Contrasting responses to drought stress in herbaceous perennial legumes

Background and aims Medicago sativa L. is widely grown in southern Australia, but is poorly adapted to dry, hot summers. This study aimed to identify perennial herbaceous legumes with greater resistance to drought stress and explore their adaptive strategies. Methods Ten herbaceous perennial legume species/accessions were grown in deep pots in a sandy, low-phosphorus field soil in a glasshouse. Drought stress was imposed by ceasing to water. A companion M. sativa plant in each pot minimised differences in leaf area and water consumption among species. Plants were harvested when stomatal conductance of stressed plants decreased to around 10% of well watered plants. Results A range of responses to drought stress were identified, including: reduced shoot growth; leaf curling; thicker pubescence on leaves and stems; an increased root:shoot ratio; an increase, decrease or no change in root distribution with depth; reductions in specific leaf area or leaf water potential; and osmotic adjustment. The suite of changes differed substantially among species and, less so, among accessions. Conclusions The inter- and intra-specific variability of responses to drought-stress in the plants examined suggests a wide range of strategies are available in perennial legumes to cope with drying conditions, and these could be harnessed in breeding/selection programs.

Variation in seedling growth of 11 perennial legumes in response to phosphorus supply

Phosphorus (P) deficiency is a major problem for Australian agriculture. Development of new perennial pasture legumes that acquire or use P more efficiently than the current major perennial pasture legume, lucerne (Medicago sativa L.), is urgent. A glasshouse experiment compared the response of ten perennial herbaceous legume species to a series of P supplies ranging from 0 to 384 µg g−1 soil, with lucerne as the control. Under low-P conditions, several legumes produced more biomass than lucerne. Four species (Lotononis bainesii Baker, Kennedia prorepens F.Muell, K. prostrata R.Br, Bituminaria bituminosa (L.) C.H.Stirt) achieved maximum growth at 12 µg P g−1 soil, while other species required 24 µg P g−1. In most tested legumes, biomass production was reduced when P supply was ≥192 µg g−1, due to P toxicity, while L. bainesii and K. prorepens showed reduced biomass when P was ≥24 µg g−1 and K. prostrata at ≥48 µg P g−1 soil. B. bituminosa and Glycine canescens F.J.Herm required less soil P to achieve 0.5 g dry mass than the other species did. Lucerne performed poorly with low P supply and our results suggest that some novel perennial legumes may perform better on low-P soils.

Root distributions of Australian herbaceous perennial legumes in response to phosphorus placement

Many Australian plant species have specific root adaptations for growth in phosphorus-impoverished soils, and are often sensitive to high external P concentrations. The growth responses of native Australian legumes in agricultural soils with elevated P availability in the surface horizons are unknown. The aim of these experiments was to test the hypothesis that increased P concentration in surface soil would reduce root proliferation at depth in native legumes. The effect of P placement on root distribution was assessed for two Australian legumes, Kennedia prorepens F. Muell. and Lotus australis Andrews, and the exotic Medicago sativa L. Three treatments were established in a low-P loam soil: amendment of 0.15 g mono-calcium phosphate in either (i) the top 50 mm (120 µg P g–1) or (ii) the top 500 mm (12 µg P g–1) of soil, and an unamended control. In the unamended soil M. sativa was shallow rooted, with 58% of the root length of in the top 50 mm. K. prorepens and L. australis had a more even distribution down the pot length, with only 4 and 22% of their roots in the 0–50 mm pot section, respectively. When exposed to amendment of P in the top 50 mm, root length in the top 50 mm increased 4-fold for K. prorepens and 10-fold for M. sativa, although the pattern of root distribution did not change for M. sativa. L. australis was relatively unresponsive to P additions and had an even distribution of roots down the pot. Shoot P concentrations differed according to species but not treatment (K. prorepens 2.1 mg g–1, L. australis 2.4 mg g–1, M. sativa 3.2 mg g–1). Total shoot P content was higher for K. prorepens than for the other species in all treatments. In a second experiment, mono-ester phosphatases were analysed from 1-mm slices of soil collected directly adjacent to the rhizosphere. All species exuded phosphatases into the rhizosphere, but addition of P to soil reduced phosphatase activity only for K. prorepens. Overall, high P concentration in the surface soil altered root distribution, but did not reduce root proliferation at depth. Furthermore, the Australian herbaceous perennial legumes had root distributions that enhanced P acquisition from low-P soils.

