Regional Worfesbop on Nuclear Techniques in Crop ...

November, 19 - 23, 1984Piracicaba, São Pawlo, Brasil

PROCEEDINGS OF THE

Regional Worfesbopon NuclearTechniques inCrop Production

AXAJSDO

Seminário Regional sobreTécnicas Nuclearesna Produçãode Plantas Agrícolas

Editors:Carlos Clemente CerriDiva Atbié

ORGANIZAÇÃO DOS ESTADOS AMERICANOS - OEAComissão Inter americana deEnergia Nuclear - CIEN

UNIVERSIDADE DE SAO PACEO - CSPCentro de linergia Nuclearna Agricultura - CENA

OF THEREGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUESIN CROP PRODUCTION

ANAIS DOSEMINÁRIO REGIONAL SOBRE TÉCNICAS NUCLEARESNA PRODUÇÃO DE PLANTAS AGRÍCOLAS

CENA - Centro de Energia Nuclear naAgricultura - bas developed into aninternationally known research Institute inrecent years. A specialized Institute of tbeUniversity of São Paulo, CENA bas been stronglysupported by tbe Comissão Nacional de EnergiaNuclear - CNEN -, witb technical assistance fromtbe United Nations Development Programmeand tbe International Atomic Energy Agency.Tbe objectives of CENA are to develop and applynuclear methods to agricultural andenvironmental researcb and improvement CENAbas botb a researcb and advanced teachingjunction, and bas developed a network ofcontacts and cooperative work throughoutBrasil and also overseas. Areas of work includePlant/Soil Relations (studies on soil organicmatter are being carried out in the Soil FertilitySection), Environment, Soil Microbiology, PlantBreeding, Biochemistry, Animal Science,Entomology and Electron Microscopy.

November, 19-23.1984Piracicaba, Soo Paulo, Brasil

PROCEEDINGS OF THE

Regional Workshopon NuclearTechniques inCrop Production

ANAIS DO

Seminário Regional sobreTécnicas Nuclearesna Produçãode Plantas Agrícolas

Editors:Carlos Clemente CerriDtoaAfbié

ORGANIZAÇÃO DOS ESTADOS AMERICANOS - OEAComissão ínteramericana deEnergia Nuclear - CIEN

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO - l/SPCentro de Energia Nuclearna Agricultura - CENA

UNIVERSoDADE DE SAO PAULO

ANTQMO HÉUO QUEMU VBRA

ENEAS SALATI

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f 3400 Pkaeie^a, SP — BMSILPhot»: (0194) 33-6122 — Tatar; (019) 1097 CSNA M

O conteúdo • a revisto dos tortos dos trabalhospublicados osslss Anais sfto 09 inteiraresponsabilidade dos respectivos autores.

Cópias destas Anais podam ser obtidas mediantesolicitação ao:

SerninÉrio Ropjonol sobra T6crtfces Nuclearesna Produção da Plantas Agrícolas

•iMiotaca

Centro de Energia Nuclear na Agricultura — CENAAv. Centenário s/n? — Caixa Postal 9613400 Piracicaba, 8P — BRASILTal.: (0194) 33-5122 — Telex: (019) 1097 CENA BR

© Cmm de Energia Nuclear na Agricultura daUniversidade de M o Paulo — CENA/U8P, 1964

BY: / PATROCINADO POR:

• Organização dos Estados Americanos / Comissão Interamerícana deEnergia Nuclear — OEA/CIEN

e Comissão Nacional de Energia Nuclear — CNEN

e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico— CNPq

PROMOTION OP: / PROMOÇÃO DE:

UNIVERSIDADE DE SAO PAULO — USPCentro de Energia Nuclear na Agricultura — CENA

ORGANIZING COMMITTEE: / COMITt ORGANIZADOR:

DIVAATHIÉAgência Internacional de Energia Atômica — AIEA/BRA/0/010 — CENA

CARLOS CLEMENTE CERRICentro de Energia Nuclear na Agricultura — CENA/USP

ENEAS SALATICentro de Energia Nuclear na Agricultura — CENA/USP

ApresentaçãoO esforço conjunto, desprendido pelaComissão Interamericana de EnergiaNuclear da Organização dos EstadosAmericanos — OEA-CIEN; ComissãoNacional de Energia Nuclear — CNEN —Brasil; Conselho Nacional deDesenvolvimento Científico e Tecnológico— CNPq; e da Universidade de São Pauloatravés do Centro de Energia Nuclear naAgricultura — CENA. tomou possível arealização do Seminário Regional sobreTécnicas Nucleares na Produção de PlantasAgrícolas, «wn Piracicaba. SP. de 19 a 23 denovembro de 1984. O Seminário foi criadopara proporcionar a oportunidade de seconsiderar e revisar o desenvolvimentorecente e em curso da aplicação de técnicasnucleares, radtoisótopos e isótopos estiveisno melhoramento da produção de plantasagrícolas.

Durante o evento foi feita a apresentaçãode trabalhos científicos inéditos, porpesquisadores de 15 países latinoamericanos(Argentina. Bolívia. Brasil. Chile. Colômbia.Costa Rica. Equador. Guatemala. Honduras.México. Paraguai. Peru. Uruguai.Venezuela. West Indies). Palestras proferidaspor pesquisadores da Alemanha Ocidental,Austria. Brasil. Canadá. Estados Unidos,Holanda e México, especialmenteconvidados, complementaram o programacientífico o qual foi composto de sete

Melhoramento de Plantas e Radiogenética —Esta sessão foi caracterizada por trabalhosna área de indução de mutação aplicada aomelhoramento de plantas, tanto depropagação sexual (sorgo, feijão, trigo,mamoeiro, soja) como assexual (seringueira,cana-de-açúcar, pimenta do reino, videirae citrus). Notou-se uma grande preocupaçãodos pesquisadores, em encontrar mutantesresistentes a doenças causadas por fungosou vírus. Igualmente procurou-se obtermutantes precoces ou com maior teor deproteína ou então para caracteresquantitativos. Os resultados apresentadoscomprovam que o uso de mutagénicos podese constituir em instrumento valioso para omelhorista quando aplicados com smetodologia correta.

Bioquímica a Nutrição de Plantas — Foienfatizada a utilização de carbono 14 comotraçador no estudo da fotossíntese e fluxodt> carbono nas plantas e, ainda, seguiu-se afertilização foliar utilizando "N e »P comotracadores.

Preservação. Armazenagem e Desinfestaçàode Alimentos — Os trabalhos econferências apresentados nesta sessãocomprovaram que a técnica de irradiaçãopromoveu a manutenção da qualidade doalimento, aumento da qualidade higiênicacom evidente diminuição da carga debactérias prejudiciais, diminuição daquantidade de conservamos químicos, alémde novos tipos de embalagem. Deu-seespecial atenção è inibição de brotaçãoprincipalmente de batata e cebola,aumento do período pré-maturaçáo demanga, mamão, abacate, tomate echampignon.

Entomologia — Ficou bem demonstrado quea Técnica de Inseto Estéril é muitoimportante no manejo integrado das pragase que é especialmente eficiente para tipos-.:"~r.•.-•"-. d*» moscas, tanto da famíliaCaiiiptiOhdae como da Tephrftidea.Microbioiogia do Solo — Nesta sessão ostrabalhos apresentados utilizaram sobretudoo 3H, "S, 1SN para esclarecer váriosaspectos da nutrição e desenvolvimento deplantas em interação com osmicroorganismos.

Fertilidade do Solo — A maioria dostrabalhos apresentados apoiou-se na técnicado uso do 1SN para avaliação da eficiência,volatização. recuperação e época deaplicação de fertilizantes nitrogenados. Osdemais trabalhos referiram-se à marcaçãode fertilizantes, e metodologia ecaracterização de fósforo no solo.

Física do Solo — Tratou-se da dinâmica daágua e nutrientes no sistema solo-planta.Abordou-se também o problema davariabílidade espacial e parâmetros do solo ecomo utilizar as técnicas geo-estatísticaspara tentar esclarecer o problema.

Os editores desejam expressar aqui seussinceros agradecimentos à EstaçãoExperimental de Limeira/InstitutoAgronômico do Estado, â Planalsucar/Araras,ao Instituto de Tecnologia de Alimentos —ITAL/Campinas pela hospitalidade oferecidaaos participantes, à Fundação de EstudosAgrários "Luiz de Queiroz" — FEALQ/Piracicaba, pela inestimável contribuiçãoprestada na fase de publicação destes Anaise, finalmente, aos funcionários do CENA quecom solicitude e dedicação facilitaram nossotrabalho de coordenação.

CARLOS CLEMENTE CERRIDIVA ATHIÊ

VII

CONTENTS/SUMÁRIO

MM IIMIIOQSIMIICB/ RAVinOrMMIHO <•• n l M M mRadiogenética

• Alterations in biochemical and physiological characters inradiation-induced mutants of grain legumesMQLLER, H. P 3

• Obtenção de resistência em seringueira a Microcyclus uhiatravés da indução de mutação.I. Determinação da radiossensitividade de gemas de seringueiraMENTEN. J. O. M.; TULMANN NETO, A.; ANDO. A.; CARDOSO. M-; PINHEIRO. J. . . 13

• Variacion radioinducida aplicada ai mejoramiento genético deisorgo (Sorghum tricolor (L) Moench)GUTIERREZ DEL RIO, E , 17

e Evaluacion de mutaciones inducidas por radiacion gamma(Co-60) en dos variedades de Phaseolus vulgaris LSILVA, R. M.; LOPEZ, S. 8.; ROLDAN. R. M 27

• Seleção de mutantes induzidos de feijoeiro (P. vulgaris, L.)resistentes ao vírus do mosaico dourado através de inoculaçãocom B. Tabaci mosca branca.Resultados parciaisMENTEN. U A. S.; MENTEN, J. O. M.; TULMANN NETO, A.; ANDO A.;FOLTRAN, L. M 33

• Efecto de las irradiaciones con rayos gamma Cobalto-60 enfrijol (Phaseolus vulgaris L) de Ia varfedad huastecoNAVARRO ALVAREZ, W 37

• Indução de mutações, através de raios gama, emcana-de-açúcarVIEIRA. M. A. S.; MATSUOKA. 8. ; RUSCHEL, R.; TULMANN NETO, A.; ANDO, A .. . 41

• Obtenção de mutantes resistentes ã fusariose empimenta-do-reino (Piper nigrum L)ANDO, A.; MENTEN, J. O. M.; TULMANN NETO, A.; ALBUQUERQUE, F.C.,HIRAKATA, K 47

• Mutacion induclda en trigo para calidad nutricionalBARRIGA, P.; FUENTES, R; MANOUIAN, N.; MANSILU, R 51

• Obtenção de mutantes "in vitro" por irradiação de tecidonucelar de citrus (Citrus sinensis Osb.)PASQUAL, M.; ANDO, A.; TULMANN NETO, A.: MENTEN, J. O. M 55

• Indução de mutaçào visando resistência à antrecnose emStyloaanthes guianansia (Aubl) Sw.JORQE, E. M. P. 0.; ALCANTARA, P. B.; MECELIS, N.R.; OHISI, O. M. A. A.;MENTEN, J. 0. M.; TULMANN NETO, A.; ANDO, A 61

