Bioremediation, drought tolerance and biofortification in biotechnological uses

The objective of this review is to bring information about innovations and technologies that, through genetic improvement, are being used to improve the sustainability and productivity of agricultural crops, improve human nutrition, as well as conservation and decontamination of soils. Bioremediation consists of using microorganisms that have the ability to modify or decompose certain pollutants, with the possibility of increasing their activity through genetic engineering, building new strains for the transformation of pollutants into inert substances. Genetic improvement is seeking to develop cultivars that are more tolerant to periods of water deficit. Plant biofortification consists of varieties of improved plants that have a higher content of vitamins and minerals, which are obtained through genetic improvement. Thus, biotechnology is once again essential for world agricultural production and can bring a series of other benefits to society.(AU)

Winter crops affecting seed germination and early plant growth of corn and soybean / Culturas de inverno afetam germinação de sementes e crescimento inicial de plantas de milho e soja

The seed germination and the early plant growth of corn (Zea mays) and soybean (Glycine max) sowed after cropping and under straw residues (simulating crop rotations) of oat (Avena sativa), ryegrass (Lolium multiflorum) and wheat (Triticum aestivum) were investigated in pot experiments carried out under controlled conditions. The germination rates ranged from 78 to 95% (corn) and from 68 to 97% (soybean), while the speed emergence index ranged from 0.9 to 1.3 (corn) and from 0.7 to 0.12 (soybean). The lowest germination rates and speed emergence indexes occurred in crop rotation for wheat (corn) and ryegrass (soybean). In addition, the highest seedling emergence average time occurred in the crop rotation for wheat (corn) and ryegrass (soybean). On the other hand, the crop rotation for oat affected neither the speed emergence index nor the seedling emergence average time, despite causing a slight reduction of the seed germination (corn and soybean) and the shoot length (corn). Except for the crop rotation for ryegrass (soybean), the total dry mass of corn and soybean reduced when winter crops were previously cultivated. These results suggest that a delay and a reduction of seed germination and seedling emergence can occur in subsequent summer crops, depending on the winter species previously cropped, impacting on the early growth of summer crops.

A germinação de sementes e o crescimento inicial de plantas de milho (Zea mays) e soja (Glycine max) semeados depois do cultivo e sob resíduos de palha (simulando rotação de culturas) de aveia (Avena sativa), azevém (Lolium multiflorum) e trigo (Triticum aestivum) foram estudados em experimentos conduzidos em vasos, sob condições controladas. As taxas de germinação variaram de 78 a 95% (milho) e 68 a 97% (soja), enquanto o índice de velocidade de emergência variou de 0.9 a 1.3 (milho) e 0,7 a 0,12 (soja). Menores taxas de germinação e índices de velocidade de emergência ocorreram em rotação de culturas com de trigo (milho) e azevém (soja). Além disso, maiores tempos médios de emergência de plântulas ocorreram em rotação de culturas com trigo (milho) e azevém (soja). Por outro lado, a rotação de cultura com aveia não afetou o índice de velocidade de emergência tampouco o tempo médio de emergência de plântulas, apesar de causar leve redução da germinação de sementes (milho e soja) e do comprimento da parte aérea (milho). Exceto para rotação de cultura com azevém (soja), a massa seca de milho e soja foi reduzida quando culturas de inverno foram cultivadas previamente. Estes resultados sugerem que um atraso e uma redução da germinação de sementes e da emergência de plântulas podem ocorrer em culturas de verão subsequentes, dependendo da espécie de inverno cultivada previamente, impactando sobre o crescimento inicial das culturas de verão.

