Mecanismos de aclimatação das plantas à elevada concentração de CO2 / Acclimation mechanisms to elevated CO2 in plants

O metabolismo vegetal sofre alterações com o aumento da concentração de CO₂na atmosfera terrestre. Inicialmente, a taxa fotossintética aumenta pela maior disponibilidade de CO₂, após determinado tempo de exposição, observa-se algumas adaptações a fim de retornar ao equilíbrio inicial, caracterizando a aclimatação. O objetivo desta revisão foi descrever os mecanismos responsáveis pela aclimatação das plantas à elevada concentração de CO₂ na atmosfera. Num curto prazo, enzimas e outras substâncias importantes para a fotossíntese começam a ficar escassas pelo metabolismo acelerado. Além disso, o amido excedente da elevada taxa fotossintética acumula-se no interior de cloroplasto­s, podendo prejudicar a fotossíntese. Num período mais longo de exposição, observa-se um decréscimo da vantagem produtiva do ambiente com elevado CO₂e uma distribuição da biomassa, que favorece as partes vegetativas. A aclimatação no longo prazo está relacionada com a capacidade de o vegetal aumentar seus compartimentos de armazenamento.

The plant metabolism is altered with increasing of CO₂concentration in the atmosphere. Initially the photosynthetic rate increases by the greater CO₂available, after some time there is some adaptations in order to return to the initial equilibrium, characterizing acclimation. The objective of this review was to describe the acclimation mechanisms in plants to elevated CO₂concentration. In the short term, enzymes and other important substances for photosynthesis are scarce by accelerated metabolism. In addition, excess starch of high photosynthetic rate, accumulated within chloroplasts can impair photosynthesis. A longer period there is a decrease in productive advantage on high CO₂environment and biomass distribution that favors vegetative parts. Acclimation in the long term is related to the plant ability to increase its storage compartments.

Desenvolvimento, crescimento e produtividade de mandioca em diferentes datas de plantio em região subtropical / Development, growth and yield of cassava in different sowing season in a subtropical region

A mandioca é uma cultura de grande importância econômica e social, cultivada em todo o país, mas em regiões subtropicais precisa ser melhor estudada. O objetivo deste trabalho foi caracterizar alguns parâmetros de desenvolvimento, crescimento e os componentes da produtividade de ramas e de raízes tuberosas de uma variedade de mandioca em várias datas de plantio, em local de clima subtropical. O experimento de campo foi conduzido no ano agrícola de 2006/2007, em Santa Maria, RS, com a variedade de mandioca FEPAGRO RS 13. Os tratamentos foram em quatro datas de plantio (26/09/2006, 18/10/2006, 08/11/2006 e 28/11/2006) na densidade de 16.000 plantas ha-1 e no delineamento inteiramente casualizado com amostragem de seis plantas na parcela. Foram coletadas variáveis de desenvolvimento (datas de estágios de desenvolvimento), crescimento (comprimento e diâmetro de ramos, área foliar e altura de plantas) e componentes da produtividade de caule (rama) e de raízes tuberosas. Plantios mais cedo aumentam a taxa de desenvolvimento até o início da acumulação de amido nas raízes e até o aparecimento da primeira ramificação simpodial. O crescimento dos ramos decresceu com o atraso na data de plantio. Em cada ramificação de primeira e segunda ordem, os ramos tiveram crescimento diferente. A produtividade de raízes tuberosas não foi afetada pela data de plantio.

Cassava is an important crop grown in different parts of Brazil, but needs to be more studied in subtropical regions. The objective of this study was to characterize some developmental and growth parameters, and yield components of stem and tuber roots of a cassava variety in several sowing season in a subtropical location. A field experiment was conducted during the 2006/2007 growing season in Santa Maria, RS, Brazil, with the variety FEPAGRO RS 13. Treatments were in four sowing season (26 September 2006, 18 October 2006, 08 November 2006, and 28 November 2006) with a plant density of 16,000 plants ha-1, in a completely randomized design with six sampling plants inside the plots. Development (date of developmental stages) growth variables (stem length and diameter, leaf area, and plant height), and yield components were measured. Earlier plantings increased the developmental rate until the onset of starch accumulation and until the appearance of sympodial branches. Stems growth decreased as planting was delayed. Stems within first and second order branches had different growth. Tuber roots yield was not affected by the sowing season.

