Screening of Brazilian soybean genotypes with high potential for somatic embryogenesis and plant regeneration

The aim of this work was to identify Brazilian soybean (Glycine max) genotypes with potential to respond to in vitro culture stimuli for primary somatic embryo induction, secondary embryo proliferation and plant regeneration. Differences among eight tested cultivars were observed at each stage. Two cultivars, IAS-5 and BRSMG 68 Vencedora, were selected for the evaluation of the capacity for embryo differentiation and plant regeneration. These cultivars had high embryo induction frequencies, repetitive embryogenic proliferation, and low precocious embryo germination in the initial experiment. The effect of abscisic acid (ABA) and charcoal addition on plant regeneration was investigated. The addition of ABA to proliferation medium and of ABA and activated charcoal to maturation medium increased embryo differentiation rates, which resulted in a higher number of regenerated plants. The BRSMG 68 Vencedora cultivar was found to have a high potential for embryo induction, embryo proliferation and plant regeneration. The potential of this cultivar for somatic embryogenesis was similar to that observed for cultivar IAS-5, which is currently used for soybean transformation in Brazil. BRSMG 68 Vencedora may be a good alternative genotype for soybean genetic engineering via somatic embryogenesis protocols.

Subunit composition of seed storage proteins in high-protein soybean genotypes

The objective of this work was to quantify the accumulation of the major seed storage protein subunits, β-conglycinin and glycinin, and how they influence yield and protein and oil contents in high-protein soybean genotypes. The relative accumulation of subunits was calculated by scanning SDS-PAGE gels using densitometry. The protein content of the tested genotypes was higher than control cultivar in the same maturity group. Several genotypes with improved protein content and with unchanged yield or oil content were developed as a result of new breeding initiatives. This research confirmed that high-protein cultivars accumulate higher amounts of glycinin and β-conglycinin. Genotypes KO5427, KO5428, and KO5429, which accumulated lower quantities of all subunits of glycinin and β-conglycinin, were the only exceptions. Attention should be given to genotypes KO5314 and KO5317, which accumulated significantly higher amounts of both subunits of glycinin, and to genotypes KO5425, KO5319, KO539 and KO536, which accumulated significantly higher amounts of β-conglycinin subunits. These findings suggest that some of the tested genotypes could be beneficial in different breeding programs aimed at the production of agronomically viable plants, yielding high-protein seed with specific composition of storage proteins for specific food applications.

Neotropical brown stink bug (Euschistus heros) resistance to methamidophos in Paraná, Brazil

The objective of this work was to evaluate the soybean neotropical brown stink bug (Euschistus heros) resistance to methamidophos through laboratory bioassays. Bioassays were carried out using populations of adults and nymphs of Euschistus heros in the last instar collected in soybean crops in Paraná State. Highest frequencies of genotypes resistant to methamidophos were observed in Alvorada do Sul, Toledo and Nova Santa Rosa, PR. Populations from Bela Vista do Paraíso, Araruna, Campo Mourão, Mariluz, Cascavel, São João do Ivaí, and Mamboré were more susceptible to methamidophos. However, an increase on resistant genotypes in this locations cannot be discarded.

Redução do inóculo inicial de Sclerotinia sclerotiorum em soja cultivada após uso do sistema Santa Fé

O objetivo deste trabalho foi avaliar a efetividade do sistema Santa Fé na redução do inóculo inicial de Sclerotinia sclerotiorum, agente causal do mofo-branco em soja. O experimento foi realizado em Jataí, GO, nas safras de 2007/2008, 2008/2009 e 2009/2010, em lavoura comercial infestada naturalmente pelo patógeno. Foram feitas avaliações quanto ao número de escleródios germinados na superfície do solo, e quanto ao número de apotécios e estipes do patógeno. Utilizou-se o delineamento experimental de blocos ao acaso, em arranjo fatorial (2x4), com quatro repetições. Os tratamentos consistiram do sistema Santa Fé (milho + Urochloa ruziziensis) e do milho solteiro implantados na safrinha, em março de 2008 e 2009. Além disso, estudaram-se também quatro diferentes épocas de avaliação da germinação dos escleródios e produção de apotécios e estipes. Verificou-se que o sistema Santa Fé aumentou a proporção de escleródios menores que 2 mm, considerados de menor infectividade, e favoreceu a redução do inóculo inicial por meio da germinação de escleródios e formação de apotécios na entressafra, o que reduziu o número de escleródios germinados e o número de apotécios em pleno florescimento durante os cultivos da soja. O sistema Santa Fé pode reduzir o inóculo inicial de S. sclerotiorum, e pode ser utilizado no manejo do mofo-branco da soja.

