Leaf transcriptome profiling of contrasting sugarcane genotypes for drought tolerance under field conditions.

Drought is the most detrimental abiotic stress to sugarcane production. Nevertheless, transcriptomic analyses remain scarce for field-grown plants. Here we performed comparative transcriptional profiling of two contrasting sugarcane genotypes, 'IACSP97-7065' (drought-sensitive) and 'IACSP94-2094' (drought-tolerant) grown in a drought-prone environment. Physiological parameters and expression profiles were analyzed at 42 (May) and 117 (August) days after the last rainfall. The first sampling was done under mild drought (soil water potential of -60 kPa), while the second one was under severe drought (soil water potential of -75 kPa). Microarray analysis revealed a total of 622 differentially expressed genes in both sugarcane genotypes under mild and severe drought stress, uncovering about 250 exclusive transcripts to 'IACSP94-2094' involved in oxidoreductase activity, transcriptional regulation, metabolism of amino acids, and translation. Interestingly, the enhanced antioxidant system of 'IACSP94-2094' may protect photosystem II from oxidative damage, which partially ensures stable photochemical activity even after 117 days of water shortage. Moreover, the tolerant genotype shows a more extensive set of responsive transcription factors, promoting the fine-tuning of drought-related molecular pathways. These results help elucidate the intrinsic molecular mechanisms of a drought-tolerant sugarcane genotype to cope with ever-changing environments, including prolonged water deficit, and may be useful for plant breeding programs.

Impact of sugarcane cultivation on the biological attributes of an oxisol in the brazilian savannah / Impacto do cultivo da cana-de-açúcar nos atributos biológicos em latossolo no cerrado brasileiro

Sugarcane is fundamental for the energy matrix in Brazil. The evaluation of biochemical attributes in different sugarcane production systems provides information on their environmental sustainability. Altogether, soil biochemical attributes are considered very sensitive indicators of changes in soil properties and of alterations caused by soil management and land-use systems. The aim of this work was to study the effect of organic and conventional sugarcane cultivation systems on microbial soil properties. Changes in carbon (C) and nitrogen (N) microbial and microbial activity were evaluated in a Cerrado Oxisol in the state of Goiás, Brazil, cultivated with sugarcane in three different production systems: organic (Organic Cane - OC), conventional with burning (Burned Cane - BC), and conventional without burning (Raw Cane - RC). The native Cerrado (NC) and other cultivated pasture (PT) were used as references. The soil samples were collected during the dry and rainy seasons from two depths: 0-10 and 10-20 cm. The chronological order of the implementation of the land-use (NC, PT and sugarcane) and cultivation (RC, BC, OC) systems were: NC, PT, RC/BC, OC. The microbial biomass C (CSMB), microbial biomass N (NSMB), basal respiration (Br), metabolic quotient (qCO2) and the CSMB/Corg, NSMB/Ntotal and CSMB/NSMB ratios were determined. The different land-use and cultivation systems influenced microbial biomass and activity. The replacement of conventional tillage for organic system recovered CSMB and NSMB levels and improved recycling of nutrients in the microbial biomass (NSMB/Ntotal). The conventional tillage system with burning (BC) was less efficient in use of energy and carbon (high qCO2), resulting in a loss of C-CO2 to the atmosphere.

