Elevated CO(2) increases photosynthesis, biomass and productivity, and modifies gene expression in sugarcane

Because of the economical relevance of sugarcane and its high potential as a source of biofuel, it is important to understand how this crop will respond to the foreseen increase in atmospheric [CO(2)]. The effects of increased [CO(2)] on photosynthesis, development and carbohydrate metabolism were studied in sugarcane (Saccharum ssp.). Plants were grown at ambient (similar to 370 ppm) and elevated (similar to 720 ppm) [CO(2)] during 50 weeks in open-top chambers. The plants grown under elevated CO(2) showed, at the end of such period, an increase of about 30% in photosynthesis and 17% in height, and accumulated 40% more biomass in comparison with the plants grown at ambient [CO(2)]. These plants also had lower stomatal conductance and transpiration rates (-37 and -32%, respectively), and higher water-use efficiency (c.a. 62%). cDNA microarray analyses revealed a differential expression of 35 genes on the leaves (14 repressed and 22 induced) by elevated CO(2). The latter are mainly related to photosynthesis and development. Industrial productivity analysis showed an increase of about 29% in sucrose content. These data suggest that sugarcane crops increase productivity in higher [CO(2)], and that this might be related, as previously observed for maize and sorghum, to transient drought stress.

Specific leaf areas of the tank bromeliad Guzmania monostachia perform distinct functions in response to water shortage

Leaves comprise most of the vegetative body of tank bromeliads and are usually subjected to strong longitudinal gradients. For instance, while the leaf base is in contact with the water accumulated in the tank, the more light-exposed middle and upper leaf sections have no direct access to this water reservoir. Therefore, the present study attempted to investigate whether different leaf portions of Guzmania monostachia, a tank-forming C(3)-CAM bromeliad, play distinct physiological roles in response to water shortage, which is a major abiotic constraint in the epiphytic habitat. Internal and external morphological features, relative water content, pigment composition and the degree of CAM expression were evaluated in basal, middle and apical leaf portions in order to allow the establishment of correlations between the structure and the functional importance of each leaf region. Results indicated that besides marked structural differences, a high level of functional specialization is also present along the leaves of this bromeliad. When the tank water was depleted, the abundant hydrenchyma of basal leaf portions was the main reservoir for maintaining a stable water status in the photosynthetic tissues of the apical region. In contrast, the CAM pathway was intensified specifically in the upper leaf section, which is in agreement with the presence of features more suitable for the occurrence of photosynthesis at this portion. Gas exchange data indicated that internal recycling of respiratory CO(2) accounted for virtually all nighttime acid accumulation, characterizing a typical CAM-idling pathway in the drought-exposed plants. Altogether, these data reveal a remarkable physiological complexity along the leaves of G. monostachia, which might be a key adaptation to the intermittent water supply of the epiphytic niche. (C) 2009 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Respostas fisiológicas de diferentes clones de eucalipto sob diferentes regimes de irrigação

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

Influência de silicato e calcário na nutrição, produtividade e qualidade da batata sob deficiência hídrica

A aplicação de silicato de Ca e Mg pode diminuir a acidez do solo e aumentar a disponibilidade de Ca, Mg, P e Si às plantas. O Si, mesmo não sendo essencial do ponto de vista fisiológico, traz inúmeros benefícios para o crescimento e o desenvolvimento vegetal, especialmente sob estresse. Este trabalho teve por objetivo avaliar a nutrição, a produtividade e a qualidade de tubérculos e batata cultivada em solo corrigido com calcário ou silicato sob dois níveis de umidade no solo. Os tratamentos foram constituídos pela aplicação de calcário dolomítico ou silicato de Ca e Mg, visando elevar a saturação por bases do solo a 60 %, e por duas tensões de água no solo: 0,020 MPa (sem deficiência hídrica) e 0,050 MPa (com deficiência hídrica). O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em vasos contendo 50 kg dm-3 de Latossolo Vermelho de textura média. O delineamento foi inteiramente ao acaso em fatorial 2 x 2, com oito repetições. A deficiência hídrica teve pouca influência na nutrição da batateira, porém reduziu a produção de tubérculos comercializáveis. O silicato de Ca e Mg proporcionou os mesmos níveis de correção do solo e de fornecimento desses nutrientes que o calcário dolomítico, além de maior disponibilidade de P e Si no solo e maior absorção desses elementos pelas plantas de batata, podendo ser utilizado em substituição ao calcário. O fornecimento de Si à cultura da batata, mediante a aplicação de silicato, proporcionou maior altura de plantas, menor acamamento das hastes e maior produção de tubérculos comercializáveis.

Efficacy of herbicides applied to Digitaria horizontalis plants under different water conditions

Este projeto objetivou relacionar a eficiência de controle de herbicidas inibidores da ACCase aplicados em pós-emergência em plantas de Digitaria horizontalis submetidas a diferentes teores de água no solo. Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação, com a aplicação de três diferentes herbicidas (fluazifop-p-butil, haloxyfop-methyl e sethoxydim + óleo mineral Assist). O delineamento experimental utilizado para cada herbicida foi inteiramente casualizado, com quatro repetições, constituído de um fatorial 3 x 4, sendo a combinação de três manejos hídricos (-0,03, 0,07 e -1,5 MPa) e quatro doses desses produtos (100, 50, 25 e 0% da dose recomendada). A aplicação dos herbicidas foi feita em dois estádios vegetativos: 4-6 folhas e 2-3 perfilhos. As avaliações visuais de fitotoxicidade foram realizadas aos 14 dias após a aplicação e avaliou-se a matéria seca das plantas ao final do estudo. A eficiência de controle não foi influenciada pelos manejos hídricos quando se aplicou a dose recomendada de todos os herbicidas na fase inicial de desenvolvimento das plantas (estádio de 4-6 folhas). em aplicações tardias (estádio de 2-3 perfilhos), as plantas mantidas sob estresse hídrico apresentaram menor fitotoxicidade.

