Seed priming improves the germination and growth rate of melon seedlings under saline stress / Condicionamento de sementes melhora a germinação e a taxa de crescimento das plântulas de melão sob estresse salino

ABSTRACT: The germination and growth of melon (Cucumis melo L.) plants can be severely affected by excess salts in the soil or irrigation water; however, negative effects of salt stress can be attenuated using appropriate methods of seed priming. Thus, effects of osmopriming as inducer of salt stress tolerance in melon seeds exposed to salinity levels were investigated in this study. Seeds were soaked for 22 h at 25 °C in the dark in distilled water (hydropriming) or 0.5% KNO3 solution (osmopriming), and after drying, were distributed in plastic boxes with blotter paper containing different NaCl solutions prepared with osmotic pressure of 0.0 MPa (control), -0.3 MPa (mild stress), and -0.6 MPa (severe stress). Unprimed dry seeds were taken as control. The plastic boxes were kept into a seed germinator, at 25 °C for 14 days. A completely randomized design in a 3 × 3 factorial schemes with four replicates of 25 seeds was used. Results showed that the seed priming with water and KNO3 may be successfully applied on melon seeds to alleviate the adverse effects of saline stress in initial stages of plant growth. However, under severe salt stress conditions, hydropriming should be used because it results in higher germination and initial growth rate of the seedlings when compared to the osmopriming. Use of unprimed seeds should not be adopted in cultivation areas affected by salinity because they result in low germination rate and reduced initial plant growth.

RESUMO: A germinação e o crescimento de plantas de melão (Cucumis melo L.) podem ser severamente afetadas pelo excesso de sais no solo ou na água de irrigação. No entanto, os efeitos negativos do estresse salino podem ser amenizados com o uso de métodos adequados de condicionamento das sementes. Assim, este estudo objetivou investigar os efeitos do osmocondicionamento como indutor da tolerância ao estresse salino em sementes de melão expostas à níveis de salinidade. As sementes foram imersas por 22 h à 25 °C em água destilada (hidrocondicionamento) ou em solução de 0,5% de KNO3 (osmocondicionamento). Após secagem, as sementes foram distribuídas em caixas plásticas com papel mata-borrão contendo as diferentes soluções de NaCl preparadas com potencial osmótico de 0,0 MPa (controle), -0,3 MPa (estresse suave) e -0,6 MPa (estresse severo). Um tratamento com sementes secas não condicionadas foi utilizado como controle. As caixas plásticas foram mantidas em germinador de sementes, a 25 °C por 14 dias. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3 × 3, com quatro repetições de 25 sementes. Os resultados mostraram que o condicionamento de sementes com água e KNO3 pode ser aplicado com sucesso em sementes de melão para amenizar os efeitos adversos do estresse salino durante o estágio inicial de crescimento das plantas. No entanto, sob estresse salino severo, o hidrocondicionamento deve ser utilizado por resultar em maior percentagem de germinação e maior taxa de crescimento inicial das plântulas quando comparado ao osmocondicionamento. O uso de sementes de melão sem condicionamento prévio não deve ser adotado em áreas de cultivo afetadas pela salinidade, pois resultam em baixa taxa de germinação e reduzido crescimento inicial das plantas.

Formation of seedlings of species from the genus passiflora under saline stress / Formação de mudas de espécies do gênero passiflora sob estresse salino

