Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira Filho / Resumo: A utilização de bactérias promotoras de crescimento de plantas (BPCPs) pode promover aumento na eficiência da fixação biológica de nitrogênio (FBN), com benefícios no desenvolvimento e produtividade de grãos de soja. Diante o exposto, objetivou-se avaliar os efeitos da coinoculação entre rizóbios e seis BPCPs (Azospirillum brasilense, Bacillus amyloliquefacens, B. licheniformis, B. pumilus, B. subtilis e Pseudomonas fluorescens), inoculadas via semente ou em jato dirigido na base da planta no estádio V3, sobre a nodulação, nutrição, acúmulo de nutrientes e produtividade de grãos de soja no Cerrado. Os experimentos foram conduzidos em sistema plantio direto na Fazenda Experimenal da Faculdade Unesp, Campus de Ilha Solteira, localizada no município de Selvíria – MS, Brasil. num Latossolo Vermelho Distrófico de textura argilosa, em cultivo irrigado. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com quatro repetições, dispostos em esquema fatorial 6x2+3, sendo coinoculação de rizóbios com seis BPCPs (Azospirillum brasilense, Bacillus amyloliquefacens, B. licheniformis, B. pumilus, B. subtilis e Pseudomonas fluorescens), inoculadas na semente ou em jato dirigido na base da planta no estádio V3 da soja; além da testemunha sem inoculação e N, inoculação de sementes apenas com rizóbios (Bradyrhizobium japonicum), e tratamento com adubação nitrogenada (ureia). A coinoculação da soja com as bactérias promotoras de crescimentos via semente ou em estádio V3 proporciona maior número ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of plant growth promoting communities may increase the biological nitrogen efficiency, with benefits in the development and productivity of soybean grains. Given the above, the objective of this study was to evaluate the effects of co-inoculation between rhizobia and six species of growth promoting bacteria (Azospirillum brasilense, Bacillus amyloliquefacens, B. licheniformis, B. pumilus, B. subtilis e Pseudomonas fluorescens), inoculated via seeds or directed jet at the base of the plant in V3 stage, on nodulation, nutrition, nutrient accumulation and yield of soybean grains at Cerrado. The experiments were conducted under no-tillage system at the Experimenal Farm belonging to Unesp-Ilha Solteira, located in Selvíria-MS, Brazil, in irrigated cultivation. The experimental design adopted was randomized blocks, with four replicates, arranged in 6x2+4 factorial outline, being co-inoculation of rhizobia with six species of growth promoting bacteria (Azospirillum brasilense, Bacillus amyloliquefacens, B. licheniformis, B. pumilus, B. subtilis e Pseudomonas fluorescens) inoculated in the seed or directed jet at the base of the plant in V3 stage in soybean, beyond the control without inoculation and nitrogen, seed inoculation only with rihzobia (Bradyrhizobium japonicum), and treatment with nitrogen fertilization (urea). The co-inoculation of soybean with growth promoting bacteria via seed or in the V3 stage provides greater numbers of nodules per plant relative to conventio... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O Brasil é o segundo maior produtor mundial de soja. Novas tecnologias que possibilitem um aumento na produção desse grão, sem causar impactos no ecossistema, são de grande interesse ambiental, social e econômico. Com objetivo de desenvolver um pacote biotecnológico foram realizados quatro grupos de estudos. Em ensaios in vitro e in vivo foram selecionados, um rizóbio (Ensifer fredii) e duas bactérias promotoras de crescimento vegetal (Pseudomonas fluorescens e Paenibacillus edaphicus) para serem co-inoculadas em sementes de soja. Por meio de estudos em casa-de-vegetação foram desenvolvidas duas tecnologias aplicadas ao inoculante contendo o rizóbio ( fatores Nod e cobamamida), que foram avaliados em conjunto (pacote biotecnológico) em campo de cultivo de soja, que mostrou-se capaz de aumentar a nodulação, o desenvolvimento da planta e rendimento dos grãos dessa leguminosa. / Brazil is the worlds second largest producer of soybean. New technologies that increase the production of this grain, without causing environmental impacts, they are of great enviromental, social and economic importance. In order to develop a biotechnological package it was conducted four study groups. Using in vitro and in vivo assays were selected, one rhizobium (Ensifer fredii) and two plant growth promoters bacterias (Pseudomonas fluorescens e Paenibacillus edaphicus) to b eco-inoculated in soybean seeds. Through studies in greenhouses, two technologies applied to agricultural inoculant have been developed (Nod factors and cobamamide), which were evaluated together (biotecnhological package) in soybean crop field, wich proved capable to increase nodulation, plant growth and yield grain of this legume.

