Photoinhibition of Photosystem II. Kinetics, Photoprotection and Mechanism

Photosystem II (PSII) is susceptible to light-induced damage defined as photoinhibition. In natural conditions, plants are capable of repairing the photoinhibited PSII by on-going degradation and re-synthesis of the D1 reaction centre protein of PSII. Photoinhibition is induced by both visible and ultraviolet light and photoinhibition occurs under all light intensities with the same efficiency per photon. In my thesis work, I studied the reaction kinetics and mechanism of photoinhibition of PSII, as well as photoprotection in leaves of higher plants. Action spectroscopy was used to identify photoreceptors of photoinhibition. I found that the action spectrum of photoinhibition in vivo shows resemblance to the absorption spectra of manganese model compounds of the oxygen evolving complex (OEC) suggesting a role for manganese as a photoreceptor of photoinhibition under UV and visible light. In order to study the protective effect of non-photochemical quenching, the action spectrum was measured from leaves of wild type Arabidopsis thaliana and two mutants impaired in nonphotochemical quenching of chlorophyll a excitations. The findings of action spectroscopy and simulations of chlorophyll-based photoinhibition mechanisms suggested that quenching of antenna excitations protects less efficiently than would be expected if antenna chlorophylls were the only photoreceptors of photoinhibition. The reaction kinetics of prolonged photoinhibition was studied in leaves of Cucurbita maxima and Capsicum annuum. The results indicated that photoinhibitory decrease in both the oxygen evolution activity and ratio of variable to maximum fluorescence follows firstorder kinetics in vivo. The persistence of first-order kinetics suggests that already photoinhibited reaction centres do not protect against photoinhibition and that the mechanism of photoinhibition does not have a reversible intermediate. When Cucurbita maxima leaves were photoinhibited with saturating single-turnover flashes and continuous light, the light response curve of photoinhibition was found to be essentially a straight line with both types of illumination, suggesting that similar photoinhibition mechanisms might function during illumination with continuous light and during illumination with short flashes.

Elaboração e validação de escala diagramática para a cercosporiose do pimentão

A cercosporiose do pimentão, causada pelo fungo Cercospora capsici, é uma importante doença que ocorre em condições tropicais. Devido à inexistência de métodos padronizados para quantificação desta doença em campo, uma escala diagramática com os níveis de 1,5; 3,5; 8,0; 16,5; 31,0 e 50% de área foliar lesionada foi elaborada e testada para a acurácia, a precisão e a reprodutibilidade das estimativas de severidade da cercosporiose do pimentão, sem e com a sua utilização. Na validação da escala diagramática, 50 folhas com diferentes níveis de severidade da doença, mensurados previamente com o programa AutoCAD®, foram avaliadas por 13 avaliadores, sem e com a utilização da escala diagramática. Foram realizadas duas avaliações com utilização da escala, com intervalo de sete dias, onde seqüências diferentes das mesmas folhas foram estimadas visualmente pelos mesmos avaliadores. A acurácia e a precisão de cada avaliador foi determinada por regressão linear simples, entre a severidade real e a estimada. Sem a escala, oito avaliadores superestimaram significativamente a severidade da doença. Com a escala, os avaliadores obtiveram melhores níveis de acurácia e precisão, embora quatro tendessem a superestimar a severidade, com os erros absolutos concentrando-se abaixo de 10%. Os avaliadores apresentaram boa repetibilidade e elevada reprodutibilidade das estimativas com a utilização da escala, o mesmo não sendo verificado sem a utilização desta. A escala diagramática proposta mostrou-se adequada para avaliação da severidade da cercosporiose do pimentão.

