Tolerance to preharvest sprouting and yield of wheat genotypes from different breeding programs

Abstract:The objective of this work was to characterize the performance of elite wheat genotypes from different Brazilian breeding programs for traits associated with grain yield and preharvest sprouting. The study was conducted in 2010 and 2011 in the municipality of Capão do Leão, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, in a randomized complete block design with three replicates. Thirty-three wheat genotypes were evaluated for traits related to preharvest sprouting and grain yield. The estimate of genetic distance was used to predict potential combinations for selection of plants with high grain yield and tolerance to preharvest sprouting. The combined analysis of sprouted grains and falling number shows that the TBIO Alvorada, TBIO Mestre, Frontana, Fundacep Raízes, Fundacep Cristalino, and BRS Guamirim genotypes are tolerant to preharvest sprouting. Combinations of TBIO Alvorada and TBIO Mestre with Fundacep Cristalino show high potential for recovering superior genotypes for high grain yield and tolerance to preharvest sprouting.

Quantifying the relationship between temperature regulation in the ear and floret development stage in wheat (Triticum aestivum L.) under heat and drought stress

Thermal imaging is a valuable tool for the elucidation of gas exchange dynamics between a plant and its environment. The presence of stomata in wheat glumes and awns offers an opportunity to assess photosynthetic activity of ears up to and during flowering. The knowledge of spatial and temporal thermodynamics of the wheat ear may provide insight into interactions between floret developmental stage (FDS), temperature depression (TD) and ambient environment, with potential to be used as a high-throughput screening tool for breeders. A controlled environment study was conducted using six spring wheat (Triticum aestivum L.) genotypes of the elite recombinant inbred line Seri/Babax. Average ear temperature (AET) was recorded using a hand held infrared camera and gas exchange was measured by enclosing ears in a custom built cuvette. FDS was monitored and recorded daily throughout the study. Plants were grown in pots and exposed to a combination of two temperature and two water regimes. In the examined wheat lines, TD varied from 0.1°C to 0.6°C according to the level of stress imposed. The results indicated that TD does not occur at FDS F3, the peak of active flowering, but during the preceding stages prior to pollen release and stigma maturity (F1-F2). These findings suggest that ear temperature during the early stages of anthesis, prior to pollen release and full extension of the stigma, are likely to be the most relevant for identifying heat stress tolerant genotypes.

Achromobacter insolitus and Zoogloea ramigera associated with wheat plants (Triticum aestivum)

This study reports for the first time the presence of diazotrophic bacteria belonging to the genera Achromobacter and Zoogloea associated with wheat plants. These bacterial strains were identified by the analysis of 16S rDNA sequences. The bacterium IAC-AT-8 was identified as Azospirillum brasiliense, whereas isolates IAC-HT-11 and IAC-HT-12 were identified as Achromobacter insolitus and Zoogloea ramigera, respectively. A greenhouse experiment involving a non-sterilized soil was carried out with the aim to study the endophytic feature of these strains. After 40 days from inoculation, all the strains were in the inner of roots, but they were not detected in soil. In order to assess the location inside wheat plants, an experiment was conducted under axenic conditions. Fifteen days after inoculation, preparations of inoculated plants were observed by the scanning electron microscope, using the cryofracture technique, and by the transmission electron microscope. It was observed that all isolates were present on the external part of the roots and in the inner part at the elongation region, in cortex cells, but not in the endodermis or in the vascular bundle region. No colonizing bacterial cells were observed in wheat leaves.

Parâmetros agronômicos da cultura do trigo (Triticum aestivum L.) em função de diferentes concentrações de Azospirillum brasiliense e métodos de inoculação.

