Photosynthetic acclamatory response of Panicum antidotale Retz. populations to root zone desiccation stress

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.

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.

Productivity and drought tolerance of cassava cultivars in the Coastal Tablelands of Northeastern Brazil / Produtividade e tolerância à deficiência hídrica de cultivares de mandioca nos Tabuleiros Costeiros do Nordeste

ABSTRACT: Ten cassava cultivars were grown in the field and evaluated to identify the most adapted to the Coastal Tablelands of northeast Brazil. The cultivars showed differences in proline and chlorophyll contents, plant height, number of leaves and branches, canopy area and root production, however they did not differ on photosynthetic rates. Cultivars 'Tianguá' and '9783-13' presented lower root yield, whereas 'BRS Tapioqueira' and 'Irará' had the highest root yield. Few leaves coupled with the highest water use efficiency for CO2 assimilation was found in 'BRS Kiriris' in contrast to 'BRS Jarina' and '9783-13'. 'BRS Caipira' had high proline content in both Umbaúba and Frei Paulo areas, traits usually associated to drought tolerance, that contribute to the adaptation. It is also important to consider that cultivar 'BRS Caipira' was the first to present increase in chlorophyll content after extended period of drought, that indicates a faster recovery after dry season. Furthermore, the results indicated that the most adapted cultivars for cultivation in this area are 'Irará', 'BRS Tapioqueira', 'BRS Kiriris' and 'BRS Caipira'.

RESUMO: Dez cultivares de mandioca foram cultivadas no campo e avaliadas para identificar a mais adaptada aos Tabuleiros Costeiros do Nordeste do Brasil. As cultivares apresentaram diferenças nos teores de prolina e clorofila, altura, número de folhas e ramos, área de copa e produção de raízes, no entanto, não diferiram quanto às taxas fotossintéticas. As cultivares 'Tianguá' e '9783-13' apresentaram menor rendimento de raízes e 'BRS Tapioqueira' e 'Irará' maior rendimento. Poucas folhas e maior eficiência no uso da água para a assimilação de CO2 foi verificado em 'BRS Kiriris', em contraste com 'BRS Jarina' e '9783-13'. 'BRS Caipira' teve alto teor de prolina em Umbaúba e em Frei Paulo, características geralmente associadas à tolerância à seca, que contribuem para adaptação. Também é importante considerar que a cultivar 'BRS Caipira' foi a primeira a apresentar aumento no teor de clorofila após longo período de seca, o que indica recuperação mais rápida após período seco. Além disso, os resultados indicam que as cultivares mais adaptadas ao cultivo nessa área são 'Irará', 'BRS Tapioqueira', 'BRS Kiriris' e 'BRS Caipira'.

Aspectos fisiológicos e bioquímicos de cultivares de soja submetidos a déficit hídrico induzido por PEG 6000 / Phisiological and biochemical aspects of soybean cultivars submitted to water deficit induced by PEG 6000

Na cultura da soja, o déficit hídrico é um dos fatores limitantes à obtenção da máxima produtividade. A identificação de genótipos com capacidade de tolerância à seca é fundamental para a solução desse problema. Objetivou-se, neste trabalho, analisar a qualidade fisiológica e as respostas bioquímicas de cultivares de soja (MG/BR 46 Conquista, UFUS Carajás, UFUS Impacta, UFUS Riqueza e UFUS Xavante) submetidas ao estresse hídrico com soluções de PEG 6000 em diferentes níveis de potencial osmótico (0; -0,1; -0,2; -0,3 e -0,4 MPa). Avaliou-se a qualidade fisiológica das cultivares por meio dos testes de comprimento de plântulas e biomassa fresca e seca de plântulas. As respostas bioquímicas foram avaliadas pela detecção do ácido indol-acético, pelo conteúdo de sacarose e pelo transporte de água nas plântulas. A cultivar UFUS Riqueza apresentou os melhores desempenhos nos testes de qualidade fisiológica, conteúdo de sacarose, absorção e velocidade de absorção de água em plântulas. A cultivar UFUS Xavante mostrou a maior concentração de AIA e o maior massa de plântulas no teste de transporte de água.

In soybean culture water deficit is one of the most limiting factors to the maximum yield obtained. Genotypes identification with drought tolerance capacity is fundamental to solve this problem. The objective in this paper was analyze the physiological quality and physiological and biochemical responses of soybeans cultivars (MG/BR 46 Conquista, UFUS Carajás, UFUS Impacta, UFUS Riqueza and UFUS Xavante) submitted to water stress with PEG 6000 solutions in different levels of osmotic potentials (0; -0,1; -0,2; -0,3 and -0,4 MPa). Physiological quality of cultivars were evaluated by seedling length test and fresh and dry biomass. The biochemical responses were evaluated by detection of indol-acetic acid (IAA), by saccharose content and seedling water transportation. UFUS Riqueza presented the best performance in physiological quality tests, saccharose content, absorption and water absorption velocity in seedling. UFUS Xavante showed the highest IAA's concentration and the greater weight of seedling in water transportation test.