Radiological impact of phosphogypsum surface application in a no-till system in Southern Brazil

The objective of this work was to determine the impact of phosphogypsum application on 226Ra and 228Ra activities in the soil and on their accumulation in soybean grains. A field experiment was carried out in Paraná state, Brazil, on a loamy Typic Hapludox, under no-till system, with increasing phosphogypsum rates: 4, 8, and 12 Mg ha-1. GammA ray spectrometry was carried out using HPGe detectors with 45 and 10% relative efficiencies, for soybean grains and soil, respectively. No increment of 226Ra and 228Ra activities was observed due to the increase in phosphogypsum rates in the soil, and a small reduction was noticed in the grains. Average values found for 226Ra and 228Ra activities were 37 and 57 Bq kg-1 in the soil and 1.44 and 3.19 Bq kg-1 in soybean grains. The application of phosphogypsum for no-till soybean production is a safe practice regarding the risks of radiation damage to human health

Identification of reference genes for expression analysis by real-time quantitative PCR in drought-stressed soybean

The objective of this work was to validate, by quantitative PCR in real time (RT-qPCR), genes to be used as reference in studies of gene expression in soybean in drought-stressed trials. Four genes commonly used in soybean were evaluated: Gmβ-actin, GmGAPDH, GmLectin and GmRNAr18S. Total RNA was extracted from six samples: three from roots in a hydroponic system with different drought intensities (0, 25, 50, 75 and 100 minutes of water stress), and three from leaves of plants grown in sand with different soil moistures (15, 5 and 2.5% gravimetric humidity). The raw cycle threshold (Ct) data were analyzed, and the efficiency of each primer was calculated for an overall analysis of the Ct range among the different samples. The GeNorm application was used to evaluate the best reference gene, according to its stability. The GmGAPDH was the least stable gene, with the highest mean values of expression stability (M), and the most stable genes, with the lowest M values, were the Gmβ-actin and GmRNAr18S, when both root and leaves samples were tested. These genes can be used in RT-qPCR as reference gene for expression analysis.

Reação de genótipos de soja à infecção natural por ferrugem asiática

O objetivo deste trabalho foi avaliar o progresso da ferrugem asiática (Phakopsora pachyrhizi) em genótipos de soja destinados à produção de silagem, sob condições naturais de infecção. Avaliou-se a severidade da ferrugem ao longo do tempo e a capacidade combinatória de cinco cultivares e 20 progênies F3 de soja. A maior área abaixo da curva de progresso da ferrugem (AACPF) foi de 2.116, para as progênies originadas do cruzamento entre as cultivares UFVS 2003 x UFV16, e a menor de 1.307, para UFV16 x Tucunaré. Houve efeito significativo das capacidades geral e específica de combinação, para a AACPF entre os genitores e as progênies, bem como para os cruzamentos recíprocos. Esses resultados indicam que a resistência à ferrugem asiática da soja pode ser influenciada por componentes maternos.

QTLs for resistance to soybean cyst nematode, races 3, 9, and 14 in cultivar Hartwig

The objective of this work was to identify major and minor-effect quantitative trait loci (QTL) for resistance to races 3, 9, and 14 of soybean cyst nematode (SCN) in Hartwig cultivar; to map new resistance QTLs for these races; and to check for the existence of epistatic interactions between QTLs. Cultivar Hartwig is an important resistance source to SCN. Recombinant inbred lines (RIL) obtained from a cross between 'Hartwig' (resistant) and Y23 (susceptible) were evaluated regarding resistance to the three races. New genomic regions for resistance to SCN were identified by microsatellites. Four QTLs, which explained between 12 and 34% of phenotypic variance, were detected for resistance to race 3 in linkage groups (LG) A2, G, J, and M. The QTL in LG G is also important for resistance to race 9. Epistatic interactions were detected between loci, which indicate resistance to races 9 and 14. There are high and low-effect resistance QTLs to SCN.