Mudança climática e seus efeitos na cultura do arroz / Climate change and its effects on rice

A partir da revolução industrial, houve um aumento da emissão de gases de efeito estufa na atmosfera terrestre, como o dióxido de carbono (CO2), o que poderá levar a um aumento na temperatura global até o final do século XXI. O efeito direto do incremento na concentração de CO2 nas plantas é a possibilidade de aumento da taxa de crescimento das plantas e produtividade das culturas, uma vez que o CO2 é o substrato para fotossíntese. Se o aumento da concentração de CO2 for acompanhado de aumento da temperatura do ar, poderá haver encurtamento do ciclo e aumento da respiração do tecido vegetal, reduzindo ou anulando os efeitos benéficos do CO2. No entanto, a resposta aos aumentos na concentração de CO2 e temperatura do ar varia de acordo com a cultura considerada. Assim, o objetivo desta revisão foi reunir informações da resposta ecofisiológica da cultura do arroz, um dos três cereais mais produzidos e consumidos pela população mundial, à mudança climática. Plantas com metabolismo C3, como o arroz, são mais beneficiadas pelo aumento da concentração de CO2 atmosférico do que plantas com metabolismo C4. Altas temperaturas diurnas e noturnas podem reduzir drasticamente o potencial produtivo da cultura do arroz devido ao encurtamento do ciclo da cultura e à esterilidade de espiguetas. Essa tendência pode ser mitigada com a seleção de genótipos mais resistentes às condições de alta temperatura do ar durante o florescimento, bem como a alteração da época de semeadura.

Since the industrial revolution there was an increase in the atmospheric greenhouse gases, such as the carbon dioxide (CO2), which may lead to an increase in global temperature by the end of the 21th century. The direct effect of the increase in the CO2 concentration on plants is the possibility of increasing plant growth rate and crop yield, once CO2 is the substrate for photosynthesis. If the increase in CO2 concentration will be accompanied by an increase in air temperature, there may not be an increase in plant growth and crop yield because of a shortening of the developmental cycle an increase in plant tissue respiration. However, the response to elevated CO2 and temperature varies depends upon the crop. Thus, the objective of this review is to assemble information about the ecophysiological response of rice crop, one of the tree major cereals produced and consumed by the world population, to climate change. Plants with the C3 metabolism, as rice, are more benefitted from the increase in atmospheric CO2 concentration than plants with the C4 metabolism. High daytime and nighttime temperatures may drastically reduce the yield potential of rice crop due to shortening of the developmental cycle and spikelet sterility. Such a trend can be mitigated by selecting genotypes more resistant to conditions of high air temperature during flowering and by changing the sowing date.

Desenvolvimento vegetativo e reprodutivo de cultivares de trigo e sua associação com a emissão de folhas / Vegetative and reproductive development of wheat cultivars and its association with leaf appearance

O objetivo deste estudo foi determinar a relação da duração das fases vegetativa, reprodutiva e total do ciclo de desenvolvimento com o número final de folhas e com a velocidade de aparecimento de folhas no colmo principal, em cultivares brasileiras de trigo, variando-se a data de semeadura. Um experimento de campo foi realizado em Santa Maria, Rio Grande do Sul (RS), com 13 datas de semeadura ao longo de três anos (2005, 2006 e 2007). Foram utilizados seis genótipos de trigo com ciclos de desenvolvimento variando de precoce a tardio: 'BRS LOURO', 'CEP 52', 'BRS 177', 'CEP 51', 'NOVA ERA' e 'BRS TARUMÃ'. Para cada cultivar e data de semeadura, foi determinada a duração, em °C dia, das fases vegetativa (emergência - antese) e reprodutiva (antese - maturidade fisiológica) e do ciclo total (emergência - maturidade fisiológica), o número final de folhas e o filocrono (tempo para aparecimento de duas folhas sucessivas) no colmo principal e a relação entre essas variáveis por meio de análise de regressão. Os resultados indicam que a duração do ciclo total das cultivares de trigo tem relação direta com a duração da fase vegetativa e não com a fase reprodutiva, a qual foi similar entre as cultivares, e que a duração da fase vegetativa tem relação direta com o número final de folhas e não com a velocidade de aparecimento dessas folhas no colmo principal.