Powdery mildew of ornamental species caused by Oidiopsis haplophylli in Brazil

Oidiopsis haplophylli (syn. Oidiopsis sicula) was identified as the causal agent of powdery mildew diseases occurring on five ornamental species in Brazil. This disease was observed in plastic house-grown lisianthus (Eustoma grandiflorum: Gentianaceae), in nasturtium (Tropaeolum majus: Tropaeolaceae) cultivated under open field conditions and in greenhouse-grown calla lily (Zantedeschia aethiopica: Araceae), impatiens (Impatiens balsamina: Balsaminaceae) and balloon plant (Asclepias physocarpa: Asclepiadaceae). Typical disease symptoms consisted of chlorotic areas on the upper leaf surface corresponding to a fungal colony in the abaxial surface. With the disease progression, these chlorotic areas eventually turned to necrotic (brown) lesions. Fungi morphology on all hosts was similar to that described for the imperfect stage of Leveillula taurica (O. haplophylli). The Koch's postulates were fulfilled by inoculating symptom-free plants via leaf-to-leaf contact with fungal colonies. Additional inoculations using an isolate of O. haplophylli from sweet pepper (Capsicum annuum) demonstrated that it is pathogenic to all five species belonging to distinct botanical families, indicating lack of host specialization. This is the first formal report of a powdery mildew disease on lisianthus, calla lilly, impatiens and nasturtium in Brazil. It is, to our knowledge, the first report of O. haplophyllii infecting A. physocarpa, extending the host range of this atypical powdery mildew-inducing fungus. This disease might become important on these ornamental crops especially in protected cultivation and also under field conditions in hot and dry areas of Brazil.

Ação nematicida de extratos de alho, mostarda, pimenta malagueta, de óleo de mostarda e de dois produtos à base de capsainóides e alil isotiocianato sobre juvenis de Meloidogyne javanica, (treub) Chitwood, 1949, em casa de vegetação

Neves, W.S; Freitas, L.G.; Coutinho, M.M.; Giaretta-Dallemole, R.; Fabry, C.F.S.; Dhingra, O.D. & Ferraz, S. Atividade nematicida de extratos botânicos de pimenta malagueta (Capsicum frutescens), mostarda (Brassica campestris) e alho (Allium sativum) sobre o nematóide das galhas, Meloidogyne javanica, em casa de vegetação. Summa Phytopathologica, v.35, n.4, p.255-261, 2009 O experimento teve como objetivo avaliar a atividade nematicida de extratos botânicos dos frutos de pimenta malagueta (Capsicum frutescens), plantas de mostarda (Brassica campestris), de bulbos de alho (Allium sativum) e óleo de mostarda sobre o nematóide das galhas, Meloidogyne javanica, em tomateiro em casa de vegetação e posteriormente comparar os extratos que apresentassem maior redução de número de galhas e de ovos com dois produtos à base de capsaicina, capsainóides e alil isotiocianato. Uma mistura peneirada de solo e areia na proporção 1:1 (v:v) foi colocada em vasos de plástico e infestada com 4000 ovos de M. javanica. Quatro dias após 20 mL de cada extrato, na concentração de 1000 ppm, foram espalhados sobre o solo. Apenas água foi derramada sobre o solo infestado no tratamento testemunha. Mudas de tomate com 20 dias de idade foram transplantadas quatro dias após a colocação dos extratos ao solo. Após quarenta e cinco dias avaliou-se o número de ovos e o número de galhas do sistema radicular de cada planta. Os extratos clorofórmico e cetônico de pimenta malagueta e o óleo de mostarda apresentaram melhor controle do nematóide, diferindo estatisticamente da testemunha quanto ao número de galhas. Porém, somente o óleo de mostarda reduziu significativamente o número de ovos quando comparado com a testemunha. Os extratos cetônico e clorofórmico de pimenta e o óleo de mostarda reduziram em 34,5%, 40,4% e 99,9% o número de galhas, respectivamente e o óleo de mostarda reduziu em 99,9% o número de ovos. No experimento seguinte foram avaliados o extrato clorofórmico de pimenta, o óleo de mostarda, o produto comercial Champon® e um produto em desenvolvimento na UFV, chamado DS, a base de capsaicina, capsainóides e alil isotiocianato em diferentes concentrações. Os produtos Champon® e DS e o óleo de mostarda reduziram o número de ovos e galhas quando comparados à testemunha em todas as concentrações testadas. O extrato de pimenta apresentou o melhor resultado na concentração de 400 ppm, reduzindo o número de ovos e galhas em relação à testemunha, porém esse foi bem maior quando comparado com os demais produtos testados.

Begomovírus infectando a cultura de pimentão no estado de São Paulo

Vírus do gênero Begomovirus são transmitidos por mosca-branca Bemisia tabaci G., e constituem um dos problemas fitossanitários sérios em diversas culturas. Plantas de pimentão coletadas em oito regiões do Estado de São Paulo, foram submetidas a extração de DNA total e PCR com primers universais e degenerados para begomovírus, que amplificam parte da região codificadora para a proteína capsicial. Os dados indicam a presença de begomovírus em pimentão nas cinco regiões coletadas. Análise das seqüências do DNA viral e análise filogenética revelaram identidade com dois begomovírus nativo da América. Tomato severe rugose virus - ToSRV (AY029750) e com Tomato yellow vein streak virus (ToYVSV, AY829113), espécies descritas infectando tomateiro no Brasil. A presença de begomovírus em pimentão foi verificada nas regiões de Alvinlândia, Ubirajara, Botucatu, Elias-Fausto, Paulínia, Mogi Guaçu, Paranapanema e Pirajú.

