Bakgrund: Under en ortodontisk behandling med fast apparatur finns det en risk för att tänderna drabbas av rotresorption. Rotresorptioner kan mätas med hjälp av Cone Beam Computed Tomography (CBCT). Mätresultatet kan dock variera mellan olika observatörer och mätfel kan uppstå vilket påverkar metodens tillförlitlighet.Syfte: Att beräkna det mätfel som uppstår vid mätning av rotresorptioner som uppstår till följd av en ortodontisk behandling i CBCT-bilder och utvärdera mätmetodens tillförlitlighet. Metod: Tio ungdomar som genomgick ortodontisk behandling undersöktes med hjälp av CBCT-röntgen av båda käkar (tand 16-26 samt 36-46). Fem observatörer mätte tändernas rotlängd i utvalda CBCT-snitt. Studien omfattade 100 rötter från totalt 90 tänder. Mätningen upprepades av samma observatörer vid ett senare tillfälle. Tillförlitlighet utvärderades med intraklass-korrelationskoefficient (ICC 2.1) med 95% konfidensintervall. Mätfelet beräknades med Dahlbergs formel och standard moment of measure variance estimator (MME)-formel. Resultat: Tillförlitligheten mellan observatörer uppmättes till ICC = 0,88 under den första mätningen och ICC = 0,87 vid den upprepade mätningen. Inom observatörerna uppmättes tillförlitligheten till ICC = 0,84-0,92. Mätfelet uppmätt med Dahlbergs formel var 0,44-0,64 mm för samtliga tänder och observatörer. Det största mätfelet uppstod vid mätning av kuspider, 0,4-1,15 mm. Det minsta mätfelet uppstod vid mätning av molarer, 0,42-0,53 mm. Mätfelet vid mätning av premolarer och incisiver var 0,42-0,70 respektive 0,43-0,66 mm. När mätfelet beräknades med MME-formeln erhölls liknande resultat. Konklusion: Mätning av rotlängd i CBCT-bilder uppvisar hög reliabilitet inom och mellan olika observatörer. Precisionen varierar mellan olika tandgrupper och observatörer, men vid mätning av allvarliga rotresorptioner (>2 mm) är metoden pålitlig. CBCT anses vara en pålitlig metod för mätning av rotresorptioner som uppstått till följd av ortodontisk behandling. Vid studier där en mätning utförs bör reliabilitet och precision tas i beaktande. / Background: An orthodontic treatment may cause root resorption of varying extent on the involved teeth. The resulting root resorption can be measured in cone beam computed tomography (CBCT) images. However, measurement results may vary among different raters because of measurement errors, affecting the reliability of the method of measurement. Objectives: To evaluate reliability and precision of measurement of root length following orthodontic treatment in CBCT images. Methods: Ten adolescents participating in a trial of orthodontic treatment were examined with CBCT of both jaws. Five raters measured root length in preselected CBCT images of 100 roots from 90 teeth. The measurements were later repeated by the same raters. Reliability was expressed as intra-class correlation coefficient (ICC 2.1). Measurement error was calculated with Dahlberg’s formula and standard moment of measure variance estimator (MME)formula. Results: The inter-rater reliability for all raters had an ICC-value of 0,88 for the first measurement and an ICC-value of 0,87 for the second measurement. The intra-rater reliability for all raters had an ICC-value between 0,84-0,92. Measurement error calculated with the Dahlberg's formula ranged between 0,44-0,64 mm for all teeth for all raters. The largest difference of measurement error between raters was observed in canines, 0,44-1,15 mm. The smallest measurement error was observed in molars, 0,42-0,53 mm. Measurement errors calculated by the MME formula showed similar results. Conclusion: Root length measurements in CBCT-images show high intra- and inter rater reliability. The precision varies between raters and tooth groups but measurements of severe root resorptions (>2 mm) are reliable with this method. The reliability and precision of a method should always be considered when conducting measurement studies. CBCT could be considered a reliable method for measurement of root resorption following orthodontic treatment with different orthodontic appliances.

Doctor of Philosophy / Department of Agronomy / P.V. Vara Prasad / Sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) is the fifth most economically important cereal crop grown worldwide and adapted to a wide range of climatic conditions. Drought stress has been ranked as one of the most significant causes of crop yield loss with its effects on yield and yield components. Conservative water use by plants is one of the strategies that can be used as a drought coping mechanism. The slow wilting trait has been associated with conservative water use and has been found in some sorghum genotypes. The purpose of this study was to use canopy temperature to screen for drought tolerance in sorghum, evaluate water use efficiency for slow wilting sorghum genotypes and determine variability in root morphology and response to drought among sorghum genotypes. Canopy temperature studies were conducted under field conditions using infrared (IR) sensors while water use efficiency and root studies were conducted under greenhouse conditions. Our results showed a distinct separation in canopy temperature among genotypes under field conditions at 2:00 pm to 6:00 pm. Midday canopy temperature depression (CTD) was positively correlated to yield (R2 = 0.19) and harvest index (R2 = 0.11). CTD was also stable for all the genotypes during the period from 1:00 pm to 7:00 pm. There was a negative correlation between CTD and crop water stress index (CWSI) (R2 = 0.34) and a positive one between canopy temperature and CWSI (R2 = 0.50). Evaluation of genotypes for water use efficiency revealed significant variability among sorghum genotypes in the amount of water used (10.48 – 13.52 kg) and transpiration efficiency (TE) (2.64 – 7.11 g kg-1) among genotypes. Slow wilting genotypes were high in TE. Rooting depth increased for some genotypes under drought stress with genotype SC1124 recording the largest increase (180%). Total root length for some genotypes increased by 11 – 113% with genotypes SC224 and SC1019 recording the greatest increase. There was a positive correlation between water used and root length (R2 = 0.21). These results show that there is potential for selection of drought tolerance in sorghum and that genotypes with the slow wilting traits are efficient in water use.

