Photosynthetic acclamatory response of Panicum antidotale Retz. populations to root zone desiccation stress / Reação fotossintética aclamatória de Panicum antidotale Retz. populações submetidas ao estresse da dessecação da zona radicular

Abstract Growth of plants is severely reduced due to water stress by affecting photosynthesis including photosystem II (PSII) activity and electron transport. This study emphasised on comparative and priority targeted changes in PSII activity due to progressive drought in seven populations of Panicum antidotale (P. antidotale) collected from Cholistan Desert and non-Cholistan regions. Tillers of equal growth of seven populations of P. antidotale grown in plastic pots filled with soil were subjected progressive drought by withholding water irrigation for three weeks. Progressive drought reduced the soil moisture content, leaf relative water content, photosynthetic pigments and fresh and dry biomass of shoots in all seven populations. Populations from Dingarh Fort, Dingarh Grassland and Haiderwali had higher growth than those of other populations. Cholistani populations especially in Dingarh Grassland and Haiderwali had greater ability of osmotic adjustment as reflected by osmotic potential and greater accumulation of total soluble proteins. Maximum H2O2 under water stress was observed in populations from Muzaffargarh and Khanewal but these were intermediate in MDA content. Under water stress, populations from Muzaffargarh and Dingarh Fort had greater K+ accumulation in their leaves. During progressive drought, non-Cholistani populations showed complete leaf rolling after 23 days of drought, and these populations could not withstand with more water stress condition while Cholistani populations tolerated more water stress condition for 31 days. Moreover, progressive drought caused PSII damages after 19 days and it became severe after 23 days in non-Cholistani populations of P. antidotale than in Cholistani populations.

Resumo O crescimento das plantas é severamente reduzido devido ao estresse hídrico, afetando a fotossíntese, incluindo a atividade do fotossistema II (PSII) e o transporte de elétrons. Este estudo enfatizou as mudanças comparativas e prioritárias na atividade do PSII devido à seca progressiva em sete populações de Panicum antidotale (P. antidotale) coletadas no Deserto do Cholistão e regiões fora do Cholistão. Perfilhos de igual crescimento de sete populações de P. antidotale cultivadas em vasos de plástico cheios de solo foram submetidos à seca progressiva, retendo a irrigação com água por três semanas. A seca progressiva reduziu o teor de umidade do solo, teor de água relativo nas folhas, pigmentos fotossintéticos e biomassa fresca e seca dos brotos em todas as sete populações. Populações de Dingarh Fort, Dingarh Grassland e Haiderwali tiveram maior crescimento do que as de outras populações. As populações de Cholistani, especialmente em Dingarh Grassland e Haiderwali, apresentaram maior capacidade de ajuste osmótico, refletido pelo potencial osmótico e maior acúmulo de proteínas solúveis totais. H2O2 máximo sob estresse hídrico foi observado em populações de Muzaffargarh e Khanewal, mas estas foram intermediárias no conteúdo de MDA. Sob estresse hídrico, as populações de Muzaffargarh e Dingarh Fort tiveram maior acúmulo de K+ em suas folhas. Durante a seca progressiva, as populações não cholistanesas mostraram rolagem completa das folhas após 23 dias de seca, e essas populações não conseguiram suportar mais condições de estresse hídrico, enquanto as populações cholistani toleraram mais condições de estresse hídrico por 31 dias. Além disso, a seca progressiva causou danos ao PSII após 19 dias e tornou-se severa após 23 dias em populações não cholistanesas de P. antidotale do que em populações cholistanesas.

A comprehensive overview of miRNA targeting drought stress resistance in plants / Uma visão geral abrangente do miRNA visando a resistência ao estresse hídrico em plantas

Abstract MicroRNAs (miRNAs) are essential nonprotein-coding genes. In a range of organisms, miRNAs has been reported to play an essential role in regulating gene expressions at post-transcriptional level. They participate in most of the stress responsive processes in plants. Drought is an ultimate abiotic stress that affects the crop production. Therefore understanding drought stress responses are essential to improve the production of agricultural crops. Throughout evolution, plants have developed their own defense systems to cope with the adversities of environmental stresses. Among defensive mechanisms include the regulations of gene expression by miRNAs. Drought stress regulates the expression of some of the functionally conserved miRNAs in different plants. The given properties of miRNAs provide an insight to genetic alterations and enhancing drought resistance in cereal crops. The current review gives a summary to regulatory mechanisms in plants as well as miRNAs response to drought stresses in cereal crops. Some possible approaches and guidelines for the exploitation of drought stress miRNA responses to improve cereal crops are also described.

Resumo MicroRNAs (miRNAs) são genes essenciais não codificadores de proteínas. Em uma variedade de organismos, foi relatado que miRNAs desempenham papel essencial na regulação da expressão gênica em nível pós-transcricional. Eles participam da maioria dos processos responsivos ao estresse nas plantas. A seca é um estresse abiótico final que afeta a produção agrícola. Portanto, compreender as respostas ao estresse da seca é essencial para melhorar a produção de safras agrícolas. Ao longo da evolução, as plantas desenvolveram seus próprios sistemas de defesa para lidar com as adversidades do estresse ambiental. Entre os mecanismos de defesa está a regulação da expressão gênica por miRNAs. O estresse hídrico regula a expressão de alguns dos miRNAs funcionalmente conservados em diferentes plantas. As propriedades dadas dos miRNAs fornecem uma visão das alterações genéticas e aumentam a resistência à seca nas safras de cereais. A revisão atual apresenta um resumo dos mecanismos regulatórios nas plantas, bem como a resposta dos miRNAs ao estresse hídrico nas plantações de cereais. Algumas abordagens e diretrizes possíveis para a exploração das respostas do miRNA ao estresse da seca para melhorar as safras de cereais também são descritas.

