The influence of shade and organic fertilizer treatments on the physiology and establishment of Theobroma cacao clones

Aims: This experiment aimed to determine whether the soil application of organic fertilizers can help the establishment of cacao and whether shade alters its response to fertilizers. Study Design: The 1.6 ha experiment was conducted over a period of one crop year (between April 2007 and March 2008) at the Cocoa Research Institute of Ghana. It involved four cacao genotypes (T 79/501, PA 150, P 30 [POS] and SCA 6), three shade levels (‘light’, ‘medium’ and ‘heavy’) and two fertilizer treatments (‘no fertilizer’, and ‘140 kg/ha of cacao pod husk ash (CPHA) plus poultry manure at 1,800 kg/ha). The experiment was designed as a split-plot with the cacao genotypes as the main plot factor and shade x fertilizer combinations as the sub-plots. Methodology: Gliricidia sepium and plantains (Musa sapientum) were planted in different arrangements to create the three temporary shade regimes for the cacao. Data were collected on temperature and relative humidity of the shade environments, initial soil nutrients, soil moisture, leaf N, P and K+ contents, survival, photo synthesis and growth of test plants. Results: The genotypes P 30 [POS] and SCA 6 showed lower stomatal conductance under non-limiting conditions. In the rainy seasons, plants under light shade had the highest CO2 assimilation rates. However, in the dry season, plants under increased shade recorded greater photosynthetic rates (P = .03). A significant shade x fertilizer interaction (P = .001) on photosynthesis in the dry season showed that heavier shade increases the benefits that young cacao gets from fertilizer application in that season. Conversely, shade should be reduced during the wet seasons to minimize light limitation to assimilation. Conclusion: Under ideal weather conditions young cacao exhibits genetic variability on stomatal conductance. Also, to optimize plant response to fertilizer application shade must be adjusted taking the prevailing weather condition into account.

DESENVOLVIMENTO DE CALOS em EXPLANTES DE CUPUAÇUZEIRO (Theobroma grandiflorum Schum.) em FUNÇÃO da CONCENTRAÇÃO DE AUXINAS E do MEIO LÍQUIDO

Objetivou-se estudar o efeito da concentração de auxina e do meio líquido sobre o desenvolvimento de calos de cupuaçuzeiro. Segmentos de eixos embrionários e cotilédones, obtidos de frutos de cupuaçu dos tipos Mamorana e Redondo, foram cultivados em 4 meios de cultura diferentes: 1) meio MS (50%), suplementado com 2,4-D (1; 2; 4; 8 mg/L); 2) sais N6 (SIGMA) (4 g/L), acrescidos de 2,4-D (0; 2; 4 mg/L) e ANA (0; 3; 5 mg/L); 3) igual ao anterior, suplementado apenas com ANA (3 mg/L); e 4) meio MS, acrescido com ANA (1 mM). Calos com aspecto branco e brilhante foram observados em segmentos de eixos embrionários e cotilédones, cultivados nas menores concentrações de meio 1 (1 e 2 mg/L), enquanto nas maiores concentrações (4 e 8 mg/L) se observou a formação de calos e massa calosa branco-opaca, em eixos embrionários e em segmentos cotiledonares, estas estruturas tornaram-se escuras dentro de oito semanas. Usando o meio 2, um grande número de raízes foram formadas, enquanto o mesmo meio suplementado apenas com ANA (3; 5 mg/L) originou uma massa calosa. A combinação de ANA e 2,4-D, 3 e 2 mg/L, respectivamente, promoveu a formação de calos brancos e raízes. A transferência das culturas para meio líquido, sem regulador de crescimento, promoveu aumento de tamanho dos explantes e escurecimento dos mesmos. O cultivo desses explantes no meio 3 resultou no aparecimento de calos amarelos, com aspecto friável, que permaneceram com a mesma aparência no meio 4.

Indução de embriogênese somática em cupuaçu (Theobroma grandiflorum Schum.)

