A utilização inadequada do arranjo de plantas e da época de semeadura, principalmente quanto à adequação à disponibilidade hídrica, são fatores que comumente limitam a obtenção de altos rendimentos de grãos de milho. Os objetivos do presente trabalho foram avaliar, durante dois anos agrícolas, a eficiência de três práticas de manejo (época de semeadura, ciclo de híbrido e densidade de plantas) para: minimizar efeitos de estresse por deficiência hídrica em situações em que não se dispõe de irrigação; minimizar efeitos de estresse por deficiência hídrica quando se dispõe de baixa disponibilidade hídrica para irrigação e para potencializar a produtividade de grãos de milho quando cultivado sob condições não limitantes de disponibilidade hídrica, na região ecoclimática da Depressão Central-RS. Foram conduzidos três experimentos nos anos agrícolas 2010/11 e 2011/12, em Eldorado do Sul-RS. Cada experimento constituiu-se de um nível de disponibilidade hídrica. O primeiro experimento foi conduzido sem irrigação, ou seja, sob condições naturais de precipitação pluvial; o segundo foi irrigado apenas durante o período considerado mais crítico para a cultura, compreendido entre os estádios V15 e R2, e o terceiro foi conduzido sob condições de irrigação durante todo o ciclo da cultura. Em cada experimento, os tratamentos constaram de duas épocas de semeadura, sendo uma até o final do inverno (18 de agosto e 14 de setembro, respectivamente para o primeiro e segundo anos agrícolas) e outra em outubro (06 e 24 de outubro, respectivamente para o primeiro e segundo anos agrícola), de quatro densidades de plantas (5,0; 7,0; 9,0; e 11,0 pl m-2) e de dois híbridos simples de milho: P 30F53H, da empresa Pioneer Sementes (ciclo precoce), e Celeron, da empresa Syngenta Seeds (ciclo superprecoce). Os dois anos agrícolas se caracterizaram por apresentar períodos de deficiência hídrica para a cultura do milho, porém estes foram maiores no segundo ano agrícola (2011/12), que se caracterizou pela presença do fenômeno La Niña. Sob condições naturais, a antecipação da época de semeadura do milho para até o final de inverno é uma estratégia eficiente para minimizar estresses por deficiência hídrica durante seu ciclo de desenvolvimento. A realização de irrigações durante o período mais crítico da cultura (V15 a R2), constituiu-se em uma estratégia eficiente para obtenção de rendimento de grãos altos e estáveis. A utilização de altas densidades de plantas, ao redor de 9,0 plantas m-2, é essencial para otimizar o rendimento de grãos de milho quando cultivado sob condição não limitante de disponibilidade hídrica e com manejo integrado das demais práticas, independentemente da época de semeadura e do híbrido utilizado. / Inappropriate planting procedures and the time for sowing, which mainly relate to the availability of water, are the most common factors that limit high yields in grain production of the maize culture. This study aimed to assess the efficiency of three management practices over two growing seasons, namely the sowing season, the hybrid cycles and the plant density: a) to minimize the effects of stress caused by water shortage in situation which there is no additional irrigation; b)to minimize the effects of stress caused by water shortage when there is low water availability of additional irrigation; and c) to increase yield of maize grains when grown under favourable water availability conditions. This study was undertaken in an ecoclimatic Central Depression of the State of Rio Grande do Sul, Brazil. Three experiments were carried out during the 2010/11 and 2011/12 growing seasons in Eldorado do Sul, in the State of Rio Grande do Sul. Each experiment consisted of different levels of water availability. The first one was carried out without additional irrigation, i.e., under natural conditions of rainfall; the second one was carried out with irrigation only during the most critical period for the maize culture between stages V15 and R2 according to Ritchie scale et al. (1993), and the third one was carried out with additional irrigation whenever necessary during all the cycle of development of the culture. In each experiment, treatments consisted of two sowing seasons, one by the end of winter (August 18 the first year, and September 14 the second year of the growing seasons), and another in October (06 and 24 October respectively for the first and second years of the growing seasons); of four plant densities (5.0, 7.0, 9.0, and 11.0 pl m-2); and of two maize hybrids of different cycles: P 30F53H from the Pioneer Seeds Company (early cycle) and Celeron from Syngenta Seeds Company (very early cycle). The two agricultural years was characterized by periods of water shortage for the maize crop; however they were longer in the second growing season (2011/12), because of La Niña phenomenon. Under natural rainfall conditions, the early sowing of maize by the end of winter is an effective strategy to minimize stresses caused by water shortage during its development cycle. The use of irrigation during the most critical period of the crop (V15 to R2), was found to be an efficient strategy to obtain a yield from high and stable grains.The use of high plant densities, around 9.0 plants per square meter, is essential to optimize the yield of maize grown when water is freely available, and an integrated management of other practices, regardless of the period of sowing and the hybrid used.

