Functional studies of lignin biosynthesis genes and putative flowering gene in Miscanthus x giganteus and studies on indolyl glucosinolate biosynthesis and translocation in Brassica oleracea

The first topic area of this thesis involved studies on the accumulation and translocation of glucosinolates (GSs), bioactive secondary plant compounds, in broccoli plants. Changes in GS accumulation and gene expression levels in response to exogeneous methyl jasmonate (MeJA) treatment were analyzed in different tissue types at different developmental stages of broccoli. Greater accumulation of GSs with MeJA treatment was observed in apical leaves of broccoli seedlings and florets of plants at harvest maturity. Increases in indolyl GS in apical leaves of seedlings and florets were coupled with the up-regulation of indolyl GS biosynthesis genes. The accumulation of indolyl GSs appears to be modulated by MeJA treatment in an organ-specific manner for optimal distribution of defense substances in the plant. Metabolic profiling of hydrophilic metabolites using GC-MS demonstrated increased accumulation of various phenolics, ascorbates and amino acids in broccoli tissues after MeJA treatment. Distinct changes in carbohydrate levels observed between different tissues (vegetative leaves and floret tissues) of broccoli plants after treatment suggest that carbon metabolism is differentially modulated by MeJA treatment in different tissue types depending on sink-source relationships. Reduced levels of hexose sugars and tricarboxylic acid intermediates after MeJA treatment may reflect the increased requirement for carbon and energy needed to drive secondary product biosynthesis to accumulate metabolites for defense against insects and other herbivores. Substantial increases of indolyl and aromatic GSs after exogenous treatment with MeJA in stem and petioles of seedlings and the existence of intact indolyl-GS forms in phloem exudates suggest enhanced de novo synthesis in combination with active transport. Indoly GSs share structural similarities with the auxin, IAA, and may interact with components of the auxin transport system for intra- and extra-cellular transport or translocation. Application of the auxin efflux inhibitor, 1-naphthylphthalamic acid (NPA) reduced MeJA-mediated accumulation of indolyl GSs in broccoli florets and seedling tissues. NPA did not inhibit expression of indolyl GS biosynthesis genes shown to be upregulated by MeJA treatment or the accumulation of tryptophan, the amino acid precursor of indolyl GSs. Exogenous application of benzyl GS to Arabidopsis roots induced ectopic expression of the PIN1 protein associated with the auxin transport system similar to treatment with NPA, again suggesting GS interaction with the auxin efflux carrier system. The inhibitory effect of NPA on MeJA-mediated accumulation of GS may be due to competitive binding of NPA to auxin efflux carrier components and that GS transport is mediated by the auxin transport system. The inhibitory effect of NPA on indolyl and aromatic GS accumulation and the bioactivity of exogenous treatment of these GS compounds in PIN1 localization, Arabidopsis root growth, and gravitrophic response suggest that indolyl and aromatic GSs may be antagonistic to IAA transport and biosynthesis. Indolyl and aromatic GSs can also be potentially converted into IAA by hydrolysis. This intrinsic feature of GSs may be the part of a sophisticated regulatory process where the metabolic pathways in the plant shift from active growth to a reversible defense posture in response to biotic or abiotic stress. It seems likely that indolyl and aromatic GSs are important compounds that provide connections between jasmonate and auxin signaling. Further studies are required to reveal the regulatory mechanism for crosstalk between the two hormones. The third part of this research was to investigate effect of selenium fertilization and MeJA treatment on accumulation of GSs in broccoli florets. Increasing dietary intake of the element selenium (Se) has been shown to reduce the risk of cancer. Simultaneous enhancement of both Se and GS concentrations in broccoli floret tissue were conducted through the combined treatment of MeJA with Se fertilization. A low level of Se fertilization (concentration) with MeJA treatment displayed no significant changes in total aliphatic GS concentrations with 90% and 50% increases in indolyl and total GSs concentrations, respectively. This result suggests that Se- and GS-enriched broccoli with improved health-promoting properties can be generated by this combined treatment. The second topic of this thesis was conducted to provide basic information required to improve biomass quality and productivity and develop tools for gene transformation in Miscanthus x giganteus. The perennial rhizomatous grass, Miscanthus x giganteus is an ideal biomass crop due to its rapid vegetative growth and high biomass yield potential. As a naturally occurring sterile hybrid, M. x giganteus must be propagated vegetatively by mechanicalling divided rhizomes or from micropropagated plantlets. The effect of callus type, age and culture methods on regeneration competence was studied to improve regeneration efficiency and shorten the period of tissue culture in M. x giganteus propagation. Seven lignin biosynthesis genes and one putative flowering gene were isolated from M. x giganteus by PCR reactions using maize othologous sequences. Southern hybridization and nuclear DNA content analysis indicated that the genes isolated from M. x giganteus exist in the genome of other Miscanthus species as multiple copies. Analysis of lignin content and histological staining of lignin deposition indicated that higher lignin content is found in mature stem node tissues compared to young leaves and apical stem nodal tissues. Cell wall lignification is associated with increasing tissue maturity in Miscanthus species. RNAi and antisense constructs harboring sequences of these genes were developed to generate Miscanthus transgenic plants with suppressed of lignin biosynthesis and delayed flowering.

