Investigation on the s of guava (Psidium guajava L.) infusions on germination, root tips and meristematic cells of Latuca sativa

Guava (Psidium guajava L.) is a plant often employed in popular medicine. Recently several studies have alerted about the toxicity of substances present in medicinal plants, which can pose risks to the human health. In this sense, the present work aimed to investigate the phytotoxic, cytotoxic and genotoxic action of three guava varieties - Paluma, Pedro Sato and Roxa (purple) - on the plant test system Lactuca sativa L. Thus, macro- and microscopic evaluations were carried out for five infusion concentrations (2.5, 5.0, 10.0, 20.0 and 40.0 g.L-1) prepared from each variety. Distilled water was used as negative control. Chromatographic and spectroscopic analysis by HPLC-PAD indicated that the chemical composition of the infusion of Roxa is different than that of the infusions of the varieties Paluma and Pedro Sato. It was observed that seed germination and root growth in L. sativa exposed to infusions decreased with increasing infusion concentration, regardless of the tested cultivar. For the mitotic index, no statistical differences were observed. On the other hand, a significant increase in the frequency of cell cycle alterations was verified, especially for the highest concentrations tested. The cytogenotoxic was significant. Therefore, guava should not be used indiscriminately in popular medicine.

Comparison of microsatellites and isozymes in genetic diversity studies of Oryza glumaepatula (Poaceae) populations

The study of the genetic structure of wild plant populations is essential for their management and conservation. Several DNA markers have been used in such studies, as well as isozyme markers. In order to provide a better comprehension of the results obtained and a comparison between markers which will help choose tools for future studies in natural populations of Oryza glumaepatula, a predominantly autogamous species, this study used both isozymes and microsatellites to assess the genetic diversity and genetic structure of 13 populations, pointing to similarities and divergences of each marker, and evaluating the relative importance of the results for studies of population genetics and conservation. A bulk sample for each population was obtained, by sampling two to three seeds of each plant, up to a set of 50 seeds. Amplified products of eight SSR loci were electrophoresed on non-denaturing polyacrylamide gels, and the fragments were visualized using silver staining procedure. Isozyme analyses were conducted in polyacrylamide gels, under a discontinuous system, using six enzymatic loci. SSR loci showed higher mean levels of genetic diversity (A=2.83, p=0.71, A(P)=3.17, H-o=0.081, H-e=0.351) than isozyme loci (A=1.20, p=0.20, A(P)=1.38, H-o=0.006, H-e=0.056). Interpopulation genetic differentiation detected by SSR loci (R-ST=0.631, equivalent to F-ST=0.533) was lower than that obtained with isozymes (F-ST=0.772). However, both markers showed high deviation from Hardy-Weinberg expectations (F-IS=0.744 and 0.899, respectively for SSR and isozymes). The mean apparent outcrossing rate for SSR ((t) over bar (a)=0.14) was higher than that obtained using isozymes ((t) over bar (a)=0.043), although both markers detected lower levels of outcrossing in Amazonia compared to the Pantanal. The migrant number estimation was also higher for SSR (Nm=0.219) than isozymes (Nm=0.074), although a small number for both markers was expected due to the mode of reproduction of this species, defined as mixed with predominance of self fertilization. No correlation was obtained between genetic and geographic distances with SSR, but a positive correlation was found between genetic and geographic distances with isozymes. We conclude that these markers are divergent in detecting genetic diversity parameters in O. glumaepatula and that microsatellites are powerful for detecting information at the intra-population level, while isozymes are more powerful for inter-population diversity, since clustering of populations agreed with the expectations based on the geographic distribution of the populations using this marker. Rev. Biol. Trop. 60 (4): 1463-1478. Epub 2012 December 01.

