La vigne est sujette à de nombreuses contraintes biotiques et abiotiques face auxquelles elle devra optimiser ses stratégies de défense, en favorisant parfois des interconnections entre les réponses adaptatives au stress abiotique et la gestion de la réponse immune face à un pathogène. Dans cette étude nous avons évalué l'effet du stress hydrique (par privation d'eau) sur différentes réactions adaptatives au stress, mais aussi sur des réponses de défense et sur la sensibilité des feuilles et des baies de la vigne à Botrytis cinerea. Ces réactions ont été suivies en utilisant des boutures végétatives de deux cépages : cv. Meski (MSK), tolérant à la sécheresse et cv. Chardonnay (CHR), sensible. La relation entre les réponses au stress hydrique et la réponse immune a également été recherchée au moyen de feuilles de vitroplants et de baies isolées de Chardonnay exposées à des osmotica : le polyéthylène glycol (PEG) et une forte concentration en saccahrose (SUC). Les résultats montrent que le stress hydrique/osmotique conduit à des modifications physiologiques et biochimiques importantes dans les feuilles et les baies mûres de vigne. L'amélioration de la tolérance chez MSK est associée à une faible inhibition de l'activité photosynthétique, une altération du profil des acides aminés et un catabolisme actif des polyamines (PAs) comparé au CHR. Ces résultats suggèrent un rôle potentiel des déviations métaboliques observées dans les processus de tolérance de la vigne au stress osmotique. La tolérance du MSK au déficit hydrique est également corrélée à une forte induction des réponses de défense accumulation de resvératrol et e-viniférine, expression de certains gènes de défense dont STS, Gluc (PR-2), Chit-4c (PR-3) et PR-5 dans les feuilles, ainsi qu'à une faible sensibilité à B. cinerea.Ces résultats suggèrent un lien étroit entre la tolérance au déficit hydrique et la capacité de la vigne à exprimer davantage ses mécanismes de défense et à résister mieux à B. cinerea. Des expériences pharmacologiques ont montré qu'en situation de stress hydrique/osmotique, le catabolisme des PAs, via des diamine- et PA-oxydases, est impliqué dans la régulation de l'homéostasie des PAs et de l'expression des réactions de défense. L'application du stress osmotique avant l'infection des feuilles par B. cinerea potentialise l'accumulation des PAs en réduisant fortement leur dégradation. Ces effets sont corrélés à une réduction de l'amplitude des réponses de défense après infection, et à une sensibilité accrue à B. cinerea. Ces résultats rendent compte (1) de l'importance des stress abiotiques dans la régulation de la réponse immune chez la vigne et sa résistance à B. cinerea et (2) du fait que le niveau des réponses de défense osmo-induites et la résistance au pathogène sont tributaires, au moins en partie, de certains mécanismes adaptatifs au stress, comme c'est le cas ici des voies de dégradation des polyamines. / Grapevine is often exposed to both biotic and abiotic stresses, and it will optimize defense strategies by favoing sometimes the cross-talk between adaptive responses to abiotic stress and immune response against pathogen challenge. In this study we evaluated the effect of water stress (by withholding water) on different adaptive responses, and also on defense responses and sensitivity of grapevine leaves or berries to Botrytis cinerea. These reactions were monitored using vegetative cuttings of two varieties: Meski (MSK) a drought tolerant cultivar and Chardonnay (CHR) as a sensitive one. The relationship between the responses to water stress and the immune response was also assessed using detached leaves from vitroplantlets and detached ripe berries from Chardonnay exposed to osmotic agents: polyethlene glycole (PEG) and a high concentration of sucrose (SUC). The results show that water/osmotic stress leads to significant physiological and biochemical changes in grapevine leaves and ripe berries. The improved tolerance of MSK to drought is associated with a weak inhibition of photosynthetic activity, altered amino acid profile and an activation of polyamine (PA) catabolism, compared to the sensitive plant CHR. These results suggest a potential role of metabolic deviations observed in the process of osmotic stress olerance. MSK tolerance to water deficit is also correlated with a strong induction of defense responses, such as accumulation of resveratrol and e-viniferin, enhanced expression of defense-related genes, including STS , Gluc (PR-2), Chit-4c (PR-3) and PR-5, and a low susceptibility of leaves to B. cinerea. These results suggest a close connection between water stress tolerance and the ability of grapevine to express more their defense mechanisms and then to resist better to the pathogen B. cinerea. Pharmacological experiments showed that experiencing water/osmotic stress, PA oxidation through diamine- and PA-oxidases is involved in the regulation of PA homeostasis and the expression of defense reactions in both leaves and berries. The application of osmotic stress before leaf infection by B. cinerea potentiates PA accumulation probably by reducing PA degradation. These effects are correlated with a reduction of defense responses after B. cinerea infection, as well as to an increased susceptibility to B. cinerea.These results highlight (1) the importance of abiotic stress in regulating the immune response in grapevine plants and resistance to B. cinerea and (2) that the level of defense responses induced by osmotic and the resistance of grapevine to the pathogen are dependent, at least in part, on some adaptive mechanisms to stress, as it is the case here for polyamine degradation pathways.