Análise de crescimento e produtividade do pak choi cultivado sob diferentes doses de nitrogênio

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes doses de nitrogênio no crescimento e produtividade do pak choi. O experimento foi conduzido, em cultivo protegido, de outubro a novembro de 2007, em Marechal Cândido Rondon, PR. O delineamento experimental foi de blocos casualizados, com cinco tratamentos (0, 60, 105, 150 e 195 kg ha-1 de N) e quatro repetições. O nitrogênio foi aplicado em três diferentes épocas (transplantio, 7 e 14 dias após o transplantio). Foram realizadas cinco coletas das plantas, semanalmente, avaliando-se a produção de massa da matéria seca e área foliar, para obtenção das taxas de crescimento absoluto e relativo, taxa assimilatória líquida, razão de área foliar e área foliar específica. Na colheita, foram avaliados altura da planta, diâmetro e matéria fresca da parte aérea e produtividade. Incrementos na adubação nitrogenada até a dose de 195 kg ha-1 proporcionam incrementos no crescimento e produtividade do pak choi.

Variação estacional da oferta e preços de couve-flor em Minas Gerais

Em virtude da variedade de cultivares atualmente disponíveis, de suas diferentes exigências climáticas e das diferenças climáticas entre as várias regiões produtoras, a couve-flor pode apresentar variações estacionais de oferta e de preços ao longo do ano. O objetivo do presente trabalho foi estudar a variação estacional da oferta e dos preços da couve-flor praticados no Estado de Minas Gerais, representados pelas unidades da CEASAMINAS, bem como as componentes dessa oferta para cada principal região abastecedora do Estado, no período de 2005 a 2009. A unidade CEASAMINAS (Grande BH) foi responsável por 68% da comercialização anual de couve-flor em Minas Gerais por meio das unidades da CEASAMINAS, que oscilou entre 9.420 e 10.937 toneladas anuais. A quase totalidade de produção proveio de municípios mineiros, localizados em quatro grandes mesorregiões: Região Metropolitana de Belo Horizonte, Campo das Vertentes, Triângulo Mineiro e Vale do Rio Doce, que representaram, respectivamente, 49%, 28%, 9% e 6% da oferta anual. As variações estacionais de oferta refletiram claramente as limitações dos cultivares atualmente disponíveis e a necessidade de novos cultivares que possam tolerar as grandes oscilações de temperatura nos meses de meia estação. Também ficou evidente que, a despeito da disponibilidade de cultivares de verão, a produção de couve-flor ainda é mais baixa nessa época do ano, um reflexo provável da alta precipitação que ocasiona maiores perdas por doenças na lavoura e em pós-colheita.

