Contributions of roots and rootstocks to sustainable, intensified crop production

Sustainable intensification is seen as the main route for meeting the world’s increasing demands for food and fibre. As demands mount for greater efficiency in the use of resources to achieve this goal, so the focus on roots and rootstocks and their role in acquiring water and nutrients, and overcoming pests and pathogens, is increasing. The purpose of this review is to explore some of the ways in which understanding root systems and their interactions with soils could contribute to the development of more sustainable systems of intensive production. Physical interactions with soil particles limit root growth if soils are dense, but root–soil contact is essential for optimal growth and uptake of water and nutrients. X-ray microtomography demonstrated that maize roots elongated more rapidly with increasing root–soil contact, as long as mechanical impedance was not limiting root elongation, while lupin was less sensitive to changes in root–soil contact. In addition to selecting for root architecture and rhizosphere properties, the growth of many plants in cultivated systems is profoundly affected by selection of an appropriate rootstock. Several mechanisms for scion control by rootstocks have been suggested, but the causal signals are still uncertain and may differ between crop species. Linkage map locations for quantitative trait loci for disease resistance and other traits of interest in rootstock breeding are becoming available. Designing root systems and rootstocks for specific environments is becoming a feasible target.

Proteomic analysis reveals suppression of bark chitinases and proteinase inhibitors in citrus plants affected by the citrus sudden death disease

Citrus sudden death (CSD) is a disease of unknown etiology that greatly affects sweet oranges grafted on Rangpur lime rootstock, the most important rootstock in Brazilian citriculture. We performed a proteomic analysis to generate information related to this plant pathogen interaction. Protein profiles from healthy, CSD-affected and CSD-tolerant stem barks, were generated using two-dimensional gel electrophoresis. The protein spots were well distributed over a pI range of 3.26 to 9.97 and a molecular weight (MW) range from 7.1 to 120 kDa. The patterns of expressed proteins on 2-DE gels made it possible to distinguish healthy barks from CSD-affected barks. Protein spots with MW around 30 kDa and pI values ranging from 4.5 to 5.2 were down-regulated in the CSD-affected rootstock bark. This set of protein spots was identified as chitinases. Another set of proteins, ranging in pI from 6.1 to 9.6 with an MW of about 20 kDa, were also suppressed in CSD-affected rootstock bark; these were identified as miraculin-like proteins, potential trypsin inhibitors. Downregulation of chitinases and proteinase inhibitors in CSD-affected plants is relevant since chitinases are well-known pathogenesis-related protein, and their activity against plant pathogens is largely accepted.

Nuclear magnetic resonance characterization of metabolite disorder in orange trees caused by citrus sudden death disease

Citrus sudden death (CSD) is a new disease of sweet orange and mandarin trees grafted on Rangpur lime and Citrus volkameriana rootstocks. It was first seen in Brazil in 1999, and has since been detected in more than four million trees. The CSD causal agent is unknown and the current hypothesis involves a virus similar to Citrus tristeza virus or a new virus named Citrus sudden death-associated virus. CSD symptoms include generalized foliar discoloration, defoliation and root death, and, in most cases, it can cause tree death. One of the unique characteristics of CSD disease is the presence of a yellow stain in the rootstock bark near the bud union. This region also undergoes profound anatomical changes. In this study, we analyse the metabolic disorder caused by CSD in the bark of sweet orange grafted on Rangpur lime by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and imaging. The imaging results show the presence of a large amount of non-functional phloem in the rootstock bark of affected plants. The spectroscopic analysis shows a high content of triacylglyceride and sucrose, which may be related to phloem blockage close to the bud union. We also propose that, without knowing the causal CSD agent, the determination of oil content in rootstock bark by low-resolution NMR can be used as a complementary method for CSD diagnosis, screening about 300 samples per hour.