Regulon: An overview of plant abiotic stress transcriptional regulatory system and role in transgenic plants / Regulon: Uma visão geral do sistema regulador da transcrição do estresse abiótico em plantas e papel nas plantas transgênica

Abstract Population growth is increasing rapidly around the world, in these consequences we need to produce more foods to full fill the demand of increased population. The world is facing global warming due to urbanizations and industrialization and in this concerns plants exposed continuously to abiotic stresses which is a major cause of crop hammering every year. Abiotic stresses consist of Drought, Salt, Heat, Cold, Oxidative and Metal toxicity which damage the crop yield continuously. Drought and salinity stress severally affected in similar manner to plant and the leading cause of reduction in crop yield. Plants respond to various stimuli under abiotic or biotic stress condition and express certain genes either structural or regulatory genes which maintain the plant integrity. The regulatory genes primarily the transcription factors that exert their activity by binding to certain cis DNA elements and consequently either up regulated or down regulate to target expression. These transcription factors are known as masters regulators because its single transcript regulate more than one gene, in this context the regulon word is fascinating more in compass of transcription factors. Progress has been made to better understand about effect of regulons (AREB/ABF, DREB, MYB, and NAC) under abiotic stresses and a number of regulons reported for stress responsive and used as a better transgenic tool of Arabidopsis and Rice.

Resumo O crescimento populacional está aumentando rapidamente em todo o mundo, e para combater suas consequências precisamos produzir mais alimentos para suprir a demanda do aumento populacional. O mundo está enfrentando o aquecimento global devido à urbanização e industrialização e, nesse caso, plantas expostas continuamente a estresses abióticos, que é uma das principais causas do martelamento das safras todos os anos. Estresses abióticos consistem em seca, sal, calor, frio, oxidação e toxicidade de metais que prejudicam o rendimento da colheita continuamente. A seca e o estresse salino são afetados de maneira diversa pela planta e são a principal causa de redução da produtividade das culturas. As plantas respondem a vários estímulos sob condições de estresse abiótico ou biótico e expressam certos genes estruturais ou regulatórios que mantêm a integridade da planta. Os genes reguladores são principalmente os fatores de transcrição que exercem sua atividade ligando-se a certos elementos cis do DNA e, consequentemente, são regulados para cima ou para baixo para a expressão alvo. Esses fatores de transcrição são conhecidos como reguladores mestres porque sua única transcrição regula mais de um gene; nesse contexto, a palavra regulon é mais fascinante no âmbito dos fatores de transcrição. Progresso foi feito para entender melhor sobre o efeito dos regulons (AREB / ABF, DREB, MYB e NAC) sob estresses abióticos e uma série de regulons relatados como responsivos ao estresse e usados ​​como uma melhor ferramenta transgênica de Arabidopsis e Rice.

A comprehensive overview of miRNA targeting drought stress resistance in plants / Uma visão geral abrangente do miRNA visando a resistência ao estresse hídrico em plantas

MicroRNAs (miRNAs) are essential nonprotein-coding genes. In a range of organisms, miRNAs has been reported to play an essential role in regulating gene expressions at post-transcriptional level. They participate in most of the stress responsive processes in plants. Drought is an ultimate abiotic stress that affects the crop production. Therefore understanding drought stress responses are essential to improve the production of agricultural crops. Throughout evolution, plants have developed their own defense systems to cope with the adversities of environmental stresses. Among defensive mechanisms include the regulations of gene expression by miRNAs. Drought stress regulates the expression of some of the functionally conserved miRNAs in different plants. The given properties of miRNAs provide an insight to genetic alterations and enhancing drought resistance in cereal crops. The current review gives a summary to regulatory mechanisms in plants as well as miRNAs response to drought stresses in cereal crops. Some possible approaches and guidelines for the exploitation of drought stress miRNA responses to improve cereal crops are also described.

MicroRNAs (miRNAs) são genes essenciais não codificadores de proteínas. Em uma variedade de organismos, foi relatado que miRNAs desempenham papel essencial na regulação da expressão gênica em nível pós-transcricional. Eles participam da maioria dos processos responsivos ao estresse nas plantas. A seca é um estresse abiótico final que afeta a produção agrícola. Portanto, compreender as respostas ao estresse da seca é essencial para melhorar a produção de safras agrícolas. Ao longo da evolução, as plantas desenvolveram seus próprios sistemas de defesa para lidar com as adversidades do estresse ambiental. Entre os mecanismos de defesa está a regulação da expressão gênica por miRNAs. O estresse hídrico regula a expressão de alguns dos miRNAs funcionalmente conservados em diferentes plantas. As propriedades dadas dos miRNAs fornecem uma visão das alterações genéticas e aumentam a resistência à seca nas safras de cereais. A revisão atual apresenta um resumo dos mecanismos regulatórios nas plantas, bem como a resposta dos miRNAs ao estresse hídrico nas plantações de cereais. Algumas abordagens e diretrizes possíveis para a exploração das respostas do miRNA ao estresse da seca para melhorar as safras de cereais também são descritas.

Regulon: An overview of plant abiotic stress transcriptional regulatory system and role in transgenic plants / Regulon: Uma visão geral do sistema regulador da transcrição do estresse abiótico em plantas e papel nas plantas transgênica

Population growth is increasing rapidly around the world, in these consequences we need to produce more foods to full fill the demand of increased population. The world is facing global warming due to urbanizations and industrialization and in this concerns plants exposed continuously to abiotic stresses which is a major cause of crop hammering every year. Abiotic stresses consist of Drought, Salt, Heat, Cold, Oxidative and Metal toxicity which damage the crop yield continuously. Drought and salinity stress severally affected in similar manner to plant and the leading cause of reduction in crop yield. Plants respond to various stimuli under abiotic or biotic stress condition and express certain genes either structural or regulatory genes which maintain the plant integrity. The regulatory genes primarily the transcription factors that exert their activity by binding to certain cis DNA elements and consequently either up regulated or down regulate to target expression. These transcription factors are known as masters regulators because its single transcript regulate more than one gene, in this context the regulon word is fascinating more in compass of transcription factors. Progress has been made to better understand about effect of regulons (AREB/ABF, DREB, MYB, and NAC) under abiotic stresses and a number of regulons reported for stress responsive and used as a better transgenic tool of Arabidopsis and Rice.

