Growth and development of maize: accumulation of grain dry matter

 O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito de diferentes épocas de plantio na taxa e na duração do período de enchimento dos grãos, e de que modo esses fatores determinam o peso final dos grãos de híbridos do milho (Zea mays L.). Três experimentos foram instalados no campo, nos anos de 1994-1995 a 1996-1997, com os híbridos comerciais C-901, XL-560 e XL-678, em 1994/95, e os híbridos C-901, XL-212 e XL-370, nos outros anos. Os tratamentos consistiram em diferentes datas de plantio de setembro a dezembro, em 1994/95, e de agosto a dezembro, em 1995/96 e 1996/97. A taxa efetiva do enchimento dos grãos foi diretamente dependente da temperatura média do ar, tendo sido maior nos plantios mais precoces, e resultando em grãos mais pesados do que os obtidos em plantios mais tardios. Nos plantios mais tardios, a menor temperatura do ar durante o período efetivo do enchimento dos grãos propiciou menor taxa de enchimento dos grãos, tornando-os mais leves. Conclui-se que o principal fator limitante do rendimento de grãos nesses plantios é a fonte produtora de fotoassimilados, e não a capacidade dos grãos em acumulá-los.The objective of this work was to study the effect of different sowing dates on the rate and duration of the grain filling and how such factors determine the final grain weight of a number of maize (Zea mays L.) hybrids. Three experiments were carried out under field conditions in the years 1994/95 to 1996/97, using the commercial hybrids C-901, XL-560, and XL-678 in 1994/95 and the hybrids C-901, XL-212, and XL-370 in the remaining years. The treatments consisted of sowing dates from September to December, in 1994/95, and from August to December, in 1995/96 and 1996/97. The effective grain filling rate depended directly on the mean air temperature and it was higher in earlier plantings, resulting in heavier grains, as compared to the grains obtained in the later sowings. In the later sowing dates a lower air temperature during the effective grain filling period favors a lower grain filling rate, resulting in lighter grains. In such sowing dates it is concluded that the main factor limiting yield seems to be the source of assimilate supply instead of the grain accumulation capacity

Climate change determined drought stress profiles in rainfed common bean production systems in Brazil

Reductions in agricultural productivity with consequences for food security associated to climate change are expected in the absence of adaptation. For common beans, across South America, a decrease in climatic suitability has been projected, with heat and drought stresses being the key drivers for such suitability reductions. Breeding programs will play an important role in the adaptation of common beans to the changing climates. However, breeding targets may vary as climate changes during the 21st century. Here, we assess historical and future (2030) probabilities of occurrence, intensity and impact of seasonal variations of drought stress, which is the most important stress for common beans in the Goiás state. We focus on two rainfed (wet and dry) target population environments (TPEs), which encompass ca. 62% of the bean cropped area in the state for 2016, and address potential breeding implications of future projected changes. The analysis revealed two environment groups for both TPEs (highly favorable environment and favorable environment), and four drought stress profiles within these environmental groups (drought stress free, reproductive stress, terminal stress, and joint reproductive-terminal stress) across all climate and management (cultivars and sowing dates) scenarios. Results suggest that, with respect to the historical (1980–2005) period, climate change will make drought more frequent, but less severe, across the region. For the dry TPE, the probability of occurrence of drought stress situations (reproductive and/or terminal) changes from 29.6% (baseline) to ca. 70% (2030, RCP [Representative Concentrations Pathway] 8.5), whereas for the wet TPE, it increases from 16% (baseline) to ca. 43% (2030, RCP 8.5). Results are consistent across RCPs, although benefits from stringent (RCP 2.6) mitigation are evident. We conclude that drought tailoring under climate change is needed for the Embrapa dry bean breeding program

Uso do clorofilômetro como indicador da necessidade de adubação nitrogenada em cobertura no feijoeiro