• Radiossensitividade das sementes do marmeleiro (Cydonlaoblonga Mill.)DALL'ORTO, F. A. C ; OJIMA, M.; FERRAZ, \l. 8. B.; NASCIMENTO F», V. F.;HIROCE, R.; IOUE, T.; MENTEN, J. 0. M.; TULMANN NETO, A.; ANDO, A 65

IX

e Citogenetica e radtossensitividsde no melhoramento domarmeteiro (Cydonia obtonga Mill.)OAU'ORTO. F. A. C ; BARBOSA. W.; OJIMA, M.; FERRAZ. E. S. B.; CRUZ, N. D.;MENTEN, J. O. M.; TULMANN NETO. A.; ANDO, A 79

e Inducio de mutacio no melhoramento da sofa f&ycina max. L)TULMANN NETO. A.; MENTEN. J. O. M.; ANDO, A. SS

e Efecto de irradiacion gamma de *°Co en caracterescuantitttivos de cebada {Hordmm vulgare)SANTANA, T. C; GONZALEZ. F. C Í1

Want Nutrition an** Biochemistry/Bioquímica • Nutrição de Plantas

e Efectos del "stress" hídrico sobre Ia asimiladon fotosinteticay distribucion de 14C-fotosintato en maiz (Zee mays L) y frejol\Phaseolv9 vulgar}» L)MARTINEZ Y HUAMAN, C. A.; CERRI. C. C 103

e Translocaçfto sistemática e metabolismo do fungicidametalaxil-14C em plantas cítricasMUSUMECI. M. R.; RÜEGG, E. F 115

• Efeito residual na soqueira de cana-de-açúcar do nitrogênioda uréia aplicada por via foliar na cana-plantaTRIVELIN, P. C. O.; COLETI, J. T.; LARA CABEZAS, W. A. R 119

e Absorção foliar de fósforo pelo feijoeiro: efeitos de fontes,doses de uréia e sacaroseBOARETO, A. E.; MURAOKA, T.; ROSA. J. P. P 125

e Uso de técnicas nucleares en el area agropecuária en VenezuelaRAMIREZ C. R 133

Food Irradiation /Irradiação da Alimento»

e Irradiation of foodstuffs, possibilites and applicationsin agricultureLANOERAK, 0. It • 139

Entomology/Entofnologia

• Review and present status of the medfly Program in MexicoENKERUN 8., DIETER; LIEDO. P.; ORTIZ, Q.; REYS, J.; 8CHWARZ, A 151

Soil Mlcroblology/Mlcroblologla do Solo

e Absorção de hidrogênio por Azolla-Anabaana: comportamentoda hkJrogenase uptake e ATP-dependente no sistemaAzolla-Anabaana.RUSCHEL, A. P.; FREITAS, J. R.; SILVA, P. M 150

• Análise da biossíntese de RNA em célula de fumo infectadopelo vfrus do anel do pimentão (VAP)SILVA. D. M.; NOGUEIRA, N. L.: LAQE, 0 161

Soil Feftilfty and Fertilizar»/Fertilizante» • Fertilidade do Solo

a Fate of nitrogenous fertilizers in forest soilPANG. P. C. K 167

a Uso del nitrogeno del fertilizante por el cultivo de trigo en laregion semiarida pampeana. Argentina.LAZZARI, M. A.; LAURENT. G. C; VICTORIA, R. L 173

a Destino del "N-urea y '«N-sulfato de amonio en diferentesépocas aplicados a un cultivo de arroz cica-8 en condicionesde invernaderoBASTIDAS. O. Q.; VICTORIA. R. L; URQUIAQA C . S.; ALVAREZ, A.; MURAOKA, T. 183

a Metabolismo do Carbaril-MC em solos modificados pelaoxkJacâo da matéria orgânica e adição de glicoseHIRATA, R.; ROEGG, E. F 1»5

a Eficiência de utilização de uréia-"N pela cana-soca emtabuleiro costeiro de PernambucoSALCEOO, I. H.; SAMPAIO, E. V. S. B 205

a Efeitos da aplicação foliar de uréia e da adubação no solode sulfato de amônio e uréia na produção a aproveitamentodo N pelo feijoeiro [Phaseotus vulgaris L.)MURAOKA, T.; OLIVEIRA, J. P.; BOARETVO. A. E.; VICTORIA. R. L 211

a Fósforo isotopicamente intercambiable.Revision criticaBÁRBARO, N. 0 217

a Fósforo isotopicamente intercambiable como valor decorreccion para isotermas de adsorcion.Aplicaciones agrícolasLÓPEZ, S. C ; BÁRBARO, N. O.; ROJAS DE TRAMONTINI, S. L.; MARTINI, 0 229

Soil Physics/Fítica d* Solos

a Evaluation of soil water and plant nitrogen status bynuclear techniquesREICHAR3T, K.; KIRDA, C; ZAPATA, F.; HARDARSON, 0.; AXMANN, H 239

a Evapotranspiracion de un cultivo de maiz (Zee mays L.)CALVACHE, M.; ENGEL, G 247

a Tfcs use of MCI diffusion to assess changes in pore geometryof allophane soils resulting from dryingHOLDER, G O 257

ÍNDICE DE AUTORES 263

XI

Plant Breeding andRadiogeneticsMelhoramento de Plantas eRadiogenética

ALTERATIONS IN BIOCHEMICAL ANDPHYSIOLOGICAL CHARACTERS IN RADIATKNMNDUCED MUTANTSOF GRAIN LEGUMES

MÜLLER. HP.1

SUMMARY

On the basis of selected examples fromdifferent grain legumes the biochemically andphysiologically detectable alterations indistinct characters as caused by the actionof nutant genes are presented comparatively.Emphasis is directed towards the complicatedinteractions between different mutant genes inorder to evaluate the influence of thegenotypic constitution on the expression ofmutated genes.

Introduction.Considering the point of impact of

the application of nuclear techniques inhigher planta with the aim of improvingtheir productivity, the geneticist pre-ferentially regards the induction of mu-tations. The enthusiasm in earlier peri-ods of mutation breeding steered towardsobjectives which could be achieved in thefew cases only by chance.This was part-ly due to the complexicity of the respec-tive characters chosen which should beimproved.Numerous investigations duringthe last years mainly on the molecularbasis have revealed now a better under-standing on the genetic components whichare responsible for plant traits.Theyhave at the same time shown, that thephenotypic variation observed in mutantsare not only due to genetic events,eitherin structural or regulatory genes, butalso from epigenetic events which mayreflect altered levels of gene activity.For elucidating the numerous interactionsbetween genetic and epigenetic factors,,responsible for the pftenotyplc variationthe availability of the extensive col-lections of radiation-induced mutantsof different crop plants nowadays offernumerous opportunities for further im-provements in crop plant production, inquality and quantity. Efforts must bestarted in order to learn how desiredtraits are controlled genetically and forsolving practical and economic problems.

•Institute of Genetics, University of Bonn. FRG.

The cardinal point of all improve-ment of higher plants is to be aware thatwe have to introduce genetic variabilityinto the crop plants for selecting plantswith genes for desired traits. This shouldbe the first step towards higher levelsof improved adaptation and effectivenessof agricultural production.

Therefore, genetic programs for im-provement of plant production shouldfinally be base on the fact to learnhow desired traits are controlled gene-tically in order to manipulate theirinteractions in the desired manner.

Results and Discussion.Reviewing the international liter-

ature with regard to Induced mutations,including gene-,chromosome- and genomemutations, it becomes obvious that thenumber of experimentally produced mutantsof different crop plants is still in-creasing (1). Mutants constitute on oneside the material for increasing thefrequency of desirable genes, that meansthe variability, which can be enlargedin future, and, on the other side thematerial for investigating fundamentalbiological processes and their inter-actions which is basic for their under-standing. In this way many mutants arepreferentially of interest for basicresearch.

This will be illustrated in thefollowing schematical drawing, indicatingsome qualitative and quantitative traitswhich are influenced by mutant genes.A "standardized legume plant" is shownin order to characterize the effects con-cerning general traits affected by mu-tational events and their mutual anta-gonistic effects (Figure 1 ).Roughly, we can discriminate four mainareas of interest, namely- the flower structures and the reproduc-tive processes associated with i .^sestructures and ultimately the developmentof the seeds,- the external morphology of the foliage

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION

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Figure 1 : Interaction of processes in-fluencing productivity ofcrop plants.

leaves responsible for the regulationof entrance and exit of gases during day-time and night-time,- the photosynthetic apparatus which isinfluenced by a number of internal fac-tors inherent in the plant Itself, likestructure and chlorophyll content, accu-mulation of products of photosynthesiswithin the chlorophyll-bearing cells andinfluences of the protoplasm. There isa considerable variation with regard tothe interactions of these internal fac-tors between mutants and recomblnantseven when grown under the same environ-mental conditions. Furthermore, externalfactors like temperature, light, carbondioxide and water are effective,- the type of stems with different ex-ternal and Internal structure,

- the kinds of root systems, their physio-logical and dimensional balance with theshoot systems a* well as factors respon-sible for establishing the building upof the symbiontic association betweenbacteria and roots.Furthermore, the whole system is regu-lated by the combined action of hormonesystems and environmental factors.

All the factors mentioned aboveshow an enormous variation of phenotypicexpression between mutants of one varietyon a great diversity of sites of evenone cultivar so that one can assume thatthere exist considerable opportunitiesfor their improvement.

These aspects are not entirely newones, but it must emphasized that thereis a shortage in investigations for

OEA-ClEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP. BRASIL NOV., 19-23, 1984

learning "how" desired traits are con-trolled by Mutant genes.

The difficulties for exploringthe genetical background of a "desired"trait can be demonstrated, for instance,in the case of the storage proteins oflegune seeds.

Considering the amount of seed pro-teins in grain legumes, numerous attestshave been made for improving the seedprotein production by inducing Mutantsin different cultivara in order to se-lect for that trait. SuMjMrizing theresults of numerous research groups onecan state that, although for the expres-sion of that trait a considerable vari-ation could be achieved, the latter didnot exceed essentially the boundaries ofthe respective genera.This can be demonstrated for a largecollection of pea Mutants, as shown infigure 2.

Figure 2» Variation in the mean valuesfor the character "proteincontent of the seeds" in 138mutants of Pisum satlvum ascompared with 145o genotypesof the world collection.

Aa can be seen, there exista a largeincrease in variation by inducing muta-tions for protein content but It remainswithin the limits of the genus Pisum.(2).Thr same is valid for other grain legumesas shown in figure 3.The ranges of the character seed" proteinas flhown by horizontal lines indicateat the same time the variabiliy depending

Pl~*»,

1Pi»um !

Total Seat Protein Contort « M«D M 30 fO SO

Figure 3; Variability in seed proteincontent in Phaseolus and Pisum.

on the genotypes analysed, environmentalfactors and the intensive management ofthe crop plants(3).Thinking about theaefindings, we have only reached the sur-face of the problems. The seed proteincontent and composition•is a typicalquantitative character with a continuousvariation and controlled by multigenfamilies. Therefore, we cannot expectthat single Mutational events will con-tribute great effects in total seed pro-teinproduction. Important traits likethese are extremely complex. They arethe result of many interacting components(4). He need without doubt much more timebefore we understand these characterswell enough for employing them success-fully at the cellular and molecular level.Even many less complex aspects of plantfunction are still not well understood.As little is known about the molecularstructure and organization of the genomeor factors regulating individual geneexpression in plants, the first aim shouldbe to identify and understand rate limi-ting steps in metabolism and growth forcrop plants. A basic knowledge in genomestructure and gene expression must be de-veloped in order to realize the potentialfor transferring genes from one speciesto another, altering ONA-sequences anddeveloping metabolic and growth regula-tory products that promote or arrest theplant system. Therefore, it is necessaryto uae techniques for mutant selectiongenerating new genetic variants withina crop species , characterizing them atdifferent levels in order to overcomemany obstacles before genetic enginee-ring can become uaeful. for crop improve-ment.The practical value will,further-more, vary from crop to crop.

For elucidating the induced varia-bility in crop plants electrophoresls,especially isozyme technology is appearingas a powerful analytical tool which showsaspects of characters not yet exploredwithin and between species of crop plants.(5). In this connection we are workingmainly with seeds as differentiated or-gans which constitute the endpoint of anintegrated developmental process. Thegenetic information for e.g. storageproteins appears to be repressed In alltissues except for certain developmentalstages in the cotyledons when it is ac-tively expressed, studies concerning thekinetics of protein incorporation in the


cotyledons suggest that numerous biologi-cal processes contribute to differencesin protein content and quality among geno-types within species and higher taxonomicgroups(6). The analysis of the geneticstructure of different mutants requiresa discrimination as close as possible tothe DNA level. Since plants possess largeamounts of variation in genes specifyingisorymes, the isozyme-technique has pro-ven to be a suitable measure for geneticvariation. In order to find out suitablegenotypes it is always necessary to screenlarge numbers of mutants for collectingdata. For studying larger samples of seedmaterial we have developed a rapid methodfor identification and characterizationof even minor differences in isoelectricpoints of soluble seed proteins.lt isbased on the physiologically conditionedleakage of proteins from seeds withinthe first minutes after seed imbibition.Por analysing these soluble proteins ac-cording to their isoelectric points, smalltissue sections of dry cotyledons aredirectly extracted on the gel during iso-electric focusing. The insertion of thetissue into the electric field is accom-plished by placing a quarter of one co-tyledon on an agarose gel. The gel isthen placed on the precooled plate of aflat bed apparatus.Isoelectric focusingis performed for 2o min. with 5 mA. Atthe end of this time the tissue sectionsare removed. Afterwards the eleetrophor-etic separations run with 5 W for 7o-9ominutes. The detection of the proteinbands as.well as the isozymes is per-formed by the usual reaction mixtures(7).The viability of the seeds analysed isnot affected. This is especially of greatvalue if there are only small amountsof seeds available. The variations,furthermore, are not due to the extractionprocedures.Investigations were performed on 16 geno-types of the genus Pisum, including"species" and mutants(8).The results areshown in figure 4.(1: Pisum abyssinlcum; 2: Pisum elatiu*;3: Pisum Pulvum; 4: Pisum sativum ssp.transcaucasicum; SsPisum sativum ssp.sat.con.sat.,var.eplscopi; 6:Pisum sativumssp.sat.con.sat.var.episcopi, opal;7:Pisum sativum,ssp.sat.con.sat.var.f abi-formae; 8: Pisum sativum ssp.sat.con.speclosum var.capucin; 9«Pisum syriacum;1o: Pisum sativum ,cv. Paloma, initialline for mutations; 11s Pisum sativum cv.Kaliski, initial line for mutations; 12:Pisum sativum, mutant orange pod; 13:Pisum sativum, mutant orange cotyledon;14; Pisum sativum, mutant butterfly sti-pules; 15: Pisum sativum, mutant earlyflowering; 16: Pisum sativum, mutantbrown leaf spots).The schematical drawings of the bandingpatterns for the non-specific esterasesshow a distinct variation with regard tothe enzyme polymorphism in different geno-types. In the case of non-specific ester-ases it is known that differences in thepatterns can be caused by post-translatlo-nal modifications either of genetlcalor environmental factors. In this way

1 ,

2

3

4

5

6

7

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8 9

Figure 4; Genotype-specific zymogramsafter direct isoelectric to-cusing.

we can look for further parameters con-cerning the biochemical makeup of therespective genotypes. The broad varia-bility in isozyme patterns within thegenus Pisum is astonishing since it isknown to be monospecific. Pisum speciescan be regarded more or less as ecotypesof one ancestral species. Even in crossesof Pisum sativum with Pisum fulvum showinggreater genetic divergence than otherraces, with other peas, the progenies areat least partially fertile and all charac-ters studied were transferred withoutdifficulty. In this connection the ques-tion concerning morphological-biochemicalrelationships within the genus Pisum be-come Interesting. This genus representsanother example that strong biochemicalvariation is not coupled with correspon-ding morphological differences.The zymograms can also be used for eluci-dating climatic influences on plant devel-opment , as shown in figure 5.Plants of the initial line of our mutantcollection and one early-flowering mutant(46) were grown in the experimental fieldsin Brazil and Germany. The harvested seedswere analysed as described above. The

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Lin*LAP

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Figure 5: Comparison of the zymograms ofEST,LAP,MDH of two pea geno-types (IL,mutant 46) grown underdifferent climatic conditions,(B » Brazil, C • Germany).

study of the Multiple foras of enzymesprovides in this way a source of infor-mation not only for the genetic basis ofisozymes but also for the matter of re-gulation of protein incorporation intoseeds under different environmental con-ditions.The characterization of genotypes alsocan be useful for discerning betweengenotypes showing distinct physiologicalproperties. This can be shown in the caseof accessions of Phaseolus vulgaris ex-hibiting differences in the agglutinatingactivity of their lectins against redblood cells(7).This is demonstrated infigure 6.The banding patterns for proteins and forthe isozymes of the ADH and EST showclear differences between distinct geno-types of a large collection of Brazilianselected lines, adapted to marginal en-vironments, for disease resistance, wildtypes and primitive forms, mutants and

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Figure 6» Genetic diversity in Phaseolusvulgari«.

high yielding varieties. It must be em-phasised that in the drawings differentstaining intensities are not consideredin terms of quantitative aspects of seedprotein genetics. It is only referred tonumerical bandings.But electrophoretic methods are not onlyconvenient for characterizing gene mu-tations but also for chromosom"1 mutations(9). This will be shown in figure 7.The genotypes are characterized by thefollowing traits: Initial line, mutants17 A and 488 are homozygous for a reci-procal translocation, as indicated in thekaryogramdeft side). These genotypesshould help to get insights into themutual influences of genes as a conse-quence of position effects as well asgene-dosage effects. The SDS- proteinpatterns show distinct differences. Theybecome clearer in considering the isozymepatterns of the same genotypes, as shownin figure 8.Considering the patterns of the amino-peptidase, an enzyme which is closely in-volved in the mobilization of the seedstorage proteins during germination, wecan state differences with regard to thenumber of isozymes and the staining in-tensities of comparable bands. More dra-stic changes in isozyme patterns can befound for MDH while the other systems aremore or less unchanged. MDH is an enzymewhich seems to be involved in reactionsconcerning the enzymatic adaptation.The results show that by the action ofmutated genes a considerable heterogeneityis induced which can be exploited forcharacterizing distinct genotypes sincepolymorphic forms of enzymes may haveadaptive significance.Furthermore, theknowledge of the presence of enzymaticallyactive proteins found in seeds shouldconstitute a useful basis for studyingthe metabolic events during seed germi-nation .Provided with selected suitable geno-types the electrophoretic analysis bydirect isoelectric focusing of tissuesections allows a study of the inheritanceof distinct proteins, as shown in figure9.It is an example for the possibility ofevaluating genetical behaviour of singleproteins in the F2 generation of distinctgenotypes. The example concerns the in-heritance of proteins in seeds of a F2progeny of Pisum sativum from a cross be-tween parents having normally colouredyellow and orange cotyledons, showingfive different coloured segregants.In order to test the genetic control ofthe photoperiodic and thermoperiodlcreactions, pea mutants and recombinantswhich are homozygous for different mu-tant genes were grown in the phytotron.In general, pea plants are day-neutralso that the conditions of long-day, short"day can be analysed with regard to theexpression of distinct mutant genes. In-dependently from the expression of genesresponsible for growth and flowering, ripeseeds from numerous genotypes wer<s ana-lysed electrophoretically with regard totheir protein-'and Isozyme patterns. We


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OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, 3P, BRASIL NOV., 19-23, 19S4

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Figure losDirect isoelectric focusingof tissue sections of pea co-tyledons: protein patterns(pHgradient 4-6).

used seed material from plants grownunder long-day conditionsM2h light,temperature during day 25 C, duringnight 15 C) and compared the materialwith that grown in the experimentalfield. The results are shown in figures1oand 11.In the upper part of both figures thepatterns are drawn schematically accor-ding to criteria of Increasing stainingintensities of the respective bands, inthe lower parts the banding patterns aregrouped for comparison according to thegenotypes grown in the climate chamberand the experimental field.It can be seen that, although all geno-types shown uniformity in many charac-teristic bands - indicating the commongenetic basis - distinct quantitativedifferences can be seen in the wholespectrum of patterns(from left to right).The comparison of the protein- and iso-zyme patterns from seeds deriving fromexperimental field and from the phyto-tron reveal also distinct quantitativedifferences with regard to numerousbands, indicating a different expression

of the respective genes which code forthem. In this way the influence of en-vironmental factors on the regulationof protein incorporation can be analysed.Of great interest are genotypes whichshow qualitative differences, indicatingdrastic changes in gene expression. Inthis way some sort of "selection filter"is available for the rapid selection ofmutant genotypes which can be analysedIn detail for the understanding of re-gulatory processes.The results are manifold and shall notbe discussed more in detail. It remainsto state that we have the possibilityto use these techniques for collectingdesired genotypes, for exploiting theirgenetical potential and elucidatingthe basic principles e.g. of stress in-jury and resistance, since environmentalstresses like heat, drought, cold, salt,toxic ions are the main limiting factorsrestricting crop production. But we arein the early beginning of such investi-gations .The quantitative changes observed in theseed material deriving from different


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Figure 12: Developmental time table andprotein accumulation in seedsof Phaseolus and Pisum.

growing conditions may be due to gene-tically conditioned regulatory mechanismsinvolved in seed development that areresponsible for the final protein com-position. Morphogenetic studies on theembryogeny of Phaseolus show that seeddevelopment passes through nine distinctstages from fertilization to maturation,as shown in figure 12.This schematical drawing reveals thedifferent species-specific time-courses

of seed ripening as well as genotype-dependent accumulation of distinctstorage proteins in the seeds.The elu-cidation of the many interactions bet-ween flowering time, duration of seeddevelopment after flowering which aregenetically controlled and thereforemodifiable characters as well as the on-set of protein synthesis, its kineticsand its termination are a further fieldfor application of induced mutants(6).The last plant system to be regardedin this review is the root system whichalso shows a great variability with re-gard to the extent in different mutants,as shown in figure 13.

Figure 13; Root systems of mutants ofPisum.

But a more important point in legumesis the symbiontic nitrogen fixationwithin highly differentiated root no-dules. They are formed by interactions

10 OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

of Rhizobiu* with legumes. Consideringthe nodule formation in numerous mutantsof Pisum a considerable variation couldbe observed.This will be demonstratedin figure 14.The formation of the nodules that areeffective in nitrogen-fixation dependson the side of the plant fro* geneticinformations within the respective plants.It is known that one host protein isresponsible for protection of the oxygen-sensitive nitrogenase, but other hostproteins specific for the symbiosisare scarcely knownOo). But the under-standing of the functioning of untilnow speculative "symbiosis genes" wouldhelp in solving the problem of an en-hanced nitrogen fixation efficiency. Theother partner of the symbiontic asso-ciation , the bacteria, can more easilybe manipulated in the laboratorium.The potential for improving nitrogen-fixation through genetic manipulation

Figure 14s Nodulation in mutants of Pisum.

of host plants is not well-defined be-cause of the fact that the processesand the genes involved are not known.In this cas», perhaps, the reactionsof mutants of legumes lead to a betterunderstanding, avoiding further specu-lations on the feasibility of the pro-jects mentioned and the extension ofsymbiontic nitrogen-fixation in plantswhich do not benefit from the processesdescribed.In this connection another group ofproteins occurring in in the seeds andthe roots of legumes need consideration:the lectins. They seem to be importantdeterminants of host range specifity(6)in Rhizobium-legume symbiosis.But thehypothesis that they are responsiblefor recognizing the symbiontic Rhizobiais too simple to explain the relation-ships between bacteria and legume roots.A screening of the occurrence of lectinsand their electrophoretically separablesubunits is performed in cooperationwith colleagues in Piracicaba in Phaseo-lus , in Bonn with other legumes. Thefirst results have shown a genotype-specific dependent large heterogeneity.Also that variation roust be analysedin convenient genotypes more in detailin order to be able to connect occurrenceand biological function of th lectinsmore reliably.

Concluding remarks.Summarizing the various aspects of workperformed on radiation-induced mutantsin legumes, one can state that, histori-cally, the strategies used for screeningand generating strains producing largeamounts od e.g. seed proteins have in-cluded, primarily, random mutation and 'selection. This method, although success-ful in many cases has a moderate likeli-hood of general success.lt is necessaryto replace these methods by more direc-ted and rational techniques in exploi-ting the mutant material available.These procedures will be more effectivethan random screening for selection ofdesired characters. Studying the para-meters which affect the regulation ofbiosynthetic pathways in distinct geno-types, mutants or recombinants, willenlarge our present limited knowledgeand understanding of the genetic com-ponents responsible for plant traits,the presupposition for a variety ofpractical applications, including plantgenetic engineering. But this work re-quires combined efforts, persistenceand skill.

ALTERAÇÕES NOS CARACTERES BIOQUÍMICOS EFISIOLÓGICOS POR MUTAÇÃO INDUZIDA PORRADIAÇÃO EM GRÍOS DE LEGUMINOSAS.

SUMARIO

Com base em exemplos selecionados de diversosgrãos de leguminosas, faz-se uma comparaçãodas alterações passíveis de determinaçãobioquímica e fisolõgica, causadas pela açãode genes mutantes., em caracteres distintos.

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 11

Oã-te ênfase is «aplicadas Interações mtr t9tnts autantts diferentes a fIa dt st avaliara influência da constituição gtnetTpica naexpressão de gents autantts.Literatura.(1) Gottschalk, *.: Progr.Bot.45,189-2oK1983).(2)Gottschalk,N.,H.P.nailer,G.Nolff:Proc.Res.Co-Ordination Mtating.PAO/IKEA. Vienna, 1o5-123(1»75).(3)Mlll«r,H.P.:G6ttiR9«r PflansansOchttrSaainar 4,1o5.116(198o).(4)Mailar,H.P.:La9uaw Resaardt 2,29-4o(1978).

(5) M0ll*r,H.P.:Proc.1stMed.C<mf.G*Mt.747-764(1979).(6)MUler,H.P.tin Sead Proteína(W.Gott-achalk and R.P.Mailer eda.)tHartlnuaNijhoff/Dr.N.Junk,Publ.,The Bague,3o9-353(1983).(7)K011er,B.P.:Kulturpflanie 32,197-199(1983).(8) NOller, H.P.: 4th InternationalCongress on Isoxyaes.Austin,Texas,1982.(9) MQller,H.P.: The Nucleus 21.135-142(1978).do) Roberts,G.P. and N.J.Brill:Ann.Rev.Mlcrobiol. 352o7(1981).

OEA-CICN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BAAftU NOV., 19-23, 1M4

OBTENÇÃO DE RESISTÊNCIA EM SERINGUEIRA A Microcyclus uleiATRAVÉS DA INDUÇÃO DE MUTAÇÃO.I. DETERMINAÇÃO DA RADtOSSENSITIVIDADE DE GEMAS DESERINGUEIRA

MENTEN. J.O.M."; TULMANN NETO. A.': ANDO. A." ; CARDOSO. M.1: PINHEIRO. J.'

RESUMO

A cultura da seringueira (Hcvea brasiliensis)VCM se expandindo no Brasi l ; a ampliação deíreas cultivadas cr ia condições favoráveis aepidemias de Microcyclus u l e i , agente causai doMl-das- fo lhas, doença HiTfãnte da produção sobcondições favoráveis. 0 objetivo deste trabalhoé a obtenção de resistência ao patógeno atravésda indução de mutação con radiação gana emclones de boas características agronômicas eampla adaptação edafo-climãtica. Através destemétodo de melhoramento é possTvel desenvolvera característica desejada em material genéticofavorável oo abreviar o tempo de melhoramentoem relação aos métodos convencionais.

0 passo in ic ia l em trabalhos deste tipo é adeterminação dasensitividade do material a sertratado com o agente mutagênico, a fim de sedeterminar a dose de mutagênico mais adequada.Ramos de 1 metro, com cerca de 20 gemasmaduras do clone RRIM 600, foram tratados cmdoses crescentes de radiação gama da fonte de60co. Cerca de 100 gemas foram submetidas acada um das doses de 0 (testemunha), 1 , 2 , 3e 4 kR e enxertadas em porta enxertos. Cercade 20 dias apôs a enxertia foram iniciadas asavaliações com base no pagamento, brotação,altura da brotação e anormalidades (emdiferentes fases do experimento). Osresultados Indicaram que os parâmetrosavaliados diminuíram a medida que se aumentou adose de radiação (exceto anormalidades); dosesde 3 • 4 kR impediram o pegamento; brotaçãoocorreu apenas nas doses de 0 e 1 kR, apesar deser bastante reduzida e apresentar lentodesenvolvimento nrste última.

'Pesquisadores, CENA/USP, Caixa Postal 96,13.400-Piracicaba, SP.

' Inst i tu to Agronômico do Estado, IAC, Caixa Post a l 28, 13.100-Campinas. SP.

•Bolsistas CNPq'Posto de Prod, de Mudas, CATI.CP48, Pederneiras

Posteriormente foi realizado novo experimento,utilizando-se as doses de 0 ; 0 , 2 ; 0 ,4; 0 ,6 ;0,8 e 1,0 kR. Observações demonstraram que osparâmetros considerados para a avaliação foramafetados e que as doses de 0,6 a 1,0 kR podemser util izadas para indução de mutação no cloneRRIM 600.

INTRODUÇÃO

A heveicultura vem se expandindo no Bras i l ,estimulada pelos elevados preços da borrachanatural no mercado interno e incentivoscredit ícios. Isto tem levado a um acréscimona área plantada em diferentes regiões; estasamplas áreas cultivadas podem cr iar condiçõesfavoráveis para epidemias de diversas doenças.

0 mai-das-folhas da seringueira (Hevea s p . ) ,causado por Microcyclus u l e i , constitui-se nadoença mais importante désTã cultura (CHEE ftWASTIE, 1980), particularmente nas condiçõesbrasileiras (BARRIGA, 1977). Existemdiversas alternativas de controle da doençacomo a exclusão (quarentena), emprego defungi d d a s , desfolha uniforme genética ouquímica, enxertia de copas resistentes^cultivo em áreas "escapes", fer t i l izaçãoequilibrada e resistência genética (HOLLIDAY,1970; CHEE, 1977; BERGAMIN FILHO, 1982).Entretanto, a resistência genética ê o métodomais simples e eficiente para um efetivocontrole da doença (GONÇALVES, 1968; PINHEIRO ftLIBONATI, 1979; CHEE, 1976; BARRIGA, 1977;HASHIM et a]_H, 1978).

Considerando-se as características da culturade seringueira e do mai-das-folhas, éinteressante que se disponha de diferentesfontes de resistência para se auxi l iar naprogramação de estratégias adequadas decontrole através de resistência genética. ítambém Interessante que se desenvolvam clonesresistentes adaptados a diferentes condiçõesedafo-dImiticas (KROGNER, 1977; BERGAMIN FILHO,1982).

Neste contexto, a Indução de mutações pararesistência em materiais com boas


características agronômicas pode ser altamentevantajosa; este « todo de melhoramentopossibi l i ta o desenvolvimento de novascaracterísticas ou reduz o tcnpo deincorporação de uma característica j ã existentena natureza «a Material genético favorável(BROERTJES a VAN HARTEN, 1978; M1CKE, 1981a.1981b). Longo ciclo reprodutivo e dificuldadesem alcançar as flores e sementes das plantassão alguns dos fatores que têm limitado oemprego de resistência através dos métodosconvencionais (KROGNER, 1977).

Grande número de variedades melhoradas têm sidoobtidas através do emprego direto ou indiretode mutações induzidas, incluindo resistência adoenças e plantas propagadas vegetativãmente(BROERTJES ft VAN HARTEN, 1978; MICKE, 1981b).Em seringueira j á h í alguns trabalhos emdesenvolvimento visando o emprego de agentesmutagênicos no melhoramento (RRIM, 1969, HUAT ftSUBRAMANIAM, 1973; MARKOSE et a V H , 1974, 1977),inclusive «utagênicos químicos como o ENS (RSIM,1976).

A meta do presente projeto é a obtenção defontes de resistência a M. ulei em clones deseringueira com boas característicasagronômicas através de indução de mutação. 0passo in ic ia l em projetos desta natureza é adeterminação da sensitividade do materialpropagativo ao agente mutagênico. Neste caso,o objetivo fo i determinar a radiossensitividadede gemas maduras de seringueira a radiaçõesgama.

MATERIAL E-MÉTODOS

Segmentos de ramos de seringueira (Heveabrasil iensis) do clone RRIM 600 coüTT^ m decompnmenfõT contendo cerca de 10 gemas emfase adequada de enxertia madura foramcoletados, parafinados em suas extremidades eimediatamente trazidos para Piracicaba emcaixas apropriadas, protegidas contra odessecamento e danos mecânicos.

Estes materiais foram submetidos a radiaçãogama proveniente da fonte de 60Co do CENA/USP-CNEN; cerca de 100 ganas foram Irradiadas(taxa de dose de 30 kR/h) com cada uma dasdoses de 1 , 2 , 3 e 4 kR, além da testemunhanão irradiada (0 kR). Para a Irradiação, osramos foram agrupados em fe ixes, com 6 a 7segmentos, afim de contornar os efeitos degeometria.

Logo após a irradiação os materiais foramencaminhados para o Posto de Produção de Mudasde Pederneiras (CATI - Seer. Agric. S. Paulo)e as gemas foram enxertadas em porta-enxertosadequadamente desenvolvidos, tm f inais dedezembro.

Vinte dias apôs a enxertia fo i realizada aabertura do plástico e realizada a primeiraavaliação do pegamento; esta avaliaçãoconsistiu em ver i f icar se a gema enxertada seencontra viável e aparentemente apta paraproduzir uma brotajao. Posteriormente, foramrealizadas avaliações semelhantes (Tabela 1 ) ;aos 110 e 215 dias após a enxertia foramrealizadas avaliações referentes ã percentage»)

de gemas brotadas, comprimento da brotaçao V]e anormalidades induzidas (Tabela 1 ) .

Em função dos resultados observados noexperimento anterior, foi instalado novo ensaio,em princípio de maio, em Registro, Vale doRibeira, SP, utilizando-se doses mais baixas deradiação gama: 0 (testemunha}, 0 ,2 ; 0 ,4 ; 0 ,6 ;0,8 e 1,0 kR. De maneira análoga ã anterior,foram irradiadas e enxertadas cerca de 100gemas com cada dose de radiações e procedida aavaliação em diferentes fases do desenvolvimentodas gemas (Tabela 2 ) .

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados do experimento i n i c i a l , onde asgemas do clone RRIM 600 foram submetidas ãsdoses de 0 a 4 kR de radiação gama, estãoapresentados na Tabela 1 . As anormalidadesmorfológicas verificadas na ramificação V]foram: a) meristema apical paralisado e folhasprovenientes das gemas axilares de V] muitodesenvolvidas, com pecíolo mais grosso; b)folhas com diferentes números de fol íolos ( 1 ,2 ou 4 ) ; c) múltipla ramificação da haste V]em diferentes alturas; d} fol íolos comdeformações e descoloraçoes.

Observou-se que doses de 2 kR ou maioresinibiram completamente a brotaçao das gemas,embora com 2 kR ainda ocorresse um pegamentode cerca de 251 (Tabela 1 ) . Resultadossemelhantes, mas não tão drásticos, foramobservados por HUAT ft SUBRAMANIAN (1973)util izando gemas dormentes verdes do cloneRRIM 600, expostos aos raios-X. Estes autoresdescreveram formas aberrantes em Vi bastantesemelhantes ãs observadas no presenteexperimento. Entretanto, segundo estesautores, estas modificações morfolõgicastiveram efei to temporário e em gera l , nãopersistiram durante o crescimento dasramificações V).

Os resultados do segundo experimento estãoexpostos na Tabela 2. Através destes dadosobserva-se que, mesmo com 1 kR, tanto opegamento como a brotaçao estiveram bem acimados valores observados na Tabela 1 . Um dorfatores que poderia afetar a radiossensitivadedas gemas maduras uti l izadas em ambos osexperimentos é & diferença em estadof is io lógico, já que os materiais foram coletadosem meses diferentes. Outro fator que poderiainfluenciar é o e fe i to do ambiente, j ã que osegundo experimento foi instalado sobcondições de temperatura e umidade maiselevadas.

A par t i r dos resultados obtidos embora nãotenha havido consistência entre os doisexperimentos, pode-se sugerir que sejamutil izadas doses de radiação gama entre 0,6e 1,0 kR para irradiação de gemas maduras doclone RRIM 600, para fins de melhoramento deseringueira por indução de mutação.

CONCLUSÕES

(a) As doses mais.adequadas de radiação gama


Tabala 1. Bfaito da radiação gaaa do 60Co (taxa da doaat 30 kR/h) aa gaaaa aadura* da saringuaira, aobv-a o pigaaanto, brotação a fraqoincia da anoraalidadas na raaifleação Vj aa difarantas pa-lr>ár.< «pó* a anxartia afatuada aa 30 da daiaabro. Padarnairaa, 1984.

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(100)

( 91)( 9»)( 73)

( «D( 71)

' 0* valores antra partntauí reprauntu Indicas r«lativo»tastaaunha (0 kR • 100).

para Indução de mutações de gemas declones RRIM 600 de seringueira ostão entre0,6 e 1,0 kR.

(b) £ necessário Investigar se gemas maduras,eu diferentes fases de desenvolvimentofisiológico, podem apresentar diferentesradiossensitividades.

material or shorten breeding time In relationto conventional methods.

The f i r s t step has been to determine theradiosensitivity of the material to be treatedwith the mutagenic agent, to have the mostappropriate doses. One meter branches withabout 20 mature buds of the clone RRIM 600were treated with Increasing doses of gammaradiation from a 6°Co source. About 100 budswere treated with 0 (control), 1 , 2 , 3 and 4kR and grafted to stocks. Evaluation startedapproximately 20 days after grafting, based on"taking", height of sprouting andabnormalities (at different stages of theexperiment). Results Indicated that theparameters evaluated decreased with Increasingradiation (except for abnormalities), 3 and 4kR doses inhibited successful grafting,sprouting occurred only at 0 and 1 kR, being

reduced and slow developing at 1 kR.

Another experiment was carried out afterwardsusing 0, 0 .2 , 0.4, 0 .6 , 0.8 and 1.0 kR. I t wasnoted that the parameters considered forevaluation were affected and that 0.6 and 1.0kR doses can be used to induce mutation inclone RRIM 600.

ciu: ulei

SUMMARY

RUBBER TREE RESISTANCE TO MicTHR0U6H INDUCED MUTATION.RADIOSENSIVITY IN RUBBER.

Rubber tree (Hevea brasiiiensis) cultivation 1sexpanding In Brasil , ana tne increase ofcultivated areas creates conditions forepidemics of Microcycius u l t i , the causal agentof the SALB (South MwrTcinTeaf Bl ight) , adisease limiting production under favorableconditions. The objective of the presentwork Is to obtain resistance to the pathogen,using Induced mutation with gamna radiation 1nclones with good agronomic characteristics andhigh soil-climate adaptation. Using thisbreeding method 1t may be possible to developthe ft'sired characteristics In good genetic

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OCA^IEN/CNEN/CNPq/CENA-US* PIRACICABA, SP, BRA8IL NOV., 19-23, 19M

VARIACIÓN RADKMNDUCIDA APLICADA AL MEJORAMIENTOGENÉTICO DEL SORGO (Sorghum bicolor (L.) Mowich)

GUTIERREZ DEL RIO. E.1

RESUMEN

El sorgo es uno de los cuatro cereales demayor Importancia en el mundo, formando parteesencial en la alimentación humana yprincipalmente en nutrición aninai . En Mexicotiende a desplazar al cultivo del maíz, debidoa que tiene una gran plasticidad ecológicapudiéndose cultivar en regiones que varíantanto en al t i tud como en condiciones detemperatura y precipitación p luvia l . Por estarazón se realizan trabajos de investigaciónencaminados a identi f icar los factores queafectan la producción y consecuentementeIncrementarla, ya sea por individuo o por arta.En el ano de 1977 se inicio este programa endonde colaboraron las seguientesinstituciones of iciales: Insti tuto Nacional deEnergía Nuclear (INEN), Centro deInvestigaciones Agrícolas del Bajío (CIAB-INIA)y la Universidad de Guanajuato, a traves de laEscuela Superior de Agronomía Y Zootecnia. Seinicio con 25 variedades de sorgo decolección mundial, las cuales fueronirradiadas con M>co a dosis de 0 , 10, 20, 30,40, 50, 60 krads, se llevaran a generacionessubsecuentes, hasta la M5. Donde en cada unade el las se hizo selección individual paracaracteres agronómicos deseables comoprecocidad, altura de planta, tamaño y tipode panoja, exersion y rendimiento. Losresultados obtenidos han mostrado que se logrotener la variabilidad buscada en losdiferentes caracteres, al grado que fueposible selecionar genotipos mutantes que secomportaron estadísticamente Iguales que lostestigos regionales y ademas la aparición deplantas estér i les. A part i r de lageneración M5 fueron selecionadasaproximadamente 550 plantas estéri les quefueron cruzadas por genotipos vecinos fer t i les(recombinacionj. Estas familias fueronsembradas en el siguiente ciclo usando elmétodo de panoja por surco, en las cuales seformaron 55 poblaciones de acuerdo a suscaracterísticas fenologicas (seledon nasal).Estas 55 poblaciones se dividieron

'Depto. de Fitotecnia, Universidad de fiuanajuato.Mexico.

considerando generalmente caracteresagronómicos deseables formándose grupos de 20poblaciones e l primero y 33 el segundo,pertenciendo ambos grupos del mismo origen.En 1983 se real izo el primer ensayo de Taspoblaciones, y de familias derivadas depoblaciones para estudiar la acción genica delos principales caracteres, encontrándose queexist ía amplia variabilidad en lascaracterísticas estudiadas, lo que nos permiteasegurar una respuesta de selección a l t a .

Los resultados muestran que existevariabilidad genética entre poblaciones,existiendo algunas de el las muy uniformes ensus genotipos que las componen, como losmuestran sus cuadros medios sacados de losanálisis estadísticos, existiendopoblaciones muy uniformes en sus genotiposque la componen superando algunos testigos ensus buenas características.

Los ensayos de las lincas derivadas de lasdiferentes poblaciones muestran que haypoblaciones que dieron origen a lineas concaracteres de buena aceptación, lo que indicaque tenemos materiales mejorados que sepueden aprovechar como variedades depolinización l ibre (uniformes) y continuar e lproceso de mejoramiento en aquellosmateriales com al to potencial en aumento derendimiento u otras características.

INTRODUCCIÓN

El sorgo es uno de los 4 cereales de mayorimportancia en el mundo formando parteesencial en la alimentación humanaprincipalmente en la nutrición animal. EnMéxico tiende a desplazar al cultivo delmaíz, debido a que tiene una granplasticidad-ecológica, pudiéndose cultivar enreglones que varían tanto en altitud como encondiciones de temperatura y precipitaciónpluvial. Por esta razón se realizan trabajosde Investigación encaminados a Identificar losfactores que afectan a la producción y porconsecuencia a tratar de aumentarla ya seapor Individuo o por área.

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION IT

En el cultivo de sorgo ha sido posible eldesarrollo de une fuerte Industria deproducción de semilla, en base aldescubrimiento del caracter deandroesterilidad la cual ha permitido lafornadõn eficiente de híbridos comerciales desorgo, sin embargo, para continuar en formaascendente con una buena producción de sorgoes necesario la creación de otras fuentes degermopiasaa de esterilidad para evitar unaperdida total por efecto de una ep i f i t ia conosucedido en 1970 en el cultivo de M T Z conel hongo Helminthosporium maydis en el surde Estados Unfdos (Uiistrüp, 19/3).

Para tener avance en la productividad de uncultivo es necesario crear variabilidadgenética, porque de e l la depende una buenarespuesta aplicando Métodos de selección;dicha variación puede ser obtenida en 2 formasque pueden ser: cruzamientos naturales ocontrolados y por radiaciones Inducidas; estasuUlnas, han sido utilizadas con muy pocoéxito en los últimos años por los organismosque hacen mejoramiento de plantas, sinembargo, pueden aprovecharse COMO una buenaalternativa para la búsqueda de genotipos queson dif íci les de encontrar en la naturaleza(Parra. 1982).

Las mutaciones son consideradas como una fuentede germopiasaa para ser aprovechadas enprogramas de mejoramiento, con el mismo éxitoque la variación natural, y es comparable conlos métodos tradicionales para crear variacióncomo la hibridación y la recombinación (Brock,1972).

Los cultivos agrícolas al ser Irradiados puedenpresentar una respuesta diferente en suscaracterísticas siendo afectadas algunas enmayor grado que otras, y por 1o tanto cambiael grado de heredabiiidad contribuyendo asi ala evolución de las especies (Frey, 1975).

El estudio de la variabilidad genética de laspoblaciones que se presentan en este trabajo,es con el f in de encontrar genotipos quesirvan para formar variedades de polinizaciónlibre que compitan con los mejores híbridoscomerciales que se siembran en México, quepuedan ser sembradas bajo condicionesambientales adversas como reglones de bajaprecipitación pluvial y con suelos pobres.

MATERIALES Y MÉTODOS

Las 55 poblaciones de sorgo se obtuvieron dela generación Irradiada M5 de la colecciónmundial de sorgo, las cuales presentabanesterilidad genética-citogiasmica, llevándosea 2 ciclos de recombinadon y seleccionándosepuras plantas estériles. Al siguiente ciclose autofecundaron y se seleccionaron purasplantas que no segregaron a esteri l idad, esdtcir,plantas de tipo restaurador formandoasi las 55 poblaciones que fueron divididas en2 grugos de acuerdo a sus característicasagronómicas con la finalidad de fac i l i ta r laevaluación en campo.

En 1983 se realizo la evaluación de laspoblaciones y de 510 familias de autohermanosderivados de las mismas poblaciones en

terrenos experimentales de La E.A.Z. Irapuato,Gto., con el proposito de conocer la accióngenética de los siguientes caracteres:

1 - Altura de planta: fue tomada en elmomento de la cosecha, el tamaño de muestrafue de 10 plantas dentro de la parcelau t i l , midiendo del suelo hasta el ápicede la panoja.

2 - Excersion: se tomo a part ir de la hojabandera hasta la base de la panoja, 10plantas por parcela en forma aleatoria.

3 - Dias a floración: cuando se tenia en laparcela un 50X de panojas soltando polen.

4 - Tamaño de panoja: se midió de la base dela panoja hasta el ápice de la panoja,la muestra fue de 10 plantas por parcelau t i l tomadas al azar.

5 • Rendimiento: se obtuve en kilogramos porparcela u t i l .

El diseño utilizado fue el de bloques al azarcon 3 repeticiones, el tamaño de parcela ut i lfue de 2 surcos por metro l ineal , laseparación de surcos fue de 75 cm; solo seincluye en este trabajo una localidad.

Los parámetros genéticos fueron estimados comosigue: considerando el análisis de varianza,el valor del cuadrado medio de la fuente devariación con respecto a las familias deautohermanos estima a la varianza fenotipicay el cuadrado medio del error estima alefecto ambiental.

La varianza genotipica fue obtenida por ladiferencia de la varianza fenotipica y elefecto ambiental dividido por el número derepeticiones.

donde:(fenotiprepetición.

: ( \ Q • varianza genética; (fe * varianzaIp ' ta i f fs * efecto ambiental; r = n9 deición " e

La estimación del porelento de heredabilidaden un sentido amplio fue calculada de acuerdoa la ecuación dada por Hanson et aL (1956),

x 100

El coeficiente de variación genético fuecalculado de acuerdo a lo sugerido por Burtonen 1952.

•FC.v.g = - - ia_ x 100

xDonde: (í es la raiz cuadrada de la varianzagenftica y(o la desviación genotipica estándar)y x es la media de la población.

El avance genético predicho por ciclo de

OEA-CIEN/CNEN/CNPo/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 10-23, 1984

selección fue estimado con la ecuaciónpropuesta por Johnson et »! (195S).

AG.íp

Donde: / ¿ es la desviación fenotipicaestándar^ y es el diferencial de selección(también llMMdo intensidad de selección) al SX,equivalente a un valor de 2.06.

RESULTADOS

Se calculo el rango de la Hedía, la mediageneral4 el error estándar, el coeficiente devariación y el valor de Fc para las S10 lineas,considerando los caracteres de altura deplanta, excersión, dias a floración, tamaño depanoja y rendimiento por parcela. Losresultados indican una alta significancia paratodos los caracteres estudiados, coto se•uestran en el Cuadro no 1.

En la estimación de las varianzas se puedeobservar que para los caracteres altura deplanta, días a floración y rendimiento degrano por parcela, se tienen las mas altasvarianzas fenotlpicas y genot¡picas, siendola excersión y tamaño de panoja loscaracteres que presentan las menoresvarianzas tanto de tipo fenotipico comogenotipico la característica de tamaño depanoja obtuvo la menor variación genotipica(Cuadro n9 2).

Con respecto a la heredabiiidad de los 5caracteres considerados en este estudio setiene un rango de 13.11 a 40.3 porciento,siendo para la altura de planta la mayorheredabilidad y menor para días a floración,

cuando se incluyeron las S10 familias deautohermanos. El parámetro de coeficientede variación genético fue el mis alto parala excersión y menor para los días afloración. También fue estimado el avancegenético por ciclo para todos los caracteresen estudio, resultando en términos generalesde una manera aceptable, con excepción delcaracter de días a floración en el cual segana solamente un día y medioaproximadamente considerado muy bajo (Cuadrono 3).

Se realizaron los análisis de varianza paralas 55 poblaciones cada una en formaIndependiente, de las ouïes solamente sonreportadas 15 de las mejores poblaciones parafines de mejoramiento, donde son Incluidosunicamente los caracteres de rendimiento degrano por parcela y tamaño de panoja, que sonimportantes para la producción en el cultivodel sorgo. Los análisis de varianza para elrendimiento de grano por parcela indicandiferencia significativa dentro depoblaciones solamente para 5 y no significativopara 10 poblaciones, también fueron calculadosel rango de medias, media general, coeficientede variación, error estándar y valor de Fe paracada una de las poblaciones (Cuadro n? 4).

Para conocer el comportamiento de cadapoblación fieron estimadas las varianzasfenotlpicas, genotipicas y ambientalesrespectivamente, donde se observa que laspoblaciones que presentaron significanciaen el análisis de varianza tienen la mas altavarianza fenotipica y genotipica, en sumayoría las poblaciones presentaron buenauniformidad en el rendimiento de grano porparcela (Cuadro no 5), la heredabilidad paraeste caracter fue muy inconsistente teniendoun rango de 3.4 a 45.9 porciento, presentandola mayoría de las poblaciones un valor

CUADRO N« 1VARIACIÓN FENOTIPICA DE ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE510 FAMILIAS DE AUTOHERMANOS DE SORGO IRRADIADO

E.A.Z. 1963 GTO., MEXICO

CARACTER

• H U D * OE PLANTA

EJCERSION

DIAS A FLORACIÓN

TARADO Ot PANOJA

1 RAIGO

1| 0.87 -11| 0.01 -

1I 86 - 9ú

1

| .11 - .

1RENOIKIENTO/PARCÍ-ILA. 1 .113 -

1

OE HEDÍAS

2.23 ( • . )

.33 ( • . )

39 (• )

1.250 (Kg>

DEDIA GENERAL

l.*7

0.11 (•)

91.0

0.26 (•)

0.734 (K9)

| COEF. DE VARIACIÓN

1! 10.6111I 3S.761

| 11.61

1

| 12.05

11| 22 . «0

1

| ERROR ESTÁNDAR1| 0.11111 0.03

1| 1.76

1

| 0.02

1f1 0,12

1

| VALOR DE F.C. |1 !| 5.15 • • |1 11 1| 2.21 • • |

1 1

1 2.12 * • J

1 1

| 2.57 • • |

[ 1

i 1| 2.96 • • |

1 i

PROBABILIDAD DEL »

* PROÍAÍIUOAD 0EI I *

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION I t

CUADRO Ni 2

ESTIMACIÓN OE VARIANZA FENOTIPICA ( Çf), VARIANZA GENÉTICA -} ) , VARIANZA DEL ERROR AMBIENTAL ( 6~t~) EN 510 FAMILIAS DE AUTOHERMA—

NOS DE SORGO IRRALIADO, PARA VARIAS CARACTERÍSTICAS. E.A.Z. 1983 GTO., ME-XICO.

CARACTER

ALTURA DE PLANTA ! 127.8

EXCERSION | 4.4

IDIAS A FLORACIÓN i 26740.0

ITAMAÑO DE PANOJA I 2.3

IRENDIMIENTO/PARCE iLA "i 82.9

I¡

SI.5

1.2

3500.0

0.7

27.5

(1)

( 1 ) LOS VALORES ESTIMADOS DE ACUERDO AL ANÁLISIS DE VARIANZA SON EQUI-

VALENTES AL SER MULTIPLICADOS POR 10"3

CUADRO N« 3

ESTIMACIÓN DE PORCIENTO DE HEREDABILIDAD, COEFICIENTE DE VARIA-CIÓN GENÉTICA Y PRODUCCIÓN DE AVANCE GENÉTICO EN 510 FAMILIAS DE AUTOHERMA-NOS DE SORGO IRRADIADO PARA VARIAS CARACTERÍSTICAS.

E.A.Z. 1983 GTO., MEXICO

CARACTER ¡ HEREDABILIDAD ¡ COEFICIENTE DE | AVANCE GENÉTICO

| H2 (%) | VARIACIÓN GENETI-i PREDICHOI í CA (X) . C -V A i *G.( + )

ALTURA DE PLAN iTA "¡

IEXCERSION |

íDIAS A FLORACIlON "|

¡TAMAÑO DE PANOiJA "i

IRENDIMIENTO/ -|PARCELA ¡

í

40.30

27.27

13.11

30.43

33.17

lã.44

31.49

2.05

10.18

22.59

0.30 m.

0.037 m.

1.40 Días.

0.031 m.

i 0.197 Kg.

• INDICE DE SELECCIÓN AL 5X * 2.06

heredable aceptable tal cono lo reportanotros autores (Gardner y Compton, 1968). Enel coeficiente de variación genética tambiénse ve reflejada la gran diversidad genéticaque existe entre las poblaciones en estudio,y consecuentemente la ganancia genéticapredicha por selección es diferente para las

15 poblaciones, teniendo un rango de 12gramos por parcela hasta 354 gramos porparcela de ganancia genética en el rendimiento(Cuadro nv 6).

Otro caracter que fue estudiado dentro de las15 poblaciones es el tamaño de panoja, cuyos

OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1904

CUADRO NI 4

VARIACIÓN FENOTIPICA DEL CARACTER RENDIMIENTO/PARCELA (Kg)

PARA LAS MEJORES 15 POBLACIONES DE SORGO IRRADIADO.

E.A.Z. 1983 GTO.. MEXICO.

(POIUkCIOKS)GEMílOGI»

M ( - MW-1

PKj - KM-5

PKS - RM-6

F«5 - DO*-}

P»j - «OU-H

P»5 - DOR-IS

M 5 - IKM-21

p*5 - mn-22

P«5 - KI-24

Mj - W«l-30

PUS - WPI-32

PRj - Wll-33

Pi - MC-33

PRj - VIC-25

| (IRIEDVUO)| R»«G0 H «DUS

1 .6*0 - 1.010

! .600 - 1.250

! .600 - 1.032

! .635 - .962

! .185 - 1.050

1 .587 - 1.050

! .285 - 1.225

1 .617 - 1.237

! .720 - .995

| .675 - 1.037

| .750 - 1.037

| .407 - 1.060

| .611 - 1.249

| .551 - 1.115

| «COU UKMI

| .1471 .793

1 .110

| .777

; .«i6

i .867

| .787

| .979

i 5

! .870

| .791

| .761

¡ .993

| .851

i1

|

1

1

11

1

1

1

t

1

i

1

i

1

(cu.)COCF. M «MIACI0R

10.25 S

1.05 X

15.90

U.13

12.19

12.18

15.28

17.08

10.79

13.94

22.00

22.10

22.97

27.71

1 S, {'•)| ERRO* ESTMOM

1 .06

| .04

| .09

| .08

1 .06

! .07

i .08

1 .12

1 .06

! .08

i . 1 2

1 -11

1 -13

1 -14

1||1

1

1

1

ít1

1

1

1

1

I

í

«M.0R DE F

I.OI ».S.

