M. grisea, distribuídas em seis grupos de raças da Série Internacional Diferenciadora, sendo IA e ID os grupos de maior prevalência, que apresentaram 52,38 e 14,28% dos isolados, respectivamente. As quatro raças mais prevalentes foram IA-1, IA-33, IC-1 e ID-9, sendo a IA-1 considerada muito agressiva. Maior número de raças foi encontrado no cultivar Primavera.

Teores de macronutrientes em cultivares de arroz irrigado de acordo com a parte da planta analisada e do estádio de desenvolvimento

A análise foliar baseia-se na determinação do teor dos nutrientes no tecido vegetal, durante o cultivo das plantas. Porém, a época recomendada para análise foliar, a do estádio de florescimento, já não permite que sejam realizadas correções de adubação dentro do ciclo de cultivo, gerando, apenas, informação complementar para o próximo cultivo. O objetivo deste trabalho foi verificar a influência do cultivar, da parte coletada da planta e da época de amostragem nos teores dos macronutrientes no tecido foliar da cultura do arroz (Oryza sativa L.) irrigado. O experimento foi realizado a campo, utilizando-se cinco cultivares (BR-IRGA 409 e BR-IRGA 410, IRGA 417 e IRGA 421 e EPAGRI 108) e um híbrido e cinco coletas ao longo do ciclo da cultura, tanto da parte aérea da planta como da última folha completamente expandida. Após as coletas, determinaram-se os teores de macronutrientes (N, P, K, Ca e Mg) do tecido vegetal. Verificou-se que há maior influência da época de avaliação nos teores de macronutrientes em plantas de arroz irrigado, do que dos cultivares utilizados neste estudo. Além da época de avaliação, também houve influência da parte da planta amostrada, exceto para os teores de P, indicando que, para este nutriente, uma mesma faixa de valores poderia ser considerada adequada. Para a indicação de valores adequados, há necessidade de estudos de calibração e de correlação com a produtividade da cultura, para qualquer um dos nutrientes.

Mecanismos de abertura do sulco e da adubação nitrogenada em arroz de terras altas

A cultura do arroz adapta-se pouco ao sistema plantio direto (SPD) em razão da maior compactação da camada superficial do solo, devido ao intenso tráfego de máquinas e não mobilização do solo. Nesse caso, o mecanismo utilizado na semeadora para a abertura dos sulcos com a finalidade de deposição do adubo pode ter grande importância para facilitar a penetração das raízes e aumentar a porosidade do solo. Diante disso, propôs-se este estudo com o objetivo de avaliar o desenvolvimento e a produtividade do arroz de terras altas em sistema plantio direto, em razão de mecanismos de distribuição do adubo na semeadura e de doses de N em cobertura, em Selvíria, Mato Grosso do Sul. O delineamento experimental utilizado foi em blocos casualizados, utilizando-se um esquema fatorial 2 x 6, constituído por mecanismos de distribuição do adubo (haste escarificadora e disco duplo) e de doses de N em cobertura (0, 25, 50, 75, 100 e 125 kg ha-1), com quatro repetições. Concluiu-se que os mecanismos de distribuição do fertilizante não interferiram na produtividade de grãos do arroz de terras altas; o mecanismo do tipo haste escarificadora promoveu maior altura de plantas e maior número de grãos cheios nos dois anos de cultivo; a aplicação de nitrogênio em cobertura interferiu em algumas características agronômicas, produtivas e em componentes de rendimento de engenho; a produtividade do arroz aumentou até a dose de 69 kg ha-1 de N, no primeiro ano de cultivo.

