Im Rahmen der Biogasgewinnung in Deutschland wurde Mais schnell zum beliebtesten Substrat für den Einsatz in Biogasanlagen. Die damit verbundene, rasante Steigerung der Maisanbaufläche wurde mit Einführung des „Maisdeckels“ (EEG 2012, § 27) vorerst gestoppt. Dieser begrenzt die Nutzung von Mais und Getreidekorn als Substrat in Biogasanlagen (mit Inbetriebnahme nach 1.1.2012) bei 60 % sofern ein Anspruch auf Förderung bestehen soll. Dennoch ist die Akzeptanz des Maisanbaus in der Öffentlichkeit stark gesunken und wird unter dem Begriff „Vermaisung“ mit einer Vielzahl negativer Aspekte diskutiert. Hierzu gehören neben ökologische Folgen, wie Biodiversitätsverlust und Grünlandumbrüchen auch ökonomische wie eine Erhöhung der Pachtpreise und ethische Argumente wie der „Teller oder Tank“ Konflikt. Um zukünftig sowohl ökonomischen als auch ökologischen Ansprüchen zu genügen, bietet der Maisanbau mit Stangenbohnen in Mischkultur eine interessante Alternative. Die Stangenbohnen bieten eine Nahrungsquelle für Bestäuberinsekten und das Potential die Stickstoffdüngung in der Mischkultur zu reduzieren. Zur Nahrungsmittelproduktion ist dieses System in den Tropen weit verbreitet und auch in Deutschland konnte es auf Anhieb in Vorversuchen zur Biomasseproduktion sehr hohe Erträge erzielen. Die vielversprechenden ersten Erfahrungen führen zu der Frage, ob spezielle Maisgenotypen und –zuchtprogramme sinnvoll sind, welche die Erträge weiter steigern können, oder ob die gängigen Maissorten geeignet sind. Hierzu wurden zunächst 2012 180 Testhybriden (90 Flintlinien mit einem Denttester sowie 90 Dentlinien mit einem Flinttester) sowohl im Reinanbau (10 Maispflanzen /m²) als auch in Mischkultur (7,5 Maispflanzen/m²) mit der Stangenbohnensorte „Neckarkönigin“ (7,5 Bohnenpflanzen/m²) an drei Standorten (Göttingen, Einbeck, Grucking) angebaut, von denen lediglich Einbeck auswertbar war. Aufgrund der Gesamttrockenmasseleistung ihrer Testkreuzungen wurden für jedes Anbausystem die besten 20 Flint- und 20 Dentlinien selektiert. Die Bohnenertragsanteile lagen auf Grund der Frühreife der „Neckarkönigin“ bei durchschnittlich nur 5 % und resultierten in der Aufnahme der Bohnensorten „Bobis a grano nero“ und „Anellino verde“ in die Versuche der Mischkultur im folgenden Jahr. Die selektierten Maislinien wurden im Winterzuchtgarten erneut mit einem Tester des anderen Genpools gekreuzt und 2013 in dem Anbausystem angebaut, in dem sie im Vorjahr selektiert wurden. Der Anbau erfolge an drei Standorten (Göttingen, Einbeck, Eutingen). Auf Grund der schlechten Frühjahrswitterung konnten nur die Versuche in Göttingen und Einbeck auswertet werden. Die Bohnenertragsanteile 2013 lagen bei durchschnittlich nur 2 %, jedoch konnte sich „Anellino verde“ durch eine ausgeprägte Spätreife auszeichnen. Aus den 20 Testhybriden je Genpool und Anbausystem wurden die besten 5 Flint- bzw. Dentlinien je Anbausystem selektiert. Bei den Flintlinien aus der Mischkultur wurde aus versuchstechnischen Gründen nur 4 Linien selektiert. Im Winterzuchtgarten wurden die 5 Flint- und Dentlinien, welche im Reinanbau selektiert wurden, faktoriell miteinander gekreuzt. Gleiches gilt für die 4 Flint- und 5 Dentlinien aus der Mischkultur. So entstanden 45 Experimentalhybriden, welche im letzten Versuchsjahr 2014 sowohl in Reinanbau mit 7,5 Maispflanzen/m² und 10 Maispflanzen/m² als auch in Mischkultur mit „Anellino verde“ (7,5 Maispflanzen/m² und 10 Bohnenpflanzen/m²) an den Standorten Göttingen, Einbeck und Eutingen untersucht wurden. In diesem Jahr konnten Bohnenertragsanteile von bis zu 13 % erreicht werden. In der Maiszüchtung werden bei der Selektion der Trockenmasseertrag und der Trockensubstanzgehalt betrachtet. Zur Berechnung des erwarteten Selektionserfolges wurde daher mit dem reifekorrigierten Ertrag (RekoE) ein Merkmal berechnet, welches Trockenmasseertrag und Trockensubstanzgehalt berücksichtigt. Für dieses Merkmal zeigen 2012 signifikante Maisgenotyp x Anbausystem Interaktionen, dass ein spezielles Zuchtprogramm zur Entwicklung von Maissorten für den Anbau in Mischkultur sinnvoll sein kann. Allerdings lagen die genetischen Korrelationen zwischen RekoE im Reinanbau und RekoE in Mischkultur bei 0,76 – 0,83. Diese hohen Korrelationen lassen eine indirekte Selektion auf Mischkultureignung des Maises attraktiv erscheinen. Hierbei würde im Reinanbau indirekt auf das Zielmerkmal (Mischkultureignung) selektiert. Unter Berücksichtigung, dass eine Selektion in Mischkultur (direkte Selektion) zusätzliche Ressourcen verlangt und Mais ohnehin im Reinanbau in der praktischen Maiszüchtung getestet wird, konnte kein Vorteil auf Seiten der direkten Selektion gegenüber der Selektion im Reinanbau (indirekte Selektion) bei den Flinttesthybriden ermittelt werden. Bei den Denttesthybriden hingegen konnten Vorteile einer direkten Selektion ermittelt werden, da in der Mischkultur die Heritabilität um 0,08 höher war als im Reinanbau. 2014 konnten keine Maisgenotyp x Anbausystem Interaktionen nachgewiesen werden und die Schätzwerte für die genetischen Korrelationen zwischen Reinanbau und Mischkultur lagen bei 1. Dies führt zu der Schlussfolgerung, dass wahrscheinlich kein eigenständiges Zuchtprogramm für Mais in Mischkultur zu rechtfertigen ist. Stattdessen könnte zunächst im Reinanbau eine Vorselektion stattfinden mit einer abschließenden Prüfung in Mischkultur. Obwohl in den Versuchen nur geringe Bohnenanteile realisiert wurden, resultierten aus den in Mischkultur selektierten Linien einige sehr leistungsstarke Hybriden. Für die zukünftige Etablierung der Mischkultur von Mais und Bohnen zur Biomasseproduktion gilt es nun auf Seiten der Bohne das genetische Potential für dieses Anbausystem zu untersuchen und zu nutzen. Erste Begleitversuche im Rahmen dieser Arbeit haben gezeigt, dass hier ein enormes Potential liegt.

