Doctor of Philosophy / Department of Plant Pathology / William W. Bockus / James P. Stack / Wheat blast, caused by the Triticum pathotype of Magnaporthe oryzae (MoT), is a serious disease of wheat causing yield failures and significant economic losses during epidemic years in Brazil, Paraguay, and Bolivia. Although outbreaks occur only sporadically, wheat blast is considered a major disease affecting wheat production in South America and may be a threat to the wheat crop in the United States. Wheat is a major crop in the U.S. and wheat exports from the U.S. are important to food security of several countries around the World. Thus, it is important to understand the potential for MoT entry and establishment into the U.S. and to test U.S. wheat cultivars for susceptibility to MoT. The hypotheses of this research project were a) importing wheat grain from Brazil does not pose a risk for MoT establishment in the U.S., and b) resistance to MoT head infection does not exist in U.S. hard red winter wheat elite cultivars. Quantitative pathway analysis models were used to estimate the risk of MoT entry and establishment, in the coterminous U.S. and in a more targeted area within southeast North Carolina, via the importation of wheat grain from Brazil. The pathway model predicted that significant risk for MoT entry and establishment exists in some areas of the U.S. However, in approximately 60% of the coterminous U.S. winter wheat production areas the risk of MoT establishment was estimated to be zero. With respect to winter wheat growing areas in the U.S., conditions for MoT establishment and wheat blast outbreak occur only in small, restricted geographic areas. A higher resolution pathway analysis based on a ground transportation corridor in North Carolina indicated that conditions for MoT establishment exist seven out of ten years. Among U.S. cultivars tested, a continuum in severity to head blast was observed; cultivars Everest and Karl 92 were highly susceptible with more than 90% disease severity, while cultivars PostRock, Jackpot, Overley, Jagalene, Jagger, and Santa Fe showed less than 3% infection.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2018-06-29T18:22:50Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - María Del Carmen Herrera Rodríguez - 2015.pdf: 2633978 bytes, checksum: 50cc6428e70edbeab9f9c0307626bc30 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-07-03T15:05:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - María Del Carmen Herrera Rodríguez - 2015.pdf: 2633978 bytes, checksum: 50cc6428e70edbeab9f9c0307626bc30 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-03T15:05:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - María Del Carmen Herrera Rodríguez - 2015.pdf: 2633978 bytes, checksum: 50cc6428e70edbeab9f9c0307626bc30 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-02-24 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Fungicides consumption was increased in recent years for control of rice blast, causing various problems, such as increased production costs, the development of resistance to the pathogen, the presence of residues in foods. This leads to the need to develop new methods and strategies of control of the disease and the application of plant extracts and essential oils. The objective of this study was to evaluate in vitro and in vivo antimicrobial activity of standardized extract in rosmarinic acid and essential oil of Rosmarinus officinalis on Magnaporthe oryzae. Were evaluated in vitro concentrations 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 and 0 mg/mL of the concentrated extract 5, 4.5, 4, 3.5, 3, 2.5, 2, 1.5, 1, 0.5 and 0 μL/mL, of essential oil and 1.05, 0.945, 0.81, 0.735, 0.63, 0.525, 0.42, 0.315, 0.21, 0.105 and 0 mg/mL of rosmarinic acid on the mycelial growth Inhibition of germination, apressorium formation and the effect on the plasmatic membrane were performed in concentrations 50, 40, 30, 20, 10, 5, 2.5 and 0 mg/mL of extract, 1.05, 0.84, 0.63, 0.42, 0.21, 0.105, 0.052 and 0 mg/mL of rosmarinic acid and 0.05, 0.04, 0.03, 0.02 and 0 μL/cm3 of essential oil. In vivo were tested concentrations 150, 100, 50 and 0 mg/mL of extract and 6.3, 4.2, 2.1 e 0 mg/mL of rosmarinic acid. The best concentrations that inhibited mycelial growth were 50, 45, 40 and 35 mg/mL and 5 4.5, 4 and 3.5 μL/mL of extract and essential oil, respectively, but rosmarinic acid had an inhibitory effect at the concentrations of 0.945 and 1.05 mg/mL. On the other hand, the concentrations of 40 and 50 mg/mL of the extract and the concentration of 0.21, 0.42, 0.63, 0.84 and 1.05 mg/mL rosmarinic acid and all the essential oil concentrations inhibited the germination and the formation of the apressorium 4, 6 and 24 hours without damaging the plasmatic membrane and cell wall of conidia of M. oryzae. In vivo, all treatments of extract