Iron oxidation on the surface of adventitious roots and its relation to aerenchyma formation in rice genotypes

Establishment of the water layer in an irrigated rice crop leads to consumption of free oxygen in the soil which enters in a chemical reduction process mediated by anaerobic microorganisms, changing the crop environment. To maintain optimal growth in an environment without O2, rice plants develop pore spaces (aerenchyma) that allow O2 transport from air to the roots. Carrying capacity is determined by the rice genome and it may vary among cultivars. Plants that have higher capacity for formation of aerenchyma should theoretically carry more O2 to the roots. However, part of the O2 that reaches the roots is lost due to permeability of the roots and the O2 gradient created between the soil and roots. The O2 that is lost to the outside medium can react with chemically reduced elements present in the soil; one of them is iron, which reacts with oxygen and forms an iron plaque on the outer root surface. Therefore, evaluation of the iron plaque and of the formation of pore spaces on the root can serve as a parameter to differentiate rice cultivars in regard to the volume of O2 transported via aerenchyma. An experiment was thus carried out in a greenhouse with the aim of comparing aerenchyma and iron plaque formation in 13 rice cultivars grown in flooded soils to their formation under growing conditions similar to a normal field, without free oxygen. The results indicated significant differences in the volume of pore spaces in the roots among cultivars and along the root segment in each cultivar, indicating that under flooded conditions the genetic potential of the plant is crucial in induction of cell death and formation of aerenchyma in response to lack of O2. In addition, the amount of Fe accumulated on the root surface was different among genotypes and along the roots. Thus, we concluded that the rice genotypes exhibit different responses for aerenchyma formation, oxygen release by the roots and iron plaque formation, and that there is a direct relationship between porosity and the amount of iron oxidized on the root surface.

Importance of anatomical leaf features for characterization of three species of Mapania (Mapanioideae, Cyperaceae) from the Amazon Forest, Brazil

Mapania belongs to Mapanioideae, a quite controversial subfamily in Cyperaceae due to the existence of unusual characters in both reproductive and vegetative organs. The genus is represented by seven species in Northern Brazil but taxonomic valuable information related to the leaf organs is still unknown. The present study aimed the anatomical description of the leaf organs (either basal leaves or cataphylls and involucral bracts) of three representative Brazilian species of Mapania. Samples of cataphylls, basal leaves and involucral bracts were sectioned and stained for observations under light microscopy. The involucral bracts provide the most elucidative characters (ten) to distinguish the three species The basal leaves provides six distinguishing characters and are useful to M. macrophylla and M. pycnostachya, as they are absent in M. sylvatica. Mesophyll arrangement in the involucral bracts supports the circumscription of M. macrophylla and M. pycnostachya in M. sect. Pycnocephala and of M. sylvatica in M. sect. Mapania. Some features as thin-walled epidermal cells, stomata level and aerenchyma were considered to be adaptive to the humid environment in which the species occur. The translucent cells are here considered as aerenchyma precursors and a supportive function is assumed for the bulliform cells on the basal leaves and involucral bracts. No silica bodies were found which confirm it as a diagnostic character of Mapania among Hypolytreae genera.

Glomus intraradices induces changes in root system architecture of rice independently of common symbiosis signaling

? Arbuscular mycorrhizal fungi colonize the roots of most monocotyledons and dicotyledons despite their different root architecture and cell patterning. Among the cereal hosts of arbuscular mycorrhizal fungi, Oryza sativa (rice) possesses a peculiar root system composed of three different types of roots: crown roots; large lateral roots; and fine lateral roots. Characteristic is the constitutive formation of aerenchyma in crown roots and large lateral roots and the absence of cortex from fine lateral roots. Here, we assessed the distribution of colonization by Glomus intraradices within this root system and determined its effect on root system architecture. ? Large lateral roots are preferentially colonized, and fine lateral roots are immune to arbuscular mycorrhizal colonization. Fungal preference for large lateral roots also occurred in sym mutants that block colonization of the root beyond rhizodermal penetration. ? Initiation of large lateral roots is significantly induced by G. intraradices colonization and does not require a functional common symbiosis signaling pathway from which some components are known to be needed for symbiosis-mediated lateral root induction in Medicago truncatula. ? Our results suggest variation of symbiotic properties among the different rice root-types and induction of the preferred tissue by arbuscular mycorrhizal fungi. Furthermore, signaling for arbuscular mycorrhizal-elicited alterations of the root system differs between rice and M. truncatula.

