A yield architecture framework to explain adaptation of pearl millet to environmental stress

Functional knowledge of the physiological basis of crop adaptation to stress is a prerequisite for exploiting specific adaptation to stress environments in breeding programs. This paper presents an analysis of yield components for pearl millet, to explain the specific adaptation of local landraces to stress environments in Rajasthan, India. Six genotypes, ranging from high-tillering traditional landraces to low-tillering open-pollinated modern cultivars, were grown in 20 experiments, covering a range of nonstress and drought stress patterns. In each experiment, yield components (particle number, grain number, 100 grain mass) were measured separately for main shoots, basal tillers, and nodal tillers. Under optimum conditions, landraces had a significantly lower grain yield than the cultivars, but no significant differences were observed at yield levels around 1 ton ha(-1). This genotype x environment interaction for grain yield was due to a difference in yield strategy, where landraces aimed at minimising the risk of a crop failure under stress conditions, and modem cultivars aimed at maximising yield potential under optimum conditions. A key aspect of the adaptation of landraces was the small size of the main shoot panicle, as it minimised (1) the loss of productive tillers during stem elongation; (2) the delay in anthesis if mid-season drought occurs; and (3) the reduction in panicle productivity of the basal tillers under stress. In addition, a low investment in structural panicle weight, relative to vegetative crop growth rate, promoted the production of nodal tillers, providing a mechanism to compensate for reduced basal tiller productivity if stress occurred around anthesis. A low maximum 100 grain mass also ensured individual grain mass was little affected by environmental conditions. The strategy of the high-tillering landraces carries a yield penalty under optimum conditions, but is expected to minimise the risk of a crop failure, particularly if mid-season drought stress occurs. The yield architecture of low-tillering varieties, by contrast, will be suited to end-of-season drought stress, provided anthesis is early. Application of the above adaptation mechanisms into a breeding program could enable the identification of plant types that match the prevalent stress patterns in the target environments. (C) 2003 E.J. van Oosterom. Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Leaf consumption and duration of instars of the cassava defoliator Erinnyis ello (L., 1758) (Lepidoptera, Sphingidae)

The objectives of this research were to evaluate leaf consumption and the developmental time of the larvae of Erynnyis ello (L., 1758) (Lepidoptera, Sphingidae) reared on cassava, in order to obtain information for the integrated management of this pest. The larvae were reared on excised cassava leaves in Petri dishes and later in gerbox, and kept in chambers at 24 ± 2 ºC and 75 ± 10% RH. The total leaf area consumed by the larva to complete its development was 589.67 cm2; each of the five instars consumed, respectively: 1.89 cm2; 5.74 cm2; 17.48 cm2; 76.66 cm2; and 487.90 cm2. The consumption by the first three instars was insignificant, and did not reach 5% altogether; the 4th represented 13%; the 5th presented a consumption significantly higher, about 82.7%. The total time for the larval development was 22.61 days, and the duration for each of the five larval instar was, respectively: 4.35; 3.19; 3.32; 4.52; and 4.94 days. The pre-pupal period lasted 2.29 days. Since the highest consumption is by the 5th instar larva, the control should be applied before this age to avoid heavier damages to the cassava crop.

