Weedy (red) rice: an emerging constraint to global rice production

Ongoing increases in the human population necessitate that rice will continue to be a critical aspect of food security for the twenty-first century. While production must increase in the coming decades to meet demand, such increases will be accompanied by diminished natural resources and rising production costs that will alter how rice is grown and managed. Such resource constraints are the impetus for the ongoing transition from traditional flooding and transplanting to direct-seeded rice (DSR). However, such a transition can result in an increase in pest pressures, especially weeds. Rice production can be particularly vulnerable to weed competition, with significant yield losses (i.e., >50%) occurring. Among pernicious weeds, weedy (red) rice (Oryza sativa L.) is increasingly recognized as a major constraint in achieving maximum yield in DSR. Weedy rice is congeneric to crop rice with phenotypic similarity; hence, its ability to negatively influence qualitative and quantitative aspects of production is substantial. As rice will continue to serve as a cornerstone for future food security and sustainability, a comprehensive assessment of weedy rice impacts associated with increasing adoption of DSR is both timely and critical. In this chapter, we examine the biological basis for the competitive ability of weedy rice, including its evolution, ecophysiology, and genetics; quantify spatial–temporal shifts in its distribution and spread; and emphasize and outline a number of regional and global management strategies for its detection and control. Lastly, a number of critical research areas are suggested that deserve additional scrutiny with respect to weedy rice management

Modelagem da emissão de folhas em arroz cultivado e em arroz-vermelho Modeling leaf appearance in cultivated rice and red rice

O objetivo deste trabalho foi simular o aparecimento de folhas em genótipos de arroz cultivados e em biótipos de arroz-vermelho por meio da adaptação do modelo de Wang e Engel, modificado por Streck et al. Dois experimentos foram conduzidos em Santa Maria, RS, em 2004/2005 e 2005/2006. Foram utilizadas as cultivares IRGA 417 e EEA 406, um híbrido e dois biótipos de arroz-vermelho. O modelo de aparecimento de folhas foi ajustado para os genótipos usando-se dados de estágio de Haun (HS), de cinco épocas de semeadura, em 2004/2005, e a avaliação do modelo foi feita com dados de HS medidos em três épocas de semeadura, em 2005/2006. Realizou-se também um experimento numérico utilizando-se dados de temperatura de 2003/2004 e de 2006/2007, e comparou-se o HS simulado dos genótipos cultivados em relação aos biótipos de arroz-vermelho. O modelo apresentou bom desempenho para simular o HS com raiz do quadrado médio do erro geralmente menor do que uma folha. A emissão de folhas na haste principal foi maior nos genótipos modernos - IRGA 417 e híbrido - do que no genótipo tradicional EEA 406. A emissão de folhas é diferente em distintos biótipos de arroz-vermelho.<br>The objective of this work was to simulate leaf appearance in cultivated rice genotypes and in red rice biotypes, by adapting the Wang and Engel model modified by Streck et al. Two experiments were conducted in Santa Maria, Rio Grande do Sul State, Brazil, during 2004/2005 and 2005/2006 growing seasons. Cultivars IRGA 417 and EEA 406, one hybrid, and two red rice biotypes were used. The leaf appearance model was adjusted, using Haun Stage (HS) data from five sowing dates of 2004/2005 growing season, and the model evaluation was performed using HS data from three sowing dates of 2005/2006 growing season. A numerical experiment was also carried out using temperature data occurred during 2003/2004 and 2006/2007 growing seasons, and simulated HS of the cultivated rice genotypes was compared with the red rice biotypes. The model had a good performance, with a root mean square error usually less than one leaf. Main stem leaf emergence was greater in modern genotypes IRGA 417 and hybrid than in the old genotype EEA 406. Leaf emergence is different among distinct red rice biotypes

Comparação de parâmetros de crescimento e de desenvolvimento de dois biótipos de arroz vermelho com genótipos de arroz irrigado Growth and developmental of red and pad rice genotypes