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.

Com o objetivo de avaliar o comportamento agronômico, fisiológico, bem como as características anatômicas e morfológicas do milho submetido a estresses por água e luz de forma isolada e conjunta, entre os estádios de desenvolvimento V2 – V5, V6 – V9 e V10 – V13, foi realizado o presente experimento, na área experimental do Depatamento de Produção Vegetal da ESALQ/USP, no município de Piracicaba, Estado de São Paulo, no ano agrícola de 2005/2006. O delineamento experimental adotado foi o de blocos ao acaso em esquema fatorial 3 x 3 + 1, contendo 10 tratamentos e 3 repetições. As parcelas foram compostas por 4 linhas de milho espaçadas 0,7 m entre si com 5 m de comprimento. As avaliações anatômicas foram compostas por: características organográficas das estruturas do colmo; número de estômatos; espessura da epiderme superior e inferior; diâmetro das bainhas do feixe vascular (µm); distância entre as bainhas do feixe vascular diâmetro dos elementos de vasos (µm); diâmetro dos vasos crivados (µm); distância entre as linhas de células buliformes; tamanho das linhas de células buliformes e espessura do mesofilo (µm). As análises fisiológicas foram compostas pela determinação da taxa de assimilação de dióxido de carbono e respiração de escuro. As análises agronômicas realizadas foram: produtividade; componentes de produção (número de espigas por planta, número de fileiras de grãos por espiga e número de grãos por fileira); potencial produtivo; altura de plantas; diâmetro do colmo; índice de área foliar e número de folhas por planta. Os resultados obtidos permitem concluir que os estresses por água e luz aplicados concomitantemente são os mais prejudiciais para todas as características analisadas, seguido do estresse hídrico isoladamente e do estresse por luz. Ainda, no que se refere às épocas de estresse, foi possível concluir que, para a produtividade de grãos, quanto mais avançado o estádio de desenvolvimento de ocorrência do estresse, maiores são as perdas de produtividade. As outras características agronômicas como altura de plantas, diâmetro do colmo e índice de área foliar foram mais prejudicadas pela ocorrência dos fatores de estresse aplicados entre os estádios V6 e V9. As análises fisiológicas demonstraram que a cultura do milho submetida a estresses por água e luz, apresenta um comprometimento irreversível das suas funções fisiológicas, não conseguindo voltar ao nível metabólico normal apresentado antes da ocorrência dos estresses. Quanto aos caracteres morfológicos externos e internos estudados foi possível observar um acúmulo de lignina nos colmos de milho nos tratamentos relacionados aos estresses hídricos, além do aumento na quantidade de estômatos nas folhas do milho pela ocorrência dos fatores de estresse estudados. As demais características morfológicas avaliadas não foram influenciadas pelos fatores de estresse e épocas de ocorrência de estresses estudados. / With the aim of studying the agronomical and physiological behavior and the anatomical characteristics of the corn referred to the stress for water, light and the two comcomitant, among the stages of development V2 – V5, V6 – V9 and V10 – V13, the present was made at experimental area of ESALQ/USP, in Piracicaba, São Paulo State, during the 2005/2006 season. The experimental design used was randomizide blocks with a factorial scheme 3 x 3 +1 containing 10 treatements and 3 repetitions. The plots were composed by four lines of corn interrupted 0,7 m among themselves with 5 m of length. The anatomical available were composed by characteristics of the structure of thatch; number of stomaches; thickness of superior and inferior epidermis; diameter of the vascular bundle sheath (µm); distance among vascular bundle (µm); vessel diameter (µm); sieve tube diameter; distance among buliforms cells lines; buliforms cells lines size; and thickness of mesophyll (µm). The physiological analyses were composed by determination of the rate assimilation of carbon dioxide and respiration. The agronomical analysis done were: productivity; components of production (number of ears by plant, number of files of grain by ears and number of grains by files); productive potencial; height of the plants; diameter of the thatch; leaf index area and number of leaves by plants. The results obtained allow to conclude the stress by water and light applied together are the most harmful for all the analysed characteristics, followed by the water stress isolatedly of the stress, it was possible to conclude that, to the productivity if the stage of development of the plant is advanced, the lost of productivity are greater. The other agronomical characteristics as the height of the plants, diameter of the thatch, leaf index area and safe keeping were more harmful by the occurrence of the stress factors applied between V6 and V9 stages. The physiological analyses showed that the corn crop suffers an irreversible compromise of its physiological functions. As the anatomical and morphological characteristics studied it was possible to observe an accumulation of lignin in the thatch of corn in the treatments that involved the water stress and increase at the quantity of stomaches in the leaves of the corn by the factors of studied stress and the other anatomical and morphological available characteristics non influenced by the factors of stress and time of the studied occurrence.

