Morfogênese in vitro e susceptibilidade de calos de variedades nacionais de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) a agentes seletivos utilizados em sistemas de transformação genética

Foi avaliada a morfogênese in vitro a partir de explantes de folha imatura excisados de plantas de duas variedades nacionais (RB739735 e RB72454) de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.), mantidas em campo. Os explantes foram obtidos de plantas com 6-9 meses e cultivados em meio MS sólido suplementado com 2,4-D a 9 miM. As culturas foram mantidas no escuro, durante quatro semanas. A eficiência de formação de calos foi influenciada pelo genótipo. Os calos derivados da variedade RB72454 eram mucilaginosos e não originaram plantas. Explantes da variedade RB739735 formaram calos amarelos friáveis e embriogênicos (tipo II), que mantiveram sua capacidade proliferativa por, pelo menos, seis meses. Após transferência para meio MS sem reguladores de crescimento e em condições de iluminação, 56% desses calos originaram plantas, resultando na produção de, em média, 50 plantas por calo, após dois meses de cultura. As plantas continuaram a se desenvolver, originando novos brotos após transferência para meio MS0 líquido, não sendo observadas anormalidades fenotípicas. A inibição do desenvolvimento dos calos em resposta a diferentes concentrações de antibióticos usados em protocolos de transformação genética foi também avaliada. Foi observada inibição na presença de canamicina a 128,7 miM e de higromicina a 94,8 miM. Não foi obtido nenhum efeito inibidor do antibiótico geneticina (G418), em concentrações entre 43,3 e 86,6 miM.

Produtividade do Sorgo granífero cv. sacarino e qualidade de produtos formulados isoladamente ou combinados ao caldo de cana-de-açúcar

Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento produtivo do Sorgo granífero (Sorghum bicolor L) variedade IPA- 467, mediante condições de irrigação e adubação, bem como, a caracterização físico-química da farinha de diferentes tipos de grãos e de rapadura obtida a partir de combinações de caldo de sorgo (CS) x caldo de cana (CC). O experimento resultou em uma produção de biomassa, sementes, colmo, caldo, melaço fino e melaço grosso, respectivamente, de: 64t/ha; 3,5t/ha; 46t/ha; 700L/t de colmo; 140L/t de colmo e 90L/t de colmo. A farinha obtida a partir de grãos de sorgo apresenta teor de açúcares totais inferior aos da farinha de trigo. As rapaduras em que o caldo de sorgo foi adicionado nas proporções de 10 e 20%, em associação com o caldo-de-cana, obtiveram maior nível de aceitação, quando comparada à rapadura obtida a partir de 100% de caldo de cana-de-açúcar. A aceitação de rapaduras formuladas a partir 30% de caldo sorgo e 70% de caldo de cana não diferiu de rapaduras obtidas de 100% de caldo de cana.

Avaliação e caracterização dos principais compostos químicos da aguardente de cana-de-açúcar envelhecida em tonéis de carvalho (Quercus sp.)

A aguardente de cana-de-açúcar ou cachaça é muito apreciada por seu aroma e sabor característico, que podem melhorar pelo envelhecimento em barris de madeira. Durante o envelhecimento muitas transformações ocorrem e alguns compostos novos podem ser incorporados ou formados, enquanto outros desaparecem. Este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos da madeira sobre a qualidade e composição química da aguardente quando envelhecida em barris de carvalho. Doze amostras de aguardentes foram armazenadas em barris de carvalho e em recipientes de vidro, sob as mesmas condições. As amostragens para análises foram realizadas a cada três meses por um período de três anos. Foram determinados os seguintes compostos: teor alcoólico, polifenóis, acetaldeído, acetato de etila, metanol, n-butílico, n-propílico, isobutílico, isoamílico, acidez e cobre. Houve diferença significativa entre as aguardentes armazenadas em barris de madeira e nos recipientes de vidro. As aguardentes armazenadas em barris apresentaram diferenças significativas para todos os elementos analisados, com exceção do n-butílico. Enquanto que as dos recipientes de vidro não apresentaram diferenças significativas, com exceção do acetato de etila, em relação às épocas de amostragem. Os recipientes utilizados e o tempo de armazenamento interferem nas características químicas e na qualidade da aguardente de cana-de-açúcar.

