A matter of scale: apparent niche differentiation of diploid and tetraploid plants may depend on extent and grain of analysis

Aim: Emerging polyploids may depend on environmental niche shifts for successful establishment. Using the alpine plant Ranunculus kuepferi as a model system, we explore the niche shift hypothesis at different spatial resolutions and in contrasting parts of the species range. Location: European Alps. Methods: We sampled 12 individuals from each of 102 populations of R. kuepferi across the Alps, determined their ploidy levels, derived coarse-grain (100x100m) environmental descriptors for all sampling sites by downscaling WorldClim maps, and calculated fine-scale environmental descriptors (2x2m) from indicator values of the vegetation accompanying the sampled individuals. Both coarse and fine-scale variables were further computed for 8239 vegetation plots from across the Alps. Subsequently, we compared niche optima and breadths of diploid and tetraploid cytotypes by combining principal components analysis and kernel smoothing procedures. Comparisons were done separately for coarse and fine-grain data sets and for sympatric, allopatric and the total set of populations. Results: All comparisons indicate that the niches of the two cytotypes differ in optima and/or breadths, but results vary in important details. The whole-range analysis suggests differentiation along the temperature gradient to be most important. However, sympatric comparisons indicate that this climatic shift was not a direct response to competition with diploid ancestors. Moreover, fine-grained analyses demonstrate niche contraction of tetraploids, especially in the sympatric range, that goes undetected with coarse-grained data. Main conclusions: Although the niche optima of the two cytotypes differ, separation along ecological gradients was probably less decisive for polyploid establishment than a shift towards facultative apomixis, a particularly effective strategy to avoid minority cytotype exclusion. In addition, our results suggest that coarse-grained analyses overestimate niche breadths of widely distributed taxa. Niche comparison analyses should hence be conducted at environmental data resolutions appropriate for the organism and question under study.

Use of thin films obtained by plasma polymerization for grain protection and germination enhancement

In this work, preliminary results of the use of hydrophobic thin films obtained by plasma deposition to protect grains and seeds are presented: grains coated by the films did not present biological degradation when stored in a saturated water vapor environment, but had their germination accelerated in the presence of water. A model that explains the difference of behavior of the films when exposed to water in vapor form or in liquid form, based on the formation of microchannels within the film that lead to water uptake in seeds, is presented. The model was successfully tested using quartz crystal measurements, which showed that the microchannels within the films can favor the adsorption and permeation of water when the films are immersed in water.

Desenvolvimento e validação de método de análise de glifosato em grãos de soja

The main objective of this work is to develop an efficient procedure to determine glyphosate in soybean grains. The cleanup of the aqueous extracts was done in two steps, beginning with liquid-liquid partitioning and then solid-phase extraction with anion exchange resin. After derivatization with a mixture of trifluoroacetic anhydride (TFAA) and trifluoroethanol (TFE), quantification was done by gas chromatography coupled to mass spectrometry. The mean recovery and RSD of the spiked samples were, respectively, 80.5% and 3.1% at level 0.200 mg kg-1, 93.3% and 18.7% at level 0.500 mg kg-1 and 92% and 3.5% at level 1.000 mg kg-1. The method was linear in the working range (correlation coefficient = 0.9965).

Atividade antiinflamatória de carboidrato produzido por fermentação aquosa de grãos de quefir

Kefir, a symbiont microorganism suspension, presents benefic effects to health. Some kefir grains were cultivated in brown sugar, allowing to isolate a substance named CSQ. This was evaluated on a biologic essay of mouse foot edema, presenting an inhibitory activity of 30+4 % against carrageenan after the stimulus. It was observed that a cultivation mean containing sucrose, and not the milky mean, lead to the production of different sugar polymeric chains of kefir. The results in vivo suggest that the CSQ exerted an anti-inflammatory activity.