Folhas jovens de cupuaçu (Theobroma grandiflorum Schum.) foram empregadas para indução de embriogênese somática, as quais foram cultivadas inicialmente em meio MS suplementado com 6,0 mg/L BAP e 0,5 mg/L AIA (meio de estabelecimento), seguindo-se o cultivo em meio MS suplementado com 2,20 mg/L TDZ (meio de indução). A região da nervura mostrou intumescimento três dias após inoculação no meio de estabelecimento, o qual foi seguido pela formação de cachos de calos. As massas calosas foram transferidas para o meio de indução, e as estruturas com características pró-embriogênicas puderam ser observadas após uma semana. Estudos de microscopia eletrônica de varredura revelaram estruturas com características de embriões somáticos no meio com TDZ.

Resposta de eixos embrionários de cupuaçu (Theobroma grandiflorum Schum.) à concentração de sais, doses de sacarose e renovação do meio de cultivo

Foram estudados os efeitos da concentração de sais, doses de sacarose e freqüência de renovação do meio de cultura para o desenvolvimento de eixos embrionários de cupuaçu (Theobroma grandiflorum Schum.). Testaram-se 2 concentrações de sais MS (100 e 50%), 2 níveis de sacarose (1,5 e 3%) e 3 freqüências de renovação dos meios (sem renovação, renovação aos 30 e aos 60 dias), com os meios acrescidos de ANA (0,5 mg/L) e BAP (0,3 mg/L.), semi-solidificados com ágar 0,7% e pH 5,7. Observou-se que a utilização do meio MS na concentração de sais completa, com a adição de 3% de sacarose e renovações do meio em intervalos de 30 dias, apresentou melhor desenvolvimento dos eixos embrionários.

Morfologia foliar de Theobroma grandiflorum Schum

As folhas de Theobroma grandiflorum Schum. são morfologicamente descritas. A espécie apresenta elementos histológicos comuns para a família, destacando-se tipos de tricomas, estômatos e contornos das células epidérmicas em visão frontal. Empregou-se microscopia eletrônica de varredura para a caracterização de segmentos foliares jovens, em que ficou evidenciada a presença de tricomas estrelados nas superfícies adaxial e abaxial dos mesmos. As folhas de cupuaçu são hipoestomáticas com número elevado de estômatos anomocíticos. As nervuras principais apresentaram-se desprovidas de tricomas, com estômatos esparsamente distribuídos.

Polinização de Cacauí (Theobroma speciosum Willd. ex Spreng. - Sterculiaceae): implicações para conservação

O cacauí (Theobroma speciosum) é uma fruteira típica da Região Norte, cujas flores sapromiofílicas atraem dípteros. Os recursos que os insetos utilizam são muito variados e entre eles estão as flores, as quais podem ser utilizadas como alimento e local para reprodução. Este trabalho visou fazer uma comparação do sistema de polinização de T. speciosum em duas áreas de preservação distintas, contribuindo para a avaliação das estratégias de conservação da espécie. O trabalho foi realizado nos anos de 2000 a 2002, no Centro de Pesquisa do Trópico Úmido da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA/CPATU) e na Estação Científica Ferreira Penna (ECFPn/MPEG). Foram realizados estudos sobre estrutura populacional e fenologia de T. speciosum nas duas áreas de preservação, observação comportamental dos insetos no campo, coletas de insetos visitantes das flores de cacauí, análise de carreamento de pólen pelos insetos e verificação dos insetos emergentes no laboratório. As árvores de cacauí, em ambos os locais, florescem em períodos mais secos e frutificam em períodos mais úmidos. As populações de cacauí nas duas áreas diferem pela distribuição espacial e etária dos seus indivíduos. A falta de jovens e subadultos na área de preservação ex situ, mostra falha no "tum over' populacional, demonstrando fragilidade no sistema estabelecido. As inflorescências de T. speciosum são utilizadas por uma grande diversidade de invertebrados. Nove ordens de insetos, e pelo menos duas ordens de outros invertebrados, visitaram as flores de cacau'. As ordens com maior quantidade de indivíduos foram Hymenoptera, Thysanoptera, Diptera e Coleoptera. Os visitantes das flores de cacauí foram classificados como: oportunistas, predadores e polinizadores. Drosofilideos foram indicados como polinizadores de T speciosum, com a possibilidade da participação de alguns forídeos. As guildas dos drosofilídeos foram distintas nas duas áreas de preservação e mais diversa na área de preservação in situ. Quatro espécies foram comuns as duas áreas. A perda de diversidade e alteração na composição na guilda de polinizadores parece não ter afetado a população de T. speciosum na área de preservação ex situ. No caso em estudo o sistema de polinização apesar de profundamente alterado, ainda apresenta sinais de viabilidade.

