In vitro evaluation of fibrolytic enzymes as additives for maize (Zea mays L.) silage - III. Comparison of enzymes derived from psychrophilic, mesophilic or thermophilic sources

A completely randomised study was completed to examine the influence of fibrolytic enzymes derived from psychrophilic, (F), mesophilic, (L) or thermophilic (Ta) sources, applied at ensiling, on the chemical characteristics and in vitro rumen fermentation of maize silage, assessed using the Reading Pressure Technique (RPT). Treatments, all in triplicate, consisted of untreated maize forage or treated with preparations F, L, Ta or a mixture (1: 1, v/v) of F and L (FL), at two levels each, and ensiled for 210 days in plastic mini-silos. Addition of enzymes L decreased (P < 0.05) silage pH relative to the control, whereas enzyme Ta tended (P < 0.10) to reduce it. Preparations F, L and Ta tended to reduce (P < 0.10) the fibre contents of the silages, with effects being attributable to a decrease in the cellulose fraction. Starch contents were reduced (P < 0.05) in the treatments including enzyme F. End-point (96 h) gas production (GP) values did not differ among treatments, suggesting that enzymes did not change the total amount of fermentable substrate. However, consistent with the decrease in starch contents, adding enzyme F reduced (P < 0.05) GP at most incubation times. Addition of enzymes increased (P < 0.05) the initial (6 h) organic matter degradation (OMD) levels in all but one treatment (F), with increases of 14, 19, and 26% for preparations L, Ta, and FL, respectively, averaged across levels. Furthermore, the addition of enzymes increased (P < 0.05) the soluble OM losses, however, these increases did not fully account for the initial increase in OMD. The latter suggests that enzymes increased solubility and also altered silage structure, making it more amenable to degradation by ruminal microorganisms. As a result of the increase in OMD, without a concomitant increase in GP, the fermentation efficiency was greatly increased (P < 0.05) in enzyme treatments. Addition of enzymes to maize at ensiling, particularly those from the mesophilic and thermophilic sources used here, have the potential to increase the initial rate of silage OMD. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of cultural system (organic and conventional) on growth, photosynthesis and yield components of sweet corn (zea mays L.) under semi-arid environment

Organic sweet maize consists of a new industrial crop product. Field experiment was conducted to determine the effects of cultural systems on growth, photosynthesis and yield components of sweet maize crop (Zea mays L. F-1 hybrid 'Midas'). A randomized complete block design was employed with four replicates per treatment (organic fertilization: cow manure (5, 10 and 20 t ha(-1)), poultry manure (5, 10 and 20 t ha(-1)) and barley mulch (5, 10 and 20 t ha(-1)), synthetic fertilizer (240 kg N ha(-1)): 21-0-0 and control). The lowest dry weight, height and leaf area index and sod organic matter were measured in the control treatment. Organic matter content was proportionate to the amount of manure applied. The control plots had the lowest yield (1593 kg ha(-1)) and the double rate cow manure plots the had,greatest one. (6104 kg ha(-1)). High correlation between sweet corn yield and organic matter was registered. Moreover, the lowest values of 1000-grain weight were obtained with control plot. The fertilizer plot gave values which were similar to the full rate cow manure treatment. The photosynthetic race of the untreated control was significantly lower than that of the other treatments. The phorosynthetic rate increased as poultry manure and barley mulch ram decreased and as cow manure increased. Furthermore the untreated control had the lowest stomatal conductance and chlorophyll content. Our results indicated that sweet corn growth and yield in the organic plots was significantly higher than those in the conventional plots.

Zea mays annexins modulate cytosolic free Ca2+ and generate a Ca2+-permeable conductance

Regulation of reactive oxygen species and cytosolic free calcium ([Ca2+](cyt)) is central to plant function. Annexins are small proteins capable of Ca2+-dependent membrane binding or membrane insertion. They possess structural motifs that could support both peroxidase activity and calcium transport. Here, a Zea mays annexin preparation caused increases in [Ca2+] cyt when added to protoplasts of Arabidopsis thaliana roots expressing aequorin. The pharmacological profile was consistent with annexin activation (at the extracellular plasma membrane face) of Arabidopsis Ca2+-permeable nonselective cation channels. Secreted annexins could therefore modulate Ca2+ influx. As maize annexins occur in the cytosol and plasma membrane, they were incorporated at the intracellular face of lipid bilayers designed to mimic the plasma membrane. Here, they generated an instantaneously activating Ca2+-permeable conductance at mildly acidic pH that was sensitive to verapamil and Gd3+ and had a Ca2+-to-K+ permeability ratio of 0.36. These results suggest that cytosolic annexins create a Ca2+ influx pathway directly, particularly during stress responses involving acidosis. A maize annexin preparation also demonstrated in vitro peroxidase activity that appeared independent of heme association. In conclusion, this study has demonstrated that plant annexins create Ca2+-permeable transport pathways, regulate [Ca2+] cyt, and may function as peroxidases in vitro.

