O uso excessivo de fertilizantes nitrogenados com o intuito de aumentar a produtividade de culturas de tomateiro (Solanum lycopersicum) é decorrente da expansão da demanda mundial. No entanto, o acúmulo/excesso de formas orgânicas ou inorgânicas de nitrogênio no solo está associado a diversos problemas ambientais. Uma alternativa para contornar esses problemas é a identificação de variabilidade genética para aquisição de N, garantindo uma alta produtividade e uma possível melhoria na eficiência do uso de N (NUE). Para tanto, os genótipos S. lycopersicum cv \'Santa Clara\', S. pimpinellifolium e S. habrochaites, previamente identificadas com capacidade de contrastante de absorção de N, foram utilizados em ensaios de cinética de absorção e provisão utilizando traçadores com 15N. Além disso, foi realizada a quantificação da expressão gênica relativa via amplificação de transcritos reversos (RT-qPCR) de genes relacionados ao transporte de amônio (AMTs - AMMONIUM TRANSPORTER - AMT1.1, AMT1.2 e AMT2.1) e nitrato (NRTs - NITRATE TRANSPORTERS - NRT1.1, NRT2.1, NRT2.2 e NAR2) para correlacionar a capacidade de absorção de N com expressão desses genes.. Solanum pimpinellifolium possui maior capacidade de absorção de amônio por suas raízes quando comparado aos genótipos S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' e S. habrochaites sob condições contrastantes de disponibilidade de N. Esse fenótipo está relacionado à maior indução da expressão do gene SlAMT1.1 em raízes S. pimpinellifolium. Durante a provisão de amônio, o genótipo S. habrochaites apresentou menor inibição do processo de aquisição de 15N-amônio quando comparado a S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' e S. pimpinellifolium. A correlação com os níveis de expressão dos principais transportadores de amônio sugere uma regulação alostérica diferenciada da proteína SlAMT1.1 nesse genótipo. A clonagem e sequenciamento da região codificadora do gene SlAMT1.1 entre os genótipos indicou a existência de diferença na sequência de aminoácidos, principalmente de S. habrochaites. Em particular o resíduo Ser240Gly na alça citosólica, a qual é fundamental durante a regulação alostérica, o que pode estar relacionado à menor inibição do influxo de amônio sob provisão de N. A clonagem e sequenciamento da região promotora do gene SlAMT1.1 dos três genótipos indicaram a presença de motivos regulatórios distintos na região promotora de SlAMT1.1 de S. pimpinellifolium quando comparado a mesma região do genótipos S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' e S. habrochaites, o que implicar numa correlação com a maior capacidade de aquisição de amônio em raízes de S. pimpinellifolium. Os resultados de cinética de aquisição de nitrato sugerem que S. pimpinellifolium apresenta maior capacidade quando comparado a S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' e S. habrochaites, devido a maior indução dos principais genes de transportadores SlNRT2.1 e SlNRT2.2. A correlação dos estudos de influxo de nitrato e expressão de genes relacionados ao transporte dessa forma de N identificaram que SlNRT2.1 é o principal transportador a ser regulado em raízes dos três genótipos avaliados quando submetidos a condições de provisão de nitrato. Contudo, o genótipo S. habrochaites apresentou maior capacidade de induzir SlNRT2.1 quando comparado a S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' e S. pimpinellifolium sob provisão de nitrato / High nitrogen fertilizer input is required to increase the yield of tomato (Solanum lycopersicum) to attend to the rising world demand. N fertilization might result in a detrimental impact on the environment, such as contributing to greenhouse gases and groundwater pollution. One approach to reducing the excessive use of N fertilizers is the evaluation of natural genetic variability for N use efficiency (NUE) of crop plants. Therefore, the genotypes S. pimpinellifolium, S. lycopersicum cv \'Santa Clara\', and S. habrochaites, previously identified with contrasting capacity of N absorption, were used in kinetic and provision assays using short-term 15N-labeled. Furthermore, the relative quantification of gene expression via quantitative reverse transcription PCR (RT-qPCR) of genes related to the ammonium transport (AMTs - AMMONIUM TRANSPORTER - AMT1.1, AMT1.2 and AMT2.1) and nitrate (NRTs - NITRATE TRANSPORTERS - NRT1.1, NRT2.1, NRT2.2 and NAR2) was performed to correlate the N absorption capacity with the expression of these genes. Solanum pimpinellifolium has greater ammonium absorption in its roots when compared to genotypes S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' and S. habrochaites under contrasting conditions of N availability. This phenotype is associated with the greater induction of SlAMT1.1 expression in S. pimpinellifolium roots. During