O crescimento populacional está aumentando rapidamente em todo o mundo, e para combater suas consequências precisamos produzir mais alimentos para suprir a demanda do aumento populacional. O mundo está enfrentando o aquecimento global devido à urbanização e industrialização e, nesse caso, plantas expostas continuamente a estresses abióticos, que é uma das principais causas do martelamento das safras todos os anos. Estresses abióticos consistem em seca, sal, calor, frio, oxidação e toxicidade de metais que prejudicam o rendimento da colheita continuamente. A seca e o estresse salino são afetados de maneira diversa pela planta e são a principal causa de redução da produtividade das culturas. As plantas respondem a vários estímulos sob condições de estresse abiótico ou biótico e expressam certos genes estruturais ou regulatórios que mantêm a integridade da planta. Os genes reguladores são principalmente os fatores de transcrição que exercem sua atividade ligando-se a certos elementos cis do DNA e, consequentemente, são regulados para cima ou para baixo para a expressão alvo. Esses fatores de transcrição são conhecidos como reguladores mestres porque sua única transcrição regula mais de um gene; nesse contexto, a palavra regulon é mais fascinante no âmbito dos fatores de transcrição. Progresso foi feito para entender melhor sobre o efeito dos regulons (AREB / ABF, DREB, MYB e NAC) sob estresses abióticos e uma série de regulons relatados como responsivos ao estresse e usados como uma melhor ferramenta transgênica de Arabidopsis e Rice.

Photosynthetic metabolism and antioxidant in Ormosia arborea are modulated by abscisic acid under water deficit? / Metabolismo fotossintético e antioxidante em mudas de Ormosia arborea são modulados pelo ácido abscísico sob deficit hídrico?

The aim of this research was to evaluate the effect of abscisic acid (ABA) on gas exchange and the activity of antioxidant enzymes of Ormosia arborea (Vell.) Harms seedlings under water deficit and its influence on the recovery potential of the seedlings. The experiment was conducted using four treatments, being daily irrigation or water restriction without and with 10 µM ABA. Seedlings under water deficit + ABA showed greater adjustment to drought, and when re-irrigated, they restored photosynthetic metabolism and water potential. ABA minimizes the reduction in the photosynthetic metabolism and water potential of the leaf, however, it does not increase the antioxidant activity of the O. arborea seedlings under water deficit. These results suggest that this species exhibits plasticity, which enables it to survive also in environments subjected to temporary water deficit regardless of the supplementation of ABA. We suggest that other doses of ABA be researched to expand the beneficial effect of ABA on this species.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do ácido abscísico (ABA) nas trocas gasosas e na atividade de enzimas antioxidantes de mudas de Ormosia arborea (Vell.) Harms sob deficiência hídrica e sua influência no potencial de recuperação das mudas. O experimento foi conduzido com quatro tratamentos, sendo eles irrigação diária ou restrição hídrica sem e com 10 µM ABA. As mudas sob déficit hídrico + ABA apresentaram maior ajuste à seca e ao serem re-irrigadas restabeleceram o metabolismo fotossintético e o potencial hídrico. O ABA minimizou a redução do metabolismo fotossintético e do potencial da água na folha, porém, não aumentou a atividade antioxidante de mudas de O. arborea sob déficit hídrico. Esses resultados sugerem que esta espécie apresenta plasticidade fisiológica, o que lhe permite sobreviver em ambientes sujeitos a déficit hídrico temporário, independente da suplementação de ABA. Sugerimos que outras doses de ABA sejam avaliadas para ampliar os efeitos benéficos do ABA sobre esta espécie.

Exogenously applied nutrients can improve the chickpea productivity under water stress conditions by modulating the antioxidant enzyme system / Nutrientes aplicados exogenamente melhoram a produtividade do grão-de-bico em condições de estresse hídrico, modulando o sistema de enzimas antioxidantes

Water stress is one of the major factor restricting the growth and development of chickpea plants by inducing various morphological and physiological changes. Therefore, the present research activity was designed to improve the chickpea productivity under water stress conditions by modulating antioxidant enzyme system. Experimental treatments comprised of two chickpea genotypes i.e. Bhakhar 2011 (drought tolerant) and DUSHT (drought sensitive), two water stress levels i.e. water stress at flowering stage and water stress at flowering + pod formation + grain filling stage including well watered (control) and three exogenous application of nutrients i.e. KCl 200 ppm, MgCl2, 50 ppm and CaCl2, 10 mM including distilled water (control). Results indicated that water stress at various growth stages adversely affects the growth, yield and quality attributes of both chickpea cultivars. Exogenous application of nutrients improved the growth, yield and antioxidant enzyme activities of both chickpea genotypes even under water stress conditions. However, superior results were obtained with foliar spray of potassium chloride on Bhakhar 2011 under well-watered conditions. Similarly, foliar spray of potassium chloride on chickpea cultivar Bhakhar 2011 cultivated under stress at flowering + pod formation + grain filling stage produced significantly higher contents of superoxide dismutase, peroxidase and catalase. These results suggests that the application of potassium chloride mitigates the adverse effects of water stress and enhanced tolerance in chickpea mainly due to higher antioxidant enzymes activity, demonstrating the protective measures of plant cells in stress conditions.