Variação nos níveis de prolina, diamina e poliaminas em cultivares de trigo submetidas a déficits hídricos

O objetivo deste trabalho foi avaliar duas cultivares de trigo (Triticum aestivum L.) Anahuac e IAC-24, cultivadas em solo arenoso, sob três regimes de umidade do solo (-0,027 a -0,1 MPa; -0,027 a -0,045 MPa; e -0,027 MPa -- irrigação constante). Foram analisadas as variações nos níveis de prolina, da diamina (putrescina) e das poliaminas (espermina e espermidina) e o teor relativo de água (TRA) durante o perfilhamento, emborrachamento, floração e no enchimento dos grãos. Nas plantas submetidas a déficits hídricos foi verificada menor TRA e acúmulo de prolina e putrescina; em relação às poliaminas não foram observadas diferenças entre os tratamentos. Nos tratamentos sob déficit hídrico, a cultivar IAC-24 apresentou teores mais elevados de prolina e putrescina, o mesmo sendo verificado com a cultivar Anahuac quando submetida a tratamento sem déficit hídrico.

Submicroscopical features of leaves of xyris species

The leaf infrastructure of five Xyris species were examined using scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM) and histochemical methods. All studied leaves show some features in epidermis and mesophyll, which were of considerable adaptative significance to drought stress. Such features included the occurrence of a pectic layer on the stomatal guard cells and the presence of a nehvork ofpectic compounds in the cuticle. Pectic compunds were also in abundance in lamellated walls of the mesophyll cells and on the inner surface of the sclerified cell walls of the vascular bundle sheaths. There were also specialized chlorenchymatous peg cells in the mesophyll and drops of phenolic compounds inside the epidermal cells.

Antioxidant enzyme activity and hydrogen peroxide content during the drying of Arabica coffee beans

The development of the germination process and drought stress during the drying of coffee can generate reactive oxygen species, which can be neutralized by way of antioxidant mechanisms. No studies related to antioxidant enzymes during the drying of coffee were found in the literature, and considering their importance, the enzymatic activities of superoxide dismutase (SOD), guaiacol peroxidase (GPOX) and glutathione reductase (GR), and also the hydrogen peroxide content were evaluated during the drying of two types of coffee bean, one processed as natural coffee and the other as pulped natural coffee. The results showed a reduction in the SOD, GPOX and GR enzymatic activities of the natural coffee as compared to the pulped natural coffee during the drying period. Moreover, the hydrogen peroxide content of the natural coffee was greater than that of the pulped natural coffee. These results suggest the development of oxidative stress during the coffee drying process, controlled more efficiently in pulped natural coffee by the early action of GPOX during the drying process. Nevertheless, differential responses by SOD isoenzymes and possibly the role of other peroxidases also appear to be involved in the responses observed. © 2013 Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

Aplicação de silício solúvel via solo e foliar na cultura da batata (Solanum tuberosum l.) sob deficiência hídrica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Identificação de regiões relacionadas ao déficit hídrico em Eucalyptus por meio de marcadores moleculares

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Expressão gênica diferencial durante déficit hídrico em duas cultivares de cana-de-açucar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Divergência genética entre clones de eucalipto por caracteres biométricos e fisiológicos sob deficiência hídrica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Diferentes condições de estresse hídrico no desenvolvimento de milhos transgênico e convencional

Pós-graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem) - FCA

Mecanismos fisiológicos e bioquímicos da cana-de-açúcar sob estresses induzidos por deficiência hídrica e paraquat

Pós-graduação em Agronomia (Agricultura) - FCA

EFEITOS DA IRRIGAÇÃO E DA COBERTURA DO SOLO POR POLIETILENO PRETO SOBRE AS CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DO PIMENTÃO

Os experimentos foram desenvolvidos no ano agrícola 1999-2000, em casa de vegetação, no Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP, campus de Botucatu, SP. O objetivo foi estudar o efeito de diferentes manejos da água de irrigação e de cobertura de polietileno na superfície do solo sobre o comportamento de características morfológicas das plantas de pimentão. O pimentão híbrido Elisa foi cultivado por um período de 230 dias após o transplante das mudas (DAT). O trabalho foi composto por dois experimentos: I) manejos da irrigação nas tensões de água no solo de 50 kPa e 1500 kPa, com e sem a presença de cobertura de polietileno preto sobre a superfície do solo, para o período de 29 a 168 DAT. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com seis repetições, e II) aplicação de deficiência hídrica severa no solo, através da suspensão das irrigações e retirada da cobertura de polietileno do solo, no período de 169 a 230 DAT. Verificou-se que a ocorrência de deficiência hídrica severa ocasiona elevada senescência e abscisão de folhas nas plantas; o manejo da irrigação afeta as características morfológicas das plantas, entretanto, quando submetidas a ciclos consecutivos de secamento do solo, estas plantas desenvolvem características de ‘endurecimento’ aos efeitos da deficiência hídrica. A presença de cobertura polietileno na superfície do solo está associada com alterações nas relações hídricas e na morfologia das plantas.