reduced the severity of rice blast, with a optimal concentration of 150 mg/mL reducing above 90% of the disease, rosmarinic acid no showed inhibitory effect. / O consumo de fungicidas para o controle da brusone do arroz aumentou nos últimos anos, gerando vários inconvenientes, tais como aumento dos custos de produção, o desenvolvimento de resistência do patógeno e a presença de resíduos em alimentos. Isto leva à necessidade de desenvolver novos métodos e estratégias para o controle desta doença como o uso de extratos vegetais e óleos essenciais. O objetivo deste trabalho foi avaliar in vitro e in vivo a atividade antimicrobiana do extrato padronizado em ácido rosmarínico e do óleo essencial de Rosmarinus officinalis sobre Magnaporthe oryzae. O material vegetal foi caracterizado de acordo com a Farmacopeia Brasileira 5° edição. O óleo essencial foi obtido por hidrodestilação em aparelho de Clevenger e os constituintes foram identificados por Cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas. A quantificação do ácido rosmarínico no extrato foi realizada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e a metodologia analítica foi validada. Os testes de atividade antimicrobiana foram realizados in vitro e in vivo, a partir de um delineamento inteiramente casualizado. In vitro foram avaliadas as concentrações de 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 e 0 mg/mL do extrato concentrado, 5; 4,5; 4; 3,5; 3; 2,5; 2; 1,5; 1; 0,5 e 0 μL/mL do óleo essencial e 1,05; 0,945; 0,81; 0,735; 0,63; 0,525; 0,42; 0,315; 0,21; 0,105 e 0 mg/mL do ácido rosmarínico sobre o crescimento micelial. A inibição da germinação, formação do apressório e o efeito sobre a membrana plasmática foram realizados nas concentrações de 50, 40, 30, 20, 10, 5, 2,5 e 0 mg/mL de extrato; 0,105; 0,84; 0,63; 0,42; 0,21; 0,105; 0,052 e 0 mg/mL do ácido rosmarínico e 0,05; 0,04; 0,03; 0,02 e 0 μL/cm3 de óleo essencial. In vivo foram testadas as concentrações de 150, 100, 50 e 0 mg/mL do extrato e 6,3; 4,2; 2,1 e 0 mg/mL do ácido rosmarínico. As melhores concentrações que inibiram o crescimento micelial foram 50, 45, 40 e 35 mg/mL e 5; 4,5; 4 e 3,5 μL/mL de extrato e de óleo essencial respectivamente, porém o ácido rosmarínico apresentou o efeito inibitório apenas nas concentrações de 0,945 e 1,05 mg/mL. Por outro lado, as concentrações de 40 e 50 mg/mL do extrato e as concentrações de 0,21; 0,42; 0,63; 0,84 e 1,05 mg/mL de ácido rosmarínico e todas as concentrações do óleo essencial inibiram a germinação e a formação do apressório as 4, 6 e 24 horas, sem contudo, causar dano a parede e membrana plasmática dos conídios de M. oryzae. In vivo, todos os tratamentos com extrato reduziram a severidade da brusone foliar, destacando-se 150 mg/mL, que reduziu em mais de 90% da área foliar afetada. O ácido rosmarínico não apresentou efeito inibitório da severidade da brusone foliar.

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-08-15T18:29:36Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1510730 bytes, checksum: 754986579a43c0d4c754880228c9a25d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-15T18:29:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1510730 bytes, checksum: 754986579a43c0d4c754880228c9a25d (MD5) Previous issue date: 2016-08-25 / A brusone, causada por Pyricularia oryzae, é considerada uma doença economicamente importante para trigo na América do Sul. Uma das estratégias de manejo para minimizar as perdas causadas por essa doença é o uso de cultivares resistentes. Alternativamente, pode-se utilizar indutores de resistência para aumentar o nível basal de resistência do trigo à brusone. O presente estudo teve como objetivos: i) determinar as alterações fisiológicas e bioquímicas em plantas de trigo pulverizadas com uma concentração não fitotóxica do ácido α-picolinico (AP), o qual é uma toxina não seletiva produzida por P. oryzae e ii) verificar a manipulação metabólica exercido por P. oryzae quando infectando cultivares de trigo com diferentes níveis de resistência basal à brusone. Nas folhas de trigo pulverizadas com uma concentração não fitotóxica de AP (0.1 mg mL -1 ), os sintomas da brusone desenvolveram menos em associação com um melhor desempenho fotossintético, melhoria do metabolismo antioxidante e redução nas concentrações de H 2 O 2 , O 2 ●- e MDA. As cultivares BR-18 e EMBRAPA- 16 foram mais resistentes à brusone do que a cultivar BRS-Guamirim. O desempenho fotossintético das plantas infectadas foi alterado devido a limitações de natureza difusiva e bioquímica para uma eficiente fixação do CO 2 . Durante a fase assintomática da infecção por P. oryzae, mudanças drásticas no metabolismo de carboidratos e nos níveis de aminoácidos, compostos intermediários do ciclo de Krebs e poliaminas ocorreram nas plantas das três cultivares sugerindo, assim, uma manipulação metabólica exercida