Para se avaliar a influência da adubação orgânica, a que foi submetida cana-de-açúcar, na fisiologia de bactérias diazotróficas endofíticas foram identificados e estudados 36 isolados de plantas submetidas a tratamentos orgânico e convencional ou sem tratamento (controle). Foi evidenciado predomínio da família Enterobacteriaceae (75%). Essas bactérias foram avaliadas quanto à excreção de substâncias promotoras de crescimento vegetal (aminoácidos, poliaminas, AIA e etileno), escolhidas como indicadoras da ação do tratamento. Os resultados mostraram que foram significativamente maiores: a excreção de aminoácidos por bactérias provenientes do tratamento orgânico assim como a produção de etileno por bactérias isoladas de plantas controle. Além das 36 linhagens acima citadas, foram identificadas sete linhagens de Rhizobium por sequenciamento dos genes 16S rRNA, recA e gapA. Três dessas linhagens foram identificadas como Rhizobium trifolii, Rhizobium etli e Rhizobium hainanense. O gênero Rhizobium ainda não havia sido descrito como endofítico de cana-de-açúcar. / Aiming to evaluate the influence of the organic fertilization, applied to sugarcane, on the physiology of endophytic nitrogen-fixing bacteria, 36 isolates of plants submitted to organic and conventional fertilization or not fertilized (control) were identified and studied. Results showed that the major part of the strains belong to the Enterobacteriaceae family (75%). The excretions of amino acids, polyamines, IAA and ethylene substances chosen as indicators of the action of the treatment were evaluated in the 36 strains. The release of amino acids was significantly higher in cultures of bacteria isolated from organic treated plants and the production of ethylene was produced in greater amounts by strains isolated from control plants. Seven isolates, different from the 36 tested for the release of plant growth promoters, were identified as Rhizobium strains through 16S rRNA, recA and gapA sequences. Three strains were identified as Rhizobium trifolii, Rhizobium etli and Rhizobium hainanense. This genus was not described as endophytic of sugarcane previously.

Os manguezais são ecossistemas encontrados na transição entre os ambientes terrestre e marinho apresentando uma biodiversidade funcional única e conseqüentemente flora e fauna específica. Por se tratar de um ambiente inóspito e pouco explorado é de grande importância o estudo desta comunidade a fim de se obter isolado com potencial biotecnológico. Sabe-se que tecidos vegetais são habitados por microrganismos denominados endofíticos, cuja interação com a planta hospedeira pode conferir características vantajosas ao mesmo. Este trabalho teve como objetivo estudar a comunidade bacteriana endofítica cultivável de manguezais, além de determinar a produção enzimática e a utilização de isolados na promoção de crescimento vegetal. Para tanto, foram coletadas amostras de ramo das espécies vegetais Rhizophora mangle, Avicenia nitida, Laguncularia racemosa para o isolamento de bactérias endofíticas. Os locais e épocas amostrados foram manguezais do litoral paulista em Bertioga (local com e sem impacto ambiental) e em Cananéia (local considerado preservado) durante o verão e inverno de 2007 e 2008. Foi obtido grande número de isolados em todos os locais e épocas avaliados, porém a análise estatística não apresentou diferença significativa entre as variáveis avaliadas, com exceção da planta L. rancemosa no período do verão em Bertioga impactado a qual apresentou baixa freqüência. Dentre os isolados obtidos selecionou-se para estocagem aproximadamente 1000 isolados os quais foram submetidos a testes enzimáticos in vitro a fim de realizar uma triagem inicial. Destes, 75% apresentaram atividade para pelo menos uma das enzimas avaliadas. Selecionou-se então isolados com atividade enzimática para no mínimo três ou mais enzimas para testes mais específicos chegando a um número de 115 isolados. A identificação dos isolados foi realizada por seqüênciamento parcial do gene 16S rDNA. Dentre os isolados identificados, os gêneros mais freqüentes foram: Alcaligenes, Bacillus, Brevundimonas, Chryseobacterium, Curtobacterium, Enterobacter, Erythrobacter, Exiguobacterium, Novosphingobium, Ochrobactrum, Pantoea, Pseudomonas, Staphylococcus, Stenotrophomonas, Xanthomonas