Natural abundance of stable carbon and nitrogen isotopes in Cannabis sativa reflects growth conditions

Stable carbon and nitrogen isotope signatures (delta C-13 and delta N-15) of Cannabis sativa were assessed for their usefulness to trace seized Cannabis leaves to the country of origin and to source crops by determining how isotope signatures relate to plant growth conditions. The isotopic composition of Cannabis examined here covered nearly the entire range of values reported for terrestrial C-3 plants. The delta C-13 values of Cannabis from Australia, Papua New Guinea and Thailand ranged from -36 to -25 parts per thousand, and delta N-15 values ranged from -1.0 to 15.8 parts per thousand. The stable isotope content did not allow differentiation between Cannabis originating from the three countries, but delta C-13 values of plantation-grown Cannabis differed between well-watered plants (average delta C-13 of -30.0 parts per thousand) and plants that had received little irrigation (average delta C-13 of -26.4 parts per thousand). Cannabis grown under controlled conditions had delta C-13 values of -32.6 and -30.6 parts per thousand with high and low water supply, respectively. These results indicate that water availability determines leaf C-13 in plants grown under similar conditions of light, temperature and air humidity. The delta C-13 values also distinguished between indoor- and outdoor-grown Cannabis; indoor- grown plants had overall more negative delta C-13 values (average -31.8 parts per thousand) than outdoor-grown plants (average -27.9 parts per thousand). Contributing to the strong C-13-depletion of indoor- grown plants may be high relative humidity, poor ventilation and recycling of C-13-depleted respired CO2. Mineral fertilizers had mostly lower delta N-15 values (-0.2 to 2.2 parts per thousand) than manure-based fertilizers (7.6 to 22.7 parts per thousand). It was possible to link delta N-15 values of fertilizers associated with a crop site to soil and plant delta N-15 values. The strong relationship between soil, fertilizer, and plant delta N-15 suggests that Cannabis delta N-15 is determined by the isotopic composition of the nitrogen source. The distinct delta N-15 values measured in Cannabis crops make delta N-15 an excellent tool for matching seized Cannabis with a source crop. A case study is presented that demonstrates how delta C-13 and delta N-15 values can be used as a forensic tool.

Ácidos húmicos extraídos do lodo de esgoto sanitário e seus efeitos em plantas

O lodo de esgoto possui alto teor de matéria orgânica porém, também estão presentes diferentes poluentes e patógenos. Desta forma, neste trabalho foi extraído ácido húmico (AH) o qual é um composto resultante do fracionamento de substâncias húmicas que compreendem um grupo de compostos de carbono gerados na decomposição de resíduos orgânicos que sofrem ressíntese formando o húmus. O ácido húmico promove diversos benefícios nos vegetais, como crescimento, elongação celular, tolerância a estresses e aumento da permeabilidade da membrana plasmática. Com base nestas características, o presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos citogenéticos (ensaio Allium cepa), fisiológicos, anatômicos e bioquímicos do ácido húmico do lodo de esgoto sanitário. Foi realizada caracterização elementar do material para a definição das doses. Após 20 dias de tratamento, foram realizadas coletas do material e, posteriormente, analisadas. A caracterização química do AH indicou-o como bom condicionador para culturas apresentando elevadas taxas de C, H e N. Não foi observado efeito de toxicidade, citotoxicidade, genotoxicidade e mutagenicidade do AH. Foi verificado aumento expressivo de todos os pigmentos fotossintéticos vegetais nas concentrações mais altas (2 mM C L-1 e 4 mM C L-1). Houve aumento da expressão da ATPAse em todos os tratamentos e das enzimas do estresse oxidativo (CAT, SOD, APX, GST) em diferentes concentrações. A integração destas análises permitiu concluir que o ácido húmico do lodo de esgoto pode ser utilizado como adubo orgânico, pois foi observado benefícios no vegetal tais como maior crescimento vegetal e aumento da atividade nas enzimas do estresse oxidativo.

Early physiological and biochemical responses of rice seedlings to low concentration of microcystin-LR