ammonium provision, genotype S. habrochaites showed lower inhibition of the 15N-ammonium acquisition compared to S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' and S. pimpinellifolium. The correlation with the expression levels of the main ammonium transporter suggests a different allosteric regulation of SlAMT1.1 protein in S. habrochaites. The comparison of the SlAMT1.1 coding region in the three genotypes indicated the existence of differences in amino acid sequence, particularly in S. habrochaites. The change of Ser240Gly in the cytosolic loop of S. habrochaites, which is critical during the allosteric regulation, may be related to the inhibition of ammonium influx. The cloning and sequencing of the promoter region of the gene SlAMT1.1 indicates the presence of different regulatory motifs in the promoter of SlAMT1.1 in S. pimpinellifolium when compared to S. lycopersicum cv Santa Clara and S. habrochaites. This can be correlated with the highest ammonium acquisition capacity of S pimpinellifolium roots. Therefore, nitrate kinetic studies showed that S. pimpinellifolium has greater acquisition of nitrate in their roots when compared to S. lycopersicum cv Santa Clara and S. habrochaites, due to increased induction of SlNRT2.1 and SlNRT2.2 genes. The correlation among nitrate influx studies and expression of genes related to the transport of this N form suggest that SlNRT2.1 is the main transporter regulated in roots of the three genotypes under nitrate supply. In addition, the genotype S. habrochaites showed greater ability to induce SlNRT2.1 when compared to S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' and S. pimpinellifolium in nitrate supply

A expansão da área de cultivo da cana-de-açúcar (Saccharum spp.) para solos marginais e a necessidade de manutenção da alta produtividade tem levado a maior aplicação de fertilizantes nitrogenados na cultura. Esta prática, porém, incorre em altos custos financeiros e ambientais. Comparado a outras culturas, cana-de-açúcar possui baixa resposta a aplicação de fertilizantes nitrogenados, mas as causas desta baixa eficiência no uso de N (NUE) permanecem desconhecidas. Na tentativa de compreender os mecanismos envolvidos no NUE em cana-de-açúcar, este trabalho realizou a caracterização fisiológica dos processos de absorção de nitrato e remobilização de N por estudos de cinética de absorção e experimentos de translocação de 15N. Além disso, analisou-se o perfil de expressão de genes codificadores de transportadores de nitrato (NRTs - NITRATE TRANSPORTERS). Plantas da cultivar \'SP80-3280\' foram expostas à condições distintas de suplemento de N para investigar a regulação do processo de aquisição. Além de comprovar a menor eficiência da cana-de-açúcar na aquisição de nitrato quando comparada com amônio, foi demonstrada a presença de sistema de transporte de alta afinidade (HATS, High Affinity Transport System) para ambas as fontes de N presentes em raízes, induzido sob baixas concentrações externas de N e/ou sob baixo status de N na planta. Observou-se que amônio regula negativamente a absorção de nitrato, modulando a expressão dos genes envolvidos neste processo. Em plantas sob condições de deficiência de N (-N) foi verificada a regulação tardia do HATS responsável pela aquisição de nitrato. A ausência de correlação entre o influxo de 15N e acúmulo de transcritos de transportadores de nitrato sugere a existência de uma regulação pós-transcricional dos transportadores do HATS em raízes submetidas a provisão de nitrato. Para caracterizar o processo de remobilização, plantas foram submetidas a condições contrastantes de disponibilidade de N na tentativa de identificar o mecanismo pelo qual nitrato pode ser regulado durante este processo. Apesar da reduzida eficiência na aquisição e estoque de nitrato, cana-de-açúcar possui a capacidade de utilizar nitrato como fonte de N, e em condições suficientes de suplemento de N, nitrato e amônio são utilizados como fonte de N. Sob restrição de N, porém, nitrato apresenta maior fluxo em raízes e colmos, enquanto que amônio ainda permanece como fonte de N em folhas jovens devido a alteração no carregamento de nitrato no xilema. Todavia, o suplemento de nitrato a ser reduzido e assimilado em folhas parece ter origem no colmo. Portanto, a modulação da expressão dos transportadores NRT assegura a alocação de nitrato em cana-de-açúcar quando N é limitante em solos / The expansion of sugarcane (Saccharum spp.) cultivated area to marginal lands and the need to maintain high yield have led to increasing application of nitrogen fertilizers. However, this practice represents high economic and environmental costs. Compared to other crops, sugarcane displays a low response to N fertilization, but the causation of the low nitrogen use efficiency (NUE) remains unknown. To understand