Enquanto a toxidez de manganês (Mn) pode ser um problema comum nas regiões tropicais com predominância de solos ácidos, a deficiência deste nutriente, relatada em diversas espécies vegetais, tem sido atribuída principalmente ao uso excessivo de calcário. O estudo foi desenvolvido em casa-de-vegetação e teve como objetivo avaliar as causas de maior tolerância à toxidez de manganês e susceptibilidade à deficiência. Os cultivares de soja [Glycine max (L.) Merrill] Santa Rosa, IAC-15 e IAC-Foscarin 31 foram desenvolvidos em solução nutritiva (pH 4,97) com cinco níveis de Mn (0,5; 1,0; 2,0; 4,0 e 10,0 µmol/L), nos experimentos de eficiência de absorção e de uso (experimento 1), enquanto que para o estudo de tolerância ao excesso (experimento 2), as doses foram de 2,0; 100,0; 150,0; 200,0 e 250,0 µmol/L. Para as observações de anatomia e ultraestrutura (experimento 3), foram utilizadas três concentrações de Mn na solução nutritiva: 0,5; 2,0 (controle) e 200,0 µmol/L. O delineamento estatístico foi o de blocos completos ao acaso em esquema fatorial 5x3 (cinco doses de Mn e três cultivares), com três repetições. No experimento 1, os sintomas visuais de deficiência manifestaram-se, nos três cultivares, a partir do décimo dia após o início dos tratamentos, no estádio V3. Na condição do fornecimento das duas mais baixas doses, tanto as folhas inferiores quanto as superiores exibiram os sintomas de carência. As faixas de valores de concentração de Mn no tecido associadas à deficiência variaram entre 9 a 16 mg/kg nas folhas superiores e entre 15 a 26 mg/kg nas folhas inferiores. Ocorreu interação significativa entre as doses de Mn e os cultivares de soja para as produções de massa seca da parte aérea, de raízes e total. Para a produção de grãos e pericarpos constatou-se significância para as doses de Mn somente para IAC-15 e Santa Rosa. O cultivar IAC-Foscarin 31 não apresentou resposta às doses de Mn fornecidas, porém, mostrou-se eficiente na utilização de Mn para a produção de grãos. Os índices de eficiência de produção de grãos (IEP) calculados para IAC-Foscarin 31 (Mn-eficiente IEP>1,0), IAC-15 e Santa Rosa (Mn-pouco eficiente 0,5<IEP<1,0) foram, respectivamente, de 1,41; 0,78 e 0,66. Apesar do menor comprimento e superfície total de raízes produzidos pelo cultivar IAC-Foscarin 31, na condição de baixo suprimento de Mn, o acúmulo de Mn nas raízes, nos grãos e nas plantas foi superior ao dos demais cultivares. Os cultivares apresentaram comportamentos distintos na absorção de Mn, sendo o IAC-Foscarin 31 o mais eficiente na absorção (maior Vmax e menores valores de Km e Cmin) e o Santa Rosa o menos eficiente (menor valor de Vmax e maiores valores de Km e Cmin). No experimento 2, os cultivares IAC-15 e Santa Rosa exibiram sintomas visuais de toxidez de Mn. Os teores de Mn nas folhas associados ao excesso foram de 1.000,0 mg/kg. Entretanto, o IAC-15 apresentou maior produção de grãos e de massa seca da parte aérea, acompanhado pelo IAC-Foscarin 31 (intermediário) e o Santa Rosa (menor produção). O maior comprimento total de raízes, as maiores produções de massa seca de raízes e acúmulo de Mn neste tecido conferiram ao IAC-Foscarin 31 maior tolerância ao excesso de Mn na solução. A taxa de crescimento absoluto do sistema radicular, no início do desenvolvimento das plantas, pode conferir maior eficiência de absorção e maior tolerância ao excesso do elemento. As quantidades de Mn absorvidas no simplasto e apoplasto variaram entre os cultivares. A organização das células do mesófilo foliar (células parenquimáticas), do córtex radicular e das ultraestruturas celulares, como os cloroplastos, grãos de amido e glóbulos de lipídios é afetada pelas desordens nutricionais em Mn, principalmente, no cultivar IAC-15 e Santa Rosa. Há evidencias nas diferenças genotípicas entre os cultivares e que vários mecanismos atuam conjuntamente tanto na eficiência de absorção do Mn, em condição de baixa disponibilidade no substrato, quanto na capacidade de tolerar níveis excessivos do metal. / Manganese (Mn) toxicity may be a major constraint for crop production in acid soils of tropical countries. Nevertheless, deficiency has been recognized as a worldwide nutritional disorder frequently related to excessive lime. A greenhouse experiment was carried out with the objective of evaluating the efficiency of uptake of manganese and use in three-soybean cultivars [Glycine max (L.) Merrill] as well as their tolerance to manganese excess. Cultivars (Santa Rosa, IAC-15 and IAC-Foscarin 31) were evaluated under five rates of Mn (0.5; 1.0; 2.0; 4.0 and 10.0 µmol/L) in the nutrient solution (pH = 4.97) with respect to efficiency of uptake and of use. Other experiment was carried out with the objective of evaluating tolerance to manganese in the same cultivars when grown at five doses (2.0; 100.0; 150.0; 200.0 and 250.0 µmol/L). For anatomical and ultrastructures studies the Mn doses tested were 0.5; 2.0 (control) and 200.0 µmol/L. The experimental design was a 5x3 factorial of five Mn doses and three cultivars, set in a randomized block, with three replications. In experiment 1, visual symptoms of Mn deficiency (in both upper and lower leaves at the two lowest rates), started at the 10th day after transplanting of the three cultivars, at the V3 vegetative growth stage. The average of Mn concentration in the deficient upper leaves was close to 9 to 16 mg/kg, ranging from 15 to 26 mg/kg in the lower ones. Results showed significant interaction of Mn rates and cultivars with the dry matter of the tops, roots and total. Mn rates promoted increase in grain and pericarps yield only on IAC-15 and Santa Rosa cultivars. IAC-Foscarin 31 did not show grain yield responses to Mn supply. However, the indices (grain yield efficiency index) calculated for IAC-Foscarin 31, IAC-15 and Santa Rosa were, respectively, of 1.41; 0.78 and 0.66. They were therefore classified as Mn-Efficient (IEP>1.0) and of Mn-intermediate efficiency use (0.5<IEP<1.0). Although IAC-Foscarin 31 presented the lowest total root length and total root surface of the three cultivars even at low Mn doses, it had higher amount of Mn in roots, grains and whole plant than the other cultivars. The cultivars had distinct behavior in absorption of Mn. IAC-Foscarin 31 was more efficient. It showed higher Vmax and lower Km and Cmin than Santa Rosa and IAC-15. In experiment 2, IAC-15 and Santa Rosa leaves showed visual symptoms of Mn