Emergência de plântulas e crescimento inicial de cultivares de amendoim sob resíduos de cana-de-açúcar

O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito da interação palha de cana-de-açúcar e aplicação de vinhaça na emergência de plântulas e no crescimento inicial de cultivares de amendoim. O experimento foi realizado em vasos dispostos em blocos ao acaso, com quatro repetições, sendo os tratamentos arranjados fatorialmente (5 x 2 x 3) e consistindo da combinação de cinco quantidades de palha (0, 5, 10, 15 e 20 t ha-1) e a aplicação ou não de 150 m³ ha-1 de vinhaça nas cultivares de amendoim IAC-Caiapó, Runner 886 e Tatu. Determinou-se a velocidade e a porcentagem final de emergência de plântulas, além de altura e biomassa seca da parte aérea de plantas. Conclui-se que, nas condições de casa-de-vegetação, a presença da palha de cana-de-açúcar e da vinhaça, em quantidade equivalente a 150 m³ ha-1, em ação conjunta ou isolada, prejudicam a emergência e o crescimento de plântulas de amendoim, sendo que a cultivar Tatu é a mais tolerante em relação as cultivares ‘Runner 886’ e ‘IAC-Caiapó’.

Estudo micrometeorológico de um cultivo de cana-de-açúcar em Alagoas

Este estudo foi desenvolvido dentro do projeto de pesquisa “Micrometeorologia da Mata Atlântica alagoana (MICROMA)” do Departamento de Meteorologia da Universidade Federal de Alagoas, que busca avaliar modificações no sistema solo-planta-atmosfera provocadas pela substituição da Mata Atlântica pela cultura da cana-de-açúcar, na Zona da Mata alagoana. O objetivo principal do presente estudo foi o ajuste do modelo de Penman-Monteith para o cálculo da evapotranspiração da cultura da cana-de-açúcar, na zona canavieira de Alagoas, a partir de determinações micrometeorológicas pelo método do balanço de energia, em diferentes estádios de desenvolvimento da cultura e em diferentes condições de demanda evaporativa atmosférica. A evapotranspiração foi estimada pelo método de Penman-Monteith e comparada com valores calculados através do balanço de energia, pela razão de Bowen, considerando este como método padrão. Medições micrometeorológicas foram feitas nos anos agrícolas de 1997/98 e 1998/99, em um área de 12,5ha de cultivo contínuo de cana-deaçúcar, cultivar SP 70-1143, sob condições de lavoura comercial, na Fazenda Vila Nova, município de Pilar, Alagoas (9o36´S, 35o53´W, 107m de altitude). Durante o período experimental, foram tomadas amostras quinzenais para determinar altura do dossel, comprimento de colmo, índice de área foliar e acúmulo de matéria seca (este apenas em 1998/99). Os parâmetros aerodinâmicos da cultura zo (comprimento de rugosidade) e d (deslocamento do plano zero) foram determinados a partir de perfis de vento, em condições de atmosfera neutra, e relacionados com a altura do dossel. Foram ajustados modelos para estimar o índice de área foliar e a altura do dossel da cultura em função do comprimento do colmo. O fracionamento do saldo de radiação no chamado “período potencial”, sem deficiência hídrica e com a cultura cobrindo completamente o solo, foi de 78% para o fluxo de calor latente de evaporação, 21% para o fluxo de calor sensível na atmosfera e aproximadamente 0,1% para o luxo de calor no solo. A estimativas pelo método de Penman-Monteith se ajustaram ao valores calculados pelo método do balanço de energia, tanto para médias qüinqüidiais (r = 0,93) como para valores diários (r = 0,91). Assim, dados confiáveis de evapotranspiração da cultura de cana-de-açúcar podem ser obtidos pelo método de Penman-Monteith ajustado neste trabalho, para a zona canavieira de Alagoas, em períodos sem deficiência hídrica e com cobertura completa do solo. O uso deste método apresenta a vantagem prática de requerer apenas dados meteorológicos, medidos em apenas um nível, em estações meteorológicas convencionais.