Produtividade de arroz de terras altas em função de reguladores de crescimento

O uso de irrigação por aspersão e, ou, de níveis elevados de adubação, no arroz de terras altas, pode resultar no aumento da altura de plantas e, consequentemente, em maiores taxas de acamamento. Para resolver esse problema, podem-se utilizar reguladores vegetais, como forma de reduzir a altura da planta. Objetivou-se, com este trabalho, avaliar a eficiência de reguladores vegetais, aplicados no estádio de diferenciação do primórdio da panícula, na redução da altura da planta, e suas consequências nos componentes da produção e da produtividade de grãos do arroz de terras altas, cv. Primavera, irrigado por aspersão. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, dispostos em esquema fatorial 3x4, com quatro repetições. Os tratamentos foram: cloreto de mepiquat e etil-trinexapac, aplicados nas doses 0, 50, 100 e 200 mg i.a. ha-1, e, o paclobutrazol, nas doses 0, 25, 50 e 100 mg i.a. ha-1. Os reguladores vegetais reduzem a altura da planta e o aumento das doses dos reguladores reduziu os valores dos componentes da produção e da produtividade de grãos; o etil-trinexapac foi o regulador mais prejudicial à produtividade do arroz; não foi identificada uma dose adequada de regulador que aliasse à redução da altura das plantas a capacidade de aumentar a produtividade de grãos.

Sanidade de sementes de arroz, biocontrole, caracterização e transmissão de Curvularia lunata em semente-plântula de arroz

Este trabalho objetivou avaliar a qualidade sanitária de sementes de arroz, quantificar a transmissão de Curvularia lunata associada à semente e à plântula, e avaliar o efeito dos isolados de Bacillus spp., no controle da mancha foliar, do cultivar Bonança. Para avaliação da sanidade de sementes, as amostras foram desinfestadas e plaqueadas, sendo avaliadas após sete dias de incubação. Na confirmação da patogenicidade, as plântulas foram inoculadas por meio de pulverização e a avaliação da doença ocorreu sete dias após. Na caracterização do isolado de C. lunata, foi realizada medição da largura, comprimento e número de septos de 100 conídios. Para a taxa de transmissão de C. lunata, foram preparadas 12 bandejas, com 100 sementes cada, de modo a proceder-se às avaliações aos 7, 14, 21 dias após a semeadura (d.a.s.). De cada uma das 100 plântulas, foram separadas as raízes, após sete dias. A inoculação dos isolados de Bacillus foi realizada na forma de suspensão, pulverizada sobre a parte aérea das plântulas. Após uma semana, foi inoculado a C. lunata. A avaliação foi efetuada aos 15 dias após inoculação dos isolados patogênicos, medindo-se o tamanho da lesão. No teste de sanidade foi detectada maior incidência de C. lunata (70%), o qual se apresentou patogênico à variedade de arroz Bonança, sendo detectado em todos os órgãos da plântula. Dentre os isolados de Bacillus, os que mais se destacaram no controle foram B41 (B. Cereus) e B35 (Bacillus sp.), confirmando seu potencial biocontrolador.

Resistência de biótipos de arroz-vermelho aos herbicidas imazapyr + imazapic e alternativas de controle

O uso intenso de herbicidas com o mesmo mecanismo de ação na cultura do arroz (Oryza sativa L.) tem selecionado biótipos resistentes, como, por exemplo, o arroz-vermelho (planta daninha) resistente aos herbicidas imidazolinonas. Por essa razão, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar a resistência de arroz-vermelho ao herbicida imazapyr + imazapic, na região sul do Rio Grande do Sul, e o controle do biótipo resistente de arroz-vermelho com os herbicidas alternativos clethodim e glyphosate. Foram realizados três experimentos, em delineamento casualizado, arranjados em esquema fatorial. No primeiro experimento, o fator A testou biótipos de arroz-vermelho [ORYSA 184 (resistente) e ORYSA 188 (susceptível)], o fator B comparou herbicidas (imazapyr + imazapic, clethodim e glyphosate) e o fator C avaliou doses dos herbicidas (0; 0,5; 1; 2; 4; 8; 16 e 32 vezes a dose recomendada). No segundo, compararam-se biótipos de arroz-vermelho e doses do herbicida imazapyr + imazapic (0; 0,5; 1; 2; 4; 8; 16; 32 e 64 vezes a dose recomendada). No terceiro, testaram-se biótipos de arroz-vermelho e doses diferentes do herbicida imazapyr + imazapic para cada biótipo. O biótipo ORYSA 184 é resistente ao imazapyr + imazapic, quando aplicada a dose máxima de registro e estádio indicado. Os herbicidas clethodim e glyphosate, detentores de mecanismos de ação alternativos, controlam o biótipo resistente ORYSA 184 de arroz-vermelho.