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Brassinosteroids (BRs) have been recognized to alleviate damages caused by drought stress and to enhance tolerance to water deficit. Soaking of maize kernels before the sowing in solution with different 24-epibrassinolide concentrations (especially the 10-8 M) had a positive effect on growth of plants before and after the stress period, although it did not affected relative water content and photosynthetic parameters. After the recovery under optimal conditions there were no differences among the treatments. When compared to spraying, soaking of maize kernels was not proved to have any advantages, though its positive effect on plants germination under water deficit conditions could be possible. Based on the results of the second season experiment it is not possible to deduce the role of exogenous BRs application (spraying with 24-epibrassinolide) or endogenous BRs biosynthesis (spraying with biosynthesis inhibitor - brassinazole) in maize plants subjected to water deficit. However, decrease in relative water content in contrast to chlorophylls content increase during the days following after drought stress onset in both cultivars (contrastive in drought sensitivity) challenges for further investigation of this problem. Understanding the role of BRs in plant drought tolerance and resistance is...

Depuis l’apparition de la vie sur terre, les pressions de sélection liées aux interactions biotiques et abiotiques ont généré une forte diversité des formes de vie. Ainsi, chaque espèce eucaryote coévolue avec sa communauté microbienne associée. Dans le cas des plantes, la diversité génétique se traduit au niveau de multiples traits phénotypiques (exsudation de substrats carbonés, architecture racinaire, densité et aération du sol, acidification, etc.) susceptibles d’influer sur les interactions avec les populations microbiennes du sol, et donc sur la composition et le fonctionnement de la communauté microbienne rhizosphérique. Notre hypothèse est que les différences entre communautés bactériennes rhizosphériques sont proportionnelles aux distances évolutives entre partenaires végétaux. L’objectif de cette thèse était donc de déterminer l’importance, dans le cas des Poacées et notamment du maïs, de l’histoire évolutive de la plante dans la capacité de sélection des communautés bactériennes de la rhizosphère. Les analyses faites à l’aide d’une puce à ADN taxonomique 16S indiquent que la composition de la communauté rhizobactérienne dépend du groupe génétique de maïs mais n’est pas liée aux marqueurs microsatellites de diversité du maïs. Par contre, à l’échelle des Poacées, une corrélation a été trouvée entre la phylogénie végétale et la composition de la communauté bactérienne (voire la prévalence de taxons bactériens particuliers). Cette corrélation n’était pas significative quand l’étude était limitée à l’effectif, le niveau de transcription de nifH ou la diversité du groupe fonctionnel des bactéries fixatrices d’azote. En conclusion, l’histoire évolutive du partenaire végétal à l’échelle des Poacées (mais pas à celle du maïs) est un facteur conditionnant les interactions avec les groupes bactériens taxonomiques (mais pas nécessairement fonctionnels) de la rhizosphère / Since the emergence of life on earth, the selection pressures related to biotic and abiotic interactions generated a high diversity of life forms. Thus, each eukaryotic species co-evolved with its associated microbial community. In the case of plants, genetic diversity is reflected in many phenotypic traits (exudation of carbon substrates, root architecture, soil density, aeration, acidification, etc.), and may influence interactions with soil microbial populations and hence the composition and functioning of the rhizosphere microbial community. Our hypothesis is that the differences between rhizosphere bacterial communities are proportional to evolutionary distances between plants partners. The objective of this thesis was to determine the importance, in the case of Poaceae and in particular of maize, of the evolutionary history of plant in the selection of bacterial communities in the rhizosphere. Analyses performed using a 16S taxonomic microarray indicated that the composition of the rhizobacterial community depends on the genetic group of maize but is not linked to microsatellite diversity of maize. Conversely, across the Poaceae, a correlation was found between plant phylogeny and the composition of the bacterial community (and the prevalence of specific bacterial taxa). This correlation was not significant when the study was limited to the size, the level of transcription or nifH diversity of the functional group of nitrogen-fixing bacteria. In conclusion, the evolutionary history of the plant partner across the Poaceae (but not maize) is a factor conditioning interactions with bacterial taxonomic groups (but not necessarily functional groups) in the rhizosphere

