Soybean (Glycine max. L.) and bacteroid glyoxylate cycle activities during nodular senescence

Soybean (Glycine max. L.) nodular senescence results in the dismantling of the peribacteroid membrane (PBM) and in an increase of soybean isocitrate lyase (ICL; EC 4.1.3.1) and malate synthase (MS; EC 4.1.3.2) mRNA and protein levels. This suggests that in senescing soybean nodular cells, the specific glyoxylate cycle enzyme activities might be induced to reallocate carbon obtained from the PBM degradation. In order to evaluate as well the carbon metabolism of the nitrogen-fixing Bradyrhizobium japonicum endosymbiotic bacteroids during nodular senescence, their glyoxylate cycle activities were also investigated. To this end, partial DNA sequences were isolated from their icl and ms genes, but the corresponding mRNAs were not detected in the microorganisms. It was also observed that the bacteroid ICL and MS activities were negligible during nodular senescence. This suggests that glyoxylate cycle activities are not reinitiated in the bacteroids under these physiological conditions. In case the microorganisms nevertheless feed on the PBM degradation products, this might occur via the citric acid cycle exclusively.

Metabolic and structural rearrangement during dark-induced autophagy in soybean (Glycine max L.) nodules: An electron microscopy and P-31 and C-13 nuclear magnetic resonance study

The effects of dark-induced stress on the evolution of the soluble metabolites present in senescent soybean (Glycine max L.) nodules were analysed in vitro using C-13- and P-31-NMR spectroscopy. Sucrose and trehalose were the predominant soluble storage carbons. During dark-induced stress, a decline in sugars and some key glycolytic metabolites was observed. Whereas 84% of the sucrose disappeared, only one-half of the trehalose was utilised. This decline coincides with the depletion of Gln, Asn, Ala and with an accumulation of ureides, which reflect a huge reduction of the N-2 fixation. Concomitantly, phosphodiesters and compounds like P-choline, a good marker of membrane phospholipids hydrolysis and cell autophagy, accumulated in the nodules. An autophagic process was confirmed by the decrease in cell fatty acid content. In addition, a slight increase in unsaturated fatty acids (oleic and linoleic acids) was observed, probably as a response to peroxidation reactions. Electron microscopy analysis revealed that, despite membranes dismantling, most of the bacteroids seem to be structurally intact. Taken together, our results show that the carbohydrate starvation induced in soybean by dark stress triggers a profound metabolic and structural rearrangement in the infected cells of soybean nodule which is representative of symbiotic cessation.

Immunolocalization of glyoxysomal malate synthase from soybean cotyledons (Glycine max. L.)

Malate synthase (MS; EC 4.1.3.2), an enzyme specific to the glyoxylate cycle, was studied in cotyledons of dark-grown soybean (Glycine max L) seedlings with light and electron microscopy techniques. Immunogold localization confirmed biochemical evidence that MS from soybean is a glyoxysomal matrix enzyme.

Glyoxysomal malate-dehydrogenase and malate synthase from Soybean cotyledons (Glycine max. L.): Enzyme association, antibody-production and cDNA cloning

In order to investigate a possible association between soybean malate synthase (MS; L-malate glyoxylate-lyase, CoA-acetylating, EC 4.1.3.2) and glyoxysomal malate dehydrogenase (gMDH; (S)-malate: NAD(+) oxidoreductase, EC 1.1.1.37), two consecutive enzymes in the glyoxylate cycle, their elution profiles were analyzed on Superdex 200 HR fast protein liquid chromatography columns equilibrated in low- and high-ionic-strength buffers. Starting with soluble proteins extracted from the cotyledons of 5-d-old soybean seedlings and a 45% ammonium sulfate precipitation, MS and gMDH coeluted on Superdex 200 HR (low-ionic-strength buffer) as a complex with an approximate relative molecular mass (M(r)) of 670000. Dissociation was achieved in the presence of 50 mM KCl and 5 mM MgCl2, with the elution of MS as an octamer of M, 510 000 and of gMDH as a dimer of M, 73 000. Polyclonal antibodies raised to the native copurified enzymes recognized both denatured MS and gMDH on immunoblots, and their native forms after gel filtration. When these antibodies were used to screen a lambda ZAP II expression library containing cDNA from 3-d-old soybean cotyledons, they identified seven clones encoding gMDH, whereas ten clones encoding MS were identified using an antibody to SDS-PAGE-purified MS. Of these cDNA clones a 1.8 kb clone for MS and a 1.3-kb clone for gMDH were fully sequenced. While 88% identity was found between mature soybean gMDH and watermelon gMDH, the N-terminal transit peptides showed only 37% identity. Despite this low identity, the soybean gMDH transit peptide conserves the consensus R(X(6))HL motif also found in plant and mammalian thiolases.

