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Nitrogen use efficient (NUE) wheat varieties have potential to reduce input costs for growers, limit N runoff into water ways, and increase wheat adaptability to warmer environments. Previous studies have done little to explain the genetic basis for NUE and components, nitrogen uptake efficiency (NUpE) and nitrogen utilization efficiency (NUtE). Four studies were conducted to 1) determine genotypic stability of NUE under high and low N regimes and under warming 2) determine effect of warming on NUE 3) indentify QTL associated with NUE components 4) assess the utility of canopy spectral reflectance (CSR) as a high-throughput phenotyping device for NUE. Genotypic response to N stress or warming varied. Uptake efficiency was found to be more important than utilization efficiency to genotypic performance under high and low N environments and under warming. Selection under low N for NUpE and under high N for NUtE most efficiently identified NUE varieties. Uptake and utilization were lower under warming due to quickened development. No strong correlations between the CSR indices and NUE existed. No QTL were found to be significantly associated with NUE components. Further research into the mechanisms controlling NUE and to reveal plant response to N stress and under warming is necessary.

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.

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O objetivo do trabalho foi caracterizar sintéticos de milho quanto à eficiência de uso de nitrogênio e estudar as correlações entre os componentes da eficiência. Para caracterizar os sintéticos a campo, foram conduzidos experimentos na safra 2015/2016 e 2016/2017. Doze sintéticos e duas testemunhas comerciais (AL Avaré e Ipanema) foram cultivadas sob alta e baixa disponibilidade de nitrogênio em cada uma das safras, totalizando quatro experimentos. Sob baixa disponibilidade de nitrogênio, apenas 24 kg ha-1 do elemento foram aplicados na semeadura, enquanto que sob alta disponibilidade, a adubação nitrogenada foi constituída de 24 kg ha-1 na semeadura e 120 kg ha-1 em cobertura no estádio V4-5. Os experimentos foram conduzidos no delineamento de blocos ao acaso, e foram avaliados o índice do conteúdo de clorofila, acamamento, prolificidade e produtividade de grãos. A disponibilidade de nitrogênio alterou o índice do conteúdo de clorofila dos sintéticos, sendo que maiores valores foram observados sob alta disponibilidade de nitrogênio. Todas os sintéticos foram considerados adequados para cultivo sob baixa disponibilidade de nitrogênio, pois não houve diferença entre alta e baixa disponibilidade para os caracteres acamamento, prolificidade e produtividade de grãos. Considerando todos os caracteres estudados, dois sintéticos foram identificados como superiores, por apresentarem altos valores de índice de conteúdo de clorofila, resistência ao acamamento, prolificidade e produtividade de grãos, com desempenho superior às testemunhas. A fim de estudar os caracteres relacionados com a eficiência de uso de nitrogênio, dois sintéticos e uma testemunha, AL Avaré, foram cultivados em vasos, sob níveis contrastantes de disponibilidade de nitrogênio. Sob baixa disponibilidade, foram aplicados 100 mg dm-3 de nitrogênio em cada vaso na semeadura, e sob alta disponibilidade, foram aplicados 100 mg dm-3 por vaso na semeadura, 150 mg dm-3 em V3 e 150 mg dm-3 em V5. O experimento foi conduzido no delineamento de blocos ao acaso, em esquema fatorial 3x2. Foram avaliados o índice do conteúdo de clorofila, massa seca da parte aérea, massa seca da raiz, eficiência de absorção, eficiência de utilização e eficiência de uso de nitrogênio. O índice de conteúdo de clorofila diferiu entre os níveis contrastantes de nitrogênio, mas não entre os sintéticos. A massa seca da parte aérea foi diminuída pela baixa disponibilidade de nitrogênio, enquanto a resposta dos sintéticos para massa seca da raiz foi variável em função da disponibilidade de nitrogênio. Houve correlação forte e positiva entre eficiência de absorção e eficiência de uso de nitrogênio, sendo que a eficiência de absorção foi correlacionada com a massa seca das raízes. / High doses of nitrogen are necessary to reach high yields in maize crop, and the use of genotypes efficient in the use of nitrogen would allow to reach such productivities using less amount of nitrogen fertilizers. The objective of this work was to characterize maize synthetics as to nitrogen use efficiency and to study the correlations between the efficiency components. To characterize the synthetic in a field level, experiments were conducted in 2015/2016 and 2016/2017 seasons. Twelve synthetics and two commercial control (AL Avaré and Ipanema) were cultivated