Avaliação de danos causados pelo Tomato severe rugose virus (ToSRV) em cultivares de pimentão

A espécie Tomato severe rugose virus (ToSRV) é a predominante em áreas de cultivo de pimentão no Estado de São Paulo. Sua ocorrência na cultura é relativamente recente de modo que não existem informações sobre os danos causados nesta cultura. Os objetivos do presente trabalho foram avaliar a produtividade e qualidade dos frutos de pimentão de três cultivares (Magda, Amanda e Rubia R) quando infectadas com o ToSRV. Verificou-se acentuada redução no número de frutos e menor crescimento das plantas, porém, o ToSRV não influenciou significativamente na massa, diâmetro e comprimento dos frutos. Os resultados obtidos até o momento permitem concluir que o ToSRV causa danos em pimentão e que há necessidade de estudos visando resistência ao ToSRV.

Solanum americanum: reservoir for Potato virus Y and Cucumber mosaic virus in sweet pepper crops

Weeds can act as important reservoirs for viruses. Solanum americanum (Black nightshade) is a common weed in Brazil and samples showing mosaic were collected from sweet pepper crops to verify the presence of viruses. One sample showed mixed infection between Cucumber mosaic virus (CMV) and Potato virus Y (PVY) and one sample showed simple infection by PVY. Both virus species were transmitted by plant extract and caused mosaic in tomato (Solanum lycopersicum cv. Santa Clara), sweet pepper (Capsicum annuum cv. Magda), Nicotiana benthamiana and N. tabaccum TNN, and local lesions on Chenopodium quinoa, C. murale and C. amaranticolor. The coat protein sequences for CMV and PVY found in S. americanum are phylogenetically more related to isolates from tomato. We conclude that S. americanum can act as a reservoir for different viruses during and between sweet pepper crop seasons.

Costs and Benefits of a Shared Digital Long-Term Preservation System

Paper presented at the 40th Annual Conference of LIBER (Ligue des Bibliothèques Européennes de Recherche - Association of European Research Libraries) on July 1st, 2011; with the slides used at the presentation.

Costs and Benefits of a Shared Digital Long-Term Preservation System

This paper describes the cost-benefit analysis of digital long-term preservation (LTP) that was carried out in the context of the Finnish National Digital Library Project (NDL) in 2010. The analysis was based on the assumption that as many as 200 archives, libraries, and museums will share an LTP system. The term ‘system’ shall be understood as encompassing not only information technology, but also human resources, organizational structures, policies and funding mechanisms. The cost analysis shows that an LTP system will incur, over the first 12 years, cumulative costs of €42 million, i.e. an average of €3.5 million per annum. Human resources and investments in information technology are the major cost factors. After the initial stages, the analysis predicts annual costs of circa €4 million. The analysis compared scenarios with and without a shared LTP system. The results indicate that a shared system will have remarkable benefits. At the development and implementation stages, a shared system shows an advantage of €30 million against the alternative scenario consisting of five independent LTP solutions. During the later stages, the advantage is estimated at €10 million per annum. The cumulative cost benefit over the first 12 years would amount to circa €100 million.

Uso da fertirrigação e teores de macronutrientes em planta de pimentão

Este estudo teve o objetivo de determinar os teores de macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg e S) nos diferentes órgãos do híbrido de pimentão Elisa, sob fertirrigação e ambiente protegido, por meio de coletas de plantas durante o ciclo. Ao final do experimento, obtiveram-se os teores dos macronutrientes no fruto, folha, caule, raiz e na planta como um todo, em cada etapa de crescimento. A fertilização no ciclo estudado, 140 dias, foi feita via irrigação localizada (gotejamento). O experimento foi desenvolvido nas dependências do Departamento de Recursos Naturais - Ciência do Solo, FCA-UNESP, Câmpus de Botucatu - SP, e constou de oito tratamentos (épocas de coleta de planta: 0; 20; 40; 60; 80; 100; 120 e 140 dias após o transplante das mudas) e quatro repetições, sendo cada repetição formada por quatro plantas. Os resultados mostram que os teores de macronutrientes encontrados na planta de pimentão seguem, na média, a seguinte ordem decrescente: K (39,9 g kg-1) > N (28,3 g kg-1) > Ca (12,8 g kg-1) > Mg (5,9 g kg-1) > S (4,1 g kg-1) > P (3,7 g kg-1).