A utilização inadequada do arranjo de plantas e da época de semeadura, principalmente quanto à adequação à disponibilidade hídrica, são fatores que comumente limitam a obtenção de altos rendimentos de grãos de milho. Os objetivos do presente trabalho foram avaliar, durante dois anos agrícolas, a eficiência de três práticas de manejo (época de semeadura, ciclo de híbrido e densidade de plantas) para: minimizar efeitos de estresse por deficiência hídrica em situações em que não se dispõe de irrigação; minimizar efeitos de estresse por deficiência hídrica quando se dispõe de baixa disponibilidade hídrica para irrigação e para potencializar a produtividade de grãos de milho quando cultivado sob condições não limitantes de disponibilidade hídrica, na região ecoclimática da Depressão Central-RS. Foram conduzidos três experimentos nos anos agrícolas 2010/11 e 2011/12, em Eldorado do Sul-RS. Cada experimento constituiu-se de um nível de disponibilidade hídrica. O primeiro experimento foi conduzido sem irrigação, ou seja, sob condições naturais de precipitação pluvial; o segundo foi irrigado apenas durante o período considerado mais crítico para a cultura, compreendido entre os estádios V15 e R2, e o terceiro foi conduzido sob condições de irrigação durante todo o ciclo da cultura. Em cada experimento, os tratamentos constaram de duas épocas de semeadura, sendo uma até o final do inverno (18 de agosto e 14 de setembro, respectivamente para o primeiro e segundo anos agrícolas) e outra em outubro (06 e 24 de outubro, respectivamente para o primeiro e segundo anos agrícola), de quatro densidades de plantas (5,0; 7,0; 9,0; e 11,0 pl m-2) e de dois híbridos simples de milho: P 30F53H, da empresa Pioneer Sementes (ciclo precoce), e Celeron, da empresa Syngenta Seeds (ciclo superprecoce). Os dois anos agrícolas se caracterizaram por apresentar períodos de deficiência hídrica para a cultura do milho, porém estes foram maiores no segundo ano agrícola (2011/12), que se caracterizou pela presença do fenômeno La Niña. Sob condições naturais, a antecipação da época de semeadura do milho para até o final de inverno é uma estratégia eficiente para minimizar estresses por deficiência hídrica durante seu ciclo de desenvolvimento. A realização de irrigações durante o período mais crítico da cultura (V15 a R2), constituiu-se em uma estratégia eficiente para obtenção de rendimento de grãos altos e estáveis. A utilização de altas densidades de plantas, ao redor de 9,0 plantas m-2, é essencial para otimizar o rendimento de grãos de milho quando cultivado sob condição não limitante de disponibilidade hídrica e com manejo integrado das demais práticas, independentemente da época de semeadura e do híbrido utilizado. / Inappropriate planting procedures and the time for sowing, which mainly relate to the availability of water, are the most common factors that limit high yields in grain production of the maize culture. This study aimed to assess the efficiency of three management practices over two growing seasons, namely the sowing season, the hybrid cycles and the plant density: a) to minimize the effects of stress caused by water shortage in situation which there is no additional irrigation; b)to minimize the effects of stress caused by water shortage when there is low water availability of additional irrigation; and c) to increase yield of maize grains when grown under favourable water availability conditions. This study was undertaken in an ecoclimatic Central Depression of the State of Rio Grande do Sul, Brazil. Three experiments were carried out during the 2010/11 and 2011/12 growing seasons in Eldorado do Sul, in the State of Rio Grande do Sul. Each experiment consisted of different levels of water availability. The first one was carried out without additional irrigation, i.e., under natural conditions of rainfall; the second one was carried out with irrigation only during the most critical period for the maize culture between stages V15 and R2 according to Ritchie scale et al. (1993), and the third one was carried out with additional irrigation whenever necessary during all the cycle of development of the culture. In each experiment, treatments consisted of two sowing seasons, one by the end of winter (August 18 the first year, and September 14 the second year of the growing seasons), and another in October (06 and 24 October respectively for the first and second years of the growing seasons); of four plant densities (5.0, 7.0, 9.0, and 11.0 pl m-2); and of two maize hybrids of different cycles: P 30F53H from the Pioneer Seeds Company (early cycle) and Celeron from Syngenta Seeds Company (very early cycle). The two agricultural years was characterized by periods of water shortage for the maize crop; however they were longer in the second growing season (2011/12), because of La Niña phenomenon. Under natural rainfall conditions, the early sowing of maize by the end of winter is an effective strategy to minimize stresses caused by water shortage during its development cycle. The use of irrigation during the most critical period of the crop (V15 to R2), was found to be an efficient strategy to obtain a yield from high and stable grains.The use of high plant densities, around 9.0 plants per square meter, is essential to optimize the yield of maize grown when water is freely available, and an integrated management of other practices, regardless of the period of sowing and the hybrid used.

A utilização inadequada do arranjo de plantas e da época de semeadura, principalmente quanto à adequação à disponibilidade hídrica, são fatores que comumente limitam a obtenção de altos rendimentos de grãos de milho. Os objetivos do presente trabalho foram avaliar, durante dois anos agrícolas, a eficiência de três práticas de manejo (época de semeadura, ciclo de híbrido e densidade de plantas) para: minimizar efeitos de estresse por deficiência hídrica em situações em que não se dispõe de irrigação; minimizar efeitos de estresse por deficiência hídrica quando se dispõe de baixa disponibilidade hídrica para irrigação e para potencializar a produtividade de grãos de milho quando cultivado sob condições não limitantes de disponibilidade hídrica, na região ecoclimática da Depressão Central-RS. Foram conduzidos três experimentos nos anos agrícolas 2010/11 e 2011/12, em Eldorado do Sul-RS. Cada experimento constituiu-se de um nível de disponibilidade hídrica. O primeiro experimento foi conduzido sem irrigação, ou seja, sob condições naturais de precipitação pluvial; o segundo foi irrigado apenas durante o período considerado mais crítico para a cultura, compreendido entre os estádios V15 e R2, e o terceiro foi conduzido sob condições de irrigação durante todo o ciclo da cultura. Em cada experimento, os tratamentos constaram de duas épocas de semeadura, sendo uma até o final do inverno (18 de agosto e 14 de setembro, respectivamente para o primeiro e segundo anos agrícolas) e outra em outubro (06 e 24 de outubro, respectivamente para o primeiro e segundo anos agrícola), de quatro densidades de plantas (5,0; 7,0; 9,0; e 11,0 pl m-2) e de dois híbridos simples de milho: P 30F53H, da empresa Pioneer Sementes (ciclo precoce), e Celeron, da empresa Syngenta Seeds (ciclo superprecoce). Os dois anos agrícolas se caracterizaram por apresentar períodos de deficiência hídrica para a cultura do milho, porém estes foram maiores no segundo ano agrícola (2011/12), que se caracterizou pela presença do fenômeno La Niña. Sob condições naturais, a antecipação da época de semeadura do milho para até o final de inverno é uma estratégia eficiente para minimizar estresses por deficiência hídrica durante seu ciclo de desenvolvimento. A realização de irrigações durante o período mais crítico da cultura (V15 a R2), constituiu-se em uma estratégia eficiente para obtenção de rendimento de grãos altos e estáveis. A utilização de altas densidades de plantas, ao redor de 9,0 plantas m-2, é essencial para otimizar o rendimento de grãos de milho quando cultivado sob condição não limitante de disponibilidade hídrica e com manejo integrado das demais práticas, independentemente da época de semeadura e do híbrido utilizado. / Inappropriate planting procedures and the time for sowing, which mainly relate to the availability of water, are the most common factors that limit high yields in grain production of the maize culture. This study aimed to assess the efficiency of three management practices over two growing seasons, namely the sowing season, the hybrid cycles and the plant density: a) to minimize the effects of stress caused by water shortage in situation which there is no additional irrigation; b)to minimize the effects of stress caused by water shortage when there is low water availability of additional irrigation; and c) to increase yield of maize grains when grown under favourable water availability conditions. This study was undertaken in an ecoclimatic Central Depression of the State of Rio Grande do Sul, Brazil. Three experiments were carried out during the 2010/11 and 2011/12 growing seasons in Eldorado do Sul, in the State of Rio Grande do Sul. Each experiment consisted of different levels of water availability. The first one was carried out without additional irrigation, i.e., under natural conditions of rainfall; the second one was carried out with irrigation only during the most critical period for the maize culture between stages V15 and R2 according to Ritchie scale et al. (1993), and the third one was carried out with additional irrigation whenever necessary during all the cycle of development of the culture. In each experiment, treatments consisted of two sowing seasons, one by the end of winter (August 18 the first year, and September 14 the second year of the growing seasons), and another in October (06 and 24 October respectively for the first and second years of the growing seasons); of four plant densities (5.0, 7.0, 9.0, and 11.0 pl m-2); and of two maize hybrids of different cycles: P 30F53H from the Pioneer Seeds Company (early cycle) and Celeron from Syngenta Seeds Company (very early cycle). The two agricultural years was characterized by periods of water shortage for the maize crop; however they were longer in the second growing season (2011/12), because of La Niña phenomenon. Under natural rainfall conditions, the early sowing of maize by the end of winter is an effective strategy to minimize stresses caused by water shortage during its development cycle. The use of irrigation during the most critical period of the crop (V15 to R2), was found to be an efficient strategy to obtain a yield from high and stable grains.The use of high plant densities, around 9.0 plants per square meter, is essential to optimize the yield of maize grown when water is freely available, and an integrated management of other practices, regardless of the period of sowing and the hybrid used.