entre outros. Os resultados demonstraram que dos isolados avaliados: 69% são produtores de fosfatase, 69% de protease, 60% de endoglicanase, 58% de lípase, 43% de amilase e 21% de esterase. Além destes resultados, dos 115 isolados avaliados, 35% apresentou a capacidade de sintetizar AIA (ácido indol acético) e 45% a capacidade de fixar nitrogênio atmosférico. Os isolados com os melhores resultados quanto a fixação de nitrogênio e síntese de AIA foram inoculados em plântulas de cana-de-açúcar e monjoleiro. Os experimentos foram desenvolvidos em casa de vegetação e em viveiro respectivamente. As bactérias selecionadas não promoveram o crescimento de cana-de-açúcar, sendo inclusive observado um crescimento superior da testemunha em relação aos tratamentos com inoculação bacteriana. Já com monjoleiro foi observado que o isolado de Enterobacter sp. apresentou aumento na massa da matéria fresca e seca da parte aérea e da raiz. Assim, os dados apresentados demonstraram potencial de aplicação das bactérias endofíticas isoladas dos manguezais brasileiro, tanto na busca de novos compostos, como enzimas, para aplicação industrial, quanto no desenvolvimento de inoculantes visando a promoção de crescimento de espécies vegetais utilizadas na agricultura e reflorestamento / The mangrove is an ecosystem of transition between the terrestrial and marine environments, featuring a unique functional biodiversity, providing consequently a specific flora and fauna. Due to its inhospible characteristics, few study explore its very importance the study of this community to get isolated with biotechnological potencial. It is known that the plant tissues are inhabited by microorganisms known as endophytes and this interaction may confer advantageous for both. The aiming of this work was the evaluation of the potencial of the mangrove endophytic bacteria to enzymatic production as well their potencial to plant growth promotion. The bacterial endophytic isolades were obtained from branches from Rhizophora mangle, Avicenia nitida and Laguncularia rancemosa mangrove species. The vegetal samples were colleted in the mangroves at Bertioga (with and without environmental impact) and Cananeia (a preserved area) during two different time, summer a winter on 2007 and 2008. We obtained large numbers of isolates in all areas and times evaluated, but the statistical analysis showed no significant difference between the variables, except the plant L. rancemosa in the summer, Bertioga impacted area, that presented low frequency of isolation. Arbitrarily, 1000 were stored and all those evaluated to enzymatic production. Of these, 75% presented activity for at least one of the evaluated enzymes. It was selected 115 isolates that showed activity for at least three or more enzymes. The molecular identification of these isolates were performed by partial sequencing of the 16S rDNA. The predominant identified genera were: Alcaligenes, Bacillus, Brevundimonas, Chryseobacterium, Curtobacterium, Enterobacter, Erwinia, Erythrobacter, Exiguobacterium, Novosphingobium, Ochrobactrum, Pantoea, Pseudomonas, Staphylococcus, Stenotrophomonas, Xanthomonas and others. Among the evaluated isolates: 69% produce phosphatase, 69% produce protease, 60% produce endoglucanase, 58% produce lipase, 43% produce amylase and 21% produce esterase. Even, 35% and 45% are able to produce IAA and nitrogen fixation respectively. Isolates that showed good characteristics to IAA and nitrogen fixation were inoculated with sugar cane and monjoleiro (Acacia polyphylla) seedlings. All experiments were conducted in greenhouse. None selected bacteria promoted the sugar cane growther, being the development of control treatment better than bacterial inoculation. It was observed an increase in their fresh and dried biomass. Thus, the results show the huge potential of endophytic bacteria from mangrove to the discovery news compounds, as enzymes, to industrial application and to the development of new inoculants aiming the plant growth promotion of agriculture and reforestation