Anatomy and physiology of Cattail as related to different population densities

The objective of this work was to evaluate the effects of the population density of Typha angustifolia plants in the anatomical and physiological characteristics. Plants were collected from populations of high density (over 50% of colonization capacity) and low density (less than 50% of colonization capacity) and cultivated under controlled greenhouse conditions. Plants from both populations were grown in plastic trays containing 4 L of nutritive solution for 60 days. At the end of this period, the relative growth rate, leaf area ratio, net assimilatory rate, root/shoot ratio, leaf anatomy, root anatomy, and catalase and ascorbate peroxidase activities were evaluated. Plants from high density populations showed increased growth rate and root/shoot ratio. Low density populations showed higher values of stomatal index and density in leaves, as well as increased palisade parenchyma thickness. Root epidermis and exodermis thickness as well as the aerenchyma proportion of high density populations were reduced, these plants also showed increased vascular cylinder proportion. Only catalase activity was modified between the high and low density populations, showing increased values in low density populations. Therefore, different Typha angustifolia plants show differences in its anatomy and physiology related to its origins on high and low density conditions. High density population plants shows increased growth capacity related to lower apoplastic barriers in root and this may be related to increased nutrient uptake capacity.

Plasticidade anatômica da folha de taro cultivado sob diferentes condições de sombreamento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Cálcio e o desenvolvimento de aerênquimas e atividade de celulase em plântulas de milho submetidas a hipoxia

A formação de aerênquimas é conhecida como uma das mais importantes adaptações anatômicas pelas quais as plantas passam quando são submetidas à deficiência de oxigênio. Esse tecido se desenvolve pela ação de enzimas de degradação ou afrouxamento da parede celular. Este trabalho foi conduzido com o objetivo de verificar o desenvolvimento de aerênquima em plântulas de milho cv. Saracura- BRS 4154, submetidas à hipoxia. Associou-se, ao desenvolvimento dessa estrutura, a atividade da celulase. Para tanto, plântulas com 4 dias de idade foram submetidas aos tratamentos de hipoxia, pela imersão em tampão de alagamento, na ausência e presença de cálcio. Após 0, 1, 2, 3 e 4 dias da aplicação dos tratamentos, foram feitos cortes anatômicos na região apical dos coleóptiles e na região intermediária da raiz para a avaliação da formação de aerênquimas, e coletado o material para os ensaios enzimáticos de celulase. A atividade celulase foi medida através de método viscosimétrico. Nas raízes, a formação de aerênquima aumentou logo após a hipoxia e atingiu 50% do total do córtex ao quarto dia de hipoxia. Este órgão apresentou uma área cortical com aerênquima em média sete vezes maior que nos coleóptiles, onde a área de espaços intercelulares atingiu 15% do córtex. A atividade da celulase em coleóptiles e raízes sofreu, inicialmente, um decréscimo devido ao estresse, aumentando em seguida, acompanhando os resultados de aerênquima. Na presença de cálcio o desenvolvimento de aerênquima foi inibido; no entanto, a atividade enzimática foi induzida.

Adaptações morfoanatômicas de Cyperaceae ao ambiente aquático

No ecossistema aquático há uma faixa de umidade gradiente no solo que interfere diretamente na ocupação das espécies à margem da lâmina de água. Essa zonação ecológica reflete os graus de adaptação que as plantas apresentam para tolerar o alagamento ou a dessecação. O presente trabalho visou apresentar a análise morfoanatômica de cinco espécies de Cyperaceae encontradas em diferentes zonas no entorno da represa Alagados, em Ponta Grossa-PR, Brasil: Cyperus giganteus, Rhynchospora corymbosa var. aspérula, Cyperus densicaespitosus, Cyperus rigens e Eleocharis sp. Estruturas caulinares e foliares das cinco espécies de Cyperaceae foram analisadas a partir de cortes histológicos. Concluiu-se que, das cinco plantas analisadas, somente três caracterizam-se como plantas aquáticas, sendo duas classificadas como plantas emergentes e uma como submersa fixa devido às características adaptativas que apresentam para obter sucesso nesse ambiente.