Nitrogen fertilization is a cultural practice usually used by common bean farmers. The objective of this study was to evaluate the use of chlorophyll meter as an instrument of indicating the necessity of topdressing nitrogen fertilization in winter common bean crop irrigated by sprinkler irrigation with central pivot. The study was conducted in two stages, at Embrapa-Centro Nacional de Pesquisa de Arroz e Feijão, Santo Antônio de Goiás, GO, Brazil. The first stage, in 2000, consisted in planting two bean cultivars, Pérola and Jalo Precoce, submitted to four rates of nitrogen topdressing, i.e., 0, 30, 60 and 120 kg ha-1 of N, with the purpose to establish response curves between chlorophyll reading obtained with the model Minolta SPAD-502, in each N rate, and grain yield. The second stage, in 2001, verified, in the field, if the established reading values were an indicative of adequate N level in the plant. Cultivar productivity and chlorophyll reading increased with the increase in N rates. At the same N rate, values of reading were higher in the cultivar Pérola. Chlorophyll meter showed efficiency in indicating the necessity of N fertilization as topdressing for common bean.A adubação nitrogenada é uma prática cultural normalmente utilizada pelos produtores de feijão. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso do clorofilômetro como instrumento indicador da necessidade de adubação nitrogenada em cobertura no feijoeiro, cultivado no inverno, irrigado por aspersão, pelo sistema pivô central. A primeira etapa, realizada em 2000, consistiu no cultivo das cultivares de feijão, Pérola e Jalo Precoce, submetidas a 0, 30, 60 e 120 kg ha-1 de N aplicados em cobertura, com a finalidade de estabelecer curvas de resposta entre as leituras do clorofilômetro, modelo Minolta SPAD-502, em cada dose de N, e a produtividade de grãos. A segunda etapa, realizada em 2001, consistiu em validar, no campo, os valores de leitura do medidor indicativos de nível adequado de N na planta. As produtividades das duas cultivares e as leituras do clorofilômetro aumentaram com o aumento da dose de nitrogênio. Na mesma dose de N, os valores de leitura foram maiores na cultivar Pérola. O clorofilômetro se mostrou eficaz como instrumento indicador da necessidade de adubação nitrogenada em cobertura no feijoeiro

Effect of water deficiency on yield of wheat

O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos de diferentes níveis de deficiência hídrica em alguns parâmetros associados à produção de grãos de trigo, e definir os períodos e níveis críticos de sua ocorrência, e suas intensidades. O experimento foi instalado em vasos, em casa de vegetação, com temperatura de 18ºC e umidade de 65%. Nos estádios fenológicos de quarta folha, folha-bandeira, antese e grão leitoso, foram aplicados níveis de deficiência hídrica de -1,0; -2,0 e -3,0 MPa, por suspensão da irrigação. Assim que os níveis de estresse no xilema eram atingidos, as plantas foram reidratadas. O estádio de folha-bandeira foi o mais sensível à deficiência hídrica, ou seja: causou a maior redução no rendimento, e, em seguida, na antese e na quarta folha. O nível de deficiência hídrica de -2,0 MPa aplicado na antese reduziu a área foliar, mas sem afetar o rendimento de grãos. Deficiência hídrica imposta no estádio de folha-bandeira foi associada à redução da massa seca da espiga, da massa de mil sementes, do número de grãos por espiga, e a um afilhamento tardio. A redução no rendimento de grãos em trigo ocorreu somente quando o nível de deficiência hídrica foi superior a -2,0 MPa; a causa dessa redução foi a diminuição no número de sementes por espiga.The objective of this work was to evaluate the effects of water deficits on some parameters associated with yield, as well as defining critical water deficiency periods and their intensities in relation to wheat yield. The experiment was set up in a greenhouse in pots, under 18oC and 65% humidity. Water deficiency levels of -1.0, -2.0 and -3.0 MPa were applied when plants reached the phenological stages of the fourth leaf, flag leaf, anthesis and milking stage. The plants were rehydrated as soon as the stress levels were reached. Flag leaf stage was the most sensitive to water deficiency, resulting in the greatest yield reduction, followed by anthesis and fourth leaf stages. A water deficit of -2.0 MPa, applied at anthesis, reduced leaf area without affecting the grain yield. The water deficit imposed at flag leaf stage was associated with reductions in spike weight, thousand grain weight, and number of grains per spike, as well as with late tillering. Grain yield reduction in wheat occurred only when the water deficiency level exceeded -2.0 MPa, affecting mainly the number of seeds per spike