Germination, senescence and pathogenic attack in soybean (Glycine max. L.): Identification of the cytosolic aconitase participating in the glyoxylate cycle

During our study of the glyoxylate cycle in soybean (Glycine max. L. var. Maple arrow), two mitochondrial and three cytosolic aconitase molecular species (EC 4.2.1.3) were detected, designated as M1, M2, C1, C2 and C3 isoforms, respectively, according to their intracellular locations and electrophoretic mobilities. Using the glyoxylate cycle marker enzymes isocitrate lyase (ICL, EC 4.1.3.1) and malate synthase (MS, EC 4.1.3.2), the activity of this pathway providing the essential link between P-oxidation and gluconeogenesis was confirmed during germination (cotyledons) and senescence (leaves). It was then established that, in both cases, the activity of the CI aconitase isoform developed concomitantly with the transcription and translation levels of the icl and ms genes. This strongly suggests that C1 aconitase is constitutive of the glyoxylate cycle. In addition, the same isoform was found to be active during pathogenic attack as well (hypocotyls). It might be assumed that in such a case the glyoxylate cycle is reinitiated as a part of a carbon reallocation system feeding on the diseased tissue cellular components.

Pathogenic attack and carbon reallocation in soybean leaves (Glycine max. L.): Reinitiation of the glyoxylate cycle as a defence reaction

Pathogenic attack by the fungus Botrytis cinerea (primary pathogen) on soybean leaves (Glycine max. L.; cv. Maple arrow) results in a hypersensitive response (necrotising infected leaves), in the establishment of local acquired resistance, as well as in the systemic induction of genes coding for pathogenesis-related proteins. It now appears that, concomitantly with these already well documented defence reactions, the pathogenic attack also induces the carbon reallocation mechanism based on the reinitiation of the glyoxylate cycle (pseudo-senescence of the infected leaves).

Intensidade da ferrugem asiática (Phakopsora pachyrhizi H. Sydow & P. Sydow) da soja [Glycine max (L.) Merr.] nas cultivares Conquista, Savana e Suprema sob diferentes temperaturas e períodos de molhamento foliar

A Ferrugem Asiática (Phakopsora pachyrhizi H. Sydow & P. Sydow), relatada em diversas regiões do globo terrestre de climas tropicais e subtropicais, causa redução significativa na produtividade da soja [Glycine max (L.) Merr.]. Fatores bióticos como interação patógeno-hospedeiro e abióticos influenciam o progresso da doença. Objetivou-se neste trabalho estudar os efeitos da temperatura e de períodos de molhamento foliar no progresso da Ferrugem Asiática nas cultivares Conquista, Savana e Suprema. O experimento foi conduzido no Departamento de Fitopatologia da Universidade Federal de Lavras, em junho de 2004, em câmaras de crescimento vegetal nas temperaturas de 15, 20, 25 e 30 °C e períodos de molhamento foliar de 0, 6, 12, 18 e 24 horas. A inoculação foi realizada pulverizando-se as plantas com suspensão de 10(4) uredósporos de P. pachyrhizi.mL-1 de água. Dados da incidência e da severidade foram utilizados para avaliar o progresso da doença e integrados por meio da área abaixo da curva de progresso da incidência (AACPI) e da severidade (AACPS). Modelos de regressão não-linear foram ajustados para a AACPI e AACPS. Foi calculado o volume abaixo da superfície de resposta para incidência (VASRI) e severidade (VASRS) em relação à temperatura e molhamentos foliares com o objetivo de detectar diferenças entre cultivares. Molhamentos foliares acima de 15 horas e temperaturas próximas a 20 ºC, nas 3 cultivares avaliadas, determinaram maior intensidade da Ferrugem Asiática. Temperaturas próximas a 30 e 15 ºC ocasionaram menor intensidade da doença. Períodos de molhamento foliar abaixo de 6 horas reduziram a intensidade da doença. Todas as cultivares testadas foram suscetíveis à doença, entretanto, a cultivar Conquista apresentou maior VASRI e VASRS da Ferrugem Asiática comparada às cultivares Savana e Suprema, as quais não diferiram estatisticamente. Houve diferença entre as cultivares para AACPI em cada temperatura e molhamento foliar.

