Forage potential of Urochloa genotypes by using leaf anatomy / Avaliação do potencial forrageiro de genótipos de Urochloa por meio da anatomia foliar

ABSTRACT: The digestibility potential of leaves from forages depends on the amount of nutrition in their tissues, with low lignin deposition in the cell wall, mainly parenchyma and phloem. This research evaluated the leaf structure of different Urochloa genotypes and discussed its potential for evaluating digestibility. The cultivars U. brizantha, U. decumbens, U. ruziziensis and three clones of U. ruziziensis (1, 95 and 97), which are under development in breeding programs, were evaluated. Plants were grown under the recommended culture conditions for the Urochloa species. Plants were cut 60 days after sowing, and leaves were collected at 15 days of regrowth. Leaves were fixed in FAA 70 and further stored in 70% ethanol until being submitted to the usual microtechniques for the preparation of microscopy slides. The area of the tissues from the interveinal and midrib regions was measured using ImageJ software, and their proportions were calculated. In the interveinal region, the proportion of chlorophyll parenchyma was greater for U. decumbens and the Clone 1 genotypes. Urochloa brizantha and clones 95 and 97 showed a higher proportion of the vascular bundle compared to U. ruziziensis, U. decumbens and Clone 1. The proportion of the ground parenchyma in the midrib was greater in U. brizantha, Clone 95 and Clone 97. Thus, it can be concluded that the Clone 1 genotypes (from U. ruziziensis) showed leaf tissues (parenchyma and phloem) with higher digestibility potential; in addition, U. brizantha and U. decumbens showed a high percentage of xylem and sclerenchyma, which reduces their quality as forage.

RESUMO: O potencial de digestibilidade das folhas de forrageiras depende da quantidade de seus tecidos com baixa deposição de lignina nas paredes celulares, principalmente o parênquima e floema. O presente trabalho objetivou avaliar a estrutura foliar de diferentes genótipos de Urochloa e seu potencial de digestibilidade foliar. Foram avaliadas as cultivares U. brizantha, U. decumbens, U. ruziziensis e três clones de U. ruziziensis (1, 95 e 97). As plantas foram cultivadas em campo com condições de manejo recomendadas para a espécie, sendo cortadas aos 60 dias e as folhas coletadas aos 15 dias de rebrota. As folhas foram fixadas em FAA 70, armazenadas em etanol 70% e posteriormente submetidas à microtécnica usual para preparação de lâminas semipermanentes. Foram analisadas as regiões internervural e da nervura mediana com o auxílio do software Image J sendo mensurada a área de cada tecido da folha e depois calculada a sua proporção em relação à área total das secções. Na região internervural, a proporção de parênquima foi maior em U. decumbens e no Clone 1. Ainda nesta região, Urochloa brizantha e os Clones 95 e 97 apresentaram maiores médias para a proporção de feixes vasculares. Na nervura mediana, a proporção do parênquima foi maior em U. brizantha, Clone 95 e Clone 97. De maneira geral, o Clone 1 (proveniente de U. ruziziensis) apresentou parênquima e floema em maiores proporções, enquanto genótipos de U. brizantha e U. decumbens demonstram altas quantidades de xilema e esclerênquima que reduzem o seu potencial de digestibilidade.

Regrowth age modifies the leaf anatomy of Brachiaria genotypes / A idade de regeneração modifica a anatomia foliar dos genótipos de Brachiaria

Changes in leaf anatomy were evaluated in genotypes of Brachiaria brizantha, Brachiaria decumbens, Brachiaria ruziziensis and three Brachiaria ruziziensis clones through tissue proportion in internerval and midrib regions at three regrowth ages. Plants were grown and cutting was performed after 60 days. Further, leaves were sampled at 8, 15 and 29 regrowth days and processed with usual plant microtechnique. The internerval region showed higher parenchyma percentage at 15 days for Clone 95 and similar values at 15 and 29 days for Clone 1. The proportion of vascular bundles was lower after 15 days in Clones 1 and 95 and 29 days in B. brizantha. In the midrib, the parenchyma proportion was higher at 29 days in B. brizantha and lower at 15 days in B. ruziziensis. The proportion of vascular bundles was higher at 8 days in B. decumbens, B. brizantha and Clone 1, and lower at 29 days for Clones 97 and 95 and at 8 days in B. ruziziensis. Therefore, the regrowth age modifies the percentage of leaf tissues in Brachiaria genotypes, in which the fibers and vascular bundles increase at 29 days and 8-day-old leaves are not fully developed.