the mechanism involved in NUE, this study was carried out to conduct the physiological characterization of nitrate uptake and N remobilization in sugarcane by uptake kinetic analysis and translocation experiments using 15N. Further, the expression profile of genes encoding nitrate transporters (NRTs - NITRATE TRANSPORTERS) involved in both processes was determined. Plantlets of cultivar \'SP80-3280\' were exposed to various N supplement conditions to investigate the regulation of the uptake process. The lower efficiency in nitrate acquisition compared to ammonium was corroborated and extended for low N conditions. The occurrence in sugarcane roots of high affinity uptake systems (HATS, High Affinity Transport System) for both N sources,, induced at low external concentrations of N and/or low N status in the plant was confirmed. Ammonium negatively regulates nitrate uptake by modulating the expression of genes involved in this process. Plants under N deficiency (-N) exhibited a late regulation of HATS responsible for nitrate uptake. The lack of correlation between 15N influx and transcript accumulation of nitrate transporter genes suggests the existence of a post-transcriptional regulation of HATS in roots subjected to nitrate resupply. To characterize the remobilization process, plants were submitted to contrasting conditions of N availability to identify the mechanisms by which nitrate may be affected during this process. Despite the low efficiency of nitrate uptake and storage, sugarcane demonstrates the ability to use nitrate as N source. In N sufficient conditions (+N), ammonium and nitrate are used as N source. Under restriction of N, however, nitrate has increased flow in roots and stems, while ammonium remains as N source to young leaves by change in nitrate loading into the xylem. However, the source of the nitrate to be reduced and assimilated in leaves appears to be originated from the culm. Therefore, modulation of NRT transporters expression ensures nitrate allocation in sugarcane when N is limited in soils

A expansão da área de cultivo da cana-de-açúcar (Saccharum spp.) para solos marginais e a necessidade de manutenção da alta produtividade tem levado a maior aplicação de fertilizantes nitrogenados na cultura. Esta prática, porém, incorre em altos custos financeiros e ambientais. Comparado a outras culturas, cana-de-açúcar possui baixa resposta a aplicação de fertilizantes nitrogenados, mas as causas desta baixa eficiência no uso de N (NUE) permanecem desconhecidas. Na tentativa de compreender os mecanismos envolvidos no NUE em cana-de-açúcar, este trabalho realizou a caracterização fisiológica dos processos de absorção de nitrato e remobilização de N por estudos de cinética de absorção e experimentos de translocação de 15N. Além disso, analisou-se o perfil de expressão de genes codificadores de transportadores de nitrato (NRTs - NITRATE TRANSPORTERS). Plantas da cultivar \'SP80-3280\' foram expostas à condições distintas de suplemento de N para investigar a regulação do processo de aquisição. Além de comprovar a menor eficiência da cana-de-açúcar na aquisição de nitrato quando comparada com amônio, foi demonstrada a presença de sistema de transporte de alta afinidade (HATS, High Affinity Transport System) para ambas as fontes de N presentes em raízes, induzido sob baixas concentrações externas de N e/ou sob baixo status de N na planta. Observou-se que amônio regula negativamente a absorção de nitrato, modulando a expressão dos genes envolvidos neste processo. Em plantas sob condições de deficiência de N (-N) foi verificada a regulação tardia do HATS responsável pela aquisição de nitrato. A ausência de correlação entre o influxo de 15N e acúmulo de transcritos de transportadores de nitrato sugere a existência de uma regulação pós-transcricional dos transportadores do HATS em raízes submetidas a provisão de nitrato. Para caracterizar o processo de remobilização, plantas foram submetidas a condições contrastantes de disponibilidade de N na tentativa de identificar o mecanismo pelo qual nitrato pode ser regulado durante este processo. Apesar da reduzida eficiência na aquisição e estoque de nitrato, cana-de-açúcar possui a capacidade de utilizar nitrato como fonte de N, e em condições suficientes de suplemento de N, nitrato e amônio são utilizados como fonte de N. Sob restrição de N, porém, nitrato apresenta maior fluxo em raízes e colmos, enquanto que amônio ainda permanece como fonte de N em folhas jovens devido a alteração no carregamento de nitrato no xilema. Todavia, o suplemento de nitrato a ser reduzido e assimilado em folhas parece ter origem no colmo. Portanto, a modulação da expressão dos transportadores NRT assegura a alocação de nitrato em cana-de-açúcar quando N é limitante em solos / The expansion of sugarcane (Saccharum spp.) cultivated