No semiárido brasileiro, a vegetação predominante é a Caatinga, bioma ainda pouco explorado, que apresenta plantas e micro-organismos com alta resistência aos períodos de seca imposto pelo clima. Os micro-organismos associados às plantas deste bioma, são capazes de desenvolver mecanismos de proteção celular contra o estresse hídrico, assim como proteção vegetal contra a dessecação. O presente estudo buscou compreender as rizobactérias associadas a Mimosa artemisiana a fim de selecionar bactérias tolerantes à seca com características de promover o crescimento de plantas sob condições de estresse hídrico, diminuindo assim, os efeitos adversos impostos pela seca. As amostras de solo rizosférico foram coletadas ao longo da Caatinga, englobando os estados da BA e PE, totalizando quatro pontos de coleta. Com o uso de metodologias dependentes de cultivo, foi isolado bactérias com algumas características de promoção de crescimento de plantas diretos e/ou indiretos, como produção de AIA e fixação de nitrogênio. Além disso, linhagens capazes de crescer em meio com reduzida atividade de água e com mecanismos de proteção contra a dessecação, como, produção de EPS, biofilme, produção da ACC deaminase e indução de resistência sistêmica através das enzimas peroxidase e polifenoloxidase. Uma linhagem de Paenibacillus sp. e outra de Bacillus sp. foram capazes de promover o crescimento de soja sob condições de estresse hídrico, aumentando alguns parâmetros vegetais como, parte aérea e sistema radicular analisados. / In the Brazilian semi-arid region, the predominat vegetation is the Caatinga biome, still little explored, which features plants and micro-organisms with high resistance to drought periods imposed by the climate. Microorganisms associated with plants in this biome are able to develop mechanisms of cellular protection agains water stress, as well as vegetable protection agains desiccation. The presente study souught tounderstand the rhizobacteria associated with Mimosa artemisiana in order to select drought-tolerant bactéria with characteristics to promote the growth of plants under water stress conditions, thus reducing adverse effects imposed by drought. Rhizospheric soil samples were collectes along the Caatinga, encompassing the States of Bahia and Pernambuco, totaling four collection points. With the use of farming-dependet methodologies, was isolated bactéria with some features of promotion of growth of direct and/or indirect plants such as AIA production and nitrogen fixation. In addition, able to grow amid strains with reduced water activity and mechanisms of protection against desiccation, such as production of EPS, biofilm, production of ACC deaminase and induction of systemic resistance through peroxidase enzymes and polifenoloxidase. A strain of Paenibacillus sp. and Bacillus sp. were able to promote soybean gowth under water stress conditions, increasing some parameters like vegetables, shoot and root system.

The exhaustion of oil fields together with the undesirable effects of its use has turned sugarcane into an attractive crop for the biofuel market, increasing its economic and environmental importance. The position of Brazil as the world\'s major sugarcane producer and the need to expand the planted area to soil with less favorable conditions makes the study of drought, one of the abiotic stresses affecting the most of this crop yield, essential for the future of Brazil as the main exporter of this commodity. This work has the aim of providing a comprehensive analysis of sugarcane drought responses in the physiological and molecular levels. In order to do that we followed four strategies. First, we performed the analysis of physiology and transcriptome (microarray) of drought stressed sugarcane plants in three time points (4 days of stress, 6 days of stress and re-watering) of a greenhouse experiment. The plant material analyzed was leaves and roots. Second, aiming to identify different genes and new patterns of expression it was done the analysis of RNA-Seq from the most discrepant condition, from both leaves and roots, found by the microarray, third, we performed the analysis of a drought progression experiment through physiology and qRT-PCR of selected candidate genes and forth we built co-expression networks to detect interesting patterns. Physiology analysis showed that plants were under moderate to severe water stress with decreases of up to 97% in photosynthesis. Microarray data indentified 7,867 unique SAS with a fold change of more than 2 or less that 0.5, and 575 unique SAS differentially expressed. The analysis of the identified sequences allowed the observation that in leaves after 4 days of stress, the plant is mostly transducing the signal from the environment, while after 6 days and after rehydration there is a more functional response of the plant, with re-watering leading the metabolism back to homeostase. In the case of roots, it was observed a similar response, however roots take longer to go back to the initial condition, since several genes are still being down-regulated even after re-watering. There are also pathways presenting an opposite pattern in the analyzed tissues, being activated in one tissue but repressed in the other, such as Phenylpropanoid Biosynthesis