Aspects of leaf anatomy of tropical kudzu related to water and energy balance

No Brasil, a puerária (Pueraria phaseoloides Benth, Leguminosae-Faboideae) é tradicionalmente empregada como cultura de cobertura em seringais na região amazônica, onde as condições climáticas se assemelham às condições climáticas tropicais encontradas no sudeste asiático, centro de dispersão da espécie. Puerária foi também introduzida na região sudeste do Brasil, região esta caracterizada pela transição entre os climas tropical e subtropical. Este trabalho teve como objetivo descrever algumas das características da anatomia foliar de puerária relacionadas á economia de água e energia. A epiderme inferior apresentou maior frequência de estômatos (213 estômatos.mm-2) quando comparada à epiderme superior (101 estômatos.mm-2). O número médio de tricomas por milímetro quadrado foi 9 para a epiderme superior e 13 para a epiderme inferior. O comprimento médio dos tricomas foi de 300 mm para a epiderme superior e 460 mm para a epiderme inferior. A espessura da cutícula não diferiu significativamente entre as epidermes inferior e superior. A lâmina foliar consistiu basicamente de duas camadas de ambos, parênquima paliçádico e parênquima lacunoso. Uma camada de mesófilo paranerval foi encontrada entre os parênquimas paliçádico e lacunoso.Tropical kudzu (Pueraria phaseoloides Benth, Leguminosae-Faboideae) has been established in southeastern Brazil in a region characterized by the transition between subtropical and tropical biomes. The seasonal changes in temperature and water availability found in this region are very distinct from those found in the region where tropical kudzu is native. The objective of this paper was to describe characteristics of leaflet anatomy related to water and energy balance in tropical kudzu. The lower epidermis of tropical kudzu showed a higher frequency of stomata (213 stomata.mm-2) than the upper epidermis (101 stomata.mm-2). Trichomes were present in both lower and upper epidermis. The average number of trichomes per square millimeter was 9 for the upper epidermis and 13 for the lower epidermis. The average trichome length was 300 mm for the upper epidermis and 460 mm for the lower epidermis. Cuticle thickness was not considerably different between lower and upper epidermis. The leaflet blade consisted basically of two layers (upper and lower) of unicellular epidermis and two layers of both palisade and spongy parenchyma. One layer of paraveinal mesophyll was found between palisade and spongy parenchyma

Aspectos da anatomia foliar de Pueraria lobata (Leguminosae-Faboideae) associados ao balanço de água e de energia

Kudzu is a cover crop that has escaped cultivation in some subtropical and warm temperate regions. Kudzu has previously demonstrated broad intraspecific physiological plasticity while colonizing new environments. The objective of this paper was to investigate characteristics of kudzu leaflet anatomy that might contribute to its successful growth in climatically distinct environments, and to escape cultivation as well. Fresh and fixed leaflet strips of field-grown plants were analyzed. The lower epidermis of kudzu showed a higher frequency of stomata (147 ± 19 stomata mm-2) than the upper epidermis (26 ± 17 stomata mm-2). The average number of trichomes per square milimeter was 8 for both the upper and the lower epidermis. The average trichome length was 410 ± 200 mum for the upper epidermis and 460 ± 190 mum for the lower epidermis. Cuticle thickness was not considerably different between lower and upper epidermis. The leaflet blade consisted basically of two layers (upper and lower) of unicellular epidermis, two layers of palisade parenchyma and one layer of spongy parenchyma. One layer of paraveinal mesophyll was found between palisade and spongy parenchyma. In conclusion, leaflets of kudzu present anatomical characteristics that might contribute to the broad physiological plasticity shown by kudzu.Kudzu é uma cultura de cobertura que se tornou invasiva em algumas regiões subtropicais e temperadas. Kudzu tem demonstrado ampla plasticidade fisiológica quando coloniza novos ambientes. Este trabalho teve por objetivo investigar características da anatomia foliar de kudzu que poderiam contribuir para seu hábito invasivo e também para sua propagação em ambientes distintos do ponto de vista climático. Foram analisados cortes frescos e permanentes de lâminas foliares de plantas crescidas no campo. A epiderme inferior tipicamente apresentou maior freqüência de estômatos (147 ± 19 estômatos mm-2) do que a epiderme superior (26 ± 17 estômatos mm-2). O número médio de tricomas por milímetro quadrado foi 8 para ambas, epiderme superior e epiderme inferior. O comprimento médio dos tricomas foi 410 ± 200 mim para a epiderme superior e 460 ± 190 mim para a epiderme inferior. A espessura da cutícula não diferiu significativamente entre as epidermes inferior e superior. A lâmina foliar consistiu basicamente de duas camadas de parênquima paliçádico e uma camada de parênquima lacunoso. Uma camada de mesófilo paranerval foi encontrada entre os parênquimas paliçádico e lacunoso. Concluindo, folíolos de kudzu apresentam características anatômicas que podem contribuir para a ampla plasticidade fisiológica demonstrada pela espécie.1361136