area to marginal lands and the need to maintain high yield have led to increasing application of nitrogen fertilizers. However, this practice represents high economic and environmental costs. Compared to other crops, sugarcane displays a low response to N fertilization, but the causation of the low nitrogen use efficiency (NUE) remains unknown. To understand the mechanism involved in NUE, this study was carried out to conduct the physiological characterization of nitrate uptake and N remobilization in sugarcane by uptake kinetic analysis and translocation experiments using 15N. Further, the expression profile of genes encoding nitrate transporters (NRTs - NITRATE TRANSPORTERS) involved in both processes was determined. Plantlets of cultivar \'SP80-3280\' were exposed to various N supplement conditions to investigate the regulation of the uptake process. The lower efficiency in nitrate acquisition compared to ammonium was corroborated and extended for low N conditions. The occurrence in sugarcane roots of high affinity uptake systems (HATS, High Affinity Transport System) for both N sources,, induced at low external concentrations of N and/or low N status in the plant was confirmed. Ammonium negatively regulates nitrate uptake by modulating the expression of genes involved in this process. Plants under N deficiency (-N) exhibited a late regulation of HATS responsible for nitrate uptake. The lack of correlation between 15N influx and transcript accumulation of nitrate transporter genes suggests the existence of a post-transcriptional regulation of HATS in roots subjected to nitrate resupply. To characterize the remobilization process, plants were submitted to contrasting conditions of N availability to identify the mechanisms by which nitrate may be affected during this process. Despite the low efficiency of nitrate uptake and storage, sugarcane demonstrates the ability to use nitrate as N source. In N sufficient conditions (+N), ammonium and nitrate are used as N source. Under restriction of N, however, nitrate has increased flow in roots and stems, while ammonium remains as N source to young leaves by change in nitrate loading into the xylem. However, the source of the nitrate to be reduced and assimilated in leaves appears to be originated from the culm. Therefore, modulation of NRT transporters expression ensures nitrate allocation in sugarcane when N is limited in soils

O uso excessivo de fertilizantes nitrogenados com o intuito de aumentar a produtividade de culturas de tomateiro (Solanum lycopersicum) é decorrente da expansão da demanda mundial. No entanto, o acúmulo/excesso de formas orgânicas ou inorgânicas de nitrogênio no solo está associado a diversos problemas ambientais. Uma alternativa para contornar esses problemas é a identificação de variabilidade genética para aquisição de N, garantindo uma alta produtividade e uma possível melhoria na eficiência do uso de N (NUE). Para tanto, os genótipos S. lycopersicum cv \'Santa Clara\', S. pimpinellifolium e S. habrochaites, previamente identificadas com capacidade de contrastante de absorção de N, foram utilizados em ensaios de cinética de absorção e provisão utilizando traçadores com 15N. Além disso, foi realizada a quantificação da expressão gênica relativa via amplificação de transcritos reversos (RT-qPCR) de genes relacionados ao transporte de amônio (AMTs - AMMONIUM TRANSPORTER - AMT1.1, AMT1.2 e AMT2.1) e nitrato (NRTs - NITRATE TRANSPORTERS - NRT1.1, NRT2.1, NRT2.2 e NAR2) para correlacionar a capacidade de absorção de N com expressão desses genes.. Solanum pimpinellifolium possui maior capacidade de absorção de amônio por suas raízes quando comparado aos genótipos S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' e S. habrochaites sob condições contrastantes de disponibilidade de N. Esse fenótipo está relacionado à maior indução da expressão do gene SlAMT1.1 em raízes S. pimpinellifolium. Durante a provisão de amônio, o genótipo S. habrochaites apresentou menor inibição do processo de aquisição de 15N-amônio quando comparado a S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' e S. pimpinellifolium. A correlação com os níveis de expressão dos principais transportadores de amônio sugere uma regulação alostérica diferenciada da proteína SlAMT1.1 nesse genótipo. A clonagem e sequenciamento da região codificadora do gene SlAMT1.1 entre os genótipos indicou a existência de diferença na sequência de aminoácidos, principalmente de S. habrochaites. Em particular o resíduo Ser240Gly na alça citosólica, a qual é fundamental durante a regulação alostérica, o que pode estar relacionado à menor inibição do influxo de amônio sob provisão de N. A clonagem e sequenciamento da região promotora do gene SlAMT1.1 dos três genótipos indicaram a presença de motivos regulatórios distintos na região promotora