Alterações na arquitetura de raiz em resposta à disponibilidade de fósforo e nitrogênio

Nutrient availability is a common soil restriction for plant growth and development. Plants have evolved mechanisms to cope with this kind of stress, such as root architecture remodeling. Changes in root architecture may cause differential soil exploration ability, affecting nutrient uptake. Root architecture might be affected not only by nutrient availability but also by its soil mobility. Phosphorus limitation, a non-mobile nutrient, produces a shallow and branched root system, increasing the volume of exploited soil. Nitrogen limitation, a high-mobile nutrient, does not affect primary root growth. However, high nitrogen patches increase local lateral root initiation and elongation. The knowledge about sensors and transduction pathways is still scarce. There are emerging evidences for crosstalk between nutrient signaling pathways. Understanding the acclimation responses to nutrient availability, considering the interactive and hierarchical regulation of signaling pathways, is essential for adequate growth modeling and output prediction. Increased in the efficiency of nutrient uptake and use may reduce costs and promote better resources allocation, improving agriculture sustainability.A baixa disponibilidade de nutrientes é situação comum que restringe o crescimento e desenvolvimento das plantas. Estas desenvolveram mecanismos para conviver com este tipo de estresse, que incluem modificações na arquitetura do sistema radicular. As alterações na arquitetura das raízes modificam a capacidade de exploração do solo e, portanto, o potencial para extração dos nutrientes. Essas alterações relacionam-se não apenas à disponibilidade, mas também à mobilidade no solo do nutriente limitante. A limitação de fósforo, nutriente pouco móvel no solo, gera alterações que objetivam aumentar o volume de solo explorado e a superficialidade do sistema radicular. A limitação de nitrogênio, nutriente com alta mobilidade no solo, não altera o crescimento da raiz principal, mas as raízes laterais respondem significativamente à presença de N em áreas específicas do solo. O conhecimento dos sensores e da rota de transdução destes sinais é limitado e há evidências da interação com a disponibilidade de outros nutrientes. O entendimento do processo de aclimatação e resgate da deficiência considerando a interação entre nutrientes, a sobreposição de rotas e priorização destas é essencial para adequada modelagem do crescimento das plantas e previsão de comportamento. A obtenção de aumento da eficiência de captação e uso desses nutrientes reduzirá custos e promoverá melhor aproveitamento dos recursos naturais, tornando a agricultura mais sustentável

Mecanismos de tolerância à deficiência de fósforo e expressão diferenciada de genes em genótipos de trigo contrastantes

The objectives of this study were to determine low-P tolerance mechanisms in contrasting wheat genotypes and to evaluate the association of these mechanisms to differential gene expression. Wheat seedlings of cultivars Toropi (tolerant to low-P availability) and Anahuac (sensitive) were evaluated. Seedlings were hydroponically grown in the absence or presence of P (1.0 mmol L-1) during three different time periods: 24, 120 and 240 hours. Free phosphate (Pi) and total P contents were measured in shoots and roots. The experiment's design was in randomized blocks with three replicates, each formed by ten plants. The relative expression of genes encoding the malate transporter TaALMT1 and the transcription factor PTF1 was evaluated. Phosphorus starvation beyond ten days increased the expression of TaALMT1 only in 'Toropi'. PTF1's expression was early induced in both genotypes under P starvation, but remained significant after ten days only in 'Toropi'. Shoot Pi concentration in 'Toropi' was independent from P availability; under starvation, 'Toropi' favored the maintenance of shoot Pi concentration. The low-P tolerance of Toropi cultivar at initial growth stages is mainly due to its ability to maintain constant the Pi shoot level.Os objetivos deste estudo foram determinar os mecanismos da tolerância à deficiência de P em genótipos de trigo contrastantes e avaliar a associação desses mecanismos à expressão diferenciada de genes. Foram avaliadas plântulas das cultivares de trigo Toropi (tolerante à deficiência de P) e Anahuac (sensível). As plântulas foram cultivadas em hidroponia, na ausência ou presença (1,0 mmol L-1) de P, durante três períodos de tempo: 24, 120 e 240 horas. Os teores de fosfato livre (Pi) e P total foram medidos na parte aérea e nas raízes. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com três repetições, cada uma formada por dez plantas. Foi avaliada a expressão relativa dos genes que codificam o transportador de malato TaALMT1 e o fator de transcrição PTF1. Períodos de deficiência de P superiores a dez dias aumentaram a expressão de TaALMT1 somente em 'Toropi'. A expressão de PTF1 foi induzida em ambos os genótipos no início da deficiência, porém manteve-se significativa após dez dias somente em 'Toropi'. A concentração de Pi livre na parte aérea em 'Toropi' foi independente da disponibilidade de P; sob limitação, 'Toropi' favoreceu a manutenção da concentração de Pi na parte aérea. A tolerância à deficiência de P em 'Toropi' nos estádios iniciais de crescimento é devida principalmente à sua capacidade de manter constante a concentração de Pi na parte aérea