por P. oryzae. No entanto, um metabolismo antioxidativo mais eficiente foi importante para neutralizar os efeitos deletérios da infecção por P. oryzae em associação com maiores atividades da fenilalanina amônia liase e polifenoloxidase e maiores concentrações de compostos fenólicos e lignina. Com base nesses resultados e possível concluir que a concentração não fitotóxica de AP foi capaz de potencializar a defesa das plantas de trigo e reduzir a severidade da brusone. A infecção do trigo por P. oryzae ocasionou distúrbios no metabolismo primário das plantas e alguns deles foram semelhantes entre as cultivares independentemente do nível basal de resistência delas. / Blast, caused by Pyricularia oryzae, has become an economically important disease in wheat in South America. One of the management strategies for minimizing the losses caused by blast includes the use of resistant cultivars. Alternatively, the use of inducers of resistance showed the potentiation to increase wheat resistance to blast. This study aimed: i) to determine the physiological and biochemical alterations in wheat plants sprayed with a non-phytotoxic concentration of α-picolinic acid (PA), which is a non-host selective toxin produced by P. oryzae and ii) to establish the degree of metabolic manipulation exerted during the infection by P. oryzae on plants from cultivars with different levels of basal resistance to blast. The spray of leaves of plants with a non-phytotoxic concentration of PA (0.1 mg mL -1 ) resulted in less blast symptoms in association with a better photosynthetic performance, an improvement on the antioxidant metabolism and reduced concentrations of H 2 O 2 , O 2 ●- and malondialdehyde. The cultivars BR-18 and EMBRAPA-16 were more resistant to blast in comparison to cultivar BRS-Guamirim. The photosynthetic performance of the infected plants was altered due to diffusional and biochemical limitations for CO 2 fixation. During the asymptomatic phase of P. oryzae infection, drastic changes in the carbohydrates metabolism and on the levels of amino acids, intermediates compounds of Krebs cycle and polyamines occurred on plants from the three cultivars suggesting a metabolic manipulation exerted by the pathogen. However, amore efficient antioxidant metabolism was able to help the wheat plants to counteract against the deleterious effects of P. oryzae infection in association with great phenylalanine ammonia lyases and polyphenoloxidases activities and high concentrations of phenolics and lignin. Based on this information, it is possible to conclude that a non- phytotoxic concentration of PA elicited the activation of host defense mechanisms that reduced blast severity. Likewise, the infection of leaves by P. oryzae induced remarkable disturbances in the primary metabolism and some of them were conserved among the cultivars regardless of their basal level of resistance to blast.

Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2018-08-13T18:34:19Z No. of bitstreams: 1 Tese versão final impressa.pdf: 3412882 bytes, checksum: dec9624f6912de6df9fc6499743eda18 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-08-16T19:15:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese versão final impressa.pdf: 3412882 bytes, checksum: dec9624f6912de6df9fc6499743eda18 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:15:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese versão final impressa.pdf: 3412882 bytes, checksum: dec9624f6912de6df9fc6499743eda18 (MD5) Previous issue date: 2017-02-24 / Na região sul do estado do Amazonas, o arroz de terras altas normalmente é produzido no período chuvoso, com produtividade média inferior à de outros estados, a exemplo do Rio Grande do Sul. Nesse período, o elevado índice de precipitação pluviométrica na região provoca a subida do lençol freático, o que tende a favorecer o cultivo de arroz irrigado com irrigação suplementar e aumento da produtividade. No entanto, os solos apresentam elevada acidez potencial e quando submetidos ao alagamento, não apresentam um aumento adequado do pH. Nesse sentido, os objetivos do trabalho foram avaliar atributos do solo e do arroz em função da calagem e do manejo de água; atributos agronômicos em função do manejo de água e cultivares de arroz irrigado no período chuvoso e seco. Para isso foi conduzido um experimento com arroz irrigado em casa de vegetação e dois experimentos à campo. Os resultados do experimento com calagem e manejo de água em casa de vegetação revelaram que, a calagem é necessária e promove o maior estado de redução e um aumento mais acentuado do pH da solução do solo em relação ao manejo alagado e saturado sem calagem. Os resultados do experimento à campo no período chuvoso mostraram que, com níveis adequados de nutrientes no solo e no tecido das plantas de arroz, as produtividades foram semelhantes entre os