O estresse hídrico é um dos principais fatores que restringem o crescimento e o desenvolvimento das plantas de grão-de-bico, induzindo várias alterações morfológicas e fisiológicas. Portanto, a presente atividade de pesquisa foi projetada para melhorar a produtividade do grão-de-bico em condições de estresse hídrico, por meio da modulação do sistema de enzimas antioxidantes. Tratamentos experimentais compostos de dois genótipos de grão-de-bico, ou seja, Bhakhar 2011 (tolerante à seca) e DUSHT (sensível à seca), dois níveis de estresse hídrico, ou seja, estresse hídrico na fase de floração e estresse hídrico na floração + formação de vagens + estágio de enchimento de grãos incluindo bem irrigado (controle) e três aplicações exógenas de nutrientes, ou seja, KCl 200 ppm, MgCl2 50 ppm e CaCl2 10 mM, incluindo água destilada (controle). Os resultados indicaram que o estresse hídrico em vários estágios de crescimento afeta negativamente os atributos de crescimento, rendimento e qualidade de ambas as cultivares de grão-de-bico. A aplicação exógena de nutrientes melhorou o crescimento, o rendimento e as atividades das enzimas antioxidantes de ambos os genótipos de grão- de-bico, mesmo em condições de estresse hídrico. No entanto, resultados superiores foram obtidos com pulverização foliar de cloreto de potássio em Bhakhar 2011, em condições bem irrigadas. Da mesma forma, a pulverização foliar de cloreto de potássio na cultivar de grão-de-bico Bhakhar 2011 cultivada sob estresse na fase de floração + formação de vagens + enchimento de grãos produziu teores significativamente maiores de superóxido dismutase, peroxidase e catalase. Esses resultados sugerem que a aplicação de cloreto de potássio atenua os efeitos adversos do estresse hídrico e aumenta a tolerância no grão-de-bico, principalmente em razão de mais atividade de enzimas antioxidantes, demonstrando as medidas protetoras das células vegetais em condições de estresse.

Identification of heat stress transcription factors gene family in Setcreasea purpurea and analysis of its expression pattern under Cu2+ stress / 生物工程学报

Heat stress transcription factors (Hsf) family is one of the most important transcription factor families in plants, and plays an important role in the growth and development of plants when encountering abiotic stresses such as heat, drought, and heavy metals. In this study, 20 SpbHsf genes were identified from the full-length transcriptome database of Setcreasea purpurea, and the structure and function of the Hsf gene family were analyzed using bioinformatics tools and qRT-PCR. The results showed that all SpbHsf proteins were hydrophilic. There were 12 SpbHsf proteins located in the nucleus, and the content of α-helix and random coil in the secondary structure of all SpbHsf proteins was high. The SpbHsf genes are divided into three subfamilies, each of which contains unique conserved motifs. All SpbHsf proteins contain DBD and HR-A/B domains. Phylogenetic analysis showed that OsHsf in Oryza sativa protein had the highest homology with SpbHsf protein. All the 20 SpbHsf genes were expressed in the root tissues of S. purpurea. Among them, 8 were significantly up-regulated while 8 were significantly down-regulated under Cu2+ stress. This study may help better understand the function and expression pattern of the S. purpurea Hsf gene family.

Comparación de series mensuales de precipitación y temperaturas de los Modelos CMIP6 para Guatemala / Monthly series comparison of precipitation and temperatures of the CMIP6 Models for Guatemala

Se comparan las métricas de 37 modelos climáticos globales (GCMs, por sus siglas en inglés) de la Fase 6 del Proyecto de Intercomparación de Modelos Acoplados (CMIP6) con el objetivo de simular el clima de Guatemala del periodo de 1971 al 2014. La temperatura y precipitación mensual fue comparada con los datos de observación de la Unidad De Investigación Climática de la Universidad del este de Anglia (CRU). Se generó un ranquin de modelos basado en la menor distancia entre tres dimisiones basado en tres métricas; Coeficiente de Correlación de Pearson (CCP), Error medio cuadrático (RMSE) y Desviación estándar (DS). Este ordenamiento coincide con los mejores valores de eficiencia Nash-Sutcliffe (NSE) para temperatura y eficiencia Kling-Gupta (KGE) para la precipitación, demás se calculan las métricas; coeficiente de correlación de Spearman (CCS), errores de sesgo medio (MBE) y el absoluto medio (MAE). Para precipitación los primeros 5 modelos presentan valores KGE de entre 0.5 y 0.7, el CCP y CCS entre 0.7 a 0.8 comparados con CRU. Para temperatura los primeros 5 modelos presenta valores de NSE de entre 0.5 a 0.6, CCP y CCS de 0.8. Los modelos sobreestiman levemente la temperatura y subestiman la precipitación. Los modelos con mejor habilidad fueron CIESM para temperatura¼ y el modelo IPSL-CM6A-LR para precipitación. Adicionalmente se compara el promedio de 66 estaciones locales con CRU, presentando un KGE de 0.51, CCP de 0.77 para precipitación y NSE de -0.17 y un CCP de 0.20 para temperatura. Finalmente, se presenta una tabla con los 10 primeros modelos para cada variable.

Metrics from 37 global climate models (GCMs) from Phase 6 of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP6) with the purpose of simulating the climate of Guatemalan from 1971 to 2014. Monthly temperature and precipitation were compared with data from observation of the Climatic Research Unit of the University of East Anglia (CRU). A ranking of models was generated based on the shortest distance between three resignations based on three metrics; Pearson's Correlation Coefficient (PCC), Root Mean Square Error (RMSE), and Standard Deviation (SD). This ordering coincides with the best values of Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) for temperature and Kling-Gupta efficiency (KGE) for precipitation; other metrics are calculated; Spearman's correlation coefficient (CCS), mean bias errors (MBE), and mean absolute error (MAE). For precipitation, the first 5 models present KGE values between 0.5 and 0.7, the CCP and CCS between 0.7 and 0.8 compared to CRU. For temperature, the first 5 models present NSE values between 0.5 to 0.6, CCP, and CCS of 0.8. The models slightly overestimate temperature and underestimate precipitation. The models with the best ability were CIESM for temperature and the IPSL-CM6A-LR model for precipitation. Additionally, the average of 66 local stations is compared with CRU, presenting a KGE of 0.51, CCP of 0.77 for precipitation, and NSE of -0.,17, and a CCP of 0.20 for temperature. Finally, a table is presented with the first 10 models for each variable.