A expansão agrícola tem provocado modificações expressivas na dinâmica de nitrogênio (N) em sistemas tropicais. No Brasil, a expansão dos cultivos de soja é uma realidade e, portanto, investigações a cerca dos processos que controlam o ciclo de nitrogênio nestes sistemas são fundamentais. A fixação biológica de nitrogênio (FBN) por leguminosas pode promover aportes significativos de N nos sistemas agrícolas em solos tropicais, no entanto, o destino destes aportes e o balanço entre entradas e saídas de N não é completamente entendido. Este trabalho teve como objetivo investigar comparativamente a dinâmica de nitrogênio em cultivos de soja e floresta no estado de Mato Grosso, sudeste da Amazônia. Foram determinados o \'delta\'15N e %N do solo e da vegetação, estoques de N e C, N-NO3-, N-NH4+, bem como outras propriedades químicas e físicas do solo em áreas de floresta e em áreas submetidas a cultivos de soja ao longo de uma cronosequência (1, 2, 5 e 6 anos de cultivo). Foram realizadas estimativas de FBN (Fixação Biológica de Nitrogênio) em cultivos de soja utilizando a abundância natural de 15N sob condições de campo. A conversão das áreas de cultivo partiu de pastagem, sendo esta área utilizada como referência inicial quanto aos estoques de N e ao \'delta\'15N do solo. Foi observado um aumento significativo nos estoques de nitrogênio do solo (0 a 10cm) ao longo dos anos de cultivo de soja, estes no entanto, foram menores que os estoques encontrados na floresta. Os estoques de N no solo (0-10cm) variaram de 1230 kg N ha-1 na pastagem a 1370 kg N ha-1 nos cultivos mais antigos. O acúmulo anual de N pela soja foi de 158,6 kg N ha-1 nos cultivos mais antigos, do qual 79% foi derivado da FBN. Não foram encontradas diferenças significativas nas taxas de mineralização e nitrificação líquida entre as áreas, no entanto, altos valores de N-NO3- foram encontrados nas camadas mais profundas de solo em cultivos de soja. Apesar de não serem observadas diferenças significativas no \'delta\'15N do solo entre os cultivos, estes, no entanto, apresentaram valores de \'delta\'15N intermediários entre a pastagem e a floresta. Os resultados indicaram um padrão de acúmulo de nitrogênio ao longo da cronosequência de cultivos de soja, indicando um possível retorno gradual dos estoques de N e do sinal isotópico do solo que ocorriam na floresta antes da conversão para pastagem e cultivo de soja, este retorno, no entanto, não parece acontecer a médio-prazo / Agricultural expansion has greatly changed the nitrogen (N) dynamics in tropical systems. The expanding soybean frontier in Brazil is a reality, and investigations of the processes driving N dynamics in these systems are needed to minimize environmental impacts and to promote the sustainability of agricultural systems. Biological nitrogen fixation (BNF) by legumes can provide significant N inputs to crop systems on highly weathered tropical soils, although the fate of these inputs in the environment and the balance between inputs and outputs of N in these systems is poorly understood. This work investigated N dynamics in a chronosequence of soybean fields (1, 2, 5 and 6 years of cultivation) and mature forest in the Brazilian state of Mato Grosso, which is at the southern limit of the Amazon forest. We measured soil N and C stocks, N-NO3-, N-NH4+ concentration and soil \'delta\'15N as well as biological nitrogen fixation (BNF) inputs by soybean, which were assessed using the 15N natural abundance technique under field conditions. Additional measurements of physical and chemical properties of soils were also provided. The land-use-conversion started from pasture, so this site was used as an initial reference for soil N stocks and soil \'delta\'15N. Mature forest stands on the ranch were also used as an additional reference. Soil N stocks (top 10cm) ranged from 1230 kg N ha-1 in the pasture to 1370 kg N ha-1 in the oldest soybean fields. The trend of increasing N stocks with field age was statistically significant. The annual N accumulation by soybean plant biomass was 158,6 kg N ha-1 in the oldest soy fields, of which 79% was estimated to be derived by BNF, based on the natural abundance technique. There was no statistically significant trend in the mineralization and nitrification rates among the areas. However, extracts of soil profiles showed significant increases in deep soil nitrate concentrations in soybean soils compared to forest soils. There was no statistically significant trend in the soil \'delta\'15N within the chronosequence of soybean fields, although the values were intermediate between the soil \'delta\'15N values found in the pasture and the forest. These results showed a pattern of nitrogen accumulation in the soil along the chronosequence of soybean fields, indicating a possible gradual return to soil N stocks and isotopic signatures occurring in the forest soil before the conversion to pasture and soybean, although this may not happen in the near future

