O déficit hídrico decorrente da seca se estabelece quando a absorção de água pelas raízes não consegue atender as demandas da planta, entre as quais estão a fotossíntese e transpiração, essenciais ao crescimento vegetal. Para avaliar a influência de déficits hídricos de diferentes intensidades nas relações hídricas, trocas gasosas, crescimento e acúmulo de carboidratos de Bauhinia forficata Link, plantas foram cultivadas em casa de vegetação durante três meses em vasos de 20 L e submetidas aos seguintes regimes: regas diária (controle) e regas a cada 7 (7D) e 15 dias (15D) retornando as regas diárias nos regimes 7D e 15D aos 75 dias de experimento. Em intervalos quinzenais (15, 30, 45, 60, 75, 90 dias) foram avaliados a umidade do solo (Usolo), potencial hídrico foliar (wf), a fotossíntese em resposta a radiação fotossinteticamente ativa (AxPAR) para obtenção da assimilação liquida máxima (Amax) e do ponto de saturação luminoso (PARsat), área foliar total (AFT) e massas secas (MS) de folhas (MSf), caules (MSc) e raízes (MSr). Foi também coletado material vegetal para as análises bioquímicas quantitativas dos teores de açúcares solúveis totais (AST), redutores (AR), amido (S) e prolina (Pro) por métodos colorimétricos e qualitativos da composição de carboidratos solúveis neutros por HPAEC/PAD e análise de açúcares alcoóis por GC/MS. O déficit hídrico afetou as relações hídricas, fotossíntese e crescimento das plantas, sendo que os menores valores de Usolo observados nos tratamentos 7D e 15D respectivamente, coincidiram com os menores wf, Amax e acúmulo de MS. Alterações nos PARsat em resposta ao déficit hídrico foram observadas apresentando valores médios de 665, 275 e 254 mol fótons m-2 s-1 no Controle, 7D e 15D respectivamente. O retorno das regas diárias após 75 dias de experimento, promoveu a recuperação de Amax (7,8 e 9,6 mol CO2 m-2 s-1) e dos PARsat (588 e 643 mol fótons m-2 s-1) das plantas 7D e 15D respectivamente aos 90 dias, com valores maiores daqueles observados nas plantas controle (4,7 mol CO2 m-2 s-1 e 631 mol fótons m- 2 s-1), sugerindo forte dependência da fotossíntese de B. forficata à disponibilidade hídrica no solo. Os baixos teores de amido em folhas nos tratamentos 7D e 15D podem explicar a manutenção dos teores de AST semelhante ao controle, bem como, o aumento dos ASTs após o retorno das regas diárias, os quais poderiam ser prontamente utilizados na osmorregulação e concomitante retomada do crescimento das plantas. A alta detecção de mio-inositol nas análises de HPAEC/PAD sugerem que os açúcares alcoóis podem constituir grande parte dos ASTs não redutores em folhas e raízes de B. forficata. Nas raízes, os aumentos na concentração de glicerol, galactinol e galactosilglicerol detectados por GC/MS seguem o gradiente de disponibilidade hídrica dos tratamentos, indicando uma função osmorreguladora destes açúcares em B. forficata. / The water deficit caused by drought occurs when root water uptake cannot attend plant demands to maintain photosynthesis and transpiration, two essential processes for plant growth. Aiming to evaluate the influence of water deficits of different intensities on water relations, gas exchange, growth, and carbohydrate accumulation, potted plants of Bauhinia forficata Link were grown under greenhouse conditions during three months and submitted to the following water regimes: daily irrigated (control) and irrigated every 7 (7D) or 15 days (15D), recovering the daily irrigations after 75 days of the beginning of the experiment. At fortnightly intervals (15, 30, 45, 60, 75, 90 days) we evaluated soil moisture (Usolo), leaf water potential (wf), photosynthesis in response to photosynthetically active radiation (AxPAR) to obtain the maximum net assimilation (Amax) and light saturation point (PARsat), total leaf area (AFT) and dry mass (MS) of leaves (MSf), stems (MSc) and roots (MSr). Leaves and roots were also sampled for analyses of total soluble sugars (AST), reducing sugars (AR), starch (S), and free proline (Pro) by colorimetric methods. The analyses of the soluble sugar composition were carried out by HPAEC/PAD and GC/MS. The imposed water stress affected the water relations, photosynthesis, and plant growth. Decreases in Usolo values observed in the treatments 7D and 15D, respectively, coincided with the lowest wf, Amax and accumulation of MS. Changes in PARsat in response to water deficit showed mean values of 665, 275, and 254 mol photons m-2 s-1 in control, 7D, and 15D, respectively. The re-watering after 75 days led to the recovery of Amax (7.8 and 9.6 mol CO2 m-2 s-1) and PARsat (588 and 643 mol photons m-2 s-1) of plants 7D and 15D, respectively, at 90 days, with higher values than those observed in the control plants (4.7 mol CO2 m-2 s-1 e 631 mol photons m-2 s-1), suggesting a strong dependence of the photosynthesis of B. forficata of the soil water availability. The low leaf starch contents in the 7D and 15D treatments could explain the maintenance of the concentration of AST similar to control, as well as the increase in AST contents after re-watering. These sugars could be promptly used for osmoregulation and concomitant re-start of plant growth. The presence of high amounts of of myo-inositol detected by HPAEC/PAD analysis suggests that sugar alcohols can constitute the major part of non-reducing ASTs in leaves and roots of B. forficata. In roots, increases in the contents of glycerol, galactinol, and galactoglycerol detected by GC/MS indicating that these sugars can play a role in the osmoregulation of B. forficata.