A anatomia foliar foi avaliada em genótipos de Brachiaria brizantha, Brachiaria decumbens, Brachiaria ruziziensis e três clones de Brachiaria ruziziensis; quanto à proporção de tecidos foliares, em três idades de rebrota. As plantas foram cultivadas e cortadas após 60 dias. As folhas foram amostradas aos 8, 15, 29 dias de rebrota e analisadas pela metodologia de microtécnica vegetal. Na região internervural, a proporção de parênquima foi maior aos 15 dias para o Clone 95, e aos 15 e 29 dias para o Clone 1. Proporção de feixes vasculares foi menor aos 15 dias para os Clones 1 e 95 e aos 29 dias para genótipo B. brizantha. Na nervura central, a proporção de parênquima foi maior aos 29 dias para B. brizantha e menor, aos 15 dias, para B. ruziziensis. Proporção dos feixes vasculares foi maior aos 8 dias para genótipo B. decumbens, B. brizantha e para o Clone 1, e menor aos 29 dias para os Clones 97 e 95; aos 8 dias, para genótipo B. ruziziensis. Portanto, a idade de rebrota modifica a porcentagem de tecidos foliares em genótipos de Brachiaria; contudo, fibras e feixes vasculares aumentam aos 29 dias; aos 8 dias, as folhas não estão totalmente desenvolvidas.

Cytotoxic and genotoxic effects of Solanum lycocarpum St. -Hil (Solanaceae) on the cell cycle of Lactuca sativa and Allium cepa / Efeito citotóxicos e genotóxicos de extratos Solanum lycocarpum St. -Hil (Solanaceae) no ciclo celular de Lactuca sativa e Allium cepa

Solanum lycocarpum St.- Hil popularly known as 'fruta-de-lobo' or 'lobeira' is native to the Brazilian Cerrado, and used in folk medicine due to its phytotherapic properties. The action of S. lycocarpum on the cell cycle and chromosomes in order to demonstrate whether there are aneugenic and/or clastogenic effects is unknown. Thus, this study aimed at investigating the cytotoxic and genotoxic potential of methanol and hexane extracts of S. lycocarpum on growth and cell cycle of Lactuca sativa and Allium cepa. Roots from both species were exposed for 72 hours to methanol and hexane extracts with 50, 100, and 200 µg mL-1 of S. lycocarpum. Slides were prepared by the squash technique and then analyzed to determine the mitotic index and the total of chromosomal and nuclear abnormalities. The frequencies of chromosomal and nuclear abnormalities were high and significant with a dose-dependent effect, indicating that S. lycocarpum has a cytotoxic and genotoxic action depending on the dose used on meristem cells of A. cepa and L. sativa.

Solanum lycocarpum St.-Hil (Solanaceae) conhecida popularmente como fruta-de-lobo ou lobeira é uma planta nativa do Cerrado brasileiro, utilizada na medicina popular nos tratamentos de diabetes, obesidade e redução do colesterol. Ainda não é conhecida a ação de S. lycocarpum sobre o ciclo celular e os cromossomos, demonstrando se possuem efeitos aneugênicos e/ou clastogênicos. O objetivo desse estudo foi investigar o potencial citotóxico e genotóxico dos extratos metanólico e hexânico de S. lycocarpum sob o crescimento e ciclo celular de Lactuca sativa e Allium cepa. As raízes de ambas as espécies foram expostas por 72h aos extratos metanólico e hexânico com 50, 100 e 200 µg mL-1 de S. lycocarpum. As lâminas foram montadas pela técnica de esmagamento e em seguida foram analisadas, afim de determinar o índice mitótico e anormalidades cromossômicas e nucleares. As frequências de anormalidades cromossômicas e nucleares foram altas e significativas, com efeito dose-dependente e confirmando que S. lycocarpum tem ação citotóxica e genotóxica de acordo com a dose utilizada sobre as células meristemáticas de A. cepa e L. sativa.

