Accelerated aging of Jatropha curcas L. seeds

Jatropha curcas L. is an oleaginous plant that has distinguished itself by presenting the qualities necessary to the biodiesel production. This study aimed to adjust the accelerated aging test methodology to evaluate the physiological potential of Jatropha curcas seeds. For this, four seeds lots were initially characterized by water content, germination percentage and first counting, seedlings emergence percentage and speed index, low temperature germination, and shoot height. The treatments included three temperatures (41ºC, 42ºC, and 45ºC) and four seeds exposure times (24, 48, 72, and 96 hours), in about 100% relative humidity. The accelerated aging test carried out for 24 hours, at 41ºC, was efficient for evaluating the Jatropha curcas vigour seeds, allowing to classify lots according to vigour levels, similarly to the germination first counting tests, seedlings emergence, low temperature germination, emergence speed index, and shoots height

Morphology of fruits, seeds and seedlings of Jatropha curcas

Neste trabalho objetivou-se gerar informações referentes à morfologia de frutos, de sementes e de plântulas de Jatropha curcas L. (Euphorbiaceae) que auxiliem na identificação da espécie e na compreensão do seu processo germinativo e início do seu ciclo biológico. Foram determinados o grau de umidade e o peso de mil sementes, sendo utilizados para descrição e ilustração 50 frutos e 50 sementes. Para descrição e ilustração da plântula, foram colocadas para germinar 120 sementes. O grau de umidade das sementes de Jatropha curcas utilizadas nesse trabalho foi de 7,0% e o peso de mil sementes igual a 663,9 g. Os frutos são secos, simples, deiscentes, esquizocarpáceos, medem em média 2,82±0,18 cm de comprimento e 2,15±0,12 cm de diâmetro e contêm sempre três sementes. As sementes têm 1,75±0,06 cm de comprimento, 1,09±0,05 cm de largura e 0,87±0,05 cm de espessura, em média, e possuem forma ovoide, coloração preta com estrias amareladas, endosperma e embrião espatulado com cotilédones membranáceos e ovoides arredondados. A germinação se iniciou entre três e quatro dias, encerrando-se aos onze dias após a semeadura no substrato vermiculita, com 90% de plântulas normais e de desenvolvimento epígeo e fanerocotiledonar.Palavras-chave: Biocombustível; Euphorbiaceae; pinhão-manso. AbstractMorphology of fruits, seeds and seedlings of Jatropha curcas. This research aims to generate information on morphology of the Jatropha curcas L. - Euphorbiaceae fruits, seeds and seedlings, in order to assist the species identification, as well as to understand its germination process and beginning of its biologic cycle. We determined weight and relative humidity of one thousand seeds, while 50 fruits and 50 seeds were used for description and illustration. For seedling description and illustration, we put 120 seeds in germination. The humidity level of  Jatropha curcas seeds used in this work was 7,0% and the weight of one thousand seeds was 663,9 g. Fruits are dry, simple, characterized by dehiscence, schizocarpic, averaging 2,82±0,18 cm in length and 2,15±0,12 cm in diameter, always containing three seeds. Seeds average dimension is 1,75±0,06 cm in length, 1,09±0,05 cm in width and 0,87±0,05 cm in thickness, they have ovoid shape, black color with yellowish stripes, spoon shaped embryo with membranous rounded ovoid cotyledons. Germination began within three and four days and ended eleven days after sowing in vermiculite substrate, with 90% of seedlings presenting normal epigeous and fanerocotiledonar development.Keywords: Biofuel; Euphorbiaceae; Jatropha curcas.AbstractThis research aims to generate information on morphology of the Jatropha curcas L. - Euphorbiaceae fruits, seeds and seedlings, in order to assist the species identification, as well as to understand its germination process and beginning of its biologic cycle. We determined weight and relative humidity of one thousand seeds, while 50 fruits and 50 seeds were used for description and illustration. For seedling description and illustration, we put 120 seeds in germination. The humidity level of  Jatropha curcas seeds used in this work was 7,0% and the weight of one thousand seeds was 663,9 g. Fruits are dry, simple, characterized by dehiscence, schizocarpic, averaging 2,82±0,18 cm in length and 2,15±0,12 cm in diameter, always containing three seeds. Seeds average dimension is 1,75±0,06 cm in length, 1,09±0,05 cm in width and 0,87±0,05 cm in thickness, they have ovoid shape, black color with yellowish stripes, spoon shaped embryo with membranous rounded ovoid cotyledons. Germination began within three and four days and ended eleven days after sowing in vermiculite substrate, with 90% of seedlings presenting normal epigeous and fanerocotiledonar development.Keywords: Biofuel; Euphorbiaceae; Jatropha curcas