Winter crops affecting seed germination and early plant growth of corn and soybean / Culturas de inverno afetam germinação de sementes e crescimento inicial de plantas de milho e soja

The seed germination and the early plant growth of corn (Zea mays) and soybean (Glycine max) sowed after cropping and under straw residues (simulating crop rotations) of oat (Avena sativa), ryegrass (Lolium multiflorum) and wheat (Triticum aestivum) were investigated in pot experiments carried out under controlled conditions. The germination rates ranged from 78 to 95% (corn) and from 68 to 97% (soybean), while the speed emergence index ranged from 0.9 to 1.3 (corn) and from 0.7 to 0.12 (soybean). The lowest germination rates and speed emergence indexes occurred in crop rotation for wheat (corn) and ryegrass (soybean). In addition, the highest seedling emergence average time occurred in the crop rotation for wheat (corn) and ryegrass (soybean). On the other hand, the crop rotation for oat affected neither the speed emergence index nor the seedling emergence average time, despite causing a slight reduction of the seed germination (corn and soybean) and the shoot length (corn). Except for the crop rotation for ryegrass (soybean), the total dry mass of corn and soybean reduced when winter crops were previously cultivated. These results suggest that a delay and a reduction of seed germination and seedling emergence can occur in subsequent summer crops, depending on the winter species previously cropped, impacting on the early growth of summer crops.(AU)

A germinação de sementes e o crescimento inicial de plantas de milho (Zea mays) e soja (Glycine max) semeados depois do cultivo e sob resíduos de palha (simulando rotação de culturas) de aveia (Avena sativa), azevém (Lolium multiflorum) e trigo (Triticum aestivum) foram estudados em experimentos conduzidos em vasos, sob condições controladas. As taxas de germinação variaram de 78 a 95% (milho) e 68 a 97% (soja), enquanto o índice de velocidade de emergência variou de 0.9 a 1.3 (milho) e 0,7 a 0,12 (soja). Menores taxas de germinação e índices de velocidade de emergência ocorreram em rotação de culturas com de trigo (milho) e azevém (soja). Além disso, maiores tempos médios de emergência de plântulas ocorreram em rotação de culturas com trigo (milho) e azevém (soja). Por outro lado, a rotação de cultura com aveia não afetou o índice de velocidade de emergência tampouco o tempo médio de emergência de plântulas, apesar de causar leve redução da germinação de sementes (milho e soja) e do comprimento da parte aérea (milho). Exceto para rotação de cultura com azevém (soja), a massa seca de milho e soja foi reduzida quando culturas de inverno foram cultivadas previamente. Estes resultados sugerem que um atraso e uma redução da germinação de sementes e da emergência de plântulas podem ocorrer em culturas de verão subsequentes, dependendo da espécie de inverno cultivada previamente, impactando sobre o crescimento inicial das culturas de verão.(AU)

Periods of weed interference in maize crops cultivated in the first and second cycles / Períodos de interferência de plantas daninhas no milho de primeira e segunda safra

The interference of weeds in maize production may be reflected in grain yield losses that vary as a function of the density, stage and degree of aggressiveness of the species present. In the agricultural ecosystem, crops and weeds demand light, water, nutrients and space, which are frequently not available in sufficient quantities, leading to competition. The aim of this work was to determine the period of interference of weed plants, in particular of naked crabgrass (Digitaria nuda) on maize crop in the first and second harvest. The treatments were defined as increasing periods of coexistence and increasing control of weed community (7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, and 56 days), two more controls, a control including one with weed control until the end of the culture cycle and another with coexistence until the harvest. For each period, were evaluated the stand of maize plants, length of ear, number of grains per row, number of rows per ear, cob, 100-grain weight, and grain productivity. The data obtained were subjected to analysis of variance using the F test, with average treatments compared using Tukeys test at 5% probability. Crop productivity was evaluated by means of regressions, the critical periods of interference were estimated. The critical timing of weed removal was 25 days for both harvests. The critical weed free period was 54 and 27 days for the first and second harvest respectively. For the conditions of the first and second harvest, the critical period of weed control was of 29 and 2 days respectively.