de SlAMT1.1 de S. pimpinellifolium quando comparado a mesma região do genótipos S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' e S. habrochaites, o que implicar numa correlação com a maior capacidade de aquisição de amônio em raízes de S. pimpinellifolium. Os resultados de cinética de aquisição de nitrato sugerem que S. pimpinellifolium apresenta maior capacidade quando comparado a S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' e S. habrochaites, devido a maior indução dos principais genes de transportadores SlNRT2.1 e SlNRT2.2. A correlação dos estudos de influxo de nitrato e expressão de genes relacionados ao transporte dessa forma de N identificaram que SlNRT2.1 é o principal transportador a ser regulado em raízes dos três genótipos avaliados quando submetidos a condições de provisão de nitrato. Contudo, o genótipo S. habrochaites apresentou maior capacidade de induzir SlNRT2.1 quando comparado a S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' e S. pimpinellifolium sob provisão de nitrato / High nitrogen fertilizer input is required to increase the yield of tomato (Solanum lycopersicum) to attend to the rising world demand. N fertilization might result in a detrimental impact on the environment, such as contributing to greenhouse gases and groundwater pollution. One approach to reducing the excessive use of N fertilizers is the evaluation of natural genetic variability for N use efficiency (NUE) of crop plants. Therefore, the genotypes S. pimpinellifolium, S. lycopersicum cv \'Santa Clara\', and S. habrochaites, previously identified with contrasting capacity of N absorption, were used in kinetic and provision assays using short-term 15N-labeled. Furthermore, the relative quantification of gene expression via quantitative reverse transcription PCR (RT-qPCR) of genes related to the ammonium transport (AMTs - AMMONIUM TRANSPORTER - AMT1.1, AMT1.2 and AMT2.1) and nitrate (NRTs - NITRATE TRANSPORTERS - NRT1.1, NRT2.1, NRT2.2 and NAR2) was performed to correlate the N absorption capacity with the expression of these genes. Solanum pimpinellifolium has greater ammonium absorption in its roots when compared to genotypes S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' and S. habrochaites under contrasting conditions of N availability. This phenotype is associated with the greater induction of SlAMT1.1 expression in S. pimpinellifolium roots. During ammonium provision, genotype S. habrochaites showed lower inhibition of the 15N-ammonium acquisition compared to S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' and S. pimpinellifolium. The correlation with the expression levels of the main ammonium transporter suggests a different allosteric regulation of SlAMT1.1 protein in S. habrochaites. The comparison of the SlAMT1.1 coding region in the three genotypes indicated the existence of differences in amino acid sequence, particularly in S. habrochaites. The change of Ser240Gly in the cytosolic loop of S. habrochaites, which is critical during the allosteric regulation, may be related to the inhibition of ammonium influx. The cloning and sequencing of the promoter region of the gene SlAMT1.1 indicates the presence of different regulatory motifs in the promoter of SlAMT1.1 in S. pimpinellifolium when compared to S. lycopersicum cv Santa Clara and S. habrochaites. This can be correlated with the highest ammonium acquisition capacity of S pimpinellifolium roots. Therefore, nitrate kinetic studies showed that S. pimpinellifolium has greater acquisition of nitrate in their roots when compared to S. lycopersicum cv Santa Clara and S. habrochaites, due to increased induction of SlNRT2.1 and SlNRT2.2 genes. The correlation among nitrate influx studies and expression of genes related to the transport of this N form suggest that SlNRT2.1 is the main transporter regulated in roots of the three genotypes under nitrate supply. In addition, the genotype S. habrochaites showed greater ability to induce SlNRT2.1 when compared to S. lycopersicum cv \'Santa Clara\' and S. pimpinellifolium in nitrate supply

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A produtividade de soja no mundo aumenta há décadas, em razão do avanço genético e das técnicas de cultivo e, em especial, pelo avanço da ciência na melhoria da fixação biológica de nitrogênio (FBN), nutriente exigido em grande quantidade pela soja. Existe a hipótese que a quantidade de nitrogênio (N) fornecida pela FBN e pelo solo não sejam suficientes para dar continuidade ao aumento da produtividade média hoje atingida (3 Mg ha-1), ou seja, o N seria o fator limitante para a soja. Essa hipótese é reforçada quando consideramos que o cultivo de soja é realizado em solos com baixo fornecimento de N, e em condições subótimas para a FBN. Neste contexto, seria necessário a adubação nitrogenada