An improved methodology for the recovery of Zea mays and other large crop pollen, with implications for environmental archaeology in the Neotropics

We present a simple sieving methodology to aid the recovery of large cultigen pollen grains, such as maize (Zea mays L.), manioc (Manihot esculenta Crantz), and sweet potato (Ipomoea batatas L.), among others, for the detection of food production using fossil pollen analysis of lake sediments in the tropical Americas. The new methodology was tested on three large study lakes located next to known and/or excavated pre-Columbian archaeological sites in South and Central America. Five paired samples, one treated by sieving, the other prepared using standard methodology, were compared for each of the three sites. Using the new methodology, chemically digested sediment samples were passed through a 53 µm sieve, and the residue was retained, mounted in silicone oil, and counted for large cultigen pollen grains. The filtrate was mounted and analysed for pollen according to standard palynological procedures. Zea mays (L.) was recovered from the sediments of all three study lakes using the sieving technique, where no cultigen pollen had been previously recorded using the standard methodology. Confidence intervals demonstrate there is no significant difference in pollen assemblages between the sieved versus unsieved samples. Equal numbers of exotic Lycopodium spores added to both the filtrate and residue of the sieved samples allow for direct comparison of cultigen pollen abundance with the standard terrestrial pollen count. Our technique enables the isolation and rapid scanning for maize and other cultigen pollen in lake sediments, which, in conjunction with charcoal and pollen records, is key to determining land-use patterns and the environmental impact of pre-Columbian societies.

Análise citogenética e molecular em milho (Zea mays subsp. mays), teosinto (Zea mays susp. mexicana) e em seus híbridos

O milho é um planta anual cultivada em quase todo o mundo, consumida como ração para animais e na alimentação humana através de produtos industrializados e in natura. Existem diversos programas de melhoramento de milho no Brasil, mas no Sul são poucos os grupos que trabalham com este cereal. O desenvolvimento de populações tem sido efetuado por instituições de pesquisas, enquanto híbridos têm sido feito por companhias privadas. A variabilidade genética num programa de melhoramento assume uma grande importância, já que é o ponto de partida para o progresso genético. Em Algumas espécies, a variabilidade genética torna-se estreita a cada ciclo de seleção, diminuindo futuros progressos genéticos. Uma alternativa de ampliar a variabilidade é através de cruzamentos amplos com espécies silvestres. Estudos indicam que as espécies de teosinto são uma potencial fonte de variabilidade para importantes características agronômicas. Porém, o desenvolvimento de variedades de milho bem adaptadas, com boas características agronômicas e de rendimento, oriundas de cruzamentos com espécies silvestres necessita de um amplo estudo genético, molecular e citogenético. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a variabilidade genética em genótipos de milho e teosinto através de marcadores moleculares e analisar a nível citogenético as populações de milho, teosinto e seus híbridos. Foi detectada variabilidade genética nas populações de milho e teosinto, sendo a população de teosinto a que apresentou maior variabilidade. Os genótipos de milho e teosinto apresentaram uma alta estabilidade meiótica, enquanto os híbridos entre milho e teosinto tiveram associações de univalentes, aderência de cromossomos, pontes e menor freqüência de quiasmas. Os resultados foram suficientes para indicar que é possível utilizar o teosinto como fonte genética em programas de melhoramento de milho.

Análise da variabilidade genética em genótipos de milho crioulo (Zea mays ssp. mays)

O milho é uma das principais espécies cultivadas no mundo, e tem importância fundamental na alimentação de animais e humanos. Além disso, é considerado um dos cereais com maior variabilidade genética entre os cultivados, a qual é expressa nas diversas variedades crioulas existentes. Entretanto, para que toda esta variabilidade genética possa ser utilizada pelo melhoramento genético, é imprescindível o conhecimento do potencial genético destas raças. Dessa forma, os objetivos deste trabalho foram caracterizar diversas variedades crioulas de milho provenientes do sul do Brasil a nível fenotípico, molecular e citogenético e, com base nestes resultados, estimar a distância genética existente entre eles. Os marcadores moleculares utilizados neste trabalho foram microssatélites e AFLP. As análises morfológicas e moleculares demonstraram a existência de variação genética entre os genótipos avaliados, possibilitando o agrupamento de acordo com a distância genética existente entre eles. As análises citogenéticas indicaram a presença de poucas anormalidades nos grãos de pólen, as quais não comprometem o potencial reprodutivo dos genótipos. Estas informações podem contribuir significativamente com os programas de melhoramento que se dedicam a lançar genótipos com maior potencial agronômico.