Comparative performance of the stable isotope signatures of carbon, nitrogen and oxygen in assessing early vigour and grain yield in durum wheat

The present paper studied the performance of the stable isotope signatures of carbon (δ13C), nitrogen (δ15N) and oxygen (δ18O) in plants when used to assess early vigour and grain yield (GY) in durum wheat growing under mild and moderate Mediterranean stress conditions. A collection of 114 recombinant inbred lines was grown under rainfed (RF) and supplementary irrigation (IR) conditions. Broad sense heritabilities (H2) for GY and harvest index (HI) were higher under RF conditions than under IR. Broad sense heritabilities for δ13C were always above 0·60, regardless of the plant part studied, with similar values for IR and RF trials. Some of the largest genetic correlations with GY were those shown by the δ13C content of the flag leaf blade and mature grains. Under both water treatments, mature grains showed the highest negative correlations between δ13C and GY across genotypes. Flag leaf δ13C was negatively correlated with GY only under RF conditions. The δ13C in seedlings was negatively correlated, under IR conditions only, with GY but also with early vigour. The sources of variation in early vigour were studied by stepwise analysis using the stable isotope signatures measured in seedlings. The δ13C was able to explain almost 0·20 of this variation under RF, but up to 0·30 under IR. In addition, nitrogen concentration in seedlings accounted for another 0·05 of variation, increasing the amount explained to 0·35. The sources of variation in GY were also studied through stable isotope signatures and biomass of different plant parts: δ13C was always the first parameter to appear in the models for both water conditions, explaining c. 0·20 of the variation. The second parameter (δ15N or N concentration of grain, or biomass at maturity) depended on the water conditions and the plant tissue being analysed. Oxygen isotope composition (δ18O) was only able to explain a small amount of the variation in GY. In this regard, despite the known and previously described value of δ13C as a tool in breeding, δ15N is confirmed as an additional tool in the present study. Oxygen isotope composition does not seem to offer any potential, at least under the conditions of the present study.

Desenvolvimento do método de extração sólido-líquido com partição em baixa temperatura para determinação de inseticidas em grãos de milho ozonizados

The objective of this study was to optimize and validate a solid-liquid extraction method with low-temperature partitioning (SLE/LTP) for the analysis of pesticides. This method was coupled with gas chromatography (GC/ECD) and used to evaluate the degradation of bifenthrin and pirimiphos-methyl in maize grains on exposure to ozone. The optimized SLE/LTP-GC/ECD method is simple, effective and consumes low quantities of the solvent. It can be routinely used for the determination of bifenthrin and pirimiphos-methyl in maize samples. The use of this method of analysis determined that the levels of the insecticides in maize grains were reduced on exposure of the grains to the ozone gas. The observed reduction in the levels of insecticide was directly proportional to the increase in the concentration of the ozone gas.

Experimento utilizando grãos para explorar a calibração em análises químicas

The conventional curriculum of Analytical Chemistry undergraduate courses emphasizes the introduction of techniques, methods and procedures used for instrumental analysis. All these concepts must be integrated into a sound conceptual framework to allow students to make appropriate decisions. Method calibration is one of the most critical parameters that has to be grasped since most analytical techniques depend on it for quantitative analysis. The conceptual understanding of calibration is not trivial for undergraduate students. External calibration is widely discussed during instrumental analysis courses. However, the understanding of the limitations of external calibration to correct some systematic errors is not directly derived from laboratory examples. The conceptual understanding of other calibration methods (standard addition, matrix matching, and internal standard) is imperative. The aim of this work is to present a simple experiment using grains (beans, corn and chickpeas) to explore different types of calibration methods.

Efeito de bioprotetores em patógenos de sementes e na emergência e rendimento de grãos de milho