Caracterização biométrica e acúmulo de nutrientes em porta-enxertos de caramboleira cultivada em solução nutritiva

O conhecimento sobre o crescimento e o acúmulo de nutrientes em hipobiotos de caramboleira permite melhor eficiência da adubação na produção de hipobiotos (porta-enxertos). Objetivou-se determinar o crescimento e o acúmulo de nutrientes em hipobiotos de caramboleira cultivada em solução nutritiva. O experimento constituiu de cinco tratamentos, referentes aos tempos de coleta 25; 50; 75; 100 e 125 dias após o transplantio, dispostos em delineamento inteiramente casualizado em seis repetições. As plantas utilizadas foram obtidas de sementes de frutos de caramboleira 'Malásia', cultivadas em vasos com solução nutritiva. Nos diferentes órgãos dos hipobiotos (folhas, caule e raízes), avaliou-se o crescimento e o acúmulo de nutrientes e os índices nutricionais, a cada 25 dias. O ponto de enxertia (6 mm) foi atingido aos 110 dias após o transplantio. A ordem decrescente dos nutrientes acumulados em cada hipobioto produzido é de (em mg por planta): N = 634; K = 368; Ca = 152; Mg = 106; S = 98; P = 88 (em µg por planta) de: Fe = 2.963; Mn = 2.165; B = 722; Zn =780, e Cu = 96. O acúmulo médio de nutrientes é maior nas folhas > caule = raízes. O período de maior exigência de nutrientes pelos hipobiotos é compreendido entre 25-75 dias após o transplantio. As diferentes taxas de acumulação líquida dos nutrientes, nas diferentes partes da caramboleira, nem sempre acompanham a taxa de acumulação de nutrientes do respectivo órgão.

Distribuição do sistema radicular de porta-enxertos de umezeiro enxertados com o pessegueiro 'Aurora-1'

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

Produção de mudas de maracujazeiro-amarelo por enxertia hipocotiledonar sobre sete espécies de passifloras

The yellow passion fruit (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Deg.) Passifloraceae is the main crop in Brazil, and the crop has found some difficulties, particularly concerned to the orchards longevity, which has been reduced due to diseases and nematodes that attack the root system. This study was carried out to establish technologies for the production of seedlings of yellow passion fruit by hypocotyledonary grafting on seven rootstocks. The treatments used as rootstocks were: P. edulis f. flavicarpa, P. caerulea, P. alata, P. giberti, P. coccinea, P. cincinnata and P. setacea. The experimental design was completely randomized, with 36 replications for each rootstock. The percentage of graft survival, plant height, number of leaves and rootstock diameter were the characteristics evaluated. The hypocotyledonary grafting methodology was successful for most species tested. P. caerulea, P. giberti, P. cincinnata and P. flavicarpa were the stood out rootstocks by their high conditions of plants growth, and by their early plants production.

Nitrogênio, fósforo e potássio na nutrição e na produção de mudas de laranjeira 'Valência', enxertada sobre citrumeleiro 'Swingle'

O experimento foi conduzido em estufa telada na FCAV/Unesp Câmpus Jaboticabal-SP, durante o período de novembro de 2005 a janeiro de 2007. O estudo teve por objetivo avaliar componentes do desenvolvimento e do estado nutricional de mudas de laranjeira 'Valência', enxertada sobre citrumeleiro 'Swingle', cultivado em substrato, em função de doses de nitrogênio, fósforo e potássio. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3³ + 1, sendo 3 fatores (nitrogênio, fósforo e potássio), 3 doses e uma testemunha (sem adubação), com 3 repetições. A unidade experimental foi constituída de uma muda de laranjeira por sacolas de 5 dm-3, contendo 2,5 kg de substrato casca de Pinus e vermiculita. Os tratamentos foram constituídos pela aplicação das seguintes doses de nutrientes em mg por dm³ de substrato: N1/2:459, N1:918 e N2:1836; P1/2:92, P1:184 e P2: 368; K1/2:438, K1:876 e K2:1752. Aos 424 dias após a semeadura, as plantas foram divididas em raízes e parte aérea para a determinação da massa da matéria seca, altura, área foliar, diâmetro do caule e conteúdo de nutrientes. As adubações com N, P e K proporcionaram maior crescimento e maior acúmulo de N, P e K na parte aérea e nas raízes das mudas de laranjeira, em substrato de casca de Pinus e vermiculita, em relação à testemunha. A dose de 459 mg dm-3 de N e as doses de P e K 184 e 876 mg dm-3, respectivamente, proporcionaram melhor crescimento da parte aérea das mudas; porém, na dose recomendada de N de 918 mg dm-3, ocorreu maior crescimento do sistema radicular.