O Níquel (Ni) é um micronutriente para as plantas, por ser componente estrutural das enzimas urease e hidrogenase, que desempenham função no metabolismo do nitrogênio (N) nas plantas leguminosas. A aplicação de Ni via tratamento de semente em soja pode potencializar o processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN) com a finalidade de proporcionar maior produção de biomassa da parte aérea e de grãos. Objetivou-se com este trabalho avaliar o efeito da aplicação de doses de Ni, via tratamento de semente, no processo de FBN em plantas de soja, por meio da atividade de nitrogenase (ANase) e da abundância natural de 15N (? 15N?). Foi realizado um experimento em casa de vegetação, em condições controladas. O genótipo de soja BMX POTÊNCIA RR foi cultivado em solo arenoso e submetido à aplicação de 0; 45; 90; 135; 180; 360; e 540 mg kg-1 de Ni aplicado via tratamento de semente. As plantas de soja foram conduzidas até o estádio fenológico R7 (maturação dos grãos). Foram avaliadas a concentração de macro e micronutrientes nas folhas utilizadas para diagnose, determinou-se o teor de clorofila, a atividade enzimática da urease, bem como se quantificou a massa seca de nódulos, no estádio fenológico R1 (Início da floração: até 50% das plantas com flor). Foram ainda determinados: as produções de massa seca de parte aérea e de grãos, o índice de colheita, os acúmulos de Ni e de N na semente e a contribuição da fixação biológica de nitrogênio, por meio da técnica de abundância natural de 15N e indiretamente através da técnica da redução do acetileno (atividade da nitrogenase). Observou-se que as doses de Ni exerceram efeitos em todos os parâmetros avaliados. A aplicação de Ni na dose de 45 mg kg-1 aumentou a fixação biológica de N na ordem de 12% em relação ao tratamento controle (sem adição de Ni) e incrementou o acúmulo de Ni e de N no grão, com efeito na atividade da enzima urease. A aplicação de 45 e 90 mg kg-1 de níquel via semente resultou, respectivamente, no aumento de 67% e 77% da atividade da NAase em relação ao controle. Pela análise da abundância natural de 15N no grão (?15N?) observou-se que houve diferença na FBN entre os tratamentos e que a aplicação da dose de 45 mg kg-1, de Ni via semente, revelou que 99% do N acumulado no grão foi proveniente da FBN, enquanto que no tratamento sem adição de Ni via semente, a contribuição da FBN foi de apenas 77%. Nas condições do experimento, a aplicação de Ni na semente refletiu em maior produção de massa seca de parte aérea e na produção de grãos de soja / Nickel (Ni) is an essential micronutrient for plants due to its role on structural component of the enzymes urease and hydrogenase, which perform nitrogen (N) metabolism in legumes plants. Seed treatment with Ni in soybean might improve the symbiotic or biological nitrogen fixation (BNF) process, by increasing biomass production and grain yield. The objective of this study was to evaluate the effect of soybean seed treatment with Ni rates on the biological nitrogen fixation (BNF) process by evaluating the nitrogenase activity (NAase), the natural 15N abundance (? 15N ?) and urease activity in soybean plants, as well. The experiment was carried out in greenhouse with controlled conditions. The soybean cultivar used was BMX POTÊNCIA RR, which was grown in sandy soil, and submitted to application of 0, 45, 90,135, 180, 360 and 540 mg kg-1 of Ni on the seed treatment. Soybean plants were grown up to the R7 developmental stage (grain maturity). Macro and micronutrients concentration in the leaves used for diagnosis, as well as the chlorophyll content and urease activity have been determined on these tissues, and dry weight of nodules were evaluated in developmental stage R1 (flowering stage). The following measurements also were made: dry matter yield of plant top, dry matter yield of grains, the