Comportamiento meteorológico durante la sequía de medio verano en Guatemala / Meteorological behavior during the mid-summer drought in Guatemala

El objetivo de esta investigación consistió en explorar el comportamiento histórico de la temperatura, precipitación y la radiación saliente de onda larga (OLR) para Guatemala, durante el período de sequía de medio verano (canícula). El procedimiento metodológico partió del uso de la base de datos de 38 estaciones meteorológicas del Instituto Nacional de Sismología, Vulcanología, Meteorología e Hidrología, de Guatemala (Insivumeh), del periodo de 1971-2019. Se realizaron promedios para cada región del país; Norte, Caribe, Franja Trasversal, Pacífico, Boca Costa, Oriente y Altiplano. Mediante series de tiempo con resolución temporal diaria, se evaluaron señales de cambio y se hicieron gráficas de OLR con la base de datos del Centro Nacional de Predicción Ambiental (NCEP, por sus siglas en inglés) de 2.5° x 2.5° de resolución. Los resultados muestran que la temperatura ha aumentado en dicho periodo, encontrando que en algunas regiones climáticas el aumento ha sido de 1 ºC y en otras de 2 ºC. Asimismo, se encontró que los días sin lluvia tienen una tendencia hacia el aumento, al igual que la radiación saliente de onda larga. La canícula, es un fenómeno meteorológico que está siendo afectado por el cambio climático, y en la medida que se siga experimentando un calentamiento diferencial entre los océanos Pacífico y Atlántico, influirá en el cambio de clima para Guatemala. En conclusión, durante la canícula se manifestaron señales de tendencia hacia el aumento de la temperatura, aumento de días sin lluvia y aumento de OLR.

The objective of this research was to explore the historical behavior of temperature, precipitation and outgoing longwave radiation (OLR) for Guatemala, during the midsummer drought period (canícula). The methodological procedure was based on the use of the database of 38 stations of the National Institute of Seismology, Volcanology, Meteorology and Hydrology, of Guatemala (Insivumeh), from the period 1971-2019. Averages were made for each region of the country; North, Caribbean, Transversal Strip, Pacific, Boca Costa, East and Altiplano. Using time series with daily temporal resolution, signals of change were evaluated and OLR plots were made using the National Center for Environmental Prediction (NCEP) database at 2.5° x 2.5° resolution. The results show that the temperature has reached in this period, finding that in some climatic regions the increase has been 1 ºC and in others 2 ºC. Likewise, it was found that the days without rain have a tendency to increase, as well as the outstanding longwave radiation. The heat wave is a meteorological phenomenon that is being affected by climate change, and to the extent that differential heating between the Pacific and Atlantic oceans continues to be experienced, it will influence the climate change for Guatemala. In conclusion, during the heat wave there are signs of a trend towards an increase in temperature, an increase in days without rain and an increase in OLR,

Silicon as an attenuator of drought stress in plants of Oryza sativa L. treated with dietholate / Silício como atenuador de estresse hídrico em plantas de Oryza sativa L. tratadas com dietholate

Abstract Silicon (Si) is an element that can improve the growth and development of rice plants in water-deficient environments because it is an enzymatic stimulant, signaling for production of antioxidant compounds. Therefore, the aim of this study was to examine the relationship between water deficiency and the effect of Si on two rice cultivars whose seeds were treated with dietholate. The experimental design was fully randomized with three replicates, and treatments were organized in a 3x2x2x4 factorial arrangement: three water soil conditions (50% and 100% of soil water retention capacity (WRC) and complete submergence in a water blade of 5.0 cm); two cultivars (IRGA 424 RI and Guri INTA CL); two sources of Si (sodium metasilicate and potassium metasilicate); and four rates of Si (0; 4.0; 8.0 and 16 g L-1). Chlorophyll a and b, leaf area and shoot and root dry weight increased at higher rates of Si under the three soil water regimes. There was an increase in superoxide dismutase and guaiacol peroxidase enzyme activity in the cultivars at higher rates of Si, reducing lipid peroxidation caused by water deficiency. Therefore, Si did indeed attenuate water deficiency stress in rice plants emerging from seeds treated with dietholate.

Resumo O silício (Si) é um elemento que pode proporcionar melhor crescimento e desenvolvimento às plantas de arroz cultivadas em ambientes com deficiência hídrica, por ser um estimulador enzimático, promovendo sinalização para produção de compostos antioxidantes. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a relação entre deficiência hídrica e o efeito do Si em duas cultivares de arroz tratadas com dietholate. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com três repetições e os tratamentos arranjados em esquema fatorial 3x2x2x4, sendo os fatores: três condições hídricas do solo (50%, 100% da capacidade de retenção de água no solo (CRA) e lâmina d'água de 5,0 cm), duas cultivares (IRGA 424 RI e Guri INTA CL), duas fontes de Si (metassilicato de sódio e metassilicato de potássio) e quatro doses de Si (0; 4,0; 8,0 e 16 g L-1). O índice de clorofila a e b, a área foliar e o teor de massa seca da parte aérea e raiz aumentaram com o aumento das doses de Si nas três condições hídricas do solo. Houve um aumento na atividade das enzimas superóxido dismutase e guaiacol peroxidase nas cultivares estudadas à medida que as doses de Si aumentaram, diminuindo a peroxidação de lipídios, causada pela restrição hídrica. Portanto, o Si atenua o estresse por déficit hídrico em plantas de arroz emergentes de sementes tratadas com dietholate.

Advances in the physiological functions of plant lipids in response to stresses / 生物工程学报

Lipids are important components of living organisms that participate in and regulate a variety of life activities. Lipids in plants also play important physiological functions in response to a variety of abiotic stresses (e.g. salt stress, drought stress, temperature stress). However, most research on lipids focused on animal cells and medical fields, while the functions of lipids in plants were overlooked. With the rapid development of "omics" technologies and biotechnology, the lipidomics has received much attention in recent years because it can reveal the composition and function of lipids in a deep and comprehensive way. This review summarizes the recent advances in the functions and classification of lipids, the development of lipidomics technology, and the responses of plant lipids against drought stress, salt stress and temperature stress. In addition, challenges and prospects were proposed for future lipidomics research and further exploration of the physiological functions of lipids in plant stress resistance.