Efeito da restrição hídrica sobre o crescimento de clones de eucalipto

O estabelecimento e o crescimento inicial de espécies florestais no campo são fortemente afetados pela disponibilidade de água no solo e pela época de plantio, por isso, o presente trabalho estuda o impacto do déficit hídrico no crescimento de mudas de dois clones do híbrido Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, ambos submetidos a 4 níveis de déficit hídrico, em duas épocas de plantio. O estudo foi realizado na área experimental do Núcleo de Estudos e Difusão de Tecnologia em Florestas, Recursos Hídricos e Agricultura Sustentável (NEDTEC), do Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Espírito Santo (CCA-UFES), localizado no município de Jerônimo Monteiro. O trabalho foi realizado em duas épocas distintas, sendo a primeira no período de 09 de fevereiro a 09 de junho de 2009 e a segunda no período de 11 de julho a 07 de novembro de 2009, visando à realização das observações em diferentes condições de regime de radiação, déficit de pressão do vapor do ar, temperatura, umidade relativa do ar e velocidade do vento. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente ao acaso em parcelas subdivididas 2 x 4, alocando-se os 4 níveis de déficits hídricos na parcela principal e as 2 épocas nas subparcelas, com três repetições. Os manejos hídricos aplicados foram: Déficit 0 (D0) sem déficit, Déficit 1(D1) corte da irrigação aos 30 dias de experimentação, permanecendo até o final do experimento, Déficit 2 (D2) corte da irrigação aos 30 dias de experimentação, suspensão da irrigação por 60 dias e posterior retomada da irrigação por mais 30 dias; Déficit 3 (D3) corte da irrigação aos 60 dias de experimentação, prolongando até o final do experimento. Os dados experimentais foram submetidos à análise de variância, e quando significativas, as médias foram comparadas pelo teste de média Tukey a 5% de probabilidade, para cada clone estudado. Com este trabalho, foi possível avaliar o impacto de diferentes déficits hídricos, no crescimento inicial das plantas, em duas épocas do ano e avaliar o incremento no desenvolvimento das plantas durante a aplicação dos tratamentos, com retiradas de amostras médias de cada tratamento a cada 30 dias. As variáveis medidas nos dois experimentos foram altura total da planta, diâmetro ao nível do coleto, número de folhas, área foliar, matéria seca de folhas, matéria seca de haste e ramos, matéria seca de raízes e matéria seca total. Foram avaliadas as variáveis climáticas durante todo o período experimental, nas duas épocas, a fim de determinar a condição do clima em cada época. Para os dois clones estudados, em geral, os déficits hídricos promoveram a redução das variáveis morfológicas estudadas e a época experimental foi o fator que mais influenciou a redução do crescimento das plantas. Sendo que a Época 1 foi a que proporcionou resultados superiores, e a Época 2 foi a que prejudicou mais o desenvolvimento das plantas, reduzindo significativamente todas as variáveis morfológicas em todos os déficits hídricos, inclusive o D0.

Efeito da restrição hídrica sobre o crescimento de clones de eucalipto

O estabelecimento e o crescimento inicial de espécies florestais no campo são fortemente afetados pela disponibilidade de água no solo e pela época de plantio, por isso, o presente trabalho estuda o impacto do déficit hídrico no crescimento de mudas de dois clones do híbrido Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla, ambos submetidos a 4 níveis de déficit hídrico, em duas épocas de plantio. O estudo foi realizado na área experimental do Núcleo de Estudos e Difusão de Tecnologia em Florestas, Recursos Hídricos e Agricultura Sustentável (NEDTEC), do Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Espírito Santo (CCA-UFES), localizado no município de Jerônimo Monteiro. O trabalho foi realizado em duas épocas distintas, sendo a primeira no período de 09 de fevereiro a 09 de junho de 2009 e a segunda no período de 11 de julho a 07 de novembro de 2009, visando à realização das observações em diferentes condições de regime de radiação, déficit de pressão do vapor do ar, temperatura, umidade relativa do ar e velocidade do vento. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente ao acaso em parcelas subdivididas 2 x 4, alocando-se os 4 níveis de déficits hídricos na parcela principal e as 2 épocas nas subparcelas, com três repetições. Os manejos hídricos aplicados foram: Déficit 0 (D0) sem déficit, Déficit 1(D1) corte da irrigação aos 30 dias de experimentação, permanecendo até o final do experimento, Déficit 2 (D2) corte da irrigação aos 30 dias de experimentação, suspensão da irrigação por 60 dias e posterior retomada da irrigação por mais 30 dias; Déficit 3 (D3) corte da irrigação aos 60 dias de experimentação, prolongando até o final do experimento. Os dados experimentais foram submetidos à análise de variância, e quando significativas, as médias foram comparadas pelo teste de média Tukey a 5% de probabilidade, para cada clone estudado. Com este trabalho, foi possível avaliar o impacto de diferentes déficits hídricos, no crescimento inicial das plantas, em duas épocas do ano e avaliar o incremento no desenvolvimento das plantas durante a aplicação dos tratamentos, com retiradas de amostras médias de cada tratamento a cada 30 dias. As variáveis medidas nos dois experimentos foram altura total da planta, diâmetro ao nível do coleto, número de folhas, área foliar, matéria seca de folhas, matéria seca de haste e ramos, matéria seca de raízes e matéria seca total. Foram avaliadas as variáveis climáticas durante todo o período experimental, nas duas épocas, a fim de determinar a condição do clima em cada época. Para os dois clones estudados, em geral, os déficits hídricos promoveram a redução das variáveis morfológicas estudadas e a época experimental foi o fator que mais influenciou a redução do crescimento das plantas. Sendo que a Época 1 foi a que proporcionou resultados superiores, e a Época 2 foi a que prejudicou mais o desenvolvimento das plantas, reduzindo significativamente todas as variáveis morfológicas em todos os déficits hídricos, inclusive o D0.