Consumo, digestibilidade e balanço de nitrogênio da torta de cupuaçu (Theobroma grandiflorum Schum) proveniente da agroindústria cosmética

Para avaliar substituição da gramínea Mombaça (Panicum maximum) com níveis crescentes (0%, 10%, 20%, 40% e 60%) de torta de cupuaçu (Theobroma grandiflorum), subproduto da agroindústria cosmética, efetuou-se o consumo voluntário, digestibilidade aparente dos nutrientes e balanço de nitrogênio. Realizouse ensaio metabólico, com 20 carneiros, na Embrapa Amazônia Oriental, Belém, Pará (1º28′ S 48º27′ W), durante 26 dias, dos quais 21 de adaptação e ajustes e cinco de coleta de dados de alimentos fornecidos, sobras de alimentos, fezes e urina. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, em cinco tratamentos e quatros repetições: Tratamento A (Controle) = 100% de volumoso (Panicum maximum); Tratamento B = 90% P. maximum + 10% de torta de cupuaçu (TC); Tratamento C = 80% P. maximum + 20% TC; Tratamento D = 60% P. maximum + 40% TC; e Tratamento E = 40% P. maximum + 60% TC. Foram avaliados consumo e coeficientes de digestibilidade aparente da matéria seca (MS), matéria orgânica (MO), proteína bruta (PB), fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA), extrato etéreo (EE), celulose (CEL), hemicelulose (HEM) e balanço de nitrogênio (BN) das dietas. A substituição de gramínea Mombaça por torta de cupuaçu não influenciou significativamente os consumos (P>0,05) de MS, MO, CEL, HEM, FDA, FDA, LIG e MM, todavia os teores de EE e PB apresentaram diferenças significativas. Os coeficientes de digestibilidade aparente da MS, MO, PB, FDN e FDA foram significativamente diferentes, porém não apresentaram diferenças significativas para EE, CEL e HEM. Não houve diferença significativa no BN (P>0,05). A torta de cupuaçu constitui alternativa para suplementação alimentar de ruminantes, como boa fonte protéica e energética.

Torta de cupuaçú (Theobroma grandiflorum) na alimentação de ovinos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Leaf anatomical features of three Theobroma species (Malvaceae s.l.) native to the Brazilian Amazon

As espécies de Theobroma têm importância econômica devido a sua utilização nas indústrias cosmética e alimentícia, principalmente na produção de chocolate. Entretanto, a anatomia de suas estruturas vegetativas permanece pouco conhecida. O presente estudo teve por objetivo descrever as características anatômicas de Theobroma grandiflorum, T. speciosum e T. subincanum, como contribuição ao conhecimento biológico dessas espécies, bem como, fornecer subsídios aos estudos biotecnológicos de fruteiras nativas da Amazônia. Folhas em diferentes estágios de desenvolvimento foram coletadas e analisadas sob microscopia de luz e eletrônica de varredura. Nas folhas expandidas de T. grandiflorum e T. subincanum foram observados tricomas dos tipos estrelado séssil, pedunculado e glandular digitiforme. Estas espécies também foram similares quanto à morfologia da nervura central, à organização do mesofilo e à presença de grãos de amido no parênquima medular da nervura central. Tricomas glandulares claviformes e células mucilaginosas na epiderme do limbo foliar ocorreram somente em T. speciosum. A presença de tricomas secretores de mucilagem nos ápices vegetativos (coléteres) de todas as espécies estudadas é um novo registro para o gênero Theobroma.

