QTLs for shelf life in lettuce co-locate with those for leaf biophysical properties but not with those for leaf developmental traits

Developmental and biophysical leaf characteristics that influence post-harvest shelf life in lettuce, an important leafy crop, have been examined. The traits were studied using 60 informative F-9 recombinant inbed lines (RILs) derived from a cross between cultivated lettuce (Lactuca sativa cv. Salinas) and wild lettuce (L. serriola acc. UC96US23). Quantitative trait loci (QTLs) for shelf life co-located most closely with those for leaf biophysical properties such as plasticity, elasticity, and breakstrength, suggesting that these are appropriate targets for molecular breeding for improved shelf life. Significant correlations were found between shelf life and leaf size, leaf weight, leaf chlorophyll content, leaf stomatal index, and epidermal cell number per leaf, indicating that these pre-harvest leaf development traits confer post-harvest properties. By studying the population in two contrasting environments in northern and southern Europe, the genotype by environment interaction effects of the QTLs relevant to leaf development and shelf life were assessed. In total, 107 QTLs, distributed on all nine linkage groups, were detected from the 29 traits. Only five QTLs were common in both environments. Several areas where many QTLs co-located (hotspots) on the genome were identified, with relatively little overlap between developmental hotspots and those relating to shelf life. However, QTLs for leaf biophysical properties (breakstrength, plasticity, and elasticity) and cell area correlated well with shelf life, confirming that the ideal ideotype lettuce should have small cells with strong cell walls. The identification of QTLs for leaf development, strength, and longevity will lead to a better understanding of processability at a genetic and cellular level, and allow the improvement of salad leaf quality through marker-assisted breeding.

Characterization of a highly biodiverse floodplain meadow using hyperspectral remote sensing within a plant functional trait framework

We assessed the potential for using optical functional types as effective markers to monitor changes in vegetation in floodplain meadows associated with changes in their local environment. Floodplain meadows are challenging ecosystems for monitoring and conservation because of their highly biodiverse nature. Our aim was to understand and explain spectral differences among key members of floodplain meadows and also characterize differences with respect to functional traits. The study was conducted on a typical floodplain meadow in UK (MG4-type, mesotrophic grassland type 4, according to British National Vegetation Classification). We compared two approaches to characterize floodplain communities using field spectroscopy. The first approach was sub-community based, in which we collected spectral signatures for species groupings indicating two distinct eco-hydrological conditions (dry and wet soil indicator species). The other approach was “species-specific”, in which we focused on the spectral reflectance of three key species found on the meadow. One herb species is a typical member of the MG4 floodplain meadow community, while the other two species, sedge and rush, represent wetland vegetation. We also monitored vegetation biophysical and functional properties as well as soil nutrients and ground water levels. We found that the vegetation classes representing meadow sub-communities could not be spectrally distinguished from each other, whereas the individual herb species was found to have a distinctly different spectral signature from the sedge and rush species. The spectral differences between these three species could be explained by their observed differences in plant biophysical parameters, as corroborated through radiative transfer model simulations. These parameters, such as leaf area index, leaf dry matter content, leaf water content, and specific leaf area, along with other functional parameters, such as maximum carboxylation capacity and leaf nitrogen content, also helped explain the species’ differences in functional dynamics. Groundwater level and soil nitrogen availability, which are important factors governing plant nutrient status, were also found to be significantly different for the herb/wetland species’ locations. The study concludes that spectrally distinguishable species, typical for a highly biodiverse site such as a floodplain meadow, could potentially be used as target species to monitor vegetation dynamics under changing environmental conditions.