The genus Passiflora of the passion fruit crop is the most important from economic point of view. However, its cultivation in the semi-arid region is at risk due to salinity problems, requiring the identification of tolerant species, which develop better in environments with salinity problems. The objective of this study was to evaluate the effects of water salinity on growth and formation of seedlings of three species from the genus Passiflora. The treatments were distributed in a completely randomized design, adopting a 5 x 3 factorial arrangement, with five levels of irrigation water salinity (ECw) of 0.3; 1.4; 2.5; 3.6 and 4.7 dS m-1 and three species of Passiflora: gibertii; cincinnata and edulis 'BRS Gigante Amarelo', with four replicates. P. edulis surpassed the others in leaf area, shoot, root and total dry matter and Dickson index of seedling quality. Irrigation water salinity inhibits the formation of seedlings evaluated by growth in height, stem diameter and shoot, root and total dry matter of the studied species of Passiflora. The interaction between ECw and the Passiflora species interfered significantly in height, root, shoot and total dry matter and Dickson quality index. ECw above 0.3 dS m-1 affects the Dickson quality index of P. gibertii more,compared with P. edulis and P. cincinnata.

O gênero Passiflora da cultura do maracujazeiro é o importante de ponto de vista econômico. No entanto, seu cultivo na região semiárida apresenta risco, devido aos problemas de salinidade, sendo necessária a identificação de espécies tolerantes, que se desenvolvam em ambientes com problemas de salinidade. Com isso, objetivouse avaliar os efeitos da salinidade das águas no crescimento e formação de mudas de três espécies do gênero Passiflora. Os tratamentos foram distribuídos em delineamento inteiramente casualizado, usando arranjo fatorial 5 x 3, com cinco níveis de salinidade da água de irrigação (CEa) de 0,3; 1,4; 2,5; 3,6 e 4,7 dS m-1 e três espécies de Passiflora: gibertii; cincinnata e edulis BRS Gigante Amarelo, com quatro repetições. Dentre as espécies, P. edulis superou as demais em área foliar, matéria seca da parte aérea, de raiz e total e índice de qualidade de mudas de Dickson. A salinidade da água de irrigação inibe a formação de mudas avaliadas pelo crescimento em altura, diâmetro do caule, massa seca das partes aérea, raiz e total, das espécies estudadas. A interação entre CEa e as espécies de Passiflora interfere significativamente na altura, massa seca das aízes, parte aérea, total e índice de qualidade de Dickson das mudas. A irrigação com CEa acima de 0,3 dS m-1 compromete mais o índice de qualidade de Dickson da espécie P. gibertii que das espécies P. edulis e P. cincinnata.

Detection of genes providing salinity-tolerance in rice / Detecção de genes que conferem tolerância à salinidade em planta de arroz

The present study aimed to identify salinity-tolerant genes in three cultivars (BRS-7 Taim, BRS Querência and BRS Atalanta) of Oryza sativa L. ssp. indica S. Kato and in three cultivars (BRS Bojurú, IAS 12-9 Formosa and Goyakuman) of Oryza sativa L. ssp. japonica S. Kato. Ten days after emergence seedlings were transferred to a greenhouse and placed in a 15L vessel with half strength Hoagland nutrient solution, which was changed every four days, under controlled temperature and humidity. Plants were harvested 56 days after transfer. DNA extraction was carried out by CTAB method and salinity-tolerant genes SOS and CK1 were identified by in silico research. Amplification of gene sequence was performed with in silico primers. Bands were detected by agar gel electrophoresis and visualized under ultraviolet light after staining with ethidium bromide. Gene SOS1 fragments were present in all cultivars, except in BRS Atalanta, whereas CK1 gene was present in all evaluated cultivars. Results show that salinity-tolerant genes under analysis were identified in the two sub-species.