O complexo coletor de luz (LHC) do fotossistema II (PSII) é o principal complexo de proteínas associado a pigmentos situado na membrana dos tilacóides de cloroplastos em plantas. O LHCII funciona como uma antena de transferência de energia para a captura e direcionamento da energia luminosa do PSII para o PSI. A ação coordenada dos dois fotossistemas com o direcionamento do fluxo de elétrons gera a quebra da molécula de água, através da membrana do tilacóide, produzindo força assimilatória ATP e NADPH. A energia química produzida na fotossíntese é de suma importância para a assimilação de carbono, biossíntese de aminoácidos e metabólicos secundários. Portanto, este é um importante gene para estudos em biotecnologia. Linhagens transgênicas de tabaco (TR-1 e TR-2) as quais expressam constitutivamente o transgene Lhcb1*2 de ervilha obtidas por Labate e colaboradores (2004) foram utilizadas nesse trabalho. Estas plantas apresentaram diversos efeitos pleiotrópicos relacionados à anatomia, morfologia, bioquímica e fisiologia. Uma proteína pode não atuar isoladamente, mas freqüentemente interagindo com outras proteínas, influenciando diversos processos metabólicos. O perfil de proteômica dessas linhagens transformantes, em relação à planta selvagem (WT) foi investigado. As proteínas totais foram extraídas de folhas de plantas de três meses crescidas em câmaras de crescimento, então separadas por 2D-PAGE. As proteínas diferencialmente expressas foram identificadas por LC-MS/MS. Os resultados mostram que 244 spots apresentaram alterações significativas na expressão nas duas linhagens transgênicas em relação à WT. 122 spots são expressos exclusivamente nas linhagens transformantes, e 24 spots somente na selvagem. Muitas proteínas como ATP synthase e ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase activase foram mais expressas nas linhagens transgênicas, mas a glutamine synthetase, uma importante proteína na reciclagem de nitrogênio nos cloroplastos, teve sua expressão diminuída. Para analisar as alterações na expressãode genes relacionados ao ritmo circadiano entre outros, como a conformação do PSII, cotilédones de plântulas estioladas foram submetidas à luz e amostras coletadas depois de 0, 3, 6, 12 e 24 horas. O nível de transcritos foram analisados por PCR quantitativo. A diferenciação de plastídio à cloroplasto maduro foi analisado por microscopia eletrônica de transmissão, para se entender as diferenças entre os genótipos em estudo no desenvolvimento vegetal. A expressão constitutiva do gene Lhcb1*2 de ervilha em plantas transgênicas de tabaco acarretou a indução e repressão de várias proteínas e genes em distintos passos de vias metabólicas, estabilizando a homeostase celular, exercendo uma influência significativa no desenvolvimento vegetal e produção de biomassa. / The light harvesting complex (LHC) of photosystem II (PSII) is the major ensemble of pigmet-biding proteins situated in the thylakoid membranes of the chloroplast in plants. The LHCbII functions as an energy-transferring antenna for capturing and delivering light energy to the photosystems PSII and PSI. The coordinated actions of the two photosystems in turn drive the flow of electrons, generated by the splitting of water, through the thylakoid membranes to produce the assimilatory force ATP and NADPH. The chemical energy produced by photosynthesis is very important for the assimilation of carbon, amino acids biosynthesis, and secundary metabolism. Therefore it is an important gene for biotechnological studies. Transgenic tobacco lines (TR-1 and TR-2) which express the pea Lhcb1*2 transgene constitutively obtained by Labate et al. (2004) were used in this work. These plants presented pleiotropic effects related to anatomy, morphology, biochemistry and physiology. As a protein may not act by itself, but it is, frequently interacting with other proteins, influencing a lot of metabolic processes. The proteomic profile of these transgenic lines, in relation to the wild type (WT), was investigated. The total proteins extracted from leaves of three-month old plants grown in growth chambers were separated by 2DPAGE. The differentially expressed proteins were identified by LC-MS/MS. The results showed that 225 spots displayed significant changes in the expression of the two transgenic lines in relation to the WT. 122 spots were exclusively expressed in the transgenic lines, and 24 only in the wild type. Many proteins as ATP synthase and ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase activase are overexpressed in the transgenic lines, but the glutamine synthetase, an important protein tor nitrogen recycling in the chloroplasts, showed a reducted level of expression. In order to analyse the alterations of the expression of genes related to the circadian rhythm among others, involved in the conformation of the PSII, cotyledons from etiolated seedlings were thenexposed to light and samples collected after 0, 3, 6, 12 and 24 hours. The level of transcripts were analysed by RT/RT-PCR. The PSII conformation were analysed by transmition electron microscopy, with the aim of verifying the evolution of plastids into the chloroplasts which could be leading to changes in plant development. The overexpression of the pea Lhcb1*2 gene in transgenic tobacco plants, lead to the induction and suppression of several proteins and genes in key metabolic pathways, as a way to establish a cellular homeostasis, exerting a significant influence on plant development and biomass production.

O aumento das concentrações dos gases-estufa, principalmente o dióxido de carbono, e as mudanças climáticas se tornaram assuntos científico, econômico e político importantes nos últimos anos. O Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, do Protocolo de Kyoto concede créditos de carbono comercializáveis para projetos que promovam o seqüestro de carbono nos países em desenvolvimento. Portanto, avaliar a capacidade de absorção de CO2 pela vegetação terrestre é um aspecto importante, o que justifica o interesse em desenvolver modelos de fluxo e troca desse gás em diferentes escalas. O desenvolvimento desses modelos é dificultado pela não-linearidade dos processos ecofisiológicos. Este trabalho apresenta um método de modelagem de fotossíntese no nível da folha, como um primeiro passo para um método de quantificação do potencial de seqüestro de carbono. A técnica utilizada foi a de redes neurais artificiais, uma vez que ela permite ajustar relações não lineares entre as variáveis de entrada e de saída. O trabalho foi divido em duas partes: fitomonitoração e modelagem. A fitomonitoração foi realizada em jatobá (Hymenaea courbaril), durante um ano. Medindo-se variáveis fisiológicas: taxa de fotossíntese, taxa de transpiração, condutância estomática, temperatura da folha, e fluorescência, e variáveis ambientais: concentração de CO2, radiação fotossintética ativa, umidade relativa e temperatura do ar. Uma quantidade de dados inédita para esse tipo de experimento e para essa espécie vegetal foi obtida. A análise dos resultados da fitomonitoração mostra características importantes sobre o comportamento das variáveis fisiológicas em plântulas de jatobá e das variáveis ambientais de seu entorno, casa de vegetação, nas quatro estações do ano. Os dados coletados foram utilizados para a modelagem da rede neural. Os treinamentos foram realizados com diferentes combinações de variáveis de entrada para observar qual era o conjunto de variáveis às quais a rede respondia melhor. A análise dos resultados dos treinamentos mostrou que com a técnica de redes neurais é possível atingir uma aproximação da função fotossíntese com 92% de acertos para entradas com dados filtrados. / The increases in greenhouse gas concentrations, mainly carbon dioxide, and the climatic changes have become important scientific, economic, and political subjects in the past years. The Kyoto Protocol establishes the Clean Development Mechanism, which grants carbon credits for projects that promote the sequestration of carbon in developing countries. Therefore, it is important to evaluate the CO2 absorption capacity by terrestrial plants, and this requires the development of gas flow and gas exchange models in different scales. That development is usually complicated, because the ecophysiological processes are non-linear. This work presents a method to model photosynthesis at the leaf level, as a first step toward quantifying the potential of carbon sequestration. The technique used was artificial neural networks (ANNs), as it allows the adjustment of non-linear relationships between input and output variables. The work was divided in two parts: phytomonitoring and modeling. The phytomonitoring was accomplished in jatoba (Hymenaea courbaril) during one year. The following physiologic variables were measured: photosynthesis rate, transpiration rate, stomatal conductance, leaf temperature, and fluorescence; and environmental variables: CO2 concentration, photosynthetic activity radiation, relative humidity, and air temperature. An unprecedented amount of data for that type of experiment and for that plant species was obtained. The analysis of these data showed important characteristics about the relationship of the physiologic variables in Hymenaea courbaril and the environmental variables, in the four seasons. The data collected were used for the modeling and fine-tuning of the neural network. The network was trained with different combinations of input variables to observe to which group of variables the neural network responded better. The analysis of the training results showed that with the ANN technique it is possible to achieve a very good approximation of the photosynthesis function, with 92% success rate for entries consisting of filtered data.