Contrasting effects of necrotrophic and biotrophic plant pathogens on the aphid Aphis fabae

Phytophagous insects have to contend with a wide variation in food quality brought about by a variety of factors intrinsic and extrinsic to the plant. One of the most important factors is infection by plant pathogenic fungi. Necrotrophic and biotrophic plant pathogenic fungi may have contrasting effects on insect herbivores due to their different infection mechanisms and induction of different resistance pathways, although this has been little studied and there has been no study of their combined effect. We studied the effect of the biotrophic rust fungus Uromyces viciae-fabae (Pers.) Schroet (Basidiomycota: Uredinales: Pucciniaceae) and the necrotrophic fungus Botrytis cinerea Pers. (Ascomycota: Helotiales: Sclerotiniaceae) singly and together on the performance of the aphid Aphis fabae Scop. (Hemiptera: Aphididae) on Vicia faba (L.) (Fabaceae). Alone, botrytis had an inhibitory effect on individual A. fabae development, survival and fecundity, while rust infection consistently enhanced individual aphids’ performance. These effects varied in linear relation to lesion or pustule density. However, whole-plant infection by either pathogen resulted in a smaller aphid population of smaller aphids than on uninfected plants, indicating a lowering of aphid carrying capacity with infection. When both fungi were applied simultaneously to a leaf they generally cancelled the effect of each other out, resulting in most performance parameters being similar to the controls, although fecundity was reduced. However, sequential plant infection (pathogens applied five days apart) led to a 70% decrease in fecundity and 50% reduction in intrinsic rate of increase. The application of rust before botrytis had a greater inhibitory effect on aphids than applying botrytis before rust. Rust infection increased leaf total nitrogen concentration by 30% while infection by botrytis with or without rust led to a 38% decrease. The aphids’ responses to the two plant pathogens individually is consistent with the alteration in plant nutrient content by infection and also the induction of different plant defence pathways and the possible cross-talk between them. This is the first demonstration of the complex effects of the dual infection of a plant by contrasting pathogens on insect herbivores. Key words: Vicia faba, Botrytis cinerea, Uromyces viciae-fabae, tripartite interactions, induced resistance

Nitrogênio, fósforo e potássio na nutrição e no crescimento de mudas de laranjeiravalência, enxertadas sobre limoeiro cravo

O experimento foi conduzido em casa de vegetação telada na FCAV/Unesp campus Jaboticabal-SP, durante o período de novembro de 2005 a janeiro de 2007. Conduziu-se este estudo, com o objetivo de avaliar componentes do desenvolvimento e do estado nutricional de mudas de laranjeira Valência (Citrus sinensis Osbeck), enxertadas sobre limoeiro Cravo (Citrus limonia Osbeck), em função de doses de nitrogênio, fósforo e potássio. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3³ + 1, sendo 3 fatores (nitrogênio, fósforo e potássio - NPK), 3 doses e uma testemunha (sem adubação), com 3 repetições. A unidade experimental foi representada por uma muda de laranjeira por sacola com 5 dm³ com 2,5 kg de substrato casca de Pinus spp. e vermiculita. Os tratamentos foram constituídos pela metade, uma vez e duas vezes a dose padrão recomendada, de 4.590; 920 e 4.380 mg sacola-1, de N, P e K, respectivamente. As adubações com N e K foram realizadas via fertirrigações três vezes por semana e o P foi adicionado ao substrato antes do replantio das mudas. Aos 424 dias após o transplantio, as plantas foram subdivididas em raízes e parte aérea para determinação da massa da matéria seca, altura, área foliar, diâmetro do caule e conteúdo de nutrientes. A adubação com N, P e K proporcionou maior desenvolvimento e maior acúmulo desses macronutrientes na parte aérea e nas raízes das mudas de laranjeira Valência, sobre limoeiro Cravo. Houve adequado desenvolvimento das plantas com a metade da dose recomendada de N, P e K pela literatura, aproximadamente de 918, 184 e 876 mg dm-3, respectivamente.