pathway. Furthermore, while in leaves there is a restriction on photosynthesis, on roots it seems to be a restriction on growth. RNA-Seq de novo assembly showed 28,240 differentially expressed features in leaves and 7,435 in roots, while using the reference genome (unpublished data) it was possible to identify 38,317 differentially expressed genes in leaves and 7,649 in roots, and the analysis of KEGG pathways indicate that ABA has a major role in both leaves and roots responses to drought, but in leaves there is an interplay of phytohormones. Drought progression experiment confirms the results obtained from microarray and shows that when stress is extreme, gene expression starts to decrease, suggesting the plant might be entering in senescence. Co-expression analysis allowed the determination of three modules correlated with physiological parameters altered during water stress, and lead to the identification of some possible hub genes that may be important for sugarcane responses to drought. Furthermore, it was possible to identify genes that through both co-expression and qRT-PCR analysis had similar patterns of expression. Altogether, these results give us a comprehensive view of the alterations in sugarcane responses to water stress and helped us gain insight for defining better suited candidate genes for plant breeding. / A exaustão dos combustíveis fósseis juntamente com os efeitos não desejáveis de seu uso, tonaram a cana-de-açúcar uma cultura atrativa para o mercado de biocombustíveis, aumentando a sua importância econômica e ambiental. A posição do Brasil como o principal produtor de cana-de-açúcar e a necessidade de expandir a área plantada para regiões com condições menos favoráveis, tornam o estudo da seca, um dos principais estresses abióticos que afetam a produtividade da cultura, essencial para o futuro do Brasil como o principal exportador dessa comoditie. Este trabalho tem o objetivo de fornecer uma análise global das respostas da cana-de-açúcar à seca, tanto em nível fisiológico quanto molecular. Para isso, foram seguidas quatro estratégias. Primeiro foi realizada uma análise da fisiologia e do transcriptoma (microarranjo) de plantas de cana-de-açúcar cultivadas em casa de vegetação e estressadas por três períodos diferentes (4 dias de estresse, 6 dias de estresse e reidratação). Os tecidos analisados foram folha e raiz. Segundo, com o objetivo de identificar diferentes genes e novos padrões de expressão, foi realizada a análise de RNA-Seq em tecidos de folha e raiz utilizando a condição mais discrepante identificada pelo microarray; terceiro, foi feita a análise de um experimento de progressão da seca por meio da fisiologia e qRT-PCR usando genes candidatos selecionados. A quarta estratégia foi a construção de redes de co-expressão objetivando detectar módulos de genes relacionados à resposta a seca. As análises de fisiologia mostraram que as plantas estavam sob estresse moderado a severo com diminuição de até 97% na fotossíntese. Os dados de microarray levaram à identificação de 7.867 SAS únicos com diferença de razão de expressão maior que 2 ou menor que 0,5, e 575 SAS únicos diferencialmente expressos. A análise das sequencias identificadas permitiu a observação de que em folhas, depois de 4 dias de estresse, há basicamente a transdução dos sinais obtidos a partir do ambiente, enquanto depois de 6 dias e após a reidratação há uma resposta mais funcional da planta, com a última conduzindo o metabolismo de volta à homeostase. No caso das raízes foi observado uma resposta similar, porém, as raízes demoram mais tempo para voltar à condição inicial, de forma diversos genes continuam reprimidos mesmo após a reidratação. Há ainda rotas metabólicas, como o Biosíntese de Fenilpropanoides, que apresentam perfis opostos nos tecidos analisados, sendo ativada em um e reprimida no outro. Além disso, enquanto em folhas há uma restrição na fotossíntese, em raízes parece existir uma restrição no crescimento. A análise de novo do RNA-Seq mostrou 28.240 \"features\" diferencialmente expressos em folhas e 7.435 em raízes, enquanto a utilização do genoma de referência (dados não publicados) identificou 38.317 genes diferencialmente expressos em folha e 7.649 em raiz, sendo que a análise das rotas do KEGG indicam que o ABA tem um papel principal nas respostas à seca em ambos os tecidos, no entanto em folhas existe uma interação entre fitohormônios. O experimento de progressão da seca confirma os resultados obtidos a partir do microarranjo e mostram que quando o estresse é severo, a expressão gênica começa à diminuir, sugerindo que a planta pode estar entrando em senescência. As análises de coexpressão permitiram a determinação de três módulos correlacionados com parâmetros de fisiologia alterados durante o estresse hídrico, e conduziram à identificação de alguns genes centrais que podem ser importantes para as respostas da cana à seca. Além disso, foi possível identificar genes que tanto pela análise de co-expressão quanto pelo qRT-PCR apresentam padrões similar de expressão. Juntos, esses resultados forneceram uma visão global das alterações que ocorrem na cana-de-açúcar em resposta ao estresse hídrico e ajudaram a obter conhecimento para seleção de genes candidatos adequados para o melhoramento genético de plantas.