Breeding Jatropha curcas by genomic selection: A pilot assessment of the accuracy of predictive models

Genomic wide selection is a promising approach for improving the selection accuracy in plant breeding, particularly in species with long life cycles, such as Jatropha. Therefore, the objectives of this study were to estimate the genetic parameters for grain yield (GY) and the weight of 100 seeds (W100S) using restricted maximum likelihood (REML); to compare the performance of GWS methods to predict GY and W100S; and to estimate how many markers are needed to train the GWS model to obtain the maximum accuracy. Eight GWS models were compared in terms of predictive ability. The impact that the marker density had on the predictive ability was investigated using a varying number of markers, from 2 to 1,248. Because the genetic variance between evaluated genotypes was significant, it was possible to obtain selection gain. All of the GWS methods tested in this study can be used to predict GY and W100S in Jatropha. A training model fitted using 1,000 and 800 markers is sufficient to capture the maximum genetic variance and, consequently, maximum prediction ability of GY and W100S, respectively. This study demonstrated the applicability of genome-wide prediction to identify useful genetic sources of GY and W100S for Jatropha breeding. Further research is needed to confirm the applicability of the proposed approach to other complex traits

Curva de absorção de água em sementes de pinhão-manso

O pinhão-manso (Jatropha curcas L.) é uma espécie destinada à produção de óleo para fins energéticos, porém cientificamente pouco conhecida quanto a sua implantação como cultura agrícola. Objetivou-se neste trabalho determinar a curva de absorção de água em sementes de pinhão-manso, visando subsidiar futuras pesquisas dependentes dessa informação. Utilizaram-se dois lotes de sementes, representados por duas subamostras (sementes intactas e sementes mortas) de cada lote. A curva de absorção de água foi determinada por pesagens em intervalos sistematizados, até a protrusão da raiz primária. Utilizou-se delineamento experimental inteiramente casualizado, com dois tratamentos e quatro repetições de 10 sementes/parcela. Os dados foram submetidos aos testes de Bartlett, Anova e Tukey; para as curvas de absorção foram ajustadas equações de regressão. Concluiu-se que as sementes de Jatropha curcas seguem o padrão trifásico de absorção de água, sendo a fase I compreendida entre 0 e 15h, a fase II entre 15 e 60h e a fase III iniciada após 60h

Número mínimo de medições para a avaliação acurada de características agronômicas de pinhão‑manso

The objective of this work was to identify the most effective method to estimate the coefficient of repeatability in progenies of half‑sib families of physic nut (Jatropha curcas), and to predict the minimum number of measurements required for some agronomic traits of this oilseed crop. Eighteen half‑sib families, in a randomized complete block design with three replicates, were evaluated from 2009 to 2013. In this period, the following traits were evaluated: plant height, stem diameter, number of branches per plant, crown projection on the line, crown projection on the space between rows, and grain yield. The repeatability coefficient (r) was estimated considering different strategies: analysis of variance; principal component analysis (PCA) based onthe correlation matrix (PCCOR); PCA based on the matrix of phenotypic variance and covariance (PCCOV);and structural analysis based on the correlation matrix. The PCCOV strategy provides the most accurate estimates of the repeatability coefficient and of the number of measurements (minimum of four), which are required for an accurate evaluation (minimum 80% accuracy) of the traits, due to the cyclical behavior of the progenies.O objetivo deste trabalho foi identificar o método mais eficaz para estimar coeficientes de repetibilidade em progênies de meios‑irmãos de pinhão‑manso (Jatropha curcas) e predizer o número mínimo de medições necessárias para algumas características agronômicas da oleaginosa. Avaliaram-se 18 famílias de meios‑irmãos, em delineamento de blocos ao acaso, com três repetições, de 2009 a 2013. Nesse período, as seguintes características foram avaliadas: altura de plantas, diâmetro do caule, número de ramos por planta, projeção da copa na linha, projeção da copa na entrelinha e produtividade de grãos. O coeficiente de repetibilidade (r) foi estimado a partir de diferentes estratégias: análise de variância; análise dos componentes principais (ACP), com base na matriz de correlações (CPCOR); ACP, com base na matriz de variâncias e covariâncias fenotípicas (CPCOV); e análise estrutural, com base na matriz de correlações. A estratégia CPCOV proporciona estimativas mais acuradas do coeficiente de repetibilidade e do número de medições necessárias (no mínimo quatro) para avaliação acurada (mínimo 80%) das características, devido ao comportamento cíclico das progênies