Tolerance to iron chlorosis in non-grafted quince seedlings and in pear grafted onto quince plants

Grafting is a technique that may affect plant tolerance to iron chlorosis in plants cultivated for their fruit. Therefore, the objective of this study was to evaluate the tolerance of non-grafted quince seedlings and pear grafted onto quince plants cultivated in pots with alkaline soil. The experiment was conducted in a greenhouse at the University of Cordoba, Spain, in pots (3 L) filled with alkaline soil, with one plant per pot. The treatments consisted of two genotypes, quince (Cydonia oblonga Mill) semi-woody rooted cuttings, cultivar BA29, and pear (Pyrus Communis L.), cultivar Ercolini, grafted onto quince cultivar BA29 (rootstock), and two nutrient solutions with and without iron (80 mu M Fe-EDDHA) arranged in a completely random design with eight repetitions. Each pot received 250 mL of the nutrient solution on June 3rd, 2010. Chlorophyll indirect measurements and the main stem length were evaluated for six weeks after the commencement of the treatments. During the last week, the main stem dry matter weight and the leaf total iron content were determined. It was found that grafting pear seedlings onto quince rootstock resulted in a higher tolerance to iron deficiency than when quince was not grafted. Non-grafted quince plants without iron in the nutrient solution, compared to the results with its application, showed low SPAD (Soil-Plant Analyses Development) values and resulted in plants with a lower leaf iron content and lower dry matter production; however, decreased seedling stem growth was observed only in the last week of cultivation.

O relevo na interpretação da variabilidade espacial dos teores de nutrientes em folha de citros

Foliar diagnosis is a method for assessing the nutritional status of agricultural crops, which helps in the understanding of soil fertility and rationalized application of fertilizers taking into account economic and environmental criteria. The study aimed to use the landrelief as criteria to assist in interpreting the spatial variability of nutrient content of the citrus leaf. The leaves were collected at regular intervals of 50 m, totaling 332 sampling points. Data were analyzed by descriptive statistics, geostatistics and induction of decision tree. With the aid of digital elevation model (MDE) and the profile planaltimetric, the area was divided into three different landrelief and sub-strands. The highest values for nutrients from the leaves of citrus were observed at the top (concave area) segments on a half-slope and lower slope. The nutrients from the citrus leaves showed high values of correlation (above 0.5) with the altitude of the study area. The technique of geostatistics and the induction of decision tree show that the relief is the variable with the greatest potential to interpret the maps of spatial variability of nutrients from the citrus leaves.

Posição da folha e estádio fenológico do ramo para análise foliar do pinhão-manso

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Nutrição e produtividade de grãos da aveia-preta em função da aplicação de calcário e gesso em superfície na implantação do sistema plantio direto

A nutrição e produtividade das culturas podem ser afetadas pelas modificações químicas do solo causadas pela calagem e aplicação de gesso em superfície. Este trabalho objetivou avaliar o efeito da aplicação de calcário e gesso em superfície, na implantação do sistema plantio direto, sobre a nutrição e a produtividade de grãos da aveia-preta, em região de inverno seco, em área anteriormente utilizada com preparo convencional. O experimento foi realizado durante 2003 e 2004, em um Latossolo Vermelho distroférrico, em Botucatu (SP). O delineamento foi de blocos casualizados com parcelas subdivididas e quatro repetições. As parcelas (18,0 x 5,4 m) foram constituídas por quatro doses de calcário dolomítico (0, 1.100, 2.700 e 4.300 kg ha-1), com PRNT = 71,2 %, e as subparcelas (9,0 x 5,4 m) pela aplicação ou não de 2.100 kg ha-1 de gesso agrícola. O aumento no teor de Ca no solo, provocado pela aplicação de calcário e gesso, diminuiu o teor de Mg na folha bandeira da aveia-preta em ano com deficiência hídrica. A aplicação de calcário em superfície aumentou os teores de K e reduziu os de Cu e Fe, e a aplicação de gesso agrícola aumentou o teor de S na folha bandeira da aveia-preta. A calagem em superfície aumentou a produtividade de grãos da aveia-preta, em ano com deficiência hídrica, com efeitos mais pronunciados na presença de aplicação de gesso.