Indução de calos em espécies amazônicas do gênero Theobroma

Vários trabalhos vem sendo desenvolvidos sobre o cultivo in vitro de cacau (T.cacao), mas são raros para a maioria das outras espécies do gênero, como o cupuaçu (T. grandiflorum), cuja a área plantada vem aumentando expressivamente, e outras que poderiam servir de fonte de genes para as espécies economicamente já reconhecidas. Protocolos para obtenção de embriões somáticos in vitro para as espécies T. cacao,T. grandiflorum,T. speciosum e o híbrido T. grandiflorum x T. obovatum foram avaliados a partir de duas fontes de explantes, estaminódios e pétalas (formadas por lígulas e cógulas) cultivados em meio de crescimento primário de calo, consistindo de sais DKW, suplementado com 20 g l^-1 de sacarose, 250 mg l^-1de glutamina, 200 mg l^-1 de mio-inositol, 0,2 mg l^-1 de tiamina-HCl, 0,1 mg l^-1 de ácido nicotínico, 0,2 mg l^-1 de glicina, 2 mg l^-1 de 2,4-D, 2,2 g l^-1 de Gelrite® e pH 5,8. A este meio foram adicionadas diferentes concentrações de tidiazuron (0, 5 e 10 µg l^-1). As culturas foram mantidas no escuro por 14 dias, à temperatura de 25 ± 2 ºC, e então transferidas para meio de crescimento secundário de calo, constituído de sais WPM, vitaminas de Gamborg, 20 g l^-1 de sacarose, 2 mg l^-1 de 2,4 D, 0,3 mg l^-1 de cinetina, 50 ml l^-1 de água de côco, 2,2 g l^-1 de Gelrite® e pH 5,8. A formação de calos ocorreu em todas as espécies. Embriões somáticos foram obtidos somente para T. cacao. A calogênese mostrou-se influenciada pelo genótipo e foi maior nos estaminódios.

Diversidade genética em coleções amazônicas de germoplasma de cupuaçuzeiro [Theobroma grandiflorum (Willd. ex Spreng.) Schum.]

This study aimed to evaluate the genetic diversity and relatedness of 24 accessions of Theobroma grandiflorum, originating from three units of Embrapa, aiming their use as parents in hybridization specie programs. The genetic markers used were heterologous microsatellite loci developed for cocoa. In the population studied 45 alleles were found. The effective average number of alleles per locus (2.33) was less than the average number of alleles per locus (3.21), indicating that many alleles have low frequency. The observed heterozygosity at polymorphic loci ranged from 0.33 to 1.00 with a mean of 0.54 and expected heterozygosity ranged from 0.48 to 0.76 with a mean of 0.54. The fixation index medium between loci (0.003) was not significantly different from zero. The estimate of relatedness between pairs of individuals indicates that some may be relatives, including half-brothers and clones. The results suggest that the accesses of T. grandiflorum analyzed contain a moderate level of genetic diversity and absence of inbreeding and therefore great potential for use in breeding programs.

Atividade antioxidante do extrato seco de cacau orgânico (Theobroma cacao): estudo de estabilidade e teste de aceitação de cremes acrescidos deste extrato

Conselho Nacional de Desevolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

EVALUATION OF IN VITRO AND IN VIVO EFFECTS OF SEMIPURIFIED PROTEINASE INHIBITORS FROM THEOBROMA SEEDS ON MIDGUT PROTEASE ACTIVITY OF LEPIDOPTERAN PEST INSECTS

We have characterized in vitro and in vivo effects of trypsin inhibitors from Theobroma seeds on the activity of trypsin- and chymotrypsin-like proteins from Lepidopteran pest insects. The action of semipurified trypsin inhibitors from Theobroma was evaluated by the inhibition of bovine trypsin and chymotrypsin activities determined by the hydrolysis of N-Benzoyl-DL-Arginine-p-Nitroanilide (BAPA) and N-Succinyl-Ala-Ala-Pho-Phe p-Nitroanilide (S-(Ala)2ProPhe-pNA). Proteinase inhibitor activities from Theobroma cacao and T. obovatum seeds were the most effective in inhibiting trypsin-like proteins, whereas those from T. obovatum and T. sylvestre were the most efficient against chymotrypsin-like proteins. All larvae midgut extracts showed trypsin-like proteolytic activities, and the putative trypsin inhibitors from Theobroma seeds significantly inhibited purified bovine trypsin. With respect to the influence of Theobroma trypsin inhibitors on intact insects, the inclusion of T. cacao extracts in artificial diets of velvet bean caterpillars (Anticarsia gemmatalis) and sugarcane borer (Diatraea saccharalis) produced a significant increase in the percentage of adult deformation, which is directly related to both the survival rate of the insects and oviposition.

