Abstract Abstract: Successive applications of copper fungicides on vines have resulted in increased copper content in vineyard soils over the years. This high copper content has affected the growth of young vines in eradicated vineyards. Thus, the cultivation of annual species for a few years is an alternative to copper phytostabilization, because it would be a good way to decrease copper availability to plants. The aim of this study was to evaluate the physiological responses of different soybean cultivars to copper concentration increase. Four different soybean cultivars were grown under three copper concentrations: 0.5, 20 and 40 μM in nutrient solution. The main outcomes of this study were: i) Cultivar M 6410 IPRO recorded the highest photosynthetic rate when plants were exposed to 40 μM of copper in the nutrient solution; ii) plants in cultivar M 6410 IPRO accumulated large copper concentrations in their roots although did not decrease the root dry mass, possibly due to the higher superoxide dismutase activity; iii) cultivar DM 5958 RSF IPRO recorded drastically reduced photosynthetic rate and dry mass production due to copper excess. We conclude that each cultivar responded differently to the excess of copper, but none of them showed tolerance to it.

ABSTRACT A hydroponic experiment was carried out to investigate the effect of phosphorus (P) nutrition on arsenic (As) uptake and translocation within the seedlings of rice cultivars. The experiment occurred in three stages: I 5 days of acclimatization (nutritive solution); II 10 days under P (0.0 and 0.09 mM) and As (0.0 and 100 mM) treatments; III 5 days under recovery. The As exposure had significant effect reducing dry weights of shoots or roots, resulted in elevated concentrations of As in shoot tissues. BR-IRGA 409 showed the highest susceptibility to As in biomass production and root system parameters regardless the P level. This cultivar showed contrasting responses of As translocation to shoot tissue dependent on P levels, with the highest As concentration under low P and lowest under normal P levels. P nutrition was most striking on plants recovery for all cultivars under As exposure. Clearer separation of cultivars for phosphorus use efficiency (PUE) occurred at lower shoot P contents, that was, at higher levels of P deficiency stress. IRGA 424 showed higher PUE as compared to the others cultivars. Our results go some way to understanding the role of P nutrition in controlling the effects of As in rice shoots.

Apesar da grande disponibilidade de informações sobre as etapas in vitro da micropropagação de batata, ainda não se conhece os seus efeitos sobre o comportamento das plantas durante a aclimatização. Desse modo, este trabalho teve como objetivo verificar a influência da concentração dos sais e da sacarose do meio MS, tanto na multiplicação in vitro quanto na aclimatização das mudas de batata em sistema de cultivo sem solo. O experimento foi conduzido em laboratório e telado, em um fatorial no delineamento inteiramente ao acaso, com quatro repetições de 20 explantes. Em laboratório foi avaliado o crescimento das plantas de três clones (Asterix, Macaca e SMINIA793101-3) de batata em função da combinação de concentrações dos sais (½ MS e 1 MS) e de sacarose (30, 45 e 60 g L-1) do meio MS. Em telado foi avaliada a aclimatização das mudas destes tratamentos em dois sistemas (placa flutuante e substrato mineral) de cultivo sem solo. Durante o cultivo in vitro, exceto para o número de raízes, os clones avaliados mostraram resposta morfogênica variável. A elevação da concentração de sais do meio MS aumentou o número de folhas de 4,4 para 4,7 e diminuiu o número de raízes de 3,7 para 3,4. O incremento da concentração de sacarose do meio MS reduziu o número de folhas de 5,0 para 4,1 e o comprimento da parte aérea de 2,4 para 2,1 cm. Apenas as concentrações de sais do meio MS influenciaram a sobrevivência ex vitro das mudas de batata, sendo que a redução da concentração promoveu o aumento da sobrevivência, passando de 94,8% para 97,5%. A aclimatização em sistema de cultivo sem solo não é limitante à produção de mudas de batata, podendo ser realizada tanto em placa flutuante quanto em substrato mineral, subirrigados com solução nutritiva.