Dominance of legume trees alters nutrient relations in mixed species forest restoration plantings within seven years

Failures in reforestation are often attributed to nutrient limitation for tree growth. We compared tree performance and nitrogen and phosphorus relations in adjacent mixed-species plantings of contrasting composition, established for forest restoration on Ultisol soil, originally covered by tropical semi-deciduous Atlantic Forest in Southeast Brazil. Nutrient relations of four tree species occurring in both planting mixtures were compared between a legume-dominated, species-poor direct seeding mixture of early-successional species ("legume mixture"), and a species-diverse, legume-poor mixture of all successional groups ("diverse mixture"). After 7 years, the legume mixture had 6-fold higher abundance of N(2)-fixing trees, 177% higher total tree basal area, 22% lower litter C/N, six-fold higher in situ soil resin-nitrate, and 40% lower in situ soil resin-P, compared to the diverse mixture. In the legume mixture, non-N(2)-fixing legume Schizolobium parahyba (Fabaceae-Caesalpinioideae) had significantly lower proportional N resorption, and both naturally regenerating non-legume trees had significantly higher leaf N concentrations, and higher proportional P resorption, than in the diverse mixture. This demonstrate forms of plastic adjustment in all three non-N(2)-fixing species to diverged nutrient relations between mixtures. By contrast, leaf nutrient relations in N(2)-fixing Enterolobium contortisiliquum (Fabaceae-Mimosoideae) did not respond to planting mixtures. Rapid N accumulation in the legume mixture caused excess soil nitrification over nitrate immobilization and tighter P recycling compared with the diverse mixture. The legume mixture succeeded in accelerating tree growth and canopy closure, but may imply periods of N losses and possibly P limitation. Incorporation of species with efficient nitrate uptake and P mobilization from resistant soil pools offers potential to optimize these tradeoffs.

Fontes e épocas de aplicação de nitrogênio em feijoeiro de inverno sob sistema plantio direto

O aproveitamento do nitrogênio pelo feijoeiro é dependende da fonte, dose e época de aplicação. Com o objetivo de se avaliar o efeito de fontes e épocas de aplicação de N sobre feijoeiro cultivado em sistema plantio direto, desenvolveu-se o presente trabalho, no município de Selvíria (MS), em 2006 e 2007, com os tratamentos dispostos em delineamento de blocos casualizados, em esquema fatorial 3x6, com quatro repetições. Foram avaliadas fontes de N (ureia, entec e sulfato de amônio) e épocas de aplicação (testemunha - sem N, semeadura, estádio de desenvolvimento V3, estádio de desenvolvimento V4-5, 1/3 semeadura + 2/3 estádio V3 e 1/3 semeadura + 2/3 estádio V4-5). As fontes de N tiveram influência semelhante sobre a produtividade do feijoeiro, afetando apenas o teor de N foliar, em 2006, sendo que a utilização de entec proporcionou concentrações do nutriente, nas folhas, equivalentes às da ureia. A aplicação de todo o N na semeadura afetou a população inicial e final de plantas, em 2006, sendo que o mesmo não foi observado em 2007. As épocas de aplicação não influenciaram na produtividade de grãos da cultura, em ambos os anos de cultivo, porém, em 2006, a adubação nitrogenada incrementou a produtividade em mais de 100%, em média, independentemente da época de aplicação.