The objective of this study was to determine the relationship between the duration of vegetative, reproductive and total developmental cycle with the main stem final leaf number and with the main stem leaf appearance rate in Brazilian wheat cultivars, varying the sowing date. A field experiment was carried out in Santa Maria, RS, in 13 sowing dates during three years (2005, 2006 and 2007). Six wheat genotypes with developmental cycle varying from early to late were used: BRS LOURO, CEP 52, BRS 177, CEP 51, NOVA ERA, and BRS TARUMÃ. For each cultivar and sowing date, the duration, in °C day, of the vegetative (emergence - anthesis), reproductive (anthesis - physiological maturity) phases, and total developmental cycle (emergence - physiological maturity), the main stem final leaf number and the phyllochron (time interval between the appearance of two successive leaves) were determined. The relationship between these variables was tested through a regression analysis. The results indicate that the duration of total developmental cycle of wheat is directly related with the duration of the vegetative phase and not with the duration of the reproductive phase, which was similar among cultivars. The duration of the vegetative phase is related with main stem final leaf number and not with leaf appearance rate.

Desenvolvimento vegetativo em diferentes hastes da planta de mandioca em função da época de plantio / Vegetative development on different stems of cassava as a function of planting date

Estudos sobre o desenvolvimento vegetativo da mandioca cultivada nas condições subtropicais do Brasil são escassos. O objetivo deste trabalho foi determinar o filocrono e o número final de folhas na haste principal e nas ramificações simpodiais de uma variedade de mandioca em diferentes épocas de plantio, em condições de clima subtropical. Um experimento de campo foi conduzido em Santa Maria, Rio Grande do Sul (RS), com quatro datas de plantio: 26/09/2006, 18/10/2006, 08/11/2006 e 28/11/2006. A variedade usada foi a FEPAGRO RS13, com caule do tipo simpodial tricotômico, no delineamento experimental inteiramente casualizado, com quatro tratamentos (datas de plantio) e quatro parcelas de 4,0 x 9,0m, com cinco fileiras e espaçamento 0,80 x 0,80m. Em seis plantas por parcela selecionadas aleatoriamente, foi feita a contagem semanal do número de folhas visíveis (NF) e do número final de folhas (NFF) da haste principal (HP) e das ramificações simpodiais de primeira (RS1) e de segunda (RS2) ordem. O filocrono (°C dia folha-1) foi estimado para HP, RS1 e RS2 pelo inverso do coeficiente angular da regressão linear entre NF e soma térmica acumulada, considerando a temperatura base de 14°C. O filocrono aumentou na seqüência HPRS1>RS2. Ambos filocrono e NFF variaram com a época de plantio, sendo o fotoperíodo uma possível causa da variação. Dentro das ramificações simpodiais RS1 e RS2, o filocrono e o NFF não são diferentes entre as hastes.

Studies on the vegetative development of cassava grown in subtropical conditions of Brazil are scarce. The objective of this study was to determine the phyllochron and the final leaf number on the main stem and on sympodial branches of a cassava variety grown in different planting dates in a subtropical climate. A field experiment was conducted in Santa Maria, RS, with four planting dates: 09/26/2006, 10/18/2006, 11/08/2006 and 11/28/2006. The variety FEPAGRO RS13, with tricotomic growth habit, was used in a complete randomized design with four treatments (planting dates) and four 4.0 x 9.0m plots with five rows and 0.8 x 0.8m spacing in each planting date. On the main stem (MS) and on the first order (BR1) and second order (BR2) sympodial branches of six plants per plot randomly selected, the number of visible leaves (NL) on a weekly basis, and the final leaf number (FLN) were measured. The phyllochron on MS, BR1 and BR2 was estimated by the inverse of the slope of the linear regression of NL against accumulated thermal time, assuming a base temperature of 14°C. Phyllochron increased in the sequence MSBR1>BR2. Both phyllochron and FLN varied according to planting date, with photoperiod being a possible cause of such variation. Within BR1 and BR2 sympodial branches, phyllochron and FLN were not different among stems.