Uma cuidadosa revisão bibliográfica, seguida por uma pesquisa in silico no banco de dados de expressed sequence tags (ESTs) do projeto GENOLYPTUS – Rede Brasileira de Pesquisa do Genoma de Eucalyptus, foram realizadas visando identificar classes de genes potencialmente relacionadas com a resposta vegetal à deficiência hídrica em Eucalyptus grandis. Os principais clones de cDNA selecionados potencialmente codificam proteínas relacionadas com a síntese de osmólitos como prolina, sacarose, osmotina, poliaminas, desidrinas, fatores de transcrição, e genes de uma importante cascata de sinalização vegetal à deficiência hídrica. Duas classes de seqüências foram estudadas mais detalhadamente. A Sadenosil- metionina-descarboxilase (SAMDC) é uma enzima-chave na rota de síntese das poliaminas, aminas catiônicas envolvidas em vários processos celulares, inclusive na proteção das estruturas da célula em respostas a diferentes tipos de estresses. Dois grupos de ESTs foram inicialmente identificados por homologia a seqüências conhecidas de SAMDC e duas seqüências potencialmente completas de cada grupo foram selecionadas e denominadas EgrSAMDC1 e EgrSAMDC2. As seqüências deduzidas de aminoácidos de ambos os cDNAs apresentaram os dois principais domínios da enzima e uma estrutura conservada em relação a outras SAMDCs de plantas. Além da região de leitura aberta (ORF, do inglês, open reading frame) principal, os cDNAs apresentaram duas pequenas regiões codificadoras conservadas, denominadas tiny e small upstream ORFs na longa região 5’ não traduzida, relacionadas à regulação pós-transcricional dos genes. Em análises de Southern blot, foram detectados pelo menos dois fortes sinais de hibridização para cada amostra de DNA genômico de E. grandis digerido por endonucleases distintas, sugerindo a existência de (pelo menos) duas cópias genômicas de SAMDC. Por Northern blots, a presença de mRNAs para SAMDC foi detectada em folhas e caules jovens e, em menor quantidade, em tecidos vasculares de árvores adultas. Entretanto e nitidamente, a maior expressão de SAMDC em E. grandis ocorre em flores abertas. Análises quantitativas por transcrição reversa seguida de reação em cadeia da DNApolimerase (qRT-PCR) com plântulas cultivadas in vitro por 4 meses, submetidas a diferentes tratamentos como ácido abscísico (ABA), ácido naftalenoacético (ANA), quinetina (KIN), cloreto de sódio (NaCl), seca, frio, luz ultravioleta (UV), ferimentos e extrato de leveduras, 9 demonstraram maior indução da expressão de EgrSAMDC2 na presença de ABA e NaCl. Também foi observada uma drástica redução na expressão deste gene, baseado nos níveis de mRNA-molde para as RT-PCRs, quando as plântulas foram expostas a UV e seca. Estes resultados indicaram que o gene EgrSAMDC2 pode estar mais relacionado à resposta vegetal à elevada salinidade, por intermédio da sinalização por ABA, do que à resposta a outros estresses ambientais ou bióticos. A segunda classe de genes identificados e analisados junto ao GENOLYPTUS como potencialmente relacionados à deficiência hídrica potencialmente codificam proteína-cinases ativadas por mitógenos (MAPKs, do inglês, mitogen-activated protein kinases). MAPKs são proteínas de uma importante cascata sinalizadora, constituída por três componentes denominados MAPKKK, MAPKK e MAPK. Elas estão envolvidas na sinalização do desenvolvimento, estímulos hormonais e de estresses bióticos e abióticos. O cDNA selecionado, de aproximadamente 5 kb, representa uma seqüência imatura de mRNA (transcrito primário), no qual estão presentes dois íntrons. Nas extremidades 5’ e 3’ dos íntrons existem sítios canônicos de processamento (splicing) que indicam que o transcrito deve ser corretamente processado em um mRNA maduro. A proteína deduzida a partir da união dos éxons indica que o cDNA isolado de E. grandis potencialmente codifica uma MAPK2, com alta homologia a outras MAPKs vegetais. Além disto, a seqüência de aminoácidos representa uma proteína completa, na qual os 11 domínios conservados em MAPKs, fundamentais para o correto funcionamento da enzima, estão presentes. Análise de Southern blot indicaram que este gene está presente em cópia única no genoma de E. grandis. Em análises da expressão por qRT-PCR em plântulas submetidas aos diferentes tratamentos descritos acima, foi observado uma significativa indução da transcrição com KIN e NaCl, e uma leve indução por ABA. O tratamento com UV provocou uma drástica redução na expressão de EgrMAPK2. Este resultado fornece indícios de que este gene possivelmente esteja em envolvido em repostas a estresses abióticos. / A careful bibliographical review, followed by an in silico screening of the expressed sequence tag (EST) databank of the GENOLYPTUS Project – The Brazilian Research Network on the Eucalyptus Genome, were conducted to identify genes potentially related to drought responses in Eucalyptus grandis. The main selected clones potentially encode proteins related to the biosynthesis of different osmolites such as proline, sucrose, osmotin and polyamines, dehydrines, transcription factors and genes from an important plant signaling cascade. Two gene classes were studied in more detail. S-adenosylmethionine decarboxylase (SAMDC) is one of the key regulatory enzymes in the biosynthesis of polyamines, cationic amines involved in various processes of the cell, including the protection of cellular structures in response to different stresses. Two clusters of ESTs were initially identified by homology to known SAMDC sequences and, from each of them, two full-length cDNAs were identified and named EgrSAMDC1 and EgrSAMDC2. The deduced amino acid sequences from both cDNAs showed the two main enzyme domains