under high and low nitrogen availability in each of the seasons, totalizing four experiments. Under low nitrogen availability, only 24 kg ha-1 of the element were applied at sowing, while under high availability, nitrogen fertilization consisted of 24 kg ha-1 at sowing and 120 kg ha-1 topdressed at the V4-5. The experiments were conducted in a randomized complete block design, and the chlorophyll content index, lodging, prolificacy and grain yield were evaluated. The nitrogen availability altered the chlorophyll content index of the synthetic, and higher values were observed under high nitrogen availability. All the synthetics were considered suitable for cultivation under low nitrogen availability, since there was no difference between high and low availability for lodging, prolificacy and grain yield. Considering all the traits studied, two synthetics were identified as superior, because they presented high values of chlorophyll content index, lodging resistance, prolificacy and grain yield, with superior performance to the control. In order to study the traits related to nitrogen use efficiency, two synthetics and one control, AL Avaré, were grown in pots, under contrasting levels of nitrogen availability. Under low availability, 100 mg dm-3 of nitrogen was applied to each pot at sowing, and under high availability, 100 mg dm-3 per pot was applied at sowing, 150 mg dm-3 at V3 and 150 mg dm-3 at V5. The experiment was conducted in a randomized complete block design, in a 3x2 factorial scheme. The chlorophyll content index, shoot dry mass, root dry mass, uptake efficiency, utilization efficiency and nitrogen use efficiency were evaluated. The chlorophyll content index differed between the contrasting levels of nitrogen, but not among the synthetics. The shoot dry mass was diminished by the low nitrogen availability, while the response of the synthetics to root dry mass was variable as a function of the nitrogen availability. There was a strong and positive correlation between uptake efficiency and nitrogen use efficiency, and the uptake efficiency was correlated with the root dry mass.

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.

O fósforo (P) é um elemento essencial à produção agrícola, finito e insubstituível em suas funções no metabolismo vegetal. A baixa disponibilidade do nutriente nos solos tropicais está relacionada à sua forte interação com os colóides e íons na solução do solo, por meio da adsorção e precipitação, que reduzem a fração disponível. As plantas desenvolvem mecanismos de adaptação sob deficiência de P nos solos. Diversos estudos indicam variação genotípica das plantas em relação ao uso eficiente do nutriente. O aumento da eficiência de uso pode ser conseguida pelo aumento da aquisição do nutriente do solo (eficiência de absorção) e pelo aumento da produção por unidade de P absorvido (eficiência de utilização). Esta pesquisa foi realizada com o objetivo de caracterizar os cultivares das espécies Coffea arabica e Coffea canephora quanto ao uso de P, agrupar em relação a eficiência e resposta ao nutriente, e avaliar as adaptações morfológicas do sistema radicular do cafeeiro submetido a baixa disponibilidade de P. O crescimento do cafeeiro reduziu sob baixa disponibilidade de P, e a concentração do nutriente foi superior nos cultivares de C. canephora. As folhas jovens concentraram mais P, principalmente na forma de Pi. A colonização micorrízica em C. arabica foi superior nas raízes sob deficiência de P, e a atividade da enzima fosfatase ácida não variou com os níveis do nutriente. Os cultivares de C. canephora foram eficientes na absorção de P, enquanto os cultivares de C. arabica eficientes na utilização do nutriente. A eficiência de P variou entre os cultivares de café, em que E16 Shoa, E22 Sidamo, Iêmen e Acaiá foram eficientes e responsivos. A deficiência de P reduziu o crescimento e o acúmulo de biomassa no cafeeiro, mas aumentou a razão raiz/parte aérea em C. arabica. As raízes sob deficiência de P foram mais finas e cresceram menos. A eficiência de absorção de P correlacionou positivamente com a área superficial, comprimento, volume de raízes, número de ramificações e densidade de tecido de raiz, e negativamente com o comprimento específico. A eficiência de utilização correlacionou positivamente com a altura, número de folhas, massa seca e razão raiz/parte aérea, e negativamente com a concentração e acúmulo de P nos tecidos. Os cultivares mais eficientes em P apresentaram maior área superficial, comprimento, volume de raízes e densidade de tecido radicular, e menor comprimento específico sob deficiência do nutriente. Os cultivares mais eficientes em P foram: E22 Sidamo, Acaiá, Jimma Tane, Obatã, Ouro Verde, Caturra Amarelo, Icatu Precoce e Guarini. / Phosphorus is