Reserve mobilization and secondary metabolites during seed germination and seedling establishment of the tree Erythrina velutina (Fabaceae) / Movilización de reservas y metabolitos secundarios durante la germinación de semillas y el establecimiento de plántulas del árbol Erythrina velutina (Fabaceae)

Introduction: The lack of knowledge on seed germination and seedling establishment is a main constraint for the restoration of degraded areas, including the tropical dry forest known as Caatinga. Objective: To assess reserve and secondary metabolite mobilization during seed germination and seedling establishment in Erythina velutina. Methods: We scarified, disinfected, imbibed, sown between towel paper, and incubated seeds under controlled conditions. We hydroponically cultivated seedlings in a greenhouse. We harvested cotyledons at seed imbibition, radicle protrusion, hypocotyl emergence, apical hook formation and expansion of cordiform leaves, first trifoliate leaf, and second trifoliate leaf. Results: Seeds contained approximately 20 % starch, 14.5 % storage proteins, 11.6 % neutral lipids, and 5.7 % non-reducing sugars on a dry weight basis. Soluble sugars were mainly consumed from hypocotyl emergence to apical hook formation, while major reserves were mobilized from apical hook formation to expansion of first trifoliate leaf. Enzymatic activity increased from mid to late seedling establishment, causing the mobilization of starch, oils, and proteins. Terpenoid-derivatives, flavonoids, phenolic acids, and alkaloids were detected. Flavonoids and phenolic acids were present at almost all stages and terpenoid-derivatives disappeared at expansion of cordiform leaves. Conclusion: Soluble sugars support early seedling growth, while starch, oils and proteins are simultaneously mobilized from mid to late establishment by amylases, lipases, and acid proteases. The cotyledons contain secondary metabolites, which may act in seedling defense. High content of reserves and presence of secondary metabolites in the cotyledons could enable E. velutina seedlings endure stress, validating their use in the restoration of degraded areas.

Introducción: La falta de conocimiento sobre la germinación de semillas y el establecimiento de plántulas es una de las principales limitaciones para la restauración de áreas degradadas, incluido el bosque seco tropical conocido como Caatinga. Objetivo: Evaluar la movilización de reservas y metabolitos secundarios durante estas etapas de desarrollo en Erythina velutina. Métodos: Las semillas fueron escarificadas, desinfectadas, embebidas, sembradas entre toallas de papel e incubadas bajo condiciones controladas. Cultivamos las plántulas hidropónicamente en un invernadero. Recolectamos los cotiledones en la imbibición de la semilla, la protrusión de la radícula, la emergencia del hipocótilo, la formación del gancho apical y la expansión de las hojas cordiformes, la primera y segunda hoja trifoliada. Resultados: Las semillas contenían 20 % de almidón, 14.5 % de proteínas de almacenamiento, 11.6 % de lípidos neutros y 5.7 % de azúcares no reductores en peso seco. Los azúcares solubles se consumieron desde la emergencia del hipocótilo hasta la formación del gancho apical. Las principales reservas se movilizaron desde la formación del gancho apical hasta la expansión de la primera hoja trifoliada. La actividad enzimática aumentó desde la mitad hasta el final del establecimiento de las plántulas, movilizando almidón, aceites y proteínas. Se detectaron derivados de terpenoides, flavonoides, ácidos fenólicos y alcaloides. Los flavonoides y los ácidos fenólicos estuvieron en casi todas las etapas y los derivados terpenoides desaparecieron en la expansión de las hojas cordiformes. Conclusión: Los azúcares solubles apoyan el crecimiento temprano de las plántulas; el almidón, los aceites y las proteínas se movilizan simultáneamente desde el establecimiento medio hasta el final por amilasas, lipasas y proteasas ácidas. Los cotiledones contienen metabolitos secundarios, que pueden actuar en la defensa de las plántulas. El alto contenido de reservas y los metabolitos secundarios en los cotiledones podría permitir que las plántulas de E. velutina toleren estrés, validando su uso en la restauración de áreas degradadas.

Composición química y producción de follaje de Erythrina americana (Fabaceae) en cercos vivos durante dos épocas climáticas / Chemical composition and foliage production of Erythrina americana (Fabaceae) in living fences during two climatic seasons. Introduction

Introducción: Erythrina americana es una leguminosa arbórea que se encuentra como parte del cerco en las fincas ganaderas de la región tropical. Sin embargo, los productores de ovinos no utilizan el follaje de este tipo de leguminosa de forma rutinaria o estratégica como complemento alimenticio debido, en parte, por el desconocimiento de su composición química y rendimiento foliar, así como, por los factores que los afectan. Objetivo: Determinar la influencia de la época climática y diámetro del árbol E. americana en la composición química y rendimiento de follaje a una edad de rebrote de 90 días. Método: Se utilizaron 47 árboles en un diseño de dos factores. Los factores fueron época (sequía y lluvias) y diámetro del árbol a 0.20 m de altura del suelo (D-9 entre 0.05 y 0.09 m y D-13, entre 0.091 y 0.13 m). Las variables respuesta fueron producción de materia seca y proteína bruta foliar (kg árbol-1). Resultados: La época no afectó (P > 0.05) la producción de materia seca y proteína bruta. Sin embargo, el diámetro de E. americana si las afectó (P < 0.01). En el diámetro D-13 se detectó la mayor producción de materia seca y proteína bruta foliar con respecto a D-9. Conclusión: El diámetro del árbol tuvo mayor influencia que la época en el rendimiento de materia seca y proteína bruta foliar.

Introduction: Erythrina americana is a tree legume found as part of the fence of livestock farms of the tropical region. However, sheep farmers do not routinely or strategically use the foliage of this type of legume as a dietary supplement due, in part, to ignorance of its chemical composition and foliar performance, as well as the factors that affect them. Objective: To determine the influence of season and diameter of E. americana tree on the chemical composition and foliage yield at a 90-day regrowth age. Methods: 47 trees were used in a two-factor design. The factors were season (dry and rainy) and tree diameter at 0.20 m above ground level (D-9 between 0.05 and 0.09 m and D-13, between 0.091 to 0.13 m). The response variables were dry matter production and crude protein from foliage (kg árbol-1). Results: The season did not affect (P > 0.05) the production of dry matter and crude protein. However, the diameter of E. americana affected them (P < 0.01). In diameter D-13, the highest production of dry matter and crude foliar protein tree-1 was detected with respect to D-9. Conclusions: The diameter of the tree had a more influence than the season on yield of dry matter and crude protein.

Deposition and nutritional quality of the litter of pure stands of Eucalyptus camaldulensis and Acacia mangium / Aporte e qualidade nutricional da serapilheira de plantios puros de Eucalyptus camaldulensis e Acacia mangium

The aim of this study was to evaluate the contribution of pure stands of Eucalyptus camaldulensis and Acacia mangium for litter deposition and nutrient return in a pit of clay extraction in northern Rio de Janeiro (RJ). We conducted a randomized block design experiment with two treatments and three replications. For the evaluation of the annual deposition of litter and nutrients (N, P, K, Ca and Mg), we used circular collectors during a year (from July 2006 to June 2007). The planting of Acacia mangium in clay extraction pits contributed with the largest annual deposition of litter and with a litter of better quality compared to Eucalyptus camaldulensis, with higher levels of P and N and lower C:N and polyphenol:N ratios. This fact possibly allows higher rates of decomposition by edaphic microorganisms and, hence, a faster release of these nutrients to the soil. In addition, the planting of legumes showed higher annual deposition of P and N.

O objetivo deste estudo foi avaliar a contribuição de plantios puros de Eucalyptus camaldulensis (Eucalipto) e Acacia mangium (Acácia) na deposição de serapilheira e retorno de nutrientes em uma cava de extração de argila na região norte fluminense (RJ). Realizou-se um experimento, cujo delineamento utilizado foi o de blocos casualizados com dois tratamentos e três repetições. Para a avaliação do aporte anual de serapilheira e nutrientes (N, P, K, Ca e Mg), utilizaram-se coletores circulares, durante o período de um ano (julho de 2006 a junho de 2007). O plantio de Acacia mangium na cava de extração de argila contribuiu com o maior aporte anual de serapilheira total, bem como, uma serapilheira de melhor qualidade em relação ao Eucalyptus camaldulensis, apresentando maiores teores de P e N e menores relações C:N e Polifenol:N. Este fato possivelmente permite maiores taxas de decomposição pelos microrganismos edáficos, e consequente mais rápida liberação desses nutrientes para o solo. Além disso, o plantio da leguminosa apresentou maior aporte anual de P e N.