and a conserved protein structure in comparison to other plant SAMDCs. Besides the main open reading frame (ORF), two other tiny and small upstream ORFs were found in the long 5’ non-translated region of the cDNAs. These sequences are known to be associated with post-transcriptional regulation. Southern blot analysis resulted in two strong hybridization signals for each genomic DNA digested with different restriction enzymes, indicating (at least) two SAMDC genomic copies. Northern blots detected SAMDC mRNAs in young leaves and stems and a lower transcript level in vascular tissues from mature trees. Nevertheless, the highest levels of E. grandis SAMDC steady-state mRNA was clearly detected in opened flowers. Quantitative reverse transcription PCR (qRT-PCR) with total RNA from 4-months old in vitro seedlings subjected to different treatments, such as abscisic acid (ABA), naphthaleneacetic acid (NAA), kinetin (KIN), sodium chloride (NaCl), drought, cold, ultraviolet light (UV), wounding and yeast extract, demonstrated higher expression induction of EgrSAMDC2 gene with ABA and NaCl. A drastic reduction in gene expression was observed after UV and drought treatments of the seedlings, based on RNA-template levels for RT-PCRs. These results suggested that 11 EgrSAMDC2 gene might be more related to plant response against high salinity, possibly via ABA signaling, than to other environmental or biotic-like stress responses. The second gene class identified and analyzed in the GENOLYPTUS, as potentially involved in drought responses, encodes a mitogen-activated protein kinase (MAPK). MAPKs proteins are part of an important signaling casacade, which consists of three components, MAPKKK, MAPKK and MAPK. They are associated to developmental signaling, hormonal and biotic and abiotic stimuli. The selected cDNA, of about 5 kb in length, represented an immature mRNA (primary transcript) with two non-spliced introns. The canonical 5’ and 3’ splicing sites suggested that the transcript might probably be correctly translated to a mature mRNA. The deduced protein from the union of all three exons indicated that the isolated E. grandis cDNA potentially encodes a MAPK2, with high homology to other plant MAPKs. Moreover, the amino acid sequence represented a complete protein, with all 11 domains conserved in MAPKs and known to be fundamental for the enzyme functionality. Southern blot analysis indicated that EgrMAPK2 is encoded by a single genomic copy in E. grandis. From qRT-PCR expression analysis, conducted with the same plant material described above, we observed a significant transcription induction with KIN and NaCl, and a weaker induction by ABA. The UV treatment resulted in a drastic reduction of EgrMAPK2 expression. This result strongly indicated that this gene is most probably involved in abiotic stress responses.

Uma cuidadosa revisão bibliográfica, seguida por uma pesquisa in silico no banco de dados de expressed sequence tags (ESTs) do projeto GENOLYPTUS – Rede Brasileira de Pesquisa do Genoma de Eucalyptus, foram realizadas visando identificar classes de genes potencialmente relacionadas com a resposta vegetal à deficiência hídrica em Eucalyptus grandis. Os principais clones de cDNA selecionados potencialmente codificam proteínas relacionadas com a síntese de osmólitos como prolina, sacarose, osmotina, poliaminas, desidrinas, fatores de transcrição, e genes de uma importante cascata de sinalização vegetal à deficiência hídrica. Duas classes de seqüências foram estudadas mais detalhadamente. A Sadenosil- metionina-descarboxilase (SAMDC) é uma enzima-chave na rota de síntese das poliaminas, aminas catiônicas envolvidas em vários processos celulares, inclusive na proteção das estruturas da célula em respostas a diferentes tipos de estresses. Dois grupos de ESTs foram inicialmente identificados por homologia a seqüências conhecidas de SAMDC e duas seqüências potencialmente completas de cada grupo foram selecionadas e denominadas EgrSAMDC1 e EgrSAMDC2. As seqüências deduzidas de aminoácidos de ambos os cDNAs apresentaram os dois principais domínios da enzima e uma estrutura conservada em relação a outras SAMDCs de plantas. Além da região de leitura aberta (ORF, do inglês, open reading frame) principal, os cDNAs apresentaram duas pequenas regiões codificadoras conservadas, denominadas tiny e small upstream ORFs na longa região 5’ não traduzida, relacionadas à regulação pós-transcricional dos genes. Em análises de Southern blot, foram detectados pelo menos dois fortes sinais de hibridização para cada amostra de DNA genômico de E. grandis digerido por endonucleases distintas, sugerindo a existência de (pelo menos) duas cópias genômicas de SAMDC. Por Northern blots, a presença de mRNAs para SAMDC foi detectada em folhas e caules jovens e, em menor quantidade, em tecidos vasculares de árvores adultas. Entretanto e nitidamente, a maior expressão de SAMDC em E. grandis ocorre em flores abertas. Análises quantitativas por transcrição reversa seguida de reação em cadeia da DNApolimerase (qRT-PCR) com plântulas cultivadas in vitro por 4 meses, submetidas a diferentes tratamentos como ácido abscísico (ABA), ácido naftalenoacético (ANA), quinetina (KIN), cloreto de sódio (NaCl), seca, frio, luz ultravioleta (UV), ferimentos e extrato de leveduras, 9 demonstraram maior indução da expressão de EgrSAMDC2 na presença de ABA e NaCl. Também foi observada uma drástica redução na expressão deste gene, baseado nos níveis de mRNA-molde para as RT-PCRs, quando as plântulas foram expostas a UV e seca. Estes resultados indicaram que o gene EgrSAMDC2 pode estar mais relacionado à resposta vegetal à elevada salinidade, por intermédio da