As bromélias são plantas que podem utilizar o nitrogênio em suas formas inorgânica e orgânica. Algumas delas apresentam comportamento heteroblástico, isto é, na fase adulta apresentam a sobreposição das folhas, formando um tanque, o qual pode armazenar água e nutrientes. Já na fase juvenil, também chamada de atmosférica, o tanque inexiste. Plantas adultas da espécie hetereblástica Guzmania monostachia quando cultivadas na natureza parecer preferir o nitrogênio na forma amoniacal ou ureídica; no entanto, para as atmosféricas não existem ainda estudos a respeito. Quanto à fotossíntese, plantas adultas com tanque de G. monostachia apresentam um sistema facultativo, isto é, numa condição hídrica favorável realizam a fotossíntese C3, já sob seca, podem alterar para o metabolismo ácido das crassuláceas (CAM). Por outro lado, as plantas atmosféricas dessa espécie expressam o CAM constitutivamente. Em resposta às adversidades ambientais, como a seca temporária ou a indisponibilidade de nutrientes, um aumento na produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) pode ocorrer e, dependendo da concentração alcançada nos tecidos, pode causar injúrias. Entretanto, as ROS também podem estar envolvidas com processos de sinalização celular, desde que em baixas concentrações. Folhas destacadas de plantas adultas de Guzmania monostachia, submetidas a um déficit hídrico e cultivadas na presença de diferentes fontes nitrogenadas, mostraram diferentes intensidades de CAM e teores consideráveis de ROS no ápice foliar. Entretanto, pouco se conhece, até o momento, sobre a modulação do CAM e a produção de ROS em plantas da fase juvenil. Os principais objetivos desta pesquisa foram 1) investigar quais seriam as fontes nitrogenadas mais propícias ao crescimento e desenvolvimento de plantas atmosféricas de Guzmania monostachia cultivadas in vitro na presença isolada de nitrato, amônio, glutamina ou ureia, na concentração total de N de 5mM. 2) analisar os efeitos do cultivo prévio de plantas atmosféricas em diferentes fontes de nitrogênio (mesmas condições acima) submetidas, em seguida, a um período de 7 dias de déficit hídrico provocado por PEG adicionado ao meio de cultura, sobre a modulação da intensidade do CAM, produção de ROS e atividades das enzimas antioxidantes. Foram realizadas análises morfométricas, anatômicas, além das fisiológicas, como conteúdo de pigmentos fotossintéticos (capítulo 1). Além disso, analisaram-se a suculência foliar, o acúmulo noturno de ácidos orgânicos, conteúdo de H2O2, atividade das enzimas PEPC e das relacionadas ao sistema antioxidante (capítulo 2). Os resultados de cultivo in vitro apontam que diferentes fontes nitrogenadas modificam metabolicamente e estruturalmente a bromélia Guzmania monostachia na fase atmosférica, sendo a fonte nítrica a que propiciou o surgimento de maiores proporções dos parênquimas aquífero e clorofiliano, aumentando a possibilidade de estocagem de água e de produção de clorofilas e carotenoides. Diferentemente das outras fontes de N, o nitrato foi a que propiciou o maior acúmulo noturno de ácidos orgânicos nas plantas submetidas à deficiência hídrica. Houve também uma maior suculência dos tecidos no tratamento com nitrato, mesmo após a imposição dos 7 dias de deficiência hídrica, indicando que um aumento na capacidade de armazenar água possa ser uma condição estrutural importante para se incrementar a expressão do CAM. O conteúdo de peróxido de hidrogênio aumentou quando as plantas previamente cultivadas em nitrato foram submetidas ao déficit hídrico, sugerindo que essa ROS poderia atuar como um sinalizador na modulação positiva do CAM; já que as atividades das enzimas antioxidantes diminuíram em relação ao controle (SOD e GR) ou permaneceram iguais estatisticamente (CAT, APX, GPOX). Em conclusão, as plantas atmosféricas de Guzmania monostachia, cresceram e se desenvolveram mais adequadamente na presença de nitrato e esta forma de N propiciou um aumento da suculência e da intensidade do CAM, quando houve a posterior imposição de um período de deficiência hídrica, sugerindo um aumento da tolerância à falta de água. Ao contrário, trabalhos anteriores do grupo mostraram que as plantas adultas com tanque de G. monostachia intensificaram o CAM na presença de amônio, indicando, portanto, que plantas de diferentes fases de desenvolvimento possuem, além de diferenças morfológicas, comportamentos fisiológicos diferentes / Bromeliads are plants that can use inorganic and organic nitrogen forms. Some of them feature the heteroblastic behavior which in adulthood have an overlapping of leaves forming a tank that can store water and nutrients. On the other hand, the juvenile phase, also called atmospheric, does not form the tank. Adult plants of the bromeliad species Guzmania monostachia are heteroblastic when growing in the wild and seem to prefer ammonium and urea. However, to the best of our knowledge, there are no studies with the atmospheric plants. Considering the photosynthetic metabolism, G. monostachia adult plants have a facultative system where the plant performs the C3 metabolism in good water conditions and change to the Crassulacean acid metabolism (CAM) under drought. Furthermore, plants of this species can express CAM constitutively. In response to environmental adversities, such as drought or variation in nutrient availability, an increase in the production of reactive oxygen species (ROS) can occur and, depending on the concentration achieved in their tissues, can cause injury. However, the ROS can also be involved in the processes of signaling of the cells when at low concentrations. Leaves that were withdrawn from adult plants of G. monostachia and were subjected to treatments of water deficit and different nitrogen sources showed different intensities of CAM and considerable levels of ROS in the foliar apex. However, little is known about the modulation of the CAM metabolism and the production of ROS in the juvenile G. monostachia bromeliads. The aims of this research were to 1) investigate which nitrogen source contribute more to the growth and development of atmospheric plants cultivated in vitro with isolated nitrate, ammonium, glutamine or urea, in a total N concentration of 5 mm; 2) examine the effects of the previous cultivation of atmospheric plants in different nitrogen sources on the modulation of the intensity of the CAM, ROS production and activities of antioxidant enzymes when the plants where submitted to in a period of seven days of water deficit caused by PEG added to the culture medium. Morphometric, physiological, anatomical and the photosynthetic pigments were analyzed (Chapter 1). In addition, foliar succulence the accumulation of nocturnal organic acids, H2O2 content, the activity of PEPC enzymes and the antioxidant system related were analyzed, (Chapter 2). The results of in vitro cultivation indicated that different nitrogen sources modified the metabolism and the tissue structure of the atmospheric Guzmania monostachia, as the nitrate provided the emergence of the larger proportions of the aquifer and chlorophyll parenchyma, increasing the possibility of water storage and production of chlorophylls and carotenoids. Unlike other sources of N, nitrate was the only that provided the greatest accumulation of nocturnal organic acids in plants submitted to water deficiency. There was also a greater succulence in the tissues submitted to the nitrate treatment, even after the exposition of seven days of water deficit, indicating an increase in the capacity of storing water that can be an important structural condition to increase the expression of CAM. The H2O2 content increased when the plants previously cultivated in nitrate were submitted to water deficit, suggesting that ROS could act as a signaling in the modulation of the CAM metabolism as the activities of antioxidant enzymes decreased compared to the control treatments (SOD and GR) or remained the statistically same (CAT, APX, GPOX). In conclusion, the atmospheric plants grew and developed more in the presence of nitrate and this form of N provided an increment in leaf succulence and intensification of CAM when there was the subsequent imposition of a period of water deficit, suggesting an increment of the tolerance for water deficit conditions. In contrast, previous researches showed that the adult plants of G. monostachia with tank intensified the CAM in the presence of ammonium, indicating that plants of different stages of development have, in addition to morphological differences, differences in their physiological behaviors

