O feijão (Phaseolus vulgaris L.) é a leguminosa mais importante do mundo, fornecendo proteína, sais minerais e fibra dietética de baixo custo e elevada qualidade para a nutrição humana. A cultura foi originada em centros de diversidade do continente americano e exibe capacidade de adaptação a condições ambientais diversas, incluindo a solos com baixo pH. Os solos ácidos ocupam 30% das áreas agro-florestais do globo terrestre. Na Madeira, os Andossolos ácidos e os Cambissolos insaturados constituem os grupos dominantes de solos. Geralmente, em condições de acidez e infertilidade, além da toxicidade do hidrogenião (H+), a presença de alumínio solúvel (Al) na solução do solo constitui um dos factores abióticos mais limitantes do desenvolvimento e rendimento das culturas. No terreno, as raízes ocultas são também afectadas e a redução do crescimento radicular pode ser observada muito precocemente nas plantas jovens. Foram testadas cinquenta cultivares tradicionais de feijoeiro do Arquipélago da Madeira, sob condições controladas, em relação à tolerância a 50 µM Al com pH 4.4. Das cultivares tradicionais estudadas, a maioria mostrou ter sensibilidade moderada ou elevada à toxicidade do Al. Contudo, quinze evidenciaram tolerância à toxicidade do Al, expressa pela média do alongamento relativo da raiz principal (RRE) superior a 50%, enquanto seis alcançaram valores acima de 60%. O germoplasma de feijão da Madeira constitui um recurso valioso em agricultura sustentável em solos ácidos e poderá contribuir para o melhoramento genético da cultura relativamente à tolerância ao Al.

Common bean (Phaseolus vulgaris L.) is the most important legume crop in the world, providing low-cost, high quality protein, minerals and dietary fiber for human nutrition. The crop was originated from diversity centers in America and exhibits adaptation abilities to different environmental conditions, including soil with low pH. Acid soils occupy 30% of the agro ecosystem areas in the world. In Madeira, acid Andosols and unsatured Cambisols are the dominant groups of soils. Generally, under acidic and infertile conditions, besides of H+ toxicity, soluble aluminium (Al) is the most important abiotic factor limiting plant development and crop productivity. In the field, the hidden roots are also affected and the reduction of root growth under Al stress can be clearly observed in early stages. Seedlings of fifty bean accessions from the Archipelago of Madeira were tested under controlled conditions in the presence of 50 µM Al at pH 4.4. In general, the tested germplasm appeared to be sensitive or very sensitive to Al toxicity. However, fifteen traditional cultivars clearly exhibited elevated Al-tolerance, with an average root relative elongation (RRE) exceeding 50%, while top six accessions surpassed the 60% RRE mark. The Madeira bean germplasm is a valuable resource for sustainable crop production in acid soils and it could be used as parental lines in breeding programs aimed for Al tolerance in common beans.

Desde o século quinze que é tradicionalmente cultivado trigo na Ilha da Madeira. Em sequeiro, sob condições microclimáticas diversificadas, em terraços isolados e dispostos em encostas íngremes, o trigo ocupa solos ácidos, sobretudo da classe dos Andossolos, com elevada concentração de ferro. Nestes solos, os óxidos de ferro constituem o principal agente inorgânico de ligação das partículas do solo, contribuindo para a estabilidade dos agregados. Foi realizada uma experiência com sessenta cultivares tradicionais de trigo (landraces de Triticum spp.) do Banco de Germoplasma, da Universidade da Madeira, em soluções nutritivas com 10 (controlo) ou 600 mM Fe, durante 5 dias, após 2 dias de crescimento inicial das plântulas. O alongamento da principal raiz primária foi medido para cada planta sob stress e calculada a média do incremento relativo ao controlo (como percentagem de Incremento Radicular Relativo ou IRR; n = 28). O IRR evidenciou ser um indicador sensível da toxicidade do ferro em trigo. Mais de 85% do germoplasma estudado evidenciou IRR superior a 50%, enquanto o IRR correspondente a sete landraces ultrapassou o valor de 70%. Isto foi considerado como indicador da maior tolerância ao excesso de ferro destas landraces de trigo, as quais poderão ter especial interesse na ocupação de solos ricos em compostos inorgânicos de ferro, nas zonas tropicais e subtropicais.