Microcystin-leucine and arginine (microcystin- LR) is a cyanotoxin produced by cyanobacteria like Microcystis aeruginosa, and it’s considered a threat to water quality, agriculture, and human health. Rice (Oryzasativa) is a plant of great importance in human food consumption and economy, with extensive use around the world. It is therefore important to assess the possible effects of using water contaminated with microcystin-LR to irrigate rice crops, in order to ensure a safe, high quality product to consumers. In this study, 12 and 20-day-old plants were exposed during 2 or 7 days to a M. aeruginosa extract containing environmentally relevant microcystin-LR concentrations, 0.26–78 lg/L. Fresh and dry weight of roots and leaves, chlorophyll fluorescence, glutathione S-transferase and glutathione peroxidase activities, and protein identification by mass spectrometry through two-dimensional gel electrophoresis from root and leaf tissues, were evaluated in order to gauge the plant’s physiological condition and biochemical response after toxin exposure. Results obtained from plant biomass, chlorophyll fluorescence, and enzyme activity assays showed no significant differences between control and treatment groups. How- ever, proteomics data indicates that plants respond to M. aeruginosa extract containing environmentally relevant microcystin-LR concentrations by changing their metabolism, responding differently to different toxin concentrations. Biological processes most affected were related to protein folding and stress response, protein biosynthesis, cell signalling and gene expression regulation, and energy and carbohydrate metabolism which may denote a toxic effect induced by M. aeruginosa extract and microcystin- LR. Theimplications of the metabolic alterations in plant physiology and growth require further elucidation.

Glomus intraradices induces changes in root system architecture of rice independently of common symbiosis signaling

? Arbuscular mycorrhizal fungi colonize the roots of most monocotyledons and dicotyledons despite their different root architecture and cell patterning. Among the cereal hosts of arbuscular mycorrhizal fungi, Oryza sativa (rice) possesses a peculiar root system composed of three different types of roots: crown roots; large lateral roots; and fine lateral roots. Characteristic is the constitutive formation of aerenchyma in crown roots and large lateral roots and the absence of cortex from fine lateral roots. Here, we assessed the distribution of colonization by Glomus intraradices within this root system and determined its effect on root system architecture. ? Large lateral roots are preferentially colonized, and fine lateral roots are immune to arbuscular mycorrhizal colonization. Fungal preference for large lateral roots also occurred in sym mutants that block colonization of the root beyond rhizodermal penetration. ? Initiation of large lateral roots is significantly induced by G. intraradices colonization and does not require a functional common symbiosis signaling pathway from which some components are known to be needed for symbiosis-mediated lateral root induction in Medicago truncatula. ? Our results suggest variation of symbiotic properties among the different rice root-types and induction of the preferred tissue by arbuscular mycorrhizal fungi. Furthermore, signaling for arbuscular mycorrhizal-elicited alterations of the root system differs between rice and M. truncatula.

Origin of samples of Cannabis sativa through insect fragments associated with compacted hemp drug in South America

Origin of samples of Cannabis sativa through insect fragments associated with compacted hemp drug in South America. Insects associated with a seizure of Cannabis sativa L. may indicate the origin of the illicit drug. Nevertheless, no work regarding this subject has been previously published for South America. In the present investigation, seven kilograms of vegetal material (C. sativa) were inspected for insect fragments. Three species were identified and used to test the origin of the seizure of cannabis plant material: Euschistus heros (Fabricius, 1794), Thyanta perditor (Fabricius, 1794) (Heteroptera, Pentatomidae), and Cephalotes pusillus (Klug, 1824) (Hymenoptera, Formicidae). These insect species restricted the geographic origin of the drug to the Neotropical region, and their distribution patterns showed an overlap of the State of Mato Grosso (Brazil), Argentina, and Paraguay. Based on this information, two of the three major C. sativa growing areas in South America were excluded: (1) the Colombian territory and (2) northeastern Brazil.

Doses e modos de adubação com manganês e seus efeitos na produção da cultura do arroz