Qualidade nutritiva de silagens de milho (Zea mays L.) "Safrinha" de planta inteira de diferentes maturidades submetidas a distintos procedimentos de ensilagem e "desensilagem"

Foram realizados dois experimentos para avaliar os efeitos de procedimentos inadequados de ensilagem e “desensilagem” na qualidade nutritiva de silagens de milho de cultivo de “safrinha”. O 1º experimento de ENSILAGEM foi conduzido em delineamento completamente casualizado com arranjo fatorial 2 x 4 objetivando avaliar o efeito dos estádios de maturidade ao corte, com o grão completamente leitoso (GL), ou com grão ½ leitoso e ½ farináceo (GF) e da exposição dos materiais picados de ambos os cortes ao ar, sem compactação, por zero, 12, 24 ou 36 horas antes de sua ensilagem em mini-silos. Os cortes das plantas de milho ocorreram nos dias 26/04 e 18/05/2004. Houve efeito significativo (P<0,05) em relação aos estádios de maturidade (M) e tempos de exposição ao ar (TE), além de interação entre os efeitos, para a maioria das variáveis estudadas. O teor de matéria seca (MS) diferiu (P<0,05) quanto a M e TE e o pH apresentou interação entre os efeitos. As silagens GL e GF, respectivamente, diferiram (P<0,05) quanto aos açúcares solúveis, de 1,51 a 1,31% da MS e os teores de amido de 4,23 a 13,21% da MS. Em relação aos TE, os açúcares solúveis diminuíram entre os tempos zero (1,64% da MS) e 36 horas (1,05% da MS). O maior impacto dos TE se verificou nos teores de fibra em detergente neutro corrigidos para cinzas e proteína (FDNcp) e produção cumulativa de gases in vitro. O 2º Experimento de “DESENSILAGEM” foi conduzido em delineamento completamente casualizado com o objetivo de avaliar o efeito da exposição de uma silagem ao ar por zero, 12, 24 e 36 horas após a “desensilagem”. A ensilagem foi realizada no dia 18/05/2004 em mini-silos com capacidade de 30 litros, com grão de milho no estádio ½ leitoso ½ farináceo. Os diferentes tempos de exposição ao ar após a “desensilagem” afetaram significativamente (P<0,05) os teores de FDNcp e de lignina em detergente ácido. Não houve efeito sobre os carboidratos não estruturais e frações nitrogenadas.Conclui-se que o tempo de exposição ao ar do material verde picado de apenas 12 horas antes da ensilagem ou um período de aerobiose de 36 horas após a “desensilagem” afetam de modo muito negativo o valor nutritivo de silagens de milho.

Efeito do tamanho de partícula e da altura de colheita das plantas de milho (Zea mays L.) sobre perdas, valor nutritivo de silagens e desempenho de novilhos confinados