a nutrient essential to agricultural production, finite and irreplaceable in their functions in plant metabolism. Low P availability in tropical soils is related to its strong interaction with colloids and ions in soil solution by means of adsorption and precipitation, which reduce the fraction available. Plants develop adaptation mechanisms under P deficiency in soils. Several studies indicate genotypic variation of plants in relation to the efficient use of P. Increased use efficiency can be achieved by increasing soil nutrient acquisition (uptake efficiency) and by enhancing production per unit of P absorbed (utilization efficiency). The objective of this study was to characterize cultivars of the species Coffea arabica and Coffea canephora regarding the use of P, group them in terms of efficiency and response to P and assess the morphological adaptations of the root system of coffee cultivars subjected to low availability of P. Coffee growth reduced under low availability of P, and P concentration was higher in cultivars of C. canephora. Young leaves concentrated more P, mostly in the form of Pi. Mycorrhizal colonization of C. arabica was higher in the roots under P deficiency, and the activity of the phosphatase acid enzyme did not vary with nutrient levels. Cultivars of C. canephora were efficient in P uptake, while the cultivars of C. arabica were more efficient in nutrient utilization. P efficiency varied between the coffee cultivars, and E16 Shoa, E22 Sidamo, Iêmen and Acaiá were efficient and responsive. P deficiency reduced growth and biomass accumulation in the coffee plant, but increased the root/shoot ratio in C. arabica. Roots under P deficiency were thinner and grew less. The P uptake efficiency correlated positively with the surface area, length, root volume, number of branches and root tissue density, and negatively with the specific length. P utilization efficiency correlated positively with height, number of leaves, dry matter and root/shoot ratio, and negatively with the concentration and accumulation of P in the tissues. Cultivars that were more efficient in P uptake showed more surface area, length, root volume and root tissue density, and smaller specific length under P deficiency. The most P efficient cultivars were: E22 Sidamo, Acaiá, Jimma Tane, Obatã, Ouro Verde, Caturra Amarelo, Icatu Precoce and Guarini.

Introdução. A baixa capacidade aeróbia é um importante marcador de mau prognóstico e um forte preditor de risco de morte em pacientes encaminhados para o teste de esforço cardiopulmonar (TECP) por razões clínicas. O índice oxygen uptake efficiency slope (OUES), um novo índice de eficiência cardiorrespiratória, tem sido utilizado como marcador submáximo durante o TECP. Estudos recentes sugerem que a leptina pode desempenhar um papel importante na regulação da respiração e, consequentemente, o aumento dos níveis de leptina pode estar relacionado com a diminuição do OUES. No entanto, o impacto da síndrome metabólica (SMet) e da apneia obstrutiva do sono (AOS) no OUES é desconhecido. Objetivo. Investigar o comportamento do OUES em pacientes com SMet, associado ou não à AOS. Métodos. Foram estudados 73 pacientes com SMet (ATP-III), alocados em dois grupos de acordo com o índice de apneia/hipopneia (IAH) obtido na polissonografia noturna: SMet+AOS (IAH >= 15 eventos/hora, n=38, 49±1 anos, 33±0,6 kg/m2) e SMet-AOS (IAH < 15 eventos/hora, n=35, 46±1 anos, 31,8±0,6 kg/m2). Um grupo controle saudável (CS, n=20, 47±1 anos, 26,1±0,8 kg/m2), pareado por idade e gênero, foi também estudado. Os pacientes realizaram as seguintes avaliações: polissonografia; exames laboratoriais (glicemia, triglicérides, colesterol total e frações, leptina e proteína C-reativa); medidas antropométricas (altura, peso corporal, índice de massa corpórea, circunferência abdominal); composição corporal pela bioimpedância; medidas de pressão arterial; e TECP. Resultados. Ambos os grupos com SMet apresentaram prejuízo quando comparados ao grupo CS no peso, índice de massa corpórea e nos fatores de risco da SMet (circunferência abdominal, glicemia, triglicérides, HDL-c e pressão arterial sistólica e diastólica, P < 0,05). No TECP os grupos SMet+AOS e SMet-AOS apresentaram menores valores de consumo de oxigênio pico (VO2pico, 22,2±0,7; 21,7±0,9 e 28,0±1,1 ml/kg/min, respectivamente, Interação; P < 0,001) comparados com CS. Da mesma forma, os grupos SMet tiveram menores: VO2 no limiar anaeróbio (VO2LA), na relação VO2 e carga de trabalho (deltaVO2/deltaW) e no OUES (25,3±0,8; 25,0±0,9 e 31,1±1,2; Interação; P < 0.001) quando comparado com CS. Em análises posteriores, o OUES se correlacionou apenas com a massa gorda e com a leptina (R=-0,35; P=0,006). Conclusão. Independente da presença da AOS, pacientes com SMet