Evidence of ecotypic differentiation between populations of the tree species Parapiptadenia rigida due to flooding

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Caracterização anatômica e fitoquímica de folhas e rizomas de Hedychium coronarium J. König (Zingiberaceae)

Devido a grande potencialidade na utilização de Hedychium coronarium, na medicina popular e também como biorremediadora no tratamento de efluentes, objetivou-se uma diagnose dos órgãos, folha e rizoma, para elucidar resultados estruturais e fitoquímicos. A folha é anfiestomática, com predominância de estômatos na face abaxial. em ambas as superfícies foliares há projeções de cera epicuticular sobre as paredes anticlinais das células epidérmicas. O mesofilo dorsiventral apresenta hipoderme multisseriada (3 camadas) em ambos os lados. O parênquima clorofiliano é diferenciado em paliçádico (1-2 camadas) e lacunoso (4-5 camadas) com muitos espaços intercelulares e ocorrência de idioblastos cristalíferos. Na nervura central, o aerênquima ocorre em único arco na região abaxial. Os feixes vasculares distribuem-se aleatoriamente e são de diferentes tamanhos, pequenos, médios e grandes, envolvidos por fibras. Os feixes menores localizam-se no lado abaxial da nervura. A triagem fitoquímica das folhas mostrou a presença de saponinas e ausência de taninos, antraquinonas, alcalóides e flavonóides. Por meio de Cromatografia em Camada Delgada foram identificadas as presenças de cariofileno e mirceno no óleo essencial bruto obtido a partir das folhas de H. coronarium.

Alterações anatômicas foliares em plantas de Brachiaria subquadripara submetidas à aplicação de herbicidas

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência do controle dos herbicidas diquat, glyphosate e imazapyr e as alterações anatômicas do limbo foliar provocadas por eles em plantas de Brachiaria subquadripara. As plantas foram cultivadas em caixas-d'água sob condições de campo e, quando atingiram estádio de pleno desenvolvimento vegetativo, foram pulverizadas com soluções de diquat a 400 g ha-1, glyphosate a 4.320 g ha-1 em associação com o adjuvante Aterbane a 0,5% v v-1 e imazapyr a 750 g ha-1. Além disso, utilizou-se uma testemunha sem aplicação de herbicida. Foram realizadas avaliações de controle e das seguintes características anatômicas quantitativas das regiões da nervura central e da internervural do limbo foliar, além da região do colmo: porcentagem da epiderme adaxial e abaxial, porcentagem da endoderme, porcentagem do feixe vascular, porcentagem de lacunas do aerênquima, porcentagem de parênquima, espessura foliar, porcentagem da epiderme do colmo, porcentagem do câmbio vascular e diâmetro do colmo. Os herbicidas diquat e imazapyr promoveram o maior número de alterações nos caracteres anatômicos quantitativos das regiões da nervura central e internervural do limbo foliar e da região do colmo das plantas. Contudo, com exceção do diquat, os herbicidas foram eficientes no controle das plantas de B. subquadripara, porém todos eles permitiram a rebrota delas.

Alterações anatômicas foliares em Eichhornia crassipes submetidas à aplicação de herbicidas

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência do controle dos herbicidas 2,4-D, diquat e glyphosate e as alterações anatômicas do limbo foliar provocadas pelos produtos em plantas de Eichhornia crassipes, coletadas nos reservatórios do complexo CESP. As plantas foram cultivadas em caixas-d'água sob condições de campo e, quando atingiram estádio de pleno desenvolvimento vegetativo, foram pulverizadas com soluções de diquat a 400 g i.a.ha-1, 2,4-D a 1.340 g e.a. ha-1 e glyphosate a 4.320 g e.a. ha-1 em associação com o adjuvante Silwet L-77 a 0,01% v v-1. Foi utilizada uma testemunha sem aplicação de herbicida. A seguir, foram realizadas avaliações de controle e das seguintes características anatômicas quantitativas das regiões da nervura central e da internervural do limbo foliar: porcentagem da epiderme adaxial e abaxial, porcentagem da endoderme, porcentagem do feixe vascular, porcentagem de lacunas do aerênquima, porcentagem de parênquima e espessura foliar (µm). Com base nos resultados, os principais caracteres anatômicos quantitativos das regiões da nervura central e internervural do limbo foliar que sofreram alterações após a aplicação dos herbicidas foram a porcentagem da epiderme adaxial, a porcentagem da endoderme e a espessura foliar. Os herbicidas diquat e 2,4-D foram os que mais promoveram alterações nos caracteres anatômicos quantitativos das regiões da nervura central e internervural do limbo foliar das plantas de E. crassipes. Apenas o glyphosate apresentou controle de 100% das plantas aos 22 dias após a aplicação, quando comparado com o observado na testemunha sem herbicida.