Proteínas de reserva de acessos de coleção nuclear de arroz

O objetivo deste trabalho foi quantificar o conteúdo de proteína total de reserva dos 550 acessos da Coleção Nuclear de Arroz da Embrapa (CNAE), e avaliar o perfil proteico dos 20 acessos com maior teor de proteína em SDS-PAGE. Foi encontrado alto teor de proteína total de reserva (≥ 12,0%) em 103 acessos da CNAE, teor médio (11,9 a 9,0%) em 309 acessos e teor baixo (≤ 8,9%) em 138 acessos. Seis dos 20 acessos com maior teor de proteína de reserva apresentaram um padrão qualitativo diferencial de glutelina, que é a fração proteica de reserva mais abundante do grão de arroz. Há ampla variabilidade para o teor de proteína total de reserva do grão de arroz nos acessos da CNAE, a qual pode ser explorada por programas de melhoramento genético para aumentar o valor nutricional do arroz consumido no Brasil.The objective of this work was to quantify the total storage protein content of 550 accessions from Coleção Nuclear de Arroz da Embrapa (Embrapa Rice Core Collection – CNAE), and to evaluate the SDS-PAGE profile of the 20 accessions that showed the highest storage protein content. High storage protein content was found in 103 CNAE accessions (≥12.0%), intermediate content (11.9 to 9.0%) in 309, and low protein content (≤ 8.9%) in 138. Six out of the 20 accessions with the highest storage protein content showed a differential profile for glutelin, which is the most abundant rice storage protein fraction. There is a large variability of rice storage protein in CNAE accessions, which can be explored in breeding programs to increase the nutritional value of the rice consumed in Brazil

Economic Viability of Small Scale Organic Production of Rice, Common Bean and Maize in Goias State, Brazil

This study was conducted to assess the economic feasibility of small scale organic production of rice, common bean and maize in Goias State, Brazil. During 2004/05 and 2005/06 growing seasons, rice, common bean and maize were produced at the organic farm of Embrapa Rice and Beans in five mulching systems (fallow, Crotalaria juncea, Cajanus cajan, Mucuna aterrima and Sorghum bicolor ), with and without tillage. Soil tillage consisted of heavy disc harrowing followed by light disc harrowing. All operations and used inputs were recorded. Based on those records, the production costs for each crop were estimated for each cropping season. The costs included operations like sowing, ploughing, harrowing, spraying, fertilizer broadcasting and harvesting, as well as inputs like seeds, inoculant strains of Rhizobium, neem oil and organic fertilizers. The benefits include the gross revenue obtained by multiplying the production amount with the market price for non-organic products. For the purpose of analysis of competitiveness of organic production in comparison to conventional farming the market prices assumed were those of conventional production. In the analysis, the costs of certification were not considered yet due to lack of certifiers in the region. For comparison between traits, net revenue, the benefit-cost-ratio (BCR) and the break even point were used. In 2004/05 growing season the BCR varied from 0.27 for common bean on S. bicolor mulch system with tillage up to 4.05 for green harvested maize produced after C. juncea in no tillage system. Common bean and rice were not economically viable in this growing season. In 2005/06 growing season the BCR varied between 0.75 for common bean after S. bicolor in tillage system and 4.50 for green harvested maize produced after fallow in no tillage system. In this season common bean was economically viable in leguminous mulching systems and green harvested maize was viable in all mulching systems