Simulation of soybean growth and yield under northeastern Amazon climatic conditions

The objective of this work was to parameterize, calibrate, and validate a new version of the soybean growth and yield model developed by Sinclair, under natural field conditions in northeastern Amazon. The meteorological data and the values of soybean growth and leaf area were obtained from an agrometeorological experiment carried out in Paragominas, PA, Brazil, from 2006 to 2009. The climatic conditions during the experiment were very distinct, with a slight reduction in rainfall in 2007, due to the El Niño phenomenon. There was a reduction in the leaf area index (LAI) and in biomass production during this year, which was reproduced by the model. The simulation of the LAI had root mean square error (RMSE) of 0.55 to 0.82 m² m-2, from 2006 to 2009. The simulation of soybean yield for independent data showed a RMSE of 198 kg ha-1, i.e., an overestimation of 3%. The model was calibrated and validated for Amazonian climatic conditions, and can contribute positively to the improvement of the simulations of the impacts of land use change in the Amazon region. The modified version of the Sinclair model is able to adequately simulate leaf area formation, total biomass, and soybean yield, under northeastern Amazon climatic conditions.

Induction of transgenic hairy roots in soybean genotypes by Agrobacterium rhizogenes‑mediated transformation

The objective of this work was to perform the screening of soybean genotypes as to their ability to respond to the induction of hairy roots by Agrobacterium rhizogenes‑mediated transformation. Four Brazilian soybean cultivars (BRSMG 68 Vencedora, BRS 137, Embrapa 48, and MG/BR 46 Conquista) and two North American ones adapted to Brazilian cropping conditions (Bragg and IAS‑5) were screened for their capacity to respond to A. rhizogenes in protocols for in vitro hairy root culture and ex vitro composite plant production. Four‑day‑old seedlings with uniform size were injected with A. rhizogenes harboring the plasmid p35S‑GFP. Seedlings expressing green fluorescent protein (GFP) in at least one hairy root were used to determine the transformation frequency. Using an axenic in vitro protocol, excised cotyledons from four‑day‑old seedlings were infected with A. rhizogenes harboring the pCAMBIA1301 plasmid, containing the gusA reporter gene. The transformation frequency and the number of days for hairy root emergence after bacterial infection (DAI) were evaluated. The transformation frequency and DAI varied according to the genotype. Cultivars MG/BR 46 Conquista and BRSMG 68 Vencedora are more susceptible to A. rhizogenes and can be recommended for transformation experiments.

Época de dessecação de pastagem de inverno e produtividade de grãos de soja

O objetivo deste trabalho foi determinar o efeito da época de dessecação da pastagem de inverno sobre a produtividade de grãos de soja e seus componentes do rendimento. O experimento foi realizado em área de integração lavoura-pecuária, em Campo Mourão, PR nos anos agrícolas de 2002 a 2005. Utilizou-se o delineamento de blocos ao acaso com oito repetições. Os tratamentos foram: dessecação 30, 20 10 e 0 dias antes da semeadura (DAS). Foram avaliados: a quantidade de massa de matéria seca da pastagem de inverno, no dia da semeadura; a altura de plantas; o número de plantas por metro; o número de vagens por planta; o número de grãos por vagem; a massa de mil grãos; e a produtividade de grãos. A dessecação pode ser realizada a 0, 10, 20 e 30 DAS, sem prejuízo para a produtividade de grãos de soja. Os componentes de produção se ajustam para reduzir as variações da produtividade de grãos. A redução no número de plantas por metro é compensada pelo maior número de vagens por planta.

Atributos físicos do solo sob intensidades de pastejo e métodos de pastoreio com cordeiros em integração lavoura-pecuária

O objetivo deste trabalho foi avaliar possíveis alterações na densidade e na porosidade total do solo, em razão do pisoteio de cordeiros, sob diferentes manejos, após as culturas de verão em plantio direto. O experimento foi realizado em Argissolo Vermelho distrófico argiloso, nas camadas 0-2,5, 2,5-5 e 5-10 cm, em pastagem de azevém anual manejada com ofertas de forragem de 2,5 ou 5,0 vezes o potencial de consumo dos animais, em lotação contínua e rotacionada. Como testemunha, utilizou-se uma área não pastejada. As intensidades de pastejo e os métodos de pastoreio não tiveram efeito sobre a densidade e a porosidade total do solo. É possível utilizar, durante o inverno, áreas com este tipo de textura do solo, com culturas de cobertura para pastejo de cordeiros, sem que as alterações nos atributos físicos do solo, pelo pisoteio animal, atinjam níveis prejudiciais para as culturas subsequentes.

