Identification of causal relationships among traits related to drought resistance in Stylosanthes scabra using QTL analysis

Previous studies have shown that a negative relationship exists between transpiration efficiency (TE) and carbon isotope discrimination (Delta) and between TE and specific leaf area (SLA) in Stylosanthes scabra, A glasshouse experiment was conducted to confirm these relationships in an F-2 population and to study the causal nature of these relationships through quantitative trait loci (QTL) analysis, One hundred and twenty F-2 genotypes from a cross between two genotypes within S. scabra were used. Three replications for each genotype were maintained through vegetative propagation, Water stress was imposed by maintaining plants at 40% of field capacity for about 45 d. To facilitate QTL analysis, a genetic linkage map consisting of 151 RAPD markers was developed, Results from this study show that Delta was significantly and negatively correlated with TE and biomass production. Similarly, SLA showed significant negative correlation with TE and biomass production, Most of the QTL for TE and Delta were present on linkage groups 5 and 11. Similarly, QTL for SLA, transpiration and biomass productivity traits were clustered on linkage groups 13 and 24, One unlinked marker was also associated with these traits, There were several markers coincident between different traits, At all the coincident QTL, the direction of QTL effects was consistent with phenotypic data, At the coincident markers between TE and Delta, high alleles of TE were associated with low alleles of Delta. Similarly, low alleles of SLA were associated with high alleles of biomass productivity traits and transpiration. At the coincident markers between trans-4-hydroxy-N-methyl proline (MHP) and relative water content (RWC), low alleles of MHP were associated with high alleles of RWC, This study suggests the causal nature of the relationship between TE and Delta. Phenotypic data and QTL, data show that SLA was more closely associated with biomass production than with TE, This study also shows that a cause-effect relationship may exist between SLA and biomass production.

Mineral nutrition and plant morphogenesis

Plant morphogenesis in vitro can be achieved via two pathways, somatic embryogenesis or organogenesis. Relationships between the culture medium and explant leading to morphogenesis are complex and, despite extensive study, remain poorly understood. Primarily the composition and ratio of plant growth regulators are manipulated to optimize the, quality and numbers of embryos or organs initiated. However, many species and varieties do not respond to this classical approach and require further optimization by the variation of other chemical or physical factors. Mineral nutrients form a significant component of culture media but are often overlooked as possible morphogenic elicitors. The combination of minerals for a particular plant species and developmental pathway are usually determined by the empirical manipulation of one or a combination of existing published formulations. Often only one medium type is used for the duration of culture even though this formulation may not be optimal for the different stages of explant growth and development. Furthermore, mineral studies have often focused on growth rather than morphogenesis with very little known of the relationships between mineral uptake and morphogenesis. This article examines the present knowledge of the main effects that mineral nutrients have on plant morphogenesis in vitro. In particular, the dynamics of nitrogen, phosphorus, and calcium supply during development are discussed.

Low temperature induced spikelet sterility in rice. I. Nitrogen fertilisation and sensitive reproductive period

Low temperature during panicle development in rice increases spikelet sterility. This effect is exacerbated by high rates of nitrogen (N) application in the field. Spikelet sterility induced by low temperature and N fertilisation was examined in glasshouse experiments to clarify the mechanisms involved. In two glasshouse experiments, 12-h periods of low (18/13degreesC) and high (28/23degreesC) day/night temperatures were imposed over periods of 5-7 days during panicle development, to determine the effects of low temperature and N fertilisation on spikelet sterility. In one experiment, 50% sunlight was imposed together with low temperature to investigate the additive effects of reduced solar radiation and low temperature. The effect of increased tillering due to N fertilisation was examined by a tiller removal treatment in the same experiment. Pollen grain number and spikelet sterility were recorded at heading and harvest, respectively. Although there was no significant effect of low temperature on spikelet sterility in the absence of applied N, low temperature greatly increased spikelet sterility as a result of a reduction in the number of engorged pollen grains per anther in the presence of applied N. Spikelet sterility was strongly correlated with the number of engorged pollen grains per anther. Low temperature during very early ( late stage of spikelet differentiation-pollen mother cell stage) and peak ( second meiotic division stage-early stage of extine formation) microspore development caused a severe reduction in engorged pollen production mainly as a result of reduced total pollen production. Unlike low temperature, the effect of shading was rather small. The increased tillering due to application of high rates of N, increased both spikelet number per plant and spikelet sterility under low temperature conditions. The removal of tillers as they appeared reduced the number of total spikelets per plant and maintained a large number of engorged pollen grains per anther which, in turn, reduced spikelet sterility. The number of engorged pollen grains per anther determined the numbers of intercepted and germinated pollen grains on the stigma. It is concluded that N increased tillering and spikelet number per plant and this, in turn, reduced the number of engorged pollen grains per anther, leading into increased spikelet sterility under low temperature condition.