Simultaneous selection of eucalyptus clones based on yield, stability and adaptability

O objetivo deste trabalho foi estimar os parâmetros genéticos e determinar a eficiência da seleção simultânea de clones de eucalipto baseada em produtividade, estabilidade e adaptabilidade. Foram utilizados 21 clones, com 36 meses de idade, pertencentes ao programa de melhoramento genético da empresa Cenibra. O experimento foi instalado em delineamento de blocos ao acaso, em quatro ambientes, com 21 repetições de uma planta por parcela. Os clones foram avaliados quanto às variáveis: diâmetro à altura do peito, altura da planta e volume total com casca. Os parâmetros genéticos foram estimados pela metodologia de modelos mistos (REML/BLUP), e a seleção baseou-se no método da média harmônica do desempenho relativo dos valores genéticos (MHPRVG), em três estratégias: seleção com base no valor genético predito, tendo-se considerado o desempenho médio dos genótipos em todos os ambientes (sem efeito de interação) ou o desempenho em cada ambiente (com efeito da interação); e seleção simultânea quanto à produção, estabilidade e adaptabilidade. As particularidades dos ambientes influenciaram a expressão fenotípica dos clones. As estimativas de herdabilidade indicaram boas perspectivas para a seleção de clones com alta produtividade, estabilidade e adaptabilidade. A seleção simultânea otimiza a seleção de clones e pode ser usada na construção de populações de melhoramento e na recomendação de materiais genéticos para plantios comerciais.The objective of this work was to estimate genetic parameters and to determine the efficiency of the simultaneous selection of eucalyptus clones based on yield, stability, and adaptability. Twenty‑one clones, with 36 months of age, from the genetic breeding program of the company Cenibra were used. The experiment was done in a randomized complete block design, in four environments, with 21 replicates of one plant per plot. The clones were evaluated as to the variables: diameter at breast height, plant height, and total volume with bark. The genetic parameters were estimated using the mixed model procedure (REML/BLUP), and selection was based on the harmonic mean of the relative performance of the genetic values (HMRPGV), with three strategies: selection based on the predicted genetic gain, considering the average performance of genotypes in all environments (without interaction effect) or the performance on each environment (with interaction effect); and simultaneous selection based on productivity, stability, and adaptability. Environment particularities influenced the phenotypic expression of the clones. The heritability estimates indicated good perspectives for selecting clones with high yield, stability, and adaptability. Simultaneous selection optimizes clone selection and can be used in the construction of breeding populations and in the recommendation of genetic materials for commercial plantations

Acute toxicity of Jatropha curcas oil on plant cell cycle

Today, a great interest in Jatropha-based products exists worldwide, mainly for the production of biofuel. However, the oil obtained from this plant is known to be toxic due to contained curcins and phorbol esters. Bioassays, including plant cytogenetic assays based on cell cycle observation, are useful for determining the toxicity of J. curcas oil. Hence, the aim of this study was to describe the mechanism of action of J. curcas oil by cell cycle analysis using Lactuca sativa as plant testing model. A decrease in root growth was observed, closely related to the reduction in mitotic index, along with an increase in condensed nuclei. J. curcas chemicals act both as aneugenic agents, leading to the formation of lagged, sticky chromosomes and c-metaphase cells, as well as clastogenic agents, inducing the formation of chromosome bridges and fragments. The cytotoxicity and genotoxicity of phorbol esters and other chemical components of J. curcas oil was determined and discussed