A ureia (UR) é atualmente o fertilizante nitrogenado mais utilizado na agricultura brasileira. No entanto, quando aplicada na superfície do solo está sujeita a perdas de nitrogênio (N) por volatilização de NH3. Uma das formas de minimizar as perdas de N-NH3 é o tratamento do fertilizante com inibidores de urease. A associação desses compostos com substâncias húmicas (SH), no tratamento da UR poderia aumentar a eficiência de uso dos nutrientes pelas plantas. O objetivo desse trabalho foi avaliar a eficiência de inibidores de urease, associados ou não com SH no revestimento da UR como fonte de N em cobertura para o milho. O experimento foi conduzido em casa de vegetação durante 62 dias em delineamento experimental de blocos ao acaso, com três repetições, no esquema fatorial completo, com UR recoberta três inibidores de urease (0,40% B + 0,15% Cu; 0,64% B; NBPT) e um tratamento adicional sem inibidor (Ausente), três doses de SH (0, 0,6, e 1,2%) e um controle. Os tratamentos com N constaram da aplicação de fonte única do nutriente [CO(15NH2)2] aplicada em faixa e em superfície na dose de 180 mg kg-1 de N no estádio fisiológico V4 das plantas de milho. As plantas foram amostradas nos estádios V8 e VT do milho, respectivamente, aos 52 e 62 dias após a semeadura, quando foram avaliados: biometria de parte aérea, área foliar, biomassa seca de raízes e da parte aérea, caracterização morfológica do sistema radicular, e a eficiência de uso do N-fertilizante (EUN) pelo método do balanço isotópico (15N). Também se quantificou as perdas de N por volatilização de NH3 por meio de coletores semi-estáticos com espuma embebida em H3PO4- para avaliação comparativa entre tratamentos. Embora a concentração mais elevada de ácido bórico na UR (0,64% B) tenha reduzido mais as perdas de NH3 por volatilização em comparação ao 0,40 % B + 0,15 % Cu, isso não resultou em maior eficiência de uso do N-fertilizante pelo milho em VT, que ocorreu somente em V8. Em ambos os estádios, o NBPT apresentou-se como melhor inibidor de urease na ausência de SH. A aplicação de SH não aumentou a EUN pelo milho em V8 ou VT quando associados com 0,40% B + 0,15% Cu, 0,64% B, ou mesmo na UR convencional. Entretanto, quando associado com o NBPT, ocorreu aumento das perdas de NH3 por volatilização e redução na EUN em VT, o que pode ter ocorrido devido ao elevado pH das SH (8,5-9) e ao seu baixo poder tampão. A aplicação da UR convencional ou revestida com inibidores de urease não aumentou a taxa de crescimento ou biomassa seca de raízes e parte aérea do milho em nenhum dos períodos avaliados quando comparado ao controle. Da mesma forma, não foram observadas diferenças expressivas entre tratamentos na caracterização morfológica do sistema radicular em V8 ou VT. A ausência de diferença entre tratamentos pode ser explicada pelo curto período de tempo entre a adubação de cobertura e as avaliações das plantas, à aplicação superficial das fontes recobertas com SH e ao método de irrigação adotado, que impediu que as SH entrassem totalmente em contato com as raízes da planta. Além disso, é possível, também, que a dose de SH empregada tenha sido muito baixa para ser efetiva. / Urea (UR) is the most widely applied nitrogen (N) fertilizer in Brazilian agriculture. However, UR is more prone to ammonia (NH3) volatilization losses than other N sources when surface-applied. One alternative to improve nitrogen use efficiency (NUE) of surface-applied UR is through application of urease inhibitors as coating materials of UR. The association of these composts with humic substances (HS) as UR coating materials may also improve nutrient recovery by plants. The aim of this study was to evaluate the efficiency of urease inhibitors, associated or not with HS, as coating materials of UR as new top-dress N sources for maize. A greenhouse pot trial was carried out over 62 days with maize (Zea mays L.), in a completely randomized block design, with three replicates in a full factorial design, with UR coated with three urease inhibitors (0,40% B + 0,15% Cu; 0,64% B; NBPT) and one additional treatment without inhibitor, three doses of HS (0, 0.6, and 1.2%), and one control treatment. All treatments imposed had CO(15NH2)2 as N source, application rate of 180 mg kg-1of N, and side-dressing application at the V4 maize growth stage. Maize plants were assessed at V8 and VT growth stages, at 52 and 62 days after sowing, respectively, when it was evaluated: above and below-ground plant dry matter weight; leaf area; root morphological traits (length, surface area, and volume); and fertilizer use efficiency by the 15N balance method. In addition, semi-open static collectors with foam discs previously soaked in H3PO4- were used to quantify comparatively the NH3 volatilized from all treatments. Although the addition of a higher dose of boric acid on UR (0,64% B) promoted lower ammonia losses by volatilization in comparison to 0,40 % B + 0,15 % Cu, it did not result in higher NUE by maize in VT, which occurred at V8. In both growth stages, NBPT presented the best performance as urease inhibitor in the absence of HS. The application of HS did not increase NUE by maize in V8 and VT when associated with 0,40% B + 0,15% Cu, 0,64% B or even conventional UR. However, when added in conjunction with NBPT, it increased ammonia volatilization and reduced NUE in VT which may have occurred due to the high pH of the HS (8.5-9) and low buffering capacity. Moreover, the application of conventional UR or UR treated with HS and urease inhibitors did not increase maize growth rate or shoot/root dry matter weight in comparison to the control treatment at both growth stages. Likewise, there was no major significant differences between treatments on root morphological traits (length, surface area, and volume) at both growth stages assessed. The lack of sizable outcome differences between treatments could be explained by the application of a single N dose, the short period of time between the side-dressing application and assessment of maize plants, and to the surface-application of the HS and method of irrigation which prevented HS to have full contact with maize roots. Furthermore, HS application rate may have been too low to be effective.