sinalização por ABA, do que à resposta a outros estresses ambientais ou bióticos. A segunda classe de genes identificados e analisados junto ao GENOLYPTUS como potencialmente relacionados à deficiência hídrica potencialmente codificam proteína-cinases ativadas por mitógenos (MAPKs, do inglês, mitogen-activated protein kinases). MAPKs são proteínas de uma importante cascata sinalizadora, constituída por três componentes denominados MAPKKK, MAPKK e MAPK. Elas estão envolvidas na sinalização do desenvolvimento, estímulos hormonais e de estresses bióticos e abióticos. O cDNA selecionado, de aproximadamente 5 kb, representa uma seqüência imatura de mRNA (transcrito primário), no qual estão presentes dois íntrons. Nas extremidades 5’ e 3’ dos íntrons existem sítios canônicos de processamento (splicing) que indicam que o transcrito deve ser corretamente processado em um mRNA maduro. A proteína deduzida a partir da união dos éxons indica que o cDNA isolado de E. grandis potencialmente codifica uma MAPK2, com alta homologia a outras MAPKs vegetais. Além disto, a seqüência de aminoácidos representa uma proteína completa, na qual os 11 domínios conservados em MAPKs, fundamentais para o correto funcionamento da enzima, estão presentes. Análise de Southern blot indicaram que este gene está presente em cópia única no genoma de E. grandis. Em análises da expressão por qRT-PCR em plântulas submetidas aos diferentes tratamentos descritos acima, foi observado uma significativa indução da transcrição com KIN e NaCl, e uma leve indução por ABA. O tratamento com UV provocou uma drástica redução na expressão de EgrMAPK2. Este resultado fornece indícios de que este gene possivelmente esteja em envolvido em repostas a estresses abióticos. / A careful bibliographical review, followed by an in silico screening of the expressed sequence tag (EST) databank of the GENOLYPTUS Project – The Brazilian Research Network on the Eucalyptus Genome, were conducted to identify genes potentially related to drought responses in Eucalyptus grandis. The main selected clones potentially encode proteins related to the biosynthesis of different osmolites such as proline, sucrose, osmotin and polyamines, dehydrines, transcription factors and genes from an important plant signaling cascade. Two gene classes were studied in more detail. S-adenosylmethionine decarboxylase (SAMDC) is one of the key regulatory enzymes in the biosynthesis of polyamines, cationic amines involved in various processes of the cell, including the protection of cellular structures in response to different stresses. Two clusters of ESTs were initially identified by homology to known SAMDC sequences and, from each of them, two full-length cDNAs were identified and named EgrSAMDC1 and EgrSAMDC2. The deduced amino acid sequences from both cDNAs showed the two main enzyme domains and a conserved protein structure in comparison to other plant SAMDCs. Besides the main open reading frame (ORF), two other tiny and small upstream ORFs were found in the long 5’ non-translated region of the cDNAs. These sequences are known to be associated with post-transcriptional regulation. Southern blot analysis resulted in two strong hybridization signals for each genomic DNA digested with different restriction enzymes, indicating (at least) two SAMDC genomic copies. Northern blots detected SAMDC mRNAs in young leaves and stems and a lower transcript level in vascular tissues from mature trees. Nevertheless, the highest levels of E. grandis SAMDC steady-state mRNA was clearly detected in opened flowers. Quantitative reverse transcription PCR (qRT-PCR) with total RNA from 4-months old in vitro seedlings subjected to different treatments, such as abscisic acid (ABA), naphthaleneacetic acid (NAA), kinetin (KIN), sodium chloride (NaCl), drought, cold, ultraviolet light (UV), wounding and yeast extract, demonstrated higher expression induction of EgrSAMDC2 gene with ABA and NaCl. A drastic reduction in gene expression was observed after UV and drought treatments of the seedlings, based on RNA-template levels for RT-PCRs. These results suggested that 11 EgrSAMDC2 gene might be more related to plant response against high salinity, possibly via ABA signaling, than to other environmental or biotic-like stress responses. The second gene class identified and analyzed in the GENOLYPTUS, as potentially involved in drought responses, encodes a mitogen-activated protein kinase (MAPK). MAPKs proteins are part of an important signaling casacade, which consists of three components, MAPKKK, MAPKK and MAPK. They are associated to developmental signaling, hormonal and biotic and abiotic stimuli. The selected cDNA, of about 5 kb in length, represented an immature mRNA (primary transcript) with two non-spliced introns. The canonical 5’ and 3’ splicing sites suggested that the transcript might probably be correctly translated to a mature mRNA. The deduced protein from the union of all three exons indicated that the isolated E. grandis cDNA potentially encodes a MAPK2, with high homology to other plant MAPKs. Moreover, the amino acid sequence represented a complete protein, with all 11 domains conserved in MAPKs and known to be fundamental for the enzyme functionality. Southern blot analysis indicated that EgrMAPK2 is encoded by a single genomic copy in E. grandis. From qRT-PCR expression analysis, conducted with the same plant material described above, we observed a significant transcription induction with KIN and NaCl, and a weaker induction by ABA. The UV treatment resulted in a drastic reduction of EgrMAPK2 expression. This result strongly indicated that this gene is most probably involved in abiotic stress responses.