O estudo teve como objetivo identificar genes envolvidos na tolerância à salinidade em três cultivares (BRS-7 Taim, BRS Querência e BRS Atalanta) de Oryza sativa L. ssp. indica S. Kato e em três cultivares (BRS Bojurú, IAS 12-9 Formosa e Goyakuman) de Oryza sativa L. ssp. japonica S. Kato. As plântulas foram transferidas para casa de vegetação, sob temperatura e umidade relativa controladas, dez dias após a emergência e colocadas em bacia com capacidade para 15 litros, contendo solução nutritiva de Hoagland, meia força, a qual foi mudada em intervalos de quatro dias. A coleta foi aos 56 dias após a transferência. A extração de DNA foi realizada pelo método CTAB. Os genes SOS e CK1, envolvidos na tolerância à salinidade, foram identificados por meio de pesquisa in sílico . A amplificação das sequências do gene foi realizada utilizando-se primers também desenhados in sílico. As bandas foram detectadas por eletroforese em gel de agarose e visualizadas em luz ultravioleta após coloração com brometo de etídio. Fragmentos do gene SOS1 foram encontrados em todas as cultivares, exceto para BRS Atalanta. O gene CK1 esteve presente em todas as cultivares avaliadas. Os resultados mostram que os genes estudados estão presentes em ambas as subespécies.

Osmoregulation of juvenile marine goliath grouper (Epinephelus itajara) in low-salinity water / Osmorregulación de juveniles del mero guasa juvenil (Epinephelus itajara) en aguas de baja salinidad / Osmorregulação de juvenis do peixe garupa (Epinephelus itajara) em águas de baixa salinidade

Background: goliath grouper (Epinephelus itajara) is an economically valuable marine species and an excellent candidate for domestication for aquaculture purposes. If this grouper can osmoregulate in lowsalinity water, its cultivation can provide socio-economic benefits, for both coastal communities and the mainland agricultural sector. Objective: to evaluate the osmoregulatory capacity of juvenile goliath grouper when exposed to low-salinity water. Methods: juvenile goliath grouper (Epinephelus itajara) were either directly or gradually transferred from seawater to freshwater to test osmoregulatory ability. Body weight was assessed during acclimation and blood samples were taken to measure total osmolality and electrolytes. Results: all fish survived the transfer to freshwater and were maintained for up to 12 days after termination of the acclimation trials which lasted 72 hours. Juvenile goliath grouper were hyposmotic (342-462 mosmol/kg) to seawater and hyperosmotic (272-292 mosmol/kg) to freshwater. The gills and kidneys were found to have principal roles in the osmoregulatory processes. Numerous chloride cells were found on superficial regions of the gill filament epithelium, most likely serving to eliminate the excess of electrolytes while in seawater. The kidneys had numerous nephrons to make urine and retain electrolytes while in freshwater. Conclusions: these observations lead to the conclusions that juvenile goliath grouper have the ability to osmoregulate in freshwater and should be considered a marine euryhaline species. Such adaptability opens for consideration the possibility that goliath grouper could be successfully farmed in brackish water or even in freshwater.

Antecedentes: el mero guasa Epinephelus itajara es una especie marina de gran valor comercial y un excelente candidato a domesticar con fines acuícolas. Si el mero guasa puede osmoregular en agua de baja salinidad, su cultivo puede proporcionar beneficios socio económicos, tanto para las comunidades costeras, como al sector agropecuario en tierra firme. Objetivo: evaluar el efecto en la osmoregulación de juveniles de mero guasa expuestos a aguas de baja salinidad. Métodos: juveniles de mero guasa mantenidos en agua de mar fueron transferidos directamente o de manera gradual a agua dulce para poner a prueba su capacidad osmorreguladora. Durante el proceso de aclimatación se les evaluó el peso corporal y se extrajo sangre para medir la osmolalidad total y electrolitos. Resultados: todos los peces sobrevivieron la transferencia al agua dulce y durante 12 días más, después de la finalización de los ensayos de aclimatación que tuvieron una duración de 72 horas. Juveniles de mero guasa fueron hiposmóticos (342-462 mosmol/kg) respecto al agua de mar e hiperosmóticos (272-292 mosmol/kg) respecto al agua dulce. La histología de branquias y riñones reveló que estos órganos son de gran importancia en los procesos osmorregulatorios. Un gran número de células de cloruro fueron localizadas como parte del epitelio de los filamentos branquiales; estas células trabajan para librar al cuerpo del exceso de electrolitos mientras los peces se encuentran en el mar. En el riñón se observaron numerosas nefronas y túbulos colectores para la formación de orina y retención de electrolitos; tejidos esenciales si estos peces permanecen en agua dulce. Conclusión: estas observaciones llevan a la conclusión de que los juveniles de mero guasa tienen la capacidad de osmorregular en agua dulce y debe ser considerada una especie marina eurihalina. Tal adaptabilidad supone la posibilidad de que el mero guasa podría ser cultivado en agua salobre o incluso en agua dulce.