Diagnóstico da exigência do cafeeiro em nitrogênio pela utilização do medidor portátil de clorofila

O nitrogênio é o elemento mais utilizado pela cultura do café e seu manejo é extremamente importante devido às perdas especialmente em épocas chuvosas. O trabalho foi desenvolvido em Argissolo Vermelho-Amarelo, na região de Sud Mennucci (SP), e teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes doses e épocas de aplicação de nitrogênio sobre o teor de clorofila e de N nas folhas do cafeeiro, e calcular correlações com a produtividade. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com quatro repetições. Os tratamentos obedeceram o esquema fatorial 5 x 3, constituído pela combinação de cinco doses de N (0, 50, 150, 250 e 350 kg ha-1) aplicados na forma de uréia em três épocas de aplicação (aplicação única em dezembro; duas aplicações: parceladas em novembro e janeiro e três aplicações: parceladas em novembro, dezembro e janeiro). Avaliaram-se os teores de clorofila e nitrogênio das folhas durante a frutificação e a colheita. A concentração de clorofila correlacionou-se positivamente com o teor de nitrogênio nas folhas e a produção de grãos se ajustou a uma função quadrática com as doses de N aplicadas, na qual a dose 210 kg ha-1 promoveu a máxima produção; a estimativa do teor de clorofila foi promissora para detecção de possíveis deficiências de nitrogênio.

Growth and photosynthetic down-regulation in Coffea arabica in response to restricted root volume

Coffee (Coffea arabica L.) plants were grown in small (3-L), medium (10-L) and large (24-L) pots for 115 or 165 d after transplanting (DAT), which allowed different degrees of root restriction. Effects of altered source : sink ratio were evaluated in order to explore possible stomatal and non-stomatal mechanisms of photosynthetic down-regulation. Increasing root restriction brought about large and general reductions in plant growth associated with a rising root : shoot ratio. Treatments did not affect leaf water potential or leaf nutrient status, with the exception of N content, which dropped significantly with increasing root restriction even though an adequate N supply was available. Photosynthesis was severely reduced when plants were grown in small pots; this was largely associated with non-stomatal factors, such as decreased Rubisco activity. At 165DAT contents of hexose, sucrose, and amino acids decreased in plants grown in smaller pots, while those of starch and hexose-P increased in plants grown in smaller pots. Photosynthetic rates were negatively correlated with the ratio of hexose to free amino acids, but not with hexose content. Activities of acid invertase, sucrose synthase, sucrose-P synthase, fructose-1,6- bisphosphatase, ADP-glucose pyrophosphorylase, starch phosphorylase, glyceraldehyde-3-P dehydrogenase, PPi : fructose-6-P 1-phosphotransferase and NADP : glyceraldehyde-3-P dehydrogenase all decreased with severe root restriction. Glycerate-3-P : Pi and glucose-6-P : fructose-6-P ratios decreased accordingly. Photosynthetic down-regulation was unlikely to have been associated directly with an end-product limitation, but rather with decreases in Rubisco. Such a down-regulation was largely a result of N deficiency caused by growing coffee plants in small pots.

Faixas normais de nutrientes pelos métodos ChM, DRIS e CND e nível crítico pelo método de distribuição normal reduzida para laranjeira-pera

A utilização de métodos de diagnose nutricional para definição de teores ótimos e níveis críticos de nutrientes em tecidos vegetais tem se demonstrado promissora, desde que se conheçam suas limitações. Este trabalho teve como objetivo determinar as faixas normais de nutrientes para a cultura da laranjeira-pera em uma população, utilizando os métodos Chance Matemática (ChM), Sistema Integrado de Diagnose e Recomendação (DRIS) e Diagnose da Composição Nutricional (CND), além do Nível Crítico, pelo método de distribuição normal reduzida. O trabalho foi realizado no município de Bebedouro-SP, na Estação Experimental de Citricultura de Bebedouro. Utilizaram-se como base de dados teores totais de nutrientes de 50 amostras foliares e a produtividade da laranjeira-pera, oriundas de um experimento cujo fator de avaliação foram doses de calcário aplicadas superficialmente. Para o N, maior valor de ChM foi obtido pela classe 2 (23,6 a 24,7 g kg-1), com valores semelhantes aos obtidos pelo DRIS (22,1 a 24,0 g kg-1) e CND (22,1 a 23,9 g kg-1). Os valores inferiores dessas faixas normais concordam com o do nível crítico alcançado (22,7 g kg-1), sendo este muito próximo do proposto pela literatura. Para os nutrientes P, K, Mg, Zn e B, as faixas normais e os níveis críticos não se assemelharam aos descritos na literatura. em relação aos nutrientes Ca, Fe, Mn e Cu, seus valores de faixa normal e nível crítico aproximaram-se dos recomendados, possivelmente devido à maior variação em seus teores. A utilização dos métodos propostos, em uma população, foi mais adequada quando houve maior variação nos teores dos nutrientes, além de possibilitar menor amplitude aos valores de faixas normais, quando comparados aos da faixa de terras suficientes encontrados na literatura.