para complementar a demanda da cultura pelo nutriente. Dessa forma, caberia o uso da adubação nitrogenada para complementar a demanda da soja pelo N? A demanda de N pela soja, pode até ser complementada via fertilização. Entretanto, a mesma só faz sentido se não houver prejuízo à FBN, processo que sempre deve ser priorizado. Esta pesquisa teve como objetivo verificar a produtividade da soja e, compreender a resposta da planta à fertilização nitrogenada, no que diz respeito ao aproveitamento do N do fertilizante e sua influência na FBN. Para tanto, foram realizados dois anos de experimentos em ambiente tropical (Cerrado, Estado do Mato Grosso) e subtropical (sul do Estado de São Paulo). As fontes de variação experimentais foram doses (0, 20, 40, 80 e 120 kg ha-1) de N, e épocas de aplicação do fertilizante (VE, e R3) utilizando ureia aplicada com incorporação ao solo. Outro experimento foi realizado com a aplicação de ureia em baixas doses (650, 1300 e 1950 g ha-1 de N) em R1 ou R3 em Ambiente subtropical. Em ambos experimentos, foi utilizado o N marcado com o isótopo 15N. Não houve resposta produtiva da soja às doses de N aplicadas. Entre as épocas de aplicação, foi verificado que em uma das safras no Cerrado, houve maior produtividade (400 kg ha-1) com o fornecimento de N em R3. Porém essa resposta é obtida em determinadas condições ambientais, ou seja, o fornecimento de N não é garantia de aumento de produção, e a resposta é incerta. Houve redução da FBN, em porcentagem (% de N na planta derivado da atmosfera), da ordem de 15% entre a soja sem N e a soja com 120 kg N ha-1. A extração de N total foi 8% maior com a adubação em R3. O aumento do N (20 kg ha-1) da parte aérea com a aplicação em R3 no Cerrado, acompanhou o aumento de produtividade, mas esse aumento não foi provocado pelo N derivado do fertilizante (Ndff). A eficiência de uso do N (NUE) apresentou valores próximos a 50%, e, foi semelhante entre as duas épocas de aplicação de N em ambos os ambientes. No outro experimento, o fornecimento de N foliar não aumentou a produtividade, embora a NUE seja alta, com média de 64%. / The soybean yield in the world has been increasing for decades, due to the cultivation techniques, the cultivars, and the advancement of science in improving the biological nitrogen fixation (BNF), nutrient required in large quantities for soybeans. There is hypothesis that the quantity of nitrogen (N) provided by the BNF and soil are not enough to continue to increase yields today achieved (3 Mg ha-1), or N would be the limiting factor for soybeans. This hypothesis is reinforced when we consider that soybean cultivation is carried out in soils with low N supply, and suboptimal conditions for BFN. In this scenario, it would be the use of nitrogen fertilizer to supplement the soybean demand for N? The demand of N by soybeans may even be supplemented via fertilization. However, it only makes sense if there is (NUE) o damage to the BFN, a process that should always be prioritized. Many experiments with supply of mineral N have been conducted. Some tested negative, others positive. Producers are also conducting nitrogen fertilization in soybean, without proper knowledge of the subject. This study aimed to evaluate the production of soybean response, and understand the reaction of the plant to nitrogen fertilization, with regard to the use of N fertilizer and its influence on BFN. For that, two years of experiments were performed in tropical environment (Cerrado, Mato Grosso) and subtropical (southern state of São Paulo). The experimental variation sources were nitrogen rates, and fertilizer application times, using N marked with the 15N isotope. The application of nutrients has been tried in the soil, and also in soybean leaves. Verified productive soybean response to the supply of N in the Cerrado where the amount of N available to the crop is low. However such response is achieved under certain environmental conditions or N supply is no guarantee production increase, and the response is uncertain. The BFN is reduced, if not in absolute terms (kg ha-1 de N fixed by FBN), in percentages (% of N at plant from atmosphere). The total N extraction was always higher with fertilization in R3, and the Cerrado environment the application at this stage caused increased yeld, but only in one crop season. Increasing Number of shoot with the application in R3 in Primavera do Leste, accompanied the increase in productivity, but this increase was not caused by N fertilizer (Ndff). The N use efficiency showed values close to 50% and was similar between the two N application timing in both environments. In the tropical environment NUE decreased with increasing N rate. In subtropical environment NUE was constant. The supply of leaf N did not increase productivity, although the NUE is high, averaging 64%.