Em estudos recentes, a epistasia tem sido detectada no controle genético de caracteres quantitativos em diversas espécies. Dado o grande número de locos controlando um único caráter, é evidente que ocorram interações inter-alélicas, além de pleiotropia, que resulta do controle de mais de um caráter por um mesmo loco. Também tem sido reportada a presença de epistasia pleiotrópica em animais, que basicamente resulta do efeito da epistasia sobre locos pleiotrópicos ou sobre múltiplos caracteres, afetando a correlação genética entre esses. Desse modo, o objetivo desta pesquisa foi a análise genética de diversos caracteres de importância econômica e agronômica em milho, incluindo estimativas de componentes de variância genética e presença de efeitos epistáticos em ambientes com e sem estresse hídrico; e estimativas de epistasia pleiotrópica. Para isso foi utilizado o delineamento triple test cross (TTC), obtendo-se 300 progênies de retrocruzamentos que foram avaliadas em oito ambientes nos anos agrícolas de 2008/2009 e 2009/2010, na cidade de Piracicaba, São Paulo, Brasil. Ao longo da condução dos experimentos observou-se a ocorrência de déficit hídrico, de modo que os ambientes foram divididos em dois grupos (sem estresse - SE e com estresse - CE). Avaliou-se os caracteres da planta: dias para os florescimentos masculino (FM) e feminino (FF), intervalo entre florescimentos (IF), altura da planta (AP) e espiga (AE), posição relativa da espiga (PRE), acamamento e quebramento de plantas (ACQ), stay green (SG); produção de grãos (PG) e seus componentes de produção: número de fileiras (NF), número de grãos por fileira (NGF), peso de 300 grãos (P300), comprimento de grãos (CG) e prolificidade (PRO). Foram realizadas análises de variâncias individuais para cada ambiente; análises conjuntas de ambientes; e análises conjuntas de grupos, das quais estimaram-se as variâncias aditiva, de dominância, epistática e suas respectivas interações com ambiente; o grau médio de dominância, coeficientes de herdabilidade em nível de médias de progênies e em nível de parcelas e também os efeitos epistáticos em plantas F2. Também foram feitas análises de covariâncias considerando todos os caracteres combinados dois a dois, tendo sido estimados os coeficientes de correlações. A epistasia foi detectada para a maioria dos caracteres nos dois grupos, exceto ACQ, IF, SG e CG, no grupo SE; e ACQ, CG e PRO, no grupo CE. Porém não foi detectada interação epistasia x ambiente em nenhum dos grupos e a interação epistasia x grupos só foi detectada para IF. Os efeitos epistáticos em plantas F2 para PG variaram de -3,03 t ha-1 a 5,13 t ha-1 no grupo SE e -1,94 t ha-1 a 2,87 t ha-1 no grupo CE, mas não foram detectadas altas magnitudes dos coeficientes de correlações entre esses efeitos e as médias gerais dos retrocruzamentos. Foram detectados coeficientes de correlações epistáticas para 29,67% das combinações, indicando a presença de epistasia pleiotrópica entre caracteres. Observou-se a formação de agrupamentos entre caracteres relacionados. Em vista desses resultados, a epistasia se constituiu num componente importante no controle dos caracteres analisados, sugerindo ainda que a epistasia pleiotrópica possa ser responsável pelas interações complexas no genoma. / In recent studies, epistasis has been considered in genetic control of quantitative traits in several species. Due to a large number of loci controlling a single trait, it is evident that inter allele interactions occur in addition to pleiotropy, which results in the control of more than one trait by the same locus. Besides, the presence of pleiotropy, epistasis has been reported in animals, which basically result from the effect of epistasis on pleiotropic loci or on multiple traits, affecting the genetic correlation between them. Thus, the objective of this research was to do genetic analysis of several traits of economic and agronomic importance in maize, including estimates of genetic variance components and the presence of epistatic effects in environments with and without water stress; and estimates of pleiotropic epistasis. For this, the triple test cross (TTC) design was used to obtain 300 backcrosses progenies, which were evaluated in eight environments in the 2008/2009 and 2009/2010 agricultural seasons, in Piracicaba, Sao Paulo State, Brazil. During the conduction of the experiments, the occurrence of water deficit was observed, so that the environments were divided into two groups (without stress - WS and with stress - SS). The traits evaluated were: days to anthesis (DA), days to silking (DS), anthesis-silking interval (ASI), plant height (PH), ear height (EH), ear placement (EP), root and stalk lodging (PL) and stay green (SG), grain yield (GY), kernel rows (KR), kernels per row (KPR), 300-grain weight (300W), kernel depth (KD) and prolificacy (PRO). Individual analysis of variances were performed for each environment; joint analysis of environments; and joint analysis of groups, from which additive, dominance and epistatic variances and their respective interactions with the environment were estimated; besides average degree of dominance, heritability coefficients at level of half-sib progenies and at plots level; also epistatic effects in F2 plants were estimated. Covariance analyses were also performed considering all pairs of traits, two by two, and the correlation coefficients were estimated. Epistasis was detected for most traits in both groups except to PL, ASI, SG and KD, in WS group; and PL, KD, and PRO, in SS group. However, no epistasis x environment interaction was detected in any group and epistasis x group interaction was detected only to ASI. Epistatic effects on F2 plants were detected to GY, oscillating from -3.03 t/ha to 5.13 t/ha in WS group and from -1.94 t/ha to 2.87 t/ha in SS group. However, high magnitudes of correlation coefficients between these F2 epistatic effects and averages of backcrosses were not detected. Epistatic correlation coefficients were detected for 29.67% of pairs of traits, indicating the presence of pleiotropic epistasis. The formation of clusters was observed between related traits. In view of these results, epistasis was considered an important component in the control of traits analyzed, furthermore suggesting that pleiotropic epistasis may be responsible for complex interactions in the genome.

