Cold tolerance of forage plant species / Tolerância ao frio em espécies de forrageiras

The occurrence of frost in southern and southeastern Brazil affects pasture quality and limits the use of forage species with high yield potential. Therefore, elucidating the cold tolerance of individual forage species could facilitate the selection of species that will optimize production and animal feeding throughout the year. Accordingly, the aim of the present study was to evaluate the cold tolerance of forage species to low temperatures, based on cell membrane stability and photoinhibition. Alfalfa (Medicago sativa), sorghum (Sorghum bicolor), black oat (Avena strigosa), marandu grass (Urochloa brizantha), pearl millet (Pennisetum americanum), mombaça grass (Megathyrsus maximus), and bermuda grass ‘Tifton 85 (Cynodon spp) plants were subjected to temperatures of 0.2, -0.9, -1.8, -2.7, -4.1, -4.6, and -6.2 °C for 1 h in a growth chamber. Cell membrane stability and photoinhibition were based on the electrical conductivity of leaf section solutions and chlorophyll fluorescence, respectively. Initial cold damage corresponded to a sudden increase in leaf solution conductivity and decrease in fluorescence. Millet and sorghum were able to tolerate exposure to temperatures as low as -2.7 °C, whereas black oat, marandu grass, alfafa, and mombaça grass were able to tolerate exposure to -4.1 °C, and bermuda grass ‘Tifton 85 was able to withstand temperatures below -6.2 °C.(AU)

A ocorrência de geadas no Sudeste e Sul do Brasil afeta a qualidade das pastagens e limita o uso de espécies com elevado potencial produtivo. O conhecimento da tolerância das forrageiras ao estresse por baixa temperatura contribui para a seleção das melhores espécies a serem utilizadas, levando à otimização de sua produção e garantindo o pastejo dos animais o ano inteiro. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a tolerância de espécies forrageiras às temperaturas baixas pela estabilidade da membrana celular e fotoinibição após o estresse por frio. Foram analisadas as forrageiras: alfafa (Medicago sativa), sorgo (Sorghum bicolor), aveia-preta (Avena strigosa), capim-marandu (Urochloa brizantha), milheto (Pennisetum americanum), capim-mombaça (Megathyrsus maximus) e Tifton 85 (Cynodon spp). As plantas foram submetidas às temperaturas de 0,2; -0,9; -1,8; -2,7; -4,1; -4,6 e -6,2 °C, durante uma hora, no interior de câmara de crescimento com condições de luminosidade e temperatura controladas, e avaliadas por meio do teste de condutividade elétrica da solução de secções foliares e fluorescência. O início dos danos correspondeu a um aumento súbito na condutividade elétrica da solução e diminuição na fluorescência. A tolerância das espécies forrageiras ao frio foi até a temperatura -2,7°C para milheto e sorgo; -4,1°C para alfafa, aveia-preta, Marandu e Mombaça, e inferior a -6,2°C para o Tifton 85.(AU)

Inativação fotodinâmica de Pseudomonas fluorescens em derivado lácteo

As indústrias de derivados lácteos demandam novas tecnologias eficientes para eliminação de microrganismos contaminantes, sobretudo bactérias psicrotolerantes, como Pseudomonas fluorescens, capaz de se proliferar em baixas temperaturas, formar biofilmes e produzir proteases termoestáveis. Dentre os métodos desenvolvidos, revestimentos comestíveis e biodegradáveis são eficientes para preservação de queijos, principalmente quando adicionados de compostos ativos, como a curcumina, substância antimicrobiana e antioxidante extraída do açafrão (Curcuma longa L.; Zingiberaceae). Sua alta instabilidade fotoquímica, geralmente considerada indesejável, é uma característica interessante para fotossensibilizadores empregados em inativação fotodinâmica de microrganismos. Esta modalidade terapêutica se baseia na produção de espécies reativas de oxigênio por meio da oxidação fotoquímica de corantes expostos à irradiação. Entretanto, na indústria alimentícia, este recurso ainda é pouco explorado, sendo as pesquisas focadas em desinfecção da superfície de frutas, vegetais, embalagens e instalações. Desta forma, objetivou-se determinar in vitro o potencial fototóxico da curcumina solubilizada em diferentes meios (dimetilsulfóxido, etanol, polietilenoglicol 6000 e Pluronic® F127) contra Pseudomonas fluorescens. Em queijo Minas Frescal experimentalmente inoculado com Pseudomonas fluorescens, aliou-se a propriedade antimicrobiana e potencial fotossensibilizador da Curcumina aplicada em revestimento comestível e biodegradável de gelatina. Os revestimentos foram caracterizados quanto às propriedades mecânicas e permeabilidade ao vapor de água. O armazenamento dos queijos simulou a vida de prateleira do produto e as embalagens foram abertas nos tempos 0, 3, 6, 9 e 12 dias para análises microbiológicas, pH, atividade de água, índices de extensão e profundidade de proteólise, textura e cor. A eficiência da inativação fotodinâmica foi influenciada pelos solubilizantes e concentrações de fotossensibilizador. A curcumina apresentou atividade antimicrobiana no escuro e efeito sinérgico com irradiação, sendo dimetilsulfóxido e etanol os solubilizantes que permitiram maior atividade fototóxica e reduziram 7 logUFC/mL de Pseudomonas fluorescens com apenas 62,50 g/mL de curcumina. Nos revestimentos comestíveis, a hidrofobicidade da curcumina reduziu a permeabilidade ao vapor de água sem alterar as propriedades mecânicas. Nos queijos, apesar da fotoinibição dos microrganismos ser dificultada pela complexidade da superfície, o efeito antibacteriano da curcumina (500 g/mL) diminuiu a contagem de Pseudomonas fluorescens (P<,0001), resultando em menor proteólise (P<0,05), além de maior dureza e mastigabilidade ao fim do período avaliado. Amostras com curcumina irradiada apresentaram coloração semelhante ao tratamento controle, indicando a fotodegradação do fotossensibilizador após exposição à luz. Portanto, a curcumina é adequada como antimicrobiano e fotossensibilizador para inativação fotodinâmica de Pseudomonas fluorescens, sendo uma alternativa promissora para a indústria de queijos e outros derivados lácteos.