Phytoplankton chlorophyll-a fluorescence, measured in situ, can be applied as a tool to estimate primary production in the ocean over a large range of temporal and spatial scales. This non-invasive technique allows for fast assessments of photo-physiological parameters in contrast to the traditional methodologies (14C uptake and O2 evolution). The main photo-physiological parameters derived by the available instruments are yields, and as such, require careful interpretation. The comprehension of the main sources of variability of the photochemical and the light absorption efficiencies in marine phytoplankton has increased in the past years, largely by studies using monospecific cultures. In natural communities, however, the development of primary production models based on chlorophyll-a fluorescence remain limited as they are simultaneously subjected to a wide range of environmental and biological factors. This study will test the hypothesis that photo-physiological models for primary production estimates can be improved when key phytoplankton features, such as the pigments composition and dominant cell size, are taking into account. The approach was to contrast the photo-physiological parameters derived from measurements in distinct oceanographic regions, as well as those derived in a specific environment with presented different nutrient concentration according to the time of sampling. In addition, we showed for monospecific cultures, how the photo-physiological parameters are quantitatively related to the production of carbon under the interactive effects of taxonomic composition and cell size. The proportions of photosynthetic and photoprotective pigments present in the community were related to the bulk photochemical efficiency and the cross-section of light absorption, but varied among oceanographic regions and the depth of the water column. A parameterization of fluorescence-derived primary production rates, using four dominant size classes, was derived for natural phytoplankton communities under different nutrients conditions in a coastal environment, showing that the parameters differed among size classes above a threshold of nutrient concentration. The direct conversion rates between fluorescence-derived primary production and carbon assimilation rates, computed for two distinct phytoplankton cell sizes grown in controlled laboratorial conditions, showed that cell size strongly influences the efficiency of light absorption and photochemistry, however species-specific responses in photosynthetic energy allocation dominated the differences observed in how absorbed light is utilized to carbon assimilation, i.e., in the electron requirements for carbon assimilation. The results highlighted the importance of the tight coupling of nutrients availability and phytoplankton communities, as well as for measurements of chlorophyll-a fluorescence in the ocean and primary production models. This work presents a novel contribution to the increasing efforts to apply fluorescence-based techniques to understand and parameterize primary production estimates in marine systems, especially at highly dynamic environments. / A fluorescência da clorofila-a do fitoplâncton, medida in situ, pode ser uma ferramenta para estimar produção primária no oceano em grande escala temporal e espacial. Esta técnica não-invasiva permite análises rápidas de parâmetros foto-fisiológicos ao contrário de metodologias tradicionais (assimilação de 14C e produção de O2). Os principais parâmetros foto-fisiológicos de instrumentos disponíveis hoje tratam-se de eficiências, e como tal, requerem cuidados em serem interpretados. A compreensão das principais fontes de variabilidade da eficiência fotoquímica e de absorção de luz no fitoplâncton marinho tem aumentado nos últimos anos, em sua maioria em cultivos monoespecíficos. Em comunidades naturais, entretanto, o desenvolvimento de modelos de produção primária baseados na fluorescência da clorofila-a ainda é limitado uma vez que estão sujeitos à uma ampla gama de fatores ambientais e biológicos. Esse estudo testa a hipótese de que modelos foto-fisiológicos para estimar produção primária podem ser aprimorados considerando-se características fundamentais do fitoplâncton, como a composição de pigmentos e tamanho celular dominante. A estratégia foi contrastar parâmetros foto-fisiológicos derivados de medidas em regiões oceanográficas distintas, assim como medidas em um ambiente específico com diferentes concentrações de nutrientes ao longo do período amostrado. Adicionalmente, apresentamos através de cultivos monoespecíficos, como parâmetros foto-fisiológicos são quantitativamente relacionados à produção de carbono e os efeitos interativos da composição taxonômica e tamanho celular nessa relação. A proporção de pigmentos fotossintéticos e fotoprotetores da comunidade foram relacionados à eficiência fotoquímica e seção transversal de absorção de luz, porém variaram de acordo com a região oceanográfica e profundidade na coluna d\'água. Uma parameterização de taxas de produção primária derivadas da fluorescência, usando quatro classes de tamanho dominantes, foi proposta para comunidades naturais de fitoplâncton sob condições de nutrientes diferentes em um ambiente costeiro, mostrando que os parâmetros diferiram entre as classes de tamanho acima de um limiar de concentração de nutrientes. As taxas de conversão diretas entre produção primária derivada da fluorescência e taxas de assimilação de carbono, computadas para dois tamanhos de fitoplâncton crescidos em condições controladas em laboratório, mostraram que tamanho celular influencia as eficiências de absorção de luz e fotoquímica, porém respostas espécie-específicas na alocação de energia fotossintética dominaram as diferenças observadas em como a luz absorvida é utilizada para assimilação de carbono, ou seja, na razão de elétrons exigidos para assimilação de carbono. Os resultados destacam a importância do acoplamento da disponibilidade de nutrientes com a comunidade fitoplanctônica, assim como das medidas de fluorescência da clorofila-a no oceano e nos modelos de produção primária. Este trabalho apresenta uma contribuição inédita nos esforços crescentes em aplicar técnicas baseadas na fluorescência para entender e parameterizar estimativas de produção primária nos sistemas marinhos, especialmente em ambientes altamente dinâmicos.

