Using Lindenmayer systems to model morphogenesis in a tropical pasture legume Stylosanthes scabra

This paper summarizes the processes involved in designing a mathematical model of a growing pasture plant, Stylosanthes scabra Vog. cv. Fitzroy. The model is based on the mathematical formalism of Lindenmayer systems and yields realistic computer-generated images of progressive plant geometry through time. The processes involved in attaining growth data, retrieving useful growth rules, and constructing a virtual plant model are outlined. Progressive output morphological data proved useful for predicting total leaf area and allowed for easier quantification of plant canopy size in terms of biomass and total leaf area.

Interaction between Helicoverpa armigera and Colletotrichum gloeosporioides on the tropical pasture legume Stylosanthes scabra

Glasshouse experiments determined effects of a moth, Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae), and the anthracnose pathogen, Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) Penz. and Sacc., on each other when attacking the same host plant, Stylosanthes scabra (Vog.) (Leguminosae) cv. Fitzroy. The host was treated with both organisms in 2 ways of succession and at 2 different life stages each. Larvae of the moth preferred to feed on healthy plants rather than plants recently infected with C. gloeosporioides, and preferred such newly infected plants to severely diseased ones. Adult female moths laid more eggs on healthy and recently infected plants than on diseased plants, when given a choice of all 3 plant types. Severity of anthracnose disease was neither promoted nor retarded by damage to leaves caused by larvae of the moth.

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.

Constitutive expression of a phenylalanine ammonia-lyase gene from Stylosanthes humilis in transgenic tobacco leads to enhanced disease resistance but impaired plant growth

Transgenic tobacco plants expressing a phenylalanine ammonia-lyase cDNA (ShPAL), isolated from Stylosanthes humilis, under the control of the 35S promoter of the cauliflower mosaic virus were produced to test the effect of high level PAL expression on disease resistance. The transgenic plants showed up to eightfold PAL activity and were slowed in growth and flowering relative to non-transgenic controls which have segregated out the transgene. The expression of the ShPAL transgene and elevated PAL levels were correlated and stably inherited. In T-1 and T-2 tobacco plants with increased PAL activity, lesion expansion was significantly reduced by up to 55% on stems inoculated with the Oomycete pathogen Phytophthora parasitica pv. nicotianae, Lesion area was significantly reduced by up to 50% on leaves inoculated with the fungal pathogen Cercospora nicotianae. This study provides further evidence that PAL has a role in plant defence. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Efeitos do alumínio, nitrato e amônio sobre a composição de metabólitos nitrogenados e de carboidratos em Stylosanthes guianensis e S. macrocephala

Estudaram-se, em condições controladas, os efeitos da interação de alumínio, nitrato e amônio, em solução nutritiva, sobre os teores de compostos nitrogenados e de açúcares em Stylosanthes guianensis e S. macrocephala, sensível e tolerante, respectivamente, tanto ao Al quanto ao amônio. A nutrição amoniacal causou o aparecimento de sintomas de toxidez de amônio apenas em S. guianensis. A fonte amoniacal aumentou as concentrações de N-solúvel, N-amoniacal e N-aminoácidos principalmente na parte aérea de S. guianensis e no sistema radicular de S. macrocephala, ao passo que os teores de açúcares solúveis totais aumentaram na parte aérea de S. guianensis e decresceram no sistema radicular das duas espécies. O Al atenuou parcialmente a toxidez de amônio em S. guianensis. Quando o N foi suprido pela fonte nítrica, a adição do Al à solução nutritiva causou o aparecimento de sintomas de toxidez apenas em S. guianensis. Já em S. macrocephala, nessas condições, ocorreram aumentos nos teores de N-total, N-insolúvel, N-solúvel, N-nítrico e N-aminoácidos na parte aérea e nas raízes, seguidos de decréscimos nos teores de açúcares solúveis totais e redutores nas raízes.