Storage proteins and cell wall mobilisation in seeds of Sesbania virgata (Cav.) Pers. (Leguminosae)

The endosperm of seeds of Sesbania virgata (Cav.) Pers. accumulates galactomannan as a cell wall storage polysaccharide. It is hydrolysed by three enzymes, one of them being alpha-galactosidase. A great amount of protein bodies is found in the cytoplasm of endospermic cells, which are thought to play the major role as a nitrogen reserve in this seed. The present work aimed at understanding how the production of enzymes that degrade storage compounds is controlled. We performed experiments with addition of inhibitors of transcription (actinomycin-d and alpha-amanitin) and translation (cycloheximide) during and after germination. In order to follow the performance of storage mobilisation, we measured fresh mass, protein contents and alpha-galactosidase activity. All the inhibitors tested had little effect on seed germination and seedling development. Actinomycin-d and cycloheximide provoked a slight inhibition of the storage protein degradation and concomitantly lead to an elevation of the alpha-galactosidase activity. Although alpha-amanitin showed some effect on seedling development at latter stages, it presented the former effect and did not change galactomannan degradation performance. Our data suggest that some of the proteases may be synthesised de novo, whereas alpha-galactosidase seems to be present in the endosperm cells probably as an inactive polypeptide in the protein bodies, being probably activated by proteolysis when the latter organelle is disassembled. These evidences suggest the existence of a connection between storage proteins and carbohydrates mobilisation in seeds of S. virgata, which would play a role by assuring a balanced afflux of the carbon and nitrogen to the seedling development.

GRASSIUS: A Platform for Comparative Regulatory Genomics across the Grasses

Transcription factors (TFs) are major players in gene regulatory networks and interactions between TFs and their target genes furnish spatiotemporal patterns of gene expression. Establishing the architecture of regulatory networks requires gathering information on TFs, their targets in the genome, and the corresponding binding sites. We have developed GRASSIUS (Grass Regulatory Information Services) as a knowledge-based Web resource that integrates information on TFs and gene promoters across the grasses. In its initial implementation, GRASSIUS consists of two separate, yet linked, databases. GrassTFDB holds information on TFs from maize (Zea mays), sorghum (Sorghum bicolor), sugarcane (Saccharum spp.), and rice (Oryza sativa). TFs are classified into families and phylogenetic relationships begin to uncover orthologous relationships among the participating species. This database also provides a centralized clearinghouse for TF synonyms in the grasses. GrassTFDB is linked to the grass TFome collection, which provides clones in recombination-based vectors corresponding to full-length open reading frames for a growing number of grass TFs. GrassPROMDB contains promoter and cis-regulatory element information for those grass species and genes for which enough data are available. The integration of GrassTFDB and GrassPROMDB will be accomplished through GrassRegNet as a first step in representing the architecture of grass regulatory networks. GRASSIUS can be accessed from www.grassius.org.

As metodologias de índices de seleção aplicadas ao melhoramento de plantas forrageiras

Existe a necessidade da sustentação da produção vegetal no período de inverno no Rio Grande do Sul para a produção animal, e há duas espécies potenciais para isto, o trevo vermelho e a alfafa. No entanto, vários são os fatores que são necessários para a implantação destas culturas cujo custo, por ser elevado, deve ser justificado. O melhoramento genético vegetal é uma das áreas que pode contribuir na maior produção destas espécies principalmente de matéria seca e de produção de sementes. Especificamente, os índices de seleção que associam diversas características de interesse na seleção são ferramentas importantes. Desta forma, o objetivo deste trabalho é verificar a eficiência da utilização de diferentes metodologias de índices de seleção na escolha das melhores plantas cultivadas à campo. Os dados sobre características agronômicas de duas populações de trezentas plantas, uma de trevo vermelho (Trifolium pratense L.) e outra de alfafa (Medicago sativa L.) avaliadas a campo de forma individualizada, dispostas em seis blocos, com cinqüenta plantas em cada bloco, foram investigadas. Utilizou-se a análise de correlações residuais entre as variáveis analisadas, para se determinar quais seriam as características que seriam incluídas nos índices, eliminando-se uma de cada duas altamente correlacionadas. Foram construídos seis índices de seleção: o multiplicativo de Elston, o base de Baker, os base de Williams via componentes principais e via função discriminante canônica, um índice construído através da correlação canônica e o de soma de postos de Mulamba e Mock. Estudos de concordância, entre os diferentes índices, foram realizados através da correlação de Sperman. A concordância quanto às plantas selecionadas, pelos diferentes índices de seleção, foi procedida sob uma seleção de 20% das plantas. As metodologias de seleção de plantas individuais foram eficientes, na escolha de plantas promissoras, levando em consideração simultaneamente às várias características. Os índices de seleção apresentaram alta concordância em relação às plantas selecionadas.