Since the fifteen century, the rainfed-cultivation of wheat for grain is traditionally performed on the Island of Madeira. Under several microclimatic conditions and along very sloppy mountains, the landraces are grown on isolated terraces of Andosols with high amounts of iron. Iron oxides are the main inorganic binding agent contributing to the stability of aggregates and to soil fertility in long-term sustainable agriculture in acid and iron-rich soils. After a two day period of seedling initial growth, a screening test of sixty traditional wheat (Triticum spp.) landraces from the ISOPlexis Genebank at the University of Madeira, Funchal, was performed using nutrient solutions containing 10 or 600 mM Fe, during five days, under controlled laboratory conditions. The elongation of the longest primary root was measured for each genotype and the mean root increment relative to control (as, % relative root increment or RRI; n=28) calculated. This parameter appeared to be a sensitive indicator of Fe tolerance in wheat. Over 85% of wheat germplasm showed the RRI higher than 50%, while the RRI of seven accessions exceeded 70%. This indicates that those landraces are Fe tolerant and might be of particular interest for cultivation under acid rich iron soils of tropical and subtropical areas.

O triticale constitui uma cultura tolerante a condições climáticas e edáficas extremas, estando bem adaptado a solos ácidos, com níveis tóxicos de Al. A satisfação das necessidades cerealíferas crescentes da população mundial é o desafio fundamental da agricultura sustentável, evitando a poluição antropogénica, frequentemente por compostos azotados contaminantes de aquíferos e da atmosfera. Foi estudado o enriquecimento amoniacal na adubação azotada em triticale, na presença de alumínio tóxico. As plantas com três dias do genótipo tolerante ao Al TTE 9203 foram sujeitas à presença de 0 ou 370 mM Al e receberam as quatro proporções de NO3-/ NH4+ seguintes 15:1, 8:1, 3:1 e 1:1, tendo sido fixada a concentração total de 3,2 mM N nas diferentes modalidades em solução nutritiva. Relativamente aos correspondentes controlos, os tratamentos com 370 mM Al induziram reduções importantes no crescimento, que variaram significativamente entre 75,3% e 47,3% do comprimento radicular, 80% a 60% da biomassa radicular e 89% a 71% da biomassa aérea, segundo a proporção de NO3-/ NH4+ presente na solução nutritiva. Efectivamente, o Al tóxico reduziu muito significativamente a absorção de nitrato pelas plantas. O efeito negativo do Al nas jovens plantas foi mais evidente na modalidade com a proporção 15:1 NO3-/ NH4+, tendo a presença de Al provocado as reduções de 52,7 % do alongamento da radícula mais longa e de 40,6 % da biomassa fresca de raiz produzida em quatro dias de tratamento. Pelo contrário, na modalidade com a proporção 8:1 NO3-/ NH4+, as raízes das plantas sofreram as reduções mínimas daqueles parâmetros relativamente ao correspondente controlo (24,7 % e 20,3 %, respectivamente). No seu conjunto, os resultados obtidos indicaram que o NH4+ pode aliviar a toxicidade do Al em triticale, na fase vegetativa precoce que constitui a mais susceptível à toxicidade daquele metal. Sob stress por Al, a proporção de NO3-/ NH4+ ideal para o crescimento das plântulas e maior eficiência de uso do azoto será aproximadamente de 8:1. São discutidos aspectos económicos e ecológicos da utilização de fontes alternativas de azoto amoniacal na fertilização da cultura.