toxicity. The average Mn concentration in these leaf blades was close to 1,000.0 mg/kg. Nevertheless, IAC-15 had grain and dry matter in tops higher than IAC-Foscarin 31 (intermediate yield) and Santa Rosa. The highest total root length and root dry matter yield as well as root Mn content in IAC-Foscarin 31 contributes to explain differences in tolerance to Mn excess. The root absolute growth rate, at beginning of vegetative growth, may confer Mn uptake efficiency and tolerance as well. Total, symplastic and apoplastic Mn absorption varied among the three soybean genotypes. The effects of manganese deficiency and toxicity on the morphology of the roots (cortex, stele and vascular cylinder) and leaves (mesophyll tissues) and ultrastructure, like chloroplasts and its starch grains and lipid globules showed distinct degrees for the cultivars, being IAC-15 and Santa Rosa more affected. There are clear evidences of genotypics differences among the cultivars and that joint mechanisms are involved in the efficiency of absorption of low Mn, in the substrate, as well as in the tolerance to high levels.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Phosphorus (P) deficiency and aluminum (Al3+) toxicity are two of the main constraints on achieving high crop yields and, often, those conditions coexist in soils. The selection of more adapted materials through easily assessed phenotype traits has a huge potential in the plant breeding. Thus, this work aimed to evaluate the response of traits of root system architecture to P deficiency and Al3+ toxicity, alone or in interaction, in nutritive solution and the potential of use of them in the plant selection of wheat. It were carried out four experiments, in a greenhouse, with the following treatments combination: [1] bifactorial experiment with four P levels ( 25, 50, 100 and 200 μM) in the main plot and four cultivars (Anahuac, IAC-5, Onix e Quartzo) in the subplot; [2] bifactorial experiment with four Al3+ levels ( 0, 37.5, 75 and 150 μM) in the main plot and four cultivars (Anahuac, IAC-5, Onix e Quartzo) in the subplot; [3] bifactorial experiment with four P vs. Al3+ combinations (-P -Al; +P -Al; -P +Al e +P +Al) in the main plot and four cultivars (Anahuac, IAC-5, Onix e Quartzo) in the subplot; and [4] trifactorial experiment with two P levels (25 and 125 μM), two Al3+ levels (0 and 74 μM) and two cultivars (IAC-5 and Onix). The experiment 4 was carried out in pots with sand until the anthesis while the others were carried out in pots with an inert substrate (expanded polystyrene) during 15 days. In all the experiments it was evaluated shoot (length, dry weight, foliar area), root dry weight and root system architecture (dry weight, length, superficial area, volume, diameter) growth, being in the assays 2, 3 and 4 the root variables were evaluated individually for root orders 0, 1 and 2. There was a wide variability among the cultivars for the tested conditions, which allows the use of root system architecture characterization in the selection of more adapted plants to P deficiency and Al3+ toxicity in wheat. P deficiency reduced both root and shoot growth, having the cv. IAC-5 showed the best response. The presence of Al3+ reduced the growth of plants, being cv. IAC-5 to more tolerant. This cultivar had higher growth of lateral roots of first and second order, while the sensitive one (Anahuac) had thickening of these types of root. The experimental system allowed a rapid evaluation of the alterations in the root system architecture in response to P deficiency and Al3+ toxicity, and the responses of short-term experiments are similar to those of the long-term. / A deficiência de fósforo (P) e a toxidez por alumínio (Al3+) são dois dos principais fatores limitantes na obtenção de altas produtividades das culturas agrícolas e, frequentemente, essas duas condições coexistem nos solos. A seleção de materiais mais adaptados através de atributos fenotípicos de fácil mensuração tem um grande potencial de aplicação no melhoramento genético de plantas. Assim, esse trabalho objetivou avaliar as respostas de caracteres da arquitetura do sistema radicular à deficiência de P e toxidez por Al3+, isolados ou em interação, em solução nutritiva e o potencial de utilização deles na seleção de plantas de trigo. Foram realizados quatro experimentos, em casa de vegetação, com as seguintes combinações de tratamentos: [1] experimento bifatorial com quatro níveis de P (25, 50, 100 e 200 μM) na parcela principal e quatro cultivares (Anahuac, IAC-5, Onix e Quartzo) na subparcela; [2] experimento bifatorial com quatro níveis de Al3+ (0, 37,5, 75 e 150 μM) na parcela principal e quatro cultivares (Anahuac, IAC-5, Onix e Quartzo) na subparcela; [3] experimento bifatorial com quatro combinações de P vs. Al3+ (-P -Al; +P -Al; -P +Al e +P +Al) na parcela principal e quatro cultivares (Anahuac, IAC-5, Onix e Quartzo) na subparcela; e [4] experimento trifatorial com dois níveis de P (25 e 125 μM), dois de Al3+ (0 e 74 μM) e duas cultivares (IAC-5 e Onix) constituindo os fatores. O Experimento 4 foi conduzido em vasos com areia até a antese e os demais em vasos contendo substrato inerte (poliestireno expandido) durante 15 dias. Em todos os experimentos foi avaliado o crescimento da parte aérea (comprimento, massa seca e área foliar), massa seca de raízes e arquitetura do sistema radicular (comprimento, área superficial, volume e diâmetro), sendo que nos experimentos 2, 3 e 4 essas variáveis foram avaliadas separadamente para as raízes de ordem 0, 1 e 2. Houve uma ampla variabilidade entre as cultivares para as condições testadas, o que permite a utilização da avaliação de caracteres da arquitetura radicular na seleção de plantas mais adaptadas à deficiência de P e toxidez por Al3+ em trigo. A deficiência de P reduziu o crescimento tanto de raízes quanto parte aérea, sendo a cv. IAC-5 a que apresentou melhor resposta ao nutriente. A presença de Al3+ reduziu o crescimento de plantas, sendo a cv. IAC-5 a mais tolerante. A cultivar tolerante ao Al3+ (IAC-5) teve maior crescimento de raízes laterais de primeira e segunda ordem, enquanto que a sensível (Anahuac) teve engrossamento dessas raízes. O sistema experimental utilizado permitiu uma rápida avaliação das alterações na arquitetura do sistema radicular em resposta à deficiência de P e toxidez por Al3+ , sendo as respostas de experimentos de curto prazo semelhantes ao de longo prazo.