Aspectos sanitários do cultivo da alface americana, irrigada com águas recptoras de efluentes urbanos

Avaliou-se a influência da disposição de mangueiras gotejadoras nos canteiros e a injeção ou não de cloro na água de irrigação, nas condições sanitárias do solo e da alface americana irrigada (Lactuca sativa L.) com águas receptoras de efluentes urbanos. Foram realizadas análises microbiológicas de amostras de água do solo e da alface, no decorrer de todo o ciclo de cultivo. Objetivou-se determinar a possível existência de Salmonella spp. e de formas evolutivas de parasitos humanos e a quantidade de coliformes fecais, em pontos e épocas diferentes do experimento, impedindo assim o consumo da alface. Os resultados não indicaram a presença dos dois primeiros em nenhuma das amostras, mas sim de parasitos não humanos (nematóides) de vida livre no solo. em relação à quantidade de coliformes fecais (NMP ml-1), o valor encontrado na cultura atende às exigências da Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde brasileiro, porém a presença dos nematóides em quantidades superiores ao permitido pela Organização Mundial de Saúde (OMS) inviabiliza o seu consumo.

Desempenho de cultivares de alface crespa em dois ambientes de cultivo em sistema hidropônico

Este trabalho foi desenvolvido em Ribeirão Preto-SP, de 06/02 a 07/04 de 2006. O objetivo foi avaliar o desempenho de cinco cultivares de alface (Pira Roxa, Belíssima, Locarno, Crespona Gigante e Verônica) em dois ambientes de cultivo (casa de vegetação climatizada e não climatizada) em sistema hidropônico NFT. O delineamento experimental foi em blocos casualizados para cada ambiente com três repetições sendo cinco cultivares. Os ambientes foram comparados por meio de análise conjunta. Avaliaram-se a massa fresca e seca da parte aérea, massas fresca e seca do caule, massa fresca e seca da raiz, número de folhas maiores que 10 cm e número total de folhas. Não houve efeito significativo da interação cultivares e ambientes, demonstrando que as cultivares tiveram comportamento similar em ambos os ambientes.

Avaliação de resíduo do herbicida imazethapyr e da interferência de plantas daninhas na cultura da alfafa

Foram conduzidos dois experimentos de campo em área experimental do Departamento de Nutrição Animal e Pastagens da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (UNESP), Campus de Jaboticabal, com o objetivo de observar resíduos do herbicida imazethapyr na forragem da alfafa e analisar a interferência de plantas daninhas monocotiledôneas e dicotiledôneas. No primeiro experimento, o herbicida foi aplicado nas doses de 0,5 e 1,0 l do p.c./ha, nos estádios de desenvolvimento: início de brotação das gemas basais, estádio vegetativo, ou seja, antes da cobertura total do solo e início do florescimento da alfafa. Foi observado que o herbicida não deixou resíduo nas plantas da alfafa, podendo estas serem consumidas pelos animais, logo após seu tratamento. No segundo experimento, foi estabelecido com base no manejo de cortes da área experimental e na presença de plantas daninhas, quatro tratamentos: 1)corte no verão de 1996, sem a presença de invasoras, 2)corte no inverno de 1996, sem a presença de invasoras, 3)corte no verão de 1997, com predominância de espécies monocotiledôneas, 4)corte no verão de 1997, com predominância de espécies dicotiledôneas. A presença de plantas daninhas reduziu a produção de matéria seca da alfafa. Quanto aos valores de parede celular, observou menores de Hem (5,7) e Lig (5,1) e maior de PB (26,1%) nas plantas colhidas no inverno, devido à maior proporção de folhas.