A produtividade de soja no mundo aumenta há décadas, em razão do avanço genético e das técnicas de cultivo e, em especial, pelo avanço da ciência na melhoria da fixação biológica de nitrogênio (FBN), nutriente exigido em grande quantidade pela soja. Existe a hipótese que a quantidade de nitrogênio (N) fornecida pela FBN e pelo solo não sejam suficientes para dar continuidade ao aumento da produtividade média hoje atingida (3 Mg ha-1), ou seja, o N seria o fator limitante para a soja. Essa hipótese é reforçada quando consideramos que o cultivo de soja é realizado em solos com baixo fornecimento de N, e em condições subótimas para a FBN. Neste contexto, seria necessário a adubação nitrogenada para complementar a demanda da cultura pelo nutriente. Dessa forma, caberia o uso da adubação nitrogenada para complementar a demanda da soja pelo N? A demanda de N pela soja, pode até ser complementada via fertilização. Entretanto, a mesma só faz sentido se não houver prejuízo à FBN, processo que sempre deve ser priorizado. Esta pesquisa teve como objetivo verificar a produtividade da soja e, compreender a resposta da planta à fertilização nitrogenada, no que diz respeito ao aproveitamento do N do fertilizante e sua influência na FBN. Para tanto, foram realizados dois anos de experimentos em ambiente tropical (Cerrado, Estado do Mato Grosso) e subtropical (sul do Estado de São Paulo). As fontes de variação experimentais foram doses (0, 20, 40, 80 e 120 kg ha-1) de N, e épocas de aplicação do fertilizante (VE, e R3) utilizando ureia aplicada com incorporação ao solo. Outro experimento foi realizado com a aplicação de ureia em baixas doses (650, 1300 e 1950 g ha-1 de N) em R1 ou R3 em Ambiente subtropical. Em ambos experimentos, foi utilizado o N marcado com o isótopo 15N. Não houve resposta produtiva da soja às doses de N aplicadas. Entre as épocas de aplicação, foi verificado que em uma das safras no Cerrado, houve maior produtividade (400 kg ha-1) com o fornecimento de N em R3. Porém essa resposta é obtida em determinadas condições ambientais, ou seja, o fornecimento de N não é garantia de aumento de produção, e a resposta é incerta. Houve redução da FBN, em porcentagem (% de N na planta derivado da atmosfera), da ordem de 15% entre a soja sem N e a soja com 120 kg N ha-1. A extração de N total foi 8% maior com a adubação em R3. O aumento do N (20 kg ha-1) da parte aérea com a aplicação em R3 no Cerrado, acompanhou o aumento de produtividade, mas esse aumento não foi provocado pelo N derivado do fertilizante (Ndff). A eficiência de uso do N (NUE) apresentou valores próximos a 50%, e, foi semelhante entre as duas épocas de aplicação de N em ambos os ambientes. No outro experimento, o fornecimento de N foliar não aumentou a produtividade, embora a NUE seja alta, com média de 64%. / The soybean yield in the world has been increasing for decades, due to the cultivation techniques, the cultivars, and the advancement of science in improving the biological nitrogen fixation (BNF), nutrient required in large quantities for soybeans. There is hypothesis that the quantity of nitrogen (N) provided by the BNF and soil are not enough to continue to increase yields today achieved (3 Mg ha-1), or N would be the limiting factor for soybeans. This hypothesis is reinforced when we consider that soybean cultivation is carried out in soils with low N supply, and suboptimal conditions for BFN. In this scenario, it would be the use of nitrogen fertilizer to supplement the soybean demand for N? The demand of N by soybeans may even be supplemented via fertilization. However, it only makes sense if there is (NUE) o damage to the BFN, a process that should always be prioritized. Many experiments with supply of mineral N have been conducted. Some tested negative, others positive. Producers are also conducting nitrogen fertilization in soybean, without proper knowledge of the subject. This study aimed to evaluate the production of soybean response, and understand the reaction of the plant to nitrogen fertilization, with regard to the use of N fertilizer and its influence on BFN. For that, two years of experiments were performed in tropical environment (Cerrado, Mato Grosso) and subtropical (southern state of São Paulo). The experimental variation sources were nitrogen rates, and fertilizer application times, using N marked with the 15N isotope. The application of nutrients has been tried in the soil, and also in soybean leaves. Verified productive soybean response to the supply of N in the Cerrado where the amount of N available to the crop is low. However such response is achieved under certain environmental conditions or N supply is no guarantee production increase, and the response is uncertain. The BFN is reduced, if not in absolute terms (kg ha-1 de N fixed by FBN), in percentages (% of N at plant from atmosphere). The total N extraction was always higher with fertilization in R3, and the Cerrado environment the application at this stage caused increased yeld, but only in one crop season. Increasing Number of shoot with the application in R3 in Primavera do Leste, accompanied the increase in productivity, but this increase was not caused by N fertilizer (Ndff). The N use efficiency showed values close to 50% and was similar between the two N application timing in both environments. In the tropical environment NUE decreased with increasing N rate. In subtropical environment NUE was constant. The supply of leaf N did not increase productivity, although the NUE is high, averaging 64%.