manejos aeróbio, saturado e alagado em condições de elevada precipitação pluvial. Os manejos de água proporcionaram teores de nutrientes variáveis no tecido, porém todos em níveis adequados ou superior. O manejo alagado proporcionou de forma mais pronunciada que o manejo saturado, a diminuição da severidade de brusone e mancha parda na folha do arroz. Os manejos saturado e aeróbio proporcionaram uma economia aproximada de 75 e 100% respectivamente, de água aplicada em relação ao manejo alagado. Os resultados do experimento à campo no período seco mostraram que, o manejo alagado promoveu a maior produtividade de grãos em relação aos manejos saturado e capacidade de campo. Conclui-se que, a calagem é indispensável nos solos dos campos naturais no cultivo de arroz por alagamento. No período chuvoso, os manejos aeróbio, saturado e alagado proporcionam produtividades semelhantes em condições de elevada precipitação pluvial e elevação natural do lençol freático. Os manejos saturado e aeróbio propiciam o menor volume total de água consumida no cultivo do arroz e maior eficiência do uso da água. No período seco, o manejo alagado promove maior produtividade de grãos em relação aos manejos saturado e capacidade de campo. Os valores do consumo de água nos manejos alagado e saturado são extremamente elevados no período seco, devido às perdas de água por fluxo lateral e por percolação em profundidade. O manejo de água capacidade de campo propicia o menor consumo de água e maior eficiência do uso da água no período seco. / In the southern region of the state of Amazonas, upland rice is normally produced in the rainy season, with average productivity lower than that of other states, such as Rio Grande do Sul. During this period, the high rainfall index in the region causes the water table to rise, which tends to favor irrigated rice cultivation with additional irrigation and increased productivity. However, the soils present high potential acidity and when submitted to flooding, do not present an adequate increase of pH. In this sense, the objectives of the work were to evaluate attributes of soil and rice as a function of liming and water management; agronomic attributes as a function of water management and irrigated rice cultivars in the rainy and dry season. For this, an experiment was conducted with irrigated rice in a greenhouse and two field trials. The results of the experiment with liming and greenhouse water management revealed that liming is necessary and promotes a higher state of reduction and a more pronounced increase in pH of the soil solution in relation to flooded and saturated management without liming. The results of the field experiment in the rainy season showed that, with adequate levels of nutrients in soil and rice plant tissue, yields were similar between aerobic, saturated and flooded managements under conditions of high rainfall. Water management provided variable nutrient contents in the tissue, but all at appropriate levels or higher. The flooded management provided in a more pronounced way than the saturated handling, the reduction of the severity of blast and brown spot in the rice leaf. The saturated and aerobic managements provided an approximate saving of 75 and 100%, respectively, of applied water in relation to the flooded management. The results of the field experiment in the dry period showed that, the flooded management promoted the highest grain yield in relation to the saturated managements and field capacity. It is concluded that liming is indispensable in soils of natural fields in rice cultivation by flooding. In the rainy season, aerobic, saturated and flooded managements provide similar productivity in conditions of high rainfall and natural elevation of the water table. Saturated and aerobic management provide the lowest total volume of water consumed in rice cultivation and greater water use efficiency. In the dry season, flooded management promotes higher grain yield in relation to saturated management and field capacity. The values of water consumption in flooded and saturated water management are extremely high in the dry period, due to losses of water by lateral flow and percolation in depth. The management of water field capacity provides the lowest water consumption and greater efficiency of water use in the dry period.