Aspectos do mecanismo de ação fisiologica associada a promoção do crescimento radicular de trigo (Triticum aestivum L.) por bacterias do genero Azospirillum

Orientador : Antonio Celso Novaes de MagalhãesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A utilização de bactérias promotoras do crescimento radicular (PGPR) do gênero Azospirillum, em associação com raízes de trigo, mostrou-se capaz de promover o crescimento da planta, aumentando a produtividade. O modo de ação pelo qual estas bactérias atuam no desenvolvimento radicular ainda não está perfeitamente esclarecido. Várias propostas têm sido encaminhadas na tentativa de explicar os fenômenos relacionados à promoção do crescimento por bactérias da rizosfera, dentre as quais a maior eficiência de absorção de nutrientes e de água, a Intensificação da fixação biológica do N2 e os efeitos de substâncias com atividade hormonal, são mais freqüentemente citadas. Isoladamente, nenhuma das opções descritas são suficientes para o esclarecimento dos mecanismos de ação destas bactérias na promoção do crescimento. No presente trabalho foram utilizadas três diferentes estirpes de Azospirillum: JA 03 - Azospirillum lipoferum e JA 04 - Azospirillum brasilense, Isoladas da região tritícola do Rio Grande do Sul; e a 245 - Azospirillum brasilense, utilizada como referência, em função dos seus já conhecidos efeitos. Experimentos iniciais, demonstraram que colônias da estirpe JA 03 apresentaram maior capacidade de multiplicação em temperaturas mais baixas (28 - 30°C), e produziram maior quantidade de ácido indolil-3-acétlco (IAA), tanto na presença quanto na ausência de 100 mg/l de triptofano, do que as estirpes JÁ 04 e 245. Além disso, a estirpe JÁ 03 demonstrou alta capacidade de utilizar nitrato para a respiração, em condições de baixa disponibilidade de oxigênio, acumulando até 800 mg/ml de nitrito no meio, sem afetar o seu crescimento. Esta quantidade de nitrito foi pelo menos 20 vezes superior ao produzido pelas demais estirpes testadas. A inoculação das sementes de trigo com estas estirpes, mostrou que todas induziram aumento no comprimento radicular de plântulas estioladas que variaram de 33,3 até 47,5%, em relação ao controle, e também causaram maior ramificação radicular (4,8 até 18,3%), com destaque para as plântulas inoculadas com a estirpe JA 03. Tendo em vista que estas bactérias colonizam a rizosfera e os espaços Intercelulares das raízes de plântulas Inoculadas, e que seus efeitos sobre o crescimento da raiz pressupõe Intensa atividade, o primeiro encaminhamento experimental foi dirigido ao estudo da ação da Inoculação na extrusão de prótons pelo sistema radicular. Nas situações testadas, a Inoculação com a estirpe JA 03 promoveu maior acidificação do meio de crescimento radicular (100,8%), além de apresentar menor sensibilidade à presença de orto-vanadato, um inibidor da atividade da H+-ATPase da plasmalema, em relação às plântulas não inoculadas. Considerando que um dos pré-requisitos conhecidos para a ocorrência de alongamento celular é a acidificação da parede celular (teoria do crescimento ácido), foi Investigado o fenômeno de extrusão de prótons associado ao efeito do IAA e também do nitrito, uma vez que a estirpe JA 03 apresenta capacidade de produzir ambas as substâncias em meio de cultura. A adição de IAA ou nitrito no meio de crescimento de raízes de plântulas de trigo provocou um aumento significativo da acidificação do ambiente das raízes, sendo que o efeito do IAA foi mais sensível à presença de orto-vanadato do que o do nitrito. Utilizando segmentos de raiz de plântulas de trigo, obtidos da região de alongamento radicular, foi possível demonstrar que a adição de IAA e de nitrito, na concentração de 10-7M, induziu aumento do crescimento do tecido, sendo que o efeito permaneceu até 48h após a incubação. Efeito similar foi demonstrado quando se utilizou o sobrenadante da estirpe JA03 crescida em meio contendo nitrato, que acumulou 363,6 mg/ml de nitrito, numa diluição que correspondeu a 0,8 x 10-7M de nitrito. O sobrenadante do meio de multiplicação desta bactéria, quando crescida em meio contendo amônia, não apresentou nenhum efeito no crescimento. A utilização de Procaína, um anestésico de ação local, adicionada no meio de Incubação dos segmentos de raiz, afetou em menor escala (cerca de 50%) o crescimento mediado por IAA, e quase totalmente o efeito mediado por nitrito. Esta ação, associada ao efeito do orto-vanadato, demonstrou a existência das duas fases de crescimento associadas ao