Somatic embryogenesis and plant regeneration derived from mature embryos of oat

Calo embriogênico tem sido o tecido-alvo mais utilizado para transformação genética de cereais. O objetivo deste trabalho foi investigar o estabelecimento de calos embriogênicos e a regeneração de plantas in vitro a partir de embriões maduros de genótipos de aveia (Avena sativa L.). Embriões maduros foram retirados das sementes e colocados em meio MS (Murashige & Skoog), contendo 30,0 g L-1 de sacarose e 2,0 mg L-1 de ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D). Após o período de indução de calos, agregados embriogênicos foram isolados e subcultivados a cada 21 dias para meio fresco. Os calos embriogênicos foram então transferidos para meio de indução de parte aérea, e, na seqüência, as partes aéreas foram transferidas para meio de indução de raízes. Houve diferenças entre genótipos quanto à capacidade de embriogênese somática e regeneração de plantas in vitro a partir de embrião maduro. Este explante permitiu a indução de calos embriogênicos, que se multiplicaram, e que regeneraram in vitro um grande número de plantas de genótipos como UFRGS 7 e UFRGS 19, o que o faz passível de ser utilizado na transformação genética da aveia.Embryogenic callus has been the most used target tissue for cereal genetic transformation. Therefore, the objective of this study was to investigate the establishment of embryogenic calli and the in vitro plant regeneration from mature embryos of oat genotypes (Avena sativa L.). Mature embryos were taken out of the seeds and placed on a culture medium MS (Murashige & Skoog), containing 30,0 mg L-1 of sucrose and 2,0 mg L-1 of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D). From the induction period, embryogenic aggregates were isolated and subcultivated each 21 days into a fresh medium. After this period, embryogenic calli were transferred to a medium for shoot regeneration. Subsequently, the shoot was transferred to a medium for root induction. There was variability among genotypes for somatic embryogenesis and in vitro plant regeneration from mature embryos. This explant allowed the induction of calli with ability to multiply and regenerate high number of plants from genotypes as UFRGS 7 and UFRGS 19, what makes it capable for oat genetic transformation

Nitrogen supply for summer crops through early application in ryegrass grazed by sheep

Busca-se nos Sistemas Integrados de Produção Agropecuária (SIPA) maior ciclagem do nitrogênio (N). Este trabalho objetivou avaliar a adubação antecipada em azevém pastejado por ovinos no índice de nutrição nitrogenada (INN) das culturas de verão em SIPA. O estudo foi realizado em um protocolo de longa duração manejado, no período de inverno, sob dois métodos de pastoreio, contínuo e rotativo, e duas intensidades de pastejo, moderada e baixa, com quatro repetições. No verão, a área foi subdividida em dois sistemas de cultivos, soja e rotação soja/milho. A fertilização foi feita na fase pastagem, com 75 kg de N e 60 kg de P2O5 e K2O ha-1. Avaliaram-se a massa de forragem residual (MFR) da pastagem e o rendimento, o teor de N e o INN da fitomassa das culturas de verão. No milho, houve efeito das intensidades de pastejo para INN , ao contrário da soja. Não houve efeito dos métodos de pastoreio. A MFR é importante fonte de N para a cultura de verão subsequente. Menores intensidades de pastejo geraram maiores MFR e INN para a cultura do milho. A adubação antecipada não influenciou a soja, pois essa atende parte da sua demanda por N pela fixação biológica.Greater nitrogen (N) cycling is sought through Integrated Crop-Livestock Systems (ICLS). The aim of this study was to evaluate the effect of early fertilization of nitrogen applied to ryegrass grazed by sheep on the nitrogen nutrition index (NNI) of summer crops in ICLS. This study was carried out in a long-term protocol managed in the winter under two stocking methods, continuous and rotational, and two grazing intensities, moderate and low, with four replications. In summer, the area was divided into two cropping systems - soybean monoculture and a soybean/maize rotation. Fertilization was carried out in the pasture phase with 75 kg N and 60 kg P2O5 and K2O ha-1. Residual forage mass (RFM) of pasture, and phytomass yield, N content, and NNI of the summer crops were evaluated. An effect of grazing intensities was found on the maize NNI, but not on soybean. There was no effect from grazing methods. The RFM is an important source of N for the subsequent summer crop. Lower grazing intensities generate higher RFM and NNI for maize. Early fertilization did not affect soybean, because it meets part of its N demand by biological nitrogen fixation