Les recherches sur les interactions porte-greffe/greffon chez la vigne en relation avec l’environnement perdurent depuis plusieurs décennies, mais les mécanismes physiologiques sous-jacents de la vigueur conférée sont toujours incompris. Ce manque de connaissance constitue un frein dans le développement des porte-greffes existants pour contrôler la vigueur et la productivité, ou dans la recherche de nouveaux génotypes de porte-greffe mieux adaptés aux conditions futures de production. L’objectif de ce travail est de comprendre par une approche de biologie intégrative couplant expérimentation et modélisation comment le porte-greffe interagit spécifiquement avec son greffon (et vice versa) pour modifier dès les premières étapes du greffage, les caractéristiques physiologiques de la plante entière afin de coordonner le développement et la croissance des parties aériennes avec celle des parties racinaires. L’azote étant considéré comme un élément-clef de contrôle de la croissance et de l’allocation de la biomasse au sein d’une plante, un accent particulier est porté sur le rôle de la nutrition azotée dans le contrôle trophique de la croissance du couple porte-greffe/greffon. Un travail expérimental en serre a été mené pour caractériser par marquage isotopique les flux d’azote (15N) et de carbone à l’échelle de la plante entière au sein de deux combinaisons de porte-greffe/greffon au stade végétatif : l’une conférant une forte vigueur (CS/1103P), l’autre une faible vigueur (CS/RGM), en réponse à une variation de la disponibilité externe en nitrate. Cette étude sur le couplage entre fonctions d’acquisition et d’utilisation des ressources azotées et carbonées a été complétée par un phénotypage dynamique de la croissance aérienne, de la répartition de biomasse entre les organes et de la composition biochimique et minérale des principaux organes de la plante. Nous avons ainsi pu appréhender les signaux de communication entre la partie aérienne et la partie racinaire de la vigne greffée, ce qui a abouti à l’élaboration d’un modèle conceptuel simplifié du fonctionnement de la vigne greffée. Une première version d’un modèle mécaniste basé sur un formalisme source-puits prenant en compte l’acquisition et l’allocation de C et N au sein de deux compartiments aérien et racinaire, ainsi que leur plasticité vis-à-vis de la disponibilité exogène et endogène en ressources a été élaborée. A terme, le modèle devrait permettre d’identifier des paramètres génétiques clef au niveau racinaire explicitant les différences de croissance et vigueur conférée observées selon les combinaisons porte-greffe/greffon / Research on rootstock/scion interactions in grapevine in relation to the environment persisted for several decades, but the physiological mechanisms determining the rootstock effect on scion vigour are still misunderstood. This lack of knowledge hampers the development of existing rootstocks to control the vigor and productivity, or research new rootstock genotypes better adapted to future conditions of production. The objective of this work is to understand by an integrative biology approach coupling experimentation and modeling how the rootstock interacts specifically with the scion (and vice versa) to change in the early stages of grafting , the physiological characteristics of the whole plant to coordinate the development and growth of the aerial parts with the root parties. Nitrogen is considered a key element in the control of the growth and the biomass allocation within a plant, and a particular emphasis is placed on the role of nitrogen nutrition in the nutritional control of the grafted grapevine growth. Experimental work was conducted in a greenhouse to characterize by isotopic labeling nitrogen (15N) and carbon flow within the whole plant for two rootstock/scion combinations at vegetative stage : one giving a strong vigour (CS/1103P), the other a low vigour (CS / RGM), in response to a change in the external nitrate availability. This study on the coupling between acquisition functions and use of nitrogenous and carbonaceous resources was completed by a dynamic phenotyping aerial growth, the distribution of biomass between the organs and the biochemical and mineral composition of the principal organs of plant. We were able to understand the communication signals between the aerial part and the root part of grafted vines, which led to the development of a simplified conceptual model of the functioning of the grafted vines. A first version of a mechanistic model based on a source-sink formalism taking into account the acquisition and allocation of C and N in both aerial and root compartments and their plasticity to the availability of exogenous and endogenous resource was developed.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Corn nitrogen (N) applications are still done on a field basis in Kentucky, according to previous crop, soil tillage management and soil drainage. Soil tests, as well as plant analysis for N, are not very useful in making N fertilizer rate recommendations for corn. Recommended rates assume that only 1/3 to 2/3 of applied N is recovered, variability largely due to the strong affect of weather on the release of soil N and fertilizer N fate. Many attempts have been made to apply N in a more precise and efficient way. Two experiments were conducted at Spindeltop, the University of Kentucky’s experimental farm near Lexington, over two years (2010, 2011), using a commercially available active optical sensor (GreanSeekerTM) to compute the normalized difference vegetative index (NDVI), and with this tool/index assess the possibility of early (V4-V6) N deficiency detection, grain yield prediction by NDVI with and without side-dressed N, and determination of the confounding effect of soil background on NDVI measurements. Results indicated that the imposed treatments affected grain yield, leaf N, grain N and grain N removal. Early N deficiency detection was possible with NDVI. The NDVI value tended to saturate in grain yield prediction models. The NDVI was affected by tillage management (residue/soil color background differences), which should be taken into account when using NDVI to predict grain yield. Side-dress N affected NDVI readings taken one week after side-dressing, reducing soil N variability and plant N nutrition. There is room for improvement in the use of this tool in corn N management.