Influência do extrato pirolenhoso na calda de pulverização sobre o teor foliar de nutrientes em limoeiro 'Cravo'

Com o objetivo de avaliar o efeito da presença do extrato pirolenhoso (EP) na calda de pulverização sobre o teor foliar de nutrientes de limoeiro 'Cravo' (Citrus limonia Osbeck), foi desenvolvido um experimento com seis tratamentos e quatro repetições, em blocos ao acaso, em ambiente protegido. Os tratamentos constituíram da pulverização das soluções: T0 = água; T1 = solução de micronutrientes sem EP; T2 = solução de micronutrientes + EP (1cm³ dm-3); T3 = solução de micronutrientes + EP (2 cm³ dm-3); T4 = solução de micronutrientes + EP (5cm³ dm-3); T5 = solução de micronutrientes + EP (10 cm³ dm-3). A solução de micronutrientes foi preparada com sulfatos de Cu, Fe, Mn, Zn (250 mg dm-3 do elemento) e ácido bórico (42,5 mg dm-3 de B). As plantas foram cultivadas em tubetes cônicos de 0,280 dm³, com substrato sem a adição de micronutrientes na formulação. As soluções foram pulverizadas uma única vez, aos 140 dias após o plantio (DAP), momento em que as plantas apresentavam aproximadamente 20 cm de altura. Ao final do experimento (160 DAP), quantificaram-se a massa seca e os teores de macro e micronutrientes da parte aérea e sistema radicular. A presença do extrato pirolenhoso na solução de micronutrientes não interferiu na concentração foliar de B, Fe e Zn em mudas de limoeiro 'Cravo'. Entretanto, na concentração de 10 cm³ dm-3, aumentou a concentração foliar de Cu e Mn. Observou-se também que as plantas pulverizadas com soluções contendo EP (1 a 10 cm³ dm-3) + micronutrientes apresentaram menor teor de Fe e maior teor de Ca no sistema radicular.

Adubação foliar com silício na cultura do milho

Inúmeros trabalhos têm demonstrado o efeito benéfico da adubação com silício sobre o acréscimo da produção de diversas culturas, como, por exemplo, arroz, cana-de-açúcar e batata. No entanto, são escassas as informações sobre os benefícios nutricionais do silício para a cultura do milho. Desta maneira, objetivou-se, neste estudo, avaliar o efeito de doses e épocas de aplicação de silício, via foliar, nas características agronômicas e na produtividade do milho, cultivado no ano agrícola 2007/2008. O delineamento experimental adotado foi o de blocos casualizados, em esquema fatorial (4 x 3) + 1, com quatro repetições, envolvendo doses de silício (130, 260, 390 e 520 g ha-1 de Si) aplicadas via foliar, épocas de aplicação (2, 5 e 8 folhas expandidas) e uma testemunha (sem aplicação de Si). As variáveis analisadas foram altura das plantas e a inserção da primeira espiga, diâmetro de colmo, índice de clorofila foliar, teor foliar de silício, número de grãos por espiga, massa de 100 grãos e produtividade de grãos. O silício aplicado via foliar influenciou somente o teor foliar de Si.