Integrating the pastoral component in agricultural systems

This paper aims to discuss the impact of the introduction of pastures and grazing animals in agricultural systems. For the purposes of this manuscript, we focus on within-farm integrated crop-livestock systems (ICLS), typical of Southern Brazil. These ICLS are designed to create and enhance the synergisms and emergent properties have arisen from agricultural areas where livestock activities are integrated with crops. We show that the introduction of the crop component will affect less the preceding condition than the introduction of the livestock component. While the introduction of crops in pastoral systems represents increasing diversity of the plant component, the introduction of animals would represent the entry of new flows and interactions within the system. Thus, given the new complexity levels achieved from the introduction of grazing, the probability of arising emergent properties is theoretically much higher. However, grazing management is vital in determining the success or failure of such initiative. The grazing intensity practiced during the pasture phase would affect the canopy structure and the forage availability to animals. In adequate and moderate grazing intensities, it is possible to affirm that livestock combined with crops (ICLS) has a potential positive impact. As important as the improvements that grazing animals can generate to the soil-plant components, the economic resilience remarkably increases when pasture rotations are introduced compared with purely agriculture systems, particularly in climate-risk situations. Thus, the integration of the pastoral component can enhance the sustainable intensification of food production, but it modifies simple, pure agricultural systems into more complex and knowledge-demanding production systems

Forage yield and nutritive value of cool-season forage species under shading by Pinus elliottii trees and at full-sun

No período de fevereiro de 2005 a dezembro de 2006 foram conduzidos dois experimentos em Capivari do Sul, RS, em um solo arenoso de baixa fertilidade (neossolo quartzarênico), na região ecofisiográfica do Litoral Norte, para avaliar o efeito do sombreamento provocado por duas densidades arbóreas em uma floresta de Pinus elliottii de dez anos de idade, sobre o rendimento e o valor nutritivo da forragem de cinco espécies de ciclo hibernal, em relação ao sol pleno. Os tratamentos consistiram na combinação de dois fatores: a) três condições luminosas, proporcionadas por duas densidades arbóreas (555 e 333 árvores/ha) e pela luz solar plena; b) as espécies azevémanual (Lolium multiflorum Lam.), aveia-preta (Avena strigosa Schreb.), aveiabranca (A. sativa L.) cv. Fapa 2, trevo-branco (Trifolium repens L.) cv. Zapicán e cornichão (Lotus corniculatus L.) cv. São Gabriel. O delineamento experimental foi em parcelas subdivididas com três repetições. Em 2005, a semeadura foi realizada entre 25 de julho e 05 de agosto e em 2006, no dia 07 de abril. Para estimar o rendimento de matéria seca no primeiro ano, as forrageiras foram cortadas em 01 de novembro e as leguminosas novamente em 09 de dezembro. No segundo ano, os cortes foram em 08 de agosto e 13 de outubro. Para estimar o valor nutritivo, foram determinados os teores médios de proteína bruta (PB) e da digestibilidade in vitro da matéria orgânica (DIVMO) da forragem. Os resultados mostraram que o sombreamento reduziu a produção de forragem de todos os genótipos avaliados, porém o valor nutritivo da forragem foi incrementado. Em termos de potencial para utilização em sistemas silvipastoris, destacam-se a aveia-branca e a aveia-preta. Apesar de seu elevado valor nutritivo, os rendimentos de cornichão e de trevo-branco são fortemente reduzidos sob sombreamento.From February, 2005 to December, 2006, two experiments were conducted in Capivari do Sul, southern Brazil, on a sandy low-fertility soil, at the ecophisiografic region of Litoral Norte, to evaluate the shading effect induced by two tree densities in a ten-year old slash pine forest (Pinus elliotti Engelm.), on forage dry matter yield and nutritive value of five cool-season forage species, and at full sun. Treatments were a combination of two main factors: a) three light conditions induced by two tree densities (333 e 555 tree/ha) and at full sun. b) annual ryegrass (Lolium multiflorum Lam.), common oats (Avena sativa L.) cv. Fapa2, black-oats (A. strigosa Schreb.), white-clover (Trifolium repens L.) cv. Zapicán , and birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) cv. São Gabriel. A splitplot experimental design was used, with three replications. Seeding dates were from July 25 to August 5, 2005 and April 7, 2006. Forages plots were handclipped twice in 2005 (November 1 and December 9). In 2006, harvests were in August 8 and October 13. To evaluate the nutritive value the crude protein (CP) content and the in vitro organic matter digestibility (IVOMD) were determined. The results showed that shading reduced forage yield of all genotypes while increasing the forage nutritive value. In terms of their potential utilization, commmon oats and black-oats show promise, but white-clover and birdsfoot trefoil, due to their low dry matter yields seem not to be well adapted to silvopastoral systems at the regional level

