Growth analysis, photosynthate partition and nodulation in bean and soybean / Análise de crescimento, partição de fotoassimilados e nodulação em feijão e soja

Photoassimilate partition and allocation among plant organs varies throughout their development and is also influenced by factors inherent to the genotype and the environment. Nodulation in the soybean-diazotrophic bacteria interaction is more effective than in the bean-diazotrophic bacteria interaction. This investigation studied growth and photoassimilate partitioning throughout the bean and soybean cycles and inferred how much it could affect the nodulation of the roots. For this purpose, an experiment with two treatments was carried out, soybean (cultivar BRS GO - 7760 - RR) and bean (cultivar BRS Estilo), with four replications, conducted in pots and entirely randomized. The seeds were inoculated with commercial rhizobia specific for bean and soybean LeguMax® (Novozymes-Turfal). Plants were analyzed throughout their cycles based on leaf area and dry mass of all organs, including nodules. Mathematical models were fitted to the data and based on them, the instantaneous physiological indicators of growth were estimated, and the percentages of photoassimilate partition among organs were evaluated. Crop growth rate, relative growth rates, net assimilation rate as well as net photosynthesis rate had higher values in soybean compared to bean, following the pattern of leaf area and total dry mass. For both species, the highest rates occurred at the beginning of the cycle, decreasing with age. Unlike the bean, soybean has a high capacity to supply photosynthates to all of its organs throughout its entire cycle, favoring the maintenance of nodule growth and explaining its greater capacity for nitrogen assimilation.

Durante o desenvolvimento das plantas a partição e alocação de fotoassimilados variam entre os seus órgãos, e dependem de fatores inerentes ao genótipo e ao meio ambiente. A nodulação é mais efetiva na interação soja-bactéria diazotrófica do que na interação feijão-bactéria diazotrófica. Esta pesquisa tem como objetivo estudar o crescimento e a partição de fotoassimilados ao longo dos ciclos do feijão e da soja e inferir o quanto isso pode afetar a nodulação das raízes. Para tanto, foi instalado um experimento com dois tratamentos, soja (cultivar BRS GO - 7760 - RR) e feijão comum (cultivar BRS Estilo), com quatro repetições, conduzido em vasos e inteiramente ao acaso. As sementes foram inoculadas com inoculantes comerciais específicos para feijão e soja LeguMax® (Novozymes-Turfal). Plantas foram coletadas ao longo de seus ciclos e medidas as áreas foliares e as massas secas de todos os órgãos, incluindo nódulos. Modelos matemáticos foram ajustados aos dados e, com base neles, foram estimados os indicadores fisiológicos instantâneos do crescimento e, também, foram avaliadas as porcentagens de partição de fotoassimilados entre os órgãos. A taxa de crescimento das culturas (CGR), as taxas de crescimento relativo (RGR), a taxa líquida de assimilação (NAR) e a taxa líquida de fotossíntese (Pn) apresentaram maiores valores na soja em relação ao feijoeiro. Para ambas as culturas as maiores taxas ocorreram no início do ciclo, decrescendo ao longo do ciclo cultural. Diferentemente do feijoeiro a soja tem alta capacidade de suprir de fotoassimilados a todos os seus órgãos ao longo de todo o seu ciclo, o que favorece o maior crescimento dos seus nódulos, justificando a sua maior capacidade na captura do N2 atmosférico.

Compostos fenólicos e capacidade antioxidante em frutos de tomateiros mutantes fotomorfogenéticos / Phenolic compounds and antioxidant capacity in fruits of photomorphogenic mutant tomato

Compostos fenólicos e capacidade antioxidante são mecanismos de defesa das plantas aos danos do estresse oxidativo. Os compostos fenólicos são sintetizados pela via dos fenilpropanoides, cuja enzima chave, fenilalanina amônia liase, é influenciada pela luz e ação de fotorreceptores, como o fitocromo. O objetivo do presente trabalho é avaliar a concentração de compostos fenólicos e a capacidade antioxidante de frutos de microtomateiro selvagem, cultivar "Micro-Tom" (MT), e seus mutantes fotomorfogenéticos high pigment 1 (hp1), super-responsivo a eventos mediados por luz e aurea (au), deficiente quantitativo em fitocromos. Vinte frutos maduros de cada genótipo (MT, hp1 e au) foram utilizados para as análises, realizadas em triplicata. Para quantificação dos compostos fenólicos totais, foi utilizado o método de Folin-Ciocalteu e a capacidade antioxidante foi realizada pelos métodos Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) e 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH). Os frutos do mutante hp1 apresentaram maiores conteúdos de compostos fenólicos totais e também maior capacidade antioxidante em relação à cultivar selvagem ("MT") e ao mutante au, o qual não diferiu significativamente da cultivar "MT".