Despite the good technological understanding about in vitro micropropagation of potato, there is no information regarding plantlet behavior during acclimatization. Thus, the aim of this work was to evaluate the effect of MS salt and sucrose concentrations in the in vitro multiplication and acclimatization of potato plantlets in soilless system. The experiment was carried out in laboratory and greenhouse as a factorial in a complete random design, with four replications of 20 explants. The in vitro multiplication of three potato clones (Asterix, Macaca, and SMINIA793101-3) was assessed in different salt (half and complete medium) and sucrose (30, 45 and 60 g L-1) concentrations of the MS medium. Plantlets of each treatment were acclimatized in two soilless systems (floating and mineral substrate) under greenhouse conditions. During in vitro multiplication, there were differences among clones, except for root number. Increasing the salt concentration of the MS medium increased the number of leaves from 4.4 to 4.7, and reduced the number of roots from 3.7 to 3.4. Increasing the sucrose concentration of the MS medium reduced the number of leaves from 5.0 to 4.1 and the shoot length from 2.4 to 2.1 cm. Only the MS salt concentrations affected the ex vitro survival of potato plantlets; reducing salt concentration increased the survival from 94.8% to 97.5%. Acclimatization in soilless system is not a limiting step for the production of potato plantlets either in floating or mineral substrate, underirrigated with nutrient solution.

Avaliou-se o efeito antiproliferativo de infusões de Pluchea sagittalis usando o teste de Allium cepa. Foram usadas infusões em três concentrações (2,5, 5 e 25g dm-3) de folhas cultivadas em três ambientes (in vitro, sala de crescimento climatizada e em campo). Foram usados seis grupos de bulbos para cada um dos 8 tratamentos e o os índices mitóticos foram obtidos a partir de 6000 células por tratamento. Concluiu-se que a infusão de folhas de P. sagittalis cultivadas em campo possui grande atividade antiproliferativa, bem como o sistema de cultivo de plantas influencia o potencial antiproliferativo.

We evaluated the antiproliferative effect of infusions from Pluchea sagittalis using the Allium cepa test. Infusions in three concentrations (2.5, 5, and 25 g dm-3) of leaves cultivated in three environments (in vitro, acclimatized growth chamber, and field) were used. Six onion bulbs were used for each of the eight treatments, and the mitotic index was obtained from 6000 cells per treatment. In conclusion, leaf infusions of P. sagittalis cultivated in the field have a high antiproliferative activity, as well as the cultivation system influences the antiproliferative potential.

No presente estudo, os efeitos do chumbo (Pb) sobre o crescimento, a concentração de pigmentos fotossintéticos, a peroxidação lipídica, a percentagem de extravazamento de eletrólitos (ELP), a oxidação protéica, a atividade das enzimas aminolevulinato desidratase (ALA-D; E.C. 4.2.1.24), peroxidase do ascorbato (APX; E.C. 1.11.1.11), catalase (CAT; E.C. 1.11.1.6) e dismutase do superóxido (SOD; E.C. 1.15.1.1) e as concentrações de ácido ascórbico (AsA), de grupos tióis não-protéicos (NPSH) e de proteínas solúveis totais foram investigados em plântulas de pepino (Cucumis sativus L.). As plântulas foram cultivadas in vitro em um substrato solidificado com ágar contendo três concentrações de Pb na forma de (C2H3O2)Pb.3H2O (0, 100, 400 e 1000 µmol L-1), durante 10 dias. O aumento da concentração de Pb no substrato ocasionou um aumento da concentração de Pb tanto nas raízes quanto na parte aérea. O Pb foi acumulado em maior quantidade nas raízes. O comprimento radicular e a matéria fresca total foram diminuídos nas duas maiores concentrações de Pb. O pepino não apresentou redução no comprimento da parte aérea e na matéria seca total nos tratamento de Pb. A maior concentração de Pb diminuiu o conteúdo de água e a atividade da ALA-D bem como aumentou as concentrações de aldeído malônico, de grupos carbonil e de proteínas solúveis totais. A concentração de carotenóides aumentou em 100 e 400 µmol Pb L-1, enquanto a concentração de clorofila e a ELP não foram afetadas pelo estresse com Pb. A atividade da APX foi inibida, enquanto as atividades da CAT e SOD foram aumentadas em todas as concentrações de Pb. A concentração de AsA aumentou sob 400 e 1000 µmol Pb L-1, enquanto a de NPSH aumentou somente na maior concentração de Pb. Portanto, a exposição a altas concentrações de Pb causou estresse oxidativo e o sistema antioxidante das plântulas de pepino não foi capaz de reverter esta situação, contribuindo para a redução no crescimento.