Caracterização e comparação de genes expressos em ápices meristemáticos de cana-de-açúcar cultivados em SP e RN

In this work, we used sugarcane as a model due to its importance for sugar and ethanol production. Unlike the current plant models, sugarcane presents a complex genetics and an enormous allelic variation. Here, we report the analysis of SAGE libraries produced using the shoot apical meristem from contrasted genotypes by flowering induction (non-flowering vs. early-flowering varieties) grown under São Paulo state conditions. The expression pattern was analyzed using samples from São Paulo (SP) and Rio Grande do Norte (RN) states. These results showed that cDNAs identified by SAGE libraries had differential expression only in São Paulo state samples. Furthermore, the cDNA identified CYP (Citocrome P450) was chosen for in silico and genome characterization because it was found in SAGE libraries and subtractive libraries from samples from RN. Phylogenetic trees showed the relationship for these sequences. Furthermore, the qRT-PCR for CYP showed a potential role as flowering indutor for RN samples considering different isophorms. Considering the results present here, it can be consider that CYP gene may be used as molecular marker

Efeitos da microgravidade em plantas de cana-de-açúcar

Sugarcane (Saccharum spp.) is a plant from Poaceae family that has an impressive ability to accumulate sucrose in the stalk, making it a significant component of the economy of many countries. About 100 countries produce sugarcane in an area of 22 million hectares worldwide. For this reason, many studies have been done using sugarcane as a plant model in order to improve production. A change in gravity may be one kind of abiotic stress, since it generates rapid responses after stimulation. In this work we decided to investigate the possible morphophysiological, biochemical and molecular changes resulting from microgravity. Here, we present the contributions of an experiment where sugarcane plants were submitted to microgravity flight using a vehicle VSB-30, a sounding rocket developed by Aeronautics and Space Institute teams, in cooperation with the German Space Agency. Sugarcane plants with 10 days older were submitted to a period of six minutes of microgravity using the VSB-30 rocket. The morphophysiological analyses of roots and leaves showed that plants submitted to the flight showed changes in the conduction tissues, irregular pattern of arrangement of vascular bundles and thickening of the cell walls, among other anatomical changes that indicate that the morphology of the plants was substantially influenced by gravitational stimulation, besides the accumulation of hydrogen peroxide, an important signaling molecule in stress conditions. We carried out RNA extraction and sequencing using Illumina platform. Plants subjected to microgravity also showed changes in enzyme activity. It was observed an increased in superoxide dismutase activity in leaves and a decreased in its activity in roots as well as for ascorbate peroxidase activity. Thus, it was concluded that the changes in gravity were perceived by plants, and that microgravity environment triggered changes associated with a reactive oxygen specie signaling process. This work has helped the understanding of how the gravity affects the structural organization of the plants, by comparing the anatomy of plants subjected to microgravity and plants grown in 1g gravity