A soja, o milho e o algodão são as culturas de enorme importância econômica no Brasil, pois juntas ocupam grande parte da área agrícola no país. Além disso, essas culturas são essenciais no fornecimento de alimento e fibras para uma crescente população mundial. Vários fatores podem afetar a produção das mesmas, sendo que os nematoides anualmente causam bilhões de dólares de perdas. As principais técnicas disponíveis para o manejo dos nematoides são rotação de culturas, cultivares resistentes e nematicidas químicos. Apesar de o controle químico ser uma ferramenta viável, há poucos nematicidas disponíveis no Brasil. Como inovação entre os nematicidas, o tioxazafen é uma nova molécula de amplo espectro, desenvolvida para aplicação via tratamento de sementes, para o controle de nematoides nas culturas do milho, da soja e do algodão. Portanto, seu desenvolvimento e posterior registro poderão fornecer uma nova alternativa ao manejo integrado de nematoides aos produtores brasileiros. Assim, esse trabalho teve como objetivos avaliar a eficácia do nematicida tioxazafen, por meio do tratamento de sementes, no controle de Heterodera glycines, Meloidogyne javanica e Pratylenchus brachyurus na soja; M. incognita e P. zeae no milho; e M. incognita no algodão. Além disso, foram avaliados possíveis efeitos fitotóxicos do tratamento de sementes com tioxazafen nas mesmas culturas. Ensaios de casa de vegetação foram conduzidos para avaliação do efeito do tratamento de sementes na população de nematoides, em plantas artificialmente infestadas, bem como na massa de raízes e parte aérea das plantas. O tioxazafen demonstrou supressão substancial na população de nematoides em todas as espécies testadas nas três culturas, com atividade igual ou maior que à referência comercial (imidacloprido + tiodicarbe). As melhores doses observadas foram de 0,250 mg de tioxazafen por semente no controle de M. javanica e de P. brachyurus em soja, 0,500 mg por semente no controle de H. glycines na soja e de M. incognita no milho, 0,750 mg por semente no controle de M. incognita no algodão e 1,000 mg por semente no controle de P. zeae no milho. As plantas tratadas com tioxazafen não exibiram sintomas de fitotoxidez e desenvolveram biomassa similar às plantas não tratadas. Esses resultados mostram o potencial do tioxazafen em se tornar um efetivo tratamento de sementes para controle dos principais nematoides da soja, do milho e do algodão no Brasil,com baixos riscos de fitotoxidez. / Corn, soybean and cotton crops are of great economic importance in Brazil. They together account for the greatest amount of planted area in country. These crops are essential for keeping and providing enough food and fiber for a growing world population. Many factors can affect the production of these crops, and the nematodes are among the most relevant, causing crop losses that reach into billions of dollars. The main techniques available for managing nematodes are crop rotation, resistant cultivars and chemical nematicides. Chemical control is one of the key tools, but there are only a few nematicides available in the Brazilian market. Tioxazafen is a novel nematicide for seed treatment designed to provide consistent broad-spectrum control of nematodes in corn, soy, and cotton. Therefore, the registration of this molecule will provide an important tool to Brazilian farmers that suffer losses due to nematodes. Thereby, the current trials aimed to evaluate the efficacy of tioxazafen through seed treatment to control Heterodera glycines, Meloidogyne javanica and Pratylenchus brachyurus in soybean; M. incognita and P. zeae in corn, and M. incognita in cotton. Furthermore, were evaluated if tioxazafen may cause phytotoxicity in these crops. Greenhouse experiments were carried out to evaluate the effects of seed treatments on nematode population densities, and plant shoot and root weight. Tioxazafen demonstrated substantial suppression of nematode population to all species tested in three crops, with activity equaled or exceeded commercial standard nematode seed treatments (imidacloprid + thiodicarb). The best rates observed were 0.250 mg of tioxazafen per seed to control de M. javanica and P. brachyurus in soybean, 0.500 mg per seed to control H. glycines in soybean and M. incognita in corn, 0.750 mg per seed to control M. incognita in cotton and 1.000 mg per seed to control lesion P. zeae in corn. Tioxazafen treated plants also did not exhibit phytotoxicity and grow equally to untreated plants. These results demonstrated the potential of tioxazafen for the control of the main nematodes in soybean, corn and cotton, without the risk of phytotoxicity.