O cenário de mudanças climáticas globais sugere um aumento da aridez em muitas áreas do mundo, com propensão ao aumento de chuvas no inverno e períodos de seca cada vez mais freqüentes no verão. A deficiência hídrica afeta a performance vegetal através de efeitos sobre o crescimento e a fotossíntese. A mamona (Ricinus communis) é considerada uma cultura tolerante à seca, de elevada importância econômica devido à utilização do óleo extraído de suas sementes na produção de biodiesel. Os efeitos do estresse hídrico sobre o processo fotossintético de plantas de mamona foram investigados em duas fases experimentais distintas. Na etapa 1 de um estudo realizado em casa de vegetação, alterações nos parâmetros da fluorescência da clorofila a foram analisados. Sob condições de déficit hídrico, a absorção de energia pela antena do fotossistema II foi reduzida e um aumento nos mecanismos de dissipação de energia parece regular a atividade do fotossistema. Na etapa 2 deste estudo, as possíveis limitações na assimilação de carbono e a eficiência no uso da água foram investigados. Em condições de estresse hídrico observou-se a redução da atividade de troca gasosa e o aumento da eficiência no uso da água. A análise de curvas de resposta à concentração interna de CO2 (A-Ci) e dos parâmetros bioquímicos demonstrou que, sob suave seca, a limitação estomática é a principal responsável pela redução da fotossíntese. Entretanto, sob condições de severa seca, além da limitação estomática, a fotossíntese é afetada também por limitações bioquímicas. Nas duas fases experimentais, observou-se a redução do crescimento e da área foliar total nas plantas de mamona em estresse hídrico. A redução da disponibilidade de água no solo parece regular a atividade do aparato fotossintético de plantas de mamona, e a redução no processo de fotossíntese é causada por limitações estomáticas e metabólicas que variam de acordo com a intensidade do estresse hídrico. / The worldwide climate change scenario suggests an increase in aridity in many areas around the world. This may be accompanied by increases in rainfall during winter and ever more frequent drought periods during the summer. Reductions in water availability affect the plant performance through the effects upon growth and photosynthesis. Castor bean is thought to be a drought tolerant crop which has grown in economic importance due to the production of biodiesel. In this study, the water stress effects on the photosynthetic processes of castor bean plants were investigated in two distinct experimental phases. At phase 1, changes in chlorophyll fluorescence parameters and stomatal conductance were analyzed in greenhouse grown plants. Under water stress conditions, the PSII antennae energy absorption was reduced and an increase of the energy dissipation mechanisms seems to regulate the activity of photosystem II. At the phase 2, the limitations to carbon assimilation and the water use efficiency were investigated upon water stress conditions. A decrease in gas exchange and an increase on the water use efficiency were observed. The analysis of Assimilation vs internal CO2 concentration response curves and the biochemical parameters of photosynthesis shows that, under mild drought stress, the stomatal limitation was the main factor reducing photosynthetic performance. However, under severe drought conditions, stomata was not the only limiting factor, because photosynthesis was also affected by biochemical limitations. In both phases growth and leaf area decreased under water stress. The reduction on the soil water availability seems to regulate the activity of the photosynthetic apparatus, and the decrease in photosynthesis is caused by stomatal and metabolic limitations, which vary in magnitude according to the water stress intensity.

O cenário de mudanças climáticas globais sugere um aumento da aridez em muitas áreas do mundo, com propensão ao aumento de chuvas no inverno e períodos de seca cada vez mais freqüentes no verão. A deficiência hídrica afeta a performance vegetal através de efeitos sobre o crescimento e a fotossíntese. A mamona (Ricinus communis) é considerada uma cultura tolerante à seca, de elevada importância econômica devido à utilização do óleo extraído de suas sementes na produção de biodiesel. Os efeitos do estresse hídrico sobre o processo fotossintético de plantas de mamona foram investigados em duas fases experimentais distintas. Na etapa 1 de um estudo realizado em casa de vegetação, alterações nos parâmetros da fluorescência da clorofila a foram analisados. Sob condições de déficit hídrico, a absorção de energia pela antena do fotossistema II foi reduzida e um aumento nos mecanismos de dissipação de energia parece regular a atividade do fotossistema. Na etapa 2 deste estudo, as possíveis limitações na assimilação de carbono e a eficiência no uso da água foram investigados. Em condições de estresse hídrico observou-se a redução da atividade de troca gasosa e o aumento da eficiência no uso da água. A análise de curvas de resposta à concentração interna de CO2 (A-Ci) e dos parâmetros bioquímicos demonstrou que, sob suave seca, a limitação estomática é a principal responsável pela redução da fotossíntese. Entretanto, sob condições de severa seca, além da limitação estomática, a fotossíntese é afetada também por limitações bioquímicas. Nas duas fases experimentais, observou-se a redução do crescimento e da área foliar total nas plantas de mamona em estresse hídrico. A redução da disponibilidade de água no solo parece regular a atividade do aparato fotossintético de plantas de mamona, e a redução no processo de fotossíntese é causada por limitações estomáticas e metabólicas que variam de acordo com a intensidade do estresse hídrico. / The worldwide climate change scenario suggests an increase in aridity in many areas around the world. This may be accompanied by increases in rainfall during winter and ever more frequent drought periods during the summer. Reductions in water availability affect the plant performance through the effects upon growth and photosynthesis. Castor bean is thought to be a drought tolerant crop which has grown in economic importance due to the production of biodiesel. In this study, the water stress effects on the photosynthetic processes of castor bean plants were investigated in two distinct experimental phases. At phase 1, changes in chlorophyll fluorescence parameters and stomatal conductance were analyzed in greenhouse grown plants. Under water stress conditions, the PSII antennae energy absorption was reduced and an increase of the energy dissipation mechanisms seems to regulate the activity of photosystem II. At the phase 2, the limitations to carbon assimilation and the water use efficiency were investigated upon water stress conditions. A decrease in gas exchange and an increase on the water use efficiency were observed. The analysis of Assimilation vs internal CO2 concentration response curves and the biochemical parameters of photosynthesis shows that, under mild drought stress, the stomatal limitation was the main factor reducing photosynthetic performance. However, under severe drought conditions, stomata was not the only limiting factor, because photosynthesis was also affected by biochemical limitations. In both phases growth and leaf area decreased under water stress. The reduction on the soil water availability seems to regulate the activity of the photosynthetic apparatus, and the decrease in photosynthesis is caused by stomatal and metabolic limitations, which vary in magnitude according to the water stress intensity.