O fenômeno El Niño Oscilação Sul e a variabilidade interanual da evaporação do tanque Classe A e da umidade relativa do ar em Santa Maria, RS / El Niño Southern Oscilation and the interannual variability of Pan evaporation and air relative humidity in Santa Maria, RS, Brazil

O objetivo deste trabalho foi associar a variabilidade interanual da evaporação do tanque Classe A e da umidade relativa do ar com o fenômeno El Niño Oscilação Sul (ENOS) em Santa Maria, RS. Foram utilizados os dados diários de evaporação do tanque Classe A (ECA, mm dia-1) e umidade relativa média diária do ar (UR, por cento) medidos em Santa Maria, RS. A ECA foi medida de 1973 a 2006 e a UR de 1969 a 2006. Os anos foram classificados em El Niño (EN), La Niña (LN) e Neutros (N), considerando o período de 01/07 de um ano até 30/06 do ano seguinte. Os resultados mostraram que a ECA é menor nos anos de EN e maior nos anos de LN. Já a UR foi maior em anos de EN e menor em anos de LN. O efeito do fenômeno ENOS sobre a ECA é maior nos meses de novembro, dezembro, janeiro e maio, enquanto que sobre a UR os meses de maior influência do ENOS são outubro, novembro, dezembro e maio.

The objective of this study was to associate the interannual variability of Pan evaporation and air relative humidity with the El Niño Southern Oscilation (ENSO) phenomenon in Santa Maria, RS, Brazil. Daily data records of Pan evaporation (PAN, mm day-1) and mean daily relative humidity (RH, percent) measured in Santa Maria, RS, were used. PAN was measured from 1973 to 2006 and RH was measured from 1969 to 2006. Years were grouped into El Niño (EN) years, La Niña (LN) years, and Neutral (N) years, from July 1st of the year to June 30th of the following year. Results showed that PAN is lower in EN years and greater in LN years. On the other hand, RH was greater in EN years and lower in LN years. The effect of ENSO on PAN is greater in November, December, January, and May, whereas RH is affected by ENSO in October, November, December and May.

Filocrono de genótipos de arroz irrigado em função de época de semeadura / Phyllochron of rice genotypes as a function of sowing date

O filocrono é definido como o tempo necessário para o aparecimento de folhas sucessivas em um colmo, no caso de espécies da família das Poáceas. Através do filocrono, pode-se calcular o número de folhas acumuladas, o que é uma excelente maneira de caracterizar o desenvolvimento vegetal. Este trabalho teve por objetivo estimar o filocrono de sete cultivares de arroz irrigado utilizadas na Região Sul do Brasil, em cinco épocas de semeadura, na região ecoclimática da Depressão Central do Rio Grande do Sul. Um experimento de campo foi realizado em Santa Maria, RS, durante os anos agrícolas de 2003/2004 e 2004/2005, com cinco épocas de semeadura em cada ano agrícola. Foram utilizadas sete cultivares de arroz recomendadas para a Região Sul do País: "IRGA 421", "IRGA 416", "IRGA 417", "IRGA 420", "BR-IRGA 409", "BRS 7 TAIM" e "EPAGRI 109". O filocrono (°C dia folha-1) foi estimado pelo inverso do coeficiente angular da regressão linear entre o número de folhas no colmo principal, determinado conforme o Estádio de Haun, e a soma térmica diária acumulada (temperatura base = 11°C) a partir da emergência das plantas. As diferenças genotípicas são pequenas e podem ser desprezadas, enquanto que o ambiente, principalmente pela época de semeadura, tem grande efeito sobre o filocrono em arroz.

The phyllochron is defined as the time needed for appearance of successive leaves on a culm in plants of the Poaceae family. Using the concept of phyllochron, it is possible to calculate the number of accumulated leaves, which is an excellent parameter to measure the plant development. The objective of this study was to estimate the phyllochron of seven rice cultivars grown in Southern Brazil in five sowing dates in the Central Region of Rio Grande do Sul State. A two-year field experiment was carried out in Santa Maria, RS, Brazil during 2003/2004 and 2004/2005 growing seasons, with five sowing dates each year. Seven rice cultivars recommended for Southern Brazil were used: IRGA 421, IRGA 416, IRGA 417, IRGA 420, BR-IRGA 409, BRS 7 TAIM and EPAGRI 109. The phyllochron (°C day leaf-1) was estimated by the inverse of the slope of the linear regression between main culm number of accumulated leaves (represented by the Haun Stage) and thermal time (base temperature = 11°C) accumulated from plant emergence. Genotype differences are small and can be neglected, but the environment, mainly through sowing date, has a large effect on phyllochron in rice.