Effect of shading and nitrogen fertilization on nitrogen metabolism, essential oil content and antimicrobial activity of Achillea millefolium

The Achillea millefolium L. is a perennial herb with important antibacterial, antifungal, anti-inflammatory, antitumoral, and antioxidant properties. This research aimed to investigate the effect of shading (75%; black net) and nitrogen fertilization (0, 75 and 150 kg urea ha-1) on the nitrogen metabolism, essential oil yield and antimicrobial activity of A.millefolium at vegetative- and reproductive-stage. The evaluated parameters varied depending on the organ and the phenological stage of the plant considered. Overall, our findings indicated that shading decreased nitrogen assimilation. Decreased activities of nitrate reductase and glutamine synthetase were observed on shaded plants during reproductive and vegetative stages, respectively. Nitrate and total amino acid levels increased in shaded plants at the vegetative stage. Regarding nitrogen supply, the improved nitrogen metabolism and essential oil yield values were accompanied by intermediate concentrations of urea (75 kg ha-1). Plants fertilized with 75 kg urea ha-1 produced the highest amino acids concentration (vegetative stage), ammonium concentration (vegetative stage) and essential oil yield (reproductive stage). Shading or nitrogen supply did not influence the microbial activity of A. millefolium essential oil.However, the essential oil of leaves and flowers were highly effective against fungi and bacteria, especially gram-positive bacteria. In conclusion, the current study showed that full light and 75 kg urea ha-1 enhanced the nitrogen metabolism of A. millefolium in both vegetative and reproductive stages.

Crescimento e produção de pigmentos fotossintéticos em Achillea millefolium L. cultivada sob diferentes níveis de sombreamento e doses de nitrogênio / Growth and production of photosynthetic pigments in Achillea millefolium L. grown under different levels of shading and nitrogen

A espécie Achillea millefolium L., conhecida como mil-folhas, é uma planta herbácea, rizomatosa e perene. Sua importância medicinal deve-se às suas atividades antibacterianas, antiinflamatórias, antitumorais, analgésicas e antioxidantes. O efeito da disponibilidade de luz e do nitrogênio sobre o crescimento e produção dessa espécie é pouco conhecido. O objetivo deste trabalho foi avaliar a resposta de A. millefolium L., cultivada sob diferentes níveis de sombreamento e doses de nitrogênio, quanto ao crescimento e à produção de pigmentos fotossintéticos. As plantas foram cultivadas sob três doses de nitrogênio (0, 75 e 150kg uréia ha-1) e submetidas a dois níveis de sombreamento 0 por cento (luz plena) e 75 por cento (sombrite 75 por cento). Adotou-se o delineamento experimental de blocos casualizados com quatro repetições em um fatorial 3x2 (doses de nitrogênio x níveis de sombreamento). O sombreamento influenciou a maioria dos caracteres avaliados, causando uma redução significativa no acúmulo de massa seca da parte aérea (caule + folha + flor), caule, folhas e flores e aumento nos teores de clorofila a, b, total e carotenóides. Os resultados sugerem que a espécie A. millefolium L. possui adaptação à baixa intensidade luminosa, devido às alterações nas características foliares, relacionadas aos teores de pigmentos fotossintéticos.

Achillea millefolium L., known as yarrow, is an herbaceous, rhizomatous and perennial plant. Its medicinal importance is attributed to antibacterial, anti-inflammatory, antitumoral, analgesical and antioxidant activities. The effect of light availability and nitrogen on growth and production of this species is little known. The objective of this study was to evaluate the growth and production of photosynthetic pigments in A. millefolium L. grown under different levels of shading and nitrogen levels. Plants were cultivated under three nitrogen levels (0, 75 and 150kg urea ha-1) and subjected to two levels of shading 0 percent (full light) and 75 percent (75 percent black). The experimental design was delineated in randomized blocks with four replicates in a factorial 3 x 2 (nitrogen levels x levels of shading). The shading influenced most parameters evaluated, causing a significant reduction in dry mass accumulation of shoot (stem + leave + flower), stem, leaves and flowers and increase in levels of chlorophyll a, b, total and carotenoids. Results suggest that Achillea millefolium L. has adaptated to low light intensity, due to changes in leaf traits related to photosynthetic pigments content.