In this study, the effects of lead (Pb) on growth, photosynthetic pigments concentration, lipid peroxidation, electrolyte leakage percentage (ELP), protein oxidation, aminolevulinate dehydratase (ALA-D; E.C. 4.2.1.24), ascorbate peroxidase (APX; E.C. 1.11.1.11), catalase (CAT; E.C. 1.11.1.6) and superoxide dismutase (SOD; E.C. 1.15.1.1) activities, and ascorbic acid (AsA), non-protein thiol groups (NPSH) and total soluble protein concentrations in cucumber seedlings (Cucumis sativus L.) were investigated. Seedlings were grown in vitro in an agar-solidified substrate containing three Pb levels as (C2H3O2)Pb.3H2O (0, 100, 400, and 1000 µmol L-1) for 10 d. Increasing Pb concentrations in substrate enhanced Pb concentration in both roots and shoot. Pb accumulated at a higher amount in roots. Root length and total fresh weight were decreased at the two highest Pb concentrations. Cucumber showed no reduction in shoot length and total dry weight at any Pb level. The highest Pb concentration decreased water content and ALA-D activity as well as increased malondialdehyde, carbonyls and total soluble protein concentrations. Carotenoids concentration enhanced at 100 and 400 µmol Pb L-1, while chlorophyll concentration and ELP were not affected by Pb stress. Activity of APX was inhibited while the activities of CAT and SOD were increased at all Pb concentrations. AsA was enhanced at 400 and 1000 µmol Pb L-1 whereas NPSH were increased only at the highest Pb concentration. Therefore, high Pb-exposure caused oxidative stress, and the antioxidant system of the cucumber seedlings was not sufficient to revert it, contributing for growth reduction.

Plântulas de Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen foram cultivadas em cinco níveis (0, 20, 40, 60 e 80 μM) de cádmio (Cd) em um sistema hidropônico durante 7 d, visando-se analisar o crescimento, as concentrações de micronutrientes, clorofilas e carotenóides, bem como as atividades da desidratase do ácido δ-aminolevulínico (ALA-D; E.C.4.2.1.24) e fosfatase ácida (AP; E.C.3.1.3.2) nas plantas. A concentração de Cd, na parte aérea e raízes, aumentou com o incremento dos níveis de Cd. A concentração de Cd nas raízes foi, em média, 12 vezes maior do que na parte aérea. O comprimento das raízes não foi afetado pelos tratamentos de Cd. Em contraste, a biomassa seca da parte aérea e raízes aumentou significativamente pela adição de 20 e 40 μM Cd. Além disso, a biomassa seca total das plantas somente diminuiu no nível de 80 μM Cd em relação à das plantas-controle. Por outro lado, a biomassa radicular diminuiu significativamente pela adição de Cd a níveis superiores a 40 μM. Constatou-se resposta dependente do órgão e do micronutriente à toxicidade de Cd. As concentrações de Zn e Cu na parte aérea e raízes não foram alteradas pela presença de Cd. A absorção de Mn foi diminuída pelo estresse de Cd, porém sua translocação não foi alterada. Um efeito sinergístico do Cd na concentração de Fe nas raízes foi observado nos níveis de 20 e 80 μM Cd. As atividades da ALA-D e AP foram diminuídas com o incremento dos níveis de Cd, porém a ALA-D foi mais afetada. Naquelas concentrações de Cd, a concentração de clorofila também foi diminuída. Houve uma correlação positiva entre as concentrações de carotenóides e clorofila. Os resultados indicam que a P. glomerata parece ter algum grau de tolerância ao Cd.

Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen plantlets were grown under different cadmium (Cd) concentrations (0, 20, 40, 60 and 80 μM) in a hydroponic system during 7 d. Plant growth, micronutrient, chlorophyll and carotenoid concentrations, as well as δ-aminolevulinic acid dehydratase (ALA-D; E.C.4.2.1.24) and acid phosphatase (AP; E.C.3.1.3.2) activities were then analysed. Cadmium concentration in both shoots and roots increased with increasing external Cd levels. Metal concentration was on average 12-fold greater in root than in shoot tissues. Root length was unaffected by Cd treatments. In contrast, dry weight of both shoot and roots increased significantly upon addition of 20 and 40 μM Cd. Moreover, shoot and total plant dry weight was only reduced in plants treated with 80 μM Cd. Conversely, root dry weight decreased significantly upon addition of Cd concentrations above 40 μM. A micronutrient- and organ-dependent response to Cd toxicity was observed. Zinc and Cu concentrations in both shoot and roots did not alter upon treatment with Cd. Cadmium stress reduced Mn uptake but not its translocation within the plant. A synergistic effect of Cd on Fe concentration in root at 20 μM and 80 μM Cd levels was observed. The activity of AP, and especially that of ALA-D, was reduced with increasing Cd levels. At those these Cd levels, chlorophyll concentration was also reduced. There was a positive correlation between concentrations of carotenoids and chlorophylls. Our results indicate that P. glomerata seems to have some degree of Cd tolerance.

Atoxicidade do alumínio é um problema sério em solos brasileiros e a seleção de clones de batata é uma estratégia importante para produzir essa cultura em tais solos. Clones de batata, Macaca, SMIC148-A, Dakota Rose e Solanum microdontum, foram cultivados em solução nutritiva (pH 4.0) com 0, 50, 100, 150 e 200 mg Al L-1. Após 7 d, o teor de Al em raízes e parte aérea em todos clones aumentou linearmente com o suprimento de Al. Baseado no crescimento relativo da raiz, os clones S. microdontum e SMIC148-A foram considerados tolerantes ao Al, enquanto os clones Macaca e Dakota Rose foram considerados sensíveis. O crescimento da parte aérea do clone Macaca diminuiu linearmente com o Al. A concentração de H2O2 nas raízes de ambos os clones sensíveis ao Al aumentou com o suprimento de Al, enquanto nos clones tolerantes houve decréscimo (SMIC148-A) ou falta de resposta (S. microdontum). A concentração de H2O2 na parte aérea aumentou linearmente em Macaca, enquanto em Dakota Rose houve uma relação quadrática com os níveis de Al. Por outro lado, nos clones tolerantes ao Al a concentração de H2O2 não foi alterada (S. microdontum) ou foi reduzida (SMIC148-A). A atividade da catalase (CAT) nas raízes de ambos clones sensíveis ao Al aumentou com o suprimento de Al, enquanto nos clones tolerantes não houve alteração (SMIC148-A) ou, então, redução (S. microdontum). Na parte aérea, a atividade da CAT em S. microdontum aumentou com o suprimento de Al. Em todos clones de batata, a concentração de clorofila variou curvilinearmente em relação ao suprimento de Al; nos clones sensíveis, a concentração de clorofila diminuiu pela adição de Al em níveis acima de 100 mg L-1, porém em SMIC148-A houve aumento na presença de Al (na faixa próxima a 100 e 150 mg L-1) e diminuição em S. microdontum, independentemente do tratamento de Al. A concentração de carotenóides nos clones sensíveis ao Al diminuiu linearmente, em resposta ao Al. O Al aumentou a peroxidação lipídica em raízes dos clones sensíveis, enquanto na parte aérea houve aumento linear nesses clones e também em S. microdontum (próximo a 50 mg Al L-1). A oxidação protéica foi observada principalmente nas raízes dos clones sensíveis ao alumínio. Entretanto, foi observada oxidação protéica na parte aérea de todos clones de batata, em resposta ao Al. Estes resultados indicam que o estresse oxidativo causado por Al em batata pode prejudicar vários componentes celulares, principalmente nos clones sensíveis ao metal.