Surtos de pragas em lavouras são imprevisíveis em relação ao local e ao momento. Contudo, um programa manejo integrado de pragas eficiente depende do conhecimento da distribuição dos insetos o mais cedo possível, antes que a população esteja bem estabelecida e atinja o Nível de Dano Econômico. É possível, no entanto, identificar no campo fatores que podem tornar as plantas mais atrativas a esses insetos, como o estresse hídrico. Uma possível maneira de tentar prever os surtos de pragas é pelo diagnóstico da suscetibilidade das plantas às pragas. Nesse sentido, objetivou-se com esse trabalho descrever os padrões de reflectância de plantas de soja estressadas, tanto pela restrição hídrica quanto pela infestação por Bemisia tabaci biótipo B. Para tanto, plantas de soja foram cultivadas em casa de vegetação sob diferentes regimes hídricos (30, 50, 70 e 100% de reposição do volume de água perdido diariamene) e oferecidas a adultos de B. tabaci biótipo B em ensaios com e sem escolha. Todas plantas utilizadas nos bioensaios foram previamente avaliadas quanto à sua reflectância utilizado o sensor hiperespectral FieldSpec® 3, para posterior classificação nos grupos relativos ao regime hídrico imposto. Após os ensaios de suscetibilidade, foram realizados ensaios para determinar a possibilidade de uso do sensor hiperespectral para classificação de plantas estressadas, tanto pelo estresse hídrico, quanto pela infestação por B. tabaci biótipo B, em um esquema fatorial. Os regimes hídricos utilizados foram 70 e 100% de reposição e, ensaios com infestação controlada e não-controlada foram realizados. Nos ensaios de suscetibilidade, foi possível observar que, quando têm escolha, adultos de B. tabaci biótipo B depositam mais ovos em plantas cultivadas com 70 e 50% de reposição do volume de água perdida. Já quando os adultos não têm escolha, diferenças estatísticas entre a quantidade de ovos depositados nos regimes testados não foram encontradas. Quanto à classificação das plantas em grupos, pode-se afirmar que o sensor hiperespectral FieldSpec® 3 fornece informação suficiente para tanto. No ensaio de infestação controlada, quatro grupos foram gerados, 70% de reposição do volume de água com infestação, 70% de reposição sem infestação, 100% de reposição com infestação e 100% de reposição sem infestação. A análise discriminante dos dados de reflectância demonstrou que, ao final do ensaio, os quatro grupos são significativamente diferentes. Ainda, com uma validação cruzada, foi possível classificar os respectivos grupos com 73,81% de precisão. No ensaio com infestação não controlada, as plantas infestadas foram classificadas em 3 grupos de acordo com o nível de infestação, baixa, média e alta. Da mesma maneira, a análise discriminante dos dados de reflectância demonstrou que há diferença entre os grupos e, a validação cruzada indicou que é possível classificar o nível de infestação com 91,98% de precisão. Portanto, conclui-se que o sensoriamento remoto hiperespectral pode somar ao manejo integrado de pragas, tanto na avaliação da suscetibilidade das plantas às pragas, quanto na identificação de plantas infestadas e sadias. / Pest outbreaks in commercial fields are unpredictable in relation to location and timing. However, an efficient Integrated Pest Management depends on the knowledge of the distribution of the insects as early as possible, before the population is established and reaches the threshold of Economic Injury. It is possible, however, to identify factors in the field that may make plants more attractive to insects, such as water stress. One possible way to try to predict pest outbreaks is to diagnose the susceptibility of plants to insects. Thus, the objective of this study is to describe the reflectance patterns of soybean plants stressed by either water stress and Bemisia tabaci biotype B infestation. Soybean plants were grown in greenhouse under different irrigation regimes (30, 50, 70 and 100% daily water recharge), and offered to B. tabaci Biotype B adults in both choice and non-choice bioassays. All the plants used in the bioassays were previously evaluated for their reflectance, using the FieldSpec® 3 hyperspectral sensor, to classify them later in the irrigation groups. After the susceptibility bioassays, new studies were carried out to evaluate the feasibility of using the hyperspectral sensor to classify plants under infestation and water stress, in a factorial scheme. Irrigation regimes were 70 and 100% daily water refill, and tests were performed with controlled and uncontrolled infestation. In the susceptibility tests, it was possible to observe that, when given the options, B. tabaci Biotype B adults lay more eggs in plants grown with 70 and 50% daily water refill. When adults have no options, no significant difference was observed between the amount of eggs deposited in all irrigation regimes. Regarding the classification of plants in groups, it is possible to state that the FieldSpec® 3 hyperspectral sensor provides sufficient information for this. In the controlled infestation trial, four distinct groups were generated, 70% water refill + infestation, 100% water refill + infestation, 70% water refill without infestation and 100% water refill without infestation. Discriminant analysis showed that, after the assay, the groups were statistically different. In addition, using a cross-validation, it was possible to classify the groups with 73.81% accuracy. In the test with uncontrolled infestation, three groups were generated, according to the level of infestation: low, medium and high. Likewise, the Discriminant analysis showed that there is a significant difference between the groups, and cross validation indicated that it is possible to classify the level of infestation with 91.98% accuracy. Therefore, it is possible to conclude that hyperspectral remote sensing may be an additive tool for Integrated Pest Management, both to evaluate the susceptibility of plants to pests and to identify healthy and infested plants.