Enquanto a toxidez de manganês (Mn) pode ser um problema comum nas regiões tropicais com predominância de solos ácidos, a deficiência deste nutriente, relatada em diversas espécies vegetais, tem sido atribuída principalmente ao uso excessivo de calcário. O estudo foi desenvolvido em casa-de-vegetação e teve como objetivo avaliar as causas de maior tolerância à toxidez de manganês e susceptibilidade à deficiência. Os cultivares de soja [Glycine max (L.) Merrill] Santa Rosa, IAC-15 e IAC-Foscarin 31 foram desenvolvidos em solução nutritiva (pH 4,97) com cinco níveis de Mn (0,5; 1,0; 2,0; 4,0 e 10,0 µmol/L), nos experimentos de eficiência de absorção e de uso (experimento 1), enquanto que para o estudo de tolerância ao excesso (experimento 2), as doses foram de 2,0; 100,0; 150,0; 200,0 e 250,0 µmol/L. Para as observações de anatomia e ultraestrutura (experimento 3), foram utilizadas três concentrações de Mn na solução nutritiva: 0,5; 2,0 (controle) e 200,0 µmol/L. O delineamento estatístico foi o de blocos completos ao acaso em esquema fatorial 5x3 (cinco doses de Mn e três cultivares), com três repetições. No experimento 1, os sintomas visuais de deficiência manifestaram-se, nos três cultivares, a partir do décimo dia após o início dos tratamentos, no estádio V3. Na condição do fornecimento das duas mais baixas doses, tanto as folhas inferiores quanto as superiores exibiram os sintomas de carência. As faixas de valores de concentração de Mn no tecido associadas à deficiência variaram entre 9 a 16 mg/kg nas folhas superiores e entre 15 a 26 mg/kg nas folhas inferiores. Ocorreu interação significativa entre as doses de Mn e os cultivares de soja para as produções de massa seca da parte aérea, de raízes e total. Para a produção de grãos e pericarpos constatou-se significância para as doses de Mn somente para IAC-15 e Santa Rosa. O cultivar IAC-Foscarin 31 não apresentou resposta às doses de Mn fornecidas, porém, mostrou-se eficiente na utilização de Mn para a produção de grãos. Os índices de eficiência de produção de grãos (IEP) calculados para IAC-Foscarin 31 (Mn-eficiente IEP>1,0), IAC-15 e Santa Rosa (Mn-pouco eficiente 0,5<IEP<1,0) foram, respectivamente, de 1,41; 0,78 e 0,66. Apesar do menor comprimento e superfície total de raízes produzidos pelo cultivar IAC-Foscarin 31, na condição de baixo suprimento de Mn, o acúmulo de Mn nas raízes, nos grãos e nas plantas foi superior ao dos demais cultivares. Os cultivares apresentaram comportamentos distintos na absorção de Mn, sendo o IAC-Foscarin 31 o mais eficiente na absorção (maior Vmax e menores valores de Km e Cmin) e o Santa Rosa o menos eficiente (menor valor de Vmax e maiores valores de Km e Cmin). No experimento 2, os cultivares IAC-15 e Santa Rosa exibiram sintomas visuais de toxidez de Mn. Os teores de Mn nas folhas associados ao excesso foram de 1.000,0 mg/kg. Entretanto, o IAC-15 apresentou maior produção de grãos e de massa seca da parte aérea, acompanhado pelo IAC-Foscarin 31 (intermediário) e o Santa Rosa (menor produção). O maior comprimento total de raízes, as maiores produções de massa seca de raízes e acúmulo de Mn neste tecido conferiram ao IAC-Foscarin 31 maior tolerância ao excesso de Mn na solução. A taxa de crescimento absoluto do sistema radicular, no início do desenvolvimento das plantas, pode conferir maior eficiência de absorção e maior tolerância ao excesso do elemento. As quantidades de Mn absorvidas no simplasto e apoplasto variaram entre os cultivares. A organização das células do mesófilo foliar (células parenquimáticas), do córtex radicular e das ultraestruturas celulares, como os cloroplastos, grãos de amido e glóbulos de lipídios é afetada pelas desordens nutricionais em Mn, principalmente, no cultivar IAC-15 e Santa Rosa. Há evidencias nas diferenças genotípicas entre os cultivares e que vários mecanismos atuam conjuntamente tanto na eficiência de absorção do Mn, em condição de baixa disponibilidade no substrato, quanto na capacidade de tolerar níveis excessivos do metal. / Manganese (Mn) toxicity may be a major constraint for crop production in acid soils of tropical countries. Nevertheless, deficiency has been recognized as a worldwide nutritional disorder frequently related to excessive lime. A greenhouse experiment was carried out with the objective of evaluating the efficiency of uptake of manganese and use in three-soybean cultivars [Glycine max (L.) Merrill] as well as their tolerance to manganese excess. Cultivars (Santa Rosa, IAC-15 and IAC-Foscarin 31) were evaluated under five rates of Mn (0.5; 1.0; 2.0; 4.0 and 10.0 µmol/L) in the nutrient solution (pH = 4.97) with respect to efficiency of uptake and of use. Other experiment was carried out with the objective of evaluating tolerance to manganese in the same cultivars when grown at five doses (2.0; 100.0; 150.0; 200.0 and 250.0 µmol/L). For anatomical and ultrastructures studies the Mn doses tested were 0.5; 2.0 (control) and 200.0 µmol/L. The experimental design was a 5x3 factorial of five Mn doses and three cultivars, set in a randomized block, with three replications. In experiment 1, visual symptoms of Mn deficiency (in both upper and lower leaves at the two lowest rates), started at the 10th day after transplanting of the three cultivars, at the V3 vegetative growth stage. The average of Mn concentration in the deficient upper leaves was close to 9 to 16 mg/kg, ranging from 15 to 26 mg/kg in the lower ones. Results showed significant interaction of Mn rates and cultivars with the dry matter of the tops, roots and total. Mn rates promoted increase in grain and pericarps yield only on IAC-15 and Santa Rosa cultivars. IAC-Foscarin 31 did not show grain yield responses to Mn supply. However, the indices (grain yield efficiency index) calculated for IAC-Foscarin 31, IAC-15 and Santa Rosa were, respectively, of 1.41; 0.78 and 0.66. They were therefore classified as Mn-Efficient (IEP>1.0) and of Mn-intermediate efficiency use (0.5<IEP<1.0). Although IAC-Foscarin 31 presented the lowest total root length and total root surface of the three cultivars even at low Mn doses, it had higher amount of Mn in roots, grains and whole plant than the other cultivars. The cultivars had distinct behavior in absorption of Mn. IAC-Foscarin 31 was more efficient. It showed higher Vmax and lower Km and Cmin than Santa Rosa and IAC-15. In experiment 2, IAC-15 and Santa Rosa leaves showed visual symptoms of Mn toxicity. The average Mn concentration in these leaf blades was close to 1,000.0 mg/kg. Nevertheless, IAC-15 had grain and dry matter in tops higher than IAC-Foscarin 31 (intermediate yield) and Santa Rosa. The highest total root length and root dry matter yield as well as root Mn content in IAC-Foscarin 31 contributes to explain differences in tolerance to Mn excess. The root absolute growth rate, at beginning of vegetative growth, may confer Mn uptake efficiency and tolerance as well. Total, symplastic and apoplastic Mn absorption varied among the three soybean genotypes. The effects of manganese deficiency and toxicity on the morphology of the roots (cortex, stele and vascular cylinder) and leaves (mesophyll tissues) and ultrastructure, like chloroplasts and its starch grains and lipid globules showed distinct degrees for the cultivars, being IAC-15 and Santa Rosa more affected. There are clear evidences of genotypics differences among the cultivars and that joint mechanisms are involved in the efficiency of absorption of low Mn, in the substrate, as well as in the tolerance to high levels.