The dairy derivatives industries demand new efficient technologies to eliminate contaminating microorganisms, especially psychrotolerant bacteria, such as Pseudomonas fluorescens, capable of proliferating at low temperatures, forming biofilms and producing thermostable proteases. Among the developed methods, edible and biodegradable coatings are efficient for preserving cheeses, especially when added with active compounds, such as curcumin which is an antimicrobial and antioxidant substance extracted from turmeric (Curcuma longa L.; Zingiberaceae). Its high photochemical instability, generally considered undesirable, is an interesting feature for photosensitizers used in photodynamic inactivation of microorganisms. This therapeutic modality is based on the production of reactive oxygen species through the photochemical oxidation of dyes exposed to irradiation. However, in the food industry, this resource is still little explored, with research focused on disinfecting the surface of fruits, vegetables, packaging, and facilities. Thus, the objective was to determine in vitro the phototoxic potential of curcumin solubilized in different media (dimethyl sulfoxide, ethanol, polyethylene glycol 6000 and Pluronic® F127) against Pseudomonas fluorescens. In Minas Frescal cheese experimentally inoculated with Pseudomonas fluorescens, the antimicrobial property and photosensitizing potential of Curcumin applied in edible and biodegradable gelatin coating were combined. The coatings were characterized in terms of mechanical properties and water vapor permeability. The cheese storage simulated the product's shelf life and the packaging was opened at times 0, 3, 6, 9 and 12 days for microbiological analysis, pH, water activity, extent and depth index of proteolysis, texture and color evaluations. The efficiency of photodynamic inactivation was influenced by the solubilizers and concentrations of photosensitizer. Curcumin showed antimicrobial activity in the dark and synergistic effect with irradiation, with dimethyl sulfoxide and ethanol being the solubilizers that allowed higher phototoxic activity and reduced 7 log CFU/mL of Pseudomonas fluorescens with only 62.50 g/mL of curcumin. In edible coatings, the hydrophobicity of curcumin reduced the water vapor permeability without changing the mechanical properties. In cheeses, despite the photoinhibition of microorganisms being hampered by the complexity of the surface, the antibacterial effect of curcumin (500g/mL) decreased the count of Pseudomonas fluorescens (P <.0001), resulting in less proteolysis (P <0.05), in addition to greater hardness and chewability at the end of the evaluated period. Samples with irradiated curcumin showed a color similar to the control treatment, indicating the photodegradation of the photosensitizer after exposure to light. Therefore, curcumin is suitable as an antimicrobial and photosensitizer for photodynamic inactivation of Pseudomonas fluorescens, being a promising alternative for cheese and other dairy products.

CULTIVO DO CAMARÃO BRANCO DO PACÍFICO Litopenaeus vannamei (BOONE, 1931) EM SISTEMA BFT COM DIFERENTES FOTOPERÍODOS: EFEITOS SOBRE A COMUNIDADE MICROBIANA, QUALIDADE DA ÁGUA E DESEMPENHO ZOOTÉCNICO