O experimento de campo foi conduzido no Núcleo de Produção Animal (NUPRAN) da Universidade Estadual do Centro Oeste do Paraná (UNICENTRO) com o objetivo de avaliar o efeito do tamanho de partícula (pequena: entre 0,2 e 0,6 cm ou grande: entre 1,0 e 2,0 cm) e da altura de corte das plantas de milho para ensilagem (baixo:15 cm ou alto: 39 cm), sobre perdas, valor nutritivo das silagens e desempenho animal em confinamento, constituindo-se os tratamentos: T1 – silagem de partícula pequena com altura de corte baixo; T2 – silagem de partícula grande com altura de corte baixo; T3 – silagem de partícula pequena com altura de corte alto; e T4 – silagem de partícula grande com altura de corte alto. Foram utilizados 36 novilhos inteiros da raça Charolês, com idade média de doze meses e com peso vivo médio inicial de 355 kg. O confinamento compreendeu 84 dias de avaliação. As silagens foram fornecidas ad libitum em dietas com uma relação volumoso:concentrado de 67:33. A colheita à altura de 15,2 cm propiciou incremento (P<0,05) de 7,1% na produção de matéria seca ensilável em relação à altura de corte de 38,6 cm. A silagem de milho produzida a partir de plantas cortadas à 38,6 cm apresentou menores teores de fibra em detergente neutro e maior concentração de energia digestível. Partículas de tamanho pequeno determinaram maior eficiência de compactação da massa ensilada, diminuindo gradientes de temperatura entre meio ambiente e silagem e de pH na desensilagem, frente às silagens de partículas grandes. A silagem com tamanho de partícula grande resultou em maiores (P<0,05) perdas físicas na desensilagem e durante a alimentação dos animais confinados. Embora a colheita das plantas de milho a 38,6 cm tenha melhorado o valor nutritivo da silagem, as variáveis relativas ao consumo de alimentos, ao ganho de peso médio diário e à conversão alimentar não foram afetadas (P>0,05). Mesmo reduzindo o tempo de ruminação dos animais (P<0,05), recomenda-se a inclusão de silagem de milho colhida à altura de 38,6 cm com tamanho de partícula pequena na dieta de bovinos jovens em confinamento, por proporcionar melhor lucratividade no sistema de produção. O uso de silagens de milho colhidas às alturas tanto de 15,2 cm ou de 38,6 cm, porém com tamanho de partícula pequena na produção de superprecoce resulta em maior rendimento de carcaça e menores perdas no resfriamento.

Corn (Zea mays L.) cultivars tolerance to nicosulfuron

The effects of nicosulfuron on morphological, yield and growth characteristics and the histological modifications in the leaf blade were evaluated for eight corn cultivars: landrace popcorn, ESALQ-popcorn, Piranao, DSCC-Architecture, ESALQ VF7, ESALQ VD8, JAB 01F and JAB 02D. The experimental de sign was a randomized complete block with three replications in a factorial arrangement. Plots were four rows wide and 6.00m long with 0.90m spacing between rows and 0.20m between plants. Nicosulfuron was applied at the dose of 160 g a.i.ha(-1), when the plants was 25 cm high and has 5-6 expanded leaves. Nicosulfuron significantly reduced plant height at silking and the Final plant stand. There was also a significant reduction for plant height at 47 clays after sowing, for number of leaves, ear position. ear height, grain yield, ear weight and total number of ears due to nicosulfuron. The cultivars JAB 01 and JAB 02 were the least affected by the herbicide with similar yields to those of the control group, showing good tolerance to nicosulfuron. The leaves injury symptoms for all the studied cultivars consisted of chlorosis and puckering of the blades from the expanding central leaves of the plant at 7 days after application. Anatomical alterations in the epidermis due to the herbicide consisted of an increase in number and size of the bulliform cells and in the suppression of the epidermal cells in the epidermis and in the nearby of the vascular bundles. Some parenchymatic cells became voluminous and devoid of chloroplasts. SEM examination revealed a loss of bilateral symmetry of the stomata and disappearance of the subsidiary cells from the stomata near the midrib at the adaxial surface.

RAPD marker use for improving resistance to Helicoverpa zea in corn

Helicoverpa zea is responsible for great losses to the corn, Zen mays L., crops final productivity, and the best way to control it is by improving genetic resistance. In collaboration with corn improvement and increasing resistance to insects through molecular marker assisted selection, this work had as an objective the selection of resistant (RP) and susceptible progenies (SP) to H. zea based on the RAPD technique. Molecular markers were Found, among the resistant progenies and it is suggested that linkage of these within the Zapalote Chico corn race, be used to extract resistance genes from this race as a donor. The progenies were selected from a population of half-sibs exhibiting a broader genetic base (FCAVJ-VF14). After DNA extraction, two sample bulks were formed; one made up of the six most resistant plants, the other of the six least resistant plants. Eighty-six primers were tested for PCR reactions with the resistant and susceptible bulks and analyzed on agarose electrophoresis for the detection of RAPD band polymorphism. The results of the banding patterns and similarity values indicated a nucleotide sequence amplified by the primer OPC-2 as a possible molecular marker for the identification of resistant progenies and a homology region between them and the Zapalote Chico corn race.