Miniestaquia e anatomia caulinar de pinhão-manso em quatro épocas de coleta

O pinhão-manso é uma espécie com grande potencial para suprir a demanda energética do mercado dos biocombustíveis, pois o óleo extraído das suas sementes possui as características necessárias à fabricação do biodiesel. A miniestaquia é um dos métodos de propagação vegetativa que vem surgindo como alternativa na produção de mudas e as auxinas são os reguladores vegetais mais empregados nesta técnica para estimular a iniciação de raízes adventícias em miniestacas. Objetivou-se com o presente trabalho estudar o enraizamento e a anatomia de miniestacas caulinares de pinhão-manso coletadas em quatro épocas do ano, utilizando-se diferentes concentrações de ácido indol butírico. Os experimentos foram instalados no Laboratório de Propagação de Espécies Florestais da Embrapa Florestas, em Colombo-PR, onde as miniestacas foram submetidas a tratamentos com ácido indol butírico (IBA) nas concentrações de 0, 250, 500 e 1.000 mg L-1. Após 60 dias, foram avaliadas as porcentagens de miniestacas enraizadas, com calos, número de raízes e comprimento das três maiores raízes, em um delineamento experimental inteiramente casualizado. As maiores porcentagens de enraizamento foram obtidas no tratamento sem a aplicação de IBA, no verão (83,3%), inverno (78,1%) e no outono (85,0%), e com a aplicação de 250 mg L-1 na primavera (86,3%). Não foram observadas estruturas anatômicas que dificultam o enraizamento. Assim, conclui-se que a aplicação de IBA é desnecessária para indução do enraizamento de miniestacas de brotações juvenis de pinhão-manso

Influência da adubação na formação de grãos mocas e no tamanho de grãos de café (Coffea arabica L.)

Four Coffea arabica L. cultivars (Catuaí vermelho IAC-99, Icatú Amarelo IAC-3282, Rubi MG-1192 and Acaiá IAC- 474-19) were investigated in an experimental area to detect possible influence of fertilization in the formation of “moca” coffee beans and beans size, this determined by their retention in sieves numbered according to the diameter of their holes. Beans were collected at “cherry” stage of maturation. Fertilizers were added in a way that essay 1 received 40% of the recommended dose for essay 2 which received fertilization according to soil analysis; and essay three which received 1.6 times the dose recommended for essay 2. The experimental scheme was a 3 X 4 factorial (three fertilization levels and four cultivars) in a completely randomized design, with four replicates. Each replicate consisted of 50 gram of grains of each treatment, in which “moca” beans were removed by 11/64" x 3/4" sieves (oblong holes). Flattened grains were separated using sieves with round holes between 22/64" and 13/64" in diameter. Grains were collected in all experimental plots during May 2003, washed, peeled and dried in shadow conditions until reaching humidity of 12% (wet base). Parchment was removed and grain size and their variation according to different levels of fertilization was recorded after sifting. It was concluded that fertilization levels influenced the size of flattened grains of cultivars Catuaí, Icatu and Acaiá, and induced a general production of a greater proportion of large grains (screen > 17) in essay 2. However, grain size is affected not only by fertilization levels, but also by other factors as plant nutritional status and the amount of standing berries on the plants in the field. The percentage and number of “moca” berries in cultivars Rubi, Icatu and Acaia increased with the increase of fertilization level (essay 3) and seems to be related to lowconcentrations of Ca and P in leaves.Objetivou-se com este trabalho, verificar o efeito da adubação na formação de grãos mocas em quatro cultivares de Coffea arabica L., bem como na classificação dos grãos por tamanho, de acordo com a retenção em peneiras com crivos de diferentes diâmetros. Os frutos foram colhidos no estádio cereja, em uma área experimental constituída de quatro cultivares de cafeeiros arábica (Catuaí Vermelho IAC-99, Icatu Amarelo IAC-3282, Rubi MG-1192 e Acaiá IAC-474-19). O ensaio 1 sempre recebeu 40% da dose de adubos recomendada para o ensaio 2; este recebeu adubação conforme a análise do solo; e o ensaio 3 sempre recebeu 1,6 vezes a dose recomendada para o ensaio 2. Em maio de 2003, foram coletados frutos de todas as parcelas experimentais, os quais foram lavados, descascados, degomados, e as sementes secadas à sombra até atingirem umidade de 12% (base úmida). Após a retirada do endocarpo, os grãos foram selecionados em peneiras e obtendo-se assim uma estimativa do tamanho dos grãos e da variação deste dentro dos diferentes níveis de adubação. O delineamento experimental empregado foi o fatorial 3 x 4 (três níveis de adubação e quatro cultivares) em delineamento inteiramente ao acaso e com quatro repetições. Em cada repetição utilizaram-se 50 gramas de grãos para cada tratamento, em que os grãos mocas foram retirados na peneira 11/64" x 3/4" (crivo oblongo) e os grãos chatos foram separados em peneiras de crivo redondo entre 22/64" a 13/64". Concluiu-se que, o nível de adubação influenciou no tamanho de “grãos chatos” das cultivares Catuaí, Icatu e Acaiá, observando-se maior proporção de grãos graúdos (peneira > 17) no nível adequado de adubação. Porém, o tamanho dos grãos do cafeeiro não depende apenas do nível de adubação, sendo influenciado por outros fatores, como o status nutricional da planta e a carga pendente de frutos. A porcentagem e o número de grãos mocas das cultivares Rubi, Icatu e Acaiá, aumentou com maior nível de adubação, e parecem relacionados a baixas concentrações foliares de Ca e P