Variabilidade em matrizes de acessos de espinheira-santa / Variability in matrices of espinheira-santa accessions

Maytenus ilicifolia e M. aquifolium são espécies nativas do Brasil, popularmente conhecidas como espinheira-santa, sendo indicadas para gastrite e para úlcera estomacal. A Embrapa Clima Temperado e a Universidade Federal de Pelotas (UFPel) mantêm um banco de germoplasma destas espécies. Com o objetivo de identificar a variabilidade fenotípica para alguns caracteres morfológicos em matrizes de espinheira-santa, estimar a dissimilaridade e agrupar os acessos através de análises multivariadas, 105 acessos foram caracterizados morfologicamente. Foram avaliados os caracteres comprimento e largura de fruto, número de sementes por fruto, comprimento e largura de folha, relação comprimento/largura de folha e número de espinhos por folha. Foi estimada a distância euclidiana e os acessos foram agrupados pelo método de otimização de Tocher. Foi observada uma ampla variabilidade para todos os caracteres analisados. O número de espinhos por folha foi o caráter que mais contribuiu para a divergência. Os caracteres morfológicos permitiram separar os acessos em sete grupos. A maior dissimilaridade foi entre os acessos 57 (M. ilicifolia) e 91 (M. aquifolium). Não foi evidenciada uma separação de acordo com a localização geográfica dos acessos. Na análise de agrupamento foram identificados dois grupos que apresentavam tanto acessos de M. ilicifolia quanto de M. aquifolium, o que indica proximidade filogenética entre estas espécies.

Maytenus ilicifolia and M. aquifolium are native Brazilian species popularly known as espinheira-santa, being indicated for gastritis and stomach ulcer. Embrapa Clima Temperado and Universidade Federal de Pelotas (UFPel) keep a gene bank of these species. With the objective of identifing phenotypic variability for some morphological characters in matrices of espinheira-santa, estimating dissimilarity and clustering accessions through multivariate analysis, 105 accessions had been morphologically characterized. The characteristics evaluated were fruit length, fruit width, number of seeds per fruit, leaf length, leaf width, leaf length/leaf width ratio and number of thorns per leaf. The euclidean distance was estimated and accessions were clustered by Tocher optimization method. A wide variability for all the characteristics analyzed was observed. The number of thorns per leaf was the characteristics that more contributed to the divergence. The morphological characteristics enabled to separate the accesses in seven clusters. The higher dissimilarity was between accessions 57 (M. ilicifolia) and 91 (M. aquifolium). There was no evidence of a separation in accordance to the geographic localization of the accessions. In the clustering analysis were identified two clusters that had accessions of both species, M. ilicifolia and M. aquifolium, indicating phylogenetic relatedness between these species.

Presença do arilo na produção de mudas de Maytenus ilicifolia / Presence of arils over Maytenus ilicifolia seedlings production

A propagação da espinheira-santa (Maytenus ilicifolia) é feita por sementes, sendo indicada a retirada do arilo para a semeadura, prática que demanda muito tempo e mão-de-obra. O experimento foi instalado com o objetivo de avaliar a influência do arilo na produção de mudas de espinheira-santa. Foram utilizados dois acessos do Banco Ativo de Germoplasma de M. ilicifolia da Embrapa Clima Temperado, 30 e 91. Os tratamentos utilizados foram: T1 - sementes com arilo retirado logo após a abertura das cápsulas (armazenadas em câmara fria sem arilo); T2 - sementes com arilo retirado no dia da semeadura (armazenadas em câmara fria com arilo) e T3 - sementes sem a retirada do arilo. Foram avaliados: dias da semeadura à emergência (DSE); porcentagem de emergência em canteiros ( por centoEC); comprimento da parte aérea (CPA); diâmetro da base do caule (DBC) e número de folhas/planta (NF). A presença do arilo nas sementes de M. ilicifolia não influenciou os caracteres DSE, por centoG, DBC e NF, podendo influenciar apenas no caráter comprimento da parte aérea, dependendo da constituição genética da população, não sendo necessária a retirada do arilo para a semeadura.