harvest index, uptake of Ni and N in the seed and the contribution of biological nitrogen fixation by 15N natural abundance and to indirectly way by the reduction of acetylene technique (nitrogenase activity), as well. It was observed that Ni rates influenced all parameters. Application of Ni rate of 45 mg kg-1 increased biological nitrogen fixation in the order of 12% as compared to the control. Ni rates of 45 and 90 mg kg-1 via seed treatment increased the NAase activity, respectively, in 67% and 77% compared to the control. Other benefits of Ni-soybean seeds treatment were the increased accumulation of Ni and N on the grain and its positive influence on the urease activity. By analyzing the natural abundance of 15N on the grain (?15N ?) it was observed that there were differences between treatments in the symbiotic nitrogen fixation. Around 99% of total N taken up in the seeds came from biological nitrogen fixation by supplying Ni-seed application rate of 45 mg kg-1, whereas in the control, the contribution of BNF was only 77%. In these experimental conditions, seed treatment with Ni reflected in higher dry matter production of plant top and grain yield

A fixação biológica de nitrogênio (FBN) consiste na principal fonte de obtenção de nitrogênio (N) pela cultura da soja [Glycine max (L.) Merrill]. A aplicação de fertilizantes nitrogenados pode comprometer a eficiência da nodulação e não ser traduzida em ganhos significativos de produtividade, representando assim um custo dispensável ao produtor. Objetivou-se com esse trabalho avaliar o efeito exclusivo da FBN, da aplicação de nitrogênio mineral (ureia) no estádio fenológico V1, no florescimento e em ambos os momentos para avaliar a quantidade de 15N na planta proveniente do solo, do fertilizante e da fixação biológica de nitrogênio (FBN) - por meio da técnica de diluição isotópica -, avaliar a nodulação, a atividade da nitrogenase e nitrato redutase, a concentração e o acúmulo de N, a redistribuição de N, o crescimento e a produção de grãos das plantas. As plantas de soja não responderam à aplicação de N na maioria das variáveis. A massa de matéria seca das raízes, parte aérea e grãos, os componentes de produtividade, a atividade da nitrato redutase, a taxa de assimilação de CO2, a concentração e o acúmulo de N nas partes da planta, no fim do ciclo, não diferiram entre as formas de aplicação de N. Quando foi aplicada ureia em V1, houve redução no número de nódulos avaliados em V4 e redução na atividade da nitrogenase no florescimento. As folhas e a haste foram responsáveis pela maior parte da remobilização de N aos grãos. Mais de 50% do N-total das partes da planta, em todos os tratamentos, vieram da FBN, exceto para as folhas nos tratamentos com aplicação de N via solo. Nos grãos, a FBN contribuiu com aproximadamente 80% do N-total acumulado quando houve aplicação de ureia em V1, 96% no tratamento com ureia via foliar no florescimento e 75% com ambas as aplicações / Biological nitrogen fixation (BNF) is the main source of nitrogen (N) uptake and assimilation by soybean [Glycine max (L.) Merrill] crop. The hypothesis to be verified is whether the mineral-N supply as fertilizer can decrease nodulation and N-metabolism as well as reduce grains yield and shoot biomass. The aims of this work were to evaluate the main effect of BNF, the application of mineral nitrogen (urea) at V1 phenological stage, flowering and both times and quantify the soil-N supply in order to evaluate the amount of 15N taken up by plants from soil, fertilizer and the contribution of BNF, by means of the isotope dilution technique. We have evaluated plant nodulation, nitrogenase and nitrate reductase activity, quantification of N concentration and accumulation, N redistribution (retranslocation), growth, biomass and grains yield. Soybean plants did not respond to N application for the most of variables. The root, shoot and grain dry weight, yield components, nitrate reductase activity, CO2 assimilation rate, N-concentration and N-accumulation at R8 phenological stage did not differ, regardless N application. When applied at V1, urea reduced the number of nodules accounted at V4 phenological stage and the nitrogenase activity at flowering. Leaves and stem were the main source for most of N redistributed to grains (sink). BNF provided more than 50% of the total plant N in all treatments, except for leaves of plants that received N application to soil. Nearly 80% of grains N derived from BNF when urea was applied at V1, 96% for the foliar N treatment at flowering and 75% for both N applications