A interferência de plantas daninhas no milho pode refletir em perdas na produtividade de grãos que variam em função da densidade, estágio e grau de agressividade das espécies presentes. No ecossistema agrícola, a cultura e planta daninha possuem demandas por luz, água, nutrientes e espaço, que na maioria das vezes, não estão disponíveis em quantidades suficientes, estabelecendo-se a competição. O objetivo desse trabalho foi determinar o período de interferência de plantas de plantas daninhas em especial do capim-colchão (Digitaria nuda) na cultura do milho na primeira e segunda safra. Os tratamentos foram divididos em períodos crescentes de convivência e de controle da comunidade infestante (7; 14; 21; 28; 35; 42; 49 e 56 dias), mais duas testemunhas, uma com controle até o fim do ciclo da cultura e outra com convivência até a colheita. Para cada período foram avaliadas o estande de plantas de milho, comprimento das espigas, número de grãos por fileiras, número de fileiras por espiga, massa de 100 grãos e produtividade de grãos. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância pelo teste F, sendo as médias dos tratamentos comparadas pelo teste Tukey a 5% de probabilidade. A produtividade da cultura foi avaliada por meio de regressões, onde foram estimados os períodos críticos de interferência. O período anterior à interferência foi de 25 dias para ambas as safras. O período total de prevenção da interferência foi de 54 e 27 dias para primeira e segunda safra respectivamente. Para as condições de primeira e segunda safra, o período crítico de prevenção a interferência foi de 29 e 2 dias respectivamente.

Periods of weed interference in maize crops cultivated in the first and second cycles / Períodos de interferência de plantas daninhas no milho de primeira e segunda safra

The interference of weeds in maize production may be reflected in grain yield losses that vary as a function of the density, stage and degree of aggressiveness of the species present. In the agricultural ecosystem, crops and weeds demand light, water, nutrients and space, which are frequently not available in sufficient quantities, leading to competition. The aim of this work was to determine the period of interference of weed plants, in particular of naked crabgrass (Digitaria nuda) on maize crop in the first and second harvest. The treatments were defined as increasing periods of coexistence and increasing control of weed community (7, 14, 21, 28, 35, 42, 49, and 56 days), two more controls, a control including one with weed control until the end of the culture cycle and another with coexistence until the harvest. For each period, were evaluated the stand of maize plants, length of ear, number of grains per row, number of rows per ear, cob, 100-grain weight, and grain productivity. The data obtained were subjected to analysis of variance using the F test, with average treatments compared using Tukeys test at 5% probability. Crop productivity was evaluated by means of regressions, the critical periods of interference were estimated. The critical timing of weed removal was 25 days for both harvests. The critical weed free period was 54 and 27 days for the first and second harvest respectively. For the conditions of the first and second harvest, the critical period of weed control was of 29 and 2 days respectively.(AU)

A interferência de plantas daninhas no milho pode refletir em perdas na produtividade de grãos que variam em função da densidade, estágio e grau de agressividade das espécies presentes. No ecossistema agrícola, a cultura e planta daninha possuem demandas por luz, água, nutrientes e espaço, que na maioria das vezes, não estão disponíveis em quantidades suficientes, estabelecendo-se a competição. O objetivo desse trabalho foi determinar o período de interferência de plantas de plantas daninhas em especial do capim-colchão (Digitaria nuda) na cultura do milho na primeira e segunda safra. Os tratamentos foram divididos em períodos crescentes de convivência e de controle da comunidade infestante (7; 14; 21; 28; 35; 42; 49 e 56 dias), mais duas testemunhas, uma com controle até o fim do ciclo da cultura e outra com convivência até a colheita. Para cada período foram avaliadas o estande de plantas de milho, comprimento das espigas, número de grãos por fileiras, número de fileiras por espiga, massa de 100 grãos e produtividade de grãos. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância pelo teste F, sendo as médias dos tratamentos comparadas pelo teste Tukey a 5% de probabilidade. A produtividade da cultura foi avaliada por meio de regressões, onde foram estimados os períodos críticos de interferência. O período anterior à interferência foi de 25 dias para ambas as safras. O período total de prevenção da interferência foi de 54 e 27 dias para primeira e segunda safra respectivamente. Para as condições de primeira e segunda safra, o período crítico de prevenção a interferência foi de 29 e 2 dias respectivamente.(AU)