Caracterizar o crescimento e desenvolvimento de biótipos de arroz vermelho pode ajudar no seu controle e no melhoramento para aumentar a competitividade do arroz cultivado com esta planta daninha. O objetivo deste trabalho foi quantificar parâmetros de crescimento e desenvolvimento de dois biótipos de arroz vermelho e compará-los com genótipos de arroz irrigado. Desenvolveu-se um experimento de campo em Santa Maria (RS), durante o ano agrícola 2004/2005 com cinco épocas de semeadura. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado com quatro repetições no esquema bifatorial (genótipos e épocas de semeadura). A unidade experimental foi um balde de 12 litros com dez plantas. Os genótipos utilizados foram: IRGA 421, IRGA 416, IRGA 417, IRGA 420, BR-IRGA 409, BRS 7 TAIM e EPAGRI 109 (tipo moderno), EEA 406 (tipo tradicional), um híbrido, arroz vermelho casca amarela com arista (AVCAA) e arroz vermelho casca preta com arista (AVCPA). A data dos principais estágios de desenvolvimento da escala de COUNCE, área foliar, comprimento de panícula, estatura de planta, filocrono, número final de folhas no colmo principal e perfilhamento foram avaliados em cinco plantas por balde. Nos biótipos de arroz vermelho geralmente observa-se ciclo de desenvolvimento médio em relação aos genótipos cultivados, sendo o biótipo AVCAA de ciclo mais longo que o biótipo AVCPA. Os biótipos de arroz vermelho tiveram área foliar, estatura, panícula e filocrono maiores que os genótipos modernos de arroz. O perfilhamento dos biótipos de arroz vermelho foi variável e dependente da época de semeadura.<br>The characterization growth and development of red rice biotypes may help controll strategies, the enhancement of competitiveness of cultivated rice with this weed and breeding programs. The objective of this is study was to quantity some growth and development parameters of two red rice biotypes as compared to irrigated genotypes. A field experiment was carried out at Santa Maria, Rio Grande do Sul State, Brazil, during the 2004/2005 growing season with five sowing dates. The experimental design was a completely randomized with four replication in a two factorial arrangement (genotypes and sowing dates). The experimental unity was a 12 L pot with 10 plants. The genotypes used were: IRGA 421, IRGA 416, IRGA 417, IRGA 420, BR-IRGA 409, BRS 7 TAIM, EPAGRI 109, EEA 406, a hybrid, and two red rice biotypes (awned yellowhull-AVCAA, and awned blackhull-AVCPA). The date of major developmental stages in the COUNCE scale, leaf area, panicle length, plant height, phyllochron, main culm final leaf number, and tillering were measured in five plants per pot. Red rice biotypes usually had an intermediate developmental cycle compared to cultivated rice genotypes, with AVCAA having a longer cycle than AVCPA. Red rice biotypes had greater leaf area, greater height, greater panicle length and greater phyllochron, than modern rice genotypes. Tillering of red rice varied according to the sowing date

Physiological and morphological responces of Brachiaria spp. to flooding Respostas morfológicas e fisiológicas de Brachiaria spp. ao alagamento do solo