Low temperature induced spikelet sterility in rice. II. Effects of panicle and root temperatures

Low temperatures impose restrictions on rice (Oryza sativa L.) production at high latitudes. This study is related to low temperature damage that can arise mid-season during the panicle development phase. The objective of this study was to determine whether low temperature experienced by the root, panicle, or foliage is responsible for increased spikelet sterility. In temperature-controlled glasshouse experiments, water depth, and water and air temperatures, were changed independently to investigate the effects of low temperature in the root, panicle, and foliage during microspore development on spikelet sterility. The total number of pollen and number of engorged pollen grains per anther, and the number of intercepted and germinated pollen grains per stigma, were measured. Spikelet sterility was then analysed in relation to the total number of pollen grains per spikelet and the efficiency with which these pollen grains became engorged, were intercepted by the stigma, germinated, and were involved in fertilisation. There was a significant combined effect of average minimum panicle and root temperatures on spikelet sterility that accounted for 86% of the variation in spikelet sterility. Total number of pollen grains per anther was reduced by low panicle temperature, but not by low root temperature. Whereas engorgement efficiency ( the percentage of pollen grains that were engorged) was determined by both root and panicle temperature, germination efficiency (the percentage of germinated pollen grains relative to the number of engorged pollen grains intercepted by the stigma) was determined only by root temperature. Interception efficiency (i.e. percentage of engorged pollen grains intercepted by the stigma), however, was not affected by either root or panicle temperature. Engorgement efficiency was the dominant factor explaining the variation in spikelet sterility. It is concluded that both panicle and root temperature affect spikelet sterility in rice when the plant encounters low temperatures during the microspore development stage.

Ácidos húmicos extraídos do lodo de esgoto sanitário e seus efeitos em plantas

O lodo de esgoto possui alto teor de matéria orgânica porém, também estão presentes diferentes poluentes e patógenos. Desta forma, neste trabalho foi extraído ácido húmico (AH) o qual é um composto resultante do fracionamento de substâncias húmicas que compreendem um grupo de compostos de carbono gerados na decomposição de resíduos orgânicos que sofrem ressíntese formando o húmus. O ácido húmico promove diversos benefícios nos vegetais, como crescimento, elongação celular, tolerância a estresses e aumento da permeabilidade da membrana plasmática. Com base nestas características, o presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos citogenéticos (ensaio Allium cepa), fisiológicos, anatômicos e bioquímicos do ácido húmico do lodo de esgoto sanitário. Foi realizada caracterização elementar do material para a definição das doses. Após 20 dias de tratamento, foram realizadas coletas do material e, posteriormente, analisadas. A caracterização química do AH indicou-o como bom condicionador para culturas apresentando elevadas taxas de C, H e N. Não foi observado efeito de toxicidade, citotoxicidade, genotoxicidade e mutagenicidade do AH. Foi verificado aumento expressivo de todos os pigmentos fotossintéticos vegetais nas concentrações mais altas (2 mM C L-1 e 4 mM C L-1). Houve aumento da expressão da ATPAse em todos os tratamentos e das enzimas do estresse oxidativo (CAT, SOD, APX, GST) em diferentes concentrações. A integração destas análises permitiu concluir que o ácido húmico do lodo de esgoto pode ser utilizado como adubo orgânico, pois foi observado benefícios no vegetal tais como maior crescimento vegetal e aumento da atividade nas enzimas do estresse oxidativo.