O desenvolvimento das culturas pode ser afetado por combinações de estresses físicos, químicos e biológicos. Na ausência de outras limitações, os fatores físicos do solo que afetam diretamente o crescimento radicular são a resistência mecânica, a aeração e a disponibilidade hídrica. O objetivo deste trabalho foi incluir os fatores físicos do solo na modelagem do crescimento radicular de soja e de milho. As condições físicas dos solos foram modeladas com o fluxo de água em 1D e o crescimento radicular em 3D por meio da inclusão de um parâmetro de redução do estresse para o alongamento radicular. Soja e milho foram cultivados em quatro níveis de compactação em um Latossolo Vermelho. O modelo foi validado com dados de campo de conteúdo volumétrico de água, resistência do solo à penetração e densidade de comprimento radicular de soja e de milho cultivadas em diferentes níveis de compactação e condições hídricas. A taxa de alongamento radicular foi reduzida exponencialmente em função do aumento da resistência do solo à penetração, e linearmente em relação ao decrescimento da aeração ou da disponibilidade hídrica. A produtividade de grãos de soja e milho foi reduzida em função da escarificação do solo ou tráfego intenso de colhedora no Latossolo Vermelho. As densidades de comprimento radicular simulados concordaram com os valores medidos no campo. As condições físicas de resistência mecânica, hipoxia e estresse hídrico foram eficientemente incorporadas por meio do parâmetro de redução do estresse ao alongamento radicular, e podem ser usadas para avanços nos estudos de interações solo-raiz. / Crop development is affected due soil physical, chemical, and biological conditions. In the absence of others limitations, the soil physical factors that affect directly root growth are mechanical impedance, aeration and water stress. The aim of this work was to include soil physical limitations into the root growth model of soybean and maize crops. Soil physical conditions was modelling with water flux in one-dimensional and root growth in three-dimensional by stress reduction function for root elongation. Soybean and maize crops was cultivate in four soil compaction levels in a Rhodic Eutrudox. The model was validate with field data of soil water content, soil penetration resistance, and root length density of soybean and maize cropping in four soil compaction levels and two weather conditions. Root elongation rate was reduced exponentially as a function of soil penetration resistance, and linearly in relation to soil aeration or water stress. Soybean and maize grain yield was reduced due to soil chiselling and intense harvester traffic in a Rhodic Eutrudox. Soybean and maize root length density modelling agreed to field measurement. Soil physical conditions of mechanical impedance, hypoxia and water stress was successful incorporated into the root growth model by stress reduction function to root elongation, and its can be used for advances in soil-root interaction research.

