Does Gamma-aminobutyric acid function as a plant resistance mechanism against phytophagous insect activity? /

Gamma-aminobutyric acid (GAB A) is a ubiquitous non-protein amino acid synthesized via the decarboxylation of L-glutamate in a reaction catalyzed by the cytosolic enzyme L-glutamate decarboxylase (GAD). In animals it functions as an inhibitory neurotransmitter. In plants it accumulates rapidly in response to various stresses, but its function remains unclear. The hypothesis that GABA accumulation in leaf tissue may function as a plant resistance mechanism against phytophagous insect activity was investigated. GABA accumulation in response to mechanical stimulation, mechanical damage and insect activity was demonstrated. In wt tobacco (Nicotiana tabacum cv Samsun), mechanical stimulation or damage caused GABA to accumulate within 2 min from mean levels of 14 to 37 and 1~9 nmol g-l fresh weight (FW), respectively. In the transgenic tobacco strain CaMVGAD27c overexpressing Petunia GAD, the same treatments caused GABA to accumulate from 12 to 59 and 279 nmol g-l FW, respectively. In the transgenic tobacco strain CaMVGADilC 11 overexpressing Petunia GAD lacking an autoinhibitory domain, mechanical stimulation or damage caused GABA to accumulate from 180 to 309 and 630 nmol g-l FW, respectively. Ambulatory activity by tobacco budworm (TBW) larvae (Heliothis virescens) on leaves of CaMVGAD27c tobacco caused GABA to accumulate from 28 to 80 nmol g-l FW within 5 min. Ambulatory and leaf-rolling activity by oblique banded leaf roller (OBLR) larvae (Choristoneura rosaceana cv Harris) on wt soybean leaves (Glycine max cv Harovinton) caused GABA to accumulate from 60 to 1123 nmol g-l FW within 20 min. Increased GABA levels in leaf tissue were shown to affect phytophagous preference in TBW larvae presented with wt and transgenic tobacco leaves. When presented with leaves of Samsun wt and CaMVGAD27c plants, TBW larvae consumed more wt leaf tissue (640 ± 501 S.D. mm2 ) than transgenic leaf tissue (278 ± 338 S.D. mm2 ) nine times out of ten. When presented with leaves of Samsun wt and CaMVGAD~C11 plants, TBW larvae consumed more transgenic leaf tissue (1219 ± 1009 S.D. mm2 ) than wt leaf tissue (28 ± 31 S.D. mm2 ) ten times out of ten. These results indicate that: (1) ambulatory activity of insect larvae on leaves results in increased GABA levels, (2) transgenic tobacco leaves with increased capacity for GABA synthesis deter feeding, and (3) transgenic tobacco leaves with constitutively higher GABA levels stimulate feeding.

The development and contribution of surface charge by crop residues in two Malawian acid soils

The effects of maize and soya bean residues on the pH and charge of a loamy sand (Kawalazi) and a sandy clay loam (Naming'omba) from Malawi were measured to determine both the indirect effect of the residues on soil charge through the changes in pH, and the direct contribution of charge carried on the residue surfaces. The soils had pH values (10 mM CaCl2) of 4.3 and 5.0 and organic matter contents were 1.4% and 2.7%, respectively. The clay fractions were dominated by kaolinite and goethite, and mica was present in both samples. The soils were incubated for 28 days with maize (Zea mays) and soya bean (Glycine max) residues. The maximum addition of residue (12.0%) in the Kawalazi and Naming'omba soils increased the pH from 4.3 and 5.0 to 4.8 and 5.3 (maize) and to 9.0 and 8.8 (soya bean), respectively. Negative charge increased from 2.1 and 4.7 cmol(c) kg(-1) to 3.8 and 7.5 (maize) and to 5.3 and 9.3 cmol(c) kg(-1) (soya bean). Positive charge increased from 0.72 and 0.62 to 0.87 and 0.85 cmol(c) kg(-1) (maize) and to 0.75 and 0.68 (soya bean). The charge contribution by the residues was calculated by difference between the charge on a sample incubated with residue and the charge on a soil without residue limed to the same pH value. Up to 100 cmolc negative charge and 10 cmol(c) of positive charge per kg of residue were directly contributed to the soil-residue mixture, the amounts depending on the type of residue, the extent to which the residue was decomposed in the soil and the pH of the mixture. The Anderson and Sposito method [Soil Sci. Soc. Am. J. 55 (1991) 1569] was used to partition the permanent negative charge (holding Cs+) from variable negative charge (holding Li+). In the pH range 3.7-6.5 the maize residue contributed between 3 and 26 cmol(c) of variable charge per kg of residue in the Kawalazi soil and between 6 and 25 cmol(c) per kg of residue in the Naming'omba soil. For soya bean the values were between I and 28 and between 4 and 68 cmolc per kg of residue, respectively. At a given pH value, the charge tended to increase with time of incubation and for a given addition of residue, pH decreased during incubation. Addition of residues contributed no permanent negative charge and the charge on the soil measured by Cs adsorption was independent of pH change caused by the residue showing that the method is valid for soil-residue mixtures. With time there was a decrease in the amount of permanent charge probably due to masking as humic material become adsorbed on mineral surfaces. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Acid-base reactions between an acidic soil and plant residues