efeito da auxina, e Indicou que o efeito do nitrito está associado à manutenção de um potencial transmembrana. A adição de trifluorperazina (TFP), um antagonista da Ca-calmodulina, Inibiu o crescimento dos segmentos tratados com IAA e nitrito, porém de forma mais pronunciada o efeito devido ao nitrito. Este efeito do TFP, indica, provavelmente, o envolvimento de mensageiros metabólicos específicos, tais como Ca2+ e eventualmente fosfoinositídeos (lP3), nas respostas ao crescimento mediado por IAA e nitrito. Além disso, a utilização de reagentes de grupamentos sulfidrílicos de proteínas com diferentes permeabilidades na membrana, como NEM (Netilmaleimida), diamida, laa (iodoacetamida) e p-HMB (p-hidroximercuribenzoato), sugerem que tanto a resposta devida à IAA como nitrito, estão associadas à proteínas com grupamentos SH essenciais. laa, NEM, diamida e p-HMB Inibiram o crescimento mediado por nitrito e afetaram parcialmente a resposta devida ao IAA. p-HMB anulou completamente o efeito de ambos IAA e nitrito. Nossos resultados sugerem que, aparentemente, os efeitos do IAA e nitrito no crescimento são comandados por diferentes mecanismos; enquanto IAA apresenta uma primeira fase de resposta, de curta duração, relacionada com o relaxamento da parede celular, e a segunda resposta, de longa duração, dependente da Incorporação de material de parede celular, o efeito do nitrito parece estar mais associado à resposta de longa duração, que também provoca relaxamento de parede celularAbstract: Several experimental evidences have indicated that the association of the soil borne bacteria of the genus Azospirillum with wheat roots can promote plant growth. Inoculation of Azospirillum strains in etiolated wheat seedlings induced significant elongation of the primary root (one strain), in addition to lateral root differentiation (another strain). Our results suggest that the response of bacteria inoculation is probably associated with the capacity of some nitrate-grown bacteria strains to produce appreciable amounts of Indol Acetic Acid (IAA) and nitrite, the later being released into the external medium, particularly under the lower oxygen concentration prevailing In the rhyzosphere. The hormonal-like nitrite effects have been investigated, both In Intact seedlings and root segments. When the diffusate of bacteria medium was added to root segments active elongation occurred, the effect extending up to 24 hours or 48 hours of incubation. Comparable effects were observed as exogenous nitrite was supplied to the root medium, the maximum response measured at 10.7M concentration. Treatment with 10.7M IAA induced essentially the same response. The evaluation of the extent of acidification of the root medium showed that both IAA and nitrite cause proton extrusion, which was inhibited by orto-vanadate solely In the IAA-treated segments. IAA promotion of root elongation was inhibited by Procaine (a membrane depolarizing compound), nitrite-Induced root growth being less affected. The IAA-Induced growth response seems strictly dependent upon active H+ extrusion, whereas nitrite effect might the linked to the existing transmembrane potential. Incubation of the root segments with sulphydryl agents that present differential membrane permeation characteristics, such as lodoacetamlde (lAA), Nethylmaleimide (NEM), Diamide and p-hydroxymercurlobenzoate (p-HMB), suggested that both IAA and nitrite effects might be associated with SH-proteins. Nitrite induced growth was inhibited by lAA, NEM, Diamide and p-HMB, whereas IAA dependent elongation was affected to a lesser extent by the three former compounds; p-HMB completely abolished the growth response of both IAA and nitrite. The promotion of root growth by exogenously supplied IAA and nitrite decreased In segments treated with Trifluoperazine (TFP), a Ca-Calmodulin antagonist, the inhibition being more pronounced In the nitrite treatment. Our data suggest that nitrite an IAA effects are governed by somewhat distinct mechanisms: IAA Is particularly effective on the short-term growth response (181 response) In addition to the long-term growth response (2nd response), leading to wall loosening and matrix Incorporation, respectively. Nitrite affects longer-term events which also result In wall relaxation. The TFP effects probably indicate the requirement of specific metabolic messengers, such as Ca2+ and eventually Phospholnositldes-IP3 (Li+ effect), for hormonal-signaling root growth processesDoutoradoBiologia VegetalDoutor em Ciências Biológica