Aluminum toxicity is a serious problem in Brazilian soils and selecting potato clones is an important strategy to produce this crop on these kinds of soils. Potato clones, Macaca, SMIC148-A, Dakota Rose, and Solanum microdontum, were grown in a nutrient solution (pH 4.0) with 0, 50, 100, 150 and 200 mg Al L-1. After 7 d, Al concentration in both root system and shoot of all clones increased linearly with increasing Al levels. Based on relative root growth, S. microdontum and SMIC148-A were considered Al-tolerant clones, whereas Macaca and Dakota Rose were considered Al-sensitive. Shoot growth in Macaca linearly decreased with increasing Al levels. Root H2O2 concentration in both Al-sensitive clones increased with increasing Al supply, whereas in Al-tolerant clones it either decreased (SMIC148-A) or demonstrated no alteration (S. microdontum). Shoot H2O2 concentration increased linearly in Macaca, whereas for Dakota Rose it showed a quadratic relationship with Al levels. On the other hand, shoot H2O2 concentration in the Al-tolerant clones either demonstrated no alteration (S. microdontum) or presented lower levels (SMIC148-A). Root catalase (CAT) activity in both Al-sensitive clones increased with increasing Al levels, whereas in Al-tolerant clones it either demonstrated no alteration (SMIC148-A) or presented lower levels (S. microdontum). Shoot CAT activity in the S. microdontum increased curvilinearly with increasing Al levels. In all potato clones, chlorophyll concentration showed a curvilinear response to Al supply, where in Al-sensitive clones it decreased upon addition of Al exceeding 100 mg L-1, but in SMIC148-A it increased at levels between approximately 100 and 150 mg L-1, and decreased in S. microdontum regardless of the Al level. Carotenoid concentrations in the Al-sensitive clones were linearly decreased with increasing Al levels. Aluminum supply caused root lipid peroxidation only in the Al-sensitive clones, whereas in the shoot it increased linearly in the Al-sensitive clones and in S. microdontum it only increased at around 50 mg L-1. Most of root protein oxidation was only observed in the Al-sensitive clones. However, shoot protein oxidation was increased with increasing Al levels for all potato clones. These results indicate that oxidative stress caused by Al in potato may harm several components of the cell, mainly in Al-sensitive clones.

No presente estudo, os efeitos do cádmio (Cd) sobre a peroxidação lipídica, o extravazamento de eletrólitos, a oxidação protéica, a atividade das enzimas peroxidase do ascorbato (APX; E.C. 1.11.1.11), catalase (CAT; E.C. 1.11.1.6) e dismutase do superóxido (SOD; E.C. 1.15.1.1) e as concentrações de ácido ascórbico, de grupos tióis não-protéicos e de proteínas solúveis totais foram investigados em plântulas de pepino (Cucumis sativus L.). As plântulas foram cultivadas in vitro em um substrato solidificado com ágar contendo quatro concentrações de Cd na forma de CdCl2 (0, 100, 400 e 1000 µmol L-1), durante 10 d. A menor concentração de Cd diminuiu a concentração de aldeído malônico. O extravazamento de eletrólitos aumentou somente em 1000 µmol Cd L-1, enquanto a oxidação protéica e a concentração de proteínas solúveis totais foram aumentadas somente em 400 e 1000 µmol Cd L-1. A atividade da APX foi inibida, enquanto as atividades da CAT e SOD foram aumentadas em todas as concentrações de Cd. A concentração de ácido ascórbico aumentou sob 400 e 1000 µmol Cd L-1, enquanto a de grupos tióis não-protéicos aumentou em todas as concentrações de Cd. Os resultados evidenciam a importância do sistema antioxidante enzimático e não-enzimático na resposta à toxicidade de cádmio em plântulas de pepino.

In this study, the effects of cadmium (Cd) on lipid peroxidation, electrolyte leakage, protein oxidation, ascorbate peroxidase (APX; E.C. 1.11.1.11), catalase (CAT; E.C. 1.11.1.6) and superoxide dismutase (SOD; E.C. 1.15.1.1) activities, and ascorbic acid, non-protein thiol groups and total soluble protein contents in cucumber seedlings (Cucumis sativus L.) were investigated. Seedlings were grown in vitro in an agar-solidified substrate containing four Cd levels as CdCl2 (0, 100, 400, and 1000 µmol L-1) for 10 d. The lowest Cd level decreased the malondialdehyde concentration. Electrolyte leakage increased only at 1000 µmol Cd L-1, whereas protein oxidation and total soluble protein content were enhanced at 400 and 1000 µmol Cd L-1. Activity of APX was inhibited while the activities of CAT and SOD were increased at all Cd concentrations. Ascorbic acid was enhanced at 400 and 1000 µmol Cd L-1 whereas non-protein thiol groups were increased at all Cd supplies. The results evidence the importance of the enzymatic and non-enzymatic antioxidant system in response to cadmium toxicity in cucumber seedlings.