Caracterização funcional de dois cDNAs de cana-de- açúcar : PKCI e SHAGGY

Flowering is controlled by several environmental and endogenous factors, usually associated with a complex network of metabolic mechanisms. The gene characterization in Arabidopsis model has provided much information about the genetic and molecular mechanisms that control flowering process. Some of these genes had been found in rice and maize. However, in sugarcane this processe is not well known. It is known that early flowering may reduce its production up to 60% at northeast conditions. Considering the impact of early flowering in sugarcane production, the aim of this work was to make the gene characterization of two cDNAs previously identified in subtractive cDNA libraries: scPKCI and scSHAGGY. The in silico analysis showed that these two cDNAs presented both their sequence and functional catalytic domains conserved. The results of transgenic plants containing the overexpression of the gene cassette scPKCI in sense orientation showed that this construction had a negative influence on the plant development as it was observed a decrease in plant height and leaf size. For the scPKCI overexpression in antisense orientation it was observed change in the number of branches from T1 transgenic plants, whereas transgenic T2 plants showed slow development during germination and initial stages of development. The other cDNA analyzed had homology to SHAGGY protein. The overexpression construct in sense orientation did not shown any effect on development. The only difference observed it was an increase in stigma structure. These results allowed us to propose a model how these two genes may be interact and affect floweringdevelopment.

Avaliação de parâmetros de estresse oxidativo em plantas de cana-de-açúcar tratadas com peróxico de hidrogênio

The genus Saccharum belongs to Poaceae family. Sugarcane has become important monocultures in Brazil due to their products: ethanol and sugar. The production may change between different regions from Brazil. This difference is related to soil, climatic conditions and temperature that promotes oxidative stress that may induce an early flowering. The aim of this work was to identify the effects of oxidative stress. In order to analyse this, sugarcane plants were submitted to oxidative stress using hydrogen peroxide. After this treatment, the oxidative stress were analyzed Then, the plant responses were analyzed under different approaches, using morphophysiological, biochemical and molecular tools. Thus, sugarcane plants were grown under controlled conditions and until two months they were subjected first to a hydroponics condition for 24 hours in order to acclimation. After this period, these plants were submitted to oxidative stresse using 0 mM, 10 mM, 20 mM and 30 mM hydrogen peroxide during 8 hours. The histomorphometric analysis allowed us to verify that both root and leaf tissues had a structural changes as it was observed by the increased in cell volume, lignin accumulation in cell walls. Besides, this observation suggested that there was a change in redox balance. Also, it was analyzed the activity of the SOD, CAT and APX enzymes. It was observed an increase in the SOD activity in roots and it was also observed a lipid peroxidation in leaves and roots. Then, in order to identify proteins that were differently expressed in this conditions it was used the proteomic tool either by bidimensional gel or by direct sequencing using the Q-TOF EZI. The results obtained with this approach identified more than 3.000 proteins with the score ranging from 100-5000 ions. Some of the proteins identified were: light Harvesting; oxygenevolving; Thioredoxin; Ftsh-like protein Pftf precusor; Luminal-binding protein; 2 cys peroxiredoxin e Lipoxygenase. All these proteins are involved in oxidative stress response, photsynthetic pathways, and some were classified hypothetical proteins and/or unknown (30% of total). Thus, our data allows us to propose that this treatment induced an oxidative stress and the plant in response changed its physiological process, it made changes in tissue, changed the redox response in order to survival to this new condition

Influência do resíduo de colheita de cana-de-açúcar sem queima sobre a eficiência dos herbicidas imazapic e imazapic + pendimethalin

Os resíduos deixados sobre o solo por ocasião da colheita mecanizada da cana-de-açúcar podem constituir-se em uma barreira física para a ação dos herbicidas no controle de plantas daninhas, quando aplicados em pré-emergência destas plantas sobre a palha da cana. em virtude disso, o presente trabalho teve por objetivos analisar e quantificar a interferência dessa camada de palha sobre o solo na ação dos herbicidas imazapic e imazapic + pendimethalin no controle de plantas daninhas em áreas onde a cana-de-açúcar foi colhida mecanicamente sem a queima da palhada previamente à colheita. Foram realizados dois ensaios simultâneos: um com a retirada da palha dois dias após a aplicação dos herbicidas e o outro com a manutenção desta, ambos conduzidos em casa de vegetação. O imazapic isolado foi aplicado nas dosagens de 0, 122,5 e 147 g i.a.ha-1 e em mistura com pendimethalin na dosagem de 75 + 1500 g i.a.ha-1, com simulação de chuvas nas intensidades de 30, 60 e 90 mm. Após análise dos resultados de biomassa seca, altura e número de folhas das plantas de Sorghum bicolor e Cyperus rotundus, além de nota visual e biomassa seca de Panicum maximum, Brachiaria plantaginea, Digitaria horizontalis, Amaranthus viridis, Ipomoea grandifolia e Brachiaria decumbens, constatou-se eficiência proporcional dos herbicidas à dosagem utilizada, independentemente da presença da palha, à exceção de Ipomoea grandifolia e Brachiaria decumbens, além de haver menor controle nos tratamentos submetidos à chuva de 90 mm. Esses resultados indicam boas perspectivas quanto à aplicação destes herbicidas em áreas de colheita mecanizada de cana-de-açúcar sem queima, para controle de plantas daninhas em condições de pré-emergência.