As plantações brasileiras de eucaliptos apresentam um dos maiores valores da produção primária bruta (PPB) entre os diversos ecossistemas do mundo. Nos ecossistemas florestais, o fluxo total de carbono no solo é constituído em grande parte pela produção e mortalidade das raízes finas (diâmetro <= 2 mm), podendo representar 20-60% da PPB. Esse estudo teve como objetivo principal avaliar a dinâmica e o prazo de vida (PV) das raízes finas, através do método não-destrutivo de minirhizotrons (MR), em plantio de E. grandis (2-4 anos de idade) cultivados em latossolos. Os objetivos específicos foram divididos em três capítulos: i-) avaliar a influência da textura (20 e 40% de argila) na dinâmica das raízes finas, em camadas superficiais do solo (0-30 cm); ii-) estudar a dinâmica das raízes no solo arenoso até 6 m de profundidade; iii-) investigar as associações simbióticas das raízes finas de eucaliptos (2 anos do plantio) com fungos micorrízicos arbusculares (FMA) na superfície de solos com texturas contrastantes, e fungos ectomicorrízicos (ECM) em camadas profundas do solo arenoso (4 anos do plantio). As imagens da interface solo-MR foram produzidas quinzenalmente, através de um scanner portátil no interior dos tubos MR em um período de dois anos. O software WinRHIZO Tron foi utilizado para medir o comprimento e diâmetro das raízes finas que apareceram durante o estudo. O conteúdo de água no solo foi monitorado, até 10 m de profundidade com auxilio de sensores CS615 (Campbell), continuamente durante todo o período de estudo. As avaliações de FMA e ECM foram realizadas através de amostragens destrutivas do solo. Os resultados observados com os MR mostraram que a textura do solo teve influência direta no comprimento radicular na camada de 0-30 cm, onde o solo arenoso apresentou valores superiores em relação ao solo argiloso durante todo o estudo. Ao final de dois anos, o solo arenoso teve o dobro de comprimento total acumulado em relação ao solo argiloso, com 30 m m-2 imagem. Na mesma profundidade, as raízes finas provenientes do solo arenoso tiveram uma maior colonização por FMA em relação ao solo argiloso, com médias de 38,5 e 10,5%, respectivamente. Uma fraca correlação entre umidade do solo e a dinâmica de raízes para textura e profundidade do solo foi observada. As médias de elongação diária das raízes finas foram de 0,10 e 0,22 cm dia-1 na camada de 0-2 e 2-6 m de profundidade, respectivamente. A elongação diária máxima no perfil do solo foi de 3,5 cm dia-1 na camada de 5-6 m. Através de análises moleculares, foi identificada uma espécie de ECM (Pisolithus) na profundidade de 2-3 m. No geral, o PV e a taxa de ciclagem das raízes finas de eucaliptos foram em torno de 500 dias e 0,70 ano-1, respectivamente, não sofrendo influência significativa da textura e profundidade do solo. Quando as raízes finas foram analisadas por classe de diâmetro (< 0,03, 0,3-0,5 e 0,5-2,0 mm) e micorrização, observou-se uma diferença significativa na sua longevidade. As árvores de eucaliptos apresentaram uma alta capacidade de exploração do solo / Brazilian eucalyptus plantations are among the forest ecosystems in the world with the highest gross primary productivity (GPP). The total belowground carbon allocation, with mainly production and mortality of fine roots (diameter <= 2 mm), can account for 20-60% of GPP in forest ecosystems. This study aimed to evaluate the dynamic and lifespan of fine roots in E. grandis plantations (2-4 years old) established in Oxisol soils, using the non-destructive method of minirhizotrons (MR). The specific objectives of this study were divided into three chapters: i-) to evaluate the influence of soil texture (20 and 40% clay) in the dynamics of fine roots in the topsoil (0-30 cm); ii-) to study the dynamics of the fine roots in a sandy soil up to 6 m deep; iii-) to investigate the symbiotic associations of Eucalyptus fine roots (2 years old after planting) with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in the upper soil layers for two contrasting soil textures, and ectomycorrhizal fungi (ECM) in deep layers of a sandy soil (4 years old after planting). Images at the interface soil-MR were taken fortnightly through a portable scanner within the MR tube over a period of two years. The WinRhizo Tron software was used to measure the length and diameter of the fine roots that appeared throughout the study period. Soil water contents were continuously monitored down to a depth of 10 m using CS615 sensors (Campbell). AMF and ECM were studied sampling soil cores. The MR technique showed that the soil texture direct influenced fine root growth in the 0-30 cm layer, with higher values in the sandy soil than in the clayey soil throughout the study period. After two years, the sandy soil reached a total cumulative length of 30 m m-2 image, which was twice as high as the clayey soil. At the same depth, fine roots had a greater colonization by AMF in the sandy soil compared to the clayey soil, with means of 38,5 and 10,5%, respectively. A weak correlation between relative extractable water and dynamics of fine roots was observed, whatever the soil texture and depth. The means of daily elongation of fine roots were 0,10 cm day-1 in the 0-2 m soil layers and 0,22 cm day-1 in the 2-6 m soil layer. The maximum daily root elongation throughout the soil profiles reached 3,5 cm day-1 at a depth of 5-6 m. A specie of ECM (Pisolithus) was identified through molecular analyzes at a depth 2-3 m. In general, the lifespan and the turnover rates of Eucalyptus fine roots were about 500 days and 0.70 yr-1, respectively, and the influences of soil texture and soil depth were not significant. The fine root longevity was significantly affected by the diameter class (< 0,3, 0,3-0,5 and 0,5-2,0 mm) and the mycorrhizal status, there was a significant difference in their longevity. The Eucalyptus trees exhibited a remarkably high capacity of soil exploration in the Oxisol studied