Estudo morfofisiológico e anatômico de dois genótipos de cacaueiro (Theobroma cacao L.) submetidos a diferentes condições de radiação solar

A luminosidade desponta como um dos fatores abióticos de maior importância no estabelecimento das plantas, podendo ocasionar alterações a nível fisiológico e anatômico, interferindo diretamente no desenvolvimento das mesmas e consequentemente, sua produtividade. O cacaueiro (Theobroma cacao – Malvaceae) possui grande interesse econômico devido à utilização de suas sementes para produção de manteiga de cacau e chocolate. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi comparar características fisiológicas e anatômicas de dois genótipos de cacaueiro (PH 16 e IPIRANGA 01), submetidos a diferentes condições de radiação solar de modo a inferir a respeito das condições de luminosidade mais favoráveis ao desenvolvimento dos mesmos. Foram realizadas análises de crescimento, teor de pigmentos, trocas gasosas e anatômicas caulinares e foliares. O delineamento experimental foi em Blocos casualizados (DBC), com 4 repetições em arranjo fatorial 2 x 5, constituído de dois genótipos e 5 níveis de luminosidade (0% - pleno sol -, 18%, 30%, 50% e 80% de sombreamento), totalizando 40 parcelas com 10 plantas cada. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância e regressão. Os resultados de crescimento indicam maior adaptação, de ambos os genótipos, em condições de irradiância alta a moderada. O índice de qualidade de Dickson demonstrou maior capacidade de sobrevivência em condições de campo a níveis altos de irradiância para o genótipo PH 16 e a níveis de irradiância moderada para IPIRANGA 01. Os teores de pigmentos fotossintetizantes de IPIRANGA 01 mostram-se mais elevados na condição de 30% de sombreamento, enquanto que, para PH 16 os maiores teores foram observados em 50% de sombreamento. Ambos os genótipos demonstraram altas taxas de A, Ci, E, A/E, A/Gs e A/Ci, sob elevadas irradiâncias, assim como adaptações anatômicas caulinares e foliares a maiores luminosidades, tais como, maior espessamento do limbo foliar, parênquima paliçádico, esponjoso, limbo foliar, epiderme adaxial e densidade estomática, além de maior densidade e frequência de elementos de vaso e espessura do xilema secundário. Os genótipos PH 16 e IPIRANGA 01 apresentaram uma grande plasticidade em relação aos diferentes níveis de irradiância, no entanto, constatou-se que PH 16 apresentou melhor desempenho sob condições de alta irradiância, como as obtidas nos tratamentos a pleno sol e 18% de sombreamento, enquanto que, IPIRANGA 01 mostrou-se mais adaptado sob sombreamento moderado, a 30% de sombra.

Caracterização da ontogenética do pau-brasil

As ações de reflorestamento com o pau-brasil (Caesalpinia echinata Lam.) depende de informações de suas características ecofisiológicas sujeitas às variações ontogenéticas e ambientais. O objetivo desse trabalho foi caracterizar alguns aspectos morfológicos, anatômicos, fisiológicos e estruturais de parede celular de C. echinata nas fases juvenil, jovem e adulto em condições naturais em um fragmento da Floresta Atlântica. Foi analisada a biometria, concentração de nutrientes e dos pigmentos cloroplastídicos dos foliólulos, anatomia foliar e do xilema secundário do caule e a constituição dos polímeros estruturais de parede celular. Os indivíduos juvenis localizados no estrato inferior da floresta se destacaram pela maior área foliar específica e maiores teores de pigmentos cloroplastídicos bem como pelas maiores dimensões de suas células guardas associado às maiores concentrações de K e Ca foliar. Estruturalmente, os indivíduos juvenis apresentaram menores elementos de vasos e teores de lignina. Os indivíduos jovens apresentaram valores intermediários das variáveis analisadas. Já os indivíduos adultos, cujas copas alcançavam o dossel, se destacaram pelo maior espessamento do limbo, da cutícula e do parênquima lacunoso, teor de água foliar, densidade estomática e teor de lignina foliar e caulinar cuja capacidade de síntese foi associada ao maior teor de P foliar. O conteúdo de celulose foliar e caulinar não variou entre as diferentes fases ontogenéticas. As hemiceluloses são do tipo xilanos com possibilidade de presença de xiloglucano dada a maior fração de xilose (±12% MS) e galactose (±1% MS). A glucose foi o monossacarídeo mais representativo (±40% MS) sem diferenças ontogenéticas. As diferenças morfológicas, anatômicas, fisiológicas e estruturais parecem, também, estarem sob controle da irradiância mais intensa na copa dos indivíduos adultos. Os resultados denotam que o plantio consorciado com espécies de crescimento rápido seja a melhor ação para o reflorestamento de C. echinata.