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Isto posto, o objetivo deste trabalho foi o de estudar as respostas fisiológicas de plantas de S. saponaria cultivadas em estádio inicial de desenvolvimento, sob condições de déficit hídrico. Para tanto, sementes foram semeadas em bandejas contendo substrato comercial e cultivadas em casa de vegetação. Após 60 dias da semeadura, as plantas foram transferidas para vasos plásticos, perfurados (capacidade de 8L), mantendo-se uma planta por vaso. Três meses após o transplante, os vasos foram pesados e a altura e diâmetro do caule das plantas aferidos. Neste momento, foram estabelecidos três regimes hídricos: irrigado, parcialmente irrigado e não irrigado; sob os quais as plantas foram cultivadas durante 75 dias, sendo feitas avaliações e coletas em intervalos de 15 dias. Foram avaliados parâmetros de crescimento, teor relativo de água em folhas, índice de clorofilas, teores de prolina, peróxido de hidrogênio e peroxidação lipídica, além da atividade de enzimas antioxidantes. Para cada período de avaliação foram coletadas quatro plantas por tratamento, sendo a unidade experimental composta por uma planta em delineamento experimental inteiramente casualizado. Os resultados foram submetidos à análise de variância, e as médias, comparadas pelo teste Tukey, a 5% de probabilidade. Com base nos resultados obtidos, plantas de S. saponaria parcialmente irrigadas apresentaram redução na taxa de crescimento, índices de clorofila a e b e atividade da APX somente a partir de 60 dias de estresse, embora observado um aumento significativo na peroxidação de lipídios aos 30 e 45 dias. Por outro lado, quando não irrigadas, não houve um padrão de respostas, mas em termos gerais pode-se inferir que há um nível de tolerância de até 45 dias de estresse, uma vez que após este período a maioria dos parâmetros avaliados apresentaram respostas negativas. / The man action on the environment carries injurious consequences to the ecosystem. Thus, different species, such as Sapindus saponaria L., are being established in pioneer plantations in degraded areas. The plants, on these scenarios, experience fluctuations and environmental stresses, such as water stress, characterized as a major cause of mortality and growth retardation of native species in degraded areas, acting in several physiological processes of plants. Based on this, the aim of the work was to study the physiological responses in S. saponaria plants grown in early development stage under drought conditions. For this, seeds were seeded in trays containing commercial substrate and grown in the greenhouse. After 60 days from seeding, the plants were transferred to perforated plastic pots (8L capacity), keeping one plant per pot. Three months after transplantation, the pots were weighed and the heights and the stem diameters of plants were measured. This time were established three irrigation levels: irrigated, partially irrigated and non-irrigated, under which the plants were grown for 75 days; reviews and collections were made every 15 days. Growth parameters, relative water content in leaves, chlorophyll index, proline contents, hydrogen peroxide and lipid peroxidation, as well as activity of antioxidant enzymes were evaluated. For each evaluation period were collected four plants per treatment, and the experimental unit consisting of a plant in a completely randomized design. The results were submitted to analysis of variance, and means were compared by Tukey test at 5% probability. Based on the results, S. saponaria plants partially irrigated shown reduced growth rate, chlorophyll index and APX activity only after 60 days of stress, although a it was a significant increase in lipid peroxidation at 30 and 45 days. On the other hand, when non-irrigated, there was no response pattern, but in general terms, the results may indicate a tolerance level within 45 days the stress. After this period, the majority of parameters showed negative responses.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2017-03-17T15:56:06Z No. of bitstreams: 1 Amanda Ferreira de Lima.pdf: 377887 bytes, checksum: fd40358a75475fdcdaedd3f5aa3cd8bc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-17T15:56:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amanda Ferreira de Lima.pdf: 377887 bytes, checksum: fd40358a75475fdcdaedd3f5aa3cd8bc (MD5) Previous issue date: 2009-07-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The morphogenic characteristics of Panicum maximum Jacq. clones were evaluated during the regrowth period under water stress. The experiment was carried out in a greenhouse at the Animal Science Department - UFRPE, from March to September 2008. Samples collected in the of Sergipe state, municipalities of Pernambuco (São José da Coroa Grande, São Bento do Una and Itambé) and the Mombaça, Tanzania and Massai cultivars were evaluated. The seedlings were transplanted to experimental pots and fertilized with limestone and nitrogen. Two standardization cuts were performed and 27 days after the 2nd cut the clones were submitted to water stress. The establishment period until the application of water stress lasted 27 days. The experimental treatments were of 7, 14, 21 and 28 days without irrigation in order to evaluate the morphogenic characteristics in the regrowth period at 2, 4, 6, 8, 10, 12 and 14 days. A completely randomized design as a 4 x 7 (four periods of water stress x seven clones) factorial arrangement was used. Seven evaluations were performed in alternated days during the regrowth period. Estimates of plant height, leaf blade length, number of emerging