Resposta in vitro e suscetibilidade ao Agrobacterium de duas cultivares de Stylosanthes guianensis

As cultivares Bandeirantes e Mineirão de Stylosanthes guianensis (Leguminosae) foram avaliadas quanto à capacidade de formação de brotos adventícios in vitro e quanto à suscetibilidade ao Agrobacterium. Para obter regeneração, foram utilizados vários tipos de explantes, e o meio basal MS foi suplementado com diferentes concentrações de ácido naftalenoacético (NAA) e 6-benzilanimopurina (BAP). Observou-se regeneração de brotos a partir de explantes cotiledonares e hipocotiledonares, nas duas cultivares. O Stylosanthes mostrou-se suscetível ao Agrobacterium selvagem, pois a formação de tumores foi induzida. Expressão transiente do gene uidA foi observada em tecidos infectados de Stylosanthes. Experimentos sobre a ação dos antibióticos cefotaxima e tetraciclina, usados em ensaios de transformação para eliminação do Agrobacterium, mostraram que a cefotaxima (250 µg mL-1) tende a reduzir a regeneração de brotos em explantes da cv. Bandeirantes.

Disponibilidade, composição bromatológica e consumo de matéria seca em pastagem consorciada de Brachiaria decumbens com Stylosanthes guianensis

O objetivo deste trabalho foi avaliar a disponibilidade de forragem, a composição bromatológica, o consumo de matéria seca e a proporção de gramínea e leguminosa na dieta de vacas mestiças Holandês x Zebu, em pastagem consorciada de Brachiaria decumbens cv. Basilisk, Stylosanthes guianensis var. vulgaris cv. Mineirão e leguminosas arbóreas. Para estimativa da produção fecal, foram usados 10 g vaca-1 dia-1 de óxido crômico, durante dez dias. Amostras de extrusa foram usadas para determinação da composição bromatológica e digestibilidade in vitro da matéria seca. A disponibilidade de matéria seca de forragem de B. decumbens variou com as condições climáticas, enquanto a de S. guianensis decresceu linearmente ao longo do período experimental. O consumo de matéria seca foi maior em maio de 2001 (1,9% do peso do animal vivo) e não diferiu entre os demais meses (1,5% do peso do animal vivo). Os baixos índices de consumo de matéria seca refletiram altos teores de fibra em detergente neutro (70,2% a 79,4%) e baixos coeficientes de digestibilidade in vitro de matéria seca (42,1% a 48,0%) da forragem. O consumo de leguminosa variou entre 8,7% e 24,1% do total ingerido. O consumo de matéria seca esteve diretamente relacionado à porcentagem de leguminosa na pastagem, o que evidencia o potencial de uso de pastagens consorciadas para vacas leiteiras.

Variabilidade genética e ecológica de Stylosanthes macrocephala determinadas por RAPD e SIG

Stylosanthes macrocephala M. B. Ferr. et S. Costa é uma leguminosa utilizada sob consorciação em pastagens, adubação e recuperação de áreas degradadas. A falta de características morfológicas e agronômicas estáveis e de informações ecogeográficas dos locais de coleta dos acessos tem dificultado o melhoramento genético da espécie. A fim de obter descritores ecológicos, moleculares e avaliar a variabilidade genética da coleção de S. macrocephala, 87 acessos foram analisados com o auxílio do Sistema de Informações Geográficas (SIG) e de marcadores moleculares RAPD. Os acessos provieram de sete Estados, cinco bacias hidrográficas, sete tipos de vegetação e sete tipos de solos. As altitudes dos locais de coleta variaram de 1 a 1.298 m e a pluviometria anual média de 550 a 2.870 mm. A variabilidade de descritores ecológicos sugeriu diversidade adaptativa na coleção. Com base em 161 marcadores RAPD, verificou-se que as distâncias genéticas entre os acessos de S. macrocephala variaram entre 0,02 e 0,42. Com base nessas distâncias, dez grupos de similaridade genética foram estabelecidos. Observou-se tendência de separação por bacias hidrográficas e elevada variabilidade genética entre os acessos coletados nos estados da Bahia e de Minas Gerais. A alta variabilidade genética da coleção de S. macrocephala evidencia a importância desses acessos para futuros trabalhos de melhoramento genético.