Seletividade do imazapic para dois cultivares de amendoim (Arachis hypogaea) cultivados na ausência e na presença de palha de cana-de-açúcar

Neste trabalho, objetivou-se estudar a seletividade de imazapic a dois cultivares de amendoim (Tatu Vermelho e IAC-5), em condições de ausência e de presença de palha de cana-de-açúcar. O experimento foi instalado em vasos, em delineamento inteiramente casualizado, com os tratamentos dispostos em esquema fatorial 3x2, com quatro repetições. Constituíram os fatores principais três doses de imazapic (0, 98 e 140 g ha-1), aplicadas em pré-emergência sobre duas condições de palha de cana-de-açúcar (0 e 15 t ha-1). Constatou-se que a camada de palha possui potencial em reter o herbicida, especialmente sob períodos de pouca precipitação ou irrigação; as plantas de amendoim sob esta condição apresentaram menos sintomas de intoxicação. Entretanto, na ausência da palha, as plantas, independentemente do cultivar, apresentaram maiores injúrias visuais e redução na altura, massa seca da parte aérea e raiz.

Períodos de interferência das plantas daninhas na cultura da cana-de-açúcar: I - Tiririca

Com o objetivo de estudar períodos de interferência entre plantas daninhas e a cultura da cana-de-açúcar, foi instalado um experimento no município paulista de Pradópolis, numa área pertencente à usina São Martinho, onde a cana-deaçúcar foi plantada no mês de abril de 1995 e colhida quinze meses depois. As condições climáticas no estado de São Paulo após o plantio deste experimento (época normal de plantio da cana-de-açúcar no estado de São Paulo) são caracterizadas por deficiência hídrica e temperaturas amenas, sendo que o períodos chuvoso iniciou-se apenas quatro meses após o plantio. O resultados obtidos no experimento permitiram concluir que a cana-de-açúcar suportou um pequeno período de convivência inicial, de zero aos 41 dias após o plantio (DAP), sem sofrer interferência significativa de diminuição da produção. No entanto, o controle da tiririca por um período curto (dos aos 22 dias após o plantio da cana-de-açúcar foi suficiente para assegurar a produção.

Controle de plantas daninhas através da palha de cana-de-açúcar associada à mistura dos herbicidas trifloxysulfuron sodium + ametrina