Thesis (DTech (Faculty of Applied Sciences)--Cape Peninsula University of Technology, 2009 / A 3-factorial experiment involving two cowpea densities (83,000 and 167,000 plants.ha-1), two cropping systems (i.e. monoculture and mixed culture) and five cowpea genotypes (i.e. three farmer-selected cultivars, Bensogla, Sanzie and Omondaw and two improved varieties, ITH98-46 and TVu1509) was conducted in the field for two consecutive years in 2005 and 2006. The aim was to assess the effect of plant density, cropping system and cowpea genotypes on: (i) chlorophyll and gas-exchange, (ii) rhizosphere mineral concentration and tissue uptake of nutrients, (iii) acid and alkaline phosphatase activities in the rhizosphere, (iv) plant growth and symbiotic performance, and (v) concentration of flavonoids and anthocyanins in seed extracts and plant organs and their effect on pest infestation and diseases. The results showed that high plant density (167,000 plants.ha-1) and mixed culture significantly decreased gas-exchange parameters, leaf chlorophyll content, 13C and %C in both cowpea and sorghum plants compared with low plant density (83,000 plants.ha-1) and monoculture. The data also showed significantly higher 13C and lower %C in ITH98-46 and TVu1509 compared with Bensogla, Omondaw and Sanzie genotypes with a significant correlation between 13C and water-use efficiency. At harvest, grain yield of cowpea and sorghum was significantly decreased by high plant density and mixed culture compared with low plant density and monoculture. Sanzie genotype was generally superior in grain yield (2,550 kg.ha-1) followed by cvs. Omondaw and Bensogla (2,250 and 2,150 kg.ha-1, respectively) compared with the improved cultivars. Sorghum plants in mixture with cv. TVu1509 or cv. ITH98-46 performed better (1,570 and 1,550 kg.ha-1, respectively) compared with those in mixture with other cultivars. The results also showed greater land equivalent ratio (LER = 1.42 to 1.52), suggesting that mixed culture produced greater total yields per unit land area compared with monoculture.

O fósforo (P) é considerado um dos principais nutrientes que limitam a produtividade do arroz de terras altas e do feijoeiro comum no Brasil, principalmente em muitos solos da região do Cerrado. A seleção de genótipos mais eficientes no uso de P é alternativa para a redução de gastos com adubação fosfatada e cultivo em solos mais pobres em P. O nitrogênio (N) é o nutriente absorvido em quantidades mais elevadas pelo feijoeiro comum. A seleção de genótipos mais eficientes na fixação biológica de N2 (FBN) é alternativa para reduzir os gastos com fertilizantes nitrogenados. O presente trabalho constou de três experimentos realizados em casa-de-vegetação do Laboratório de Fertilidade do Solo, Centro de Energia Nuclear na Agricultura - Universidade de São Paulo (CENA/USP). Em dois estudos foram cultivadas plantas de 47 genótipos de arroz de terras altas e 50 de feijoeiro comum em amostras de Latossolo Vermelho Amarelo distrófico típico, utilizando-se a técnica com o isótopo 32P para identificar os cultivares de arroz de terras altas e de feijoeiro comum mais eficientes quanto ao uso de P, descontando-se o P proveniente das sementes, e verificar se os mais eficientes ou com maior acúmulo de P na planta apresentam menores concentrações de cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn) e zinco (Zn). No terceiro estudo cultivou-se 25 genótipos de feijoeiro comum em amostras de Latossolo Vermelho Amarelo distrófico típico, com a técnica com 15N, para identificar os cultivares de feijoeiro comum que mais se beneficiam da FBN, e verificar se a quantidade de N proveniente da FBN é suficiente para substituir completamente a adubação nitrogenada mineral. Foram observadas diferenças entre os cultivares de arroz de terras altas e de feijoeiro comum quanto à eficiência de absorver P. O cultivar de arroz de terras altas Carisma e os de feijoeiro comum Sangue de Boi, Rosinha, Thayú, Grafite, Horizonte, Pioneiro e Jalo