O melhoramento genético clássico de sementes milho (Zea mays L.) permitiu desenvolver inúmeras variedades, incluindo o milho com qualidade proteica melhorada (Quality Protein Maize, QPM), que visava aumentar os teores proteicos e as propriedades nutricionais. Por outro lado, novas variedades comerciais foram obtidas por vegetais geneticamente modificados (GM), com foco em parâmetros agronômicos. Em ambos os casos, a segurança dessas variedades para uso como alimento é uma das principais preocupações dos desenvolvedores e dos órgãos de regulamentação. A Equivalência Substancial é a base do sistema de avaliação da segurança de culturas geneticamente modificadas, no entanto alterações na expressão de proteínas não são devidamente analisadas e esclarecidas. As abordagens proteômicas complementam as técnicas de avaliação de biossegurança para alimentos GM, bem como permitem investigar possíveis efeitos indesejáveis derivados do melhoramento clássico. Os objetivos do presente estudo foram caracterizar e comparar os perfis proteicos de variedades de milhos convencionais melhorados (QPM) e geneticamente modificados (GMs), contra suas respectivas linhas convencionais utilizando técnicas proteômicas como eletroforese bidimensional (2-DE) e bottom up shotgun (gel-free). Num primeiro estudo, foram utilizadas três amostras de milho, sendo duas variedades convencionais com QPM (QP1 e QP2) e uma variedade convencional normal (CN). No segundo estudo, foram analisadas duas cultivares de milho GM (GM1 e GM2) e seus respectivos convencionais genitores (CG1 e CG2). As composições químicas de todas as amostras também foram avaliadas quanto a Equivalência Substancial. O extrato bruto proteico foi submetido à análise de eletroforese unidimensional (1-DE), bidimensional (2-DE) e bottom up shotgun (gel-free). As imagens dos mapas proteicos foram analisadas pelo software Image Master 2D Platinum 7.0 (GE). Os spots diferencialmente expressos e selecionados foram sequenciados por MS. Pela composição química das principais frações das amostras de milho foi possível identificar a equivalência substancial entre as amostras convencionais e GMs, bem como QPMs e sua convencional dentro das faixas de variabilidade esperadas da espécie. Nos géis 1-DE foram observadas bandas proteicas com perfis similares entre os grupos de amostras avaliadas para ambos estudos. Nas imagens dos géis 2-DE não houveram alterações extremas entre as amostras de milhos GMs e seus respectivos convencionais genitores (CGs), mas apenas diferenças na intensidade dos spots proteicos. As variedades QPMs e CN apresentaram diferenças devido à distribuição dos spots. Os mapas proteicos das amostras CG1 x GM1 e CG2 x GM2 apresentaram maior semelhança com porcentagens de matchings superiores a 70 %, enquanto as porcentagens de matchings entre variedades diferentes (QPMs e CN) foram menores. No total foram identificadas 219 proteínas das amostras CGs x GMs e QPMs x CN, classificadas quanto aos seus processos biológicos e função molecular. Em conclusão, foram encontradas diferenças entre os cultivares GMs e CGs, indicando uma variação normal entre variedades de milho, que não comprometem a segurança alimentar das amostras estudadas. Quanto às amostras com QPM e CN as diferenças encontradas são devido à sua distância nas linhagens ou germoplasma. / The classic genetic breeding of corn seeds (Zea mays) has enabled the development of many varieties, including corn with improved protein quality (Quality Protein Maize, QPM), which aimed to increase protein levels and nutritional properties. On the other hand, new commercial varieties have been obtained out of genetically modified (GM) vegetables, with a focus in agronomic parameters. In both cases, the safety of these varieties for food use is one of the main concerns for the developers and for the regulatory agencies. Substantial Equivalence is the basis of the safety evaluation system for genetically modified crops, however, alterations in the protein expressions are not been properly analyzed and clarified. The protein approaches complement the techniques of biosafety evaluation for GM foods, as well as allow for possible undesirable effects derived from classic improvement to be investigated. The goals of the current studies were to characterize and compare the protein profiles of the different varieties of conventionally improved (QPM) and genetically modified (GM) corn, against their respective conventional lines using proteomic techniques, such as, two-dimensional electrophoresis (2-DE), bottom up shotgun (gel-free) and masses spectrometry (MS). In a first instance of the study, three samples of corn were used, two of conventional varieties with QPM (QP1 and QP2) and one conventional normal variety (CN). In a second instance of the study, two cultures of GM corn (GM1 and GM2) were analyzed and their respective conventional genitors (CG1 and CG2). The chemical compositions of all the samples were also evaluated for their Substantial Equivalence. The protein raw extract was submitted to analysis of one-dimensional (1-DE), two-dimensional (2-DE) electrophoresis, and bottom up shotgun (gel-free). The protein image maps were analyzed by the Image Master 2D Platinum 7.0 (GE) software. The spots which were expressed and selected differentially were sequenced by MS. By the chemical composition of the main fractions of the samples of corn, it was possible to identify the substantial equivalence between the conventional samples and GMs, likewise with OPMs and their conventional in the ranges of variability which were expected for the species. On the 1-DE gel, it was observed protein bands with similar profiles amongst the groups of evaluated samples for both studies. In the images of the 2-DE gel, there were no alterations between the GM corn and their respective conventional genitors (CGs), but only differences in intensity of the protein spots. The OPM and CN varieties presented differences due to the distribution of the spots. The protein maps of samples CG1 vs. GM1 and CG2 vs. GM2 presented greater similarities with the percentages of matchings superior to 70%, while the percentage of matchings among different varieties (QPMs and CN) were smaller. In total, there were 219 proteins identified in the samples CGs vs. GMs and QPMs vs. CN, classified by the biologic processes and molecular function. In conclusion, there were found differences between the cultures of GMs and CGs, indicating a normal variation among the corn varieties, which do not affect the food security of the studied samples. As per the samples with QPM and CN, the differences found were due to the line distances or germplasm.