O presente trabalho foi realizado em casa de vegetação, com o objetivo de estudar doses e modos de aplicação de manganês sobre variáveis vegetativas e componentes da produção de cultivares de arroz de terras altas. Os tratamentos constaram de cinco doses de manganês, sendo quatro aplicadas via solo (0, 4, 8 e 16 mg dm-3 de solo) e uma via foliar (três aplicações de 4 g L-1), e dois cultivares de arroz de sequeiro (Canastra e Confiança). O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com quatro repetições, com os tratamentos dispostos em esquema fatorial 2 x 5. Cada parcela foi constituída por um vaso com 8 dm³ de solo (Latossolo Vermelho-Amarelo, sob vegetação primitiva de cerrado), com seis plantas. Comparando a aplicação de 8 mg dm-3 via solo e via foliar, nas dosagens recomendadas pela literatura, notou-se que a aplicação via solo propiciou os maiores incrementos nos valores das variáveis estudadas. As máximas produções das variáveis foram obtidas pela aplicação de 8,75 a 9,93 mg dm-3 de Mn via solo, evidenciando que, para as condições estudadas, a dose recomendada pela literatura mostrou-se adequada, visto que os valores supracitados ficam na faixa de pequenos incrementos. Houve diferença, embora não muito acentuada, entre os cultivares testados no tocante à aplicação de manganês. O cultivar Canastra mostrou-se mais responsivo, apresentando maior produção de grãos cheios que o Confiança a partir da aplicação de 6,81 mg dm-3 de Mn via solo. O efeito negativo das maiores doses de Mn via solo sobre as características avaliadas deve estar associado à deficiência de Fe e não à toxidez de Mn propriamente dita.

Rendimento e acúmulo de nutrientes pelo arroz em solução nutritiva com e sem a adição de silício

O silício tem sido considerado benéfico para plantas acumuladoras do elemento, especialmente o arroz, justificando sua adição para o incremento da produção em solos deficientes. Entretanto, o efeito do Si, nestes casos, parece depender mais de determinadas condições ambientais e de efeitos indiretos, baseados nas características e reações no solo dos materiais normalmente utilizados como fontes de Si. Com o objetivo de avaliar o efeito do Si sobre o rendimento e sobre o acúmulo de macro e micronutrientes em arroz (Oryza sativa), cultivar BR-IRGA 410, foi realizado um estudo em casa de vegetação, com o cultivo de plantas em solução nutritiva completa, comparando os tratamentos com e sem a adição de Si na forma de SiO2 (em pó). Não houve diferença significativa entre as plantas com e sem adição de Si na produção de matéria seca da raiz, colmo + folhas e rendimento de grãos, mas, sim, na produção de matéria seca de casca. As plantas que receberam Si, em relação às plantas sem adição, apresentaram maior concentração de Si na raiz, colmo + folhas e casca, porém, foram similares no grão. A adição de Si na solução nutritiva diminuiu os teores de boro e fósforo nas raízes, e os teores de boro, cálcio, ferro e manganês, na casca. Não houve efeito significativo do Si nos teores de macro e micronutrientes no colmo + folhas e grãos.

Mineralogia e fontes de potássio em solos no Rio Grande do Sul cultivados com arroz irrigado

Estudos desenvolvidos com arroz irrigado por inundação no estado do Rio Grande do Sul têm evidenciado ausência de resposta desta cultura à adubação potássica, mesmo em solos com baixo teor de potássio disponível. Este trabalho objetivou verificar a contribuição da mineralogia destes solos como fonte potencial de potássio para a cultura do arroz. Para tal, selecionaram-se quatro solos representativos das zonas orizícolas do estado do Rio Grande do Sul (Planossolo Hidromórfico, Planossolo Háplico, Gleissolo Háplico e Chernossolo Ebânico) cultivados com arroz irrigado. Estes solos apresentam baixos teores de potássio trocável e não apresentam respostas à adubação potássica. Nas amostras dos horizontes A e B dos quatro solos, foram analisadas a granulometria e a composição química. A mineralogia das frações areia, silte e argila foi identificada por difratometria de raios-X. Os principais minerais fontes de potássio foram os seguintes: na fração areia, feldspatos e micas; nas frações silte e argila, feldspatos, micas, esmectitas e esmectitas com hidróxi-alumínio entrecamadas. A quantidade de potássio total, nas frações granulométricas, diferiu entre os solos. As frações silte e argila apresentaram os maiores teores de K-total, exceto para o Planossolo Háplico, que revelou maior reserva de potássio na fração areia. A ausência, ou a baixa resposta, à adubação potássica na cultura do arroz irrigado nesses quatro solos pode ser explicada pelos minerais fontes de potássio que ocorrem nesses solos.