green leaves, number of dead leaves and total number of tiller were the morphogenic characteristics evaluated during the regrowth period. Clone means were submitted to Tukey test at 5% of probability. Number of tillers, leaf blade length, plant height, number of dead leaves and number of green leaves were submitted to the analysis of variance in a repeated measure model within each stress period. No significant effect on clone regrowth under water stress from 7 to 28 days was detected. The highest water stress level favor the plant development after cutting. / Objetivou-se avaliar as características morfogênicas de clones de Panicum maximum Jacq. durante o período de rebrote após períodos de suspensão hídrica. O experimento foi realizado no Telado do Departamento de Zootecnia da UFRPE, no período de março a setembro de 2008. Foram avaliados materiais coletados nos municípios de Sergipe, São José da Coroa Grande, São Bento do Una e Itambé e os cultivares Mombaça, Tanzânia e Massai. As mudas foram transplantadas para vasos com capacidade para 7,5kg, preenchidos com solo previamente destorroado e corrigido, na proporção de 2 t/ha, fevereiro de 2008. Realizou-se adubação nitrogenada, na proporção de 50 kg/ha, em abril de 2008. Após o período de estabelecimento foram aplicados os períodos de suspensão hídrica. Foram realizados dois cortes de uniformização e 27 dias após o 2o corte os clones foram submetidos à suspensão hídrica. O período de estabelecimento até a aplicação dos períodos de estresse durou 37 dias. Os tratamentos experimentais constaram de submeter os clones a períodos de suspensão hídrica (sete, quatorze, vinte e um e vinte e oito dias sem irrigação) e avaliar as características morfogênicas no período de rebrota. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em um arranjo fatorial quatro x sete. Foram realizadas sete avaliações em dias alternados no período de rebrote. As variáveis estudadas foram altura da planta, comprimento da lâmina foliar, número de folhas verdes em expansão, número de folhas mortas e número total de perfilhos. Para comparação entre médias de clones utilizou-se o teste Tukey, a 5% de probabilidade. A rebrota dos clones avaliados pouco diferenciam após níveis de suspensão hídrica de 7 a 28 dias. O maior nível de suspensão hídrica avaliado favorece o desenvolvimento da planta após o corte.

Resumo: A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma das principais culturas das regiões tropicais, cuja produtividade agrícola pode ser afetada pelo déficit hídrico. Para investigar o processo de tolerância e sensibilidade ao déficit hídrico, diferentes parâmetros fisiológicos foram avaliados em cultivares de cana-de-açúcar tolerantes (SP83-2847 e CTC15) e sensível (SP86-155) ao déficit hídrico. A deficiência hídrica afetou todo o aparato fotossintético das plantas de forma diferenciada dentro e entre as cultivares. A taxa fotossintética e condutância estomática diminuíram significativamente para todas as cultivares submetidas ao estresse. Nas plantas controle das cultivares (cv) tolerantes SP83-2847 e CTC15 observou-se que a taxa fotossintética apresentou valores mais altos em comparação a cultivar sensível SP86-155. Resultados do teor relativo de água mostraram que a cultivar CTC15 apresentou melhor condição hídrica durante o período de déficit hídrico. A eficiência quântica do fotossistema II da cultivar SP83-2847 mostrou maior estabilidade nos últimos dias do tratamento experimental, sugerindo que o decréscimo do teor relativo de água estimulou o ajuste da capacidade fotossintética frente às alterações da disponibilidade hídrica. De modo geral, as cultivares SP83-2847 e CTC15, consideradas tolerantes, sob déficit hídrico exibiram melhor desempenho em relação a cultivar sensível SP86-155. Os dados permitem sugerir que tais parâmetros fisiológicos podem ser empregados na avaliação e distinção de genótipos de cana-de-açúcar tolerantes e sensíveis ao déficit hídrico. / Abstract: The sugarcane (Saccharum spp.) is one of the main crops cultivated in tropical areas, whose agricultural productivity can be affected by drought. To investigate the tolerance and sensitivity process to water deficit, various physiological parameters were evaluated in sugarcane cultivars considered tolerant (SP83-2847 and CTC15) and sensitive (SP86-155) to drought. The water deficit affected the entire photosynthetic apparatus of all plants in different manners, inside and among cultivars. The photosynthetic rate and stomatal conductance decreased significantly for all cultivars, submitted to water stress. In control plants of the tolerant cultivars SP83-2847 and CTC15, it was observed that the photosynthetic rate showed better values in comparison to sensitive cultivar SP86-155. According to relative water content results of the cultivar CTC15 showed better condition water performance during the drought. The quantum efficiency photosystem II of the cultivar SP83-2847 showed greater stability in recent days of the experimental treatment, suggesting that the decline in the relative water content stimulated the adjustment of photosynthetic capacity to face the changes in water availability. Thus, cultivars SP83-2847 and CTC15, considered tolerant under water deficit, showed better performance in comparison to sensitive cultivar SP86-155. The data suggest that these physiological parameters can be used in the evaluation and distinction of drought tolerant and sensitive sugarcane genotypes. / Orientador: Sonia Marli Zingaretti / Coorientador: Clara Beatriz Hoffmann-Campo / Banca: Rinaldo Cesar de Paula / Banca: José Renato Bouças Farias / Mestre