Adubação verde com crotalária consorciada ao minimilho antecedendo a couve-folha sob manejo orgânico

Este experimento foi realizado em Seropédica, RJ, com três tratamentos de cultivos para adubação verde, compostos por milho, consórcio de milho com crotalária e crotalária, em blocos ao acaso. Durante o crescimento, realizou-se a colheita de minimilho. Após o corte das plantas, os tratamentos foram combinados com duas formas de preparo do solo: plantio direto e preparo convencional, em esquema de subparcelas, com posterior plantio de couve-folha. As avaliações constaram de produção de matérias fresca e seca e acúmulo de nutrientes da parte aérea dos adubos verdes; produtividade, peso de palha e número de espigas; acúmulo de nutrientes nas espigas; comprimento, diâmetro e peso de espigas de minimilho e número de espigas por planta; produtividade, número de folhas, área foliar, matéria seca, produtividade por colheita, área específica por colheita e acúmulo de N na couve-folha, e balanço de N no sistema. O monocultivo de milho proporcionou produtividade e número de espigas de minimilho comerciais maiores (respectivamente 797,2 kg ha-1 e 123.785 un ha-1), bem como maior acúmulo de N, P, Ca e Mg nas espigas despalhadas e de N, K e Ca na palha das espigas. O consórcio proporcionou maior número de espigas por planta (0,91). A maior produção de biomassa foi proporcionada pelo consórcio de crotalária e milho (7,43 Mg ha-1). O acúmulo de nitrogênio proporcionado pelo consórcio foi superior ao do monocultivo de milho e equivalente ao do monocultivo de crotalária. Na couvefolha, houve diferença apenas na emissão de folhas (1.967.083 un ha-1), com superioridade do plantio direto.

Deterrência alimentar em Ascia monuste orseis Godart (Lepidoptera: Pieridae) induzida por soluções homeopáticas

A couve, Brassica oleracea var. acephala, destaca-se entre as plantas hortícolas como sendo frequentemente atacada por pragas, dentre as quais o curuquerê da couve, Ascia monuste orseis (Godart, 1819) (Lepidoptera: Pieridae). O controle desse inseto tem sido feito com inseticidas. Na agricultura orgânica, o uso dos referidos produtos é proibido e já existem alguns casos em que agricultores estão substituindo-o, por outras alternativas menos danosas ao meio ambiente, como as soluções homeopáticas, substâncias apontadas como ferramentas para Agroecologia. Este trabalho teve por objetivo verificar se soluções homeopáticas proporcionam mecanismos de antibiose, como deterrência alimentar, em Ascia monuste orseis, em couve 'manteiga cv. Santo Antônio' e se podem ser utilizadas no controle de pragas. As soluções testadas foram: - Sulphur 12CH; Phosphorus 5CH; Magnesia carbonica 30CH; Ruta 5CH. A testemunha foi água destilada + álcool de cereais 70% 5CH. Para o preparo de cada solução, foram retirados 0,2 ml de cada preparado homeopático, adicionados a 200 ml de água destilada pulverizados nas folhas e nos solo dos vasos. As características analisadas foram peso de lagartas no início e no final do 4° instar; peso seco de pupa (biomassa incorporada), comprimento de lagarta no 4° instar, duração do ciclo ovo-adulto, percentagem de emergência de adultos, comprimento alar, fecundidade das fêmeas e valor nutritivo das couves tratadas. Sulphur 12CH pode ser recomendado como método alternativo eficiente no controle de A. monuste orseis. Todas as soluções homeopáticas, com exceção do Phosphorus 5CH, promoveram deterrência alimentar, mecanismo de antibiose, interferindo no ciclo biológico de A. monuste orseis.

"Influencia da época de semeadura sôbre o rendimento do repôlho"

The author carried out a study on the behavior of cabbage for a period of two years (1952 and 1953). From the results obtained it was concluded that, cabbage, Brassica oleraceae, var. capitata, developed better during the cooler season of the year, that is, from April to June and, the yield decresed from the beginning to the end of the sowing time, that is, from April to Ocotber.