Suprimento de potássio de solos do Rio Grande do Sul para arroz irrigado por alagamento

Cultivos em vasos têm sido utilizados para avaliar a capacidade dos solos em suprir potássio para as plantas. Com este objetivo, foi realizado um estudo com amostras de dois Planossolos, um Chernossolo e um Gleissolo do estado do Rio Grande do Sul, nos quais a cultura do arroz irrigado por alagamento não tem respondido à adubação potássica. Os solos foram cultivados durante 50 dias, em casa de vegetação, com arroz (Oriza sativa.l cv. BR-IRGA 409). Foram quantificados o potássio acumulado na parte aérea das plantas e os teores de K trocável e K não-trocável, extraídos dos solos por NH4OAc 1 mol L-1 pH 7 e por HNO3 1 mol L-1 fervente, respectivamente, antes e depois do cultivo. O K acumulado pelas plantas de arroz diferiu entre os solos, decrescendo na seqüência: Gleissolo > Chernossolo > Planossolo 1 > Planossolo 2. O K trocável não foi a única forma do elemento no solo que supriu o nutriente às plantas de arroz, ocorrendo contribuição de formas de K não-trocável.

Doses de boro e crescimento radicular e da parte aérea de cultivares de arroz de terras altas

O crescimento radicular é favorecido em condições adequadas de disponibilidade de boro no solo e, por isto, a aplicação da dose correta desse micronutriente é de grande importância, para que não ocorra prejuízo no desenvolvimento e na produtividade da cultura de arroz de terras altas, de acordo com a variedade e tipo de solo. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência das doses de boro no crescimento radicular e da parte aérea, em três cultivares de arroz de terras altas. O experimento foi realizado em casa de vegetação, em vaso com capacidade de 10 L, que continha 8 dm³ de solo Latossolo Vermelho distrófico, sendo o delineamento experimental inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3 x 3, com quatro repetições. Os tratamentos consistiram de três cultivares (Caiapó, Primavera e Maravilha) e três doses de boro (0, 3 e 6 mg dm-3), usando, como fonte, o bórax. A dose de 6 mg dm-3 foi prejudicial tanto à produção de matéria seca da parte aérea como de raiz para o arroz de terras altas. Além de apresentar maior capacidade de absorção de boro, o cultivar Maravilha apresentou-se mais tolerante à elevação da disponibilidade de B no solo, não ocorrendo alterações de comprimento, diâmetro e superfície radicular.

Rice grown in nutrient solution with doses of manganese and silicon

Although silicon is not recognized as a nutrient, it may benefit rice plants and may alleviate the Mn toxicity in some plant species. The dry matter yield (root, leaf, sheaths and leaf blade) and plant architecture (angle of leaf insertion and leaf arc) were evaluated in rice plants grown in nutrient solutions with three Mn doses, with and without Si addition. The treatments were arranged in a 2 x 3 factorial [with and without (2 mmol L-1) Si; three Mn doses (0.5; 2.5 and 10 µmol L-1)], in a randomized block design with 4 replications. The experimental unit was a 4 L plastic vase with 4 rice (Metica-1 cultivar) plants. Thirty nine days after keeping the seedlings in the nutrient solution the plant dry matter yield was determined; the angle of leaf insertion in the sheath and the leaf arc were measured; and the Si and Mn concentrations in roots, sheaths and leaves were determined. The analysis of variance (F test at 5 and 1 % levels) and the regression analysis (for testing plant response to Mn with the Si treatments) were performed. The Si added to the nutrient solution increased the dry matter yield of roots, sheaths and leaf blades and also decreased the angle of leaf blade insertion into the sheath and the foliar arc in the rice plant. Additionally, it ameliorated the rice plant architecture which allowed an increase in the dry matter yield. Similarly, the addition of Mn to the solution improved the architecture of the rice plants with gain in dry matter yield. As Si was added to the nutrient solution, the concentration of Mn in leaves decreased and in roots increased thus alleviating the toxic effects of Mn on the plants.