Stability in chromosome number and DNA content in synthetic tetraploids of Lolium multiflorum after two generations of selection / Estabilidade no número cromossômico e no conteúdo de DNA em tetraploides sintéticos de Lolium multiflorum após duas gerações de seleção

ABSTRACT: Chromosome doubling of Italian ryegrass genotypes ( Lolium multiflorum Lam.) adapted to the brazilian edaphoclimatic conditions is an important strategy used by breeders and aims to obtain more vigorous genotypes with better forage quality and disease resistance. The effectiveness of chromosome doubling can be measured by genetic stability and fertility rates of plants over generations. However, a common problem in the polyploidization process is the regeneration of mixoploid plants that have impaired fertility and genetic stability. The objective of this study was to verify if progenies of recently tetraploidized plants remain stable regarding DNA content and chromosome number, over two generations. Progenies of L. multiflorum plants artificially tetraploidized with colchicine treatment were evaluated. Chromosome counting and estimates of the DNA content were used to evaluate the genetic stability. The percentage of tetraploid plants (4X) increased over generations (18%, 34% and 91% in cycle 0, 1 and 2, respectively). All progenies identified as tetraploid by flow citometry showed variation in chromosome number (mixoploidy), but produced viable seeds. Results showed that stabilization in chromosome number and DNA content in tetraploidized plant progenies requires time and that the success of this procedure depends on a continuous and accurate screening and selection.

RESUMO: A duplicação cromossômica de genótipos de azevém anual ( Lolium multiflorum Lam.) adaptados às condições edafoclimáticas brasileira é uma estratégia importante usada pelos melhoristas e visa a obtenção de genótipos mais vigorosos com melhor qualidade de forragem e resistência a doenças. A eficiência da duplicação cromossômica pode ser medida pela estabilidade genética e taxas de fertilidade das plantas ao longo das gerações. No entanto, um dos problemas comumente encontrados no processo de poliploidização é a regeneração de plantas mixoploides que apresentam comprometimento na fertilidade e instabilidade genética. O objetivo deste estudo foi verificar se progênies oriundas de plantas tetraploidizadas recentemente se mantêm estáveis quanto ao conteúdo de DNA e ao número cromossômico, ao longo de duas gerações. Foram avaliadas progênies de plantas de L. multiflorum tetraploidizadas artificialmente com tratamento de colchicina. A estabilidade genética foi avaliada por meio de contagens cromossômicas e estimativa da quantidade de DNA. A porcentagem de plantas tetraploides (4X) aumentou ao longo das gerações (18%, 34% e 91% no ciclo de 0, 1 e 2, respectivamente). Todas as progênies identificadas como tetraploides por meio de citometria de fluxo apresentaram variação no número cromossômico (mixoploidia), entretanto, produziram sementes viáveis. Os resultados demonstraram que a estabilização no número cromossômico e no conteúdo de DNA em progênies de plantas tetraploidizadas requer tempo e que o sucesso desse procedimento depende de um contínuo e rigoroso monitoramento e seleção.

Intra-inflorescence pollen viability in accessions of Brachiaria ruziziensis / Viabilidade de pólen intra-inflorescência em acessos de Brachiaria ruziziensis

Knowledge about the pollen viability is important to ensure success in controlled hybridizations and, consequently, support breeding programs. The aims of this study were to evaluate the pollen viability in progenies of artificially induced tetraploid accessions of Brachiaria ruziziensis, and to verify if the position of the flower buds on the raceme affects the pollen viability rate. Staining of aborted and non-aborted pollen (Alexander's technique) was used to determine the viability of the pollen grains. Tetraploid accessions of B. ruziziensis plants had high pollen viability (x = 76.8% to x = 99.6%). Some of these plants had viability rates similar to diploid B. ruziziensis, showing that the induction of chromosome duplication by colchicine did not result in abnormalities in production and morphology of pollen grains. Pollen grains from middle and apical regions of the raceme presented higher viability rates (x = 97.9% and x = 97.7% respectively). The viability of pollen grains in artificially induced tetraploid accessions of B. ruziziensis plants was high, which may favor obtaining fertile descendants in possible crosses.