Desempenho agronômico e variabilidade genética em genótipos de couve

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho agronômico de acessos de couve e estimar os parâmetros genéticos e a correlação entre características de interesse para o melhoramento. O experimento foi realizado em delineamento de blocos ao acaso, com 30 genótipos de couve, entre os quais, três cultivares comerciais, de diferentes empresas. Foram utilizadas quatro repetições, com cinco indivíduos por parcela. Verificou-se variabilidade genética entre os genótipos, com predominância dos efeitos genéticos sobre os ambientais, o que indica a possibilidade de se obterem ganhos genéticos representativos com o melhoramento. As características importantes para o melhoramento da espécie foram: comprimento e largura de folha, diâmetro de pecíolo, área foliar, altura de planta, número de brotações e massa de folhas secas. Os genótipos comerciais apresentaram menor área foliar, massa de matéria seca de folhas, altura de planta, comprimento e largura de folha, comprimento de pecíolo, e número de brotações e de folhas comerciais.

Correlações genotípicas e análise de trilha em famílias de meios-irmãos de couve de folhas

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar, por meio de correlação genotípica e análise de trilha, as associações entre características em famílias de meios-irmãos de couve e os possíveis efeitos da seleção truncada. Foram avaliadas 13 características em 24 famílias de meios-irmãos de couve. Realizaram-se quatro análises de trilha, tendo-se considerado as seguintes variáveis básicas: altura de planta, número de brotações, número de folhas por planta e diâmetro do caule. Cada análise considerou 12 características como variáveis explicativas. Constataram-se as maiores estimativas de correlação entre as seguintes características: comprimento e largura do pecíolo; número de folhas; massa de matéria fresca de folhas; e comprimento e largura de folhas. A seleção quanto ao menor número de brotações ocasiona a redução do comprimento do pecíolo; quanto ao maior número de folhas, proporciona aumento da produção de massa de matéria fresca de folhas e redução da massa de matéria fresca por folha; e, quanto ao maior diâmetro do caule, ocasiona o aumento da produção de massa de folhas frescas. A seleção truncada quanto à altura de plantas não ocasiona alterações expressivas às demais características avaliadas.

Detecção, transmissão e efeito de Xanthomonas campestris pv. campestris na qualidade fisiológica de sementes de brócolis

A detecção, a transmissão e o efeito de Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) na qualidade fisiológica de sementes de brócolis (Brassica oleracea var. italica) foram avaliadas, a partir de sementes obtidas de plantas ("Baron, Flórida, Hana Midori Sakata, Precoce Piracicaba de Verão, Ramoso Santana e Sabre") inoculadas com a bactéria, em condições de campo. Para a detecção do patógeno nas sementes foram utilizados os meios de cultura semi-seletivos: SX ágar, NSCAA e BSCAA; a taxa de transmissão da bactéria pelas sementes às plântulas foi avaliada usando semeadura em areia e meio de cultura contido em tubo de ensaio. Para a avaliação da qualidade fisiológica das sementes foram realizados o teste padrão de germinação e os testes de vigor: envelhecimento acelerado, índice de velocidade de emergência, crescimento das plântulas e massa seca. De acordo com os resultados, o meio de cultura semi-seletivo NSCAA foi mais eficaz para detectar Xcc em sementes de brócolis; não houve diferença significativa entre os genótipos na taxa de transmissão da bactéria pelas sementes e Xcc não afetou a germinação e o vigor das sementes.

Detecção, transmissão e efeito de Xanthomonas campestris pv. campestris na qualidade fisiológica de sementes de brócolis