Diferenciação de espécies daninhas aquáticas pela análise multivariada de caracteres estruturais foliares

Algumas espécies de plantas aquáticas têm-se tornado problemáticas em reservatórios hidrelétricos no Brasil, devido a sua grande capacidade de reprodução. O objetivo destes trabalho foi diferenciar Brachiaria mutica, Brachiaria subquadripara, Panicum repens, Eichhornia crassipes, Heteranthera reniformis, Typha ubulata e Enhydra anagallis, utilizando-se 19 caracteres estruturais quantitativos do limbo foliar, que se relacionassem com a penetração e translocação de herbicidas. Amostras do terço médio do limbo foram fixadas em FAA 50, cortadas transversalmente em micrótomo com 8 mm de espessura e coradas com azul-de-toluidina. Foram quantificados (%) os seguintes caracteres estruturais da nervura central (NC) e da região internervural (IN): epidermes adaxial e abaxial, feixe vascular, bainha do feixe vascular, esclerênquima, parênquima e lacunas do aerênquima, além da espessura da folha, do número de estômatos e do número de tricomas nas faces adaxial e abaxial. Os 19 caracteres estruturais foram submetidos à Análise de Agrupamento e Análise de Componentes Principais. Houve a formação de três grupos principais: grupo 1 B. mutica, B. subquadripara e P. repens (Poaceae); grupo 2 E. crassipes e H. reniformis (Pontederiaceae) e E. anagallis (Asteraceae); e grupo 3 apenas T. subulata (Typhaceae). Os caracteres com maior poder discriminatório foram: porcentagem de epiderme adaxial (IN); porcentagem de epiderme abaxial; feixe vascular; bainha do feixe vascular; esclerênquima e lacunas do aerênquima (NC e IN); espessura da folha e número de estômatos das faces adaxial e abaxial. Concluiu-se que os caracteres estruturais quantitativos permitiram diferenciar essas espécies daninhas aquáticas em fase vegetativa.

Pericarp structure in Banisteriopsis CBRob. and Diplopterys A.Juss. (Malpighiaceae): new data supporting generic segregation

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Respostas morfológicas em Guibourtia hymenifolia (Moric.) J. Leonard (Fabaceae) e Genipa americana L. (Rubiaceae), submetidas ao estresse por deficiência nutricional e alagamento do substrato

Foram estudadas as respostas plásticas em duas espécies nativas. em G. hymenifolia, não foram verificadas modificações morfológicas significativas, exceto quanto ao conteúdo de amido de reserva, que foram menores nos lotes capacidade de campo desnutrido (CCD) e alagamento desnutrido (ALD). em Genipa americana os indivíduos do lote (CCN - capacidade de campo nutrido) exibiram raízes adventícias com aerênquima distinto, mais freqüentes nas plantas do lote controle submetidas ao alagamento (ALN - alagado nutrido). Nessa última espécie, nos lotes ALN, verificou-se o surgimento de aerênquima lisógeno no caule, além da hipertrofia lenticelar. A diversidade de respostas às condições de alagamento, aliada à uma larga ocorrência de populações de Genipa americana em áreas sazonalmente inundadas, como por exemplo no Pantanal de Miranda-MS, sugere um complexo de interações entre caractes adaptativos morfológicos e fisiológicos, sendo o potencial gênico fundamental neste tipo de resposta.

Structural variations among monocot emergent and amphibious species from lakes of the semi-arid region of Bahia, Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)