Em um sistema de bioflocos, existe mudanças nas comunidades microbianas durante um ciclo de criação de camarão. Geralmente, as bactérias heterotróficas são substituídas por uma comunidade fotoautotrófica ou quimiautotrófica. Quando a água é exposta a luz solar, pode mudar abruptamente de um sistema heterotrófico, para um sistema predominantemente fotoautotróficos. O objetivo deste estudo foi avaliar a comunidade microbiana na criação do camarão branco do Pacífico Litopenaeus vannamei com restrição luz. O estudo foi realizado em uma estufa retangular com 12 tanques (800 L) com densidade de estocagem de 500 camarões/m³e peso inicial de 0,053g. O experimento foi delineado com três tratamentos e quatro repetições distribuídos em: fotoperíodo natural 12horas claro/12 horas escuro (FPN); claro total, sendo 24 horas claro (24hCL) e escuro total com 24 horas escuro (24hES). Os camarões foram alimentados com ração comercial duas vezes ao dia na fase de berçário (40% PB) e engorda (38% PB). Foram encontradas diferenças significativas entre os parâmetros de qualidade da água em amônia, nitrito, CO2, luz (Ix) e clorofila (p0,05). Também foram encontradas diferenças no desempenho zootécnico como: peso final, biomassa final, crescimento semanal, crescimento após uma grama e sobrevivência (p0,05). Na Análise proximal do biofloco foi encontrada diferença significativa em proteína e lipídeos com melhores resultados nos tratamentos FPN e 24hCL (p0,05). Na abundância de bactérias como cocoides aderidas, filamentosas livre, filamentosa aderida, vibrio e bacilo houve diferença significativa com maior abundância nos tratamentos FPN e 24hCL (p0,05). Em protozoários na abundância de flagelados fotoautotróficos, flagelados heterotróficos, ciliados, também houve diferença significativa com maior concentração nos tratamentos FPN e 24hCL (p0,05). Os grupos de rotíferos, dinoflagelados e nematoides também houve diferença significativa (p0,05). A restrição de luz proporcionou uma melhor nitrificação evitando uma fotoinibição das bactérias nitrificantes. Por outro lado, a presença de luz no sistema de cultivo influenciou positivamente na abundância de microrganismos, refletindo em um melhor desempenho zootécnico de L. vannamei.

In Biofloc Technology (BFT) Systems, there are changes in microbial communities during a shrimp culture cycle; usually, heterotrophic bacteria are replaced by a photoautotrophic or chemoautotrophic community. When the water is exposed to sunlight, it can abruptly change from a heterotrophic system to a predominantly photoautotrophic system. The aim of this study was to evaluate the microbial community in a rearing of the Pacific white shrimp Litopenaeus vannamei with light restriction. The study was conducted in 12 tanks (800 L) with a storage density of 500 shrimp/m³ and an initial shrimp weight of 0.053 g. The experiment was designed with three treatments and four replicates distributed into the following groups: i) natural photoperiod - 12 h light/12 h dark (NP); ii) 24 h light (24hLI); and iii) 24 h dark (24hDA). Significant differences were found in water quality parameters (lower values of ammonia and nitrite in the 24hDA treatment), and higher values of CO2, light (Ix) and chlorophyll were observed for the NP and 24hLI treatments than for the 24hDA treatment (p<0.05). Zootechnical performance registered higher values in final weight, final biomass, weekly growth rate and survival in the NP and 24hLI treatments than in the 24hDA treatment (p<0.05). Proximal analysis of the biofloc showed higher concentrations of proteins and lipids in the NP and 24hLI treatments than in the 24hDA treatment (p<0.05), and there was a greater abundance of bacteria (attached coccoid, free filamentous, and attached filamentous bacteria, Vibrio and Bacillus) in NP and 24hLI than in 24hDA (p<0.05). There was a greater abundance of photoautotrophic flagellates, heterotrophic flagellates, ciliates. The groups dinoflagellates, rotifers and nematodes in NP and 24hLI than in 24hDA (p<0.05). The results show that light restriction favoured nitrification. However, light promoted an increased abundance of microorganisms, providing an additional food source and reflecting a lower rate of feed conversion, higher survival and better growth performance for L. vannamei.

Análise dos transientes da fluorescência da clorofila a de plantas jovens de Carapa guianensis e de Dipteryx odorata submetidas a dois ambientes de luz

Tropical tree species are almost always under high irradiance in the Amazonian. The high energy flux can be decisive for the success or not in the initial establishment in the field. The objective of this study was to investigate the answers of young plants of andiroba (Carapa guianensis Aubl) and cumaru (Dipteryx odorata (Aublet) Willd) exposed to two light environments (shade and sunlight). The experiment was carried in Manaus-AM, Brazil (3º8'S, 59º52'W). Analysis of chlorophyll a fluorescence transients were obtained in intact and healthy leaves between 10:00 to 12:00 am. The curve OJIP indicated that the species high irradiance exposed presented photoinhibition after 45 days of experiment. Andiroba and cumaru plants exposed to sunlight exhibited low values of TRo/ABS (7.17 and 20.4%, respectively), ETo/TRo (14.5 and 27.2%, respectively) and ETo/ABS (20.6 and 42.2%, respectively) and high values of DIo/ABS (26.9 and 43.0%, respectively), compared with plants exposed to the shadow with 45 days of experiment. As for phenomenological flux, most of the parameters, low values were observed for both exposed species in the sunlight. Andiroba and cumaru plants exposed in the sunlight exhibited low values of PIABS (63.3 and 78.7%, respectively) compared with exposed plants to the shadow at the end of the experiment. Although the species have suffered with the stress for high irradiance andiroba specie presented better performance than cumaru being indicated for use in production planting or degraded area restoration.