A soja é uma das culturas com maior importância sócio-econômica no mundo, visto o complexo agro-industrial que movimenta. A ocorrência de períodos de seca durante a estação de desenvolvimento das lavouras de soja é muito freqüente, provocando reduções drásticas na produtividade. Sendo a seca um fator limitante de produção fora do controle direto do homem, e a necessidade de suprir a demanda mundial crescente de alimentos, fazem com que a estabilidade da produtividade seja a chave para este entrave. O objetivo deste trabalho foi avaliar as respostas fisiológicas e agronômicas de dois genótipos de soja, um geneticamente modificado contendo a construção rd29A:DREB1A, visando maior tolerância à seca, e sua isolínea convencional, comparando-as frente a diferentes condições de disponibilidade hídrica no solo. Para tal, plantas de soja foram transformadas com o cassete rd29A:DREB1A, ambos elementos de Arabidopsis thaliana, introduzido por biobalística. O efeito da super expressão do gene AtDREB sobre parâmetros fisiológicos e agronômicos foi avaliado em casa de vegetação em três cultivos. Os experimentos foram instalados em blocos casualizados em arranjo fatorial (2x2), com quatros blocos e três amostras por bloco, e os resultados submetidos à análise de variância (ANOVA) e ao teste de Tukey (p 0,05) para comparações múltiplas das médias. Foram utilizadas sementes da cultivar BR16 transformada com a construção rd29A:DREB1A, nomeadas P58, e sementes BR16 não transformadas. As plantas foram submetidas à duas condições de disponibilidade hídrica: 15% de umidade gravimétrica do solo (UG) durante todo o ciclo (controle) e 2,5% de UG (tratamento sob estresse) a partir de R1/R2 (florescimento). Foram avaliadas as taxas fotossintética e transpiratória, condutância estomática e diferença de temperatura entre o ar e a folha com o medidor de trocas gasosas LI-6400 (Li-Cor ®), além da eficiência fotossintética e parâmetros agronômicos. Para condutância estomática, diferença de temperatura, taxas fotossintética e transpiratória, as maiores médias foram verificadas nas plantas sob 15% de UG e, dentro desta umidade, das plantas P58 em relação às BR16 geralmente. No tratamento sob estresse (2,5% de UG), as plantas transgênicas mantiveram valores superiores em praticamente todas as avaliações e, quando não, apresentaram valores que não diferiam estatisticamente das BR16. A eficiência fotossintética foi maior nas plantas P58 apenas nas avaliações finais e para as mesmas UG, e iguais estatisticamente nas demais avaliações. Para as avaliações agronômicas, as plantas BR16 apresentaram as maiores alturas em ambas as umidades, embora o mesmo número de nós que as P58. Para peso da parte aérea, número de sementes e número de legumes com semente e peso de semente, os maiores valores foram das plantas a 15% de UG e, dentro destas, das BR16. Os resultados indicam que a expressão da construção com o gene DREB1A confere maior tolerância à seca das plantas transgênicas, baseado em respostas fisiológicas, embora o desempenho agronômico deva ainda ser comprovado a campo. / Soybean is one of the major socio-economic important crops in the world due to the agro-industrial complex involved. The occurrence of drought during the period of development of soybean fields is very frequent, resulting in drastic yield decrease. As the drought being one limiting factor in the yield without human direct control, and the necessity of supplying the growing world food demand, keeping the stability of the yield seems to be the key for this problem. The objective of this study was to evaluate the physiologic and agronomic response of two soybean genotypes; one genetically modified containing the construction rd29A:DREB1A, aiming drought tolerance, and its conventional isoline, comparing them in different conditions of soil water availability. Soybean plants were transformed with the cassette rd29A:DREB1A, both elements of Arabidopsis thaliana, introduced by biobalistic method. The overexpression effect of AtDREB on physiologic and agronomic parameters was evaluated in greenhouse conditions during three cultivations. The experiment design used was the RBD (Randomized Blocks Design) in factorial scheme (2x2), with four blocks and three samples for block, and the results were submitted to the Analyze of Variance (ANOVA) and to the Tukey test (p 0,05) of multiples means comparisons. Transformed BR16 cultivar seeds were used with the construction rd29A:DREB1A, named P58, and seeds of no-transformed BR16 cultivars. The plants were submitted to two conditions of water availability: 15% of soil gravimetric humidity (GH) during all the experiment time (control) and 2,5% of GH (stress treatment) starting from R1/R2 (flowering stage). Photosynthetic and transpiration rates, stomatal conductance and temperature difference between the air and the leaf were measured with a portable open gas exchange system (LI-6400; Li- Cor ®), besides the photosynthetic efficiency and agronomic parameters, between nine and eleven-thirty in the morning. For stomatal conductance, temperature difference, photosynthetic and transpiration rates, the higher values were verified in the plants under 15% of GH and, within this humidity, these higher values were usually verified in plants P58 in relation to the BR16 plants. In the treatment under stress (2,5% of GH), the transgenic plants maintained higher values in almost all measurements and, when it did not occur, they showed values that did not differ statistically of the BR16 plants. The photosynthetic efficiency was higher in the P58 plants only in the final measures; and for the same GH, and statistically equal in the others measures. For the agronomic evaluations, the BR16 plants showed the highest heights in both humidities, even though they had the same number of nodes as the P58. For the aerial part weight, the number of seeds and the number of legumes with seed and seed weight, the highest values were of the plants under 15% of GH and, within these, of the BR16 plants in general. The results indicate that the expression of the construction with the gene DREB1A leads to a higher drought tolerance of the transgenic plants, based on physiologic response, although they still need tests on the field.

