Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nitrogen (N) is the nutrient that has the greatest ability to influence and increase the productivity of grains of corn. The N is available in insufficient amounts in Brazilian soils, increasing the cost of crop production. So there is interest in using alternative sources to meet the demand of the plant, such as fixation, which is held by a group of bacteria called diazotrophic, which are able to fix nitrogen and make it available to plants. Among the most used in association with grasses is Azospirillum brasilense. Positive interaction with corn has been evaluated in several studies, however there are few studies that evaluate the foliar application, the contribution of N input and the enzymatic activity of inoculated plants. Thus the aim of the study was to establish the relationship between productivity components, enzymatic and morphological changes of different genetic bases of corn with seed inoculation and leaf of A. brasilense. This work is divided into two chapters. Chapter I aimed to establish the relationship between the hybrids and application forms of A. brasilense, unfolding the direct and indirect effects of the main components of grain yield and estimating the relative contribution of nitrogen. Therefore, we conducted experiments in 2013/14 and 2014/15 seasons, consisting of single cross hybrids, double and triple inoculated with A. brasilense via seed treatment and foliar application in growth stages V2, V4 + V2, V4 and without application of the bacteria. There was varied response as hybrid and year. In the 2013/14 harvest, grain yield was significant for the simple hybrid AG9045 applied via seed and leaf in V2. The seed inoculation showed grain yield increases for the triple hybrid BG7051 in season 2014/15. The variables in the path analysis have direct influence on grain yield, especially, the thousand grain weight. Considering the increase in hybrid it is estimated that there was accumulation of N fixed for the simple hybrid AG9045 and triple hybrid BG7051 in applications via seed and leaf in V2 and via seed, respectively. Thus it is concluded that there is no established relationship between the forms of application A. brasilense and genetics based hybrid. Chapter II aimed to evaluate the enzymatic and morphological changes of corn hybrids submitted to seed inoculation and leaf with A. brasilense. The test was composed of six corn hybrids inoculated with A. brasilense in the treatment of seeds and leaf via the V2 stage. Analyzed in shoots and roots, biochemical variables: lipid peroxidation, activity of superoxide dismutase, guaicaol peroxidase and nitrate reductase and chlorophyll content and carotenoids; and morphological leaf area, shoot dry weight, root length, projected area, surface area, diameter, volume, number of branches and dry mass of roots. The increased activity of superoxide dismutase (SOD) of the shoot was the BG7060 with application V2, which prevented damage to the lipid membrane. The nitrate reductase, the shoot was most active in the control treatment, noting that the presence of bacteria reduced the activity of the enzyme. The bacteria showed to be efficient in the area of variables designed and superficial root area in the AG8025 and AG2040 hybrids. Thus, it can be seen that the hybrids have different behaviors in the presence of the bacterium, and the same positively affects the activity of antioxidant enzymes and increase the root system and plant leaf area. / O nitrogênio (N) é o nutriente que tem a maior capacidade de influenciar e aumentar a produtividade de grãos da cultura do milho. O N está disponível em quantidades insuficientes nos solos brasileiros, elevando o custo de produção da cultura. Assim há o interesse na utilização de fontes alternativas para suprir a demanda da planta, como a fixação biológica, que é realizada por um grupo de bactérias denominadas diazotróficas, as quais são capazes de fixar N e disponibiliza-lo para as plantas. Dentre as mais utilizadas em associação com gramíneas está a Azospirillum brasilense. A interação positiva com o milho tem sido avaliada em diversas pesquisas, entretanto são poucos os estudos que avaliam a aplicação foliar, a contribuição no aporte de N e a atividade enzimática das plantas inoculadas. Dessa forma o objetivo do trabalho foi estabelecer relação entre os componentes de produtividade, alterações enzimáticas e morfológicos de diferentes bases genéticas de milho com a inoculação via semente e foliar de A. brasilense. O presente trabalho é dividido em dois capítulos. O Capítulo I teve o objetivo de estabelecer relação entre os híbridos de milho e formas de aplicação de A. brasilense, desdobrando os