Antecedentes: o peixe garoupa Epinephelus itajara é uma espécie marinha de muito valor comercial a qual seria ótimo ter domesticada para sua produção industrial na aquicultura. Se o peixe garoupa pode osmoregular em água de baixa salinidade, sua cultura pode proporcionar benefícios socioeconômicos, tanto para as comunidades costeiras, quanto para o sector agrícola no interior do continente. Objetivo: avaliar a osmoregulação de juvenis do peixe garoupa expostos a águas de baixa salinidade. Métodos: juvenis do peixe Garoupa mantidos no mar foram transferidos direta ou gradualmente para água doce testando assim sua capacidade osmorregulatória. Durante o processo de aclimatização, foi avaliado o peso corporal e amostras de sangue foram coletadas para medir a osmolalidade total e alguns eletrólitos. Resultados: todos os peixes sobreviveram à transferência para água doce 12 dias mais após a conclusão dos estudos de aclimatação que se fizeram durante um período de 72 horas. Juvenis do peixe garupa foram hiposmoticos (342-462 mosmol/kg) com respeito à água marinha e hiperosmóticos (272-292 mosmol/kg) com respeito à água doce. Histologia das brânquias e os rins revelaram que estes órgãos são de grande importância nos processos de osmoregulaçao. Um grande número de células de cloreto foi localizado como parte do epitélio dos filamentos branquiais; estas células trabalham no organismo para livrar o corpo do excesso de eletrólitos enquanto os peixes estão no mar. Nos rins foram observados numerosos néfrons e ductos recoletores para a formação de urina e retenção de eletrólitos; tecidos essenciais no caso de que estes peixes permaneçam em água doce. Conclusão: estas observações levam à conclusão de que os juvenis do peixe garupa tem a capacidade de osmoregular em água doce e deve ser considerado uma espécie marinha eurialina. A adaptabilidade deste peixe em água doce supõe a possibilidade de que o peixe garupa poderia ser cultivado nesta água em criadouros no interior do continente.

Yield and ion content in maize irrigated with saline water in a continuous or alternating system / Produtividade e teores de íons no milho irrigado com águas salinas de forma contínua ou alternada

Irrigation with water containing salt in excess can affect crop development. However, management strategies can be used in order to reduce the impacts of salinity, providing increased efficiency in the use of good quality water. The objective of this research was to study the effects of use of high salinity water for irrigation, in continuous or cyclic manner, on vegetative growth, yield, and accumulation of ions in maize plants. Two experiments were conducted during the months from October to January of the years 2008/2009 and 2009/2010, in the same area, adopting a completely randomized block design with four replications. Irrigation was performed with three types of water with electrical conductivities (ECw) of 0.8 (A1), 2.25 (A2) and 4.5 (A3) dS m-1, combined in seven treatments including the control with low salinity water (A1) throughout the crop cycle (T1). Saline waters (A2 and A3) were applied continuously (T2 and T5) or in a cyclic way, the latter being formed by six irrigations with A1 water followed by six irrigations by eitherA2 or A3 water, starting with A1 at sowing (T3 and T6) or 6 irrigations with A2 or A3 water followed by 6 irrigations with A1 water (T4 and T7) . The use of low and high salinity water resulted in lower accumulation of potentially toxic ions (Na and Cl) and improvement in the Na/K balance in the shoots of maize plants. Application of saline water in a cyclic way also allows the substitution of about 50% of water of low salinity in irrigation, without negative impacts on maize yield.