Realizaram-se campanhas em árvores de cinco anos de idade de Pinus caribaea var. hondurensis e Pinus taeda em parcelas controle (sem fertilização e sem irrigação) e parcelas fertilizadas e irrigadas, durante o verão e o inverno de 2012 visando caracterizar as seguintes variáveis fisiológicas: i) Capacidade máxima fotossintética (Amax); ii) Fotossíntese ao longo do dia (A); iii) Variação da condutância estomática (gs) em relação ao aumento do déficit de pressão de vapor (DPV); e iv) Taxas máximas de carboxilização (Vcmax) e de transporte de elétrons (Jmax) via curvas A/Ci. O estudo foi realizado no projeto Produtividade Potencial do Pinus no Brasil, localizado na Estação Experimental da ESALQ/USP em Itatinga-SP.Foram escolhidas três árvores médias por parcela para as avaliações fisiológicas, realizadas com o LiCor 6400XT. A mensuração da Amax foi realizada no terço médio da copa, em dois galhos por árvore e em duas posições por galho, sendo realizada das 8 às 10 horas, e o comportamento da A, gs com o aumento do DPV, ocorreram de hora em hora, das 11 às 15 horas. Ao final, as acículas foram coletadas para a determinação da área foliar específica (AFE) e do nitrogênio foliar. As curvas A/Ci foram realizadas nas três árvores, um galho por árvore e duas posições por galho, entre 8 e 12 horas. Aos cinco anos o Pinus caribaea var. hondurensis apresenta o dobro do volume de madeira do que o Pinus taeda. As duas avaliações fisiológicas mostraram valores similares entre tratamentos, para cada espécie. Os valores de Amax foram maiores durante o verão e o Pinus caribaea var. hondurensis mostrou grande sensibilidade, comparativamente ao Pinus taeda. Ao analisar os dados de A e gs ao longo do dia, observa-se também maiores variações do Pinus caribaea var. honduresis. Os valores médios de Amax para o verão e o inverno foram 8,2 e 4,8 ?mol m-2 s-1 e 6,8 e 6,3 ?mol m-2 s-1 para o Pinus caribaea var. hondurensis e o Pinus taeda, respectivamente. Ocorreu redução dos valores de A e gs com o aumento do DPV, para ambas as campanhas em relação ao Pinus caribaea var. hondurensis e somente no inverno para o Pinus taeda. As duas espécies apresentaram relação positiva entre fotossíntese e transpiração, sendo que o Pinus caribaea var. hondurensis apresenta maior eficiência no uso da água. As médias da AFE e nitrogênio foliar foram de 9,6 m²kg-1, 10,1g Kg-1 e 10,0 m²kg-1, 13,4g Kg-1, para o Pinus caribaea var. hondurensis e Pinus taeda, respectivamente. Em relação aos parâmetros fotossintéticos o Pinus taeda se destacou em ambas as campanhas, com valores médios de Vcmax e Jmax maiores que o Pinus caribaea var. hondurensis, relacionado à maiores concentrações de nitrogênio foliar. Não houve relação entre o crescimento em biomassa das árvores e as medições da fotossíntese a nível foliar, indicando que outros processos a nível de copa, uso e alocação de fotossintetizados devem ser investigados para explicar a diferença de crescimento. / The campaigns were conducted in trees with five years old of Pinus caribaea var. hondurensis and Pinus taeda in control plots (no fertilization and no irrigation) and fertilized and irrigated plots during summer and winter of 2012 to characterize the physiological variables: i) maximum photosynthetic capacity (Amax), ii) Photosynthesis throughout the day (A); iii) Changes in stomatal conductance (gs) in relation to the increase in vapor pressure deficit (VPD), and iv) Maximum rates of carboxilization (Vcmax) and maximum rates of electron transport (Jmax) based on A/Ci curves. The study was conducted in the project Potential Productivity of Pinus in Brazil, located at the Experimental Station of ESALQ/USP in Itatinga-SP. Three average trees per plot were chosen for physiological evaluations, performed with the LiCor 6400XT. The Amax measurement was performed in the middle third of the crown, in two branches per tree and two positions per branch, taken from 8 to 10am. To get the response of A and gs with increasing VPD, the measurements continued every hour, from 11 am to 3 pm. At the end of the measurements, the needles were collected for determination of specific leaf area (SLA) and leaf nitrogen (N). The A/Ci curves were performed in three trees, one branch per tree and two positions per branch were taken from 8 am to 12 pm. At five years, the Pinus caribaea var. hondurensis showed two-fold the wood volume of Pinus taeda. Both physiological measurements showed similar results between treatments for each species. Amax values were higher during summer, and Pinus caribaea var. hondurensis shower greater sensitivity compared to Pinus taeda. A and gs throughout the day showed higher variation in Pinus caribaea var. hondurensis. The average values of Amax for summer and winter were 8.2, 4.8 ?mol m-2 s-1 and 6.75, 6.3 ?mol m-2 s-1 for Pinus caribaea var. hondurensis and Pinus taeda, respectively. There was a reduction of A and gs with the increasing of DPV, for both campaigns for the Pinus caribaea var. hondurensis and only in winter campaign for Pinus taeda. Thus, the two species have different behaviors in response to climatic changes. The two species showed a positive relationship between photosynthesis and transpiration, with Pinus caribaea var. hondurensis showing greater water use efficiency. The average SLA and needle nitrogen were 9.6 m² kg-1, 10.1g kg-1 and 10 m² kg-1, 13.4g kg-1 for Pinus caribaea var. hondurensis and Pinus taeda, respectively. Photosynthetic parameters in Pinus taeda was higher in both campaigns, with average values of Vcmax and Jmax greater than in Pinus caribaea var. hondurensis, related to higher concentration of needle nitrogen. There was no relationship between tree biomass growth and leaf-level measurements of photosynthesis, indicating that other processes at crown level, use and allocation of photosynthates should be investigated to explain the difference in growth.