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:36:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 381629 bytes, checksum: ba2d77de1fafa6029bbd57e8ee35252d (MD5) Previous issue date: 2013-03-25 / Blast, caused by the fungus Pyricularia oryzae, has become an economically important disease in wheat. The objective of this study was to determine the effect of silicon (Si) on the photosynthetic gas exchange parameters (net CO 2 assimilation rate (A), stomatal conductance to water vapor (g s ), internal CO 2 concentration (C i ), and transpiration rate (E)) and chlorophyll fluorescence parameters (maximum quantum quenching (F v /F m and F v '/F m '), photochemical (q P ) and nonphotochemical (NPQ) quenching coefficients and electron transport rate (ETR)) in wheat plants grown in a nutrient solution containing 0 (-Si) or 2 mM Si (+Si) and inoculated with P. oryzae. The leaf Si concentration significantly increased for the +Si plants compared to the - Si plants and contributed to a decrease in the severity of blast symptoms. For the inoculated +Si plants, A was significantly higher at 72 (14%), 96 (12%) and 120 (58%) hours after inoculation (hai) when compared with their inoculated -Si counterparts. The g s and E were significantly higher by 60 and 42% at 120 hai for the inoculated +Si plants compared with the inoculated -Si plants, respectively. Significant differences between non-inoculated and inoculated plants were observed from 48 to 120 hai for A, g s and E and from 48 to 96 hai for C i . For the inoculated +Si plants, significant differences of F v /F m between the -Si and +Si treatments occurred at 48, 96 and 120 hai and at 72, 96 and 120 hai of F v '/F m '. The values of F v /F m significantly decreased by 1, 3 and 5% at 48, 96 and 120 hai, respectively, in the -Si plants compared with the +Si plants. Significant decreases of 10, 11 and 22% at 72, 96 and 120 hai, respectively, were observed for F v '/F m ' in the -Si plants when compared with the +Si plants. Significant differences between the non-inoculated and inoculated plants occurred from 48 to 120 hai for F v /F m and F v '/F m ', respectively. For the inoculated plants, significant differences between the -Si and +Si treatments occurred at 96 hai for both q P and NPQ and 72 and 120 hai for ETR. Significant differences between the non-inoculated and inoculated plants occurred at 120 hai for q P and at 96 and 120 hai for ETR. The total chlorophyll content (a + b) and the chlorophyll a/b ratio significantly decreased for the -Si plants compared with the +Si plants. The results of this study clearly demonstrate that the severity of blast symptoms decreased in wheat plants supplied with Si. These plants also exhibited improved gas exchange performance and less dysfunctions at the photochemical level. / A brusone, causada pelo fungo Pyricularia oryzae, tornou-se uma doença economicamente importante no trigo. Este estudo teve como objetivo determinar o efeito do silício (Si) sobre os parâmetros das trocas gasosas (taxa de assimilação líquida de CO 2 (A), condutância estomática ao vapor de água (g s ), a concentração interna de CO 2 (C i ) e taxa de transpiração (E)) e parâmetros de fluorescência da clorofila (eficiencia quântica máxima do fotosistema II (F v /F m e F v '/F m '), fotoquímica (q P ) e coeficiente de extinção não-fotoquimico (NPQ) e a taxa de transporte de eletrons (TTE)) em plantas de trigo crescendas em recipiente com solução nutritiva contendo 0 ou 2 mM de silício (Si) e inoculadas com P. oryzae. A concentração foliar de Si incrementou-se significativamente para plantas, contribuindo à dismunição da severidade da brusone. Para plantas inoculadas com +Si, A foi significativamente maior a 72 (14%), 96 (12%) e 120 (58%) hai do que em suas contrapartes inoculadas. A g s e E foram significativamente maiores em 60 e 42%, respectivamente, às 120 hai para as plantas inoculadas +Si em comparação com as plantas inoculadas -Si. Diferenças significativas entre as plantas inoculadas e não inoculadas ocorreu entre as 48 a 120 hai para A, g s e E e entre as 48 a 96 hai para C i . Para as plantas inoculadas +Si, diferenças significativas para F v /F m entre os tratamentos Si e +Si foram encontradas às 48, 96 e 120 dai e às 72, 96 e 120 hai para F v '/ F m '. Os valores de F v /F m diminuiram significativamente em 1, 3 e 5%, respectivamente, aos 48, 96 e 120 hai para plantas -Si, em comparação com as plantas de +Si. Reduções significativas de 10, 11 e 22%, respectivamente, às 72, 96 e 120 hai para F v '/F m ' ocorreu para as plantas -Si, em comparação com as plantas +Si. Diferenças significativas entre as plantas inoculadas e não inoculadas ocorreu às 48 a 120 hai para F v /F m e F v '/F m '. Para as plantas inoculadas, diferenças significativas entre os tratamentos -Si e +Si ocorreu apenas às 96 hai para ambos q P e NPQ e às 72 e 120 hai para TTE. Diferenças significativas entre as plantas inoculadas e não inoculadas só ocorreu em 120 hai para q P e às 96 e 120 hai para TTE. A concentração de clorofila total (a + b), e a razão de clorofil a/b diminuiu significativamente para as plantas -Si, em comparação com as plantas de +Si. Os resultados deste estudo demonstraram claramente que a severidade da brusone diminuiu em plantas de trigo supridas com Si em paralelo a um melhor desempenho das trocas gasosas e menores perdas disfuncionais ao nível fotoquímico.