Diversidade genética em cultivares de arroz e correlações entre caracteres agronômicos

O objetivo deste trabalho foi estimar as correlações genotípicas entre caracteres e investigar a diversidade genética de cultivares de arroz mais utilizados em cultivo no período de 1950 a 2001. Foram conduzidos dois experimentos de campo, nas localidades denominadas Aeroporto e Agronomia, ambas pertencentes à Universidade Federal de Viçosa, em Viçosa, MG, no delineamento de blocos ao acaso com três repetições e 25 cultivares. Foram coletados e analisados os dados referentes à produção de grãos, a altura das plantas, dias para a floração, estande inicial, estande final, perfilhamento útil, grãos por panícula, percentagem de espiguetas estéreis por panícula e peso do grão. Verificou-se que as correlações genotípicas foram altas para a maioria dos pares de caracteres. Os caracteres que mais influenciaram a produtividade foram grãos por panícula, percentagem de grãos estéreis e peso do grão. Os cultivares Guarani e Bico Ganga foram os mais divergentes geneticamente e os cultivares Amarelão e IAC 25, os mais similares.

Tolerância à salinidade avaliada em genótipos de arroz cultivados in vitro

As plantas em condições naturais estão expostas a vários estresses ambientais que afetam seu metabolismo. Dentre esses, a salinidade dos solos e da água de irrigação é um dos mais sérios problemas para a agricultura irrigada. O objetivo deste trabalho foi identificar, por meio de caracteres morfológicos, a variabilidade genética de 10 genótipos de arroz, cultivados in vitro, e agrupar esses genótipos para o caráter tolerância à salinidade. Os tratamentos foram constituídos por 10 genótipos e quatro concentrações de NaCl (0, 4, 8 e 12 mg L-1) acrescidas ao meio de cultura MS. Após 21 dias, foram avaliados diversos caracteres morfológicos, para os quais foram realizados cálculos percentuais de desempenho relativo (aumento ou redução), considerando-se o valor absoluto do tratamento-controle (0 mg L-1). Todos os caracteres mensurados tiveram seu desenvolvimento reduzido em substrato salino, sendo os correspondentes à biomassa média da parte aérea e do sistema radicular os mais sensíveis ao NaCl. Observou-se dissimilaridade entre os genótipos estudados para tolerância à salinidade, verificada pela formação de três grupos distintos pelo método hierárquico UPGMA e dois grupos pelo método de Tocher, sendo o genótipo BRS Bojuru o mais tolerante e BRS "7" Taim e BRS Ligeirinho os mais sensíveis à salinidade.

Eficiência no uso de fósforo de variedades de arroz cultivadas em solos de várzea irrigada

A cultura do arroz destaca-se como uma das mais importantes do mundo, por apresentar facilidade de adaptação a condições edafoclimáticas distintas. Cultivado e consumido em todos continentes, o arroz destaca-se pela produção e área de cultivo, desempenhando papel estratégico tanto em nível econômico quanto social. No Brasil, a maior parcela da produção de arroz é proveniente do ecossistema de várzea. Este trabalho objetivou estudar a eficiência e resposta ao uso de fósforo de variedades de arroz (Oryza sativa L.), em várzea irrigada, no Sudoeste do Estado de Tocantins. Os tratamentos envolveram oito variedades comerciais de arroz (BRS-Jaçanã, Best-2000, BRS-Guará, BRS-Alvorada, BRA-01381, AN-Cambará, BRS 7-Taim e EPAGRI-109), que foram cultivadas em dois ambientes distintos. Para simular ambientes com baixo e alto níveis de fósforo, foram utilizadas as doses de 20 e 120 kg ha-1 de P2O5, respectivamente. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com quatro repetições. Por meio da produtividade de grãos, as variedades foram classificadas quanto à eficiência no uso e resposta à aplicação de fósforo. Demonstrou-se que apenas a variedade BRS-Alvorada é eficiente quanto ao uso de fósforo e responsiva a sua aplicação.

Adubação nitrogenada em cultivares de arroz de terras altas

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes doses de N em cobertura (0, 30, 60, 90 e 120 kg ha-1) sobre as características agronômicas de diferentes cultivares de arroz de terras altas (Caiapó, Primavera, Confiança, IAC 202 e Carisma) sob irrigação por aspersão durante os anos agrícolas 2003/04 e 2004/05, em área experimental da FCAV - UNESP - Jaboticabal (SP). Os cultivares Caiapó, IAC 202 e Carisma são os de maior produtividade, com o Primavera não respondendo ao incremento da adubação nitrogenada; o IAC 202 e Carisma são possuidores de índice de colheita mais elevado e responsivos ao nitrogênio aplicado em cobertura, sugerindo-se indicá-los para sistemas produtivos mais evoluídos; o cultivar Caiapó demonstra ser mais eficiente em absorver e utilizar o N contido no solo, sugerindo sua indicação para sistemas produtivos de menor aporte de tecnologia.