Evaluación in vitro de hongos nativos antagonistas de Moniliophthora rereri (Cif. & Par., Evans et al.,) en el cultivo de cacao (Theobroma cacao L.)

El cacao es afectado por una diversidad de microorganismos patógenos, entre ellos el hongo Moniliophthora roreri (Cif. & Par., Evans et al.,) causante de la moniliasis, que es una de las enfermedades de mayor importancia de este cultivo. El uso irracional de plaguicidas sintéticos para el manejo de esta enfermedad ha generado problemas al agroecosistema y la salud humana, por lo que se está demandando el uso de alternativas agroecológicas. En este contexto, el objetivo principal de esta investigación fue generar información acerca de la capacidad antagónica in vitro mostrada por hongos nativos contra la moniliasis del cacao. Se recolectaron muestras de suelo, hojas, corteza, frutos sanos y enfermos en tres zonas cacaoteras de Nicaragua para la caracterización morfológica del patógeno y de los potenciales microorganismos antagonistas. Las pruebas de antagonismo “in vitro” se realizaron a través de la técnica del cultivo dual. Se evaluó el crecimiento radial del patógeno y de los antagonistas, el porcentaje de inhibición del crecimiento radial (PICR) del patógeno y la capacidad de control biológico de los hongos antagonistas. Se probaron cuatro técnicas para la conservación de los hongos antagonistas. Se obtuvieron cuatro aislados del patógeno M. roreri y 17 aislados de hongos antagonistas. El PICR del patógeno ejercida por aislados del antagonista Trichoderma varió de 40.13% a 46.77%, en los aislados del antagonista Paecilomyces el PICR osciló entre 59.38% y 67.43%, en el único aislado del antagonista Clonostachys el PICR fue de 62.33%-67.22%. Los 17 aislados se ubicaron en las clases 1, 2 y 3 de la escala de valoración de antagonismo. La mejor técnica de conservación de hongos antagonistas y de M. roreri fue la de conservación con glicerol. Los resultados de este estudio indican que en el agroecosistema de cacao existen microorganismos nativos que tienen potencial para ser usados como agentes de control biológico del patógeno M. roreri.

Effect of Cocoa ( Theobroma cacao ) Plantation Types on the Distribution of Anuran Communities in Ore, Ondo State, Nigeria

Anuran species diversity and abundance were evaluated in different farming status of cocoa plantation in Ore, Ondo State, Nigeria. Applying the combination of visual encounter survey (VES) and acoustical survey (AES), the different farms surveyed were categorized as; 1) pure cocoa farms with pesticides applied (PCWP); 2) pure cocoa farms without pesticides application; 3) intercropped cocoa farms with pesticides applied (ICWP); and 4) intercropped cocoa farms without pesticides application (ICNP). The surrounding primary/secondary forest (PSFV) was sampled applying the transect method. A mean total of 690±2.6 anurans belonging to 28 species, 14 genera and 9 families were recorded during the study. Out of these, 10, 19, 17, 22 and 26 species were recorded respectively from PCWP, PCNP, ICWP, ICNP and PSFV. The anuran species richness was significantly different between the different cocoa plantation status and the forest sites (F4, 10 = 20.55, P< 0.01). The highest mean number of individuals (190±9.5) was observed at ICNP followed by PSFV (183±5.7), while the least was at PCWP (77±8.0). There was also significant difference (F4, 10 = 150.48, P< 0.01) between the abundance of anuran species at the various sites. Diversity indices (Shannon and Margalef) showed that the forest sites had the greatest (3.204 and 4.799) respectively while the pesticide using pure cocoa farms had the least (1.853 and 2.072). Generally, the result of the study clearly indicated that pesticide use cocoa farms were significantly lower compared to other sites. Farmers are encouraged to engage in intercropping (polyculture) especially with food and economic crops in a biodiversity friendly manner which could have similar characteristics of a natural ecosystem, thereby enhancing the biological diversity of agro-ecosystems.