O uso de inoculantes à base de Azospirillum brasilense vem crescendo no Brasil, como substituição parcial da adubação nitrogenada na cultura do trigo (Triticum aestivum L.). Contudo, a nova tecnologia pode ser afetada pela incompatibilidade com os agrotóxicos utilizados nos tratamentos de sementes. Visando verificar alternativas à aplicação tradicional de inoculantes via sementes, o objetivo deste estudo foi verificar o efeito de doses de inoculante com A. brasilense e métodos de inoculação. O ensaio foi conduzido em casa de vegetação na Embrapa Soja, em Londrina-PR, com trigo (cv. Gaivota) recebendo 1 e 2,5 doses de inoculante (200 e 500 mL 50 kg-1 sementes, respectivamente) e métodos de inoculação [via semente (IS), sulco (ISC), pulverização foliar (IPF) e solo (IPS)] com 75% da dose recomendada de N-mineral (60 kg N ha-1), além de testemunhas sem inoculação e com 100% e 75% N. Foi avaliada a produção de biomassa de plantas (massa da parte aérea seca, MPAS e massa de raízes secas, MRS), N total acumulado na parte aérea (NTPA), teor de clorofila (TC), volume de raízes (VR) e número de perfilhos (NP). Os dados foram submetidos à ANAVA (Duncan, p?0,05). Constatou-se diferença significativa de MRS no tratamento com IPF e 1 dose de inoculante, proporcionando um incremento de 62% em relação à testemunha não inoculada e com 100% N. Esse tratamento também resultou em aumento significativo no NP. Do mesmo modo, o tratamento com IPF com 2,5 doses resultou em aumento significativo de 22,9% no TC em relação à testemunha não inoculada com 75% N. Foi possível observar o efeito positivo de A. brasilense mesmo quando aplicado após a emergência das plântulas. Para o NTPA, o tratamento com IS e 1 dose foi estatisticamente superior em relação ao tratamento não inoculado e com 75% N. A MPAS e o VR não foram influenciados pelos tratamentos. Deste modo, a inoculação por pulverização foliar pode representar uma alternativa à inoculação tradicional nas sementes, podendo ser empregada em situações que haja incompatibilidade com produtos químicos usados no tratamento de sementes.

Evaluation of drought tolerance in several genotypes of spelt (Triticum aestivum Var. Spelta)

Domestication of plants and plant breeding have dramatically eroded the allelic variations of crop species which led to an increasing susceptibility of crop plants to environmental stresses, diseases and pests. Drought is a major environmental stress factor that affects the growth and development of plants so the selection of tolerant genotypes becomes increasingly important with respect to the predicted effects of global warming. In this study, several genotypes of Spelt (Triticum aestivum var. spelta) were tested under low water supply in soil with the aim of to find Spelt genotypes more resistant than wheat to these conditions, and select them so that in future may be used to improve wheat crops. Morphological analyses were performed and mineral and enzymatic analyses and also dry matter production were calculated. Our results suggests that the genotypes Sp53, Sp96, Sp912, Sp757 and Sp804 are a potential ones to use in breeding programs to improve wheat production. Under drought, these genotypes had growth efficiency of 38%, 45%, 64%, 37%, and 31% respectively and also showed higher biomass than modern wheat and were also mineralogical richer. The genotypes Sp96 and Sp912 showed highest activity of all antioxidants enzymes tested. This work proves that Spelt is a good wheat to continue to study in order to improve wheat crops in dry areas and consequently increase the quality of life and health of the populations living in those areas.

Nucleótidos ciclícos potenciales transductores en el reino vegetal; actividad de ciclasas (adenilato y guanilato) en Triticum aestivum en diversas condiciones

El objetivo de este proyecto en general es iniciar estudios de reducción nucleotídica en el reino vegetal. Específicamente, el objetivo planteado es la actividad de ciclasas (adenilato y guanilato), enzimas de síntesis de los nucleótidos cíclicos cAMP y cGMP respectivamente, en Triticum aestivum en diferentes condiciones de iluminación y presión osmótica. La presencia de nucleótidos cíclicos en el reino vegetal es aún motivo de controversias y continúa como un área no explorada ante la escasez de información experimental al respecto, razones que motivan este proyecto. El material de estudio serán segmentos de Triticum aestivum de siete días de desarrollo, de aproximadamente 6 cm., sin porción basal o apical. En extractos obtenidos a partir de este material, se estudiará la actividad de ciclasas (adenilato y guanilato) mediante la capacidad de las muestras de producir cAMP y/o cGMP, producto directo de síntesis de ciclasas. La concentración de cAMP y cGMP de las muestras será dosada por radioinmunoensayo (RIE), metodología rutinaria en este laboratorio. El diseño experimental prevé el estudio de ciclasas en esta especie vegetal en condiciones de temperatura e iluminación controladas; así como la exposición de muestras a distintas condiciones de presión osmótica obtenidas con distintas concentraciones de manitol (0, 0.2M 0.5M manitol).