Efeito do Nitrogênio em genótipos de arroz cultivados em várzea úmida do Estado do Tocantins

A cultura do arroz possui alta demanda em nutrientes e, na maior parte das áreas onde é cultivado, o nitrogênio é o principal fator limitante à produtividade e o custo do fertilizante nitrogenado constitui a maior fração do custo total de produção. Objetivou-se, com este trabalho, verificar o efeito de baixo e alto nível de nitrogênio em cultivares de arroz irrigado, cultivados em solos de várzea úmida, sem o controle do sistema de inundação. Foram utilizados nove cultiva-res de arroz de várzea: BRS-Jaçanã, Metica-1, Best-2000, BRSGO-Guará, BRS-Alvorada, BRA-01381, AN-Cambará, BRS7-Taim e EPAGRI-109. Simulando ambientes com baixo e alto nível de N, foram utilizadas doses entre 20 e 120 kg ha-1 de N, respectivamente. As características avaliadas foram altura de planta, produtividade de grãos e massa de 100 grãos. Conclui-se que o genótipo EPAGRI - 109 foi o único a constituir o melhor grupo estatístico, tanto em baixo, quanto em alto nível de nitrogênio e que o ambiente de alto nível de nitrogênio promoveu maiores alturas de planta.

Correlation between grain nutritional content and pasting properties of pre-gelatinized red rice flour

As with any variety of rice, red rice characteristics are subject to varietal differences, growing conditions, types of processing, and nutritional and rheological properties. This study determined the nutritional characteristics (centesimal composition and minerals) and paste viscosity properties of raw grains of four red rice genotypes (Tradicional MNAPB0405, MNACE0501 and MNACH0501) and the paste viscosity properties of pre-gelatinized flours obtained at different cooking times (20, 30 and 40 min). The main nutritional properties were correlated with the pasting properties of the pre-gelatinized flours. The samples showed differences in nutritional properties and paste viscosity. MNAPB0405 and MNACE0501 showed higher levels of fiber and fat and provided higher caloric energy than Tradicional and MNACH0501, which, in turn, showed higher levels of amylose. MNACH0501 showed higher peak viscosity (2402 cP), higher breakdown viscosity (696 cP) and a greater tendency to retrogradation (1510 cP), while Tradicional, MNAPB0405 and MNACE0501 had pasting profiles with peak viscosities varying between 855 and 1093 cP, breaking viscosity below 85 cP and retrogradation tendency between 376 and 1206 cP. The factors genotype and cooking time influenced the rheological behavior of pre-gelatinized flours, decreasing their pasting properties. The protein and amylose levels are correlated with the pasting properties and can be used as indicators of these properties in different genotypes of red rice, whether raw or processed into pre-gelatinized flours.

Diversidade de Magnaporthe grisea em arroz de terras altas no sul do Estado do Tocantins, na safra 2008/09

A brusone do arroz, causada pelo fungo Magnaporthe grisea, é uma das mais importantes doenças orizícolas no Brasil e no mundo, principalmente em arroz de terras altas. Objetivou-se, neste trabalho, identificar as raças fisiológicas de M. grisea nas lavouras comerciais de arroz, cultivadas em sistema de terras altas, na região sul do Estado do Tocantins. Para isso, realizaram-se amostragens de plantas de arroz com sintomas de brusone, no campo experimental da Universidade Federal do Tocantins/Campus de Gurupi e em lavouras comerciais dos municípios de Aliança, Dueré, Figueirópolis e Peixe. Para identificação das raças de M. grisea, foram feitos isolamentos monospóricos em laboratório e plantio das linhagens diferenciadoras em casa de vegetação. Constataram-se 21 raças fisiológicas de M. grisea, distribuídas em seis grupos de raças da Série Internacional Diferenciadora, sendo IA e ID os grupos de maior prevalência, que apresentaram 52,38 e 14,28% dos isolados, respectivamente. As quatro raças mais prevalentes foram IA-1, IA-33, IC-1 e ID-9, sendo a IA-1 considerada muito agressiva. Maior número de raças foi encontrado no cultivar Primavera.