The elemental composition of residues of maize (Zea mays), sorghum (S. bicolor), groundnuts (Arachis hypogea), soya beans (Glycine max), leucaena (L. leucocephala), gliricidia (G. sepium), and sesbania (S. sesban) was determined as a basis for examining their alkalinity when incorporated into an acidic Zambian Ferralsol. Potential (ash) alkalinity, available alkalinity by titration to pH 4 and soluble alkalinity (16 It water extract titrated to pH 4) were measured. Potential alkalinity ranged from 3 73 (maize) to 1336 (groundnuts) mmol kg(-1) and was equivalent to the excess of their cation charge over inorganic anion charge. Available alkalinity was about half the potential alkalinity. Cations associated with organic anions are the source of alkalinity. About two thirds of the available alkalinity is soluble. Residue buffer curves were determined by titration with H2SO4 to pH 4. Soil buffer capacity measured by addition of NaOH was 12.9 mmol kg(-1) pH(-1). Soil and residue (10 g:0.25 g) were shaken in solution for 24 h and suspension pH values measured. Soil pH increased from 4.3 to between 4.6 (maize) and 5.2 (soyabean) and the amounts of acidity neutralized (calculated from the rise in pH and the soil buffer capacity) were between 3.9 and 11.5 mmol kg(-1), respectively. The apparent base contributions by the residues (calculated from the buffer curves and the fall in pH) ranged between 105 and 350 mmol kg(-1) of residue, equivalent to 2.6 and 8.8 mmol kg(-1) of soil, respectively. Therefore, in contact with soil acidity, more alkalinity becomes available than when in contact with H2SO4 solution. Available alkalinity (to pH 4) would be more than adequate to supply that which reacts with soil but soluble alkalinity would not. It was concluded that soil Al is able to displace cations associated with organic anions in the residues which are not displaced by H+, or that residue decomposition may have begun in the soil suspension releasing some of the non-available alkalinity. Soil and four of the residues were incubated for 100 days and changes in pH, NH4+ and NO3- concentrations measured. An acidity budget equated neutralized soil acidity with residue alkalinity and base or acid produced by N transformations. Most of the potential alkalinity of soyabean and leucaena had reacted after 14 days, but this only occurred after 100 days for gliricidia, and for maize only the available alkalinity reacted. For gliricidia and leucaena, residue alkalinity was primarily used to react with acidity produced by nitrification. Thus, the ability of residues to ameliorate acidity depends not only on their available and potential alkalinity but also on their potential to release mineral N. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Períodos de dessecação de Urochloa ruziziensis e seu reflexo na produtividade da soja RR

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Épocas de manejo químico de Brachiaria decumbens antecedendo o plantio direto de soja

O manejo químico da cobertura vegetal e a manutenção da palhada sobre o solo são preocupações comuns para os produtores que adotam o sistema plantio direto na região dos cerrados. Com o objetivo de estudar a influência da época de manejo químico de B. decumbens sobre o desenvolvimento e a produtividade da cultura da soja em sistema plantio direto, foram realizados dois ensaios a campo, respectivamente, com os cultivares BRS 154 e MG/BR 46-Conquista, no ano de 2003. em cada ensaio, testaram-se quatro épocas de manejo de B. decumbens antecedendo a semeadura da soja (28, 14, 7 e 0 dias), utilizando-se o herbicida glifosato. Os ensaios foram conduzidos em delineamento inteiramente casualizado, utilizando-se três repetições no primeiro e quatro no segundo. Determinou-se a matéria seca da cobertura vegetal e avaliou-se a reinfestação de B. decumbens. Na cultura da soja, foram determinados: altura de inserção da primeira vagem, número de vagens por planta, umidade dos grãos, massa de 100 grãos e produtividade. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que a época mais adequada para o manejo químico de B. decumbens com glifosato situa-se entre 7 e 14 dias antes da semeadura da cultura da soja e que a escolha da época de manejo químico da cobertura vegetal afeta de forma decisiva o desenvolvimento e a produtividade da cultura.