Effects of light intensity modification by reflective aluminized screenhouse on sweet pepper growth and yield

Sweet pepper is one of the ten most consumed vegetables in world. Although it develops better under protected environment, the cultivation in tropical countries is practiced in open field due greenhouse structure higher costs. Unfortunately, such practice has compromised the crop to reach either best yield or fruit quality. Since production and cost are the most important criteria for agricultural production, we aimed to evaluate reflective aluminized polypropylene shading net influence on sweet pepper (Capsicum annuum L.) growth and production as intermediary alternative for low/middle income producers from Brazilian tropical regions. Sweet pepper Magali R hybrid was cultivated in two environments: FC - field conditions (control) and RS - reflective shading net with 40% shading rate. RS caused reductions in incident solar radiation (SR) and photosynthetically active radiation (PAR) on the amount of 46.3% and 48.3%, respectively. There were no significant changes in temperature and relative humidity recorded for the two environments. In addition, RS allowed best use efficiency of photosynthetically active radiation since it promoted higher values of plant height, leaf number and area index than those reached on FC on the amount of 29%, 22% and 80 %, respectively. Similarly, plants grown under RS showed higher yield and marketable fruits and promoted less loses by sunscald.

Arinakattilalaitoksen polttoainekäytön tarkastelu

Tässä diplomityössä on tutustuttu Lahti Energia Oy:n Heinolan voimalaitoksen energiantuotantoon. Heinolan voimalaitos on vanha, mutta sen pääkattilana toimiva arinakattila on uusittu 2004. Voimalaitoksen toimintaa halutaan kehittää nykyaikaisemmaksi ja energiatehokkaammaksi. Voimalaitoksella on nykyään kolme asiakasta, joista uusin on liittynyt höyryverkkoon vuonna 2011. Työssä on tutkittu miten voimalaitoksen polttoaineiden käyttö muuttuu uuden asiakkaan myötä. Diplomityön teoriaosassa on keskitytty antamaan tietoa erilaisista polttoaineista sekä arinapolttamisesta polttotekniikkana. Työssä on laskettu voimalaitoksen asiakkaiden käyttämä energiavuositasolla, voimalaitoksen kattilahyötysuhde, prosessihyötysuhde ja niiden avulla laitoksen tarvitsema polttoaine-energia vuodessa. Laskelmat antavat hyvän yleisen kuvan voimalaitoksen käytöstä tällä hetkellä. Käyttöennusteen avulla voidaan arvioida myös laitoksen taloudellista tilaa polttoaineseoksen näkökulmasta.

Sähkön tuotantokustannusvertailu

Työssä vertaillaan eri sähköntuotantovaihtoehtojen taloudellista kannattavuutta. Kannattavuusvertailu suoritetaan pelkkää sähköä tuottaville voimalaitoksille. Raportti on jatkoa aikaisemmille tutkimuksille, joista viimeisin julkaistiin 2008. Tutkittavat voimalaitostyypit ovat: ydinvoimalaitos, maakaasukombilauhdevoimalaitos, kivihiililauhdevoimalaitos, turvelauhdevoimalaitos, puulauhdevoimalaitos, tuulivoimala ja uutena aurinkovoimala. Kannattavuustarkastelu suoritetaan annuiteettimenetelmällä käyttäen 5 % reaalikorkoa ja maaliskuun 2012 hintatasoa. Laskelmien perusteella 8000 tunnin huipunkäyttöajalla ydinsähkön tuotantokustannus, kun laitos rakennetaan olemassaolevalle tontille olisi 43,7 €/MWh, täysin uuden ydinvoimalaitoksen 57,9 €/MWh, kaasusähkön 75,4 €/MWh, turvelauhteen 75,4 €/MWh ja hiilisähkön hiilidioksidin talteenotolla 64,4 €/MWh, kun hiilidioksidipäästöoikeuden hintana käytetään 23 €/t. Vastaavasti uusiutuvista puupolttoainelauhdesähkön tuotantokustannus olisi 70,2 €/MWh kun taas 2200 tunnin huipunkäyttöajalla maalla sijaitsevan tuulivoimalaitoksen sähkön tuotantokustannus 52,7 €/MWh ja merellä sijaitsevan tuulivoimalaitoksen 76,8 €/MWh. Erillistarkastelussa arvioitiin suurien keskittävää teknologiaa käyttävän aurinko-voimalaitoksen tuotantokustannuksen ylittävän 100 €/MWh ollen todennäköisesti lähempänä 150 €/MWh. Arvio piensähkön tuotantokustannuksista aurinkosähköisillä paneeleilla vaihtelee 90 – 130 €/MWh. Merkittävin kustannussäästö syntyy, jos aurinkosähköpaketteja voidaan tarjota kuluttajalle kokonaistoimituksena avaimet käteen. Aurinkosähkön tuottaminen kotikeräimillä näyttääkin olevan vaiheessa, jossa se on selkeästi pienkäyttäjälle edullista mikäli sijoitettava pääoma 6000 – 18000 € ei vaadi ulkopuolista rahoitusta.