Forage yield and nutritive value of cool-season forage species under shading by Pinus elliottii trees and at full-sun

No período de fevereiro de 2005 a dezembro de 2006 foram conduzidos dois experimentos em Capivari do Sul, RS, em um solo arenoso de baixa fertilidade (neossolo quartzarênico), na região ecofisiográfica do Litoral Norte, para avaliar o efeito do sombreamento provocado por duas densidades arbóreas em uma floresta de Pinus elliottii de dez anos de idade, sobre o rendimento e o valor nutritivo da forragem de cinco espécies de ciclo hibernal, em relação ao sol pleno. Os tratamentos consistiram na combinação de dois fatores: a) três condições luminosas, proporcionadas por duas densidades arbóreas (555 e 333 árvores/ha) e pela luz solar plena; b) as espécies azevémanual (Lolium multiflorum Lam.), aveia-preta (Avena strigosa Schreb.), aveiabranca (A. sativa L.) cv. Fapa 2, trevo-branco (Trifolium repens L.) cv. Zapicán e cornichão (Lotus corniculatus L.) cv. São Gabriel. O delineamento experimental foi em parcelas subdivididas com três repetições. Em 2005, a semeadura foi realizada entre 25 de julho e 05 de agosto e em 2006, no dia 07 de abril. Para estimar o rendimento de matéria seca no primeiro ano, as forrageiras foram cortadas em 01 de novembro e as leguminosas novamente em 09 de dezembro. No segundo ano, os cortes foram em 08 de agosto e 13 de outubro. Para estimar o valor nutritivo, foram determinados os teores médios de proteína bruta (PB) e da digestibilidade in vitro da matéria orgânica (DIVMO) da forragem. Os resultados mostraram que o sombreamento reduziu a produção de forragem de todos os genótipos avaliados, porém o valor nutritivo da forragem foi incrementado. Em termos de potencial para utilização em sistemas silvipastoris, destacam-se a aveia-branca e a aveia-preta. Apesar de seu elevado valor nutritivo, os rendimentos de cornichão e de trevo-branco são fortemente reduzidos sob sombreamento.From February, 2005 to December, 2006, two experiments were conducted in Capivari do Sul, southern Brazil, on a sandy low-fertility soil, at the ecophisiografic region of Litoral Norte, to evaluate the shading effect induced by two tree densities in a ten-year old slash pine forest (Pinus elliotti Engelm.), on forage dry matter yield and nutritive value of five cool-season forage species, and at full sun. Treatments were a combination of two main factors: a) three light conditions induced by two tree densities (333 e 555 tree/ha) and at full sun. b) annual ryegrass (Lolium multiflorum Lam.), common oats (Avena sativa L.) cv. Fapa2, black-oats (A. strigosa Schreb.), white-clover (Trifolium repens L.) cv. Zapicán , and birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) cv. São Gabriel. A splitplot experimental design was used, with three replications. Seeding dates were from July 25 to August 5, 2005 and April 7, 2006. Forages plots were handclipped twice in 2005 (November 1 and December 9). In 2006, harvests were in August 8 and October 13. To evaluate the nutritive value the crude protein (CP) content and the in vitro organic matter digestibility (IVOMD) were determined. The results showed that shading reduced forage yield of all genotypes while increasing the forage nutritive value. In terms of their potential utilization, commmon oats and black-oats show promise, but white-clover and birdsfoot trefoil, due to their low dry matter yields seem not to be well adapted to silvopastoral systems at the regional level