Influência de extratos aquosos de sorgo sobre a germinação e o desenvolvimento de plântulas de soja

Estudos conduzidos em laboratório ou em condições de campo demonstram o potencial alelopático da espécie Sorghum bicolor L., seja inibindo a germinação e o desenvolvimento de plantas daninhas ou até mesmo de plantas cultivadas em sucessão. Com o objetivo de avaliar os efeitos potencialmente alelopáticos de extratos aquosos das folhas, caules e raízes de cinco híbridos de sorgo (SARA, DKB860, DKB 599, XBG00478 e XBG06020), sobre a germinação e o desenvolvimento de plântulas de soja, cv. MG/BR 46 (Conquista), foram conduzidos dois bioensaios no período de março a junho de 2002. Foram estabelecidas como testemunhas: água destilada (com pH 8,0); água destilada com pH ajustado para 4,5; água destilada com pH ajustado para 6,0 e solução de polietilenoglicol (PEG) equivalente ao potencial osmótico de 0,1 MPa. Dentre as características avaliadas, houve efeito significativo apenas no comprimento de radícula das plântulas de soja, sendo que aquelas tratadas com os extratos de sorgo apresentaram menor radícula, diferindo significativamente das plântulas testemunhas. Observou-se que, com os extratos de raízes dos híbridos SARA, DKB860, XBG00478 e XBG06020 ocorreram os menores comprimentos de radículas de soja, diferindo do DKB 599. O extrato de folhas do XBG00478 resultou em menor média, não diferindo dos extratos de DKB860, DKB599 e XBG06020. No entanto, para o extrato de caule, o SARA resultou em menor radícula, diferindo apenas do XBG00478. Verificou-se, também, que, para os extratos de DKB860 e XBG00478, os extratos de folhas proporcionaram menor média, diferindo dos extratos de raiz e caule, enquanto para DKB599, XBG06020 e SARA, não houve diferença significativa entre os extratos de folha e caule.

Períodos de interferência das plantas daninhas na cultura da soja nos sistemas de semeadura direta e convencional

A presente pesquisa objetivou estudar os efeitos dos períodos de controle e de convivência de uma comunidade infestante sobre as características produtivas da soja nos sistemas de semeadura direta (SSD), com o cultivar CD 201, e convencional (SSC), com a MSOY-6101. No SSD, a comunidade infestante foi composta principalmente por Alternanthera tenella, Cenchrus echinatus e Bidens pilosa, com densidade máxima de 377 plantas m-2, acumulando 365,7 g m-2 de matéria seca, e, no SSC, por A. tenella, Senna obtusifolia e Panicum maximum, com densidade máxima de 161 plantas m-2, acumulando 406,7 g m-2. Tolerando cinco por cento de perda na produtividade da cultura, constatou-se que os períodos críticos de prevenção da interferência foram dos 33 aos 66 DAE para o cultivar CD 201 no SSD e dos 34 aos 76 DAE para o cultivar M-SOY-6101 no SSC. A interferência das plantas daninhas durante todo o ciclo da cultura reduziu, em média, 46% (SSD) e 32% (SSC) a produtividade de grãos da soja. Não houve efeito das plantas daninhas na estatura das plantas, na altura de inserção da primeira vagem e no número de vagens por planta.

Interferência de Euphorbia heterophylla no crescimento e acúmulo de macronutrientes da soja

O grau de interferência depende da densidade de plantas daninhas que infestam a soja. O objetivo deste trabalho foi avaliar características de crescimento e nutrição mineral da soja mantida em convivência com densidades crescentes de Euphorbia heterophylla. O experimento foi conduzido em Jaboticabal, SP, Brasil, entre outubro e dezembro de 2008, em vasos mantidos em campo aberto. Os tratamentos consistiram em submeter uma planta de soja por vaso à convivência com 0, 1, 2, 4, 8 e 16 plantas de E. heterophylla por vaso, da semeadura até o início do florescimento. Nesse período, avaliaram-se, apenas na soja, a altura e o número de trifólios, e em ambas as espécies, a matéria seca e o acúmulo de macronutrientes. Observou-se variação na altura de plantas e redução no número de trifólios e no acúmulo de matéria seca e macronutrientes da soja devido ao maior acúmulo de matéria seca e macronutrientes por densidades crescentes de E. heterophylla. Conclui-se que a soja mantida em convivência com E. heterophylla teve o crescimento e o acúmulo de macronutrientes reduzidos em razão da interferência imposta pela planta daninha.