efeitos diretos e indiretos dos principais componentes da produtividade de grãos e estimando a contribuição nitrogenada relativa. Para tanto foram conduzidos experimentos nas safras 2013/14 e 2014/15, compostos por híbridos simples, duplos e triplos inoculados com A. brasilense via tratamento de sementes e via aplicação foliar, nos estádios fenológicos V2, V2+V4, V4 e sem aplicação da bactéria. Houve resposta variada conforme o híbrido e o ano. Na safra 2013/14, a produtividade de grãos foi significativa para o híbrido simples AG9045 aplicado via semente e foliar em V2. A inoculação via semente apresentou aumentos de produtividade de grãos para o híbrido triplo BG7051 na safra 2014/15. As variáveis avaliadas, na análise de trilha têm influência direta sobre a produtividade de grãos, principalmente, a massa de mil grãos. Considerando o incremento dos híbridos estima-se que houve acúmulo de N fixado para o híbrido simples AG9045 e híbrido triplo BG7051 nas aplicações via semente e foliar em V2 e via semente, respectivamente. Assim conclui-se que não há relação estabelecida entre as formas de aplicação de A. brasilense e a base genética do híbrido. O Capítulo II objetivou avaliar as alterações enzimáticas e morfológicos de híbridos de milho submetidas a inoculação via semente e foliar com A. brasilense. O ensaio foi composto por seis híbridos de milho inoculados com A. brasilense no tratamento de sementes e via foliar no estádio V2. Analisou-se, na parte aérea e em raízes, as variáveis bioquímicas: peroxidação lipídica, atividade das enzimas superóxido dismutase, guaicaol peroxidase e nitrato redutase e conteúdo de clorofila total e carotenóides; e morfológicas: área foliar, massa seca da parte aérea, comprimento de raiz, área projetada, área superficial, diâmetro, volume, número de ramificações e massa seca de raízes. A maior atividade da superóxido dismutase (SOD) da parte aérea, foi no BG7060 com aplicação em V2, o qual evitou danos nos lipídeos de membrana. A nitrato redutase, na parte aérea apresentou maior atividade no tratamento controle, observando que a presença da bactéria reduziu a atividade da enzima. A bactéria apresentou-se eficiente para as variáveis de área projetada e área superficial da raiz nos híbridos AG8025 e AG2040. Assim, pode-se observar que os híbridos têm comportamentos diferentes com a presença da bactéria, sendo que a mesma afeta positivamente a atividade das enzimas antioxidantes e aumenta o sistema radicular e a área foliar das plantas.

Cadmium (Cd) concentration in the environment has increased in most recent decades, which represents a serious socio-environmental problem, since Cd is toxic to most living beings. Thus, it is important to reduce the concentration of this metal in contaminated environments, and the use of plants properly supplied with sulfur (S) can contribute to this (phytoextraction), since S is a component of metabolites involved in defense responses against stress caused by Cd. Therefore, our aim with this study was to evaluate the effect of S on i) Cd uptake kinetics, ii) root development and nutrient uptake, iii) metabolic profiling and thiol peptides synthesis, and iv) activity of antioxidant and photosynthetic system of Massai grass (Panicum maximum Jacq. cv. Massai) used for Cd phytoextraction. The studies were carried out in a greenhouse conditions using pots of 0.5 and 2.0 L for development of the study about Cd uptake kinetics (treatments represented by combinations of S: 0.1 and 1.9 mmol L-1 and Cd concentrations: 0.1 and 0.5 mmol L-1) and Cd detoxification mechanisms (treatments represented by combinations of S: 0.1, 1.9 and 3.7 mmol L-1 and Cd concentrations: 0.0, 0.1 and 0.5 mmol L-1), respectively. Pots were distributed in randomized blocks, with four replications. Plants used in Cd kinetics study were exposed to treatments for 14 days after they remained in solutions containing only S for 42 days, while plants used in Cd detoxification study were exposed to treatments for 9 days after growing in solutions containing only S for 44 days. At the end of studies, plants used were harvested and sent for analysis. Maximum uptake rate (Vmax) and Cd apoplastic influx of Massai grass exposed to highest Cd concentration was highest when the plants were supplied with highest S concentration. The root development of Massai grass was strongly inhibited when plants were exposed to 0.5 mmol L-1 Cd, but proper (1.9 mmol L-1) S supply allowed highest Cd uptake, while excessive S supply (3.7 mmol L-1) decreased iron plaques formation in the roots of plants. Lysine, cysteine, ornithine, arginine, tryptophan and histidine were accumulated in more than one tissue in plants exposed to Cd, as well as galactinol. Glutathione (GSH), phytochelatins (PCs) and their homologues were strongly induced by Cd, whereas plants supplied with 1.9 and/or 3.7 mmol L-1 S showed the highest concentrations of these peptides. Plants supplied with highest S concentration showed lowest lipid peroxidation and highest photosynthetic rate, which evidences that antioxidant system of these plants was more efficient in mitigating the damages caused by Cd. In view of these results, it is clear that Massai grass properly supplied with S shows greatest Cd tolerance, as well as phytoextraction potential / A concentração de cádmio (Cd) no ambiente aumentou em décadas recentes, o que representa sério problema sócio-ambiental, visto que o Cd é tóxico para a maioria dos seres vivos. Por isso, é importante reduzir a concentração desse metal em ambientes contaminados e o uso de plantas adequadamente supridas com enxofre (S) pode contribuir para isso (fitoextração), uma vez que o S é componente de metabólitos envolvidos no combate ao estresse causado pelo Cd. Assim, o nosso objetivo com esse estudo foi avaliar o efeito do S na i) cinética de absorção do Cd, no ii) desenvolvimento radicular e na absorção de nutrientes, no iii) perfil metabólico e síntese de compostos tiol, e iv) na atividade do sistema antioxidante e fotossintético do capim-massai (Panicum maximum Jacq. cv. Massai), utilizado para fitoextração de Cd. Os estudos foram conduzidos em casa de vegetação utilizando-se vasos de 0,5 e 2,0 L para a condução do estudo de cinética de absorção de Cd (tratamentos representados pelas combinações das doses de S de 0,1 e 1,9 mmol L-1 e Cd de 0,1 e 0,5 mmol L-1) e para o estudo dos mecanismos de detoxificação de Cd (tratamentos representados pelas combinações das doses de S de 0,1; 1,9 e 3,7 mmol L-1 e Cd de 0,0; 0,1 e 0,5 mmol L-1), respectivamente. Os vasos foram distribuídos em blocos ao acaso, com quatro repetições. As plantas utilizadas no estudo de cinética foram expostas aos tratamentos durante 14 dias após as mesmas terem permanecido em soluções contendo apenas S durante 42 dias, enquanto as plantas utilizadas no estudo de detoxificação de Cd foram expostas aos tratamentos pelo período de 9 dias após terem crescido em soluções contendo apenas S por 44 dias. Ao final dos estudos, as plantas utilizadas foram colhidas e encaminhadas para análises. A velocidade máxima de absorção (Vmax) e o influxo apoplástico de Cd do capim-massai exposto à maior dose de Cd foram maiores quando as plantas foram supridas com a maior dose de S. O desenvolvimento radicular do capim-massai foi fortemente inibido quando as plantas foram expostas à dose de Cd de 0,5 mmol L-1, mas o adequado (1,9 mmol L-1) suprimento de S permitiu maior absorção de Cd, enquanto o suprimento excessivo (3,7 mmol L-1) de S diminuiu a formação de placas de ferro nas raízes das plantas. A lisina, cisteína, ornitina, arginina, triptofano e histidina foram acumulados em mais de um tecido nas plantas expostas ao Cd, assim como o galactinol. A glutationa (GSH), as fitoquelatinas (PCs) e seus homólogos foram fortemente induzidos pelo Cd, sendo que as plantas supridas com as doses de S de 1,9 e/ou 3,7 mmol L-1 apresentaram as maiores concentrações desses peptídeos. As plantas supridas com as maiores doses de S apresentaram menor peroxidação lipídica e maior taxa fotossintética, o que demonstra que o sistema antioxidante dessas plantas foi mais eficiente na atenuação dos danos causados pelo Cd. Diante desses resultados, fica claro que o capim-massai suprido adequadamente com S apresenta maior tolerância ao Cd, assim como maior potencial de fitoextração

Cadmium (Cd) concentration in the environment has increased in most recent decades, which represents a serious socio-environmental problem, since Cd is toxic to most living beings. Thus, it is important to reduce the concentration of this metal in contaminated environments, and the use of plants properly supplied with sulfur (S) can contribute to this (phytoextraction), since S is a component of metabolites involved in defense responses against stress caused by Cd. Therefore, our aim with this study was to evaluate the effect of S on i) Cd uptake kinetics, ii) root development and nutrient uptake, iii) metabolic profiling and thiol peptides synthesis, and iv) activity of antioxidant and photosynthetic system of Massai grass (Panicum maximum Jacq. cv. Massai) used for Cd phytoextraction. The studies were carried out in a greenhouse conditions using pots of 0.5 and 2.0 L for development of the study about Cd uptake kinetics (treatments represented by combinations of S: 0.1 and 1.9 mmol L-1 and Cd concentrations: 0.1 and 0.5 mmol L-1) and Cd detoxification mechanisms (treatments represented by