Um experimento de laboratório e dois de campo, conduzidos nas localidades de Passo Fundo, RS, e Pato Branco, PR, foram realizados com o objetivo de avaliar os efeitos da microbiolização de sementes sobre os patógenos de sementes e sobre a germinação e rendimento de grãos de milho (Zea mays). Em laboratório, a maioria dos bioprotetores reduziu significativamente o nível de patógenos de sementes. Nos experimentos de campo, no ano de 1997, em Passo Fundo, RS, somente Trichoderma harzianum (T-22) melhorou significativamente a emergência e o rendimento de grãos do milho . Todos os bioprotetores melhoraram significativamente a emergência em Pato Branco (PR). Paenibacillus macerans (144), T. harzianum (T-22), Flavimonas oryzihabitans e Pseudomonas putida biótipo B também proporcionaram aumento significativo no rendimento de grãos em relação à testemunha. O tratamento com T. harzianum proporcionou aumento significativo na emergência de plântulas e no rendimento de grãos de milho. Esse aumento foi de 615 kg/ha acima do rendimento da testemunha, sem tratamento.Em 1998, em Passo Fundo, P. macerans (144), F. oryzihabitans e Agrobacterium radiobacter proporcionaram os melhores aumentos na germinação. Com exceção de F. oryzihabitans e de Bacillus subtilis, todos os bioprotetores proporcionaram aumentos significativos no rendimento de grãos. Em Pato Branco, P. putida biótipo B 63, F. oryzihabitans e Pseudominas putida biótipo A (M 970841) proporcionaram as melhores germinações de sementes de milho. Paenibacilus macerans (144), T. harzianum (T-22), F. oryzihabitans, A. radiobacter e B. subtilis aumentaram significativamente o rendimento de grãos. A microbiolização de sementes apresenta-se como uma alternativa tec nológica para o tratamento de sementes de milho no Brasil.

Efeito da rotação de culturas, da monocultura e da densidade de plantas na incidência das podridões da base do colmo e no rendimento de grãos do milho

Quantificou-se neste trabalho o efeito da rotação de culturas, da monocultura e da densidade de plantas na incidência de doenças e no rendimento de grãos, associados às podridões da base do colmo (PBC) do milho (Zea mays), em experimentos de campo conduzidos na área experimental da Universidade de Passo Fundo (RS) durante a safra 1998/99. Utilizou-se o genótipo Pioneer 3071, semeado em parcelas de quatro linhas de 5 m distribuídas em blocos ao acaso e cinco tratamentos (30, 40, 50 ,60, e 70 mil plantas ha-1) com quatro repetições. As avaliações da incidência das PBC foram realizadas a cada sete dias. A incidência das PBC variou de zero a 12,9% sob rotação de culturas e de 1 a 46,8% em monocultura. Os fungos Diplodia maydis (8,4%) e D. macrospora (4,8%) foram as espécies isoladas com maior freqüência de colmos sintomáticos em monocultura. Na área de rotação de culturas, a maior incidência foi de D. maydis, com 3,4% seguida de D. macrospora, com 3,3%.

Efeito da população infetiva de Dalbulus maidis na produção de grãos e no desenvolvimento de sintomas do enfezamento vermelho do milho

O enfezamento vermelho, causado por fitoplasma, é uma doença que vem aumentando significativamente de importância, em função dos plantios sucessivos de milho (Zea mays). A transmissão ocorre por meio de cigarrinhas, destacando-se a espécie Dalbulus maidis. Com o objetivo de determinar o efeito da população infetiva de D. maidis sobre a produção e o desenvolvimento de sintomas, plantas do híbrido suscetível XLX 520, com dez dias de idade, foram experimentalmente inoculadas com fitoplasma, utilizando populações de um, três, seis e nove insetos por planta, confinados por quatro dias para o período de inoculação. Como tratamentos testemunha, foram utilizadas plantas infestadas com um, três, seis e nove insetos sadios e plantas não infestadas por cigarrinhas. Nas plantas infetadas, os sintomas mais evidentes foram avermelhamento foliar, enfezamento generalizado e proliferação de espigas improdutivas. Rendimento e qualidade de grãos, bem como altura de plantas foram reduzidos à medida em que se aumentou a população de insetos infetivos. Incidência da doença e intensidade de sintomas foram maiores nas plantas inoculadas com as maiores densidades de insetos. Reduções médias de 35,0; 53,7; 65,7 e 91,3% foram constatadas quando se avaliou a produção de plantas inoculadas com um, três, seis e nove insetos infetivos, respectivamente. Assim, é possível que quanto mais alta a população de insetos infetivos, maior a quantidade de inóculo inicial transmitido às plantas e maior o efeito da doença sobre as mesmas.