Produtividade e qualidade dos frutos da laranjeira 'Pêra' clone IAC em 16 porta-enxertos na região de Bebedouro-SP

Avaliou-se a influência de 16 porta-enxertos na produtividade, nas características físicas e químicas (sólidos solúveis totais-°Brix; acidez; ratio; porcentagem de suco; índice tecnológico e tamanho dos frutos) dos frutos da laranjeira 'Pêra' [Citrus sinensis (L.) Osbeck] e na incidência e severidade da clorose variegada dos citros (CVC). O plantio do experimento foi realizado em julho de 1993, com espaçamento de 6,0 m entre linhas e 3,5 m entre plantas (476 plantas/ha). O experimento foi conduzido sem irrigação. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, duas plantas por parcela, três repetições e 16 tratamentos, constituídos pelas seguintes cultivares porta-enxertos: tangerineira 'Sun Chu Sha Kat' (Citrus reticulata Blanco), tangerineira 'Pectinífera' (C. reticulata), 'Shekwasha' (C. depressa Hayata), tangerineira 'Pectinífera/Shekwasha' (C. depressa Hayata), tangerineira 'Batangas' (C. reticulata), tangerineira 'Oneco' (C. reticulata), citrangor [citrange (Poncirus trifoliata Raf. x C. sinensis) x C. sinensis], citrandarin [C.sunki hort. Ex Tanaka) x Poncirus trifoliata (L.) Raf. cv. English, tangerineira 'Sunki' (C. sunki), tangerineira 'Suen-Kat' (C. sunki), tangerineira 'Nasnaran' (C. amblycarpa Ochse), tangerineira 'Venezuela' (C. reticulata), tangerineira Heen Naran (C. lycopersicaeformis hort. ex Tan. ), limoeiro 'Cravo' (C. limonia Osbeck) x tangerineira 'Cleópatra' (C. reshni hort ex Tanaka), limoeiro 'Cravo' (C. limonia), tangerineira 'Cleópatra' (C. reshni). A intensidade da clorose variegada dos citros variou em função dos porta-enxertos e não se relacionou com a produção de frutos até a quarta safra. Os porta-enxertos estudados, com exceção da tangerineira Nasnaran, proporcionaram qualidade e produções iniciais de frutos similares aos do limoeiro 'Cravo'.

Pegamento e crescimento inicial de enxertos do pessegueiro 'Aurora-1' em clones de umezeiro (Prunus mume Sieb. et Zucc.) e 'Okinawa' [Prunus persica (L.) Batsch] propagados por estacas herbáceas

O presente estudo teve por objetivo avaliar o pegamento e o crescimento inicial de enxertos do pessegueiro 'Aurora-1' em clones de umezeiro (Prunus mume Sieb. et Zucc.) e 'Okinawa' [Prunus persica (L.) Batsch] propagados por estacas herbáceas. Realizaram-se dois experimentos, adotando-se a enxertia de borbulhia por escudo (março) e borbulhia por escudo modificada (julho). Com os resultados obtidos, pode-se concluir que é viável a realização da enxertia do 'Aurora-1' nos Clones 05; 10 e 15 de umezeiro e no 'Okinawa', tanto em março quanto em julho, com as metodologias utilizadas. O 'Okinawa' induz crescimento mais rápido ao enxerto, de forma que o ponto máximo do comprimento é atingido em tempo menor.

Distribuição do sistema radicular do pessegueiro 'Okinawa' propagado por sementes e por estacas herbáceas

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

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.

Declínio dos citros: algo a ver com o sistema de produção de mudas cítricas?