Effects of soil water depletion on the water relations in tropical kudzu

O kudzu (Pueraria phaseoloides (Roxb.) Benth., Leguminosae: Faboideae) é uma espécie nativa do úmido sudeste asiático, com potencial para emprego como cobertura em regiões sujeitas à seca sazonal. Este trabalho objetiva avaliar os efeitos da redução no conteúdo de água do solo (SWC) sobre o conteúdo relativo de água (RWC), condutância estomática (g) e temperatura de folíolos (TL) de plantas de puerária. Redução no RWC, de 96 para 78%, e redução na g, de 221 para 98 mmol.m-2.s-1, se mostraram associadas à diminuição no conteúdo de água do solo (SWC), de 0,25 para 0,17 g (H2O).g (solo seco)-1. No dia seguinte à re-irrigação, a g de plantas estressadas era 15% inferior à g de plantas não submetidas ao estresse hídrico. A diferença em TL entre plantas estressadas e não-estressadas (DTL) aumentou linearmente de 0,1 para 2,2oC com a progressão do déficit hídrico. RWC e TL de plantas estressadas e não-estressadas se igualaram no dia seguinte à re-irrigação. O forte decréscimo em SWC encontrado neste estudo induziu somente um déficit hídrico moderado em kudzu tropical. O déficit hídrico induzido em kudzu tropical pode ser rapidamente superado após a re-irrigação.Tropical kudzu (Pueraria phaseoloides (Roxb.) Benth., Leguminosae: Faboideae) is native to the humid Southeastern Asia. Tropical kudzu has potential as a cover crop in regions subjected to dryness. The objective of this paper was to evaluate the effect of soil water depletion on leaflet relative water content (RWC), stomatal conductance (g) and temperature (TL) in tropical kudzu. RWC of water-stressed plants dropped from 96 to 78%, following a reduction in SWC from 0.25 to 0.17 g (H2O).g (dry soil)-1. Stomatal conductance of stressed plants decreased from 221 to 98 mmol.m-2.s-1, following the reduction in soil water content (SWC). The day after re-irrigation, g of water stressed plants was 15% lower than g of unstressed plants. Differences in TL between water-stressed and unstressed plants (DTL) rose linearly from 0.1 to 2.2oC following progressive water deficit. RWC and TL of water-stressed plants paralled RWC and TL of unstressed plants the day after re-irrigation. The strong decrease in SWC found in this study only induced moderate water stress in tropical kudzu. In addition, tropical kudzu recover rapidly from the induced water stress after the re-irrigation

Nitrate reductase activity in field-grown Pueraria lobata (Kudzu) in southeastern Brazil

Embora Pueraria lobata (Willd.) Ohwi (P. thunbergiana) (Sieb. & Zucc.) Benth.) seja ecológica e economicamente importante em vários países, sua fisioecologia e outros fatores que contribuem para seu hábito invasivo não são bem conhecidos. Estimativas da atividade da redutase do nitrato (NRA) têm sido empregadas como indicativo do efeito de alterações no ambiente sobre a capacidade das plantas de assimilar nitrato. O objetivo deste trabalho foi o de descrever como alterações naturais na temperatura do ar (Ta) e na densidade de fluxo de radiação solar (St) afetam NRA in vivoem P. lobata crescida no campo, e, conseqüentemente, sua capacidade de assimilar nitrogênio na forma de nitrato em áreas não-nativas. Utilizou-se um termômetro meteorológico para medir as alterações da temperatura do ar, e um piranômetro à base de termopares, para medir a densidade do fluxo da radiação solar. O mais alto valor para NRA [5,8 mmol NO2 h-1(g FW)-1] foi observado quando a Ta era 27,4oC. Redução significativa em NRA foi observada quando a Ta se encontrava abaixo de 21,8oC ou acima de 33,6oC. Elevação em St foi acompanhada por elevação proporcional em NRA. Aumento de 12% em NRA foi observado quando St aumentou de 531 para 852 W m-2. Estes resultados sugerem que P. lobata pode ser um competidor efetivo em regiões localizadas na transição entre os biomas tropical e subtropical.Although Pueraria lobata (Willd.) Ohwi (P. thunbergiana) (Sieb. & Zucc.) Benth.) is thus ecologically and economically important in much of the world, its physiological ecology and other factors contributing to its invasive growth are not well understood. Nitrate reductase activity (NRA) measurements have long been used to indicate the effect of changes in the environment on a plant's capacity to assimilate nitrate nitrogen. The objective of this paper was to describe how naturally occurring changes in air temperature (Ta) and solar radiation flux density (St), affect the in vivo nitrate reductase activity in field-grown P. lobata and consequently the ability of this species to assimilate nitrate nitrogen in non-native areas. A meteorological thermometer and a thermocouple pyranometer were used to measure changes in the air temperature and the solar radiation flux density, respectively. The highest nitrate reductase activity found in this study [5.8 μmol NO2 h-1 (g FW)-1] was observed when Ta was 27.4oC. A significant reduction in nitrate reductase activity was observed with Ta below 21.8oC or above 33.6oC. Nitrate reductase activity was linear and positively related to St. A 12% increase in nitrate reductase activity was observed when St rose from 531 to 852 W m-2. These results suggest that P. lobata can be a successful competitor in regions located at the transition between subtropical and tropical biomes