Relação entre número de estegmata na epiderme foliar e intensidade da antracnose em Stylosanthes spp

O objetivo deste trabalho foi quantificar o número de estegmata em cinco espécies de Stylosanthes e relacioná-lo à severidade da antracnose. Quantificaram-se os estegmata em secções foliares paradérmicas, coradas com safranina a 1%. A antracnose foi avaliada no 12º dia, depois da inoculação de Colletotrichum gloeosporioides. As espécies apresentaram número semelhante de estegmata na epiderme foliar, à exceção de S. guianensis, que apresentou menor quantidade. Maior severidade da antracnose foi observada em S. macrocephala e, em seguida, em S. capitata. Não foi constatada correlação significativa entre número de estegmata na epiderme foliar e a severidade da doença.

Virulência de isolados de Colletotrichum gloeosporioides de populações selvagens de Stylosanthes spp

Os objetivos deste trabalho foram determinar o padrão de virulência/avirulência e as raças de 274 isolados brasileiros de Colletotrichum gloeosporioides de populações selvagens de Stylosanthes spp. dos estados de Goiás, Bahia e Minas Gerais, em 12 acessos diferenciadores, e agrupar os isolados de acordo com a similaridade em virulência. Culturas monospóricas dos isolados foram aspergidas sobre plântulas de 12 acessos diferenciadores. A aferição dos resultados (virulência/avirulência) foi realizada dez dias após as inoculações. A maioria dos isolados brasileiros de C. gloeosporioides de populações selvagens de Stylosanthes spp. apresenta baixa capacidade de virulência, e a raça predominante não apresenta virulência a nenhum dos acessos diferenciadores avaliados. Não existe padrão de distribuição da variabilidade em virulência entre os isolados em função do estado de origem.

Obstrução intestinal em bovinos associada ao consumo de Stylosanthes sp. (Fabaceae Papilionoideae)

O objetivo deste trabalho é descrever, em três propriedades rurais no Estado de Mato Grosso, a epidemiologia, o quadro clínico e o patológico da obstrução intestinal por fitobezoares em bovinos que pastoreavam em piquetes com predomínio de Stylosanthes sp. pelo menos 60 dias. A morbidade variou de 3,3% a 15% e a mortalidade foi de 100%. O quadro clínico foi de cólica abdominal caracterizado por apatia, anorexia, inquietação, desconforto, sudorese e vocalização, seguido por episódios de diarreia ou diminuição da produção fecal, desidratação, hipomotilidade gastrintestinal, aumento do volume abdominal, decúbito esternal ou lateral com a cabeça voltada para o flanco e morte. O curso clínico foi de 2-7 dias. A principal alteração notada durante a necropsia dos bovinos foi a obstrução intestinal por fitobezoar ovoide de 2-5 cm de diâmetro, frequentemente no duodeno, próximo ao piloro, ocasionalmente em sua porção média. Na área de obstrução notou-se a necrose da parede intestinal que estava enegrecida e intensamente demarcada em relação a segmento adjacente normal, além de intenso espessamento associado a edema, congestão e hemorragia. O abomaso e os segmentos intestinais anteriores a obstrução apresentavam-se repletos de conteúdo alimentar líquido e posteriormente estava com ausência de conteúdo. O rúmen frequentemente tinha grande quantidade de conteúdo liquido a pastoso. Em todos os bovinos necropsiados múltiplas estruturas sólidas, arredondadas ou ovoides, esverdeadas (fitobezoares) foram observadas no abomaso. Estes achados indicam que pastagens com predomínio de Stylosanthes sp. predispõem a formação de fitobezoares, os quais podem levar à obstrução intestinal e morte em bovinos.