combinations of S: 0.1, 1.9 and 3.7 mmol L-1 and Cd concentrations: 0.0, 0.1 and 0.5 mmol L-1), respectively. Pots were distributed in randomized blocks, with four replications. Plants used in Cd kinetics study were exposed to treatments for 14 days after they remained in solutions containing only S for 42 days, while plants used in Cd detoxification study were exposed to treatments for 9 days after growing in solutions containing only S for 44 days. At the end of studies, plants used were harvested and sent for analysis. Maximum uptake rate (Vmax) and Cd apoplastic influx of Massai grass exposed to highest Cd concentration was highest when the plants were supplied with highest S concentration. The root development of Massai grass was strongly inhibited when plants were exposed to 0.5 mmol L-1 Cd, but proper (1.9 mmol L-1) S supply allowed highest Cd uptake, while excessive S supply (3.7 mmol L-1) decreased iron plaques formation in the roots of plants. Lysine, cysteine, ornithine, arginine, tryptophan and histidine were accumulated in more than one tissue in plants exposed to Cd, as well as galactinol. Glutathione (GSH), phytochelatins (PCs) and their homologues were strongly induced by Cd, whereas plants supplied with 1.9 and/or 3.7 mmol L-1 S showed the highest concentrations of these peptides. Plants supplied with highest S concentration showed lowest lipid peroxidation and highest photosynthetic rate, which evidences that antioxidant system of these plants was more efficient in mitigating the damages caused by Cd. In view of these results, it is clear that Massai grass properly supplied with S shows greatest Cd tolerance, as well as phytoextraction potential / A concentração de cádmio (Cd) no ambiente aumentou em décadas recentes, o que representa sério problema sócio-ambiental, visto que o Cd é tóxico para a maioria dos seres vivos. Por isso, é importante reduzir a concentração desse metal em ambientes contaminados e o uso de plantas adequadamente supridas com enxofre (S) pode contribuir para isso (fitoextração), uma vez que o S é componente de metabólitos envolvidos no combate ao estresse causado pelo Cd. Assim, o nosso objetivo com esse estudo foi avaliar o efeito do S na i) cinética de absorção do Cd, no ii) desenvolvimento radicular e na absorção de nutrientes, no iii) perfil metabólico e síntese de compostos tiol, e iv) na atividade do sistema antioxidante e fotossintético do capim-massai (Panicum maximum Jacq. cv. Massai), utilizado para fitoextração de Cd. Os estudos foram conduzidos em casa de vegetação utilizando-se vasos de 0,5 e 2,0 L para a condução do estudo de cinética de absorção de Cd (tratamentos representados pelas combinações das doses de S de 0,1 e 1,9 mmol L-1 e Cd de 0,1 e 0,5 mmol L-1) e para o estudo dos mecanismos de detoxificação de Cd (tratamentos representados pelas combinações das doses de S de 0,1; 1,9 e 3,7 mmol L-1 e Cd de 0,0; 0,1 e 0,5 mmol L-1), respectivamente. Os vasos foram distribuídos em blocos ao acaso, com quatro repetições. As plantas utilizadas no estudo de cinética foram expostas aos tratamentos durante 14 dias após as mesmas terem permanecido em soluções contendo apenas S durante 42 dias, enquanto as plantas utilizadas no estudo de detoxificação de Cd foram expostas aos tratamentos pelo período de 9 dias após terem crescido em soluções contendo apenas S por 44 dias. Ao final dos estudos, as plantas utilizadas foram colhidas e encaminhadas para análises. A velocidade máxima de absorção (Vmax) e o influxo apoplástico de Cd do capim-massai exposto à maior dose de Cd foram maiores quando as plantas foram supridas com a maior dose de S. O desenvolvimento radicular do capim-massai foi fortemente inibido quando as plantas foram expostas à dose de Cd de 0,5 mmol L-1, mas o adequado (1,9 mmol L-1) suprimento de S permitiu maior absorção de Cd, enquanto o suprimento excessivo (3,7 mmol L-1) de S diminuiu a formação de placas de ferro nas raízes das plantas. A lisina, cisteína, ornitina, arginina, triptofano e histidina foram acumulados em mais de um tecido nas plantas expostas ao Cd, assim como o galactinol. A glutationa (GSH), as fitoquelatinas (PCs) e seus homólogos foram fortemente induzidos pelo Cd, sendo que as plantas supridas com as doses de S de 1,9 e/ou 3,7 mmol L-1 apresentaram as maiores concentrações desses peptídeos. As plantas supridas com as maiores doses de S apresentaram menor peroxidação lipídica e maior taxa fotossintética, o que demonstra que o sistema antioxidante dessas plantas foi mais eficiente na atenuação dos danos causados pelo Cd. Diante desses resultados, fica claro que o capim-massai suprido adequadamente com S apresenta maior tolerância ao Cd, assim como maior potencial de fitoextração