Ectopic expression of the AmDREB1F gene from Ammopiptanthus mongolicus enhances stress tolerance of transgenic Arabidopsis / 生物工程学报

Dehydration-responsive element binding proteins (DREBs) are an important class of transcription factors related to plant stress tolerance. Ammopiptanthus mongolicus is an evergreen broadleaf shrub endemic to desert areas of northwest China, and it has a very high tolerance to harsh environments. In order to reveal the functions and mechanisms of the AmDREB1F gene from this species in enduring abiotic stresses, we performed subcellular localization test, expression pattern analysis, and stress tolerance evaluation of transgenic Arabidopsis harboring this gene. The protein encoded by AmDREB1F was localized in the nucleus. In laboratory-cultured A. mongolicus seedlings, the expression of AmDREB1F was induced significantly by cold and drought but very slightly by salt and heat stresses, and undetectable upon ABA treatment. In leaves of naturally growing shrubs in the wild, the expression levels of the AmDREB1F gene were much higher during the late autumn, winter and early spring than in other seasons. Moreover, the expression was abundant in roots and immature pods rather than other organs of the shrubs. Constitutive expression of AmDREB1F in Arabidopsis induced the expression of several DREB-regulated stress-responsive genes and improved the tolerance of transgenic lines to drought, high salinity and low temperature as well as oxidative stress. The constitutive expression also caused growth retardation of the transgenics, which could be eliminated by the application of gibberellin 3. Stress-inducible expression of AmDREB1F also enhanced the tolerance of transgenic Arabidopsis to all of the four stresses mentioned above, without affecting its growth and development. These results suggest that AmDREB1F gene may play positive regulatory roles in response to abiotic stresses through the ABA-independent signaling pathways.

Effects of drought stress on physiological and biochemical and chemical components of Cinnamomum cassia seedlings / 中国中药杂志

Six month old Cinnamomum cassia seedlings were used to simulate drought stress with polyethylene glycol(PEG 6000). The physiological indicators(osmotic substances, antioxidant enzymes, etc.) and chemical components of seedlings under different drought levels and the correlation between the two were studied. The results showed that the chlorophyll content and relative water content decreased gradually with the increase of PGE 6000(0, 5%, 10%, 15%) concentration and time(3, 5, 7 d), while the soluble protein content, soluble sugar content and catalase(CAT) activity increased, but the rising rate slowed down with the time. The activities of peroxidase(POD), superoxide dismutase(SOD), malondialdehyde(MDA) and proline content increased at first and then decreased. The content of coumarin, cinnamaldehyde, cinnamic acid and dimethoxycinnamaldehyde decreased, while the content of cinnamyl alcohol continued to increase.Under drought stress, the fluorescence signals of reactive oxygen species and no contents in roots of C. cassia seedlings were significantly stronger than those of the control.Further correlation analysis showed that coumarin content, di-methoxycinnamaldehyde content and osmoregulation substance content were significantly negatively correlated(P<0.05), cinnamic acid content was significantly negatively correlated with POD and SOD activities(P<0.01).It was found that C. cassia seedlings showed a certain degree of drought tolerance under short-term or mild drought stress, but if the drought exceeded a certain degree, the physiological metabolism of the seedlings would be unbalanced.

Heat shock transcription factor family in plants: a review / 生物工程学报

With the constant change of global climate, plants are often affected by multiple abiotic stresses such as heat stress, drought stress, cold stress and saline-alkali stress. Heat shock transcription factors (HSFs) are a class of transcription factors widely existing in plants to respond to a variety of abiotic stresses. In this article, we review and summarize the structure, signal regulation mechanism of HSFs and some research in plants like Arabidopsis thaliana, tomato, rice and soybean, to provide reference for further elucidating the role of HSFs in the stress regulation network.

Leaf application of chitosan and physiological evaluation of maize hybrids contrasting for drought tolerance under water restriction / Aplicação foliar de quitosana e avaliação fisiológica de híbridos de milho contrastantes para tolerância à seca sob restrição hídrica

Abstract It is a fact that the regions that cultivate the most maize crop do not have fully adequate technologies to measure productivity losses caused by irregularities in water availability. The objective of this study was to evaluate the physiological characteristics of maize hybrids tolerant (DKB 390) and sensitive (BRS 1030) to drought, at V5 growth stage and under water restriction, in order to understand the mechanisms involved in the induction of tolerance to drought by chitosan in contrasting maize genotypes. Plants were cultivated in pots at a greenhouse, and chitosan 100 ppm was applied by leaf spraying. The water restriction was imposed for 10 days and then leaf gaseous exchange and chlorophyll fluorescence were evaluated. The tolerant hybrid (DKB 390) showed higher photosynthesis, stomatal conductance, carboxylation efficiency, electron transport rate, and non-photochemical quenching when chitosan was used. Plants from tolerant genotype treated with chitosan were more tolerant to water stress because there were more responsive to the biopolymer.

Resumo As regiões que cultivam milho como cultura principal ainda não possuem tecnologias adequadas para mensurar as perdas na produtividade decorrentes na disponibilidade irregular de água. O objetivo desse estudo foi avaliar as características fisiológicas de híbridos de milho tolerante (DKB 390) e sensível (BRS1030) à seca, no estádio de crescimento V5 e sob restrição hídrica, para compreender os mecanismos envolvidos na indução de tolerância à seca pela quitosana em genótipos contrastantes. As plantas foram cultivadas vasos na casa de vegetação e a quitosana 100 ppm foi aplicada por pulverização foliar. A restrição hídrica durou 10 dias e foram avaliadas as trocas gasosas e a fluorescência da clorofila. O híbrido tolerante (DKB 390) apresentou maior fotossíntese, condutância estomática, eficiência de carboxilação, taxa de transporte de elétrons e quenching não fotoquímico quando aplicada a quitosana. As plantas do genótipo tolerante tratadas com quitosana foram mais tolerantes ao déficit hídrico porque foram mais responsivas ao biopolímero.