Efeitos da dessecação com glyphosate e chlorimuron-ethyl na comunidade infestante e na produtividade da soja

O efeito de dessecantes sobre o período anterior à interferência (PAI) pode auxiliar na tomada de decisão para o manejo das plantas daninhas. O objetivo desta pesquisa foi verificar se a adição de chlorimuron-ethyl ao glyphosate, para dessecação em pré-semeadura, altera a extensão do PAI na soja. O experimento foi realizado em Jaboticabal-SP, Brasil, submetendo-se o cultivar Monsoy 7908RR a oito períodos de convivência com plantas daninhas, além de testemunhas no mato e no limpo, nos quais foram aplicados dois grupos de tratamentos: glyphosate e glyphosate + chlorimuron-ethyl. em cada período, foram calculados o índice de importância relativa e os índices de diversidade e equitabilidade; por meio da análise de regressão dos dados de produtividade de grãos, determinou-se o PAI. Digitaria insularis, Acanthospermum hispidum, Raphanus raphanistrum e Commelina benghalensis apresentaram maior importância relativa. Os índices de diversidade e equitabilidade oscilaram durante os períodos, e a diferença entre as plantas daninhas fundamentou-se no acúmulo de massa seca. O PAI na soja no tratamento com glyphosate foi de 37 dias após a semeadura (DAS) e de 51 DAS naquele com glyphosate + chlorimuron-ethyl. A adição de chlorimuron-ethyl ao glyphosate permite que a cultura conviva mais tempo com as plantas daninhas sem que ocorra redução significativa na produtividade.

Eficácia de herbicidas aplicados em pós-emergência na cultura da soja convencional e transgênica

Na cultura da soja é frequente o uso de herbicidas seletivos aplicados em pósemergência para o controle das plantas daninhas. Com o objetivo de avaliar a eficiência e a seletividade de herbicidas aplicados em pós-emergência, isolados e em misturas, para o controle de plantas daninhas e os efeitos sobre o crescimento e o desenvolvimento da soja convencional (M-SOY 8001) e transgênica (M-SOY 7908 RR), foram desenvolvidos dois experimentos em campo, nos anos agrícolas 2006/2007 e 2007/2008. Os tratamentos constaram dos herbicidas: lactofen (168 g ha-1), glyphosate (1.080 g ha-1), lactofen + chlorimuronethyl (96 + 10g ha-1), chlorimuron-ethyl + imazethapyr (10 + 70 g ha-1), chlorimuron-ethyl + bentazon (10 + 600 g ha-1), glyphosate + imazethapyr (900 + 70 g ha-1), lactofen + chlorimuronethyl + imazethapyr (96 + 10 + 70 g ha-1) e lactofen + chlorimuron-ethyl + imazethapyr/ haloxyfop-methyl (96 + 10 + 70 + 60 g ha-1). Além disso, mantiveram-se duas testemunhas sem aplicação de herbicida (capinada e sem capina). O delineamento experimental utilizado foi em blocos ao acaso, com quatro repetições. O herbicida lactofen aplicado isoladamente e em mistura com chlorimuron-etyl, imazethapyr e haloxyfop-methyl provocou intoxicação inicial às plantas de soja, porém aos 27 dias após aplicação a cultura apresentava-se recuperada. No primeiro ano agrícola, as plantas daninhas foram satisfatoriamente controladas pelos tratamentos químicos. No segundo ano, os tratamentos que resultaram em melhor controle das infestantes foram glyphosate e glyphosate + imazethapyr. Houve redução na altura final das plantas, no segundo ano, tratadas com chlorimuron-ethyl + imazethapyr, lactofen + chlorimuron-ethyl + imazethapyr e lactofen + chlorimuron-ethyl + imazethapyr/haloxyfopmethyl. Foi constatada redução na produtividade de grãos da variedade M-SOY 7908 RR tratada com lactofen e com a mistura chlorimuron ethyl + bentazon no primeiro ano. A aplicação de chlorimuron-ethyl + bentazon proporcionou redução na produtividade da variedade M-SOY 8001 no segundo ano.