As plantações brasileiras de eucaliptos apresentam um dos maiores valores da produção primária bruta (PPB) entre os diversos ecossistemas do mundo. Nos ecossistemas florestais, o fluxo total de carbono no solo é constituído em grande parte pela produção e mortalidade das raízes finas (diâmetro <= 2 mm), podendo representar 20-60% da PPB. Esse estudo teve como objetivo principal avaliar a dinâmica e o prazo de vida (PV) das raízes finas, através do método não-destrutivo de minirhizotrons (MR), em plantio de E. grandis (2-4 anos de idade) cultivados em latossolos. Os objetivos específicos foram divididos em três capítulos: i-) avaliar a influência da textura (20 e 40% de argila) na dinâmica das raízes finas, em camadas superficiais do solo (0-30 cm); ii-) estudar a dinâmica das raízes no solo arenoso até 6 m de profundidade; iii-) investigar as associações simbióticas das raízes finas de eucaliptos (2 anos do plantio) com fungos micorrízicos arbusculares (FMA) na superfície de solos com texturas contrastantes, e fungos ectomicorrízicos (ECM) em camadas profundas do solo arenoso (4 anos do plantio). As imagens da interface solo-MR foram produzidas quinzenalmente, através de um scanner portátil no interior dos tubos MR em um período de dois anos. O software WinRHIZO Tron foi utilizado para medir o comprimento e diâmetro das raízes finas que apareceram durante o estudo. O conteúdo de água no solo foi monitorado, até 10 m de profundidade com auxilio de sensores CS615 (Campbell), continuamente durante todo o período de estudo. As avaliações de FMA e ECM foram realizadas através de amostragens destrutivas do solo. Os resultados observados com os MR mostraram que a textura do solo teve influência direta no comprimento radicular na camada de 0-30 cm, onde o solo arenoso apresentou valores superiores em relação ao solo argiloso durante todo o estudo. Ao final de dois anos, o solo arenoso teve o dobro de comprimento total acumulado em relação ao solo argiloso, com 30 m m-2 imagem. Na mesma profundidade, as raízes finas provenientes do solo arenoso tiveram uma maior colonização por FMA em relação ao solo argiloso, com médias de 38,5 e 10,5%, respectivamente. Uma fraca correlação entre umidade do solo e a dinâmica de raízes para textura e profundidade do solo foi observada. As médias de elongação diária das raízes finas foram de 0,10 e 0,22 cm dia-1 na camada de 0-2 e 2-6 m de profundidade, respectivamente. A elongação diária máxima no perfil do solo foi de 3,5 cm dia-1 na camada de 5-6 m. Através de análises moleculares, foi identificada uma espécie de ECM (Pisolithus) na profundidade de 2-3 m. No geral, o PV e a taxa de ciclagem das raízes finas de eucaliptos foram em torno de 500 dias e 0,70 ano-1, respectivamente, não sofrendo influência significativa da textura e profundidade do solo. Quando as raízes finas foram analisadas por classe de diâmetro (< 0,03, 0,3-0,5 e 0,5-2,0 mm) e micorrização, observou-se uma diferença significativa na sua longevidade. As árvores de eucaliptos apresentaram uma alta capacidade de exploração do solo / Brazilian eucalyptus plantations are among the forest ecosystems in the world with the highest gross primary productivity (GPP). The total belowground carbon allocation, with mainly production and mortality of fine roots (diameter <= 2 mm), can account for 20-60% of GPP in forest ecosystems. This study aimed to evaluate the dynamic and lifespan of fine roots in E. grandis plantations (2-4 years old) established in Oxisol soils, using the non-destructive method of minirhizotrons (MR). The specific objectives of this study were divided into three chapters: i-) to evaluate the influence of soil texture (20 and 40% clay) in the dynamics of fine roots in the topsoil (0-30 cm); ii-) to study the dynamics of the fine roots in a sandy soil up to 6 m deep; iii-) to investigate the symbiotic associations of Eucalyptus fine roots (2 years old after planting) with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in the upper soil layers for two contrasting soil textures, and ectomycorrhizal fungi (ECM) in deep layers of a sandy soil (4 years old after planting). Images at the interface soil-MR were taken fortnightly through a portable scanner within the MR tube over a period of two years. The WinRhizo Tron software was used to measure the length and diameter of the fine roots that appeared throughout the study period. Soil water contents were continuously monitored down to a depth of 10 m using CS615 sensors (Campbell). AMF and ECM were studied sampling soil cores. The MR technique showed that the soil texture direct influenced fine root growth in the 0-30 cm layer, with higher values in the sandy soil than in the clayey soil throughout the study period. After two years, the sandy soil reached a total cumulative length of 30 m m-2 image, which was twice as high as the clayey soil. At the same depth, fine roots had a greater colonization by AMF in the sandy soil compared to the clayey soil, with means of 38,5 and 10,5%, respectively. A weak correlation between relative extractable water and dynamics of fine roots was observed, whatever the soil texture and depth. The means of daily elongation of fine roots were 0,10 cm day-1 in the 0-2 m soil layers and 0,22 cm day-1 in the 2-6 m soil layer. The maximum daily root elongation throughout the soil profiles reached 3,5 cm day-1 at a depth of 5-6 m. A specie of ECM (Pisolithus) was identified through molecular analyzes at a depth 2-3 m. In general, the lifespan and the turnover rates of Eucalyptus fine roots were about 500 days and 0.70 yr-1, respectively, and the influences of soil texture and soil depth were not significant. The fine root longevity was significantly affected by the diameter class (< 0,3, 0,3-0,5 and 0,5-2,0 mm) and the mycorrhizal status, there was a significant difference in their longevity. The Eucalyptus trees exhibited a remarkably high capacity of soil exploration in the Oxisol studied

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:06:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Maraisa_Crestani.pdf: 710450 bytes, checksum: 9e2b959663c98382db4575e15096063b (MD5) Previous issue date: 2008-08-29 / The ability to perform experiments under controlled conditions employment of evaluations in controlled environment such as hydroponic culture has attracted crop breeders attention regarding the selection of aluminum (Al) tolerant plants. This strategy facilitates the detection of plant injuries in early stages of development, representing a non-destructive method. Also, the results obtained are highly correlated to field performances of tested genotypes. Different methods have been used to study aluminum tolerance in hydroponic conditions. However, it is necessary to improve the understanding of these techniques in order to optimize their efficiency. Stalling of root growth has become the basis of major procedures evaluating aluminum tolerance of white oat genotypes in hydroponic culture. However, the expression of other characters in plantlets can be associated to tolerance and may turn out to facilitate the indirect selection for this character. Also, this could lead to the adoption of analyses involving all morphological characters. Therefore, standard white oat genotypes were subjected to different methods and Al levels under hydroponic conditions aiming to establish the most effective technique to identify superior aluminum tolerant plants based on root length. In addition, this study aimed to verify the relationship between plantlet characters and their performance in the aluminum tolerance characterization using multivariate statistics. The experimental design was complete randomized blocks with three replications, using three methods: complete nutrient solution with 0, 8, 16 and 32 mg L-1 of Al supplied as Al2(SO4)3.18H2O; complete nutrient solution with 0, 8, 16 and 32 mg L-1 of Al supplied as Al2Cl3.6H2O; and the minim nutrient solution with 0, 1, 3 and 5 mg L-1 of Al supplied as Al2Cl3.6H2O. The complete nutrient solution methods are efficient to identify aluminum tolerant white oat genotypes based on root length. The performance of the plantlet characters is highly correlated with root length in white oat genotypes subjected to the aluminum stress under hydroponic conditions. The nutrient composition and the Al sources employed influence the plant responses. The study based on the joint analysis of plantlet characters does not allow the efficient discrimination of white oats genotypes regarding their level of aluminum tolerance in hydroponic culture when there is a relationship of dependence between the variables. / O emprego de avaliações em ambiente controlado, como o cultivo hidropônico, tem despertado grande interesse dos melhoristas na seleção de plantas tolerantes ao alumínio (Al), pois além da fácil visualização do dano em estádios iniciais de desenvolvimento das plantas, representa um método não destrutivo e que fornece resultados altamente correlacionados aos obtidos em condições de campo. Diferentes metodologias de avaliação quanto à tolerância ao Al em condições de hidroponia têm sido adotadas. No entanto, se faz necessário um entendimento mais aprimorado destas técnicas de seleção a fim de otimizar a obtenção de genótipos tolerantes. A restrição do crescimento radicular tem se tornado a base dos procedimentos de avaliação da tolerância ao Al em aveia branca sob cultivo hidropônico, contudo, a análise da expressão de outros caracteres em nível de plântula pode viabilizar a seleção indireta para este caráter, ou mesma a adoção de análises envolvendo vários caracteres morfológicos simultaneamente. Neste sentido, cultivares de aveia branca padrão para a tolerância ao Al foram submetidas a diferentes protocolos e doses de Al em condições de hidroponia visando determinar a técnica mais efetiva na identificação de plantas superiores para o caráter tolerância ao Al com base no comprimento de raiz, além de verificar a relação entre caracteres em nível de plântula e o desempenho simultâneo na discriminação da tolerância ao Al pelo emprego de estatística multivariada. O delineamento experimental adotado foi o completamente casualizado com três repetições, adotando três protocolos de avaliação: solução nutritiva completa tendo Al fornecido na fonte Al2(SO4)3.18H2O, nos níveis 0, 8, 16 e 32 mg L-1 de Al; solução nutritiva completa e Al adicionado no sal AlCl3.6H2O; e o protocolo solução nutritiva mínima , com Al fornecido na fonte AlCl3.6H2O, nos níveis 0, 1, 3 e 5 mg L-1. Os protocolos caracterizados pela adoção de Al à solução nutritiva completa por meio de distintas fontes são altamente eficientes na identificação de genótipos de aveia branca tolerantes e sensíveis ao Al tóxico com base no comprimento da raiz em condições de hidroponia. O desempenho dos caracteres de plântula está altamente relacionado com o comprimento de raiz em aveia branca quando submetidos ao efeito tóxico do Al em condições de hidroponia, sendo que a composição da solução nutritiva e as fontes de Al empregadas interferem nesta relação. O estudo com base na análise conjunta dos caracteres em nível de plântula não permite a eficiente discriminação de genótipos de aveia branca quanto à tolerância ao Al tóxico em cultivo hidropônico quando há relação de dependência entre as variáveis consideradas.

Riparian buffers are promoted for water quality improvement, habitat restoration, and stream bank stabilization. While considerable research has been conducted on the effects of riparian buffers on water quality and aquatic habitat, little is known about the influence of riparian vegetation on stream bank erosion. The overall goal of this research was to evaluate the effects of woody and herbaceous riparian buffers on stream bank erosion. This goal was addressed by measuring the erodibility and critical shear stress of rooted bank soils in situ using a submerged jet test device. Additionally, several soil, vegetation, and stream chemistry factors that could potentially impact the fluvial entrainment of soils were measured. A total of 25 field sites in the Blacksburg, Virginia area were tested. Each field site consisted of a 2nd-4th order stream with a relatively homogeneous vegetated riparian buffer over a 30 m reach. Riparian vegetation ranged from short turfgrass to mature riparian forest. Multiple linear regression analysis was conducted to determine those factors that most influence stream bank erodibility and the relative impact of riparian vegetation. Results of this research indicated woody riparian vegetation reduced the susceptibility of stream bank soils to erosion by fluvial entrainment. Riparian forests had a greater density of larger diameter roots, particularly at the bank toe where the hydraulic stresses are the greatest. These larger roots (diameters > 0.5 mm) provided more resistance to erosion than the very fine roots of herbaceous plants. Due to limitations in the root sampling methodology, these results are primarily applicable to steep banks with little herbaceous vegetation on the bank face, such as those found on the outside of meander bends. In addition to reinforcing the stream banks, riparian vegetation also affected soil moisture and altered the local microclimate. While summer soil desiccation was reduced under deciduous riparian forests, as compared to herbaceous vegetation, winter freeze-thaw cycling was greater. As a result, in silty soils that were susceptible to freeze-thaw cycling, the beneficial effects of root reinforcement by woody vegetation were offset by increased freeze-thaw cycling. Using the study results in an example application, it was shown that converting a predominately herbaceous riparian buffer to a forested buffer could reduce soil erodibility by as much as 39% in soils with low silt contents. Conversely, for a stream composed primarily of silt soils that are prone to freeze-thaw cycling, afforestation could lead to localized increases in soil erodibility of as much as 38%. It should be emphasized that the riparian forests in this study were deciduous; similar results would not be expected under coniferous forests that maintain a dense canopy throughout the year. Additionally, because dense herbaceous vegetation would likely not develop in the outside of meander bends where hydraulic shear stresses are greatest, the reductions in soil erodibility afforded by the herbaceous vegetation would be limited to areas of low shear stress, such as on gently sloping banks along the inside of meander bends. As the first testing of this type, this study provided quantitative information on the effects of vegetation on subaerial processes and stream bank erosion. It also represents the first measurements of the soil erosion parameters, soil erodibility and critical shear stress, for vegetated stream banks. These parameters are crucial for modeling the effects of riparian vegetation for stream restoration design and for water quality simulation modeling. / Ph. D.

O melhor entendimento sobre os aspectos metabólicos, nutricionais e produtivos das gramíneas forrageiras quanto ao uso do nitrogênio é necessário para aumentar a eficiência de uso do nutriente e para a sustentabilidade da produção pecuária. Com isso, objetivou-se analisar alguns cultivares de gramíneas forrageiras utilizados em pastagens no Brasil, quanto a: I) modificações morfológicas e produtivas da parte aérea e das raízes; II) formas de partição do nitrogênio absorvido para melhorar a eficiência de uso do nitrogênio e III) forma de assimilação do nitrogênio absorvido, sendo avaliados pelas variáveis: produção de massa seca, números de folhas e perfilhos, área foliar, concentração e conteúdos de nitrogênio total, nitrato e amônio, eficiência de uso do nitrogênio, atividades das enzimas nitrato redutase e glutamina sintetase e concentração de aminoácidos livres totais na parte aérea e nas raízes dessas gramíneas, quando submetidas a alta e baixa dose de nitrogênio. Na baixa dose de nitrogênio os cultivares Marandu, Xaraés, Piatã, Basilisk e Mombaça mantiveram o número de perfilhos constante e diminuíram o número de folhas e a área foliar, enquanto o cultivar Tanzânia manteve o número de perfilhos e área foliar constantes e reduziu o número de folhas e os cultivares Aruana e Massai aumentaram o número de perfilhos e de folhas e reduziram a área foliar. A baixa dose de nitrogênio resultou em proporções da massa seca da parte aérea e das raízes distintas entre os cultivares quando comparada à alta dose de nitrogênio, favorecendo o crescimento das raízes. Os cultivares estudados modificaram a partição de nitrogênio, nitrato e amônio da parte aérea e raízes, quando em alto e baixo suprimento de nitrogênio. Essas diferenças refletiram na mais alta eficiência de uso do nitrogênio pelos cultivares Mombaça e Tanzânia. A assimilação do nitrato ocorreu principalmente na parte aérea desses capins. Os cultivares Mombaça e Aruana apresentaram elevadas atividades da enzima nitrato redutase nas folhas diagnósticas. A atividade da enzima glutamina sintetase nas folhas diagnósticas foi mais elevada nos cultivares de Panicum. A concentração de amônio nas raízes foi mais alta nos cultivares Piatã e Xaraés, na baixa dose de nitrogênio, e nos capins Aruana e Mombaça, na dose alta de nitrogênio. A concentração de aminoácidos totais nas folhas diagnósticas foi mais elevada nos cultivares de Panicum, quando submetidos à alta dose de nitrogênio, enquanto nas raízes foi maior nos cultivares de Brachiaria, nas duas doses de nitrogênio. / A better understanding of the metabolic, nutritional and production aspects of nitrogen use by grasses are needed to increase nutrient use efficiency and livestock production sustainability. Thus, this study aimed to analyze some forage grasses cultivars used in Brazilian pastures, for: i) morphological and production changes in shoots and roots; II) absorbed nitrogen partition to improve nitrogen use efficiency and III) nitrogen assimilation, evaluated by the variables: dry matter production, number of leaves and tillers, leaf area, concentration and content of total nitrogen, nitrate and ammonium, nitrogen use efficiency, nitrate reductase and glutamine synthetase activities and free amino acids concentration in shoots and roots of these grasses, when supplied with high and low nitrogen rates. At low nitrogen rate, Marandu, Xaraés, Piatã, Basilisk and Mombaça cultivars kept the number of tillers constant and decreased the number of leaves and leaf area, while Tanzânia cultivar kept the number of tillers and leaf area constant and reduced the number of leaves, and Aruana and Massai cultivars increased the number of tillers and leaves and reduced leaf area. The low nitrogen rate resulted in different shoots to roots proportions among cultivars when compared to the higher nitrogen rate, which favored roots growth. The cultivars changed the partition of nitrogen, nitrate and ammonium between roots and shoots, in both nitrogen rates. These differences reflect the higher nitrogen use efficiency by Mombaça and Tanzânia cultivars. The nitrate assimilation occurred mainly in the shoots of these grasses. Mombaça and Aruana cultivars showed high nitrate reductase activity in diagnostic leaves. The glutamine synthetase activity in diagnostic leaves was higher in Panicum cultivars. Ammonium concentration in the roots was high in Piatã and Xaraés, at low nitrogen rate, and Aruana and Mombaça grasses, at high nitrogen rate. The total amino acids concentration in diagnostic leaves was higher in Panicum cultivars than in Brachiaria cultivars, when high nitrogen rate was supplied, whereas Brachiaria cultivars had this concentration high in the roots, at the two nitrogen rates.