A seca de 1877-1879 no Império do Brasil: dos ensinamentos do senador Pompeu aos de André Rebouças: trabalhadores e mercado / The 1877-1879 drought in Imperial Brazil: from Senator Pompeu to André Rebouças: teachings on workers and the market

Resumo Na década de 1870, o Império do Brasil sancionou a Lei do Ventre Livre (1871) e impulsionou um conjunto de reformas modernizadoras. Em meio à crise do escravismo e no contexto da seca de 1877-1879, proprietários de terra e de escravos, ministros, presidentes de província e representantes do saber técnico teciam planos para o aproveitamento do "trabalho livre" dos retirantes, enquanto estes mostravam uma clara orientação pela economia camponesa. Ainda no primeiro ano de seca, o engenheiro e abolicionista André Rebouças escreveu e publicou um conjunto de artigos comparando a seca do Ceará com a da Índia britânica, buscando nesta última modelo de administração a ser seguido no Brasil.

Abstract In the 1870s, the Brazilian Empire sanctioned the Free Womb Law (1871) and a set into motion a series of modernizing reforms. Amid the crisis of slavery and the drought and famine of 1877-1879, landowners and slaveholders, ministers, provincial presidents, and representatives of technical knowledge forged plans to utilize the "free labor" provided by migrants, which showed clear leanings toward the peasant economy. During the first year of the drought, the engineer and abolitionist André Rebouças wrote and published a series of articles comparing famine-stricken Ceará with British India, seeking a model of governance to be followed in Brazil.

Phytoplankton scenario and microcystin in water during extreme drought in semiarid tropical water supplies, Northeastern Brazil / Cenário de fitoplanctônico e microcistinas na água durante extrema estiagem em reservatórios tropical semiárido de abastecimento de água, nordeste do Brasil

Abstract The objective of this study was to characterize the limnological, microystin and phytoplankton community of five tropical eutrophic reservoirs located in the Brazilian northeastern semi-arid region, used for domestic use at the time of extreme drought and reduction of water volume. The study was conducted in July and August 2015, and an integrated sample of the water column was collected at three points near the dam in each reservoir. Analysis of limnological parameters, identification and quantification of phytoplankton, with emphasis on cyanobacteria were performed, as well as detection of microcystin by means of immunoassay (ELISA). The reservoirs presented ~ 90% water volume reduction. High turbidity and concentrations of nitrogen and phosphorus, as well as high cyanobacterial densities, revealed an increase in the eutrophic state for hypereutrophy. The total biovolume of phytoplankton and cyanobacterial density is high, plus an average increase in relation to previous studies of 350% and 150%, respectively. The density of cyanobacteria and microcystin concentration presented values ​​above acceptable levels for drinking water according to Brazilian legislation. A phytoplankton community was represented by 17 functional groups, including potentially toxic cyanobacteria species such as Planktothrix agardhii (S1), Microcystis aeruginosa (M), Anabaena planktonica e Anabaena spp. (H1), Cylindrospermopsis raciborskii (Sn). Our results confirm that conditions of extreme drought and reduction of the volume of the reservoirs influence the composition, biovolume of phytoplankton and water quality, but not the increase of total microcystin in the analysed, although above 1μg-1 registered a significant decrease of water quality in used for human consumption.

Resumo O objetivo deste trabalho foi caracterizar a comunidade limnológica, microistalina e fitoplanctônica de cinco reservatórios eutróficos tropicais localizados no semi-árido nordestino brasileiro, utilizados para uso doméstico no período de seca extrema e redução do volume de água. O estudo foi realizado em julho e agosto de 2015, e uma amostra integrada da coluna de água foi coletada em três pontos próximos à barragem em cada reservatório. Análises de parâmetros limnológicos, identificação e quantificação do fitoplâncton, com ênfase em cianobactérias, foram realizadas, assim como a detecção de microcistina por meio de imunoensaio (ELISA). Os reservatórios apresentaram ~ 90% de redução do volume de água. A alta turbidez e as concentrações de nitrogênio e fósforo, bem como as altas densidades de cianobactérias, revelaram um aumento no estado eutrófico da hipereutrofia. O biovolume total de fitoplâncton e densidade de cianobactérias é alto, além de um aumento médio em relação a estudos anteriores de 350% e 150%, respectivamente. A densidade de cianobactérias e a concentração de microcistina apresentaram valores acima dos níveis aceitáveis ​​para água de consumo, de acordo com a legislação brasileira. Uma comunidade fitoplanctônica foi representada por 17 grupos funcionais, incluindo espécies de cianobactérias potencialmente tóxicas, como Planktothrix agardhii (S1), Microcystis aeruginosa (M), Anabaena planktonica e Anabaena spp. (H1), Cylindrospermopsis raciborskii (Sn). Nossos resultados confirmam que condições de seca extrema e redução do volume dos reservatórios influenciam a composição, o biovolume de fitoplâncton e a qualidade da água, mas não o aumento do total de microcistina no analisado, embora acima de 1μg-1 tenha registrado uma diminuição significativa da qualidade da água usado para consumo humano.

Genome-wide characterization of the abscisic acid-, stress- and ripening-induced (ASR) gene family in wheat (Triticum aestivum L)

BACKGROUND: Abscisic acid-, stress-, and ripening-induced (ASR) genes are a class of plant specific transcription factors (TFs), which play important roles in plant development, growth and abiotic stress responses. The wheat ASRs have not been described in genome-wide yet. METHODS: We predicted the transmembrane regions and subcellular localization using the TMHMM server, and Plant-mPLoc server and CELLO v2.5, respectively. Then the phylogeny tree was built by MEGA7. The exon-intron structures, conserved motifs and TFs binding sites were analyzed by GSDS, MEME program and PlantRegMap, respectively. RESULTS: In wheat, 33ASR genes were identified through a genome-wide survey and classified into six groups. Phylogenetic analyses revealed that the TaASR proteins in the same group tightly clustered together, compared with those from other species. Duplication analysis indicated that the TaASR gene family has expanded mainly through tandem and segmental duplication events. Similar gene structures and conserved protein motifs of TaASRs in wheat were identified in the same groups. ASR genes contained various TF binding cites associated with the stress responses in the promoter region. Gene expression was generally associated with the expected group-specific expression pattern in five tissues, including grain, leaf, root, spike and stem, indicating the broad conservation of ASR genes function during wheat evolution. The qRT-PCR analysis revealed that several ASRs were up-regulated in response to NaCl and PEG stress. CONCLUSION: We identified ASR genes in wheat and found that gene duplication events are the main driving force for ASR gene evolution in wheat. The expression of wheat ASR genes was modulated in responses to multiple abiotic stresses, including drought/osmotic and salt stress. The results provided important information for further identifications of the functions of wheat ASR genes and candidate genes for high abiotic stress tolerant wheat breeding.