Variability in leaf rust susceptibility among peach cultivars

The aim of this work was to estimate the susceptibility of thirty-six peach cultivars to leaf rust caused by Tranzschelia discolor f. sp. persica. The incidence and severity of the disease as well as defoliation in peach trees of an experimental orchard of Parana Federal University of Technology, Campus Dois Vizinhos were evaluated on the growing seasons 2004/2005 and 2005/2006. Immunity to this disease was not observed in the studied cultivars. There was difference in leaf rust intensity depending on the growing season conditions. Cultivars 'Pilcha', 'Sinuelo', 'Chirua', 'Sulina', 'Eldorado' and 'Pampeano' showed tolerance to leaf rust, whereas cultivars 'Vila Nova', 'Fla 1372', 'Coral 2', 'Chimarrita', 'Della Nona', 'BR-1 ' and 'Guaiaca' showed high susceptibility.

Influence of leaf retention on cutting propagation of Lavandula dentata L.

Vegetative propagation of lavender offers several advantages over sexual propagation, among them crop homogeneity and yield of higher quality essential oil. However, Lavandula species have been propagated mostly by seeds and are said to be recalcitrant to rooting when propagated by cuttings. During cutting propagation, one of the important variables that influence the rooting capacity of cuttings is the leaf retention. The objective of this work was to evaluate the influence of leaf retention on rooting of L. dentata cuttings. Apical cuttings of L. dentata of 10 cm in length, keeping approximately 1/3, 1/2 or 2/3 of their leaves were planted in commercial substrate Plantmax HT® under intermittent mist. After two months, averages of root number, length of the longest root, root fresh and dry weights, and the survival percentage were evaluated. Root length and fresh weight were statistically greater with 2/3 of leaf retention and when fewer leaves were kept on the cuttings, lower means of root dry weight was observed. Under the conditions applied in this study, greater leaf retention was better for rooting of L. dentata cuttings.

SPAD-502 readings in response to photon fluence in leaves with different chlorophyll content

The chlorophyll meter (SPAD-502) is widely used to estimate chlorophyll content, but non-uniform chloroplast distribution can affect its accuracy. This study aimed to assess the effect of photon fluence (F, irradiance x time of illumination) in leaves with different chlorophyll content and determine the effect of chlorophyll a/b on SPAD values of four tropical tree species (Croton draconoides Müll. Arg., Hevea guianensis Aubl., Hymenaea courbaril L. and Matisia cordata H.B.K.). There were also determined calibration equations for the chlorophyll meter and assessed the effect of F on SPAD values between 07:00 h and 17:00 h. Calibration equations were obtained after determining leaf chlorophyll content in the laboratory. Increases in F with time caused a reduction in SPAD values in species with a high chlorophyll content, with reductions of 20% in M. cordata and 10% in H. guianensis. Leaves of C. draconoides and H. courbaril had lower chlorophyll content and showed no changes in SPAD values with increase in F. The chlorophyll a/b ratio increased with SPAD values and the SPAD/chlorophyll relationship was best described by an exponential equation. It seems that F may affect SPAD values in leaves with high chlorophyll content, probably due to non-uniform chloroplast distribution at high irradiance. This indicates that SPAD values tend to be more accurate if recorded early in morning when irradiance is low.