Phenolic compounds and antioxidant capacity are defense mechanisms of plants against the oxidative stress damage. Phenolic compounds are synthesized through the phenylpropanoid pathway, where the enzyme phenylalanine-ammonia-lyase plays a key role and it is influenced by light and photoreceptors such as phytochromes. The present research aims to evaluate the phenolic compounds content and antioxidant capacity of the wild "Micro-Tom" (MT) cultivar tomato fruits and its photomorphogenic mutant tomato plants high pigment 1 (hp1), super responsive to events mediated by light, and aurea (au), quantitative phytochrome deficient. Twenty mature fruits of each genotype ("MT", hp1, au) were used in triplicate for analyses. To quantify the total phenolic compounds the Folin-Ciocalteu method was used and the antioxidant capacity was analyzed by Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) and 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) methods. The hp1 mutant presented the highest total phenolic compounds content and higher antioxidant capacity than wild cultivar ("MT") and au mutant, which did not differ significantly from "MT" cultivar.

Photosynthate partitioning and morphoanatomical aspects of photomorphogenic mutants of tomato / Partição de fotoassimilados e aspectos morfoanatômicos em tomateiros mutantes fotomorfogenéticos

The aim of this study was to analyze photosynthate partitioning in tomato photomorphogenic mutants at the ends of the vegetative (40 days after emergence [DAE]) and reproductive (69 DAE) stages and to determine its interaction with morphoanatomical aspects. The mutants aurea (au), phytochrome-deficient, high pigment-1 (hp1), light-exaggerated response, were studied along with the non-mutant Micro-Tom (MT) cultivar. The plants were analyzed at 40 and 68 DAE to identify photosynthate source organs and tissues as well as the target organs of remobilized photosynthate during the reproductive stage. The plants were evaluated for their internal and external morphology as well as the percentage of dry mass of their organs. Photosynthate allocation in the hp1 mutant occurred primarily in the roots and leaves, and allocation in the au mutant occurred primarily in fruits. The au mutant showed a high capacity for photosynthate remobilization to fruit during the reproductive stage, and the predominant sources of these remobilized photosynthates were the leaf spongy parenchyma, the root vascular cylinder and the marrow stem.

O objetivo deste estudo foi analisar a partição de fotoassimilados em tomateiros mutantes fotomorfogenéticos ao final da fase vegetativa, aos 40 dias após a emergência (DAE), e ao final da fase reprodutiva, aos 69 DAE, e sua interação com aspectos morfoanatômicos. Foram estudados os mutantes aurea (au), deficiente em fitocromo, e hp1, o qual expressa resposta exagerada à luz, e o tomateiro selvagem cultivar Micro-Tom (MT). As plantas foram analisadas 40 dias após a emergência (DAE) e 68 DAE, tentando identificar os órgãos e tecidos dos fotoassimilados remobilizados e seus órgãos de destino durante o estádio reprodutivo. As plantas foram avaliadas quanto à sua morfologia interna e externa e percentagem de massa seca entre os órgãos. A alocação de fotoassimilados no mutante hp1 ocorreu prioritariamente em raízes e folhas comparativamente aos demais órgãos, e no mutante au ocorreu prioritariamente em frutos comparativamente aos demais órgãos. O mutante au deteve alta capacidade de remobilização de fotoassimilados durante sua fase reprodutiva para os frutos e os fotoassimilados remobilizados tiveram origem preponderante do parênquima lacunoso foliar, do cilindro vascular radicular e da medula caulinar.

Anatomia foliar de microtomateiros fitocromo-mutantes e ultra-estrutura de cloroplastos / Leaf anatomy of micro-tomato phytochrome-mutants and chloroplast ultra-structure

Plantas fitocromo-mutantes têm sido utilizadas com o intuito de caracterizar isoladamente, dentre os demais fotorreceptores, a ação dos fitocromos sobre eventos ligados à fotomorfogênese. Raros são os estudos que relatam a ação dos fitocromos sobre aspectos estruturais, embora sejam fundamentais à compreensão do desenvolvimento das plantas. Neste trabalho, objetivou-se analisar características ultraestruturais de cloroplastos e aspectos anatômicos foliares dos microtomateiros (Solanum lycopersicum L. cv. Micro-Tom) fitocromo-mutantes aurea (subexpressa fitocromos), hp1 e atroviolacea (ambos supra-responsivos a eventos mediados por fitocromo) em plantas em estágio de floração. Observou-se que os fitocromos são responsáveis pela expressão de muitas características anatômicas da epiderme foliar, assim como do mesofilo e da ultraestrutura dos cloroplastos.