O conhecimento da viabilidade de grãos de pólen é imprescindível para assegurar o sucesso nas hibridações controladas e, consequentemente, auxiliar programas de melhoramento genético. O objetivo deste estudo foi avaliar a viabilidade de grãos de pólen em progênies de Brachiaria ruziziensis tetraploidizadas artificialmente, além de verificar se há efeito da posição dos botões florais no racemo sobre a taxa de viabilidade de pólen. A coloração de pólen abortado e não abortado (técnica de Alexander) foi usado para determinar a viabilidade dos grãos de pólen. Plantas de B. ruziziensis apresentaram elevada viabilidade de pólen (x = 76,8% a x = 99,6%). Algumas dessas plantas apresentaram taxas de viabilidade similares a B. ruziziensis diploide, mostrando que a indução de duplicação cromossômica usando colchicina não resultou em anormalidades na produção e na morfologia dos grãos de pólen. Grãos de pólen das regiões mediana e apical do racemo apresentaram maiores taxas de viabilidade (x = 97,9% e x = 97,7%, respectivamente). A viabilidade dos grãos de pólen em plantas de Brachiaria ruziziensis tetraploidizadas artificialmente foi alta, o que pode favorecer a obtenção de descendentes férteis em eventuais cruzamentos.

Adaptive leaf anatomical characteristics of Brachiaria ruziziensis (Poaceae) genotypes in different environments / Características anatômicas foliares adaptativas de genótipos de Brachiaria ruziziensis (Poaceae) em diferentes ambientes

Studies on morphological plasticity are extremely important to plant breeding seeking to optimize genotype interactions with their environments. The present study evaluated 38 genotypes of Brachiaria ruziziensis cultivated during the rainy (October to March) and dry (April to September) seasons and examined variations in their anatomical characteristics. Fully expanded leaves were collected and fixed in FAA70 (formaldehyde: acetic acid: ethyl alcohol) for 72h and subsequently stored in 70% alcohol. Median sections of leaf blades were examined and evaluated according to traditional plant anatomical procedures. Genotypes 15, 27, 40, 53, and 90 demonstrated interactions with the environment in five of the anatomical characteristics evaluated; genotypes 1 and 33 presented no plasticity in any of the characteristics examined. Except for the thickness of abaxial (ABT) and adaxial (ADT) epidermal surfaces, the genotypes showed different behaviors for all the other characteristics evaluated: mesophyll thickness (MT), xylem diameter (XD), distance between bundles (DB), number of bundles (NB), number of bulliform cells (NBC), sclerenchyma tissue area (%L), and bulliform cell area (ABC).

O estudo da plasticidade morfológica é de grande importância para os programas de melhoramento que desejam obter materiais promissores quando apresentam a interação genótipo com ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar 38 genótipos de Brachiaria ruziziensis cultivados na época das águas (outubro a março) e da seca (abril a setembro) e observar variações nas características anatômicas nas diferentes estações. Folhas completamente expandidas foram coletadas e fixadas em FAA70 por 72h e armazenadas em álcool 70%. Amostras foliares na parte mediana foram avaliadas de acordo com os procedimentos usuais de anatomia vegetal. Os genótipos 15, 27, 40, 53, e o 90 apresentaram interação com o ambiente em cinco características avaliadas. Os genótipos 1 e 33 não apresentaram plasticidade para nenhuma mensuração. Exceto para espessura das faces abaxial (EBA) e abaxial (EDA) da epiderme, os genótipos apresentaram comportamento diferente para as demais características avaliadas: espessura do mesofilo (EM), diâmetro do xilema (DX), distancia entre feixes (DF), número de feixes (NF) e de células buliformes (NCB), área do tecido esclerenquimático (%L) e das células buliforme (ACB).

Antibacterial activity of vegetal extracts against serovars of Salmonella / Atividade antibacteriana de extratos vegetais sobre sorovares de Salmonella

in vitro antibacterial activity of 21 hydroethanolic vegetal extracts was assessed against 20 serovars of Salmonella. Regarding the tested extracts, 85.7 percent of them presented antibacterial activity. The six active extracts which showed activity on the largest number of serovars and the extract of Eucalyptus sp. were submitted to the determination of Minimum Inhibitory Concentration (MIC) and Minimum Bactericidal Concentration (MBC). Of these, six extracts showed bacteriostatic and bactericidal activity with MIC and MBC for Punica granatum (pomegranate) from 20 and 60mg mL-1, for Eugenia jambolana (rose apple) from 40 and 240mg mL-1, Eugenia uniflora (surinam cherry) from 80 and 240mg mL-1, Caryophyllus aromaticus (clove) from 10 and 60mg mL-1, Psidium araca from 30 and 320mg mL-1 and Eucalyptus sp. from 40 and 160mg mL-1. Achyrocline satureioides (macela) presented only bacteriostatic potential and MIC from 160mg mL-1. Caryophyllus aromaticus, Eucalyptus sp., and Psidium araca presented the best results for bactericidal activity, inhibiting, respectively, 84.2 percent, 42.1 percent, and 17.6 percent of Salmonella's serovars. The activity of each extract varied for different serovars; S. London presented resistance to the six extracts in MBC, while S. Pullorum was the most susceptible serovar.

A atividade antibacteriana de 21 extratos hidroetanólicos vegetais foi avaliada in vitro frente a 20 sorovares de Salmonella. Dos extratos testados, 85,7 por cento apresentaram atividade antibacteriana. Os seis extratos que evidenciaram atividade sobre o maior número de sorovares e Eucalyptus sp. foram submetidos à determinação da Concentração Inibitória Mínima (CIM) e Concentração Bactericida Mínima (CBM). Destes, seis extratos apresentaram atividade bacteriostática e bactericida com MIC para Punica granatum (romã) a partir de 20 e 60mg mL-1, Eugenia jambolana (jambolão) de 40 e 240mg mL-1, Eugenia uniflora (pitanga) de 80 e 240mg mL-1, Caryophyllus aromaticus (cravo) de 10 e 60mg mL-1, Psidium araca (araçá) 30 e 320mg mL-1 e Eucalyptus sp. (eucalipto) de 40 e 160mg mL-1. Achyrocline satureioides (macela) apresentou apenas atividade bacteriostática e MIC a partir de 160mg mL-1. Caryophyllus aromaticus, Eucalyptus sp. e Psidium araca apresentaram os melhores resultados para a atividade bactericida, inativando, respectivamente, 84,21 por cento, 42,1 por cento e 17,64 por cento dos sorovares de Salmonella. A atividade de cada extrato variou para diferentes sorovares. Nenhum dos seis extratos avaliados evidenciou atividade bactericida frente a S. London, enquanto S. Pullorum foi o sorovar mais sensível.

Meiotic and mitotic behaviour of B chromosomes of ryegrass / Comportamento dos cromossomos B na mitose e na meiose de azevém

Mitotic and meiotic analyses using conventional and fluorescent stains were employed in plants (accession ETBAZ 055 - origin: Capão do Leão, Rio Grande do Sul State, Brazil) from the Germplasm Active Bank of Ryegrass (Banco Ativo de Germoplasma de Azevém) of Embrapa, for observing the behaviour of B chromosomes. In several meiotic stages, there were observed up to two B chromosomes, which have presented an unstable behaviour regarding their precocious ascension to metaphase I or delays during anaphase I. At the end of the process, the Bs showed predominantly segregation for the nuclei under formation in order to guarantee their propagation. Concerning the cells that comprise the anther tapetum and the root meristems, the B chromosomes have presented a more stable behaviour.

Análises mitóticas e meióticas com coloração convencional e fluorescente foram realizadas em plantas (acesso ETBAZ 055 - procedência Capão do Leão, Rio Grande do Sul) provenientes do Banco Ativo de Germoplasma de Azevém da Embrapa para observar o comportamento dos cromossomos B. Em vários estágios da meiose, foram observados um a dois cromossomos B, os quais apresentaram um comportamento instável, com ascensão precoce na metáfase I ou atrasos na anáfase I. Ao final do processo, os Bs exibiram predominantemente segregação para os núcleos em formação, a fim de garantir a sua propagação. Nas células que constituem o tapete da antera e nos meristemas da raiz, os cromossomos B apresentaram um comportamento mais estável.

Variação cromossômica numérica em Pennisetum / Chromosome number variation in Pennisetum

Entre os acessos de Pennisetum da Coleção de Germoplasma da Embrapa Gado de Leite - Juiz de Fora, MG, avaliados em estudos anteriores, o BAG 55, capim-elefante cv. Kizozi, introduzido do Estado da Bahia e cuja origem genealógica é desconhecida, apresentou variação cromossômica numérica (2n=54 a 66 cromossomos) em diversas contagens, embora a sua identificação no Banco de Germoplasma como P. purpureum Schum. sugerisse que o mesmo apresentasse 2n=28 cromossomos. Neste estudo foram feitas análises mitóticas comparativas entre este acesso com outros quatro representantes de capim-elefante (P. purpureum) e foram obtidas medições cromossômicas. Para o acesso BAG 55 também foram realizadas análises meióticas e de viabilidade de pólen. Os resultados das análises mitótica e meiótica confirmaram o número cromossômico desse acesso como sendo 2n=54, indicando que não se trata de uma variedade de capim-elefante (P. purpureum), mas de uma espécie selvagem de Pennisetum. As observações citogenéticas revelaram que há variações somente em nível somático, caracterizando-se como um caso de polissomatia e aneussomatia.

Among the accessions of Pennisetum of the Germplasm Collection of Embrapa Gado de Leite - Juiz de Fora, MG evaluated in previous studies, BAG 55, elephant grass cv. Kizozi, introduced from the Bahia State and whose genealogical origin is unkown, presented chromosome number variation (2n=54 to 66 chromosomes) in several counts, although its identification in the Germplasm Bank as P. purpureum Schum. suggested that it presented 2n=28 chromosomes. In this study comparative mitotic analysis among this accession with other four elephant grass (P. purpureum) and chromosome measurements were performed. For the BAG 55 accession meiotic and pollen viability analysis were also accomplished. The results of the mitotic and meiotic analysis confirmed the chromosome number of the accession as 2n=54, indicating that it is not an elephantgrass variety (P. purpureum), but of a wild species of Pennisetum. The cytogenetic observations revealed that there are only variations in somatic level, as a case of polissomaty and aneussomaty.

Meiosis in elephant grass (Pennisetum purpureum), pearl millet (Pennisetum glaucum) (Poaceae, Poales) and their interspecific hybrids

The cultivated and sexually compatible species Pennisetum purpureum (elephant grass, 2n = 4x = 28) and Pennisetum glaucum (pearl millet, 2n = 2x = 14) can undergo hybridization which favors the amplification of their genetic background and the introgression of favorable alleles into breeding programs. The main problem with interspecific hybrids of these species is infertility due to triploidy (2n = 3x = 21). This study describes meiosis in elephant grass x pearl millet hybrids and their progenitors. Panicles were prepared according to the conventional protocol for meiotic studies and Alexander's stain was used for assessing pollen viability. Pearl millet accessions presented regular meiosis with seven bivalents and high pollen viability. For elephant grass, 14 bivalents in diakinesis and metaphase I were observed. The BAG 63 elephant grass accession, derived from tissue culture, presented a high frequency of meiotic abnormalities. The three hybrid accessions presented a high frequency of abnormalities characterized by irregular chromosomal segregation which resulted in the formation of sterile pollen.

Cytotaxonomy of some species and of interspecific hybrids of Pennisetum (Poaceae, Poales)

Cytotaxonomic studies were carried out on 26 accessions of Pennisetum spp. originating from the Active Germplasm Bank of Embrapa Gado de Leite-Juiz de Fora, Minas Gerais, Brazil.This study presents cytogenetics and reproductive morphological data for each one of these accessions, which allowed groupings and suggest botanical identifications to be established. The metaphases of the accessions characterized as P. purpureum confirmed the presence of 2n = 28 chromosomes that have already been described for this species. For the hybrids between P. purpureum and P. glaucum and for the hexaploids, resulting from the chromosome duplication of these hybrids, 2n = 21 and 2n = 42 chromosomes were confirmed, respectively. The wild accession identified as P. setosum showed metaphases with 2n = 54 chromosomes, while those characterized as P. nervosum had cells with 2n = 36 chromosomes. The wild accession 15 was different from the others for the morphological characters, with 2n = 36 chromosomes, and was classified as P. orientale. Two statistical procedures were used (canonical variables and cluster analysis on the basis of the Mahalanobis distance), and the results confirmed the conclusions obtained from the cytogenetic and morphologic analysis