Períodos de interferência das plantas daninhas na cultura do arroz de terras altas: I - Cultivar IAC 202

O trabalho foi conduzido com o objetivo de determinar os períodos de interferência e de controle das plantas daninhas na cultura do arroz de terras altas. Os experimentos foram instalados nos anos agrícolas de 2003/04 e 2004/05 em área experimental da Universidade Estadual Paulista, campus de Jaboticabal/SP, situado a 21º 15' 22 de latitude sul e 48º 18' 58 de longitude oeste. O cultivar utilizado foi o IAC 202, semeado, respectivamente, em 18 de novembro de 2003 e 24 de novembro de 2004. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com os tratamentos constituídos por períodos crescentes de controle ou de convivência das plantas daninhas com a cultura. Os períodos iniciais de controle ou de convivência após a emergência da cultura foram: 0-10, 0-20, 0-30, 0-40, 0-50, 0-60, 0-70 dias e 0-colheita. As principais plantas daninhas em 2003/04 foram Cyperus rotundus, Cenchrus echinatus, Digitaria spp. Echinochloa crus-galli e Brachiaria decumbens. No ano agrícola de 2004/05, destacaram-se Digitaria spp., C. echinatus, Raphanus raphanistrum e Alternanthera tenella. Considerando 5% de tolerância na redução da produtividade do arroz nos anos agrícolas de 2003/04 e 2004/05, concluiu-se que os períodos anteriores à interferência (PAI) foram de 12 e 26 DAE, respectivamente; os períodos totais de prevenção à interferência (PTPI), de 40 e 42 DAE; e os períodos críticos de prevenção à interferência (PCPI), de 12 a 40 DAE e de 26 a 42 DAE, respectivamente.

Identification of new Bremia lactucae races in lettuce in São Paulo state

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Monitoramento de raças de Bremia lactucae em 2010 e 2011 no Estado de São Paulo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Envelhecimento acelerado em sementes de alface

Objetivou-se adequar a metodologia do teste de envelhecimento acelerado para avaliação do potencial fisiológico de sementes de quatro lotes dos genótipos de alface 'Babá de verão', 'Tainá' e 'Vera', aplicando-se o método tradicional e com o uso de solução saturada de NaCl. Para tal, as sementes foram submetidas à determinação do teor de água, testes de germinação e vigor (primeira contagem, condutividade elétrica, emergência em bandeja, índice de velocidade de emergência) incluindo o teste de envelhecimento acelerado, conduzido nos períodos de 24, 48, e 72 horas, a 41°C com e sem solução saturada de NaCl. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado com quatro repetições. Os procedimentos tradicional e com o uso da solução saturada de NaCl por 72 horas foram sensíveis em estratificar os lotes em níveis de vigor, além de estarem de acordo com os demais testes utilizados. Portanto, o envelhecimento acelerado de sementes de alface deve ser feito utilizando o período de 72 horas, podendo ser realizado tanto pelo método tradicional quanto pelo método da solução saturada de NaCl.

Viabilidade econômica do cultivo da alface crespa em monocultura e em consórcio com pepino

The protected culture, among other advantages, made possible to diminish the seasoning in offers and to improve the quality of vegetables. However, one consists in technology of high cost, that it may be attenuated with the increase in the efficiency of the use of the protected area, proportionated for the intercropping. The experiment was carried out at greenhouse at UNESP, Jaboticabal-SP, in the period of August and November of 2005, with the aim of evaluating the operational cost (COT) and the profitability of the crisphead lettuce "Veronica" (Lactuca sativa L.) in monoculture and in intercropping with the Japanese cucumber "Hokushin" (Cucumis sativus L.), in protected environment. The main cost items analyzed were the operational cost, the agricultural amendments and the materials cost. For the crisphead lettuce in monoculture and in intercropping, the COT was R$ 696,37 and R$ 295,06/614,4 m(2) respectively and the productivity was 822.53 and 890.78 kg/614,4 m(2). In monoculture and in intercropping the gross incomes were R$ 489,93 and R$ 452,39/614,4 m(2) respectively. It was verified a loss of R$ 206,44/614,4 m(2) in the crisphead lettuce monoculture and an operational profit of R$ 157,33/614,4 m(2) in protected environment when in intercropping with cucumber.