Evolução de atributos físicos de solo em sistema de integração lavoura-pecuária

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito das alturas de pastejo e dos sucessivos ciclos de pastejo sobre os atributos físicos do solo, em um sistema de integração lavoura-pecuária. O experimento foi implantado em 2001, na região do Planalto Médio, RS, em um Latossolo Vermelho, com o cultivo consorciado de azevém (Lolium multiflorum) e de aveia-preta (Avena strigosa), sob pastejo contínuo, no inverno, e o cultivo de soja (Glycine max) no verão. Os tratamentos consistiram de diferentes intensidades de pastejo, definidas pela altura da pastagem (10, 20, 30 e 40 cm), tendo-se utilizado uma área sem pastejo como controle. Foram avaliadas a densidade e a porosidade do solo após o ciclo de pastejo e de cultivo da soja, bem como a resistência mecânica do solo à penetração e a estabilidade de agregados no sétimo ano do experimento. Não houve alterações significativas na densidade e na porosidade do solo após sete anos em integração lavoura-pecuária. A resistência do solo à penetração é maior na camada superficial após o ciclo de pastejo. A agregação do solo aumenta nas áreas pastejadas, independentemente da intensidade de pastejo.

Desempenho agronômico de genótipos de capim-braquiária em sucessão à soja

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho agronômico de genótipos de capim-braquiária [Urochloa brizantha (Syn. Brachiaria brizantha)] em sucessão à soja, para uso em sistemas de integração lavoura-pecuária. Os genótipos Marandu, MG 4, Xaraés, Piatã, Arapoty e B 6, foram avaliados na safrinha, durante a estação seca, e a soja na safra de verão, em esquema de sucessão, de 2007 a 2010. Em cada ano, as forrageiras foram semeadas em março, avaliadas em cortes sucessivos até o final de setembro e dessecadas em outubro para a realização do plantio direto da soja em novembro. Utilizou-se o delineamento de blocos ao acaso, com quatro repetições. Xaraés e B 6 estiveram entre os genótipos com maior produção de forragem. A cultivar Xaraés apresentou menores teores de proteína bruta, digestibilidade in vitro da matéria orgânica, cálcio e fósforo, embora esses teores possam ser considerados bons para o gênero, uma vez que o solo de cultivo apresentava boa fertilidade. Há variação entre os genótipos de U. brizantha quanto ao desempenho na safrinha. A cultivar Xaraés e o genótipo B 6 destacam-se para compor sistemas de produção integrados com lavoura. Os genótipos MG 4 e B6 são facilmente dessecados com o herbicida glifosato. A produtividade de grãos de soja não é significativamente afetada pelo cultivo em sucessão aos genótipos de U. brizantha.

Imagens mono e multitemporais Modis para estimativa da área com soja no estado de Mato Grosso

O objetivo deste trabalho foi avaliar uma nova metodologia para mapeamento da cultura da soja no Estado de Mato Grosso, por meio de imagens Modis e de diferentes abordagens de classificação de imagens. Foram utilizadas imagens diárias e imagens de 16 dias. As imagens diárias foram diretamente classificadas pelo algoritmo Isoseg. As duas séries de imagens de 16 dias, referentes ao ciclo total e à metade do ciclo da cultura da soja, foram transformadas pela análise de componentes principais (ACP), antes de serem classificadas. Dados de referência, obtidos por interpretação visual de imagens do sensor TM/Landsat-5, foram utilizados para a avaliação da exatidão das classificações. Os melhores resultados foram obtidos pela classificação das imagens do ciclo total da soja, transformadas pela ACP: índice global de 0,83 e Kappa de 0,63. A melhor classificação de imagens diárias mostrou índice global de 0,80 e Kappa de 0,55. AACP aplicada às imagens do ciclo total da soja permitiu o mapeamento das áreas de soja com índices de exatidão melhores do que os obtidos pela classificação derivada das imagens de data única.