Mapeamento de semeaduras de soja (Glycine max (L.)Merr.) mediante dados MODIS/Terra E TM/Landsat 5: um comparativo

O objetivo deste trabalho foi comparar mapeamentos de semeadura da cultura da soja na região oeste do Paraná, realizados com imagens MODIS/Terra e TM/Landsat 5. Primeiramente, construiu-se máscara de referência, considerando seis imagens TM ao longo do ciclo da cultura, utilizando-se dos algoritmos Paralelepípedo e MaxVer com posterior análise visual. As imagens MODIS foram classificadas com o algorítimo Paralelepípedo, em quatro passagens referentes ao pico vegetativo. O desempenho das classificações foi avaliado por meio de Matrizes de Erros, calculadas pela análise de 100 pontos amostrais (soja ou não-soja), aleatoriamente distribuídos em cada um dos oito municípios da área de estudo. Os principais resultados mostraram que a Exatidão Global (EG) e o Índice Kappa (IK), que variaram entre 0,55 e 0,80, em ambos os sensores, são considerados bons a muito bons. Quando EG e IK dos sensores TM e MODIS foram comparados, não se encontrou diferença significativa. O mapeamento da soja utilizando o sensor MODIS produziu 70% de confiabilidade sob o ponto de vista do usuário. A principal conclusão é a viabilidade de mapear a soja pelo sensor MODIS com as vantagens de que as imagens MODIS têm melhor resolução temporal e são disponibilizadas gratuitamente na Internet.

Qualidade da aplicação aérea líquida com uma aeronave agrícola experimental na cultura da soja (Glycine Max L.)

Os avanços da tecnologia de aplicação aérea de agroquímicos têm-se dado na direção de redução do volume de calda, o que pode ocasionar má distribuição e consequente deposição irregular. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade da aplicação de calda de pulverização em aplicação aérea, na cultura da soja (Glycine Max L.). Para a aplicação, foi utilizada uma aeronave agrícola experimental, aplicando um volume de calda de 20 L ha-1 . Para a determinação dos volumes depositados nas folhas do terço superior, médio e inferior das plantas de soja, foi utilizado corante alimentício azul brilhante adicionado à calda de pulverização. Estas folhas foram lavadas, e o volume determinado por espectrofotometria. Para a obtenção do espectro de gotas, foram utilizados alvos artificiais constituídos por papel hidrossensível, distribuídos no terço superior e médio das plantas. Os dados foram submetidos à análise de variância de fator único, considerando as diferentes posições na planta, e cartas de controle foram feitas a partir dos limites inferior e superior de controle. A aplicação aérea de calda de pulverização na cultura da soja apresentou menores valores de diâmetro da mediana volumétrica, amplitude relativa e cobertura no terço médio em relação ao terço superior da cultura da soja. Houve menor deposição da calda de pulverização no terço inferior. Os indicadores de cobertura da calda de pulverização demonstraram que a aplicação aérea com a aeronave agrícola experimental avaliada não se encontra sob controle estatístico de processo, ou seja, fora do padrão de qualidade.

Controle das plantas daninhas em cultura de soja (Glycine Max L. Merril) com misturas de herbicidas

Em ensaio de campo, onde as principais plantas daninhas eram representadas por duas gramíneas e seis ervas de folhas largas, foi comparada a ação de misturas de trifluralin, pendimethalin, dinitramine e alachlor com metribuzin e de alachlor com linuron, no seu controle. Os resultados mostraram que as misturas de alachlor a 2,00 kg/ha e metribuzin a 0,35 kg/ha, e desses mesmos herbicidas a 3,00 kg/ha e 0,50 kg/ha, feitas no tanque, aplicadas em pré-emergência, seguidas da mistura de trifluralin a 1,00 kg/ha, aplicado em pré-plantio incorporado, com metribuzin a 0,50 kg/ha, aplicado em pré-emergência, foram as mais eficientes. Acanthospermum australe foi a planta daninha de mais difícil controle. Somente a mistura de tanque de alachlor a 2,00 kg/ha e linuron a 0,75 kg/ha foi eficiente no seu controle. As misturas de pendimenthalin a 1,30 kg/ha e de dinitramine a 0,50 kg/ha, ambos com metribuzin a 0,50 kg/ha, retardaram o crescimento inicial da soja, porém sem prejudicar o stand e a produção. Os demais tratamentos também não foram prejudiciais à produção dessa leguminosa.