Morphophysiological and productive responses of native forage genotypes under contrasting light levels

A obtenção de sub-bosques silvipastoris produtivos depende da utilização de genótipos forrageiros adaptados ao ambiente, com bom desempenho agronômico e persistência sob sombra e pastejo. Para avaliar a tolerância de genótipos nativos à sombra, foram determinados o desempenho produtivo e algumas características morfofisiológica de três gramíneas e uma leguminosa sob dois níveis de sombra artificial, em comparação ao pleno sol. O experimento foi conduzido na região da Campanha do Rio Grande do Sul, Bagé, durante dois ciclos de avaliação (dezembro/2008 a abril/2009 e dezembro/2009 a abril/2010). Foi utilizado um delineamento experimental em parcelas subdivididas com três repetições, onde os níveis de sombra (0%, 50% e 80% de restrição luminosa) constituíram as parcelas principais e os genótipos forrageiros (Paspalum regnellii, P. dilatatum P. notatum e Arachis pintoi), as subparcelas. Foram determinados o rendimento de matéria seca de forragem (RENDMS), o índice de área foliar (IAF), a área foliar específica (AFE), a interceptação luminosa (IL), a eficiência de uso da radiação (EUR) e o índice de nutrição nitrogenada (INN) das plantas. O maior RENDMS acumulado foi de P. regnellii (1500 e 1700 g m-2, respectivamente para o primeiro e segundo ciclo de avaliação) independente do nível de sombra. Este genótipo foi o único que não apresentou redução no RENDMS sob sombra intensa (80%). Para os quatro genótipos, o RENDMS foi maior (P <0,05) sob 50% de sombra, em relação ao sol pleno e 80% de sombra. Constatou-se uma forte influência da precipitação pluvial sobre o desempenho produtivo dos genótipos em cada ciclo de avaliação. Para P. dilatatum e P. notatum, os efeitos positivos do sombreamento moderado (50%) sobre o RENDMS estiveram ligados com a menor disponibilidade hídrica. Os níveis de sombra promoveram aumento do IAF, da AFE e do INN das gramíneas avaliadas, em comparação com o pleno sol. A EUR foi incrementada com o aumento do nível de sombra para os quatro genótipos. Todos os genótipos apresentaram bom desempenho sob níveis moderados de sombreamento, destacando-se o RENDMS de P. regnellii e P. dilatatum bem como o teor de N em P. notatum e A. pintoi, evidenciando serem genótipos promissores para utilização em sub-bosques silvipastoris na Campanha do RS.The achievement of a highly productive understorey pasture in silvopastoral systems depends on the use of well adapted forage genotypes, showing good agronomic performance and persistence under shading and grazing. In order to evaluate the shade tolerance of some forage native genotypes, the dry matter yield and some morphophysiological characteristics of three grasses and a legume under two artificial shade levels and at full sun were analyzed. The experiment was conducted in the Campanha region, Bagé, Rio Grande do Sul State. Field data were collected during two evaluation cycles (December/2008 to April/2009 and December/2009 to April/2010). A split plot experimental design with three replications was used, where shade levels (0%, 50% and 80% light restriction) were the main plots and genotypes (Paspalum regnellii, P. dilatatum, P. notatum and Arachis pintoi) were the subplots. Herbage dry matter yield (DMY), leaf area index (LAI), specific leaf area (SLA), light interception (LI), radiation use efficiency (RUE) and the Nitrogen nutrition index (NNI) of plants were determined. The highest accumulated DM yield was obtained by P. regnellii (1500 and 1700 g m-2 respectively, for the first and second evaluation cycle) regardless of shade level. It was the only genotype that showed no reduction in DMY under intense shade (80%). For all genotypes, the DMY was higher (P <0.05) under 50% shade, compared to 80% shade and full sunlight. There was a strong influence of rainfall on the performance of genotypes under shade. For P.dilatatum and P. notatum, the positive effects of moderate shading (50% shade) on forage production were linked to lower soil water availability. Shading levels increased LAI, SLA and the NNI of grasses in comparison to the full sun. The RUE was increased with increasing shade levels for all genotypes. All genotypes performed well under moderate shading level, highlighting the higher DMY of both P. regnellii and P. dilatatum and the high N content in P. notatum and A. pintoi, all of them showing to be promising genotypes for use in silvopastoral systems at the Campanha region in southern Brazil