apresentam diminuição da eficiência cardiorrespiratória. Os níveis elevados de leptina pode ser uma das explicações para essa diminuição nesses pacientes / Introduction. Low aerobic capacity is an important marker of poor prognosis and a strong predictor of risk of death in patients referred for cardiopulmonary exercise testing (CPET) for clinical reasons. The oxygen uptake efficiency slopes (OUES), a new cardiorespiratory efficiency index, has been used as a submaximal marker during CPET. Recent studies suggest that leptin may play an important role in regulating respiration, and consequently, increased levels of leptin may be related to decreased OUES. However, the impact of metabolic syndrome (MetS) and obstructive sleep apnea (OSA) in the OUES is unknown. Objective. To investigate the OUES in MetS patients with or without OSA. Methods. We studied 73 patients with MetS (ATP-III), allocated into two groups according to apnea/hypopnea index (AHI), assessed by nocturnal polysomnography: MetS+OSA (AHI >= 15 events/hour, n=38, 49±1 years, 33±0.6 kg/m2) and MetS-OSA (AHI < 15 events/hour, n=35, 46±1 years, 32±0.6 kg/m2). A healthy control group (CG, n=20, 47±1 years, 26.1±0.8 kg/m2), matched for age and gender, was also studied. The patients performed the following evaluations: polysomnography; Laboratory tests (glycemia, triglycerides, total cholesterol and fractions, leptin and C-reactive protein); Anthropometric measurements (height, body weight, body mass index, waist circumference); Body composition by bioimpedance; Blood pressure measurements; and CPET. Results. Both MetS groups had impairment in weight, body mass index, and MetS risk factors (waist circumference, glycemia, triglycerides, HDL-c and systolic and diastolic blood pressure, P < 0.05) compared with CG. MetS+OSA and MetS-OSA groups presented lower values of peak oxygen consumption (VO2peak, 22.2±0.7, 21.7±0.9 and 28.0±1.1 ml/kg/min, respectively; Interaction; P < 0.001) compared to CG. In the same way, MetS groups had lowest: VO2 at anaerobic threshold (VO2LA), ratio of VO2 and workload (deltaVO2/deltaW) and OUES (25.3±0.8, 25.0±0.9 and 31.1±1.2, Interaction; P < 0.001) compared with CG. In further analyzes, OUES correlated only with fat mass and leptin (R =-0.35, P =0.006). Conclusion. Regardless of the presence of OSA, MetS patients present decreased cardiorespiratory efficiency. Elevated levels of leptin may be one of the explanations for this decrease in these patients

O fósforo (P) é um elemento essencial à produção agrícola, finito e insubstituível em suas funções no metabolismo vegetal. A baixa disponibilidade do nutriente nos solos tropicais está relacionada à sua forte interação com os colóides e íons na solução do solo, por meio da adsorção e precipitação, que reduzem a fração disponível. As plantas desenvolvem mecanismos de adaptação sob deficiência de P nos solos. Diversos estudos indicam variação genotípica das plantas em relação ao uso eficiente do nutriente. O aumento da eficiência de uso pode ser conseguida pelo aumento da aquisição do nutriente do solo (eficiência de absorção) e pelo aumento da produção por unidade de P absorvido (eficiência de utilização). Esta pesquisa foi realizada com o objetivo de caracterizar os cultivares das espécies Coffea arabica e Coffea canephora quanto ao uso de P, agrupar em relação a eficiência e resposta ao nutriente, e avaliar as adaptações morfológicas do sistema radicular do cafeeiro submetido a baixa disponibilidade de P. O crescimento do cafeeiro reduziu sob baixa disponibilidade de P, e a concentração do nutriente foi superior nos cultivares de C. canephora. As folhas jovens concentraram mais P, principalmente na forma de Pi. A colonização micorrízica em C. arabica foi superior nas raízes sob deficiência de P, e a atividade da enzima fosfatase ácida não variou com os níveis do nutriente. Os cultivares de C. canephora foram eficientes na absorção de P, enquanto os cultivares de C. arabica eficientes na utilização do nutriente. A eficiência de P variou entre os cultivares de café, em que E16 Shoa, E22 Sidamo, Iêmen e Acaiá foram eficientes e responsivos. A deficiência de P reduziu o crescimento e o acúmulo de biomassa no cafeeiro, mas aumentou a razão raiz/parte aérea em C. arabica. As raízes sob deficiência de P foram mais finas e cresceram menos. A eficiência de absorção de P correlacionou positivamente com a área superficial, comprimento, volume de raízes, número de ramificações e densidade de tecido de raiz, e negativamente com o comprimento específico. A eficiência de utilização correlacionou positivamente com a altura, número de folhas, massa seca e razão raiz/parte aérea, e negativamente com a concentração e acúmulo de P nos tecidos. Os cultivares mais eficientes em P