THE RESURRECTION PLANT TRIPOGON SPICATUS (POACEAE) HARBORS A DIVERSITY OF PLANT GROWTH PROMOTING BACTERIA IN NORTHEASTERN BRAZILIAN CAATINGA

Plant species that naturally occur in the Brazilian Caatinga(xeric shrubland) adapt in several ways to these harsh conditions, and that can be exploited to increase crop production. Among the strategic adaptations to confront low water availability, desiccation tolerance stands out. Up to now, the association of those species with beneficial soil microorganisms is not well understood. The aim of this study was to characterize Tripogon spicatusdiazotrophic bacterial isolates from the Caatingabiome and evaluate their ability to promote plant growth in rice. Sixteen bacterial isolates were studied in regard to their taxonomic position by partial sequencing of the 16S rRNA gene, putative diazotrophic capacity, in vitro indole-acetic acid (IAA) production and calcium phosphate solubilization, metabolism of nine different C sources in semi-solid media, tolerance to different concentrations of NaCl to pHs and intrinsic resistance to nine antibiotics. Finally, the ability of the bacterial isolates to promote plant growth was evaluated using rice (Oryza sativa) as a model plant. Among the 16 isolates evaluated, eight of them were classified as Enterobacteriaceae members, related to Enterobacter andPantoeagenera. Six other bacteria were related toBacillus, and the remaining two were related toRhizobiumand Stenotrophomonas.The evaluation of total N incorporation into the semi-solid medium indicated that all the bacteria studied have putative diazotrophic capacity. Two bacteria were able to produce more IAA than that observed for the strain BR 11175Tof Herbaspirillum seropedicae.Bacterial isolates were also able to form a microaerophilic pellicle in a semi-solid medium supplemented with different NaCl concentrations up to 1.27 mol L-1. Intrinsic resistance to antibiotics and the metabolism of different C sources indicated a great variation in physiological profile. Seven isolates were able to promote rice growth, and two bacteria were more efficient than the reference strainAzospirillum brasilense, Ab-V5. The results indicate the potential of T. spicatus as native plant source of plant growth promoting bacteria.

EFICIÊNCIA DE MÉTODOS ANALÍTICOS NA PREDIÇÃO DA DISPONIBILIDADE DE FÓSFORO PARA ARROZ IRRIGADO EM SOLOS CATARINENSES

Os solos cultivados com arroz irrigado no Estado de Santa Catarina apresentam características mineralógicas e químicas distintas dos solos utilizados nos estudos de calibração do extrator Mehlich-1, para estimar a disponibilidade de fósforo do solo para as plantas. Desse modo, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência dos extratores Mehlich-1, Mehlich-3, Resina em lâminas, Olsen e EDTA na predição da disponibilidade P para plantas de arroz cultivadas em sistema de alagamento em solos representativos de lavouras orizícolas do Estado de Santa Catarina. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, com cinco solos oriundos de várias lavouras orizícolas, em 2014. Foram adicionados aos solos quatro concentrações de P, correspondendo a 0, ¼, ½ e 1,0 vez a quantidade de P para atingir 0,2 mg L-1 de P na solução do solo (com base na capacidade de adsorção de cada solo). Foram usadas três repetições por tratamento, dispostas no delineamento completamente casualizado. Após cinco dias da adição dos níveis de P, as unidades experimentais constituídas por vasos de 8 L contendo 3,5 kg de solo seco foram amostradas para determinar o P disponível do solo por cinco métodos químicos. Na sequência, essas foram alagadas e cultivadas com seis plantas de arroz por 46 dias, quando se quantificaram a massa de matéria seca e o P absorvido pela parte aérea das plantas. A eficácia dos métodos Mehlich-1, Mehlich-3, Resina em lâminas, Olsen e EDTA foi avaliada por correlação linear entre a quantidade de P extraída dos solos e a quantidade absorvida pelas plantas. A quantidade de P absorvida pelas plantas de arroz aumentou com o acréscimo das doses de P aplicadas, variando com o tipo de solo. A maior recuperação do P adicionado aos solos foi obtida pelo extrator EDTA, seguido pelo Olsen. O P extraído pelo EDTA e Mehlich-3 evidenciou melhor correlação com quantidade de P absorvida pelo arroz. O agrupamento dos solos segundo características relacionadas à adsorção de P no solo melhora a eficiência de todos os métodos em predizer a disponibilidade de P em solos cultivados com arroz no sistema de inundação.