Integração de práticas culturais e redução da dose do bentazon na cultura da soja: I - efeitos sobre o crescimento da cultura

O trabalho foi desenvolvido no município de Jaboticabal, SP, no ano agrícola de 1990/91, onde testou-se a integração de práticas culturais e menor dose de herbicida aplicado em pósemergência na cultura da soja, cultivar Paraná. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, com dezesseis tratamentos e quatro repetições, no esquema fatorial 4x2x2, sendo quatro tipos de manejos de plantas daninhas: testemunha infestada, 50% da dose recomendada (360 g ia/ha) do herbicida bentazon, dose recomendada do herbicida bentazon (720 g ia/ha) e testemunha capinada; dois espaçamentos entre-linhas: 30 cm e 60 cm; e duas densidades: normal e reduzida (média de 20 e 10 plantas por metro, respectivamente). Observou-se que a quantidade de matéria seca das plantas daninhas por época da colheita da soja, foi significativamente maior nos tratamentos com espaçamento maior e densidade reduzida. O arranjo proporcionado pela densidade normal (média de 20 plantas /m) e menor espaçamento (30 cm) entre-linhas, proporcionou sombreamento mais precoce do solo e foi a melhor opção de controle cultural das plantas daninhas em todos os tratamentos testados. Não foi observado sintomas de intoxicação e nem efeitos negativos sobre a nodulação das plantas de soja, por parte do herbicida aplicado, em ambas as doses testadas.

Efeito do conteúdo de água e da compactação do solo na produção de soja

A compactação do solo tem sido fator físico limitante ao crescimento das plantas. Este trabalho objetivou avaliar a produção de soja (Glycine max cv. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) 48) em razão do conteúdo de água e da compactação do solo. Usou-se o delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 4x2, ou seja, quatro níveis de resistência à penetração (entre 0,27 e 4,32 MPa) e dois níveis de retenção de água pelo solo (0,05 e 0,01 MPa). Foram utilizadas amostras de Latossolo Vermelho textura média (LVd) e Latossolo Vermelho textura argilosa (LVef), coletadas na profundidade de 020 cm, passadas em peneira de 0,4 cm e compactadas em camadas de 3 cm, em vasos de 20 cm de altura e 25 cm de diâmetro (9,82 L). Os níveis de resistência à penetração foram determinados com o penetrômetro de anel dinamométrico. O nível crítico de resistência do solo à penetração, em relação à produção de grãos, foi de 1,66 e 2,22 MPa, no LVd, e 3,05 e 2,81 MPa, no LVef, para o conteúdo de água retida na tensão de 0,05 e 0,01 MPa, respectivamente. A maior produção de grãos foi obtida na tensão de 0,01 MPa. A produção de grãos de soja é afetada em níveis críticos de resistência do solo à penetração superiores a 2 MPa em latossolos com conteúdo de água retida na tensão de 0,01 MPa.

Acúmulo de nutrientes e matéria seca na parte aérea de dois cultivares de soja RR sob efeito de formulações de glyphosate

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Aplicação foliar de ácido silícico estabilizado na soja, feijão e amendoim

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Morphological and physiological alterations induced by lactofen in soybean leaves are reduced with nitric oxide

O lactofen é um herbicida difeniléter recomendado para controlar plantas daninhas de folhas largas em campos de soja (Glycine max) e seu mecanismo de ação é a inibição da protoporfirinogênio-IX oxidase (Protox), que atua na biossíntese de clorofilas. Essa inibição resulta em um acúmulo de protoporfirina-IX, o que leva à produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), causando estresse oxidativo. Conseqüentemente, podem ocorrer manchas, enrugamento e queima das folhas, o que leva à paralisação temporária do crescimento da cultura. Porém, o óxido nítrico (NO) atua como um antioxidante na eliminação direta das ROS. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar, por meio de avaliações fitométricas e bioquímicas, o efeito protetor do NO em plantas de soja tratadas com o herbicida lactofen. Plantas de soja foram pré-tratadas com diferentes doses de Nitroprussiato de Sódio (SNP), substância doadora de NO, e então pulverizadas com 168 g a.i. ha-1 lactofen. O pré-tratamento com SNP foi benéfico, pois o NO reduziu os sintomas de injúria causados pelo lactofen nos folíolos jovens e manteve baixos teores de açúcares solúveis. Porém, o NO proporcionou crescimento mais lento das plantas. Desta forma, posteriores estudos são necessários para elucidar os mecanismos de ação do NO na sinalização do estresse promovido pelo lactofen na cultura da soja.