apresentaram maior área superficial, comprimento, volume de raízes e densidade de tecido radicular, e menor comprimento específico sob deficiência do nutriente. Os cultivares mais eficientes em P foram: E22 Sidamo, Acaiá, Jimma Tane, Obatã, Ouro Verde, Caturra Amarelo, Icatu Precoce e Guarini. / Phosphorus is a nutrient essential to agricultural production, finite and irreplaceable in their functions in plant metabolism. Low P availability in tropical soils is related to its strong interaction with colloids and ions in soil solution by means of adsorption and precipitation, which reduce the fraction available. Plants develop adaptation mechanisms under P deficiency in soils. Several studies indicate genotypic variation of plants in relation to the efficient use of P. Increased use efficiency can be achieved by increasing soil nutrient acquisition (uptake efficiency) and by enhancing production per unit of P absorbed (utilization efficiency). The objective of this study was to characterize cultivars of the species Coffea arabica and Coffea canephora regarding the use of P, group them in terms of efficiency and response to P and assess the morphological adaptations of the root system of coffee cultivars subjected to low availability of P. Coffee growth reduced under low availability of P, and P concentration was higher in cultivars of C. canephora. Young leaves concentrated more P, mostly in the form of Pi. Mycorrhizal colonization of C. arabica was higher in the roots under P deficiency, and the activity of the phosphatase acid enzyme did not vary with nutrient levels. Cultivars of C. canephora were efficient in P uptake, while the cultivars of C. arabica were more efficient in nutrient utilization. P efficiency varied between the coffee cultivars, and E16 Shoa, E22 Sidamo, Iêmen and Acaiá were efficient and responsive. P deficiency reduced growth and biomass accumulation in the coffee plant, but increased the root/shoot ratio in C. arabica. Roots under P deficiency were thinner and grew less. The P uptake efficiency correlated positively with the surface area, length, root volume, number of branches and root tissue density, and negatively with the specific length. P utilization efficiency correlated positively with height, number of leaves, dry matter and root/shoot ratio, and negatively with the concentration and accumulation of P in the tissues. Cultivars that were more efficient in P uptake showed more surface area, length, root volume and root tissue density, and smaller specific length under P deficiency. The most P efficient cultivars were: E22 Sidamo, Acaiá, Jimma Tane, Obatã, Ouro Verde, Caturra Amarelo, Icatu Precoce and Guarini.

Rates of obesity (OB) are escalating among Canadian children and youth and the obesogenic environment is likely to cause further increases. An important aspect in providing clinical care to OB children is to have accurate assessment measures, particularly of their body composition and cardiorespiratory fitness. This project entails three interrelated projects aiming to develop novel cardiorespiratory fitness and body composition measurement techniques for an OB pediatric population. The purpose of the first project was to validate a new submaximal fitness protocol specifically geared towards OB children and youth. The second objective of this thesis involved assessing cardiorespiratory efficiency utilizing the Oxygen Uptake efficiency slope. The purpose of the third project was to determine the validity of a half-body scan methodology for measuring body composition in obese children and youth. The goal of developing these novel measurement techniques is improved design and evaluation of interventions aimed at managing pediatric obesity.

Rates of obesity (OB) are escalating among Canadian children and youth and the obesogenic environment is likely to cause further increases. An important aspect in providing clinical care to OB children is to have accurate assessment measures, particularly of their body composition and cardiorespiratory fitness. This project entails three interrelated projects aiming to develop novel cardiorespiratory fitness and body composition measurement techniques for an OB pediatric population. The purpose of the first project was to validate a new submaximal fitness protocol specifically geared towards OB children and youth. The second objective of this thesis involved assessing cardiorespiratory efficiency utilizing the Oxygen Uptake efficiency slope. The purpose of the third project was to determine the validity of a half-body scan methodology for measuring body composition in obese children and youth. The goal of developing these novel measurement techniques is improved design and evaluation of interventions aimed at managing pediatric obesity.