Slow-release and organic fertilizers on early growth of Rangpur lime

Slow-release and organic fertilizers are promising alternatives to conventional fertilizers, as both reduce losses by leaching, volatilization and problems of toxicity and/or salinity to plants. The objective of this work was to evaluate the effect of different rates of the organic fertilizer Humato-Macota® compared with the slow-release fertilizer Osmocote® on the growth and nitrogen content in the dry matter of Rangpur lime. A field experiment was conducted in a factorial completely randomized design with an additional treatment (4 x 4 +1). The first factor consisted of four Humato­Macota® rates (0, 1, 2, and 3%) applied to the substrate; the second factor consisted of the same Humato-Macota® concentrations, but applied as fortnightly foliar sprays; the additional treatment consisted of application of 5 kgm-3 Osmocote® 18-05-09. Means of all growth characteristics (plant height, total dry matter, root/shoot ratio and leaf area) and the potential quantum yield of photosystem II (Fv/Fm) were higher when plants were fertilized with the slow-release fertilizer. The organic fertilizer applied alone did not meet the N requirement of Rangpur lime.

Initial performance of pineapple and utilization of rock phosphate applied in combination with organic compounds to leaf axils

Rock phosphates have low solubility in water, but good solubility in acid. The use of organic compounds together with these phosphorus sources applied to the basal leaf axils of pineapple can increase the solubility of this phosfate source and increase the P availability to the crop. A greenhouse experiment was conducted using Araxá rock phosphate (10 g) in combination or not with solutions containing increasing concentrations of humic acids (0 to 40 mmol L-1 of carbon), with or without citric acid (0.005 mmol L-1), applied to basal leaf axils of pineapple cv. Pérola. Growth and nutritional characteristics of aerial plant parts were assessed. Growth rates of aerial parts and N, P, K, Ca and Mg contents increased curvilinearly with increasing concentration of carbon in the form of humic acids. Maximum values were found for the concentration of 9.3 mmol L-1 of carbon combined with 0.005 mmol L-1 of citric acid and natural phosphate.

Influence of the N/K ratio on the production and quality of cucumber in hydroponic system

The objective of this work was to evaluate the quality of fruits and the nutritional status of cucumber CV. Aodai cultivated in nutrient solutions with different N:K ratios. The hydroponic cultivation was initially performed, during the vegetative growth, in nutrient solution with 1:2.0 mmol L-1 N:K, and, later, during fruit setting, in four different nutrient solutions with N:K (w/w) at the ratios 1:1.4, 1:1.7, 1:2.0 and 1:2.5. An additional treatment with a nutrient solution containing the ratio 1:2.2 (w/w) N:K during the vegetative growth and N:K 1:1.4 (w/w) during fruit setting, both with 10% ammonium (NH4+) was included. The treatments were arranged in a randomized design with six replicates. Irrigation was carried out with deionized water until seed germination, and then with nutrient solution until 30 days after germination, when plants were transplanted. Plants in the hydroponic growing beds were irrigated with the solutions for vegetative growth, and, after 21 days, the solutions were replaced by solutions for fruit setting. At 45 and 60 days after transplanting, the fresh weight, length, diameter, volume and firmness of the fruit were evaluated, and, at 45 days after transplanting, the macronutrient concentrations in the leaves were determined. The use of different N:K ratios during fruit setting influenced the cucumber production. The ratio of 1.0:1.7 N: K (w/w), with 10% of N in the form of ammonia, is recommended for the whole cycle.

Applying complex network theory to the understanding of high-aspect-ratio carbon-filled composites

This work demonstrates that the theoretical framework of complex networks typically used to study systems such as social networks or the World Wide Web can be also applied to material science, allowing deeper understanding of fundamental physical relationships. In particular, through the application of the network theory to carbon nanotubes or vapour-grown carbon nanofiber composites, by mapping fillers to vertices and edges to the gap between fillers, the percolation threshold has been predicted and a formula that relates the composite conductance to the network disorder has been obtained. The theoretical arguments are validated by experimental results from the literature.

The influence of matrix mediated hopping conductivity, filler concentration, aspect ratio and orientation on the electrical response of carbon nanotube/polymer nanocomposites

A model to simulate the conductivity of carbon nanotube/polymer nanocomposites is presented. The proposed model is based on hopping between the fillers. A parameter related to the influence of the matrix in the overall composite conductivity is defined. It is demonstrated that increasing the aspect ratio of the fillers will increase the conductivity. Finally, it is demonstrated that the alignment of the filler rods parallel to the measurement direction results in higher conductivity values, in agreement with results from recent experimental work.