Uma cuidadosa revisão bibliográfica, seguida por uma pesquisa in silico no banco de dados de expressed sequence tags (ESTs) do projeto GENOLYPTUS – Rede Brasileira de Pesquisa do Genoma de Eucalyptus, foram realizadas visando identificar classes de genes potencialmente relacionadas com a resposta vegetal à deficiência hídrica em Eucalyptus grandis. Os principais clones de cDNA selecionados potencialmente codificam proteínas relacionadas com a síntese de osmólitos como prolina, sacarose, osmotina, poliaminas, desidrinas, fatores de transcrição, e genes de uma importante cascata de sinalização vegetal à deficiência hídrica. Duas classes de seqüências foram estudadas mais detalhadamente. A Sadenosil- metionina-descarboxilase (SAMDC) é uma enzima-chave na rota de síntese das poliaminas, aminas catiônicas envolvidas em vários processos celulares, inclusive na proteção das estruturas da célula em respostas a diferentes tipos de estresses. Dois grupos de ESTs foram inicialmente identificados por homologia a seqüências conhecidas de SAMDC e duas seqüências potencialmente completas de cada grupo foram selecionadas e denominadas EgrSAMDC1 e EgrSAMDC2. As seqüências deduzidas de aminoácidos de ambos os cDNAs apresentaram os dois principais domínios da enzima e uma estrutura conservada em relação a outras SAMDCs de plantas. Além da região de leitura aberta (ORF, do inglês, open reading frame) principal, os cDNAs apresentaram duas pequenas regiões codificadoras conservadas, denominadas tiny e small upstream ORFs na longa região 5’ não traduzida, relacionadas à regulação pós-transcricional dos genes. Em análises de Southern blot, foram detectados pelo menos dois fortes sinais de hibridização para cada amostra de DNA genômico de E. grandis digerido por endonucleases distintas, sugerindo a existência de (pelo menos) duas cópias genômicas de SAMDC. Por Northern blots, a presença de mRNAs para SAMDC foi detectada em folhas e caules jovens e, em menor quantidade, em tecidos vasculares de árvores adultas. Entretanto e nitidamente, a maior expressão de SAMDC em E. grandis ocorre em flores abertas. Análises quantitativas por transcrição reversa seguida de reação em cadeia da DNApolimerase (qRT-PCR) com plântulas cultivadas in vitro por 4 meses, submetidas a diferentes tratamentos como ácido abscísico (ABA), ácido naftalenoacético (ANA), quinetina (KIN), cloreto de sódio (NaCl), seca, frio, luz ultravioleta (UV), ferimentos e extrato de leveduras, 9 demonstraram maior indução da expressão de EgrSAMDC2 na presença de ABA e NaCl. Também foi observada uma drástica redução na expressão deste gene, baseado nos níveis de mRNA-molde para as RT-PCRs, quando as plântulas foram expostas a UV e seca. Estes resultados indicaram que o gene EgrSAMDC2 pode estar mais relacionado à resposta vegetal à elevada salinidade, por intermédio da sinalização por ABA, do que à resposta a outros estresses ambientais ou bióticos. A segunda classe de genes identificados e analisados junto ao GENOLYPTUS como potencialmente relacionados à deficiência hídrica potencialmente codificam proteína-cinases ativadas por mitógenos (MAPKs, do inglês, mitogen-activated protein kinases). MAPKs são proteínas de uma importante cascata sinalizadora, constituída por três componentes denominados MAPKKK, MAPKK e MAPK. Elas estão envolvidas na sinalização do desenvolvimento, estímulos hormonais e de estresses bióticos e abióticos. O cDNA selecionado, de aproximadamente 5 kb, representa uma seqüência imatura de mRNA (transcrito primário), no qual estão presentes dois íntrons. Nas extremidades 5’ e 3’ dos íntrons existem sítios canônicos de processamento (splicing) que indicam que o transcrito deve ser corretamente processado em um mRNA maduro. A proteína deduzida a partir da união dos éxons indica que o cDNA isolado de E. grandis potencialmente codifica uma MAPK2, com alta homologia a outras MAPKs vegetais. Além disto, a seqüência de aminoácidos representa uma proteína completa, na qual os 11 domínios conservados em MAPKs, fundamentais para o correto funcionamento da enzima, estão presentes. Análise de Southern blot indicaram que este gene está presente em cópia única no genoma de E. grandis. Em análises da expressão por qRT-PCR em plântulas submetidas aos diferentes tratamentos descritos acima, foi observado uma significativa indução da transcrição com KIN e NaCl, e uma leve indução por ABA. O tratamento com UV provocou uma drástica redução na expressão de EgrMAPK2. Este resultado fornece indícios de que este gene possivelmente esteja em envolvido em repostas a estresses abióticos. / A careful bibliographical review, followed by an in silico screening of the expressed sequence tag (EST) databank of the GENOLYPTUS Project – The Brazilian Research Network on the Eucalyptus Genome, were conducted to identify genes potentially related to drought responses in Eucalyptus grandis. The main selected clones potentially encode proteins related to the biosynthesis of different osmolites such as proline, sucrose, osmotin and polyamines, dehydrines, transcription factors and genes from an important plant signaling cascade. Two gene classes were studied in more detail. S-adenosylmethionine decarboxylase (SAMDC) is one of the key regulatory enzymes in the biosynthesis of polyamines, cationic amines involved in various processes of the cell, including the protection of cellular structures in response to different stresses. Two clusters of ESTs were initially identified by homology to known SAMDC sequences and, from each of them, two full-length cDNAs were identified and named EgrSAMDC1 and EgrSAMDC2. The deduced amino acid sequences from both cDNAs showed the two main enzyme domains and a conserved protein structure in comparison to other plant SAMDCs. Besides the main open reading frame (ORF), two other tiny and small upstream ORFs were found in the long 5’ non-translated region of the cDNAs. These sequences are known to be associated with post-transcriptional regulation. Southern blot analysis resulted in two strong hybridization signals for each genomic DNA digested with different restriction enzymes, indicating (at least) two SAMDC genomic copies. Northern blots detected SAMDC mRNAs in young leaves and stems and a lower transcript level in vascular tissues from mature trees. Nevertheless, the highest levels of E. grandis SAMDC steady-state mRNA was clearly detected in opened flowers. Quantitative reverse transcription PCR (qRT-PCR) with total RNA from 4-months old in vitro seedlings subjected to different treatments, such as abscisic acid (ABA), naphthaleneacetic acid (NAA), kinetin (KIN), sodium chloride (NaCl), drought, cold, ultraviolet light (UV), wounding and yeast extract, demonstrated higher expression induction of EgrSAMDC2 gene with ABA and NaCl. A drastic reduction in gene expression was observed after UV and drought treatments of the seedlings, based on RNA-template levels for RT-PCRs. These results suggested that 11 EgrSAMDC2 gene might be more related to plant response against high salinity, possibly via ABA signaling, than to other environmental or biotic-like stress responses. The second gene class identified and analyzed in the GENOLYPTUS, as potentially involved in drought responses, encodes a mitogen-activated protein kinase (MAPK). MAPKs proteins are part of an important signaling casacade, which consists of three components, MAPKKK, MAPKK and MAPK. They are associated to developmental signaling, hormonal and biotic and abiotic stimuli. The selected cDNA, of about 5 kb in length, represented an immature mRNA (primary transcript) with two non-spliced introns. The canonical 5’ and 3’ splicing sites suggested that the transcript might probably be correctly translated to a mature mRNA. The deduced protein from the union of all three exons indicated that the isolated E. grandis cDNA potentially encodes a MAPK2, with high homology to other plant MAPKs. Moreover, the amino acid sequence represented a complete protein, with all 11 domains conserved in MAPKs and known to be fundamental for the enzyme functionality. Southern blot analysis indicated that EgrMAPK2 is encoded by a single genomic copy in E. grandis. From qRT-PCR expression analysis, conducted with the same plant material described above, we observed a significant transcription induction with KIN and NaCl, and a weaker induction by ABA. The UV treatment resulted in a drastic reduction of EgrMAPK2 expression. This result strongly indicated that this gene is most probably involved in abiotic stress responses.