Espécies arbóreas tropicais estão quase sempre sob alta irradiância na Amazônia. O elevado fluxo energético pode ser decisivo para o sucesso ou fracasso no estabelecimento inicial das plantas no campo. O objetivo deste trabalho foi investigar as respostas de plantas jovens de andiroba (Carapa guianensis Aubl) e cumaru (Dipteryx odorata (Aublet) Willd) expostas a dois ambientes de luz (sombra e sol). O experimento foi conduzido em Manaus-AM, Brasil (3º8'S, 59º52'W). As análises dos transientes da fluorescência da clorofila a e os parâmetros relacionados foram obtidos em folhas intactas e saudáveis no período entre 10:00 e 12:00h. A curva OJIP indicou que ambas as espécies expostas à alta irradiância apresentaram fotoinibição após 45 dias de experimento. Plantas de andiroba e cumaru expostas ao sol exibiram menores valores de TRo/ABS (7,17 e 20,4%, respectivamente), ETo/TRo (14,5 e 27,2%, respectivamente) e ETo/ABS (20,6 e 42,2%, respectivamente) e maiores valores de DIo/ABS (26,9 e 43,0%, respectivamente), comparadas com plantas exposta à sombra. Quanto ao fluxo fenomenológico, para a maioria dos parâmetros, menores valores foram observados para ambas as espécies expostas ao sol. Plantas de andiroba e cumaru expostas ao sol exibiram valores menores de PI ABS (63,3 e 78,7%, respectivamente) comparadas com plantas expostas à sombra no final do experimento. Apesar de ambas as espécies terem sofrido com o estresse por alta irradiância, plantas de andiroba apresentaram melhores desempenhos do que plantas de cumaru, sendo, portanto, melhor indicadas para uso em plantio de produção ou de recuperação de áreas degradadas.

Análise dos transientes da fluorescência da clorofila a de plantas jovens de Carapa guianensis e de Dipteryx odorata submetidas a dois ambientes de luz / Analysis of chlorophyll a fluorescence transients of young plants of Carapa guianensis and Dipteryx odorata submitted to two light environments

Espécies arbóreas tropicais estão quase sempre sob alta irradiância na Amazônia. O elevado fluxo energético pode ser decisivo para o sucesso ou fracasso no estabelecimento inicial das plantas no campo. O objetivo deste trabalho foi investigar as respostas de plantas jovens de andiroba (Carapa guianensis Aubl) e cumaru (Dipteryx odorata (Aublet) Willd) expostas a dois ambientes de luz (sombra e sol). O experimento foi conduzido em Manaus-AM, Brasil (3º8'S, 59º52'W). As análises dos transientes da fluorescência da clorofila a e os parâmetros relacionados foram obtidos em folhas intactas e saudáveis no período entre 10:00 e 12:00h. A curva OJIP indicou que ambas as espécies expostas à alta irradiância apresentaram fotoinibição após 45 dias de experimento. Plantas de andiroba e cumaru expostas ao sol exibiram menores valores de TRo/ABS (7,17 e 20,4%, respectivamente), ETo/TRo (14,5 e 27,2%, respectivamente) e ETo/ABS (20,6 e 42,2%, respectivamente) e maiores valores de DIo/ABS (26,9 e 43,0%, respectivamente), comparadas com plantas exposta à sombra. Quanto ao fluxo fenomenológico, para a maioria dos parâmetros, menores valores foram observados para ambas as espécies expostas ao sol. Plantas de andiroba e cumaru expostas ao sol exibiram valores menores de PI ABS (63,3 e 78,7%, respectivamente) comparadas com plantas expostas à sombra no final do experimento. Apesar de ambas as espécies terem sofrido com o estresse por alta irradiância, plantas de andiroba apresentaram melhores desempenhos do que plantas de cumaru, sendo, portanto, melhor indicadas para uso em plantio de produção ou de recuperação de áreas degradadas.

Tropical tree species are almost always under high irradiance in the Amazonian. The high energy flux can be decisive for the success or not in the initial establishment in the field. The objective of this study was to investigate the answers of young plants of andiroba (Carapa guianensis Aubl) and cumaru (Dipteryx odorata (Aublet) Willd) exposed to two light environments (shade and sunlight). The experiment was carried in Manaus-AM, Brazil (3º8'S, 59º52'W). Analysis of chlorophyll a fluorescence transients were obtained in intact and healthy leaves between 10:00 to 12:00 am. The curve OJIP indicated that the species high irradiance exposed presented photoinhibition after 45 days of experiment. Andiroba and cumaru plants exposed to sunlight exhibited low values of TRo/ABS (7.17 and 20.4%, respectively), ETo/TRo (14.5 and 27.2%, respectively) and ETo/ABS (20.6 and 42.2%, respectively) and high values of DIo/ABS (26.9 and 43.0%, respectively), compared with plants exposed to the shadow with 45 days of experiment. As for phenomenological flux, most of the parameters, low values were observed for both exposed species in the sunlight. Andiroba and cumaru plants exposed in the sunlight exhibited low values of PIABS (63.3 and 78.7%, respectively) compared with exposed plants to the shadow at the end of the experiment. Although the species have suffered with the stress for high irradiance andiroba specie presented better performance than cumaru being indicated for use in production planting or degraded area restoration.