Corn (Zea mays L.) intercropped with Brachiaria spp. plays an important role in tropical agriculture management, providing residues or forage to areas intensively cropped. Although previous studies provide useful information about effects of intercropping on soil management and crop yield, a better understanding of how corn-Brachiaria intercropping systems impacts exogenous and endogenous nutrient dynamic is needed. Two experiments were performed in the both conventional and late planting season. In the first, corn and palisadegrass (Brachiaria brizantha cv. Marandu) monoculture were compared with two intercropping patterns, directed for production of residues or forage, with simulated animal grazing. Biomass, crop nitrogen (N) content, N derived from fertilizer and N budget were measured. Among farming systems, variable responses remained almost unchanged during period of simultaneous growth. After corn harvest, intercropping patterns achieved greater biomass (0.6-11 Mg ha-1) and N content (12-318 kg ha-1) relative to fallow preceded by corn monoculture, but it results in overall gains (pre and post-harvest) only to conventional planting season. N fertilizer recovery was not affected by intercropping patterns. When corn and Brachiaria were intercropped to establish pasture, simulated grazing after grain harvest had a tightly influence on N budget, approximately -221 kg ha-1. The second experiment investigated the influence of Brachiaria species on corn nutrients partitioning and their cycling after corn harvest. Biomass, N, phosphorus (P) and potassium (K) content were evaluated using corn intercropped with three species of Brachiaria (B. Brizantha cv Marandu, B. ruziziensis, and B. hybrid cultivar Mulato II, Convert HD 36) and corn monoculture. Biomass and nutrient content was not affect when corn was intercropped with Brachiaria species. After corn harvest, Brachiaria nutrient content and biomass yield were ranking from greater to lower following the order: B. brizantha > B. ruziziensis > B. convert. Relative with the corn monoculture, intercropping treatments enhanced the total biomass (corn + Brachiaria) and the nutrient accumulation only when planted at conventional season. Over 6 site-yr, benefits of intercropping appear after corn harvest, particularly at conventional planting season. Corn intercropped with Brachiaria species either had no effect N fertilizer recovery or affect N-fertilizer distribution within components of soil-plant system. Nonetheless, intercropping provide greater biomass accumulation after harvest compared with corn monoculture, resulting in larger nutrient content stored in plant component. Our results suggest a larger N requirements when crop-livestock activities was integrated. Corn intercropped with B. brizantha during conventional season was the best approach to enhanced crop yield and nutrient cycle for corn production systems. / O consórcio entre milho (Zea mays L) e espécies de Brachiaria spp. (syn. Urochloa spp.) desempenha importante função no manejo da agricultura tropical, produzir resíduos ou forragem em áreas intensivamente cultivadas. Apesar de estudos anteriores fornecerem valiosas informações sobre efeitos do consórcio sobre o manejo do solo e produção de biomassa, um melhor entendimento de como este sistema de cultivo afeta a dinâmica de nutrientes (exógenos ou endógeno) é necessário. Dois experimentos foram conduzidos durante a safra e segunda safra. No primeiro, os monocultivos de milho e braquiária (Brachiaria brizantha cv. Marandu) foram comparados com dois padrões de consórcio, direcionado a produção de resíduos ou forragem, com simulação do pastejo animal. Biomassa, acúmulo de nitrogênio (N), N- fertilizante e balanço de N foram avaliados. As variáveis respostas praticamente não foram afetadas pelos sistemas de cultivos durante o período de coexistência. Após a colheita do milho, os sistemas consórciados acumularam mais biomassa (0,6 -11 Mg ha-1) e N (12-318 kg ha-1) comparado ao pousio precedido pelo monocultivo de milho, apesar destes incrementos afetarem apenas o acúmulos totais (pré+pós-colheita) do cultivo de safra. A recuperação do N-fertilizante foi semelhante entre os sitemas de cultivo. Quando o consórcio objetivou a implantação de pasto, o pastejo simulado após a colheita do milho influênciou o balanço de N, com deficit de aproximadamente -221 kg ha-1.O segundo experimento foi conduzido para investigar a influência das espécies de Brachiaria sobre o particionamento de nutrientes no milho e a ciclagem pós-colheita de grãos. Produção de biomassa, quantidades de N, fósforo (P) e postássio (K) acumuladas foram avaliadas no monocultivo de milho e em três espécies de Brachiaria spp. (B. Brizantha cv Marandu, B. ruziziensis, and B. hibrido cultivar Mulato II, Convert HD 36) em consórcio com milho. Biomassa e acúmulo de nutrientes não foram afetados no consórcio do milho com as espécies de Brachiaria. Após a colheita do milho, o acúmulo de biomassa e nutrientes das espéceis de braquiária classificadas em ordem decrescente foram: B. brizantha > B. ruziziensis > B. convert. Comparado ao monocultivo de milho, o consórcio aumentou a biomassa total (milho+braquiária) e o acúmulo de nutrientes apenas quando cultivado na safra. Entre os 6 locais/anos, os benefícios do consórcio ocorreu após acolheita do milho, especialmente para o cultivo de safra. O milho consorciado com espécies de Brachiaria não afetou a recuperação do N-fertilizante nem sua distribuição nos componentes do sistema solo-planta. Entretanto, o consórcio proporcionou maior acúmulo de biomassa após a colheita do milho se comparado ao pousio precedido pelo monocultivo de milho, aumentando a porção de nutrientes alocados no compartimento planta do sistema. Nossos resultados sugerem que a integração entre atividades de lavoura e pastejo aumenta a demanda por N do sistema de produção. O consórcio entre milho e Brachiaria brizantha cv Marandu no cultivo de safra foi a melhor estratégia para aumentar a produção de biomassa e a ciclagem de nutrientes no sistema de produção do milho.