Genetic variability in salt tolerance during germination of Stylosanthes humilis H.B.K. and association between salt tolerance and isozymes

Variation in salt tolerance of six natural populations of Stylosanthes humilis from three ecogeographic regions, Mata (wet tropical climate), Agreste and Sertão (semi-arid tropical climate) of Pernambuco State, Northeast Brazil, was evaluated on germination in 201 mM NaCl. There were significant differences among families of all populations for germination percentage and of five populations (except Tamandaré, from Mata) for germination rate. Populations from semi-arid regions presented high coefficients of genetic variation, those from Agreste being higher than those from Sertão. Populations from Mata showed low coefficients of genetic variation. The coefficients of genotypic determination were high for five populations, except Tamandaré, both for germination percentage ( > or = 0.89) and for germination rate ( > or = 0.79), indicating the possibility of selection for salt tolerance in these populations. An electrophoretic analysis of esterase and peroxidase isozymes was also performed in the six populations, and correlations were estimated between salt tolerance and allelic frequencies. The analysis of salt tolerant and salt sensitive families of populations from Agreste suggested an association of alleles of a peroxidase locus with salt tolerance during germination in the Caruaru population

Changes in N2 fixation in Stylosanthes scabra derived from tissue culture

Plants were regenerated from leaf-derived callus culture of Stylosanthes scabra, a polyploid legume tolerant to drought and adapted to acid soils. A total of 168 regenerants were planted out in Leonard jars in a complete randomized design. Nitrogen fixation and vegetative growth were indirectly evaluated by shoot dry weight, root dry weight, shoot N content and acetylene reduction activity. The results showed higher variation in the regenerants than in controls not submitted to tissue culture. Significant differences were found for all nitrogen fixation related-traits

Superação da dureza de sementes e frutos de Stylosanthes scabra J. Vogel e seu efeito na germinação

O presente trabalho foi desenvolvido com a finalidade de avaliar diferentes métodos de superação da dureza das sementes e dos frutos, separadamente, de Stylosanthes scabra. Os métodos avaliados foram: testemunha, calor seco a 85ºC durante 10, 12 e 14 horas, ácido sulfúrico concentrado por cinco e dez minutos e imersão em água fervendo durante um minuto. No teste de germinação, registraram-se as porcentagens de germinação (plântulas normais), de plântulas anormais, de sementes duras e de sementes mortas. Concluiu-se que o melhor tratamento foi a escarificação das sementes com o ácido sulfúrico, independente do tempo de imersão; para escarificação dos frutos, um tempo de imersão superior a 10 minutos deve merecer posteriores estudos. O calor seco não superou o problema da impermeabilidade da cobertura protetora e a água fervendo causou a morte de praticamente todas as sementes.

Tratamento térmico para superação da dormência em sementes de Stylosanthes SW. (fabaceae papilionoideae)

Stylosanthes SW. é um gênero de leguminosa tropical com grande potencial de uso, como forrageira, no Brasil. Em geral, esse gênero possui dormência em suas sementes, dificultando a germinação uniforme, importante para o estabelecimento da pastagem. Vários trabalhos têm explorado o uso de temperaturas elevadas, com bons resultados não só na superação da dormência em sementes de forrageiras como na erradicação de pragas de sementes, visando à diminuição do uso de pesticidas. Dessa forma, com o objetivo de avaliar os efeitos do tratamento térmico na superação da dormência de sementes de Stylosanthes capitata, S. guianensis e S. macrocephala, estas foram expostas a temperaturas de 50, 60 e 70ºC, durante 5, 10 e 15 horas. Posteriormente, as sementes foram submetidas ao teste de germinação com quatro repetições de 100 sementes para cada tratamento. O efeito dos tratamentos foi avaliado pelo teste de germinação e índice de velocidade de germinação (IVG). Para sementes de S. macrocephala e S. capitata, o uso de temperaturas elevadas propicia a superação da dormência. Para a primeira espécie, o tratamento mais eficiente é submeter as sementes à temperatura de 60ºC por 15 horas , enquanto que, para as sementes de S. capitata, a temperatura de 70ºC é a mais indicada.