A cana-de-açúcar é de suma importância na matriz energética brasileira. A avaliação dos atributos bioquímicos do solo nos diferentes sistemas de produção da cana-de-açúcar fornece informações sobre a sustentabilidade ambiental destes sistemas de produção. Os atributos bioquímicos do solo são considerados indicadores muito sensíveis às alterações causadas nas propriedades do solo, em função do manejo nos diferentes sistemas de produção agrícola. O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do cultivo de cana-de-açúcar em sistema orgânico e convencional nas propriedades microbiológicas do solo. As alterações no carbono (C) e nitrogênio (N) microbiano e na atividade microbiana foram avaliadas em um Latossolo Vermelho sob Cerrado no estado de Goiás, Brasil, cultivado com cana-de-açúcar em três diferentes sistemas de produção: cultivo orgânico (CO), convencional com queima (CQ) e cultivo convencional sem queima da palhada e cana crua (CC). Uma área de cerrado nativo (CN) e outra cultivada com pastagem (PT) foram usadas como referências. As amostras de solo foram coletadas em duas épocas: seca e chuvosa; e em duas profundidades: 0-10 cm e 10-20 cm. A ordem cronológica de implementação do uso da terra foram: CN, PT e cana-de-açúcar; os sistemas de cultivo foram: CN, PT, CC/CQ, OC. O carbono da biomassa microbiana do solo (CBMS), nitrogênio da biomassa microbiana do solo (NBMS), respiração basal (Rb), quociente metabólico (qCO2) e as razões CBMS/Corg e NBMS/NTotal foram determinados. Os diferentes sistemas de produção da cana-de-açúcar alteraram a biomassa e a atividade microbiana. A substituição do sistema de cultivo convencional pelo sistema de cultivo orgânico recuperou os teores de CBMS e NBMS e melhorou a reciclagem de nutrientes na biomassa microbiana (NBMS/NTotal). O sistema de cultivo convencional com queima (CQ) foi o menos eficiente na utilização do carbono como energia (alto qCO2), resultando em perdas de C-CO2 para a atmosfera.

Biotita: fonte de potássio para agricultura / Biotite: potassium source for agriculture

A dependência brasileira de importações, sempre crescente ao longo dos anos, mostra a importância de se realizar pesquisas sobre novas fontes para produção de fertilizantes que contém potássio. O objetivo desse trabalho foi avaliar a eficiência agronômica do mineral biotita, em relação à fonte convencional cloreto de potássio (KCl) na disponibilidade de potássio para as plantas.O experimento foi instalado na casa-de-vegetação da Universidade Federal de Uberlândia (UFU). O solo utilizado foi um Neossolo Quartzarênico Órtico típico, com 1 mmolcdm-3 de potássio e 12% de argila (arenoso). O delineamento experimental adotado foi o de blocos ao acaso (DBC) em um esquema fatorial de 5 X 2 + 1, sendo 5 doses (0, 30, 60, 120, 240 e 480 kg ha-1 de K2O), 2 fontes de potássio (KCl e a Biotita), mais um tratamento adicional (testemunha) com 4 repetições, totalizando 44 parcelas. O milheto foi colhido 60 dias após a semeadura e foi determinada a matéria seca, os teores de K+ na parte aérea do milheto e no solo. Foram avaliados também o potássio acumulado na parte aérea do milheto e o equivalente em K2O do KCl. Houve maior incremento do teor acumulado de potássio na parte aérea quando se utilizou a fonte padrão (KCl). Tanto a biotita como o KCl, promoveram aumento da matéria seca do milheto com o aumento da dose de K2O aplicada. O teor máximo de matéria seca foi obtido na dose de 424 kg ha-1 de K2O. Com relação ao potássio no solo, percebe-se maior efeito residual da biotita em relação ao cloreto de potássio. O índice de eficiência agronômica da biotita em relação à fonte padrão, cloreto de potássio, foi de 54%.

Brazil's dependence on increasing importation through the years, demonstrates the importance of research about new sources of potassium containing fertilizers. This study evaluated the agronomic efficacy of a biotite source, in relation to the conventional potassium chloride (KCl) on potassium availability for plants. The experiment was done in a greenhouse at the Universidade Federal de Uberlândia (UFU). The soil used was Ustoxic Quartzipsamment, containing 1 mmolc dm-3 K (potassium) and 12% clay (sandy). The experimental design was randomized blocks, as a 5 X 2 + 1 factorial, containing 5 doses ( 0, 30, 60, 120, 240 and 480 kg ha-1 K2O), 2 potassium sources (KCl and Biotite), and an additional treatment (control), with 4 repetitions. Millet was harvested 60 days after sowing and dry matter, K+ contents in above ground millet matter and soil were determined; accumulated K in millet above ground matter and its equivalent K2O in KCl were estimated. Greater increase in above ground matter accumulated K was observed when the standard source (KCl) was used. Both the biotite as KCl, prmoted increased dry matter of millet with increasing dose of K2O applied. The maximum dry matter was obtained at the dose of 424 kg ha-1 K2O. In soil, a residual effect of biotite was observed in relation to potassium chloride. Biotite's agronomic efficacy index in relation to the standard source (potassium chloride) was 54%.