Precoce são os mais eficientes em absorver P. O P presente nas sementes influencia a identificação dos cultivares de feijoeiro comum mais eficientes na absorção de P, mas esse efeito não ocorre para os cultivares de arroz de terras altas. A concentração e a acúmulo dos micronutrientes Cu e Fe nos grãos dos cultivares de arroz de terras altas diminuem com o aumento da eficiência de absorção de P. No entanto, a concentração e acúmulo dos micronutrientes Cu, Fe, Mn e Zn nos grãos dos cultivares de feijoeiro comum não diminuem com o aumento da eficiência de absorção de P. Os cultivares mais eficientes na FBN são Horizonte, Roxo 90, Grafite, Aporé e Vereda, quando inoculados com a estirpe CIAT 899 de Rhizobium tropici e desenvolvidos na presença de N mineral. A FBN não é capaz de suprir todas as demandas de N para as plantas dos cultivares de feijoeiro comum. / Phosphorus (P) is considered one of the most limiting nutrients for upland rice and common bean production in Brazil, especially in many soils of the Cerrado region. The selection of genotypes more efficient in P utilization is an alternative for reducing the cost on phosphate fertilizers for cropping in low P soils. Nitrogen (N) is the most absorbed nutrient by the common bean. The selection of genotypes more efficient in biological nitrogen fixation (BNF) is an alternative to reduce cost with N fertilizers. Three experiments were carried out in the greenhouse of the Soil Fertility Laboratory, Center for Nuclear Energy in Agriculture, University of S. Paulo (CENA/USP). In two studies 47 genotypes of upland rice and 50 of common bean were grown in samples of dystrophic Typic Haplustox, using 32P isotope technique to identify most efficient rice and bean cultivars on P utilization, discounting the seed derived P to verify if the most efficient ones or the higher P acumulator have lower concentrations of copper (Cu), iron (Fe), manganese (Mn) and zinc (Zn). In the third study 25 common bean genotypes were grown in samples of dystrophic Typic Haplustox to identify, by the 15N technique, the bean cultivars that most benefit from the BNF, and verify if the amount of N from BNF is sufficient to completely replace mineral N fertilization. Differences were observed on P uptake efficiency among the upland rice and common bean cultivars. The upland rice cultivar Carisma, and common bean cultivars Sangue de Boi, Rosinha, Thayú, Grafite, Horizonte, Pioneiro, and Jalo Precoce are the most efficient on P uptake. The seed derived P from influences the identification of common bean cultivars on P uptake efficiency, but this effect does not occur for the upland rice cultivars. The concentration and accumulation of micronutrients Cu and Fe in grain of upland rice cultivars decreases with increasing P uptake efficiency. However, the concentration and accumulation of micronutrients Cu, Fe, Mn and Zn in the seeds of common bean cultivars did not decrease with increasing P uptake efficiency. The cultivars Horizonte, Roxo 90, Grafite, Aporé and Vereda are more efficient for BNF, when inoculated with the strain of Rhizobium tropici CIAT 899 and grown in the presence of mineral N. The BNF is not sufficient for supplying all N demand of common bean cultivars plants.

The NRT2 (high affinity nitrate transporter 2) family is a part of the iHATS (inducible high affinity system) that studies have shown is responsible for the influx of nitrate into the plant cell after provision of nitrate. The ZmNRT2.1 from Zea mays was constitutively expressed in Nicotiana tabacum. To assess how over-expression of this foreign NRT2.1 affects nitrate influx by plants, nitrate content in leaf and root tissue, gene expression, and vegetal growth were analyzed in media with deficient or high nitrate concentrations (0.1, 1, or 10 mM). Compared to wild type plants: the transgenic lines had a significantly larger fresh weight in all nitrate conditions; primary root length was significantly longer in the 0.1 and 1 mM nitrate conditions; both the fresh weight and the primary root length were significantly higher when 50 mM NaCl was applied as a stress factor to medias containing 0.1 and 10 mM nitrate. / Includes bibliography. / Thesis (M.S.)--Florida Atlantic University, 2015. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection