A greenhouse experiment was conducted to determine the interactive effects of water salinity, volume of water applied at each irrigation, sodium adsorption ratio and rhizobial strain upon 15 plant growth parameters of Phaseolus vulgaris L. Four levels of water salinity (ECW 0.4, 3.0, 6.0, or 9.0 mmho/cm), three levels of water volume (200, 400, or 800 ml per pot), three levels of SAR (4, 16, or 64) and three strains of Rhizobium phaseoli (K-17, K-47, or K-52) were used. The treatments were replicated with all possible combinations. Data were subjected to analysis of variance, multiple comparisons, and path coefficient analysis.

Certain varieties of snap bean, Phaseolus vulgaris L. , seeds are very susceptible to cracks that develop naturally across the cotyledons during pre-harvest, storage, or germination. This phenomenon is commonly known as cotyledonal cracking and may cause serious yield reductions on plants developing from affected seeds. Cotyledonal cracking susceptibility of six white and six colored seeded varieties of snap beans were compared. Considerable differences were found in cracking susceptibility, but there was little or no relationship between seed coat color and cracking susceptibility. An experiment was conducted to determine if a metabolic stress of the plant during the time of pod set could be involved in cotyledonal cracking. Blossoms were tagged on individual plants beginning with the day of first blossom, and tagging was continued for 21 days as blossoms emerged . Individual pods were harvested at maturity and maintained under controlled conditions throughout a simulated weathering treatment to follow. Seeds of each pod were classified according to the amount of cotyledonal cracking sustained. It was concluded that if a stress were involved, it apparently affected the seed several days after pod initiation and that an increase in cotyledonal cracking was negatively correlated to an increase in the number of pods set during one day. Simulated weathering tests were made of seeds remaining in the pod and seeds from the same varieties that were shelled. The results indicated that the pod provides about equal cotyledonal cracking protection for all varieties tested. Apparently the pod is not an important cause of cracking resistance in certain varieties of snap beans. Seed coat permeability was measured and compared for the 12 varieties . A technique was employed by which the bean seed coat served as a semipermeable membrane between a distilled water and a sucrose solution. Sucrose dilution was measured refractometrically and the rate of water penetration calculated. There was little relationship between seed coat permeability and cracking susceptibility among the varieties. The rate of imbibition and drying for seeds of six varieties having varying degrees of cracking susceptibility was tested. Imbibition and drying conditions were closely controlled and weight changes were recorded at regular intervals during imbibition and drying. Results indicated that some of the varieties expressing the most rapid moisture changes were also the most resistant to cracking. It was concluded that the rate of change of seed moisture was not the primary factor controlling cotyledonal cracking susceptibility. Rate of imbibition was tested for two susceptible and two resistant varieties. When the pre-imbibition seed moisture was above 10 percent, a ll varieties imbibed water freely. When pre-imbibition moisture was below 10 percent, several seeds of resistant varieties became slowly permeable while nearly all seeds of the susceptible varieties imbibed freely. This suggested the possibility that a hard seed tendency of the resistant varieties may be one source of protection against cotyledonal cracking. Preliminary data suggested that the seed coats of susceptible varieties remain permeable even at moisture levels below 10 percent, while many seed coats of the resistant varieties become rather impermeable at low moisture levels. Microscopic examination of cotyledonal cracks from four different varieties indicated that the splitting occurred across cotyledonal cell walls more rapidly than between cell walls. This suggested that a weakness of the intercellular middle lamella is not responsible for cotyledonal cracking susceptibility. Further microscopic examination and comparison of the cotyledonal cell structure of two susceptible and two resistant varieties failed to show any structural differences between varieties that could account for differences in cotyledonal cracking susceptibility.

<p> A quantitative study is made of the relative sensitivity of Phaseolus vulgaris var. Pinto to several different growth retardants, and to treatment of retarded plants with GA3. The growth of progeny from retarded plants is exam!ned and the cause of the transfer phenomenon is determined to be transfer of the growth retardants themselves to the progeny via the seeds, in some cases through to a third generation. </p> / Thesis / Master of Science (MSc)

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.

Nanotechnology offers a great potential do design fertilizers with unique properties capable to boost the plant productivity. However, the nanoparticles environmental fate and their toxic responses still need to be deeply investigated to their safe use. This study aims to investigate the effect of copper oxide (nCuO) and magnetite nanoparticles (nFe3O4) on the germination and seedling development of Phaseolus vulgaris L. Seeds were treated in nanoparticles dispersions in a wide range of concentrations (1, 10, 100 and 1 000 mg L-1) and incubated in a germination chamber during 5 days. Different sized nCuO (25, 40 and <80 nm) and polyethylene glycol (PEG) coated nFe3O4 were evaluated. Although both nCuO and nFe3O4 treatments did not affected the germination rate, seedling weight gain was promoted by 40 nm CuO at 100 mg Cu L-1 and inhibited by 1 000 mg Cu L-1 of 25 nm CuO and positive control (CuSO4). Among the tested nCuO, the higher chemical reactivity was found for the 25 nm CuO, and this may partially explain the observed deleterious effects. Seeds treated in nFe3O4-PEG at 1 000 mg Fe L-1 increased radicle elongation compared to the negative control (water), while Fe2+/Fe3+ (aq) (positive control) and bare nFe3O4 at 1 000 mg Fe L-1 treatments reduced the radicle of the seedlings. The growth promoted by the PEG-coated nanoparticles can be justified by the higher water uptake induced by the PEG, and also by its lower chemical reactivity compared to the bare nanoparticles. This was reinforced by enzymatic assays since nFe3O4-PEG treatment was also the least harmful to the alpha-amylase activity. X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) showed that most of the Cu and Fe incorporated by the seeds remained in the seed coat, specially in the hilum region, and X-ray tomography indicated that Fe3O4-PEG penetrated in this structure. X-ray absorption spectroscopy (XAS) unraveled that the Cu and Fe chemical environment of the nCuO and nFe3O4-PEG treated seeds persisted mostly in its primitive form. These results contribute to the understanding of how nCuO, nFe3O4 and nFe3O4-PEG interact with common bean seeds and seedlings and highlights its potential use in seed priming / A nanotecnologia oferece um grande potencial para o desenvolvimento de fertilizantes com propriedades únicas, capazes de impulsionar a produtividade das plantas. Contudo, o destino ambiental e os efeitos tóxicos das nanopartículas ainda necessitam ser profundamente investigados para o seu uso seguro. Este estudo visa investigar o efeito das nanopartículas de óxido de cobre (nCuO) e magnetita (nFe3O4) na germinação e desenvolvimento das plântulas de Phaseolus vulgaris L. As sementes foram tratadas em dispersões de nanopartículas em diversas concentrações (1, 10, 100 and 1 000 mg L-1) e incubadas em uma câmara de germinação durante 5 dias. Diferentes tamanhos de nCuO (25, 40 e <80 nm) e nFe3O4 recoberta com polietileno glicol (PEG) e foram avaliados. Embora ambos tratamentos de nCuO e nFe3O4 não afetaram a taxa de germinação, o ganho de massa das plântulas foi promovido pela nCuO de 40 nm à 100 mg Cu L-1 e inibido pelos tratamentos de nCuO de 25 nm e controle positivo (CuSO4) à 1 000 mg Cu L-1. Dentre as nCuO testadas, a maior reatividade química foi encontrada para a nCuO de 25 nm, e isso pode explicar parcialmente os efeitos deletérios desta nanopartícula. Sementes tratadas com nFe3O4-PEG à 1 000 mg Fe L-1 aumentaram o alongamento das radículas em comparação ao controle negativo (água), enquanto que os tratamentos Fe2+/Fe3+ (aq) (controle positivo) e nFe3O4 sem recobrimento à 1 000 mg Fe L-1 reduziram as radículas das plântulas. O crescimento promovido pelas nanopartículas recobertas com PEG pode ser justificado pela maior absorção de água induzido pelo PEG, e também pela sua baixa reatividade química comparada às nanopartículas sem recobrimento. Isso foi reforçado por ensaios enzimáticos uma vez que o tratamento de nFe3O4-PEG foi também o menos prejudicial à atividade da alfa-amilase. A espectroscopia de fluorescência de raios-X (XRF) mostrou que a maior parte do Cu e do Fe incorporados pelas sementes permaneceu no tegumento, especialmente na região do hilo, e a tomografia de raios-X indicou que nFe3O4-PEG penetrou nesta estrutura. A espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) revelou que o ambiente químico do Cu e do Fe das sementes tratadas com nCuO e nFe3O4-PEG persistiram majoritariamente em sua forma primitiva. Estes resultados contribuem para o entendimento de como nCuO, nFe3O4 e nFe3O4-PEG interagem com sementes de feijão e destaca seu potencial uso no tratamento de sementes

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jose Pedro.pdf: 2190334 bytes, checksum: 091c9d7fac9a1c0a497c54fbd8c1584f (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / Common beans are highly consumed in Brazil, mainly in complement with rice. It is a nutritious food source, riches in carbohydrates that represent 60% of the dry weight of the grains which starch is the largest fraction. Starch is a natural polymer of glucose and it is considered as an energy reserve of the higher vegetables. Found as semicrystalline granules, starch is a mixture of amylose and amylopectin molecules and this one has a greater content. In its native form, starch presents limited application, especially as a binding agent, due their low thermal resistance and high tendency to retrograde. Therefore, physical and/or chemical modifications can be applied in order to improve technological properties, making starch viable at industrial level. The present study aimed to extract bean starch, analyze their physical-chemical and technological properties, modify by oxidation, acetylation and dual-modification, as well as their application in breaded products. The X-ray diffractograms showed that bean starch has a type C, typical of legumes. Images of electron microscopy revealed that the granules has an oval and elliptical shape. The oxidation of the starch was evidenced by the increase of carbonyl and carboxyl contents. Acetylated samples presented a low degree of substitution, that allow food application. Substitution of hydroxyls was proved by acetyl groups that exhibits bands in the region of 1735-1740 cm-1. Modified starches showed changes in their technological properties. Oxidized sample presented increase of the peak and setback viscosity, due carboxylic groups. The acetylated starch presented cooking stability, due their low breakdown viscosity. Enthalpies of gelatinization of the modified samples reduced, in function of weakening of the granular structure. Relative crystallinity, hardness and adhesiveness of the gels, also reduced. Application of bean starch in breaded products exhibited interesting results. The system with oxidized starch resulted in the most crust covered area after frying, 72%. Breaded meat presented yield up to 100%, that means weight gain during the process. The pick-ups values of samples with starch were less than 30%, then the fried products can be classified as breaded. Batter containing oxidized starch resulted in the lowest absorption oil and the highest hardness, which may be associated with the amylose content. The use of modified bean, an unconventional botanical source of starch, proved to be possible due their technological properties and the results of breaded products. / O feijão apresenta alto consumo no Brasil, sendo muito consumido em complemento com o arroz. Trata-se de um alimento nutritivo, rico em carboidratos, que representa 60% da massa seca dos grãos, sendo o amido a maior fração. O amido é um polímero natural de glucose e é considerado como a reserva energética dos vegetais superiores. Este biopolímero apresenta-se como grânulos semicristalinos, sendo uma mistura de moléculas de amilose e amilopectina, essa em maior concentração. Na sua forma nativa, o amido possui aplicação limitada, especialmente como agente ligante, em função de baixa resistência térmica e elevada tendência à retrogradação. Por isso, modificações, biológicas, físicas e químicas, podem ser utilizadas de modo a melhorar as suas propriedades tecnológicas, tornando-o aplicável a nível industrial. O presente trabalho teve como objetivo a extração de amido de feijão, avaliação das propriedades físico-químicas e tecnológicas, modificação por oxidação, acetilação e oxidação seguida de acetilação, além de aplicação em empanados cárneos. Pela análise dos difratogramas de Raios X, o amido de feijão demonstrou padrão do tipo C, típico de leguminosas. As imagens de microscopia eletrônica revelaram que os grânulos apresentaram formato oval e elíptico. A oxidação do amido foi evidenciada pelo aumento nos teores de carbonila e carboxila. As amostras acetiladas apresentaram grau de substituição que permite aplicação em alimentos e a substituição de hidroxilas por grupos acetil foi comprovada por bandas na região de 1735-1740 cm-1. Os amidos modificados exibiram alterações nas suas propriedades tecnológicas. A amostra oxidada apresentou aumento da viscosidade de pico e setback, em função dos grupos carboxílicos. O amido acetilado demonstrou possuir uma estabilidade de cozimento de pasta, por apresentar baixo breakdown. As entalpias de gelatinização das amostras modificadas reduziram, em função do enfraquecimento da estrutura granular, assim como a cristalinidade relativa, dureza e adesividade dos géis. A aplicação dos amidos de feijão nos empanados cárneos apresentou resultados interessantes. O sistema com amido oxidado resultou na maior adesão, com 72% da crosta coberta após a fritura. Os empanados apresentaram rendimento superior a 100%, o que indica ganho de massa durante as etapas de empanamento. Os pick-ups das amostras com amido foram inferiores a 30%, o que faz com que os produtos possam ser classificados como breadered. O batter contendo amido oxidado, resultou na menor absorção e óleo e maior dureza, o que pode estar associado ao teor de amilose. O uso de amido de feijão modificado, uma fonte botânica não-convencional, mostrou-se possível, dada as suas propriedades tecnológicas e resultados da aplicação em empanados.

O feijão é importante fonte carboidratos, vitaminas, minerais e fibras. No Brasil, a produtividade desta leguminosa é baixa e um dos fatores é a ocorrência de doenças como a antracnose causada pelo Colletothrichum lindemuthianum, que gera perdas de até 100% da produção. Plantas possuem diversos mecanismos de defesa contra patógenos e relatos apontam que o silício é capaz não só de promover mudanças morfológicas nas folhas, mas também de ativar os genes de resistência. O presente trabalho foi dividido em três estudos que tinham como objetivo: (1) entender a resposta de três cultivares de feijoeiro ao silício disponível na solução nutritiva; (2) identificar a contribuição do Si na expressão de genes relacionados à infecção pelo fungo através da construção de duas bibliotecas subtrativas por supressão (SSH), visando selecionar genes diferencialmente representados durante a infecção da planta com a raça 65 de C. lindemuthianum (a) e durante a infeção da planta na presença de uma maior dose silicato de potássio (75 ppm) no substrato (b); (3) identificar a resposta de dez transcritos selecionados no Estudo 2 para tentar entender a resposta dos mesmos em diferentes períodos (0; 6; 42; 72 h) após a inoculação, com ou sem suplemento de Si. Como resultados, foi observado que para as três cultivares avaliadas o Si começa a ser absorvido 14 dias após o transplante. Também foi identificado por de microscopia de varredura (MEV) que não há diferença significativa entre o número de tricomas e cada cultivar, mas que para o número de estômatos a cultivar IAC-Harmonia destacou-se das demais. Além disso, quando as três cultivares foram suplementadas com Si, houve a formação de uma cera epicuticular descrita como mecanismo de defesa da planta contra fungos; e que através de EDX (Energy-dispersive X-ray spectroscopy) foi possível constatar que plantas tratadas com Si apresentam maior teor deste elemento nas folhas. Através de inoculações com a raça 65 do patógeno verificou-se o efeito do mineral na redução da severidade da doença nas cultivares IAC-Harmonia e Pérola. No segundo estudo, duas bibliotecas de hibridização subtrativa por supressão (SSH), foram construídas visando selecionar os genes diferencialmente expressos entre plantas inoculadas e não-inoculadas (A) e entre plantas inoculadas e tratadas ou não com 75 ppm de Si (B). Foram geradas 991 sequências únicas, anotadas através do GeneOntolgy. Quinze genes de cada biblioteca foram selecionados para os experimentos de validação por RT-qPCR. Para a Biblioteca A, 11/15 genes foram positivamente regulados, e em B, 14/15. No terceiro estudo ficou evidenciado que a inoculação com o patógeno alterou positivamente a expressão de sete genes, enquanto que o tratamento com 75 ppm de Si alterou a expressão de oito genes, em pelo menos um dos tempos avaliados / Beans are an important source of carbohydrates, vitamins, minerals and fibers. In Brazil, this legume still has low productivity and one of the factors involved is the occurrence of diseases such as anthracnose, caused by the fungus Colletothrichum lindemuthianum, which causes losses in production of up to 100%. Plants present several defense mechanisms against pathogens and the reports indicate that silicon does not only promote morphological changes in leaves, but also activates resistance genes. This work was divided into three studies aiming: (1) to understand the response of three bean cultivars to a silicon source in a nutrient solution, (2) to identify the contribution of Si in the expression of genes related to the infection by the fungus by constructing two subtractive suppression libraries (SSH), to select genes differentially represented during infection of the plant with race 65 of C. lindemuthianum (a) and during infection of the plant in the presence of higher dose of potassium silicate (75 ppm) in the substrate (b), (3) to identify the response of ten selected transcripts in Study 2 in various periods (0, 6, 42, 72 h) after inoculation, with or without supplemental Si. As a result, it was observed that for all three cultivars Si begins to be absorbed 14 days after transplantation. Was also identified by microscopy (SEM) that there is no significant difference between the number of trichomes among cultivars, but that the number of stomata for the IAC-Harmonia stood out from the rest. Moreover, when the three cultivars were supplemented with Si, thus forming an epicuticular wax described as a defense mechanism against plant fungi, and that by EDX (Energy-dispersive X-ray spectroscopy) it was found that plants treated with Si have higher content of this element in leaves. Through inoculations with race 65 of the pathogen it was verified the effect of the mineral in reducing disease severity in IAC-Pérola and IAC - Harmonia. In the second study, two libraries from suppression subtractive hybridization (SSH) were constructed in order to select the differentially expressed genes between inoculated and non-inoculated (A) and between plants inoculated and treated or not with 75 ppm of Si (B). In total, 991 unique sequences were generated, those recorded by GeneOntolgy. Fifteen genes from each library were selected for the validation experiments by RT-qPCR. For library A, 11/15 genes were positively regulated, and in B, 14/15. In the third study it is showed that inoculation with the pathogen positively altered expression of seven genes, whereas treatment with 75 ppm of Si changed the expression of eight genes, in at least one of the times analyzed

O feijão comum é uma das principais culturas agrícolas produzidas e consumidas no Brasil e no mundo. Por isso, várias iniciativas de pesquisa buscam dar subsídios ao melhoramento da cultura, que visa a desenvolver cultivares mais produtivos e tolerantes a estresses biótico e ábiótico, além de agregar valor nutricional e tecnológico aos grãos. Nesse cenário, no presente estudo, buscou-se identificar, a partir da abordagem de mapeamento associativo, regiões genômicas envolvidas no controle de caracteres agronômicos e no teor de macro e micronutrientes em grãos de feijão comum. Para tanto, um painel de acessos e linhagens foi (i) genotipado por sequenciamento, cujos dados perdidos foram imputados; (ii) e fenotipados para 5 caracteres agronômicos e para o teor de 13 nutrientes, em duas condições experimentais - campo e casa de vegetação. A partir da informação genotípica, foram investigados (i) a estrutura populacional, (ii) o grau de parentesco e (iii) a extensão do desequilíbrio de ligação (DL). Para as análises fenotípicas, foi utilizada a abordagem de modelos mistos. Finalmente, o mapeamento associativo foi realizado utilizando o modelo FarmCPU. Um total de 35.527 e 9.388 SNPs, com MAF &ge; 0,05, distribuídos ao longo dos 11 cromossomos de P. vulgaris, foi obtido considerando os limites de 80 e 10% de dados perdidos, respectivamente. A análise da estrutura populacional e as estimativas de parentesco permitiram evidenciar a clara distinção entre os acessos oriundos de pools gênicos diferentes. Tais fatores influenciaram fortemente a extensão do DL; portanto, medidas que corrigem para estes vieses foram adotadas e possibilitaram a constatação de que os maiores blocos genômicos em DL estão contidos nas regiões centroméricas e pericentroméricas dos cromossomos. Igualmente, foi detectado DL entre locos de cromossomos diferentes, sugerindo que o processo de melhoramento e o sistema de cruzamento da espécie contribuem para a magnitude do DL em feijão, uma vez que os vieses decorrentes da estrutura populacional e do parentesco foram corrigidos. Considerando os fenótipos avaliados, o painel aqui utilizado apresentou maior variabilidade fenotípica para os caracteres agronômicos \'dias para o florescimento\' (DPF), \'dias para formação do legume\' (DPFL), \'número de legumes por planta\' (NLPP), \'número de sementes por legume\' (NSPL) e \'massa de 100 grãos\' (M100), e para o teor dos nutrientes cobre (Cu), ferro (Fe) e zinco (Zn) presentes nos grãos. A partir do mapeamento associativo, foram identificados 176 SNPs associados aos caracteres agronômicos e teores de macro e micronutrientes. Destes, 112 estão localizados em regiões gênicas - exons (71), introns (29), 5\'-UTR (5) e 3\'-UTR (7). Logo, tais polimorfismos, principalmente aqueles localizados em exons ou próximos a locos, como o Ppd, tradicionalmente apontado como envolvido no controle de DPF, são fortes candidatos para explicar as alterações fenotípicas observadas. Os demais 64 SNPs estão localizados em regiões inter-gênicas, em porções do cromossomo nas quais a extensão do DL pode chegar a mais de 1 Mb. Portanto, é válido recomendar a investigação da região em DL que flanqueia o SNP na busca de genes associados ao controle da variação fenotípica. / Common bean is an important crop produced and consumed in Brazil and worldwide. Several research initiatives have been set up to implement breeding programs for developing more productive cultivars tolerant to biotic and abiotic stresses, and improving nutritional and technological grain quality. Therefore, the aim of this study was to use association mapping in order to identify the genomic regions controlling agronomic traits and the content of macroand micronutrients in common bean. A panel of accessions and lines was (i) genotyped by sequencing, with imputed missing data; (ii) and phenotyped for five agronomic traits and 13 grain nutrients content under two sets of experimental conditions (field and greenhouse). The genotypic information provided a basis for investigating (i) population structure, (ii) kinship and (iii) the extent of linkage disequilibrium (LD). Mixed models were used for predicting phenotypic means. Finally, association mapping was performed using the FarmCPU model. A total of 35,527 and 9,388 SNPs (MAF &ge; 0.05) distributed over the 11 chromosomes of P. vulgaris was obtained based on two missing data thresholds (80 and 10%). Population structure and kinship analysis highlighted the distinction between accessions from different gene pools. These factors strongly influenced the extent of LD. Measures to correct these biases indicated that the major LD genomic blocks were located within centromeric and pericentomeric regions. In addition, high LD was detected between loci from different chromosomes, suggesting that the breeding process and autogamy also influence LD in common bean, given that the bias resulting from population structure and kinship were corrected. The panel used exhibited high phenotypic variability for the following agronomic traits: \'days to flowering\' (DTF), \'days to pod formation\' (DTPF), \'number of pods per plant\' (NPPP), \'number of seeds per pod\' (NSPP) and \'mass of 100 grains\' (M100); and the following grain nutrient contents: copper (Cu), iron (Fe) and zinc (Zn). A total of 176 SNPs were identified by association mapping, 112 located in gene regions - exons (71), introns (29), 5\'-UTR (5) and 3\'-UTR (7). Such polymorphisms, especially those within exons or near loci as Ppd, traditionally considered to be involved in DTF control, are strong candidates for providing an elucidation of phenotypic variability. The remaining 64 SNPs were located in intergenic regions, in which the DL decays over 1 Mb. It would therefore be worth investigating LD in the region flanking the SNPs for genes associated with phenotypic variation.

Nanotechnology offers a great potential do design fertilizers with unique properties capable to boost the plant productivity. However, the nanoparticles environmental fate and their toxic responses still need to be deeply investigated to their safe use. This study aims to investigate the effect of copper oxide (nCuO) and magnetite nanoparticles (nFe3O4) on the germination and seedling development of Phaseolus vulgaris L. Seeds were treated in nanoparticles dispersions in a wide range of concentrations (1, 10, 100 and 1 000 mg L-1) and incubated in a germination chamber during 5 days. Different sized nCuO (25, 40 and <80 nm) and polyethylene glycol (PEG) coated nFe3O4 were evaluated. Although both nCuO and nFe3O4 treatments did not affected the germination rate, seedling weight gain was promoted by 40 nm CuO at 100 mg Cu L-1 and inhibited by 1 000 mg Cu L-1 of 25 nm CuO and positive control (CuSO4). Among the tested nCuO, the higher chemical reactivity was found for the 25 nm CuO, and this may partially explain the observed deleterious effects. Seeds treated in nFe3O4-PEG at 1 000 mg Fe L-1 increased radicle elongation compared to the negative control (water), while Fe2+/Fe3+ (aq) (positive control) and bare nFe3O4 at 1 000 mg Fe L-1 treatments reduced the radicle of the seedlings. The growth promoted by the PEG-coated nanoparticles can be justified by the higher water uptake induced by the PEG, and also by its lower chemical reactivity compared to the bare nanoparticles. This was reinforced by enzymatic assays since nFe3O4-PEG treatment was also the least harmful to the alpha-amylase activity. X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) showed that most of the Cu and Fe incorporated by the seeds remained in the seed coat, specially in the hilum region, and X-ray tomography indicated that Fe3O4-PEG penetrated in this structure. X-ray absorption spectroscopy (XAS) unraveled that the Cu and Fe chemical environment of the nCuO and nFe3O4-PEG treated seeds persisted mostly in its primitive form. These results contribute to the understanding of how nCuO, nFe3O4 and nFe3O4-PEG interact with common bean seeds and seedlings and highlights its potential use in seed priming / A nanotecnologia oferece um grande potencial para o desenvolvimento de fertilizantes com propriedades únicas, capazes de impulsionar a produtividade das plantas. Contudo, o destino ambiental e os efeitos tóxicos das nanopartículas ainda necessitam ser profundamente investigados para o seu uso seguro. Este estudo visa investigar o efeito das nanopartículas de óxido de cobre (nCuO) e magnetita (nFe3O4) na germinação e desenvolvimento das plântulas de Phaseolus vulgaris L. As sementes foram tratadas em dispersões de nanopartículas em diversas concentrações (1, 10, 100 and 1 000 mg L-1) e incubadas em uma câmara de germinação durante 5 dias. Diferentes tamanhos de nCuO (25, 40 e <80 nm) e nFe3O4 recoberta com polietileno glicol (PEG) e foram avaliados. Embora ambos tratamentos de nCuO e nFe3O4 não afetaram a taxa de germinação, o ganho de massa das plântulas foi promovido pela nCuO de 40 nm à 100 mg Cu L-1 e inibido pelos tratamentos de nCuO de 25 nm e controle positivo (CuSO4) à 1 000 mg Cu L-1. Dentre as nCuO testadas, a maior reatividade química foi encontrada para a nCuO de 25 nm, e isso pode explicar parcialmente os efeitos deletérios desta nanopartícula. Sementes tratadas com nFe3O4-PEG à 1 000 mg Fe L-1 aumentaram o alongamento das radículas em comparação ao controle negativo (água), enquanto que os tratamentos Fe2+/Fe3+ (aq) (controle positivo) e nFe3O4 sem recobrimento à 1 000 mg Fe L-1 reduziram as radículas das plântulas. O crescimento promovido pelas nanopartículas recobertas com PEG pode ser justificado pela maior absorção de água induzido pelo PEG, e também pela sua baixa reatividade química comparada às nanopartículas sem recobrimento. Isso foi reforçado por ensaios enzimáticos uma vez que o tratamento de nFe3O4-PEG foi também o menos prejudicial à atividade da alfa-amilase. A espectroscopia de fluorescência de raios-X (XRF) mostrou que a maior parte do Cu e do Fe incorporados pelas sementes permaneceu no tegumento, especialmente na região do hilo, e a tomografia de raios-X indicou que nFe3O4-PEG penetrou nesta estrutura. A espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) revelou que o ambiente químico do Cu e do Fe das sementes tratadas com nCuO e nFe3O4-PEG persistiram majoritariamente em sua forma primitiva. Estes resultados contribuem para o entendimento de como nCuO, nFe3O4 e nFe3O4-PEG interagem com sementes de feijão e destaca seu potencial uso no tratamento de sementes

Submitted by Carla Ferreira (carlaferreira66@gmail.com) on 2014-07-30T15:25:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Efeitos_de_culturas_de_cobertura_na_qualidade_fisica_do_solo_sob_plantio_direto.PDF: 481433 bytes, checksum: 95bdb8ab9b60f7aec50abbdf26baae09 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-07-30T15:25:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Efeitos_de_culturas_de_cobertura_na_qualidade_fisica_do_solo_sob_plantio_direto.PDF: 481433 bytes, checksum: 95bdb8ab9b60f7aec50abbdf26baae09 (MD5) Previous issue date: 2008-02-22 / The objective of this study was to verify the suitability of S index in the diagnostic of physical quality of Cerrado soils and, based upon it, to determine the effect of cover crop mulches on physical quality of a Dystrophic Red Latosol (Oxisol) under no-tillage. A total of 2364 samples were selected from the soil data base of Embrapa Rice & Beans and Embrapa Cerrados, covering Cerrado soils from Mid-West, North, and Northeast regions of Brazil. Values of S index, defined as the slope of the soil water retention curve at its inflection point, obtained from these samples were correlated to soil bulk density, macroporosity, and total porosity, considering the following textural classes: very clayey, clayey, sandy clay, sandy clay loam, loam/sandy loam e loamy sand/sand. Based on review of literature, critical values were