Regeneração de plantas a partir de segmentos de base de folhas em aveia

A regeneração de plantas in vitro é uma limitação encontrada na maioria dos cereais. Uma forma de minimizar essa dificuldade tem sido a busca de fontes alternativas de tecidos com habilidade para esse fim. O objetivo deste trabalho foi investigar o potencial e o período necessário para regeneração de plantas in vitro de genótipos brasileiros de aveia (Avena sativa L.) a partir de segmentos da base da folha. Segmentos de 1-2mm retirados do coleóptilo de genótipos de aveia foram cultivados por 21 dias em meio MS (MURASHIGE & SKOOG, 1962) suplementado com 2,0mg L-1 de 2,4-D (ácido 2,4-diclorofenoxiacético) e, posteriormente, transferidos para meio de regeneração de plantas. Não foi encontrada variabilidade entre os genótipos quanto à capacidade de induzir calos embriogênicos e regenerar plantas a partir de segmentos da base da folha, tendo sido possível regenerar genótipos de aveia antes considerados sem habilidade para o cultivo in vitro. O uso desse explante possibilitou reduzir o tempo de regeneração de plantas de aveia para cinco meses e a não correlação entre a percentagem de embriogênese somática e regeneração de plantas indica que a embriogênese não é o único caminho de regeneração a partir desse explante

Regeneration of plants derived from oat leaf base segments1

A regeneração de plantas in vitro é uma limitação encontrada na maioria dos cereais. Uma forma de minimizar essa dificuldade tem sido a busca de fontes alternativas de tecidos com habilidade para esse fim. O objetivo deste trabalho foi investigar o potencial e o período necessário para regeneração de plantas in vitro de genótipos brasileiros de aveia (Avena sativa L.) a partir de segmentos da base da folha. Segmentos de 1-2mm retirados do coleóptilo de genótipos de aveia foram cultivados por 21 dias em meio MS (MURASHIGE & SKOOG, 1962) suplementado com 2,0mg L-1 de 2,4-D (ácido 2,4- diclorofenoxiacético) e, posteriormente, transferidos para meio de regeneração de plantas. Não foi encontrada variabilidade entre os genótipos quanto à capacidade de induzir calos embriogênicos e regenerar plantas a partir de segmentos da base da folha, tendo sido possível regenerar genótipos de aveia antes considerados sem habilidade para o cultivo in vitro. O uso desse explante possibilitou reduzir o tempo de regeneração de plantas de aveia para cinco meses e a não correlação entre a percentagem de embriogênese somática e regeneração de plantas indica que a embriogênese não é o único caminho de regeneração a partir desse explante.The ability for in vitro plant regeneration is limited in most of the cereal crops. One way to minimize this problem has been to search for alternative sources of tissues with the ability for in vitro cultivation. This report aims at the investigation of the potential and the amount of time necessary for in vitro plant regeneration of Brazilian oat (Avena sativa L.) genotypes from leaf base segments. One to two millimeter coleoptile segments of oat genotypes were cultivated for 21 days on MS medium (MURASHIGE & SKOOG, 1962) plus 2,0mg L-1 de 2,4-D (2,4- dichlorophenoxyacetic acid), and transferred to plant regeneration media. Variability among genotypes for somatic embryogenesis and plant regeneration from leaf base segments was not found, but it was possible to regenerate oat genotypes previously considered recalcitrants for in vitro regeneration. Besides that, it was possible to reduce to 5 months the plant regeneration period with this explant. The non-significant correlation between the percentage of somatic embryogenesis and plant regeneration indicates that the embryogenesis is not the only way for plant regeneration from this explan