A detecção, a transmissão e o efeito de Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) na qualidade fisiológica de sementes de brócolis (Brassica oleracea var. italica) foram avaliados, a partir de sementes obtidas de plantas ("Baron, Flórida, Hana Midori Sakata, Precoce Piracicaba de Verão, Ramoso Santana e Sabre") inoculadas com a bactéria, em condições de campo. Para a detecção do patógeno nas sementes foram utilizados os meios de cultura semi-seletivos: SX ágar, NSCAA e BSCAA; a taxa de transmissão da bactéria pelas sementes às plântulas foi avaliada usando semeadura em areia e meio de cultura contido em tubo de ensaio. Para a avaliação da qualidade fisiológica de sementes foram realizados o teste padrão de germinação e os testes de vigor: envelhecimento acelerado, índice de velocidade de emergência, crescimento de plântulas e massa seca. De acordo com os resultados, o meio de cultura semi-seletivo NSCAA foi mais eficaz para detectar Xcc em sementes de brócolis; não houve diferença significativa entre os genótipos na taxa de transmissão da bactéria pelas sementes e Xcc não afetou a germinação e o vigor das sementes.

Produtividade do brócolis-de-cabeça sob diferentes sistemas de irrigação

RESUMO Na agricultura sustentável, busca-se o sistema de irrigação que proporcione alta produtividade comercial com o mínimo de água aplicada. Assim, objetivou-se pelo presente estudo avaliar a produtividade do brócolis-de-cabeça irrigado por diferentes sistemas de irrigação. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, utilizando quatro repetições e cinco tratamentos que correspondem aos sistemas de irrigação: gotejamento superficial, gotejamento subsuperficial, microaspersão, Santeno® e aspersão convencional. A cultivar utilizada foi o brócolis-de-cabeça (Brassica oleracea var.italica, híbrido Lord Summer). Foram avaliados o diâmetro de inflorescência (DI), a produtividade comercial de inflorescência (PCI) e a produtividade da água (PA). O desempenho dos sistemas foi determinado por meios do coeficiente de uniformidade de Christiansen (CUC) e coeficiente de uniformidade de distribuição (CUD). O desempenho dos sistemas de irrigação avaliados foi diretamente proporcional ao aumento de DI, PCI e PA. O sistema de irrigação por gotejamento subsuperficial apresentou maior produtividade em relação aos demais sistemas avaliados, e os maiores valores de DI (19,5±0,42 cm), PCI (12,3±0,56 t ha-1) e PA (5,2±0,20 kg m-3) foram obtidos com a menor lâmina aplicada durante o ciclo de cultivo (236,8 mm).

Potencial fisiológico de sementes de couve-flor e desempenho das plantas em campo

A pesquisa teve como objetivo estudar a relação entre o potencial fisiológico de sementes de couve-flor e o desempenho das plantas em casa de vegetação e em campo. Dois experimentos foram conduzidos, em anos consecutivos, utilizando seis lotes de sementes do cultivar Sharon. O potencial fisiológico foi avaliado mediante testes de germinação (velocidade e percentagem), de emergência de plântulas, de deterioração controlada, de envelhecimento acelerado, de condutividade elétrica e de lixiviação de potássio. O desempenho das plântulas e plantas foi determinado, em casa de vegetação e após o transplante, por meio da avaliação da altura, número de folhas e massa seca. Para avaliação da produção determinou-se o diâmetro e peso médio das cabeças e a produtividade; no segundo experimento, também determinou-se a percentagem de replantio. O delineamento experimental utilizado nos testes de laboratório foi o inteiramente casualizado e, nos conduzidos em casa de vegetação e em campo, foi o de blocos casualizados, com quatro repetições. Os testes de envelhecimento acelerado ou de deterioração controlada devem ser usados conjuntamente com os de condutividade elétrica ou de lixiviação de potássio para a identificação de lotes de sementes de couve-flor com possibilidade de apresentar comportamento diferenciado das plantas em campo. O nível de vigor das sementes de couve flor influencia o desenvolvimento inicial das plantas, quando as diferenças entre o potencial fisiológico dos lotes são acentuadas, mas esse efeito não persiste em fases mais adiantadas e não afeta a produção da cultura.