established for the physical attributes that separated, according to the texture, soils with good and poor structural quality and, based upon they, critical values were established for the S index. In order to study the effect of cover crop mulches on soil physical quality, an experiment was carried out under center pivot at Embrapa Rice & Beans, in Santo Antônio de Goiás, GO, in a randomized block design, with eight replications. The treatments consisted of eight cover crops: Brachiaria brizantha; corn associated with B. brizantha; pigeon pea; millet; Panicum maximum; sorghum; Stylosanthes guianensis; and Crotalaria juncea. The first seven crops had been cultivated in summer season since December 2001 and C. juncea since November 2003. In the winter season, after cover crop desiccation, irrigated common bean crop was implemented under no-tillage. In February 2006, soil organic matter content, some soil physical attributes, and soil physical quality measured by S index were determined. This index was highly correlated to the physical attributes, showing to be an adequate indicator of physical quality of Cerrado soils. The limit value of S = 0.045 showed to be adequate to separate soils with good structure and soils with the tendency to be degraded, while values of S ≤ 0,025 indicate physically degraded soils. Cover crops, specially grasses, favored soil aggregation at surface layer. Soil cultivation modified its structure in comparison to native forest, increasing bulk density and reducing macroporosity and total porosity, and hence, reducing soil physical quality. Among the cover crops, pigeon pea, C. juncea, and corn associated with B. brizantha were those that maintained soil surface layer with good physical quality. / Os objetivos desse trabalho foram verificar a adequação do índice S no diagnóstico da qualidade física de solos de Cerrado e, com base nele, determinar o efeito de culturas de cobertura na qualidade física de um Latossolo Vermelho distrófico sob plantio direto. Foram selecionadas, nos bancos de dados dos Laboratórios de Solo das Embrapa Arroz e Feijão e Embrapa Cerrados, 2364 amostras abrangendo solos sob Cerrado das regiões CO, N e NE do Brasil. Valores de índice S, definido como sendo a declividade da curva característica de retenção da água do solo em seu ponto de inflexão, foram correlacionados com a densidade do solo, macroporosidade e porosidade total, considerando as classes texturais: muito argilosa, argilosa, argilo-arenosa, franco-argiloarenosa, franco/franco-arenosa e areia-franca/arenosa. Foram buscados na literatura valores limites de atributos físicos que separavam, de acordo com a textura, solos com boa e pobre qualidade estrutural e, com base neles, estabelecido valores limites para o índice S. Para o estudo do efeito de culturas de cobertura na qualidade física do solo, foi conduzido um experimento sob pivô central na Embrapa Arroz e Feijão, em Santo Antônio de Goiás, GO, no delineamento de blocos ao acaso, com oito repetições. Os tratamentos consistiram de oito culturas de cobertura: braquiária; milho consorciado com braquiária; guandu anão; milheto; mombaça; sorgo; estilosantes; e crotalária. As sete primeiras vêm sendo cultivadas no verão desde dezembro de 2001 e a crotalária a partir de novembro de 2003. No inverno de cada ano, após dessecação dessas culturas, foi implantado o feijoeiro irrigado. Em fevereiro de 2006 foram determinados o conteúdo de matéria orgânica do solo, alguns atributos físicos, e a sua qualidade física por meio do índice S. Esse índice correlacionou-se altamente com os atributos físicos, mostrando ser um adequado indicador da qualidade física de solos de Cerrado. O valor limite de S = 0,045 mostrou-se adequado à divisão entre solos de boa qualidade estrutural e solos com tendência a se tornar degradados, enquanto valores de S ? 0,025 indicam solos degradados fisicamente. As culturas de cobertura, especialmente as gramíneas, favoreceram a agregação do solo na camada superficial. O cultivo do solo modificou a sua estrutura comparativamente à mata nativa, aumentando sua densidade e reduzindo a macroporosidade, porosidade total e, consequentemente, a sua qualidade física. Entre as culturas de cobertura, guandu, crotalária e milho consorciado com braquiária foram as que mantiveram a camada superficial do solo com boa qualidade física.