Efeito da rotação de culturas, da monocultura e da densidade de plantas na incidência de grãos ardidos em milho

Neste trabalho, avaliou-se o efeito de sistemas de rotação de culturas, de monocultura e de densidade de plantas na incidência de grãos ardidos em milho (Zea mays). A quantificação da incidência de grãos ardidos foi determinada pelo método de separação visual de grãos com sintomas de descoloração, causada pela infecção por fungos na lavoura. A maior incidência de grãos ardidos ocorreu em monocultura, com média de 10,02%, enquanto sob rotação de culturas esta foi de 4,81%. A incidência de grãos ardidos foi maior à medida que a densidade de plantas aumentou para os dois sistemas. Os principais fungos isolados dos grãos de milho nos sistemas de rotação e monocultura foram Cephalosporium spp., Diplodia spp., Fusarium graminearum, F. moniliforme e F. subglutinans.

Virulência, atividade enzimática e padrões de isoesterases de isolados de Pyrenophora chaetomioides, agente etiológico da mancha de grãos e folhas de aveia

A complexidade da população de Pyrenophora chaetomioides, principal agente causal da mancha da folha e do grão de aveia (Avena sativa) no Sul do Brasil, é pouco conhecida. Deste modo, estudos envolvendo a variabilidade da população do patógeno embasarão o desenvolvimento de variedades resistentes. Para a realização deste trabalho, foram selecionados oito isolados de P. chaetomioides a partir de sementes de aveia dos três estados do sul do Brasil. Para testar a virulência, os isolados foram inoculados em seis variedades de aveia, avaliando-se a severidade e o tipo de lesão. Todas as variedades de aveia testadas foram suscetíveis aos isolados, embora variações na intensidade de doença tenham sido observadas. Os isolados foram avaliados quanto às suas características amilolíticas, proteolíticas e lipolíticas, utilizando-se meios sólidos para análise destes complexos enzimáticos. O estudo da caracterização enzimática dos isolados revelou a associação de uma alta atividade enzimática com os isolados mais virulentos. Já a análise dos padrões isoenzimáticos de alfa e beta esterases mostrou alta variabilidade entre os isolados com sete perfis distintos identificados mas sem relação com a virulência em plântulas de aveia.

Quantificação do inóculo de Diplodia macrospora e de D. maydis em restos culturais, no ar, e sua relação com a infecção em grãos de milho

A quantificação do inóculo de Diplodia macrospora e de D. maydis nos restos culturais do milho (Zea mays)é fundamental para demonstrar a importância desta fonte de inóculo, bem como servir de base para o desenvolvimento de estratégias alternativas de controle. Em experimentos conduzidos no campo, nas safras de verão de 1995/96 e 1996/97, quantificaram-se a quantidade de restos culturais do milho sobre o solo após a semeadura, a densidade de conídiosnos resíduos e o inóculo disseminado pelo ar, bem como a incidência de cada espécie de Diplodia nos grãos de milho colhidos. A quantidade de conídios nos restos culturais foi de 2,1 x 10(5), para D. macrospora, e de 1,0 x 10(5) para D. maydis, no primeiro ano e de 4,2 x 10(5) e 3,4 x 10(6) m-2, respectivamente, no segundo. A dispersão anemófila de conídios foi mais intensa da semeadura até a quarta semana para D. maydis, e da décima semana até a colheita para D. macrospora. O número médio de conídios por cirro foi de 865 para D. macrospora e de 685 para D. maydis. A incidência média nos grãos foi de 75,5% para D. macrospora e de 25,5% para D. maydis. Com este trabalho, observou-se a importância relativa das espécies de Diplodia envolvidas no processo infeccioso de espigas de milho, demonstrando-se que D. macrospora foi a mais freqüente. Comprovou-se também que os restos culturais são necessários à sobrevivência desses patógenos na área cultivada, servindo como fonte de inóculo à infecção da planta e espigas de milho.