Na atualidade, a citricultura paulista enfrenta sérios problemas com o surgimento de novas enfermidades limitantes ao processo produtivo. Uma das alternativas para prevenir essas enfermidades é, seguramente, a produção de mudas certificadas, com borbulhas e sementes de assegurada qualidade genética e sanitária, produzidas em containers ou sacos plásticos, sob fiscalização dos órgãos competentes, garantindo-se, assim, a sanidade das mesmas. No entanto, tem-se verificado que grande parte do processo operacional de produção de mudas cítricas foi parcialmente adaptado da produção de essências florestais (eucalipto), onde se insere, principalmente, o emprego de tubetes com comprimento de 12 cm. Tal prática desencadeia uma grave deformidade morfológica no sistema radical das mudas cítricas, reduzindo o seu potencial de crescimento, quando são plantadas a campo, em local definitivo. Como a principal causa desencadeadora do declínio dos citros parece ser o estresse hídrico, plantas oriundas desse sistema de produção de mudas, mostram-se muito mais vulneráveis ao estresse e, conseqüentemente, a esta anomalia. Como atualmente todas as mudas produzidas no Estado de São Paulo provêm desse sistema de produção, seguramente o declínio dos citros tenderá a ser, futuramente, muito mais freqüente e severo nos casos de combinações vulneráveis à sua ocorrência.

Seleção de porta-enxertos resistentes ao cancro da haste e seus efeitos na produtividade de melão 'Bônus nº 2'

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

Reação de clones de umezeiro (Prunus mume sieb. et zucc.) e cultivares de pessegueiro a Meloidogyne javanica (treub, 1885) Chitwood, 1949

Um amplo projeto de estudos sobre a utilização do umezeiro como porta-enxerto para pessegueiro está sendo desenvolvido na FCAV/UNESP, Câmpus de Jaboticabal-SP, devido, especialmente, às promissoras características para uso como redutor de vigor da copa e sua boa qualidade de frutos. Alguns trabalhos na literatura citam o umezeiro como resistente ao nematóide das galhas, entretanto dispõe-se de poucas informações. Neste trabalho, teve-se por objetivo estudar a reação de clones de umezeiro e cultivares de pessegueiro a Meloidogyne javanica. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, com 6 tratamentos (Clones 05; 10 e 15 de umezeiro e as cultivares Okinawa, Aurora-1 e Dourado-1 de pessegueiro) e 9 repetições. As plantas foram mantidas em vasos de cerâmica contendo uma mistura de solo e areia (1:1, v/v), previamente autoclavada a 121ºC e 1kgf.cm-2 por 2 horas. Aos sessenta dias após o plantio, cada planta foi inoculada com 3.000 ovos e juvenis de segundo estádio de Meloidogyne javanica. Aos 100 dias após a inoculação, as plantas foram colhidas para avaliação da massa de matéria fresca do sistema radicular, número de galhas por sistema radicular, número de ovos e juvenis por 10 g de raízes, número de ovos e juvenis por sistema radicular e fator de reprodução. Verificou-se que todos os clones e cultivares de umezeiro e pessegueiro, respectivamente, mostraram-se resistentes a Meloidogyne javanica.

Resistência de clones de umezeiro e cultivares de pessegueiro a Meloidogyne incognita (nemata: Heteroderidae)

O presente estudo teve por objetivo avaliar a reação dos Clones 05; 10 e 15 de umezeiro (Prunus mume Sieb. et Zucc.) e das cultivares Okinawa, Aurora-1 e Dourado-1 de pessegueiro [Prunus persica (L.) Batsch] a Meloidogyne incognita (Kofoid and White) Chitwood, em condições de casa de vegetação. As plantas foram mantidas em vasos de cerâmica contendo uma mistura de solo e areia (1:1, v/v), previamente autoclavada a 121ºC e 1kgf.cm-2 por 2 horas. Aos 60 dias após o plantio, cada planta foi inoculada com 2.000 ovos e juvenis de segundo estádio de Meloidogyne incognita. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com 6 tratamentos (genótipos) e 9 repetições. Transcorridos 116 dias após a inoculação, as plantas foram colhidas para avaliação do sistema radicular. Foi possível verificar que o número de galhas por sistema radicular, o número de ovos e juvenis por 10g de raízes e por sistema radicular foi nulo ou praticamente nulo em todos os clones e nas cultivares estudadas, de forma que os respectivos fatores de reprodução foram todos inferiores a 1. Conclui-se que os Clones 05; 10 e 15 de umezeiro, assim como as cultivares Okinawa, Aurora-1 e Dourado-1 de pessegueiro são resistentes a Meloidogyne incognita.