A irrigação com águas que contenham sais em excesso pode afetar de forma negativa o desenvolvimento das culturas. No entanto, estratégias de manejo devem ser utilizadas de modo a reduzir os impactos da salinidade, proporcionando aumento na eficiência do uso de água de boa qualidade. O objetivo deste trabalho consistiu em estudar os efeitos de uso de água de alta salinidade na irrigação, de forma contínua ou cíclica, sobre o crescimento vegetativo, a produtividade e o acúmulo de íons em plantas de milho. Foram realizados dois experimentos durante os meses de outubro a janeiro, em 2008/2009 e 2009/2010, na mesma área, adotando-se um delineamento experimental em blocos casualizados, com quatro repetições. A irrigação foi realizada com três tipos de água com condutividade elétrica (CEa) de 0,8 (A1), 2,25 (A2) e 4,5 (A3) dS m-1, combinadas em sete tratamentos, incluindo o controle com água de baixa salinidade (A1) durante todo o ciclo (T1). As águas salinas A2 e A3 foram aplicadas de forma contínua (T2 e T5) ou cíclica, sendo esse último manejo formado por seis irrigações com A1, seguidas de seis irrigações com A2 ou A3 (T3 e T6), iniciando com A1 na semeadura ou seis irrigações com A2 ou A3, seguidas por seis irrigações com A1 (T4 e T7). O uso cíclico de águas de baixa e alta salinidade resultou em menor absorção de íons potencialmente tóxicos (Na e Cl) e melhoria no balanço Na/K na parte aérea das plantas de milho. A aplicação de água salina de forma cíclica permitiu também a substituição de cerca de 50% de água de baixa salinidade na irrigação, sem impactos negativos sobre a produtividade do milho.

Rotação cultural feijão caupi/milho utilizando-se águas de salinidades diferentes / Cowpea/corn crop rotation utilizing waters of different salinities

O objetivo do presente trabalho foi avaliar as alterações nas propriedades químicas do solo, no crescimento e na produtividade, em um ciclo de rotação cultural feijão caupi/milho irrigado, com águas de diferentes salinidades. O experimento foi conduzido em Fortaleza, Ceará (CE), seguindo-se o delineamento em blocos ao acaso, com quatro tratamentos e cinco repetições, totalizando 20 parcelas. Os tratamentos estudados foram: plantas irrigadas por sulcos com água do poço com CEa de 0,8 (T1); 2,2 (T2); 3,6 (T3); e 5,0dS m-1(T4). Utilizou-se, primeiramente, o cultivo do feijão caupi (estação seca), com espaçamento de 0,8m entre linhas e 0,3m entre plantas, com duas plantas por cova. As parcelas permaneceram demarcadas para o cultivo do milho (estação chuvosa), com espaçamento de 0,8m entre linhas e 0,2m entre plantas e uma planta por cova. Foram avaliadas as propriedades químicas do solo, o crescimento vegetativo, a produtividade e a partição da matéria seca. A aplicação de água salina durante o cultivo do feijão caupi na estação seca aumentou a salinidade e a sodicidade do solo, reduzindo o crescimento e a produtividade do feijão caupi. As elevadas precipitações pluviométricas antes e durante o cultivo do milho reduziram os prováveis efeitos negativos da salinidade nessa cultura. As elevadas produtividades das culturas e as pequenas alterações nos teores de sais no solo sugerem a viabilidade de utilização da rotação cultural feijão caupi/milho nas condições semelhantes às do presente estudo.