Qualidade fisiológica, sanitária e enzimática de sementes de arroz irrigado recobertas com silício

O tratamento de sementes com a utilização de silício em sementes de boa qualidade constitui prática para o aumento da produtividade. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do recobrimento de sementes de arroz com duas fontes de silício, em seus atributos fisiológicos, enzimáticos e sanitários. Empregaram-se os cultivares de arroz Irga 424 e Puitá Inta CL e de duas fontes de silício: silicato de alumínio e casca de arroz carbonizada moída, consistindo nas doses de 0; 30; 60; 90 e 120 g 100 kg-1 (de cada produto aplicado) de sementes mais polímero e água, totalizando um volume de calda de 1 L 100 kg-1 de sementes. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com quatro repetições. A qualidade fisiológica das sementes foi avaliada no (LAS-FAEM\UFPel) pelos testes de germinação, primeira contagem de germinação, comprimento da parte aérea e raiz, teste de frio e emergência em campo. Para diferenciação isoenzimática, as isoenzimas analisadas foram: esterase, glutamato oxalacetato transaminase e peroxidase, para todos os tratamentos. A avaliação da qualidade sanitária das sementes foi realizada pelo método do papel de filtro ou "Blotter Test". Doses crescentes de casca de arroz carbonizada e de silicato de alumínio, até 120 g 100 kg-1 de sementes, incrementam o vigor de sementes de arroz, avaliados pelo comprimento de raiz e pela emergência a campo. As fontes casca de arroz carbonizada e caulim controlam a incidência de fungos de solo nas sementes de arroz.

Regulação epigenética de um gene de resposta a stress de frio em arroz (OsDREB1B)

O arroz (Oryza sativa L.) constitui a principal fonte de alimento para mais de metade da população mundial. O frio tem um grande impacto no desenvolvimento da planta de arroz com efeitos negativos ao nível da produtividade e economia mundial. Os mecanismos epigenéticos associados a alterações estruturais da cromatina estão envolvidos nos mecanismos de resposta das plantas a stresses abióticos. O foco do presente trabalho consistiu na compreensão da influência de fatores epigenéticos, nomeadamente de modificações de histonas, na regulação transcricional de um gene específico (OsDREB1B) envolvido na resposta de arroz ao stress de frio. O estudo da regulação epigenética deste gene envolveu a utilização de plantas de arroz com mutações em enzimas epigenéticas e drogas remodeladoras da cromatina. Neste trabalho mostramos que o gene OsDREB1B é induzido pelo stress de frio (4 °C) em todas os genótipos de arroz analisados, no entanto, a indução do gene em resposta ao stress de frio é maior em Nipponbare que em Dongjin. Nos genótipos que apresentam epimutações, nomeadamente o knockout de osdrm2 (DMT706) e de oshac704 (HAC704), o gene OsDREB1B é mais expresso que no respetivo genótipo selvagem (Dongjin), sendo que a indução da expressão em resposta ao frio foi maior em DMT706 do que em HAC704. A análise do padrão de marcas histónicas ao longo do promotor de OsDREB1B, através da imunoprecipitação da cromatina (ChIP) com anticorpos específicos, revelou que, em resposta ao frio (4ºC), Dongjin apresenta uma menor predominância da marca H3K9ac na região de -519 a -355 pares de bases (antes do ATG), enquanto que Nipponbare possui maior presença de H4K5ac na região de -280 a -121 pares de bases, sugerindo que a regulação epigenética de OsDREB1B seja influenciada pelo genótipo. No caso dos epi-mutantes (HAC704 e DMT706) registou-se um empobrecimento das marcas histónicas testadas sugerindo que a indução da expressão do OsDREB1B em reposta ao stress provocado pelo frio não depende necessariamente da presença de OsDRM2 nem de OsHAC704. Uma visão integrada da paisagem epigenética e do transcriptoma, perspetiva uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos na resposta da planta a condições ambientais adversas, abrindo novas linhas de trabalho no sentido de obter plantas mais tolerantes a fatores de stress.