Made available in DSpace on 2017-07-25T19:29:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Evandro H G Maschietto.pdf: 563360 bytes, checksum: 0a83cb502d668d2ed21718b29160c31d (MD5) Previous issue date: 2009-07-31 / There are doubts about the conditions in which a favorable effect of the application of gypsum on the yield of grain crops can be expected. In order to evaluate the influence of gypsum application in the soil chemical attributes, in mineral nutrition of maize (Zea mays L.) and soybean (Glycine max L. Merrill) yield in no-till system, an experiment was carried out in an clay Oxisol with high organic carbon content and low acidity in Guarapuava (PR). The treatments, arranged in randomized complete block with four replications, consisted of four of gypsum: 0, 4, 8 and 12 t ha-1. Gypsum was applied in September 2005, set on the soil satesurface. The corn, hybrid Pionner 30R50, was sown in October 2005, and the transgenic soybeans, MAGIC cultivar, was sown in November 2006 and 2007. During the autumn-winter seasons of 2005 to 2007, black oats (Avena strigosa Schreb) was sown in the experimental area. Gypsum application, after 9, 18 and 30 months, increased the content of exchangeable Ca2+ and S-SO4 2- available in the soil profile (0-60 cm) and the Ca2+/Mg2+ ratio in surface layers and subsoil. The application of gypsum caused leaching of exchangeable of Mg2+ and K+ the subsoil. There was positive and significant correlation (p < 0.01) between the content of S-SO4 2- extracted with ammonium acetate and acetic acid with calcium phosphate. The rates of gypsum increased the content of S in leaf and grain yield of maize. The maximum technical efficiency (MET) for corn occurred with a rate of 7.8 t ha-1 of gypsum. Nutrition and grain yield of soybean were not affected by the application of gypsum. The different responses of corn and soybean to the application of gypsum might have been caused by the supply of P, S and the increase in exchangeable Ca2+ and of the Ca2+/Mg2+ ratio in the soil. The application of gypsum proved to be an efficient practice to maximize corn yield, even in soil of high fertility and low acidity under notill system. / Existem dúvidas a respeito das condições em que se podem esperar efeitos favoráveis da aplicação de gesso na produção de grãos das culturas. Com o objetivo de avaliar a influência da aplicação de gesso nos atributos químicos do solo, na nutrição mineral e na produção de milho (Zea mays L.) e soja (Glycine max L. Merrill) em sistema plantio direto, realizou-se um experimento em um Latossolo Vermelho distrófico textura argilosa com alto teor de carbono orgânico e baixa acidez, em Guarapuava (PR). Os tratamentos, dispostos em blocos completos ao acaso com quatro repetições, constaram de quatro doses de gesso agrícola: 0, 4, 8 e 12 t ha-1. O gesso foi aplicado em setembro de 2005, a lanço na superfície do solo. O milho, híbrido PIONNER 30R50, foi semeado em outubro de 2005, e a soja transgênica, cultivar MAGIC, foi semeada em novembro de 2006 e de 2007. Durante a estação de outono-inverno de 2005 a 2007, a área experimental foi cultivada com aveia-preta (Avena strigosa Schreb). A aplicação de gesso, após 9, 18 e 30 meses, aumentou o teor de P na camada superficial (0–0,10 m) e os teores de Ca2+ trocável e de SSO4 2- disponível no perfil do solo (0–0,60 m), bem como a relação Ca2+/Mg2+ nas camadas superficiais e do subsolo. A aplicação de gesso ocasionou lixiviação de Mg2+ e K+ trocáveis para o subsolo. Houve correlação positiva e significativa (p < 0,01) entre o teor de S-SO4 2- extraído com acetato de amônio em ácido acético e com fosfato de cálcio. As doses de gesso aumentaram os teores de P e S no tecido foliar e a produção de grãos de milho. A máxima eficiência técnica (MET) para o milho ocorreu com a dose de 7,8 t ha-1 de gesso. A nutrição e a produção de grãos de soja não foram influenciadas pela aplicação de gesso. As respostas diferenciadas do milho e da soja à aplicação de gesso devem ter sido ocasionadas pelo fornecimento de S e pelo aumento da relação Ca2+/Mg2+ no solo. A aplicação de gesso agrícola demonstrou ser uma prática eficiente para maximizar a produção de milho, mesmo em solo de alta fertilidade e baixa acidez em subsuperfície no sistema plantio direto.