O cenário de mudanças climáticas globais sugere um aumento da aridez em muitas áreas do mundo, com propensão ao aumento de chuvas no inverno e períodos de seca cada vez mais freqüentes no verão. A deficiência hídrica afeta a performance vegetal através de efeitos sobre o crescimento e a fotossíntese. A mamona (Ricinus communis) é considerada uma cultura tolerante à seca, de elevada importância econômica devido à utilização do óleo extraído de suas sementes na produção de biodiesel. Os efeitos do estresse hídrico sobre o processo fotossintético de plantas de mamona foram investigados em duas fases experimentais distintas. Na etapa 1 de um estudo realizado em casa de vegetação, alterações nos parâmetros da fluorescência da clorofila a foram analisados. Sob condições de déficit hídrico, a absorção de energia pela antena do fotossistema II foi reduzida e um aumento nos mecanismos de dissipação de energia parece regular a atividade do fotossistema. Na etapa 2 deste estudo, as possíveis limitações na assimilação de carbono e a eficiência no uso da água foram investigados. Em condições de estresse hídrico observou-se a redução da atividade de troca gasosa e o aumento da eficiência no uso da água. A análise de curvas de resposta à concentração interna de CO2 (A-Ci) e dos parâmetros bioquímicos demonstrou que, sob suave seca, a limitação estomática é a principal responsável pela redução da fotossíntese. Entretanto, sob condições de severa seca, além da limitação estomática, a fotossíntese é afetada também por limitações bioquímicas. Nas duas fases experimentais, observou-se a redução do crescimento e da área foliar total nas plantas de mamona em estresse hídrico. A redução da disponibilidade de água no solo parece regular a atividade do aparato fotossintético de plantas de mamona, e a redução no processo de fotossíntese é causada por limitações estomáticas e metabólicas que variam de acordo com a intensidade do estresse hídrico. / The worldwide climate change scenario suggests an increase in aridity in many areas around the world. This may be accompanied by increases in rainfall during winter and ever more frequent drought periods during the summer. Reductions in water availability affect the plant performance through the effects upon growth and photosynthesis. Castor bean is thought to be a drought tolerant crop which has grown in economic importance due to the production of biodiesel. In this study, the water stress effects on the photosynthetic processes of castor bean plants were investigated in two distinct experimental phases. At phase 1, changes in chlorophyll fluorescence parameters and stomatal conductance were analyzed in greenhouse grown plants. Under water stress conditions, the PSII antennae energy absorption was reduced and an increase of the energy dissipation mechanisms seems to regulate the activity of photosystem II. At the phase 2, the limitations to carbon assimilation and the water use efficiency were investigated upon water stress conditions. A decrease in gas exchange and an increase on the water use efficiency were observed. The analysis of Assimilation vs internal CO2 concentration response curves and the biochemical parameters of photosynthesis shows that, under mild drought stress, the stomatal limitation was the main factor reducing photosynthetic performance. However, under severe drought conditions, stomata was not the only limiting factor, because photosynthesis was also affected by biochemical limitations. In both phases growth and leaf area decreased under water stress. The reduction on the soil water availability seems to regulate the activity of the photosynthetic apparatus, and the decrease in photosynthesis is caused by stomatal and metabolic limitations, which vary in magnitude according to the water stress intensity.

O desenvolvimento das culturas pode ser afetado por combinações de estresses físicos, químicos e biológicos. Na ausência de outras limitações, os fatores físicos do solo que afetam diretamente o crescimento radicular são a resistência mecânica, a aeração e a disponibilidade hídrica. O objetivo deste trabalho foi incluir os fatores físicos do solo na modelagem do crescimento radicular de soja e de milho. As condições físicas dos solos foram modeladas com o fluxo de água em 1D e o crescimento radicular em 3D por meio da inclusão de um parâmetro de redução do estresse para o alongamento radicular. Soja e milho foram cultivados em quatro níveis de compactação em um Latossolo Vermelho. O modelo foi validado com dados de campo de conteúdo volumétrico de água, resistência do solo à penetração e densidade de comprimento radicular de soja e de milho cultivadas em diferentes níveis de compactação e condições hídricas. A taxa de alongamento radicular foi reduzida exponencialmente em função do aumento da resistência do solo à penetração, e linearmente em relação ao decrescimento da aeração ou da disponibilidade hídrica. A produtividade de grãos de soja e milho foi reduzida em função da escarificação do solo ou tráfego intenso de colhedora no Latossolo Vermelho. As densidades de comprimento radicular simulados concordaram com os valores medidos no campo. As condições físicas de resistência mecânica, hipoxia e estresse hídrico foram eficientemente incorporadas por meio do parâmetro de redução do estresse ao alongamento radicular, e podem ser usadas para avanços nos estudos de interações solo-raiz. / Crop development is affected due soil physical, chemical, and biological conditions. In the absence of others limitations, the soil physical factors that affect directly root growth are mechanical impedance, aeration and water stress. The aim of this work was to include soil physical limitations into the root growth model of soybean and maize crops. Soil physical conditions was modelling with water flux in one-dimensional and root growth in three-dimensional by stress reduction function for root elongation. Soybean and maize crops was cultivate in four soil compaction levels in a Rhodic Eutrudox. The model was validate with field data of soil water content, soil penetration resistance, and root length density of soybean and maize cropping in four soil compaction levels and two weather conditions. Root elongation rate was reduced exponentially as a function of soil penetration resistance, and linearly in relation to soil aeration or water stress. Soybean and maize grain yield was reduced due to soil chiselling and intense harvester traffic in a Rhodic Eutrudox. Soybean and maize root length density modelling agreed to field measurement. Soil physical conditions of mechanical impedance, hypoxia and water stress was successful incorporated into the root growth model by stress reduction function to root elongation, and its can be used for advances in soil-root interaction research.