Nitrate reductase activity in Cajanus cajan and Desmodium barbatum assay optimization

Visando a recomendação de culturas de cobertura para plantios de seringueira localizados fora das áreas tradicionais de cultivo, padronizaram-se as condições do ensaio para a estimativa da atividade da redutase de nitrato (NR) em Cajanus cajan e Desmodium barbatun, tendo por objetivo sua posterior utilização como parâmetro indicativo do comportamento ecofisiológico destas espécies nas novas áreas de producão de borracha natural. Segmentos de folíolos de C. cajan, crescidos em casa de vegetação, e de D. barbatum, crescidos no campo, foram incubados em solução-tampão fosfato+KNO3 e l-propanol, infiltrados sob vácuo, e transferidos para banho-maria sob agitação, na ausência de luz, para estimativa da atividade da NR in vitro, através de espectrofotometria a 540 nm. Foram realizados testes para determinação do tempo ótimo de incubação (entre 30 e 60 minutos, para as duas espécies) e maximização da atividade da enzima de acordo com o pH do tampão (8,0 para C. cajan e 7,5 para D. barbatum), a concentraçao do nitrato no meio de reação (200 mM para C. cajan e 100 mM para D. barbatum) e a temperatura de incubação (32oC para as duas leguminosas).Cajanus cajan L. and Desmodium barbatum (L.) Berth have been largely used as soil cover species for rubber tree plantations in tropical regions. In order to recommend this leguminous as cover plants to rubber tree plantations located out of the traditionally cultivated arcas, the in vitro nitrate reductase assay (NR) was optimized. The nitrate assimilation rates will be used as a physioecological parameter for C. cajan and D. barbatum growing in theses new production areas. Leaf sections of C. cajan and D. barbatum, grown respectively in greenhouse and in the field, were incubated in phosphate buffer plus KNO3 and l-propanol, infiltrated under vacuum and transferred to a sharking water bath, in the dark. NR activity was estimated based on nitrite dosage through spectrophotometry at 540 nm. The following conditions were determined: optimal incubation time for nitrite release readings (30-60 minutes, for both species), optimal buffer pH (8,0 for C. cajan and 7,5 for D. barbatum) and nitrate concentration (200 mM for C. cajan and 100 mM for D. barbatum) and incubation temperature (32oC for both leguminous) for maximum enzyme activity

Comportamento fisio-ecologico de plantas de kudzu (Pueraria spp.) : efeito da temperatura e da deficiencia hidrica sobre a assimilação do nitrato e balanço hidrico na planta