Efeitos da uréia aplicada no solo e na folha, na produção e qualidade do trigo em grão (Triticum aestivum L.)

O presente trabalho teve como objetivo estudar a influência da adubação nitrogenada na cultura do trigo (Triticum aestivum L.) em condições de campo. O ensaio foi realizado no ano de 1971 na Estação Experimental de "Vila Velha, da Secretaria da Agricultura do Estado do Paraná localizada no município de Ponta Grossa-PR. Foram utilizados três níveis de nitrogênio, 0, 60 e 90 kg N/ha, sobre uma adubação fundamental de 120 kg P2O5/ha na forma de superfosfato simples com 21% de P2O5 e 60 kg K2O/ha como cloreto de potássio com 60% de K2O. O adubo nitrogenado foi a uréia com 45% de N, aplicada em forma sólida no sulco de plantio e em cobertura, na forma sólida e como solução aquosa a 2% em pulverização foliar, no perfilhamento e emborrachamento. Os resultados obtidos permitiram verificar um aumento na produção de grãos em função da adubação nitrogenada sendo que não se verificaram diferenças significativas para parcelamento ou época de aplicação, formas e doses de nitrogênio. Considerando a produção de proteína, com base no N total, foram significativas as diferenças em favor das doses de 90 kgN/ha. Para as aplicações do adubo na forma sólida obtiveram-se melhores resultados quando do parcelamento ou aplicações mais tardias. Estas variações não se verificaram para as coberturas em pulverização foliar. As formas de aplicações foram equivalentes. A aplicação de nitrogênio parece ter diminuído o teor de lisina e, também, aumentado o teor de gluten do grão do trigo, quando comparados com a testemunha.

Efeito do ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) na absorção do fósforo (32p) pelo trigo (Triticum aestivum., L) e a sua distribuição na planta

O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito de diferentes concentrações de 2,4-D na absorção de fósforo - pelo trigo (Triticum aestivum, L) no estado de 3 folhas e a sua distribuição na planta. Foram realizados quatro ensaios em vaso, conduzidos em casa de vegetação, com quatro repetições. As plantas foram cortadas 8 horas, 26 e 50 horas após a pulverização do herbicida. Em cada um dos ensaios foram aplicados 4 doses de 2,4-D: 0, 1000, 2000 e 4000 ppm e uma solução contendo 32p. Os dados obtidos mostraram que: - 0, 2,4-D afetou a absorção do fósforo e a distribuição deste na planta. - A tendência, nos quatro ensaios, foi de que as doses utilizadas estimularam a absorção do fósforo pelo trigo, a qual foi decrescendo com o decorrer do tempo. - A distribuição do fósforo foi, de modo geral, estimulada, decrescendo com o decorrer do tempo. No terceiro ensaio, quando as plantas foram pulverizadas com 2000 e 4000 ppm. de 24-D, a distribuição foi prejudicada, sendo maior naquelas plantas não tratadas com o herbicida.

Tolerância de cultivares de trigo (Triticum aestivum L.) ao alumínio e ao manganês: I. determinação da tolerância ao alumínio

Tendo-se como objetivo a identificação do grau de tolerância ao alumínio de 30 cultivares de trigo, foi realizado um experimento em casa de vegetação, onde as plantas foram desenvolvidas em soluções nutritivas contendo 0,0, 2,5, 5,0, 7,5 e 10,0 ppm de alumínio, por um período de 12 dias. Procedeu-se à análise da variância para os dados de comprimento das raízes e peso da matéria seca das raízes e das partes aéreas, Para cada um dos parâmetros em que o alumínio exerceu efeito significativo, realizou-se uma análise de regressão até o 3º grau, considerando-se a equação significativa de maior grau como representativa. A partir das equações de regressão foram calculadas as concentrações de alumínio necessárias para produzir em cada cultivar 80% do peso da matéria seca das partes aéreas e das raízes e 80% do comprimento das raízes, considerando-se como 100% os valores correspondentes ao tratamento sem alumínio. Os resultados obtidos com o uso dos critérios referidos permitiram classificar os cultivares em 4 grupos de tolerância.