The physiological and morphological responses of the forage grasses Brachiaria brizantha cv. Marandu, B. decumbens and B. humidicola were compared for plants grown in pots under flooding and well-drained conditions for 14 days. Flooding reduced specific leaf area and biomass allocation to roots in all species and enhanced leaf senescence in B. brizantha and B. decumbens. Relative growth rate was reduced by flooding in B. brizantha and B. decumbens, but not in B. humidicola.Leaf elongation rate was unaffected by flooding in B. decumbens and B. humidicola, but declined in B. brizantha since the first day of flooding. Net photosynthesis and leaf chlorophyll content were reduced by flooding in B. brizantha; however, no flooding effect could be detected in the other two species. For all species, there was a close relationship between net photosynthesis and stomatal conductance under flooding. These results show that the studied species have distinct degrees of tolerance to flood, B. brizantha is intolerant, B. decumbens is moderately tolerant and B. humidicola is tolerant. Because leaf elongation rate was immediately depressed by flooding only in B. brizantha, this measurement could be appropriate as an early detection mechanism for relative flood tolerance in Brachiaria spp.<br>As respostas morfológicas e fisiológicas de Brachiaria brizantha cv. Marandu, B. decumbens e B. humidicola foram comparadas em plantas cultivadas em vasos, sob solo alagado e bem drenado durante 14 dias. O alagamento reduziu a área foliar específica e a alocação de biomassa para as raízes em todas as três espécies e aumentou a senescência foliar em B. brizantha e B. decumbens. O alagamento reduziu a taxa de crescimento relativo em B. brizantha e B. decumbens, mas não em B. humidicola. A taxa de elongação foliar não foi afetada pelo alagamento em B. decumbens e B. humidicola, mas diminuiu em B. brizantha desde o primeiro dia de alagamento. A fotossíntese líquida e o conteúdo de clorofila foliar foram reduzidos pelo alagamento em B. brizantha; no entanto, nenhum efeito do alagamento pôde ser detectado nas outras espécies. Em todas as espécies, existiu uma estreita relação entre as taxas de fotossíntese líquida e a condutância estomatal. Esses resultados mostram que as espécies estudadas diferem quanto à tolerância ao alagamento. B. brizantha é intolerante, B. decumbens é moderadamente tolerante e B. humidicola é tolerante. Em virtude de a taxa de elongação foliar ter sido imediatamente afetada somente em B. brizantha, este parâmetro pode ser empregado como um mecanismo de detecção prematura da tolerância ao alagamento em Brachiaria spp

Development of herbicide-tolerant irrigated rice cultivars Desenvolvimento de cultivares de arroz irrigado tolerantes a herbicida

The objective of this work was to develop new irrigated rice lines tolerant to imidazolinone herbicides. The backcross breeding procedure was used to transfer the imidazolinone tolerance allele from mutant 93AS3510 to the recurrent parents 'BRS 7 Taim' and 'BRS Pelota'. Individual herbicide-tolerant plants were selected in each generation, for three backcrossings (RC1 to RC3), followed by three selfing generations (RC3F1 to RC3F3). The best four RC3F3 lines for agronomic traits were genotyped with 44 microsatellite markers. The observed conversion index of the new imidazolinone-tolerant lines varied from 91.86 to 97.67%. Pairwise genetic distance analysis between these lines and 22 accessions from the Embrapa's Rice Germplasm Bank clustered the new lines with their respective recurrent parents, but not with 'IRGA 417', which was originally used as recurrent parent to derive IRGA 422 CL, the only imidazolinone-tolerant irrigated rice cultivar recommended for cultivation in Brazil. Therefore, these lines represent new options of genetically diverse imidazolinone-tolerant rice accessions. Lines CNA10756 ('BRS Sinuelo CL') and CNA10757 will be released for cultivation in the Clearfield irrigated rice production system in Rio Grande do Sul, Brazil.<br>O objetivo deste trabalho foi desenvolver novas linhagens de arroz irrigado tolerantes ao herbicida imidazolinona. O método de retrocruzamento foi usado para transferir o alelo de tolerância à imidazolinona do mutante 93AS3510 para os genitores recorrentes 'BRS 7 Taim' e 'BRS Pelota'. Indivíduos tolerantes ao herbicida foram selecionados em cada geração, por três gerações de retrocruzamento (RC1 a RC3), seguidas por três gerações de autofecundação (RC3F1 a RC3F3). As quatro melhores linhagens RC3F3 quanto às características agronômicas foram genotipadas com 44 marcadores microssatélites. O índice de conversão observado nas novas linhagens tolerantes à imidazolinona variou de 91,86 a 97,67%. A análise de distância genética par-a-par, entre estas linhagens e 22 acessos do banco de germoplasma de arroz da Embrapa, agrupou-as com os seus respectivos genitores recorrentes, mas não com 'IRGA 417', que foi originalmente usada como genitor para derivar a IRGA 422 CL, única cultivar tolerante ao herbicida imidazolinona recomendada para cultivo no Brasil. Portanto, estas linhagens representam novas opções de acessos geneticamente diversos de arroz irrigado com tolerância ao herbicida imidazolinona. As linhagens CNA10756 ('BRS Sinuelo' CL) e CNA10757 serão lançadas para cultivo no sistema de produção "Clearfield" no Rio Grande do Sul, Brasil