Orientador: Antonio Manoel Mansanares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-26T13:53:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mesquita_RicksonCoelho_M.pdf: 13672557 bytes, checksum: bbf3df05cb82c513d1c69aa2b28b84da (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O nível de iluminação das plantas é determinante da estrutura das folhas, em particular no tocante à quantidade e distribuição dos cloroplastos. O objetivo deste projeto é utilizar a técnica fotoacústica para demonstrar as diferenças fisiológicas entre plantas adaptadas a diferentes condições de irradiância. Plantas de tabaco foram cultivadas em dois níveis distintos de irradiância. Plantas congenéricas, provenientes de habitats diferentes (cerrado e mata atlântica), crescidas sob o mesmo nível de exposição à luz, também foram estudadas. Como a técnica fotoacústica é sensível ao O2 produzido na fotossíntese, a resposta dos sistemas fotossintéticos das plantas de diferentes condições foi avaliada por meio de medidas fotoacústicas de indução fotossintética. A quantidade de energia armazenada também foi determinada nessas plantas. A partir da contribuição da evolução de O2 para o sinal fotoacústico, obtivemos espectros de ação para as diferentes amostras. Os resultados mostraram que plantas adaptadas a ambientes de sol são menos eficientes em armazenar energia para as reações fotoquímicas. As curvas de indução indicaram que essas plantas demoram um tempo maior para atingir um estado estacionário de produção de O2. Experimentos de fotoinibição mostraram que plantas adaptadas a baixas irradiâncias são mais sensíveis ao excesso de luz saturante. Foi observada uma absorção de O2 após a saturação fotossintética em plantas de tabaco de sol, associada a uma provável competição entre fotossíntese e fotorrespiração. Os espectros de ação, obtidos pela primeira vez a partir de medidas fotoacústicas de produção de O2, mostraram uma boa concordância com a literatura (valores obtidos por outras técnicas) / Abstract: Ilumination level of plants during its growth is determinant for structure of leaves, specially refering to quantity and distribution of chloroplasts. The aim of this project is to use the photoacoustic technique to show physiological differences among plants adapted to different light intensity conditions. Tobacco plants were grown up under two distint irradiance levels. Congeneric plants, coming from different habitats (cerrado and florest), grown up under the same light level, were also studied. Since photoacoustic technique is sensitive to O2 produced by photosynthesis, photosynthetic response of plants from different light conditions were studied through PA measurements of photosynthetic induction. The energy storage was also determined in these plants. From the oxygen component of the photoacoustic signal it was possible to obtain action spectra for all the samples. Results showed that plants adapted to sunlight present lower efficiency in storing energy to photochemical reactions. The induction curves indicated these plants also take a longer time to reach a steady state of O2 production, after remaining a period in the dark. Photoinhibition experiments showed that plants grown up under lower light are more susceptible to excess of saturating light. It was also observed O2 uptake after photoinhibition in plants grown under full sunlight, which was associated to a competition between photosynthesis and photorespiration. The action spectra, obtained for the first time with photoacoustic measurements of O2 production, showed a good agreement with literature / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Submitted by Maria Beatriz Vieira (mbeatriz.vieira@gmail.com) on 2017-06-21T12:32:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) tese_davi_silva_dalberto.pdf: 2087823 bytes, checksum: b7d0285490b7743c0c6c522caefddca3 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-06-21T18:58:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) tese_davi_silva_dalberto.pdf: 2087823 bytes, checksum: b7d0285490b7743c0c6c522caefddca3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-21T18:58:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) tese_davi_silva_dalberto.pdf: 2087823 bytes, checksum: b7d0285490b7743c0c6c522caefddca3 (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Dentre as espécies vegetais oleaginosas utilizadas como fonte renovável de combustíveis e matéria prima industrial, a mamona (Ricinus communis L.) tem grande destaque em virtude do alto teor de óleo nas sementes e conteúdo de ácido ricinoléico (80-90% da composição dos ácidos graxos), além de sua rusticidade. Em razão da necessidade de aumentar a produção vegetal de forma a suprir as necessidades energéticas frente ao rápido crescimento populacional, o entendimento de como os fatores ambientais alteram a fisiologia das plantas é de grande interesse, uma vez que as plantas são frequentemente expostas a estresses abióticos. Neste trabalho foi avaliado o efeito de estresses ambientais como seca, alagamento do solo e exposição à baixa temperatura sobre a capacidade fotossintética e crescimento de plantas jovens de mamona. No primeiro experimento, plantas jovens de mamona das cultivares ‘BRS Gabriela’ e ‘IAC Guarani’ foram cultivadas em casa de vegetação. Quando apresentaram o par de folhas primárias expandido, as mesmas foram submetidas ao estresse por seca por 36 dias. No segundo experimento, plantas jovens de mamona das cultivares ‘AL Guarany 2002’ e ‘IAC Guarani’ foram cultivadas na mesma condição do primeiro experimento. Quando apresentaram sete a oito folhas foram submetidas ao alagamento do solo por cinco dias. No terceiro ensaio, plantas jovens de mamona das cultivares ‘AL Guarany 2002’, ‘BRS Gabriela’ e ‘IAC Guarani’ foram submetidas ao frio quando apresentaram o par de folhas primárias, pela transferência para condições naturais de campo no período de inverno. No primeiro experimento, a redução da fotossíntese ocorreu em função do aumento da resistência estomática com o decorrer do estresse, e posteriormente, pelo aumento de centros de reação inativos e da dissipação da energia absorvida, sendo observado redução dos índices de performance aos 36 dias estresse. Foi detectado que as plantas estressadas apresentaram menor crescimento. No segundo experimento, a redução da assimilação de carbono ocorreu em função da menor abertura estomática em conjunto com a redução da eficiência de carboxilação. Por outro lado, a atividade da cadeia transportadora de elétrons foi estimulada quando as plantas estão em condições de alagamento do solo, sendo registrado aumento dos índices de performance em relação ao controle. No terceiro experimento, a exposição às baixas temperaturas afetou o funcionamento do aparato fotossintético, reduzindo a atividade fotoquímica e o fluxo de elétrons pelo interssistema. O tempo para alcançar fluorescência máxima aumentou nas plantas expostas às baixas temperaturas. Foi identificado que a atividade do fotossistema II foi mais sensível do que o do fotossistema I em plantas de mamona expostas às baixas temperaturas. No entanto, apesar dos danos ocorridos ao aparato fotossintético durante o estresse, as plantas jovens de mamona apresentaram capacidade de recuperação após o retorno à casa de vegetação com temperatura normal. Portanto, durante o desenvolvimento deste trabalho, pode-se notar que os estresses alteraram a atividade fotossintética das plantas de mamona com intensidade e mecanismos distintos, sendo observando menor tolerância da cultivar ‘IAC Guarani’ aos estresses hídricos estudados neste trabalho, quando comparada às cultivares ‘AL Guarany 2002’ e ‘BRS Gabriela’, enquanto que no estresse por baixas temperaturas as três cultivares apresentaram comportamento semelhante, sendo a cultivar BRS Gabriela menos sensível a esse estresse. / Among the oil plant species used as a renewable source of fuels and industrial raw material, castor bean (Ricinus communis L.) is of great importance due high oil content of the seeds and content of ricinoleic acid (80-90% of the acid fatty composition), and its rusticity. The need to increase crop production in order to meet the energy needs ahead with rapid population growth, the understanding about environmental impact in the physiology of plants is of great interest, since the plants are often exposed to abiotic stresses. This study aimed to evaluate the effect of environmental stresses such as drought, flooding and exposure to low temperature on the photosynthetic capacity and growth of young plants of castor bean. In the first experiment, young plants of castor bean cultivars 'BRS Gabriela' and 'IAC Guarani' were grown in the greenhouse. Plants were used at the primary pair leaf stage and divided into well-drained and drought treatments for 36 days. In the second experiment, young plants of castor bean cultivars 'AL Guarany 2002’ and ‘IAC Guarani' were grown in the same condition in the first experiment. Plants were used at the 7- to 8-leaf stage and were divided into well-drained and flooded treatments for five days. In the third test, young plants of castor cultivars 'AL Guarany 2002', 'BRS Gabriela' and 'IAC Guarani’ were subjected to low temperatures at primary pair leaf stage, through of the transfer to natural field conditions during the winter. In the first experiment, the impair of photosynthesis was due to increased stomatal resistance in the course of stress, and subsequently, increase of inactive reaction centers and dissipation of the absorbed energy, being observed reduction in performance indices at 36 days stress. It was noted that stressed plants showed lower growth. In the second experiment, the reduction of carbon assimilation occurred due to decreased of both stomatal aperture and carboxylation efficiency. On the other hand, the transport chain activity of electrons was stimulated in flooded plants, with largest performance index in relation to the control. In the third experiment, exposure to low temperatures affected the functioning of the photosynthetic apparatus, with decrease the photochemical activity and the electron flow from the intersystem. The time to reach maximum fluorescence increased in plants exposed to low temperatures. It was identified that the activity of photosystem II was more sensitive than photosystem I in castor bean plants exposed to low temperatures. However, despite the damage incurred to the photosynthetic apparatus during stress, castor bean seedlings showed resilience after returning to the greenhouse with normal temperature. Therefore, during the development of this work, it can be noted that the stresses changed the photosynthetic activity of the castor bean plants with intensity and different mechanisms, and observed a lower tolerance 'IAC Guarani' to water stress studied in this work compared to cultivars 'AL Guarany 2002' and 'BRS Gabriela', while in stress low temperatures the three cultivars behaved similarly, however, ‘BRS Gabriela’ was less sensitive to this stress.