Parâmetros genéticos e variabilidade em acessos de pinhão-manso no estágio inicial de desenvolvimento

The objective of this work was to estimate the genetic parameters and variability among accessions (half-sib families) of physic nut (Jatropha curcas) during the early stages of development. For this study, 110 accessions in the first year of development of the physic nut germplasm bank, maintained at Embrapa Cerrados, DF, Brazil, were evaluated in situ. The experiment was established in a randomized complete block design, with two replicates and five plants per plot arranged in rows at 4x2 m spacing. Grain yield, total number of branches per plant, plant height, stem diameter, canopy projection on the row, canopy projection between rows, canopy volume, number of days until first flowering and height of the first inflorescence were evaluated. Estimates of vegetative genetic parameters showed the existence of genetic variability in the physic nut germplasm bank. Physic nut accessions of the germplasm bank were grouped into five similarity groups based on character divergence. Although preliminary, the obtained results are promising for showing potential for Jatropha improvement with selective efficiency.O objetivo deste trabalho foi estimar os parâmetros genéticos e a variabilidade entre acessos (famílias de meios-irmãos) de pinhão-manso (Jatropha curcas) no estágio inicial de desenvolvimento. Para este estudo, foram avaliados in situ 110 acessos, no primeiro ano de desenvolvimento, do banco de germoplasma mantido na Embrapa Cerrados. O experimento foi implantado em delineamento de blocos completos ao acaso, com duas repetições e cinco plantas por parcela, dispostas em linha no espaçamento de 4x2 m. Foram avaliados os caracteres: produção de grãos, número total de ramos por planta, altura de plantas, diâmetro de caule, projeção da copa na linha, projeção da copa na entrelinha, volume da copa, numero de dias para o primeiro florescimento e altura da primeira inflorescência. As estimativas dos parâmetros genéticos de caracteres vegetativos mostraram a existência de variabilidade genética no banco de germoplasma de pinhão-manso. Os acessos do banco de germoplasma de pinhão-manso foram agrupados em cinco grupos de similaridade, com base na divergência dos caracteres avaliados. Embora preliminares, os resultados obtidos são promissores por mostrar o potencial para o melhoramento de Jatropha com eficiência seletiva