Orientador: Hilton Silveira PintoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Os efeitos da temperatura e da deficiência hídrica sobre a atividade da redutase de nitrato (E.C.1.6.6.1), in vivo, resistência foliar à difusão de vapor de água, temperatura foliar e conteúdo relativo de água da folha foram avaliados em dois ambientes. Em casa de vegetação, utilizando-se Pueraria phaseoloides, a deficiência hídrica foi induzida através da suspensão da irrigação e no campo, plantas de Pueraria lobata cresceram sob efeito das flutuações na temperatura do ar e na disponibilidade de água no solo naturalmente verificadas no local. Medidas da densidade do fluxo de radiação solar global instantânea, temperatura e umidade relativa do ar e conteúdo de água do solo foram realizadas e a densidade do fluxo de radiação solar global diária e o défice de pressão de vapor entre a folha e o ar calculados, visando o monitoramento das condições micro-climáticas nas proximidades das plantas. Foram ainda padronizadas neste trabalho as condições mais adequadas para o ensaio da redutase de nitrato em tecidos foliares. ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digitalAbstract: The effects of air temperature and water déficit on nitrate reductase activity (E.C.1.6.6.1),leaf diffusion resistance, leaf temperature and leaf relative water content were evaluated in two different environmental conditions. In the greenhouse, using Pueraria phaseoloides, the water deficit was induced by suspending the irrigation and in the field, Pueraria lobata plants were naturally submitted to both fluctuating air temperature and soil water availability. Measurements of the instantaneous radiant flux density, air temperature, relative humidity and soil water content were taken.Daily radiant flux density and the leaf-air vapor pressure deficit were calculated for the characterization of the microclimate conditions of the plant surroundings. Furthermore, more appropriated conditions were standarized for nitrate reductase assay in vivo in foliar tissue. In the field experiments, a considerable influence of air temperature on nitrate assimilation was found/ the greatest nitrate reductase acativity was observed between 28 and 29oC and a considerable decrease in temperatures above 33 and below 23oC.The increase in leaf diffusion resistance from 1,0 to 1,8 sec.cm-1 was associated to the increase in air temperature from 21 to 36oC. The increase in leaf diffusion resistance from 0,9 to 1,8 sec.cm ¿1 was related to water depletion of field capacity from 71 to 50%. ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertationsMestradoBiologia VegetalMestre em Ciências Biológica

Aspects of leaf anatomy of kudzu (Pueraria lobata, Leguminosae-Faboideae) related to water and energy balance Aspectos da anatomia foliar de Pueraria lobata (Leguminosae-Faboideae) associados ao balanço de água e de energia

Kudzu is a cover crop that has escaped cultivation in some subtropical and warm temperate regions. Kudzu has previously demonstrated broad intraspecific physiological plasticity while colonizing new environments. The objective of this paper was to investigate characteristics of kudzu leaflet anatomy that might contribute to its successful growth in climatically distinct environments, and to escape cultivation as well. Fresh and fixed leaflet strips of field-grown plants were analyzed. The lower epidermis of kudzu showed a higher frequency of stomata (147 ± 19 stomata mm-2) than the upper epidermis (26 ± 17 stomata mm-2). The average number of trichomes per square milimeter was 8 for both the upper and the lower epidermis. The average trichome length was 410 ± 200 mum for the upper epidermis and 460 ± 190 mum for the lower epidermis. Cuticle thickness was not considerably different between lower and upper epidermis. The leaflet blade consisted basically of two layers (upper and lower) of unicellular epidermis, two layers of palisade parenchyma and one layer of spongy parenchyma. One layer of paraveinal mesophyll was found between palisade and spongy parenchyma. In conclusion, leaflets of kudzu present anatomical characteristics that might contribute to the broad physiological plasticity shown by kudzu.Kudzu é uma cultura de cobertura que se tornou invasiva em algumas regiões subtropicais e temperadas. Kudzu tem demonstrado ampla plasticidade fisiológica quando coloniza novos ambientes. Este trabalho teve por objetivo investigar características da anatomia foliar de kudzu que poderiam contribuir para seu hábito invasivo e também para sua propagação em ambientes distintos do ponto de vista climático. Foram analisados cortes frescos e permanentes de lâminas foliares de plantas crescidas no campo. A epiderme inferior tipicamente apresentou maior freqüência de estômatos (147 ± 19 estômatos mm-2) do que a epiderme superior (26 ± 17 estômatos mm-2). O número médio de tricomas por milímetro quadrado foi 8 para ambas, epiderme superior e epiderme inferior. O comprimento médio dos tricomas foi 410 ± 200 mim para a epiderme superior e 460 ± 190 mim para a epiderme inferior. A espessura da cutícula não diferiu significativamente entre as epidermes inferior e superior. A lâmina foliar consistiu basicamente de duas camadas de parênquima paliçádico e uma camada de parênquima lacunoso. Uma camada de mesófilo paranerval foi encontrada entre os parênquimas paliçádico e lacunoso. Concluindo, folíolos de kudzu apresentam características anatômicas que podem contribuir para a ampla plasticidade fisiológica demonstrada pela espécie