Environmental impacts of a reduced flow stretch on hydropower plants / Impactos ambientais do trecho de vazão reduzida em usinas hidrelétricas

Abstract In Brazil, given its privileged hydrology, the unexplored economic use of water resources has many dimensions, such as hydroelectric power. This energy will face increasingly rigorous social and environmental impact assessments (40% of potential is located in the Amazon region). Hydropower inventory studies conducted over decades, with solutions such as ecological river flows, that flood smaller areas and reduce natural river flows modifications, are being reviewed. The river extension from dam to the point where the waters are returned after the powerhouse is known as the Reduced Flow Stretch (RFS). Even mega-projects, such as the 11.3 GW Belo Monte dam, are designed with deviating flows reaching an astounding 13,000 m 3/s (excavated material higher than Panama Canal). RFS requires to be carefully studied to achieve appropriate ecological flows, since RFS flows increased reduces the plant's electricity production to the same installed capacity. Balancing RFS requirements and hydroelectric power remains a challenge and, clearly, there is no consensus. Here, we performed an analysis of the main environmental impacts caused by RFS requirements, considering the multiple water use specific for each dam site. The natural variability of river flows provides diversity of habitats and maintains the richness and complexity of biological communities. Therefore, the present study has great ecological, social and economic relevance, since proper evaluation of the RFS requirements avoids potential destabilization of biological communities and even loss of biodiversity. This type of arrangement was more common in dams located in headwaters of rivers, as in the slopes of the Andes mountain range, and in regions like the Alps. There are many hydroelectric plants in South America and Europe that have this type of arrangement of engineering works. But the times are different and the environmental impacts have to be better evaluated. A final aspect also involves the maintenance of ecological flows downstream of dams. Regularization reservoirs need to keep downstream, even if they do not have a TVR, adequate flows that represent minimally the seasonality of the river, with floods and droughts, that propitiate the maintenance of the ecosystems downstream. There are cases such as the Sobradinho Plant in the São Francisco River that has been much questioned in this regard, especially when the climate is changing in the basin, with long periods of drought, and with increasing water use. So this is a very important and increasingly current issue.

Resumo No Brasil, dada a sua hidrologia privilegiada, o uso econômico dos recursos hídricos tem muitas dimensões, como a energia hidrelétrica, agricultura, abastecimento humano. A energia hidrelétrica tem enfrentado e enfrentará cada vez mais avaliações de impacto social e ambiental rigorosas (notadamente na região amazônica onde está localizado 40% do potencial). Os últimos estudos de inventário de para implantação de hidrelétricas por esse motivo tem sido feitos procurando soluções que minimizem a área de inundação e abandonando aquelas alternativas que propunham a modificação dos fluxos naturais dos rios, com a construção de reservatórios de regularização. Algumas dessas soluções de engenharia envolvem a proposição de um trecho de vazão reduzida, um trecho de rio que vai da barragem até o ponto em que as águas são devolvidas ao seu curso natural, após passar pelas turbinas, de forma a aproveitar a queda proporcionada pelo rio e pela barragem. Esse estirão fluvial é conhecido como trecho de fluxo ou vazão reduzida (TVR). Mesmo mega-projetos, como a represa de Belo Monte (11,3 GW), são projetados desta forma, com fluxos desviados por vales e canais laterais, escavados (nesse caso chegando a um surpreendente 13000 m3 (de material escavado superior ao do Canal do Panamá). Assim o TVR sofre um impacto severo e definitivo, local onde a vazão natural será diminuída e que precisa ser cuidadosamente estudado para se possa propor fluxos ecológicos adequados, uma vez que um aumento nos fluxos no TVR reduz a produção de eletricidade da planta para a mesma capacidade instalada. A forma de equilibrar os requisitos do TVR e a energia hidroelétrica continua a ser um desafio, e claramente não há consenso. Neste estudo, realizamos uma análise dos principais impactos ambientais causados pelos requisitos do TVR, considerando as múltiplas utilizações de água específicas para cada local da barragem. O estudo é relevante porque a variabilidade natural dos fluxos dos rios fornece diversidade de habitats e mantém a riqueza e a complexidade das comunidades biológicas. Se os requisitos do TVR não forem adequadamente avaliados, pode haver uma desestabilização de comunidades biológicas e até mesmo uma perda de biodiversidade. Esse tipo de arranjo era mais comum em barragens localizadas em cabeceiras de rios, como nas encostas da cordilheira dos Andes, e em regiões como os Alpes. Existem muitas hidrelétricas na América do Sul e na Europa que possuem esse tipo de arranjo de obras de engenharia. Mas os tempos são outros e os impactos ambientais tem que ser melhor avaliados. Um último aspecto também envolve a manutenção de fluxos ecológicos a jusante de barragens. Reservatórios de regularização precisam manter a jusante, mesmo que não tenham um TVR, fluxos adequados que representem minimamente a sazonalidade do rio, com cheias e estiagens, que propiciem a manutenção dos ecossistemas a jusante. Existem casos como o da Usina de Sobradinho no rio São Francisco que tem sido muito questionado nesse aspecto, notadamente quando o clima está mudando na bacia, com longos períodos de estiagem, e com crescimento dos conflitos de uso da água. Portanto esse é um tema importantíssimo e cada vez mais atual.