Tolerância de cultivares de trigo (Triticum aestivum L.) ao alumínio e ao manganês: II. determinação da tolerância ao manganês

O objetivo do presente estudo foi identificar em 30 cultivares de trigo o grau de tolerância ao manganês. Para isso, foi realizado um experimento em casa de vegetação onde as plantas foram desenvolvidas em soluções nutritivas 0,0, 8,0, 16,0, 24,0 e 32,0 ppm de manganês, durante um período de 17 dias. Nos dados de peso de matéria seca das raízes e peso da matéria seca das partes aéreas, procedeu se uma análise de variância e nos cultivares onde houve efeitos significativos de um ou outro parâmetro, realiizou-se uma análise de regressão ate o 3º grau, considerando-se a equação significativa de maior grau como representativa. Em função das analises de variância e das equações de regressão obtidas, constatou-se que os cultivares CNTl e Frontana foram suscetíveis ao manganês, Sonora 63 e Maringá medianamente tolerante e as demais (26) tolerantes.

Tolerância de cultivares de trigo (Triticum aestivum L.) ao alumínio e ao manganês: III. influência do alumínio e do grau de tolerância ao alumínio sobre as concentrações de P, Ca e Mg das partes aéreas

Este estudo foi feito visando verificar a influência do Al sobre as concentrações de P, Ca e Mg das partes aéreas e detectar possíveis relações entre as concentrações desses mesmos elementos com o grau de tolerância ao Al de cultivares de trigo. Nas partes aéreas de plantas de 10 cultivares de trigo apresentando tolerância diferencial ao alumínio e desenvolvidas em soluções nutritivas contendo 0,0, 2,5, 5,0, 7,5 e 10,0 ppm de Al foram determinados o P, Ca e Mg. Os resultados mostraram que o grau de tolerância ao Al dos cultivares de trigo não está relacionado com as concentrações de P, Ca e Mg das partes aéreas e que as concentrações desses mesmos elementos se comportam diferentemente em função das concentrações de Al na solução.

Tolerância de cultivares de trigo (Triticum aestivum L.) ao alumínio e ao manganês: IV. influência do manganês e do grau de tolerância ao manganês sobre as concentrações de P, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn e Cu das partes aéreas e Ca, Fe e Mn das raízes

Este estudo foi feito com a finalidade de verificar a influência do Mn sobre as concentrações de P, Ca, Mg, Mn, Zn e Cu das partes aéreas e Ca, Fe e Mn das raízes, bem como detectar possíveis relações entre as concentrações dos elementos determinados em ambos os órgãos com o grau de tolerância ao Mn dos cultivares. Concluiu-se que o grau de tolerância ao Mn não está relacionado com as concentrações de P, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn e Cu das partes aéreas e Ca, Fe e Mn das raízes e que as concentrações dos elementos determinados em ambos os órgãos se comportam diferentemente em função das concentrações de Mn na solução.