Influência de herbicidas na nodulação da soja (Glycine max L. Merr.)

Um experimento foi conduzido em Campinas, em latossolo vermelho escuro, barrento, por dois anos consecutivos, para testar o efeito dos herbicidas trifluralin, vernolate e alachlor e duas doses de nitrogênio, na nodulação e produção de soja, CV santa rosa, inoculada. No primeiro ano, os herbicidas não influenciaram a nodulação aos 35, 58 e 98 dias após o plantio. A aplicação de nitrogênio diminuiu o peso dos nódulos secos observados aos 58 dias, e seu número e peso, aos 98 dias. A produção de grãos foi semelhante para todos os tratamentos. No segundo ano, a nodulação das plantas inoculadas não foi influenciada pela aplicação de nitrogênio, porém nos tratamentos com nodulação espontânea (não inoculados), o peso dos nó dulos secos diminuiu significativamente, nas três épocas, devido à aplicação daquele nutriente. Os tratamentos inoculados produziram maiores quantidades de sementes em comparação com os tratamentos não inoculados. Houve interação significativa de inoculação x adubação nitrogenada, sendo que o aumento devido à adubação só foi verificado no tratamento sem inoculação. Nos canteiros em que se fez a aplicação de herbicidas, a produção de grãos foi maior; não foi , entretanto, possível atribuir esse efeito à aplicação dos herbicidas.

Efeito de dinitramine, aplicado em pré-plantio incorporado, em cultura de soja (Glycine max (L.) Merril)

Com a finalidade de se obter maiores conhecimentos sobre a ação do herbicida dinitramine no controle de plantas daninhas em culturas de soja, e principalmente, sua influência sobre a própria cultura, foi conduzido um experimento de campo em 1974/75, no município de Cristais Paulista, SP. O ensaio compunha-se de dez tratamentos distribuídos em blocos ao acaso, com quatro repetições, onde o dinitramine foi aplicado nas doses de 0,375 kg e 0,575 kg/ha. Foram plantadas sementes dos cultivares Santa Rosa, IAC-2 e Mineira. Além das testemunhas sem herbicida constou do ensaio um tratamento com trifluralin a 0,720 kg/ha, plantado com o cultivar IAC-2. Em sub-parcelas havia diferenças de profundidade de incorporação dos herbicidas ao solo, a 0,07m e 0,15m. A população natural de plantas daninhas da área do experimento era representada por duas monocotiledõneas e duas dicotiledôneas, além de outras em pequeno número. As monocotiledõneas foram muito bem controladas por dinitramine nas duas doses e uma das dicotiledôneas também foi eficientemente controlada, porém, somente na dose maior. Trifluralin também deixou de controlar somente uma dicotiledõnea. A análise estatística do número de plantas de soja revelou diferenças significativas para dinitramine já em sua menor dose, para as três variedades de soja; porém, essa significãncia desapareceu na produção. Por outro lado verificou-se significãncia para a interação tratamento x incorporação, a qual foi detectado ser o resultado positivo da incorporação rasa com a dose menor de dinitramine.

Aplicação em pré-colheita, de dessecante em duas cultivares de soja (Glycine max (L.) Merril) I - Efeitos imediatos sobre a germinação e produção de sementes

Plantas de soja das cultivares Santa Rosa e IAC-2 foram tratadas, em diferentes épocas após o início do florescimento, com o desse cante paraquat na dose de 2 l/ha do produto comercial. Objetivou-se avaliar os possíveis efeitos sobre a infecção de sementes por microorganismos prejudiciais a sua qualidade. As aplicações do produto foram feitas semanalmente a partir dos 72 e 75 dias após o início do fl orescimento, para as cultivares IAC -2 e Santa Rosa. respectivamente (teores de umidade das sementes de 56,8 e 57,5%). Para todas as épocas tratadas, existiam as suas respectivas comparações que não receberam o produto. As testemunhas foram colhidas seguindo-se os critérios usuais dos agricultores que trabalham com soja, aos 100 e 103 dias após o inicio do florescimento, respectivamente para as cultivares IAC-2 e Santa Rosa. A incidência de fungos prejudiciais à qualidade das sementes foi sempre menor para as parcelas que receberam dessecamento e aumentou com o retardamento da colheita, principalmente nas parcelas não tratadas.