Características fotossintéticas de genótipos de capim-elefante anão(Pennisetum purpureum Schum. ), em estresse hídrico / Photosynthetic characteristics of dwarf elephant grass (Pennisetum purpureum Schum. ) genotypes under different hydric conditions

O experimento foi realizado com o objetivo de avaliar as trocas gasosas de genótipos de capim-elefante anão, em diferentes condições hídricas. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com três repetições. Foram avaliados três genótipos de capim-elefanteanão (Mott, CNPGL 94-34-3 e CNPGL 92-198-7) em duas condições de umidade do solo: irrigado (I) e não-irrigado (NI). Foi observada diferença entre os tratamentos I e NI para todos os genótipos em relação à taxa fotossintética, condutância estomática, transpiração e déficit de pressão de vapor. O genótipo CNPGL 94-34-3 apresentou maior tolerância ao estresse hídrico, seguido pelos genótipos Mott e CNPGL 92-198-7. Todos os genótipos avaliados apresentaram, em condições ideais de umidade do solo, alta taxa fotossintética, caracterizando, deste modo, os genótipos estudados como plantas de elevada eficiência fotossintética.(AU)

The experiment was carried out aiming to evaluate the gas exchange of dwarf elephant grass genotypes under different hydric conditions, in a randomized design with three replications. Genotypes of dwarf elephant grass (Mott, CNPGL 94-34-3 and CNPGL 92-198-7) were analyzed under two hydric conditions: irrigated (I) and non-irrigated (NI). Differences between treatments I and NI were observed for all genotypes for photosynthesis, stomatal conductance, transpiration and water vapor pressure deficit. Genotype CNPGL 94-34-3 presente dhighest tolerance to hydric stress, followed by Mott and CNPGL 92-198-7 genotypes. All genotypes presented high photosynthetic rate, under ideal conditions of soil humidity, thus characterizing the analyzed dwarf elephant grass genotypes as plants with highphoto synthetic efficiency.(AU)

Características fotossintéticas de genótipos de capim-elefante anão(Pennisetum purpureum Schum. ), em estresse hídrico / Photosynthetic characteristics of dwarf elephant grass (Pennisetum purpureum Schum. ) genotypes under different hydric conditions

O experimento foi realizado com o objetivo de avaliar as trocas gasosas de genótipos de capim-elefante anão, em diferentes condições hídricas. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com três repetições. Foram avaliados três genótipos de capim-elefanteanão (Mott, CNPGL 94-34-3 e CNPGL 92-198-7) em duas condições de umidade do solo: irrigado (I) e não-irrigado (NI). Foi observada diferença entre os tratamentos I e NI para todos os genótipos em relação à taxa fotossintética, condutância estomática, transpiração e déficit de pressão de vapor. O genótipo CNPGL 94-34-3 apresentou maior tolerância ao estresse hídrico, seguido pelos genótipos Mott e CNPGL 92-198-7. Todos os genótipos avaliados apresentaram, em condições ideais de umidade do solo, alta taxa fotossintética, caracterizando, deste modo, os genótipos estudados como plantas de elevada eficiência fotossintética.

The experiment was carried out aiming to evaluate the gas exchange of dwarf elephant grass genotypes under different hydric conditions, in a randomized design with three replications. Genotypes of dwarf elephant grass (Mott, CNPGL 94-34-3 and CNPGL 92-198-7) were analyzed under two hydric conditions: irrigated (I) and non-irrigated (NI). Differences between treatments I and NI were observed for all genotypes for photosynthesis, stomatal conductance, transpiration and water vapor pressure deficit. Genotype CNPGL 94-34-3 presente dhighest tolerance to hydric stress, followed by Mott and CNPGL 92-198-7 genotypes. All genotypes presented high photosynthetic rate, under ideal conditions of soil humidity, thus characterizing the analyzed dwarf elephant grass genotypes as plants with highphoto synthetic efficiency.