Nitrogen (N) fertilization and drought stress have large influence on maize grain yield, thus studies about genotypes and management technologies are very important to increase maize production. This study is presented in three chapters; the first two were undertaken in the United States of America and the third one in Brazil. The following objectives are addressed in this order: (1) The primary objective was to understand which traits, if any, differ between similar-maturity tolerant and non-drought tolerant hybrids that govern nutrient uptake and concentrations under different management treatments (varied plant densities (PD) and N rates) and their influence on grain yield (GY). (2) The primary objective was to investigate the physiological and yield responses of comparable-maturity drought and non-drought tolerant hybrids (P1151 vs. P1162, and P1498 vs. 33D49) to varied plant density and N rates. (3) The main objective was to investigate the responses of maize to sidedress N applications, using isotopically labeled urea fertilizer (15N), at different development stages. The secondary objective was to verify the correlations between the chlorophylls and carotenoids with SPAD index (evaluated at V14 and V16) and all these parameters with total biomass (BM), harvest index (HI), GY and grain N content. The major results for objectives 1 and 2 were as follows: All hybrids had similar GY responses to PD (near 79,000 versus near 100,000 plants ha-1) and N rate (from 0 to 269 kg N ha-1) treatment factors. Hybrid 1 (AQUAmax(TM) P1151) demonstrated similar leaf photosynthetic (A) and transpiration (E ) rates than its non-drought tolerant counterpart of similar maturity since Hybrid 2 (P1162) had a higher leaf area Index (LAI) (at the R2 and R3 stages) and a similar GY as Hybrid 1. Hybrid AQUAmax(TM) P1498 maintained higher leaf A and E rates than P33D49 during the grain-fill period, thus perhaps demonstrating improved persistence in root water uptake late in the season. There was no single trait differentiation in photosynthesis or transpiration between drought and non-drought tolerant hybrids. Highest BM and GY at maturity generally followed shorter anthesis-silking intervals and more stover macronutrient (P and S) accumulation, in the drought season, so these characteristics appeared to be important drought-tolerant mechanisms regardless of hybrid designations. The major findings from the objective 3 investigations: Maize crop responded similarly for GY to timing of sidedress N application. Grain N content from 15N fertilizer and N uptake and efficiency were greater for early N applications. SPAD values correlated positively with most pigment variables at V16 in both seasons, thus proving that SPAD was an efficient instrument of indirect evaluation of chlorophylls and carotenoids in maize leaves at early stages. Chlorophyll b at V16, sample stage, was positively correlated (P<0.05) with grain N content, GY, and BM, and total chlorophyll at V16 was positively correlated with GY and grain N content. However the chlorophylls a and total, evaluated at V14, were negatively correlated with GY. So, measurement chlorophyll and carotenoid pigment contents should be done after V14 stage when studies aim to evaluate crop nutritional conditions and prescribe future grain production practices. / Adubação nitrogenada (N) e o estresse hídrico tem grande influência no rendimento de grãos de milho, assim, estudos sobre genótipos e o manejo dessa cultura são muito importantes para o aumento da produtividade. Este estudo é apresentado em três capítulos. Os dois primeiros foram desenvolvidos nos Estados Unidos e o terceiro no Brasil. Os objetivos são apresentados na seguinte ordem: (1) o objetivo principal foi entender quais características, se existirem, diferem entre híbridos tolerantes e não-tolerantes à seca, com semelhança em maturidade, que regem a absorção de nutrientes e concentrações destes sob diferentes tratamentos de cultivo e sua influência na produção de grãos. (2) O objetivo principal foi investigar as respostas fisiológicas (fotossíntese (A) e transpiração (E)) e a produção de milho em genótipos, com semelhante maturidade, tolerantes e não tolerantes ao déficit hídrico (P1151 vs. P1162 e P1498 vs. 33D49) em relação a variação de densidade de plantas e doses de N. (3) O principal objetivo foi investigar as respostas de milho à aplicação de nitrogênio em cobertura, ureia fertilizante (15N), em diferentes estádios fenológicos. O objetivo secundário foi: verificar a correlação entre as clorofilas e carotenoides com SPAD (avaliado em V14 e V16) e destas com a biomassa total (BM), índice de colheita (IC), produção de grãos (PG) e do conteúdo de N nos grãos. Como resultados: (1 e 2) Todos os híbridos responderam de forma semelhante para para PG em relação aos tratamentos. O Híbrido P1151 demonstrou semelhantes A e E e menor area foliar do que seu semelhante em maturidade (P1162). Híbrido P1498 pareceu ser capaz de manter a taxa de transpiração foliar e de fotossíntese mais elevadas do que 33D49, durante o período de enchimento de grãos. Este híbrido apresentou uma melhor persistência na captação de água pela raiz no final da estação de cultivo. Geralmente maiores BM e PG na maturidade foram relacionadas a menores intervalos de diferenciação floral e a maior acumulação, na estação seca, de macronutrientes (P e S) no colmo, sendo as ultimas características consideradas como mecanismos de tolerância à seca. (3) A cultura do milho respondeu de forma semelhante em relação a PG à aplicação de N. O teor de nitrogênio nos grãos derivado do 15N fertilizante e a eficiência de uso do fertilizante nitrogenado foram maiores em relação a aplicação de N nos primeiros estádios. Houve correlação positiva e siginificativa para SPAD com a maioria dos pigmentos no estádio de avaliação V16. Provando ser um instrumento eficaz de avaliação indireta de clorofilas e carotenóides em estágios iniciais. A clorofila b, avaliada em V16, apresentou correlação positiva significativa (p<0,05) com teor de N nos grãos, PG, e BM, a clorofila total em V16 também apresentou uma correlação positiva com o teor de N nos grãos, no entanto, as clorofilas a e total, avaliadas em V14, apresentaram correlação negativa com PG. Assim, a medição do teor de pigmentos com o objetivo de estudar as condições nutricionais e previr a produção de grãos deve ser realizada após o estágio V14.