Diversidade genética de Begomovirus que infectam plantas invasoras na região nordeste

Os Begomovirus fazem parte de uma família numerosa de fitovírus denominada Geminiviridae. Eles infectam ampla gama de hospedeiras, incluindo muitas espécies cultivadas, como tomate (Lycopersicon esculentum), feijão (Phaseolus vulgaris), pimentão (Capsicum annuum), caupi (Vigna unguiculata), mandioca (Manihot esculenta) etc., além de plantas invasoras de várias espécies. Em alguns casos, plantas invasoras podem funcionar como reservatórios desses vírus para plantas cultivadas, mediante transmissão pelo inseto-vetor. No presente trabalho, plantas invasoras com sintomas de mosaico amarelo, deformação do limbo foliar e redução do crescimento foram avaliadas no tocante à presença de Begomovirus mediante a técnica de PCR, empregando-se oligonucleotídeos universais para detecção desses vírus. Foram avaliadas 11 amostras, correspondendo a 10 espécies, coletadas em municípios dos Estados de Alagoas, Pernambuco e Bahia. Algumas, como Herissantia crispa, Waltheria indica e Triumfetta semitriloba, são relatadas pela primeira vez como espécies hospedeiras de Begomovirus. Para estimar a variabilidade genética dos Begomovirus detectados, o produto de amplificação dos diversos isolados foi clivado com as enzimas de restrição EcoRI, HinfI e TaqI. Confirmando resultados obtidos para plantas cultivadas por outros grupos de pesquisa, foram observados padrões distintos de clivagem para os isolados estudados, evidenciando a grande variabilidade genética desses vírus.

Coberturas do solo sobre a amplitude térmica e a produtividade de pimentão

Com o objetivo de avaliar o efeito dos sistemas de plantio direto e convencional e estratégias de manejo de plantas daninhas na variação da temperatura do solo e na produtividade de pimentão, realizou-se, na Universidade Federal do Semiárido, em Mossoró-RN, um experimento no esquema de parcelas subdivididas, distribuídas no delineamento experimental em blocos casualizados com quatro repetições. Os sistemas de plantio direto e convencional do pimentão foram avaliados nas parcelas; nas subparcelas, avaliaram-se três estratégias de manejo de plantas daninhas (cobertura do solo com filme de polietileno preto, com capinas e sem capinas). Em cada subparcela foram instalados sensores tipo termopares, a 5 cm de profundidade, para medir a temperatura do solo. A partir dos dados obtidos, determinou-se a variação da temperatura ao longo do dia, no período de 20 a 30 dias após o plantio das mudas de pimentão, e a cada cinco dias, a média das temperaturas máxima e mínima e a amplitude térmica diária. Aos 60 e 147 dias após o transplante das mudas de pimentão, foram feitas avaliações da densidade e massa seca de plantas daninhas nos tratamentos sem capinas. Os tratamentos com filme de polietileno e capinado no sistema de plantio convencional apresentaram elevação na temperatura máxima diária do solo em 6,7 e 5,0 ºC, respectivamente, em relação ao sistema de plantio direto com capinas. A amplitude térmica no sistema de plantio convencional nos tratamentos com capinas regulares e com filme de polietileno foi de 11 ºC, ao passo que no sistema de plantio direto a amplitude foi de 6,3, 4,5 e 4,0 ºC nos tratamentos com capinas, sem capinas e com filme de polietileno, respectivamente. A interferência das plantas daninhas nos tratamentos sem capinas resultou em redução de 94,95 e 92,10% da produtividade comercial nos sistemas de plantio direto e convencional, respectivamente.