Fluorescence characteristics and photoinhibition in saplings of manwood on clear days and under overcast conditions

High irradiance may reduce the productivity of tropical plants by exacerbating photoinhibition of photosynthesis, particularly in the case of shade-adapted plants. The aim of this study was to determine the effect of cloud cover on the fluorescence characteristics and photoinhibition on saplings of manwood (Minquartia guianensis Aubl.). Three-year-old saplings were exposed to full irradiance either on clear days (10, 45 and 90 min) or under overcast conditions (120, 180, and 420 min). Changes in the population of functional photosystem II (PSII), the initial (Fo) and maximum fluorescences (Fm), and the Fv/Fm ratio (maximum potential quantum yield of PSII) were monitored after plant exposure to full irradiance and during recovery (within 48 h) at low light intensity. Although photoinhibition of PSII (Fv/Fm) was determined by the number of photons reaching the leaf surface (photon fluence), cloudiness tended to reduce the photoinhibitory effect of irradiance. Fo increased with fluence on cloudy days and was unaffected by irradiance on clear days, except for a sharp rise during the first 10 min of exposure to full sunlight. For a given photon fluence, Fm was lower on clear days. Recovery from photoinhibition was similar in both light environments. Although photon fluence is the preponderant factor determining the extent of photoinhibition, cloudiness might alleviate the photoinhibitory effect of irradiance.

Alta irradiância pode reduzir a produtividade de plantas tropicais por intensificar a fotoinibição da fotossíntese, particularmente em plantas adaptadas à sombra. O objetivo deste trabalho foi determinar o efeito da nebulosidade nas características da fluorescência e na fotoinibição em arvoretas de acariquara (Minquartia guianensis Aubl.). Plantas jovens de três anos de idade foram expostas à irradiância em dias ensolarados (10, 45 e 90 min) ou nublados (120, 180 e 420 min). Foram monitoradas mudanças na população de fotossistemas II (FSII) funcionais, na fluorescência inicial (Fo) e máxima (Fm) e na relação Fv/Fm (rendimento quântico potencial do FSII), antes da exposição das plantas à irradiância e durante a recuperação (até 48 h) sob baixa intensidade luminosa. Apesar de a fotoinibição (Fv/Fm) ser determinada pelo número de fótons incidentes na superfície da folha (fluência), houve tendência de a nebulosidade reduzir o efeito da irradiância na fotoinibição. Fo aumentou com a fluência em dias nublados, mas não em dias ensolarados, exceto pelo aumento nos primeiros 10 min de exposição à luz solar plena. Para uma dada fluência, Fm foi menor nos dias ensolarados. A recuperação da fotoinibição foi similar em ambos os ambientes de luz. Apesar de a fluência de fótons ser o fator preponderante na determinação do grau de fotoinibição, a nebulosidade ameniza o efeito fotoinibitório da irradiância.

Fluorescence characteristics and photoinhibition in saplings of manwood on clear days and under overcast conditions

High irradiance may reduce the productivity of tropical plants by exacerbating photoinhibition of photosynthesis, particularly in the case of shade-adapted plants. The aim of this study was to determine the effect of cloud cover on the fluorescence characteristics and photoinhibition on saplings of manwood (Minquartia guianensis Aubl.). Three-year-old saplings were exposed to full irradiance either on clear days (10, 45 and 90 min) or under overcast conditions (120, 180, and 420 min). Changes in the population of functional photosystem II (PSII), the initial (Fo) and maximum fluorescences (Fm), and the Fv/Fm ratio (maximum potential quantum yield of PSII) were monitored after plant exposure to full irradiance and during recovery (within 48 h) at low light intensity. Although photoinhibition of PSII (Fv/Fm) was determined by the number of photons reaching the leaf surface (photon fluence), cloudiness tended to reduce the photoinhibitory effect of irradiance. Fo increased with fluence on cloudy days and was unaffected by irradiance on clear days, except for a sharp rise during the first 10 min of exposure to full sunlight. For a given photon fluence, Fm was lower on clear days. Recovery from photoinhibition was similar in both light environments. Although photon fluence is the preponderant factor determining the extent of photoinhibition, cloudiness might alleviate the photoinhibitory effect of irradiance.

Alta irradiância pode reduzir a produtividade de plantas tropicais por intensificar a fotoinibição da fotossíntese, particularmente em plantas adaptadas à sombra. O objetivo deste trabalho foi determinar o efeito da nebulosidade nas características da fluorescência e na fotoinibição em arvoretas de acariquara (Minquartia guianensis Aubl.). Plantas jovens de três anos de idade foram expostas à irradiância em dias ensolarados (10, 45 e 90 min) ou nublados (120, 180 e 420 min). Foram monitoradas mudanças na população de fotossistemas II (FSII) funcionais, na fluorescência inicial (Fo) e máxima (Fm) e na relação Fv/Fm (rendimento quântico potencial do FSII), antes da exposição das plantas à irradiância e durante a recuperação (até 48 h) sob baixa intensidade luminosa. Apesar de a fotoinibição (Fv/Fm) ser determinada pelo número de fótons incidentes na superfície da folha (fluência), houve tendência de a nebulosidade reduzir o efeito da irradiância na fotoinibição. Fo aumentou com a fluência em dias nublados, mas não em dias ensolarados, exceto pelo aumento nos primeiros 10 min de exposição à luz solar plena. Para uma dada fluência, Fm foi menor nos dias ensolarados. A recuperação da fotoinibição foi similar em ambos os ambientes de luz. Apesar de a fluência de fótons ser o fator preponderante na determinação do grau de fotoinibição, a nebulosidade ameniza o efeito fotoinibitório da irradiância.