Tolerância de cultivares de trigo (Triticum aestivum L.) ao alumínio e ao manganês: V. influência do alumínio e do manganês e do grau de tolerância a cada elemento na absorção de cálcio

Com base nos parâmetros Vm e Km obtidos de ensaios de cinética de absorção verificou-se a influência do Al e do Mn e do grau de tolerância de cultivares de trigo a cada um desses elementos sobre a absorção de Ca. Utilizaram-se raízes destacadas de plantas com 7 dias de idade de 3 cultivares com tolerância diferencial ao Al (Sonora 63C - suscetível; Yecora - intermediária e IAS 63 - tolerante) e de 3 cultivares com tolerância diferencial ao Mn (CNTl - suscetível; Sonora 63C - intermediária e IAS 55 - tolerante). Foram empregadas 10 soluções experimentais cujas concentrações de CaCl variaram de 5xl0-6M até 2,56xl0-3M, marcadas com 45Ca. Nos ensaios efetuados na presença de Al ou Mn, usaram-se concentrações de 10-4M de AlCl3 ou MnCl2. Os resultados propiciaram as seguintes -conclusões: a) a absorção de Ca se realiza através de 2 mecanismos, um operativo na faixa 1 de concentração de Ca (5x10-6M - 8 x 10-5M) e outro na faixa 2 de concentração (1,6x10-4M - 2,56 x 10-3M); b) na faixa 1 de concentração de Ca a Al e o Mn inibem a absorção do Ca e na faixa 2 inibem ou estimulam a absorção dependendo do cultivar; c) na ausência de Al ou de Mn existem diferenças genéticas na absorção de Ca somente na faixa 2 de concentração de Ca e estas não estão relacionadas com o grau de tolerância ao Al e ao Mn; d) na presença de Al não existem diferenças genéticas na absorção do Ca na faixa 1 de concentração de Ca, porém existem relacionadas ao grau de tolerância ao Al na faixa 2; e) na presença de Mn existem diferenças genéticas na absorção de Ca em ambas as faixas, porém somente na faixa 1 relacionadas ao grau de tolerância ao Mn.

Tolerância de cultivares de trigo (Triticum aestivum L.) ao alumínio e ao manganês: VI. influência do alumínio e do manganês e do grau de tolerância a cada elemento na absorção do fósforo

Com base nos parâmetros Vm e Km obtidos de ensaios de cinética de absorção, verificou-se a influencia do Al e do Mn e do grau de tolerância de cultivares de trigo a cada um desses elementos sobre a absorção de P. Utilizaram-se raízes destacadas de plantas com 7 dias de idade de 3 cultivares com tolerância diferencial ao Al (Sonora 63C - suscetível; Yecora - intermediária e IAS 63 - tolerante) e de 3 cultivares com tolerância diferencial ao Mn (CNTl -suscetível; Sonora 63C - intermediária e IAS 55 - tolerante). Foram empregadas 10 soluções experimentais cujas concentrações de KH2PO4 variaram de 10-6M até 10-4M, marcadas com 32P. Nos ensaios efetuados na presença de Al ou Mn, usaram-se concentrações de 10-4M de AlCl3 ou MnCl2. Concluiu-se que: a) a absorção de P se realiza através de um único mecanismo; b) na ausência ou presença de Al ou de Mn existem diferenças genéticas na absorção do P nao relacionadas com o grau de tolerância aos 2 elementos; 2) o Al e o Mn, mais aquele do que este, estimulam a absorção do P.

Efeito da nitrapirina associada ou não com uréla na relação N-NH+4/N-NO-3 do solo e na cultura trigo (Triticum aestivum L.)

Realizou-se um ensaio de campo em TRE (terra roxa estruturada), para avaliar o efeito da uréia associada com um inibidor da niitrificação, na relação N-NH4/N-NO3, do solo e na cultura do trigo. A uréia foi aplicada nas doses correspondentes a 0, 30 e 60 kg de N/ha e o inibidor nas doses correspondentes a 0; 0,75 e 1,50 kg de nitrapirina/ha. Aos 30 e 60 dias após a semeadura foram determinados os teores de N-NH4 e N-NO3 do solo. No final do ciclo da cultura foram obtidos os dados de produção e os teores de N-total nos grãos de trigo. Verificou-se que: a utilização da uréia, sem inibidor da nitrificação, diminuiu a relação N-NH4/N-NO3 do solo. A associação da uréia com nitrapirina elevou a relação N-NH4/N-NO3, até 30 dias após a adubação. A cultura do trigo não respondeu à associação da uréia com nitrapirina. Não houve efeito dos tratamentos nos teores de N-total nos grãos de trigo.