Triticale has proven to be a tolerant crop in many places around the globe, under extreme climatic and edaphic conditions, particularly in Al-toxic soils. To suffice the growing food demand of the world population, one of the most important goal is the sustainable increase of cereal production avoiding the anthropogenic pollution, often air and groundwater contamination by volatilization and leaching of N compounds. The effects of enhanced ammonia proportion in relation to nitrate nutrition in hydroponics, with or without Al, were investigated on the short-term growth of triticale plants. Three days old plants of the Al-tolerant genotype TTE 9203 were submitted to 0 or 370 mM Al and received different NO3-/ NH4+ ratios with the four proportions 15:1, 8:1, 3:1 and 1:1 (with fixed total N concentration at 3.2 mM in all treatments). In relation to the corresponding control solutions, 370 mM Al induced important decreases in root length, ranging from 75.3 % to 47.3 %, reductions in fresh weight from 80 % to 60 % in roots, and from 89 % to 71 % in shoots, depending on the NO3-/ NH4+ ratio. A decrease in NO3- net uptake was shown by plants in the presence of Al. The most detrimental Al effect for young plant growth in nutrient solutions was observed with the 15:1 NO3-/ NH4+ ratio, which induced the highest reductions of length of the main root (52.7 % reduction relative to control) and of root biomass fresh weight (40.6 %) in four days of treatment. By the contrary, the plants grown in the 8:1 ratio solution with Al suffered the smallest reductions of root length (24.7 % in 370 mM Al treatment relative to control) and of root biomass fresh weight (20.3 %). Taken together the results indicate that NH4+ can alleviate Al toxicity in triticale and point out the ideal NO3-/ NH4+ proportion of 8:1 as the best for these young plants growth and N use efficiency, under acidic and Al toxic condition. Some economical and ecological advantages of NH4+- N sources use in plant fertilization are discussed.

O objetivo deste trabalho foi determinar a origem geográfica do "pool" genético do feijoeiro-comum (Phaseolus vulgaris) da ilha da Madeira, Portugal. Os perfis de faseolinas de 50 acessos que representam a diversidade do feijoeiro-comum coletados na ilha da Madeira, conservados no banco de germoplasma ISOPlexis, foram analisados por meio do sistema de eletroforese automática Experion, baseado na tecnologia "lab-on-a-chip". Cinco variedades padrão de feijoeiro, com perfis típicos de faseolina, foram usadas para determinar a origem fitogeográfica dos acessos de feijoeiro-comum da ilha da Madeira. Noventa e dois por cento dos acessos exibiram um perfil consistente com o dos tipos pertencentes ao "pool" genético Andino, enquanto não foi possível determinar a origem de 8% dos acessos restantes. A aplicação de um coeficiente de similaridade de 85%, com base em correlações de Pearson, aumentou o número de acessos com perfil incerto. A abordagem analítica utilizada permitiu determinar a origem andina do "pool" genético em 98% dos casos, e o agrupamento da variabilidade observada entre os feijões da Madeira.

The objective of this work was to determine the geographic origin of the Madeiran common bean (Phaseolus vulgaris) gene pool. Phaseolin patterns of 50 accessions representing the diversity of common bean collected in Madeira, Portugal, and conserved in the ISOPlexis Germplasm Bank, were analysed using the Experion automated electrophoresis system, based on lab-on-a-chip technology. Five common bean standard varieties with typical phaseolin patterns were used to determine the phytogeographical origin of the Madeiran common bean accessions. Ninety two percent of the accessions exhibited a phaseolin pattern consistent with the one of common bean types belonging to the Andean gene pool, while the origin of the remaining 8% of the accessions was indistinguishable. The application of a similarity coefficient of 85%, based on Pearson correlations, increases the number of accessions with uncertain pattern. The analytical approach used permitted the determination of the origin of the common bean gene pool, which is Andean in 98% of the cases, and clustering of the observed variability among the Madeiran common beans.