Stomatal responses of Eucalyptus species to elevated CO2 concentration and drought stress

Five species of Eucalyptus (E. grandis, E. urophylla, E. camaldulensis, E. torelliana, and E. phaeotrica), among the ten species most commonly used in large scale plantations, were selected for studies on the effects of elevated CO2 concentration [CO2] and drought stress on stomatal responses of 2.5-month old seedlings. The first three species belong to the subgenus Smphyomyrtus, whereas the fourth species belongs to the subgenus Corymbia and E. phaeotrica is from the subgenus Monocalyptus. Seedlings were grown in four pairs of open-top chambers, arranged to have 2 plants of each species in each chamber, with four replications in each of two CO2 concentrations: 350 ± 30 mumol mol-1 and 700 ± 30 mumol mol-1. After 100 days in the chambers, a series of gas exchange measurements were made. Half the plants in each chamber, one plant per species per chamber, were drought-stressed by withholding irrigation, while the remaining plants continued to be watered daily. Drought stress decreased stomatal conductance, photosynthesis and transpiration rates in all the species. The effect of drought stress on stomatal closure was similar in both [CO2]. The positive effects of elevated [CO2] on photosynthesis and water use efficiency were maintained longer during the stress period than under well-watered conditions. The photosynthetic rate of E. phaeotrica was higher even in the fourth day of the drought stress. Drought stress increased photoinhibition of photosynthesis, as measured by chlorophyll fluorescence, which varied among the species, as well as in relation to [CO2]. The results are in agreement with observed differences in stomatal responses between some eucalyptus species of the subgenera Symphyomyrtus and Monocalyptus.

Cinco espécies de Eucalyptus (E. grandis, E. urophylla, E. Camaldulensis, E. torelliana e E. phaeotrica), dentre as dez espécies mais utilizadas em plantações florestais de larga escala, foram submetidas ao aumento do CO2 e à interação deste com estresse hídrico para avaliar seu comportamento estomático. As três primeiras espécies pertencem ao subgênero Symphyomyrtus, a quarta espécie é do subgênero Corymbia e o E. Phaeotrica pertence ao subgênero Monocalyptus. Mudas destas espécies com idade de 2,5 meses foram cultivadas em quatro pares de câmaras de topo aberto, com duas plantas de cada espécie por câmara e quatro repetições em duas concentrações de CO2: 350 ± 30 mimol mol-1 e 700 ± 30 mimol mol-1. Após 100 dias de crescimento nas câmaras, medições de trocas gasosas foram realizadas, após o que metade das plantas em cada câmara foi submetida ao estresse hídrico pela supressão da irrigação, permanecendo as demais plantas sob irrigação diária. O estresse hídrico reduziu a condutância estomática, a fotossíntese e as taxas de transpiração em todas as espécies. O efeito do estresse hídrico no fechamento dos estômatos foi similar em ambas as concentrações de CO2, embora os efeitos positivos do aumento do CO2 sobre a fotossíntese e a eficiência do uso da água se mantivessem por um período comparativamente mais longo. A taxa fotossintética do E. Phaeotrica permaneceu alta mesmo após o quarto dia do estresse hídrico. O estresse hídrico aumentou a fotoinibição da fotossíntese, medida por fluorescência da clorofila, que variou entre as espécies, assim como em relação à concentração de CO2. Os resultados mostram diferenças na resposta estomática entre espécies dos subgêneros Symphyomyrtus e Monocalyptus.

Stomatal responses of Eucalyptus species to elevated CO2 concentration and drought stress

Five species of Eucalyptus (E. grandis, E. urophylla, E. camaldulensis, E. torelliana, and E. phaeotrica), among the ten species most commonly used in large scale plantations, were selected for studies on the effects of elevated CO2 concentration [CO2] and drought stress on stomatal responses of 2.5-month old seedlings. The first three species belong to the subgenus Smphyomyrtus, whereas the fourth species belongs to the subgenus Corymbia and E. phaeotrica is from the subgenus Monocalyptus. Seedlings were grown in four pairs of open-top chambers, arranged to have 2 plants of each species in each chamber, with four replications in each of two CO2 concentrations: 350 ± 30 mumol mol-1 and 700 ± 30 mumol mol-1. After 100 days in the chambers, a series of gas exchange measurements were made. Half the plants in each chamber, one plant per species per chamber, were drought-stressed by withholding irrigation, while the remaining plants continued to be watered daily. Drought stress decreased stomatal conductance, photosynthesis and transpiration rates in all the species. The effect of drought stress on stomatal closure was similar in both [CO2]. The positive effects of elevated [CO2] on photosynthesis and water use efficiency were maintained longer during the stress period than under well-watered conditions. The photosynthetic rate of E. phaeotrica was higher even in the fourth day of the drought stress. Drought stress increased photoinhibition of photosynthesis, as measured by chlorophyll fluorescence, which varied among the species, as well as in relation to [CO2]. The results are in agreement with observed differences in stomatal responses between some eucalyptus species of the subgenera Symphyomyrtus and Monocalyptus.