The objective of this study was to evaluate the changes in chemical properties of soil, growth and productivity of crops in a cowpea/corn rotation irrigated with water of different salinities. The experiment was conducted under field conditions in randomized block design in a factorial scheme with four treatments and five replications totaling twenty plots. The treatments consisted of plants irrigated with well water of ECw of 0.8 (T1), 2.2 (T2), 3.6 (T3) and 5.0dS m-1 (T4). In the first crop with cowpea (dry season) the space used was 0.8m between rows and 0.3m between plants, with two plants per hole. The same plots were utilized for the cultivation of corn (rainy season), using a spacing between rows of 0.8m and 0.2m between plants and one plant per hole. During the trial period, the chemical properties of soil, plant growth, productivity and partitioning of dry matter were evaluated. The use of saline water during cultivation of the cowpea in the dry season increased the salinity and sodicity of the soil, which reduced the growth and productivity of cowpea. High rainfall before and during the cultivation of corn eliminated the possible negative effects of salinity in this crop. The high yield of crops and the relatively small alteration in the salt content of the soil suggest the feasibility of using cowpea/corn crop rotation under conditions similar to this study.

Tolerance to salinity of chicory plants grown in hydroponics / Tolerância do almeirão à salinidade em cultivo hidropônico

Chicory plants, cv. 'Amarelo' and 'Pão de Açúcar', were grown hydroponically under four NaCl concentrations in the nutrient solution to determine its tolerance to salinity. Sowing was made in rows placed 0.05m apart, on a 0.15m deep sand growing bed placed over fibber cement tiles. After emergence, plants were thinned to a plant density of 1,600plants m-2. A standard nutrient solution was used, with the main composition of, in mmol L-1, 13.5 NO3-; 2.5 NH4+; 1.5 H2PO4-; 1.5 SO4--; 7.5 Ca++; 10.0 K+ and 1.5 Mg++. The control (T1) was the standard nutrient solution, without addition of NaCl. Four salinity levels were compared, by adding 0.697 (T2), 1.627 (T3), 2.556 (T4) and 3.485 (T5)g L-1 of NaCl. The nutrient solution was delivered to plants four times a day, in a closed system. A completely split plot randomised experimental design was used, with four replications. Plants were harvested at 31 days after sowing, by cutting the shoot at 0.02m height. Fresh and dry mass of both cultivars decreased linearly by effect of salinity. For similar values of electrical conductivity, the decrease in fresh mass was stronger in plants of the Amarelo cultivar. Adding NaCl to the nutrient solution is a technique that may be used to reduce the water content of chicory plants grown hydroponically.

Quatro concentrações de NaCl na solução nutritiva foram empregadas para determinar a tolerância das cultivares de almeirão "Amarelo" e "Pão de Açúcar" à salinidade da solução nutritiva. A semeadura foi feita em fileiras distanciadas de 0,05m, em uma camada de areia de 0,15m de profundidade, distribuída sobre telhas de fibrocimento. Após a emergência foi efetuado o desbaste, mantendo-se uma densidade de 1.600plantas m-2. Foi empregada uma solução nutritiva com a composição de, em mmol L-1, 13,5 NO3-; 2,5 NH4+; 1,5 H2PO4-; 1,5 SO4--; 7,5 Ca++; 10,0 K+ e 1,5 Mg++. A testemunha (T1) foi a solução nutritiva descrita anteriormente, sem adição de NaCl. Quatro níveis salinos foram comparados, mediante adição de 0,697 (T2), 1,627 (T3); 2,556 (T4) e 3,485 (T5)g L-1 de NaCl. A solução nutritiva foi fornecida quatro vezes ao dia, em sistema fechado. O delineamento experimental inteiramente casualizado foi empregado com quatro repetições em parcelas subdivididas. A colheita foi realizada aos 31 dias após a semeadura, mediante corte da parte aérea das plantas a 0,02m de altura. A massa fresca e seca de ambas as cultivares decresceu por efeito da salinidade. Para níveis similares de condutividade elétrica, o decréscimo na massa fresca foi maior nas plantas da cultivar Amarelo. A adição de NaCl na solução nutritiva é uma técnica que pode ser empregada para reduzir o teor de água das plantas de almeirão em cultivo hidropônico.