Teores de macronutrientes em cultivares de arroz irrigado de acordo com a parte da planta analisada e do estádio de desenvolvimento

A análise foliar baseia-se na determinação do teor dos nutrientes no tecido vegetal, durante o cultivo das plantas. Porém, a época recomendada para análise foliar, a do estádio de florescimento, já não permite que sejam realizadas correções de adubação dentro do ciclo de cultivo, gerando, apenas, informação complementar para o próximo cultivo. O objetivo deste trabalho foi verificar a influência do cultivar, da parte coletada da planta e da época de amostragem nos teores dos macronutrientes no tecido foliar da cultura do arroz (Oryza sativa L.) irrigado. O experimento foi realizado a campo, utilizando-se cinco cultivares (BR-IRGA 409 e BR-IRGA 410, IRGA 417 e IRGA 421 e EPAGRI 108) e um híbrido e cinco coletas ao longo do ciclo da cultura, tanto da parte aérea da planta como da última folha completamente expandida. Após as coletas, determinaram-se os teores de macronutrientes (N, P, K, Ca e Mg) do tecido vegetal. Verificou-se que há maior influência da época de avaliação nos teores de macronutrientes em plantas de arroz irrigado, do que dos cultivares utilizados neste estudo. Além da época de avaliação, também houve influência da parte da planta amostrada, exceto para os teores de P, indicando que, para este nutriente, uma mesma faixa de valores poderia ser considerada adequada. Para a indicação de valores adequados, há necessidade de estudos de calibração e de correlação com a produtividade da cultura, para qualquer um dos nutrientes.

Response of rice cultivars to nitrogen in upland conditions

Against the background of a growing world population, rice (Oryza sativa L.) consumption is expected to grow faster than its production. Therefore, an appropriate question would be: how to increase productivity in the short-term? In this respect, it becomes important the implementation of modern agricultural production systems, such as upland rice with supplemental sprinkler irrigation. Additional information is needed to maximize the available resources, with special attention given to research on the use of nitrogen. This study aimed to evaluate the agronomic performance of commercial rice cultivars with different plant characteristics in upland conditions with supplemental sprinkler irrigation, when subjected to nitrogen in topdress application at the R1 stage (panicle differentiation). The experiment was arranged in a randomized block with split plot design, with 65 treatments, consisting of the combination of 13 cultivars in the plots, and five nitrogen levels in the subplots (0, 40, 80, 120 and 160 kg ha-1), with four replications. Genetic variability was detected among rice cultivars and the agronomic performance in response to the applied nitrogen. The topdressing application of nitrogen increases, in general, the production components and grain yield in rice. Cultivars BRS Primavera, Caiapó and IAC 202 stood out for grain yield, followed by Baldo, Carnaroli, BRS Curinga and IAC 500 with lower yields.

Eficiência de diferentes moléculas na redução dos sintomas da queima das bainhas em arroz e no crescimento de Rhizoctonia solani in vitro

Este estudo verificou a eficiência da aplicação de diferentes moléculas em reduzir o comprimento relativo da lesão (CRL) da queima das bainhas em arroz. Plantas dos cultivares BR-Irga 409 e Labelle foram cultivadas em solução nutritiva e inoculadas com Rhizoctonia solani, no estádio de máximo perfilhamento. Às 24 horas antes da inoculação, as bainhas das plantas foram pulverizadas com soluções de silicato de potássio (SP), silicato de potássio + fósforo (SP+F), Acibenzolar-S-Metil (ASM), fungicida Carbendazim, quitosana desacetilada (QD), etileno (ET) e fosfito de potássio (FP). Plantas cujas bainhas foram pulverizadas com água destilada serviram como testemunhas. O efeito das moléculas contidas nesses produtos no crescimento micelial de R. solani foi testado in vitro. Para BR-Irga 409, o CRL foi menor com a aplicação do FP, em relação aos demais tratamentos, exceto o Carbendazim. A aplicação do Carbendazim reduziu em 86,1% o CRL, em relação à testemunha. O CRL foi significativamente menor no cultivar BR-Irga 409 do que no 'Labelle', com aplicação do FP. O crescimento micelial de R. solani foi reduzido apenas pelo FP e Carbendazim, em comparação com os demais tratamentos. Não houve diferença significativa entre os tratamentos testemunha, SP e SP+F para a concentração de Si nas bainhas das plantas dos dois cultivares.