Dormência em sementes de arroz vermelho Dormancy in seeds of red rice

O arroz vermelho é considerado a principal planta daninha na maioria das lavouras de arroz, pois, além dos prejuízos causados pela competição, sua similaridade com o arroz cultivado dificulta seu controle. A dormência e a viabilidade de suas sementes no solo permitem a continuidade dos biotipos na lavoura e facilitam a disseminação para áreas próximas. A duração e a intensidade da dormência variam com o biotipo e com as condições ambientais vigentes durante o desenvolvimento da semente. A maior parte dos ecotipos apresenta dois tipos de dormência, uma devido às estruturas envoltórias e outra devido ao embrião. O período necessário para a superação da dormência é dependente das condições (temperatura e umidade) a que a semente é exposta após a maturação. Várias substâncias têm sido eficientes na quebra da dormência, em especial, ácidos e citocininas. Outros reguladores tiveram apenas efeito parcial. Ressalta-se que todas as substâncias testadas não atuaram sobre as estruturas envoltórias. O mecanismo pelo qual ocorre a manutenção/alívio da dormência permanece desconhecido.Red rice is considered the major weed in rice areas. The similarity between red rice and cultivated rice difficults the red rice control. Seed dormancy and viability in the soil allow the maintanence of the biotype in the area and facilite the dissemination in surrounded areas. Dormancy duration and intensity depend on biotype and environmental conditions during seed development. In general, biotypes have two types of dormancy: one from surrounding structures and the other one from embryo. The dormancy relief can occur on different times. It depends on environmental conditions (temperature and humidity) in afterripening. Some substances have shown good results on breaking dormancy, in special, acids and cytokinins, however, other hormones have shown only a partial effect. These substances have not affected the surrounding structures. The red rice’s mechanism of dormancy/relief is far from being stabilished

Arabidopsis thaliana: uma pequena planta um grande papel Arabidopsis thaliana: a small plant a big role

Arabidopsis thaliana é uma das espécies mais utilizadas na pesquisa científica atualmente. Apesar de não apresentar importância econômica direta, esta espécie é o foco de pesquisas na área da genética, bioquímica e fisiologia. O número de trabalhos publicados sobre a mesma aumentou significativamente após o seqüenciamento de seu genoma. Apesar do grande número de estudos existe ainda muita desinformação sobre qual o seu verdadeiro papel na pesquisa científica de espécies cultivadas e de que maneira o avanço no conhecimento adquirido com A. thaliana pode auxiliar o desenvolvimento de cultivares cada vez mais resistentes, adaptados e produtivos. Os objetivos deste trabalho são discutir as razões do uso da A. thaliana como espécie modelo e a aplicabilidade deste modelo no estudo de espécies cultivadas.Arabidopsis thaliana has been the species of choice for scientific research. Despite its lack of economic importance, it has been the focus of genetic, biochemical and physiological research worldwide. The number of published articles about arabidopsis has increased substantially after its genome was sequenced, and outgrew the number of articles related to economically important species. Despite the great number of studies involving arabidopsis, there is much disinformation about the actual role of this species in crop scientific research, as well as how the breakthroughs in arabidopsis research may help to develop more adapted and productive crops. This work aims to discuss reasons for using A. thaliana as a model species and the feasibility of this model for crop studies

Tolerância ao alumínio tóxico em germoplasma brasileiro elite de aveia

A presença de alumínio (Al) reduz o rendimento em solos ácidos ou em áreas onde o subsolo possui pH abaixo de 5, pois limita o crescimento radicular e, consequentemente, a absorção de água e nutrientes. Genótipos elite de aveia (Avena sativa L.) não selecionados para a tolerância ao Al foram avaliados quanto a essa característica em solução nutritiva. Foi utilizada, como parâmetro de comparação da tolerância ao Al, a média de recrescimento radicular após a exposição ao Al. O recrescimento da raiz principal dos genótipos elite foi comparado com os controles UFRGS17, considerado tolerante e UFRGS930598-6, sensível. Foram avaliadas as linhagens UFRGS057005-1 e UFRGS057022-2, e as cultivares comerciais 'URSGuria', 'URSTorena', 'URSPenca', 'URSGuará', 'URS Charrua', 'URSTarimba', 'URSTaura', 'URSGuapa' e 'URS21'. A amplitude de recrescimento da raiz dentro de cada genótipo foi elevada, sendo a menor de 15mm e a maior de 44mm. As cultivares 'URSCharrua' e 'URSGuapa' demonstraram tolerância superior a 'UFRGS17'. URSTarimba, apesar da média similar a UFRGS17, mostrou distribuição de frequência mais positiva. URSTorena, UFRGS0570005-1 e URSPenca classificaram-se como intermediários, sendo inferiores a UFRGS17. Nenhum dos genótipos elite apresentou médias de recrescimento igual ou inferior às obtidas pelo controle sensível, UFRGS930598-6

Action of ferric and aluminium ions on the dormancy breakage of Stylosanthes humilis seeds

Dormancy of scarified seeds of Stylosanthes humilis was broken by acidic Al^3+ and Fe^3+ solutions. Fe^+3-stimulated seeds exhibited a high activity of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) oxidase and produced great amounts of ethylene, which showed correlated with the germination process. In addition, specific inhibitors of ethylene biosynthesis and action largely depressed the Fe^3+-stimulated germination, leading to the conclusion that the ion broke dormancy by triggering ethylene production by the seeds. By contrast, inhibitors of ethylene biosynthesis and action did not impair germination of Al^3+-stimulated dormant seeds. Moreover, ethylene production and activity of ACC oxidase of Al^3+-treated seeds was substantially decreased by inhibitors of ethylene biosynthesis, but germination kept large. Together these data suggest that ethylene biosynthesis was not required in the chain of events triggered by Al^3+ leading to dormancy breakage. Methyl viologen (MV), a reactive oxygen species-generating compound, broke dormancy of seeds to the same extent as Al^3+ did. Germination of both Al^3+- and MV-stimulated dormant seeds was inhibited by sodium selenate, an antioxidant compound; selenate, however had no effect on germination of Fe^3+-stimulated seeds. Together these data indicate that the mechanisms underlying the germination of Al^3+- and Fe^3+-treated seeds are not the same