Cinco espécies de Eucalyptus (E. grandis, E. urophylla, E. Camaldulensis, E. torelliana e E. phaeotrica), dentre as dez espécies mais utilizadas em plantações florestais de larga escala, foram submetidas ao aumento do CO2 e à interação deste com estresse hídrico para avaliar seu comportamento estomático. As três primeiras espécies pertencem ao subgênero Symphyomyrtus, a quarta espécie é do subgênero Corymbia e o E. Phaeotrica pertence ao subgênero Monocalyptus. Mudas destas espécies com idade de 2,5 meses foram cultivadas em quatro pares de câmaras de topo aberto, com duas plantas de cada espécie por câmara e quatro repetições em duas concentrações de CO2: 350 ± 30 mimol mol-1 e 700 ± 30 mimol mol-1. Após 100 dias de crescimento nas câmaras, medições de trocas gasosas foram realizadas, após o que metade das plantas em cada câmara foi submetida ao estresse hídrico pela supressão da irrigação, permanecendo as demais plantas sob irrigação diária. O estresse hídrico reduziu a condutância estomática, a fotossíntese e as taxas de transpiração em todas as espécies. O efeito do estresse hídrico no fechamento dos estômatos foi similar em ambas as concentrações de CO2, embora os efeitos positivos do aumento do CO2 sobre a fotossíntese e a eficiência do uso da água se mantivessem por um período comparativamente mais longo. A taxa fotossintética do E. Phaeotrica permaneceu alta mesmo após o quarto dia do estresse hídrico. O estresse hídrico aumentou a fotoinibição da fotossíntese, medida por fluorescência da clorofila, que variou entre as espécies, assim como em relação à concentração de CO2. Os resultados mostram diferenças na resposta estomática entre espécies dos subgêneros Symphyomyrtus e Monocalyptus.

Cold tolerance of forage plant species / Tolerância ao frio em espécies de forrageiras

The occurrence of frost in southern and southeastern Brazil affects pasture quality and limits the use of forage species with high yield potential. Therefore, elucidating the cold tolerance of individual forage species could facilitate the selection of species that will optimize production and animal feeding throughout the year. Accordingly, the aim of the present study was to evaluate the cold tolerance of forage species to low temperatures, based on cell membrane stability and photoinhibition. Alfalfa (Medicago sativa), sorghum (Sorghum bicolor), black oat (Avena strigosa), marandu grass (Urochloa brizantha), pearl millet (Pennisetum americanum), mombaça grass (Megathyrsus maximus), and bermuda grass ‘Tifton 85’ (Cynodon spp) plants were subjected to temperatures of 0.2, -0.9, -1.8, -2.7, -4.1, -4.6, and -6.2 °C for 1 h in a growth chamber. Cell membrane stability and photoinhibition were based on the electrical conductivity of leaf section solutions and chlorophyll fluorescence, respectively. Initial cold damage corresponded to a sudden increase in leaf solution conductivity and decrease in fluorescence. Millet and sorghum were able to tolerate exposure to temperatures as low as -2.7 °C, whereas black oat, marandu grass, alfafa, and mombaça grass were able to tolerate exposure to -4.1 °C, and bermuda grass ‘Tifton 85’ was able to withstand temperatures below -6.2 °C.

A ocorrência de geadas no Sudeste e Sul do Brasil afeta a qualidade das pastagens e limita o uso de espécies com elevado potencial produtivo. O conhecimento da tolerância das forrageiras ao estresse por baixa temperatura contribui para a seleção das melhores espécies a serem utilizadas, levando à otimização de sua produção e garantindo o pastejo dos animais o ano inteiro. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a tolerância de espécies forrageiras às temperaturas baixas pela estabilidade da membrana celular e fotoinibição após o estresse por frio. Foram analisadas as forrageiras: alfafa (Medicago sativa), sorgo (Sorghum bicolor), aveia-preta (Avena strigosa), capim-marandu (Urochloa brizantha), milheto (Pennisetum americanum), capim-mombaça (Megathyrsus maximus) e Tifton 85 (Cynodon spp). As plantas foram submetidas às temperaturas de 0,2; -0,9; -1,8; -2,7; -4,1; -4,6 e -6,2 °C, durante uma hora, no interior de câmara de crescimento com condições de luminosidade e temperatura controladas, e avaliadas por meio do teste de condutividade elétrica da solução de secções foliares e fluorescência. O início dos danos correspondeu a um aumento súbito na condutividade elétrica da solução e diminuição na fluorescência. A tolerância das espécies forrageiras ao frio foi até a temperatura -2,7°C para milheto e sorgo; -4,1°C para alfafa, aveia-preta, Marandu e Mombaça, e inferior a -6,2°C para o Tifton 85.