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da palha de cana-de-açúcar resultante da colheita sem queima e da mistura comercial dos herbicidas trifloxysulfuron sodium + ametrina, na emergência e no acúmulo de biomassa seca de nove espécies de plantas daninhas. Os tratamentos foram distribuídos em esquema fatorial 3 x 3, sendo três quantidades de palha resultantes da colheita da cana-de-açúcar sem queima (0, 10 e 15 t ha-1), e três doses da mistura formulada dos herbicidas trifloxysulfuron sodium + ametrina (0, 1,75 e 2,00 kg ha-1), aplicados em condições de pós-emergência das plantas daninhas. As densidades das plantas daninhas foram avaliadas aos 15, 60 e 90 dias após a aplicação (DAA) da mistura dos herbicidas, e a biomassa seca das plantas daninhas, aos 90 DAA. A presença de palha sobre o solo suprimiu as densidades das populações de Brachiaria plantaginea, Digitaria horizontalis, Panicum maximum, Sida glaziovii e Amaranthus hybridus a níveis de infestação considerados satisfatórios de controle. A palhada também reduziu as populações de Senna obtusifolia, Ipomoea hederifolia, I. grandifolia e I. nil, porém em níveis insatisfatórios de controle. A mistura de herbicidas nas doses estudadas controlou todas as espécies de plantas daninhas avaliadas. Na presença da palha, o controle das plantas de S. obtusifolia, I. nil, I. hederifolia e I. grandifolia somente foi satisfatório quando foi aplicada a mistura de herbicidas. Para o controle de P. maximum, houve vantagem na integração dos dois métodos de controle, em relação à aplicação isolada da menor quantidade de palha estudada ou à aplicação da mistura de herbicidas.

Indicadores fisiológicos da interação entre deficit hídrico e acidez do solo em cana-de-açúcar

O objetivo deste trabalho foi avaliar os indicadores fisiológicos da interação entre deficit hídrico e acidez do solo em plantas jovens de cana-de-açúcar. As plantas foram submetidas a três tratamentos de disponibilidade hídrica, medidos em percentagem de capacidade de campo (CC) - sem estresse (70% CC), estresse moderado (55% CC) e estresse severo (40% CC); e três tratamentos de acidez no solo, medidos em termos de saturação por bases (V) - baixa acidez (V = 55%), média acidez (V = 33%) e alta acidez (V = 23%). O experimento foi realizado em casa de vegetação a 29,7±4,3ºC e 75±10% UR. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, em esquema fatorial 3x3, com quatro repetições. Após 60 dias, foram determinados os teores de solutos compatíveis - trealose, glicina betaína e prolina - na folha diagnóstico e o crescimento inicial da parte aérea. Os solutos compatíveis trealose, glicina betaína e prolina são indicadores do efeito da interação dos estresses hídrico e ácido no solo. O acúmulo dos solutos compatíveis nos tecidos foliares das plantas não é capaz de impedir a redução na produção de matéria seca da cana-de-açúcar, resultante do agravamento nas condições de disponibilidade hídrica e de acidez no solo.

Comparação de ambientes na germinação de cariopses de cana-de-açúcar

A obtenção de cariopses de cana-de-açúcar por meio de cruzamento de parentais é de primordial importância para os programas de melhoramento de cultivares. Objetivou-se, neste trabalho comparar o ambiente de germinação de cariopses da casa de vegetação do Programa Cana IAC com um ambiente de condições controladas, a fim de avaliar sua eficiência, no período de 30/09 a 09/10/2004. Foram desenvolvidos dois experimentos, em delineamento experimental de blocos casualizados com quatro repetições, em Jaú, SP. Um deles foi montado sob condições de laboratório em câmara de germinação e outro em casa de vegetação em condições não controladas, sendo cada tratamento constituído por 100 cariopses por repetição, provenientes de seis cruzamentos. Foram realizadas avaliações do índice de velocidade de germinação (IVG), da porcentagem (%G) e dos dias para emergência (DE), em intervalos de 24 horas, após a instalação dos testes. A massa de 100 sementes de cada cruzamento também foi avaliada com o propósito de verificar sua influência nos demais atributos da germinação. Os resultados foram submetidos à análise de variância e a comparação de médias foi feita pelo teste de Tukey, a 0,05 de significância. A massa de 100 sementes foi diferente entre os cruzamentos, e interferiu, de maneira geral, nos atributos IVG e % G. Concluiu-se que a casa de vegetação utilizada pelo Programa Cana IAC proporciona porcentagens de germinação semelhantes às da câmara de germinação, porém condições controladas favorecem o IVG e os DE.