Phytochrome-mutant plants have been used for phytochrome action characterization among all photoreceptors, in events of photomorphogenesis. Studies relating the phytochrome action on structural aspects, which are fundamental to the comprehension of plant development, are rare. The objective of this work was to analyze chloroplast ultra structure and leaf anatomical characteristics of micro-tomatos (Solanum lycopersicum L. cv. Micro-Tom) phytochrome-mutants aurea (sub express phytochrome), hp1 and atroviolacea (both super express phytochrome events-mediated) in plants in the flowering stage. The results show that phytochromes are responsible for the expression of many characteristics of leaf epidermis, mesophyll and chloroplast ultra-structure.

Características fisiológicas de microtomateiros fitocromo-mutantes / Physiological characteristics of micro-tomato (Lycopersicon esculentum P. Miller) phytochrome-mutants

Objetivou-se, neste trabalho, caracterizar aspectos fisiológicos de microtomateiros (Lycopersicon esculentum P. Miller cv. Micro-Tom) fitocromo-mutantes. A cultivar Micro-Tom e os mutantes aurea (deficiente na biossíntese do cromóforo dos fitocromos), atroviolacea (atv) e high pigment1 (hp1;ambos superexpressam eventos mediados por fitocromos) foram cultivados em condições controladas de luz e temperatura e caracterizados no estágio de floração. O mutante hp1 obteve as maiores taxas de fotossíntese potencial e de conteúdo de carotenóides. O mutante aurea manteve taxas de fotossíntese potencial similares à cultivar Micro-Tom, mesmo expressando o mais baixo conteúdo de clorofilas, e também expressou o maior conteúdo de nitrogênio entre os demais microtomateiros. Os mutantes aurea e hp1 obtiveram os menores conteúdos de açúcares solúveis totais. O mutante atv expressou o maior conteúdo de clorofilas e também a menor razão clorofila a/b.

The objective of this work was to characterize physiological aspects of micro-tomato (Lycopersicon esculentum P. Miller cv. Micro-Tom) phytochrome-mutants. Plants of Micro-Tom cultivar and aurea (deficient in phytochrome chromophore biosynthesis), high pigment1 (hp1) and atroviolacea (atv) (both super express phytochrome events-mediated) mutants were cultivated under controlled light and temperature and evaluated in flowering stage. The hp1 mutant expressed the highest rates of potential photosynthesis and also the content of total carotenoids. Aurea mutant maintained similar potential photosynthesis rates as the Micro-Tom cultivar, even containing low chlorophyll content, and expressed the highest content of nitrogen among all micro-tomatoes studied. Total soluble sugars were lower in aurea and hp1 mutants. The atv mutant expressed the highest content of chlorophylls and also the lowest rate of chlorophyll a/b.

Aspectos histoquímicos e morfológicos de grãos de café de diferentes qualidades / Histological and morphological aspects of different grain coffee qualities

Este trabalho teve por objetivo relacionar aspectos histoquímicos e morfológicos de grãos secos de café com a qualidade destes classificadas como bebida mole, dura e rio. Paralelamente a esses estudos, foram realizadas em cada lote de grãos a lixiviação de potássio, a condutividade elétrica e a atividade da polifenol oxidase. Uma maior lixiviação de potássio, com o conseqüente aumento na condutividade elétrica, mostrou ser um forte indicador de danos na membrana e parede celular. Este dano foi confirmado por fotomicrografias em estudos histoquímicos e morfológicos de grãos de café. Estes estudos mostraram que no café bebida mole havia corpos lipídicos globulares bem definidos no interior dos protoplastos. Com a perda da qualidade da bebida para dura e rio, verificou-se que os lipídeos não mais se apresentaram em corpos lipídicos bem definidos, estavam localizados nas regiões periféricas do protoplasto e algumas vezes extravasados no tecido devido à degradação da parede celular.

This research studied the histological and morphological aspects of the dry grain coffee classified as 'mole, 'dura' and 'rio' beverage. Concomitantly to these studies there were realized in each group of grains, potassium lixiviation, electric conductivity and polyphenol oxidase activity. A higher potassium lixiviation with the consequent increase in electric conductivity showed to be a strong indicator of membrane and cell wall damage. This damage was confirmed by histological and morphological studies of coffee grains. These studies showed that coffee beverage 'mole' had well defined lipidic bodies in the interior of protoplasts. During the beverage quality loss to 'dura' and 'rio', it was observed that lipids did not appear in well defined lipidic bodies like 'mole' coffee beverage, were localized in periphery of the protoplasts and sometimes extravased into the tissue due the degradation in cell wall.