Weed interference on maize (Zea mays) under no tillage system

A field trial was carried out in Brazil in March 2002 with the aim to evaluate the effects of different timing and extension of weedy period on maize productivity. The hybrid Pioneer 30K75 was sowed under 7 t ha(-1) mulching promoted by glyphosate spraying. The treatments were divided in two groups: In the first group, weeds were maintained since the maize sowing until different periods in the crop cycle: 0, 14, 28, 42, 56, 70, and 150 days (harvesting time). In the second group, the maize crop was kept weed free for the same periods of the first group. Weed control was done through hand hoeing. A complete randomized blocks experimental design with five replications was used for plots distribution in the field. Nonlinear regression model was used to study the effects of weedy or weedfree periods on maize productivity. Weed community included 13 families and 31 species. Asteraceae, Poaceae, and Euphorbiaceae were the most abundant families. Results showed that under no tillage condition with 7 t ha-1 mulching at sowing time, the maize crop could cohabit with weed community for 54 days without any yield lost. on the other hand, if the crop was kept weed free for 27 days, the weed interference was not enable to reduce maize production. According to these results one weed control measure between 27 and 54 days after crop emergence could be enough to avoid any reduction in maize productivity.

Correlações genéticas e fenotípicas em duas populações de milho (Zea mays L.) braquítico e suas implicações no melhoramento do teor de óleo no grão

Coeficientes de correlações genéticas e fenotípicas foram estimados entre os caracteres: altura da planta (AP); altura da espiga (AE); peso de espigas (PE) e teor de óleo (TO). As estimativas foram obtidas para duas populações braquíticas de milho (Piranão VD-2 e Piranão VF-1), baseado em espiga por fileira, utilizando-se testemunha intercalar, onde a cada duas progênies plantava-se uma fileira do híbrido simples AG 305-B. Os valores das correlações genéticas aditivas encontradas entre os caracteres altura da planta, altura da espiga e peso de espigas, foram todos positivos. Para o caráter teor de óleo, quando correlacionado com os demais caracteres, os valores das correlações obtidos foram negativos nas duas populações, exceção feita ao peso de espiga correlacionada com teor de óleo, na população Piranão VD-2, cujo valor foi positivo e próximo de zero. As respostas correlacionadas obtidas entre os caracteres, quando a seleção é praticada para o caráter teor de óleo e vice versa, independente do método de seleção empregado, mostram que a seleção para teor de óleo leva a modificação na estrutura da planta, para as duas populações.

Efeitos da adubação fosfatada nas relações de interferência inicial entre plantas de milho (Zea mays) e de tiririca (Cyperus rotundus)

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da adubação fosfatada nas relações de interferência inicial entre plantas de milho e de tiririca. Para isso, foi montado um experimento em vasos de 90 L, preenchidos com substrato constituído por areia, terra e substrato Plantmax®. Os tratamentos constaram de combinações de colonização dos vasos por milho e/ou por tiririca nas densidades iniciais de 25 e 50 tubérculos por vaso; essas situações de colonização foram estabelecidas em três condições de adubação fosfatada adicional: 0, 100 e 300 ppm de fósforo. No campo, os vasos foram dispostos no delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. As relações de interferência entre plantas de milho e de tiririca foram alteradas pela fertilização fosfatada do solo. O milho teve excelente aproveitamento do enriquecimento do solo pelo fósforo e interferiu mais decisivamente sobre a tiririca nos vasos bem fertilizados com esse elemento. Nessas condições, o milho reduziu drasticamente a resposta da tiririca à fertilização fosfatada, em termos de crescimento da parte aérea. A interferência da tiririca reduziu a altura das plantas de milho, a expansão da área foliar e o acúmulo de matéria seca na parte aérea.

Avaliação dos parâmetros genéticos em progênies de meio-irmãos de uma sub-população de milho composto Flint para resistência à lagarta-da-espiga Helicoverpa zea (Bod.)

Foram estudadas 100 progênies de meio-irmãos de uma sub-população de milho (Zea mays L.) Composto Flint com o objetivo de avaliar a resistência de genótipos à lagarta-da-espiga Helicoverpa zea (Bod.). Foram obtidos os valores de danos médios da lagarta-da-espiga de 1,14 cm de comprimento na espiga determinado pela escala de Widstrom e coeficiente de variação experimental (CVE) de 23,4%. Dos parâmetros genéticos avaliados, a estimativa de herdabilidade (h²) foi de 6%, variância genética (VG) de 0,0015 cm² e variância fenotípica (VF) de 0,025 cm² para danos de H. zea. No entanto, o comprimento da ponta da bráctea e compactação da bráctea alcançaram resultados de herdabilidade de 75% e 72% respectivamente. Essa sub-população de milho apresenta variabilidade genética suficiente para utilização em programas de melhoramento, sendo que a resistência à lagarta-da-espiga pode ser obtida através da melhoria dos caracteres morfológicos diretamente relacionados à praga, como a compactação e comprimento da bráctea.