Suitability of Arabidopsis thaliana as a model for host plant-Plutella xylostella-Cotesia plutellae interactions

Successful pest management is often hindered by the inherent complexity of the interactions of a pest with its environment. The use of genetically characterized model plants can allow investigation of chosen aspects of these interactions by limiting the number of variables during experimentation. However, it is important to study the generic nature of these model systems if the data generated are to be assessed in a wider context, for instance, with those systems of commercial significance. This study assesses the suitability of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. (Brassicaceae) as a model host plant to investigate plant-herbivore-natural enemy interactions, with Plutella xylostella (L.) (Lepidoptera: Plutellidae), the diamondback moth, and Cotesia plutellae (Kurdjumov) (Hymenoptera: Braconidae), a parasitoid of P. xylostella. The growth and development of P. xylostella and C. plutellae on an A. thaliana host plant (Columbia type) were compared to that on Brassica rapa var. pekinensis (L.) (Brassicaceae), a host crop that is widely cultivated and also commonly used as a laboratory host for P. xylostella rearing. The second part of the study investigated the potential effect of the different A. thaliana background lines, Columbia and Landsberg (used in wider scientific studies), on growth and development of P. xylostella and C. plutellae. Plutella xylostella life history parameters were found generally to be similar between the host plants investigated. However, C. plutellae were more affected by the differences in host plant. Fewer adult parasitoids resulted from development on A. thaliana compared to B. rapa, and those that did emerge were significantly smaller. Adult male C. plutellae developing on Columbia were also significantly smaller than those on Landsberg A. thaliana.

Detecção, transmissão e efeito de Xanthomonas campestris pv. campestris na qualidade fisiológica de sementes de brócolis

A detecção, a transmissão e o efeito de Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) na qualidade fisiológica de sementes de brócolis (Brassica oleracea var. italica) foram avaliados, a partir de sementes obtidas de plantas (Baron, Flórida, Hana Midori Sakata, Precoce Piracicaba de Verão, Ramoso Santana e Sabre) inoculadas com a bactéria, em condições de campo. Para a detecção do patógeno nas sementes foram utilizados os meios de cultura semi-seletivos: SX ágar, NSCAA e BSCAA; a taxa de transmissão da bactéria pelas sementes às plântulas foi avaliada usando semeadura em areia e meio de cultura contido em tubo de ensaio. Para a avaliação da qualidade fisiológica de sementes foram realizados o teste padrão de germinação e os testes de vigor: envelhecimento acelerado, índice de velocidade de emergência, crescimento de plântulas e massa seca. de acordo com os resultados, o meio de cultura semi-seletivo NSCAA foi mais eficaz para detectar Xcc em sementes de brócolis; não houve diferença significativa entre os genótipos na taxa de transmissão da bactéria pelas sementes e Xcc não afetou a germinação e o vigor das sementes.

Subdosages of Bacillus thuringiensis on Plutella xylostella) (Lepepidoptera: plutellidae) and Trichogramma pretiosum (Hymenoptera: trichogrammatidae)

The aim of this paper was to evaluate the biological aspects of Plutella xylostella and Trichogramma pretiosum in eggs of the F2 generation of P. xylostella under the influence of Bacillus thuringiensis in laboratory conditions. The experiment was conducted in the Laboratorio de Biologia and Criacao de Insetos of Faculdade de Ciencias Agrarias e Veterinarias de Jaboticabal - UNESP reen collars contaminated with strains and commercial product based on B. thuringiensis in the laboratory. The eggs obtained from the F2 generation of P. xylostella evaluated the biological parameters of T. pretiosum. It was observed that some biological characteristics of P. xylostella showed changes by the treatment with B. thuringiensis. The viability of the larvae and pupae stages, pupae weight were the biological parameters more influenced by treatments, with values significantly reduced when compared to control. However, the larvae length and pupae stages and sex ratio were similar in all treatments, with no significant biological variations. Thus, this bacterium isolated from this behavior may provide greater exposure of larvae to other natural enemies as well as generation of adults less viable, which makes them potential programs in pest control, since the interaction of the methods of control is one of the main ways to enhance the biological control of insect pests. It was observed sublethal effects on P. xylostella biology, and B. thuringiensis negative influence on the parasitism capacity and emergency of T. pretiosum.