COMMON BEAN RESPONSE TO HEAT STRESS IN DIFFERENT PHENOLOGICAL STAGES RESPOSTA DO FEIJOEIRO COMUM AO ESTRESSE TÉRMICO APLICADO EM DIFERENTES ESTÁGIOS FENOLÓGICOS

<!-- @page { margin: 2cm } --> <p class="western" align="justify">High temperature reduces grain yield of common bean (Phaseolus vulgaris L.) as a consequence of the abortion of reproductive structures. Heat stress was applied in common bean cultivars BRS Pérola and BRS Valente, in different phenological stages to verify grain yield reduction. Plants were grown in pots at 22C/18C day/night, 12/12 hours, without water and nutrients limitations and with preventive insect and disease control. At stages V4, R5, R7, and R8 plants were submitted to temperatures of 37C/25C day/night, 12/12 hours for 72 hours, in growth chamber and then returned to the initial conditions. Pod abortion was evaluated, and, at R9 stage, accumulated dry weight and yield components were evaluated. Heat stress applied at R5, R7 and R8 stage increased the number of pods per plant; however, grains per pod and dry weight per seed decreased. From the data obtained it can be concluded that incidence of high temperatures from R5 until R7 stages reduced grain yield and commercial grain quality of common beans.</p> <p class="western">KEY-WORDS: Phaseolus vulgaris; pod abortion; biomass yield; temperature.</p> <!-- @page { margin: 2cm } --> <p class="western" align="justify">Altas temperaturas podem reduzir o rendimento de grãos do feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.) cultivado em regiões tropicais, em decorrência do abortamento de estruturas reprodutivas. Para determinar o período fenológico em que a incidência de altas temperaturas acarreta maior redução no rendimento, foram aplicados estresses térmicos em diferentes estágios fenológicos de plantas de feijoeiro, das cultivares BRS Pérola e BRS Valente. As plantas foram cultivadas em vasos, sem limitação de água e nutrientes e com controle fitossanitário preventivo, em temperaturas de 22oC/18oC dia/noite, 12/12 horas. Nos estágios V4, R5, R7 e R8, as plantas foram submetidas a temperaturas de 37oC/25oC dia/noite, 12/12 horas, durante 72 horas, em câmara de crescimento, após o que foram reconduzidas às condições anteriores. Avaliaram-se as vagens abortadas, e no estágio R9, o acúmulo de biomassa seca e os componentes do rendimento. O estresse térmico aplicado nos estágios R5, R7 e R8 aumentou o número de vagens por planta, vagens estas com menor número e massa de matéria seca nos grãos. Conclui-se que a incidência de altas temperaturas nos estágios R5 até R7 ocasionou redução sensível na produtividade e na qualidade dos grãos do feijoeiro comum.</p> <p class="western" align="justify">PALAVRAS-CHAVE: Phaseolus vulgaris; abortamento de vagens; biomassa, temperatura.</p&gt