12.79 • •

1.77 ».S.

2.08 ».S.

7.18 ••

3.23 •

10.17 "

2.40 ».S.

1.56 Pi.S.

1.50 U.S.

0.98 U.S.

1.44 U.S.

2.11 U.S.

1.65 U.S.

11|1

1

1

!

i

1

j

1

1

1

1

1

1

P*. - »IC-3 .482 - 1.004 .836 21.67 .10 2.88 •

DE SIGMFICMCl* DE P. 0 .05

• • «I «IVU DC SI6HIFICMCI» DE P. 0.01

análisis de varianza efectuados indien queúnicamente en 4 poblaciones hubo significanciay en el resto no significativas, se calculotambién para esta característica, el rango demedias, media general, coeficiente devariación, error estándar y el valor de Fc(Cuadro n9 7). En U estimación de lavarianza fenotipica, genotipica y ambientalpara el caracter tamaño de panoja, laspoblaciones que mostraron significancia,presentan la mayor varianza fenotipica ygenotipica (Cuadro n9 8 ) .

La hertdabiiidad para el tamaño de panoja enlas 15 poblaciones tiene un rango de 0 a 37.5Ï,presentándose en algunas poblaciones con valorde 0 donde no hubo varianza genética y unahertdabilidad aceptable en las demáspoblaciones como lo Indican algunos autores(Ross, 1976)¿ en lo que se refiere a laganancia genética por ciclo predicho de cadapoblación, se detecto una gran diferencia ensus valores, teniendo un rango de 0 • 4 cmde ganancia con un diferencial de selección deSX.

DISCUSIÓN

Los análisis de varianza de las 510 lineasmostraron una diferencia significativa entrelineas para los 5 caracteres investigados,esto eré de esperarse, ya que el origen de laslineas era de diferentes poblaciones quepresentan características fenotipicasdiferentes, teniendo solamente M5 comogeneración común.

Los caracteres que presentaron la mayorvarianza fenotipica, genética y ambiental, sonla altura de planta, días a floración yrendimiento por parcela, esto se puedeexplicar, en base al amplio rango quepresentan dichos caracteres. La heredatrt 11dadde los caracteres excersión, tamaño de panojay rendimiento por parcela es similar a losreportados por Ralph (1976) y Hans (1981).Para los caracteres altura de planta y días afloración la heredabilidr« fue mui baja lo quese atribuye a la Influencia del errorexperimental, y también por no poderse separar


CUADRO No. S

ESTIMACIONES DE VARIANZA FENOTIFICA ( <fpZ >i VAIUANZA GENÉTICA ( £*gZ ) Y VA

RIANZA DEL ERROR AMBIENTAL ( Ç*2) EN 15 POBUCIONES DE SORGO IRRADIADO, PA-

RA EL CARACTER RENDIMIENTO/PARCELA. E.A.Z 1963, GTO. MEXICO.

POBLACIÓN

( GENEALOGÍA )

P * 5 - MON-1

PM5 - MON-5

PM5 - MON-6

PMj - MON-9

PH5 - NON-14

PM5 - MON-1S

PM5 - MON-21

PM5 - MON-22

PMg - MON-24

PMS - MON-30

P * 5 - MON-32

FM5 - MON-33

W 5 - V1C-33

M 5 - VIC-25

PM5 - VIC-3

( T P 2

1 13.44 «»52.0629.4425.1271.1736.10

147.4267.3712.42

22.1129.7240.80

110.1591.7994.67

Í1i1

1

1

i

i

i111111

ST*!!•

2.95(1>23.906.436.52

30.0612.4066.4019.602.243.681.016.26

19.3512.0820.60

| 7.54<1>| 4.07| 16.59| 12.06| 9.901 11.17| 14.49; 28.00¡ 7.92| 14.74

i 27.05

1 28.27

1 52.12

1 55.56

i 32.87

1

!

i

1

1I1I1

1

¡

|

J||11

t(1) Loi valores estillados de acuerdo al analista de varianza son equiva -

lentes al «er multiplicados por 10.-3

CUADRO NI 6

ESTIMACIONES DE PORCIENTO DE HEREDABIL1DAD, COEFICIENTE —

DE VARIACIÓN GENÉTICA Y PRL '"'•ION DE AVANCE GENÉTICO EN 15 POBLACIONES

DE SORGO IRRADIADO PARA EL CARACTER RENDIMIENTO/PARCELA E.A.Z. 1983 —

GTO. MEXICO.

POBLACIÓN( GENEALOGÍA )

HEREDABILIDAD I COEFC. DE VARIACIÓN| GENÉTICA C.V.O. (»)

| AVANCE GENÉTICO!| PREPICHO AG («)|

PMj - MON-1

PM5 - MON-5

PM5 - MON-6

PM5 - MON-9

PMs - MON-14

PM6 - MON-15

PM5 - MON-21

PH S - MON-22

PM5 - HON-24

PM5 - MON-30

PN5 - MON-32

m 5 - MON-33

PM5 - WC-33

FMS - VIC-25

PM5 - VIC-3

21.945.9

21.B

25.9

42.2

34.3

45.0

29.1

18.0

16.6

3 . 4

15.3

17.57

13.16

21.76

| 6.4; 19.5

1 9.91 10.4| 21.2i 12.8

1 32.7

I 14.3

1 5.3

i 6.9

| 4.0! 10.4| 14.0| 12.921 17.1711

.0523

.2180

0.0770

0.0845

0.2319

0.1342

0.3539

0.1556

0.0413

0.0508

.0120

0.0636

0.1201

0.0821

0.1379

¡

1l

i11

1i1111i111|

(BREMBILIDAO MEDIA • ¿ 4 - K

INTENSIDAD DI SELECCIÓN 5», K « 2.06

24.79X

22 OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1M4

CUADRO ri» 7VAKtAClON rKNOTIi'lCA UEL CARÁCTER TA.4A.iO DE PANOJA (>) PARA

LAS dKJOHES 15 POBLACIONES DE SORGO IRRADIADO.E.A.Z. CTO., MEXICO.

1 ! '•iíPOSl»CIO»ES) ! i 11IERVÍL0 ) i ¿_

! 1 •1 GEKM.OGU [ RM&O DE « D U S i « O I * 5£«fR*l

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.23 - .M) ; .26

i 1( C». ) |

¡| COEMC. DE VM1U10»

21.33

1 i ii P«_ - H0»-5 1 .25 .30 , .27 ; 8.66

! s i i ;i MI. - *0»-6

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11 PU. - MM-91 *

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.22 - .30

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i PU,. - KO»-15

1 5.23 - .32

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1 11| P». - M#-2*1 *111 P»5 -TOÍ-30i1i P»5 - KM-321

.23 - .32

.22 - .33

.18 - .32

! 1! PU. - KO»-33 1 . 1 1 - . 29

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P» - VIC-33 ! .27 - .32

| PH5 - VIC-25 .21 - .31

! 1| P*5 - VIC-3 | .2» - .31

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.27

.25

.27

.27

.29

.27

.26

.26

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12.96

9.91

9.85

10.96

11.77

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17.05

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1.08 M.S.

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6.85 | .01 ! 1.1.7 U.S.

7.57 ' .01

i

0.73 -|.S.

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i

1I¡

claramente e1 efecto de Interacción de genotipoartriente.

La ganancia genética de los días a floraciónfue muy baja, por la razón de que las lineasse fueron seleccionando en generacionesanteriores para porte bajo, en los demiscaracteres es buena la ganancia que se esperaen los próximos ciclos.

Cuando fueron estudiadas las poblaciones enuna forma Independiente, se observó queexisten poblaciones uniformes con respecto alrendimiento por parcela, las cuales pueden serconsideradas como materiales de polinizaciónlibre para fines comerciales como son: PN5 -

MON-l, Pris -M0N-6, PM5 -M0N-9, PM5 -MON-22,PH5 -M0N-3Z,jr la PM5 -VIC-Z5, en donde lavarianza genética es reducida y la avancegenético es muy bajo; ademas tienen buena mediageneral.

Las poblaciones PM5 -M0N-5, PM5 -MON-14, PM5-M0N-15, PM5 -M0N-21 y PM5 -VIC-3, presentaronalta significancia en el análisis de varianza,y una alta varianza genética dentro de e l las,esto significa que se pueden seguir mejorandoestas poblaciones con buenos resultados, yaque )o garantiza la ganancia genética calculadapara rendimiento por parcela. LasheredabiiIdades altas de estas poblacionesestán correlacionadas con 1a alta ganancia


CA (

ESTIMACIÓN DC VAUAM2A FENOTIPICA ( i , VMMANZA QBKtl

) y VABIANZA oc ran* M M H M L ( C c ' «* i s POBLACIONES OC SOU-

CM IMMDUDO PABA KL CABACTO TMftlO M PAKUA ( " M . ) .

I . A . I . I M S OtO., NBXI80.

( POBLACIONES )

CEMCLOGIA.

PH5 - NON-1

PM, - MM-S

PN, - K M

PUj - MOn-9

PH5 - NON-14

PH& - NON-15

PHj - MM-21

PU, - NON-22

PUj • ICW-24

PHj - NON-30

PUj - KM-32

PM5 - MM 33

W 5 - VIC-33

M 5 - VIC-25

PH5 - V1C-3

111¡1Í

Í

1

¡!1i11¡I1

3.43 »»

0.3960.4»

1.2971.942

1.2622.9642.9711.2641.7802.218

1.2620.761

0.5820.336

.128 W

0

0

.0461 .657

.2*81.080

0.8880.192

0

0.7290.1830.1480.062

0

111111!11

11i1|.11|

3.173 < l )

.527

.5141.2030.629

0.72S0.8441.1970.8791.965

0.7590.8960.317

0.3950.489

i

111i1i¡11i1¡1i1

( 1 ) Los valores «atinado* d« acuerdo al análisis de variant» son equiva-

lentes al ser multiplicados por IÓ~3

CUAOM Ho.9

ESTIMACIONES DE PORCIENTO DE HCREDABILIDAD, COEFICIENTE DE VARIACIÓN GENÉ-

TICA Y PREDICCIÓN DE AVANCE GENÉTICO EN 15 POBLACIOHtS DE SORGO IRRADIADO,

PARA EL CARACTER TAMAÑO PANOJA. E.A.Z. 1983. OTO. MEXICO.

POBLACIÓN.

FM5 - HON-1

PM5 - MON-5

FH5 - NON-6

PM. - MON-9

PM5 - MON-14

PN. - MON-15

m 5 - MON-21

PM5 - NON-22

PM5 - NON-24

PM5 - NON-30

PHj - MON-32

PM5 - HON-33

P « 5 - VÏC-33

FM, - V1C-2S

PH5 - V1C-3

HEREDABILIDAD

h* ( * )

3.730

0

3.5533.8321.243S.7629.8215.1»

0

32.8714.5019.4510.65

0

COEFICIENTE DE -VARIACIÓN GENÉTICA

c.v.g. ( % )

.04

0

0

.025

.100

.060

.120

.100

.050

0

.100

.054

.041

.027

0

AVANCE OENETICO-PREDICHO40. ( * )

0.045

0

0

0.0260.0300.0160.0400.O340.011

0

0.0320.0110.0110.005

0

HeredablHoed media h 2 « 20.05 %

( * ) Intensidad de selección « 1 5 » . 2.06

OEA-ClEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1964

genética, resultado que es ta de acuerdo con loestipulado por Sham* t t al citado por Hans(1982); adiais Ias poblaciones con dichascaracterísticas son las Ideales parapt>gramas de mejoramiento poblacional.

Para e l caracter teaaño de panoja que esImportante COBO coaponente de rendimiento, losanálisis de var ían» reportaron significanciapara las poblaciones PÜs -N0N-14, PM5 -M0N-21.W*5 -M0N-22 y PHs -M0N-32, para el resto nohubo significancia, esto nos muestra queexiste una uniformidad en el teaaüo de panojapara la mayoría de las poblaciones en estudio,debido a que se seleccionaron en generacionesanteriores para teaaño de panoja, ideáis esconfinado con la poca varianza genéticareportada. Igual con el avance genéticoPrtdicho, el cual tiene un rango muy reducido.

Existen algunas poblaciones donde la varianzagenética fue cero, que expresa uniformidad enla población.

La estimación de las heredtbil idades no es muyconfiable, devido a que solo se evaluaron énun solo aíslente, sin eabargo los datos danuna alternativa confiable sobre elcomportamiento de los Materiales en estudio yuna perspectiva de la uti l ización de estaspoblaciones en programas futuros demejoramiento para la region del Bajío.

CONCLUSIONES

Con la finalidad de ser aprovechadas enprograms de mejoramiento poblacional, fueronestudiadas 510 familias de autohemanos y las15 Mejores poblaciones de sorgo.

Los parinetros genéticos en estudio fueron:variabilidad genética, heredabiHdad y avancegenético, para los caracteres de altura deplanta, excersion.días a floración, teMño depanoja y rendimiento por parcela.

Los resultados obtenidos Indjcaron que selogro crear variabilidad genética en 1osMateriales empleados existiendo poblacionesque puedan explotar su variabilidad paraaumentar su rendimiento por selección como sonla PM5 -M0N-14 y PN5 -M0N-21, en las cualesse encontro mayor heredabilidad { mayor avance,tanto para rendimiento como tamaño de panoja.

También se observo que fue explotada avariabilidad provocada por Irradiacionesnucleares en la selección que se hizo de N2 aM5, y$ que se obtuvieron materiales uniformesen rendimiento y tamaño de panoja en laspoblaciones PM5 -MON-1, Pife -NON 24 y PM5-M0N-32, las que serán evaluadas pararecomendarlas en un futuro corto conovariedades de polinización u l c r t a . Losresultados también Indicaron que la enormevariabilidad genética detectada en estosmateriales pueden usarse para enriquecer elgermopiasma de sorgo a nivel nacional ymundial.

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EVALUACIÓN DE MUTACIONES INDUCIDAS POR RADIACIÓNGAMMA (CoÔ) EN DOS VARIEDADES DE Phaseolus vulgaris L.

SILVA. RM.1; LOPÉZ. S.S.2; ROLDAN,I

RESUMENSe evaluaron las dosis de 0 , 8, 15, 20 y 30

kR de radiación Gamma (Co-60), en dos variedadesde Phaseolus vulgaris (Jutiapán y San Mart ín) ,para identi f icar mutaciones y letalidades del20; . Se realizo selección de plantas con muUci ones morfológicas en M-,, como tipo de hoja,precocidad y otras. Se anotaron diferenciasen sensibilidad a la radiación de las varied^des, usando los efectos fisiológicos dados en M>Se efectuó selección y análisis proteico en M3.

En M2, hubo dos tipos de selección una pararecuperación de cambios estructurales morfoiógiêos y otro al azar. En M3, se observo la heredabilidad de los cambios de Mj y los représenlativos se analizaron para proteína.

Se concluye part i r de material genético mejorado y hacer selección de Dureza varietal antesde i rradiar .

Dosis que alcanzaron un 20% de letalidad enM], son 20 y 30 kR especialmente en la variedadSan Martín.

No se observó incidencia de letalidad ó erecimiento en el campo lo cual indica que sepuede aumentar la dosis para un LD50 ó G r ^ . j Q .

En 20 y 30 kR se observo menor floración enla variedad Jutiapán.

En M?, Jutiapán mostró mayor sensibilidadmutagénica en relación al número de cambiosclorofíl icos/100 plantas.

El material irradiado tuvo mayor rango deproteins (siendo del 16 al 26%) que el testigo(de 20-23%) en ambas variedades.

INTRODUCCIÓN

Siendo Guatemala un país eminentemente agrícola, y existiendo condiciones favorables para

'Facultad de Agronomía de la Universidad de SanCarlos de Guatemala.

'Dirección General de Energía Nuclear de GuateM í a , Apartado Postal 1421, Guatemala.

el desarrollo fe los cultivos es necessáriointroducir técnicas nucleares con el f i n deincrementar la producción agrícola, tomandoen cuenta que la población del país crece a unritmo acelerado.

La Dirección' General de Energía Nuclear, £través de la Sección Agropecuaria realizaacciones orientadas a establecer una infraestrutura que le permita introducir e l empleo de lastécnicas nucleares y trabajar en forma conjunta con otras Instituciones del Sector Agrícola,a f i n de incrementar la producción, mejorar lacalidad de alimentos y prolongar el período deconservación de los mismos.

El f r i j o l (Phaseolus vulgaris) es un culti^vo de importancia en la economía y en la dietade nuestro país, considerándolo una de lasprincipales fuentes de proteína digestible quetiene a su alcance el habitante guatemalteco.

Siendo el f r i j o l un grano básico en la alj^mentación humana en Guatemala, se considera quela técnica de inducción de mutaciones por mediode irradiación, puede convertirse en e l futuroen una herramienta ú t i l y prática del mejoranênto no solo del f r i j o l , sino también en otroscult ivos, con relación a la cantidad y calidadde la proteína, enfermedades. ( 1 ) .

De lo anteriormente expuesto se jus t i f i cala realización del presente trabajo "Inducciónde Mutaciones por Radiación Gamna (Co-60) endos variedades de Phaseolus vulgaris L."

El material irradiado se evaluó en el campoen un mismo ambiente, durante tres generaciones(Mi, M2, M3), en las que se estudio las variar)tes de caracteres morfológicos y fenológieos,luego se llevó a los individuos seleccionados aanálisis de laboratorio, con el f in de recuperaraquellos que muestren mejores resultados en e lporcentaje de proteína.

El presente estudio se realiza dentro delPrograma de Investigación para América Latinaauspiciado por el Organismo Internacional deEnergía Atómica (OIEA). Participaron en suejecución: La Facultad de Agronomía de laUniversidad de San Carlos de Guatemala y laDirección General de Energía Nuclear, 1o cualconstituye un claro ejemplo de coordinación deesfuerzos.


METODOLOGÍA

1 . Localizacion: Lis dos variedades estudiadas(ICTA Jutiapan y San Martín) fueron sembradas en terreno de la Dirección General dt~Energía Nuclear con una ¡rea dt 118.00 mpara la generación M) y 1 , 3 5 0 B 2 para lasgeneraciones M¿ y M3.

2- Labores Culturales: Se efectuó un muestreode suelos, con e l f in de conocer e l nívelnatural de fer t i l idad en el terreno no cultivado anteriormente y en base a los resultados del Laboratorio de Anil isis de Suelos: "pH ligeramente ic ido, P bajo, K bajo, Ca alt o . Mg adecuado. Se aplicaron dos fe r t i l i zaci ones, uno al «Mentó de la siembra y e lotro treinta días después de la siembra.

3. Tratamientos e Irradiación: La irradiaciónse efectuó en un Irradiador con Co-60,DYNAMO 5L. con intensidad de 290 krad/hr.Irradiando a dos variedades de f r i j o l , distribuidos en cinco dosis ó tratamientos (0 \8. 15, 20 e 30 kR).

4 . Siembra: El terreno uti l izado fue en unaarea, en la cual no se había establecido cult i vos «míales, a f in de cumplir con las re "'comendaciones dadas por e l Organismo (FA07OIEA) para los colaboradores del Programa enLíneas Mutantes ( 2 , 3 ) .- Cultivo Generación Mj: Se util izaron dos

semillas por postura, eliminándose unaplanta para asegurar una población homogenea (2 ) . La distancia de siembra fue de0.50m entre surco y 0.30m entre planta.

- Cultivo Generación M?: Se usó una semillapor postura, a f in <fc obtener una pobiacion homogénea y representativa de losposibles mutantes a recuperar durante laevolución del cult ivo. La distancia desiembre fue de 0.60m entre surco y 0.20»entre planta, siendo las medidas recomendadas para este tipo de experimento ( 2 , 3 ) .

- Cultivo Generación M3: De cada planta seleccionada e identificada de H? se tomaron2 a 3 vainas ( 4 ) , del mismo nudo e in f lorecencia, para sembrar la M3, con el f inde incrementar e l material seleccionado yllevar a ani l is is de laboratorio.

5. Metodologia de Selección: Durante e l desarrol i o de las generaciones Mj y M¿ se anotaronlas siguientes variables:- % de Germinación.- Días al inicio de la floración.- Duración de floración- Días a madurez fisiológica- Días a la cosecha- Altura de planta, a los 15 días, a la f io

ración, y a la madurez. ~- Habito de crecimiento.- Número de vainas por planta.- % de mutantes clorof í l icos.- Color de la f l o r , de-la vaina y semilla.En base a la bibliografía consultada (3,8,9)y fitomejoramiento se efectúa para la generación H¡, dos tipos ó formas de selección(7) las que se describen a continuación:

a) Selección de mutantes morfológicos: Comprende las siguientes características: -- mutantes enanas, mutantes precoces, imitan

tes en color de f l o r . ~- mutantes en hábito de crecimiento, imitan

te de vainas anormales: compactes, muygrandes, deformes.

- Mutantes de hoja anormal: fina y pequeña,corrugadas grands y/o gruesa.

- mutantes tardías, mutantes clorofí l icas yamorfas.

- mutantes en color de vaina.- mutantes en color de grano.

b) Selección al azar: Sobre e l resto de plantasque no presentaron cambios morfológicos yque potencialmente pueden ser mutantes en sucontenido nutricional ó proteico en la semij^la . Se tomo en cuenta su desarrollo, vigor,rendimiento en el campo.Selección individual en la generación M3:los individuos mis representativos de la gene ración M? fueron reproducidos para someterlos a análisis de proteína, a f in de recuperar algún indivíduo con mayor porcentajeproteínico y ver la heredabilidad de las características ó cambios vistos en Mj.

6. Cosecha: Para la Mj se realizo en forma masal por tratamiento y por bloque (4) en laH¿ se cosecharon los individuos con cambiosmorfológicos y los seleccionados al azar yen la M3 los individuos mas representativosde la selección en M¿ y reproducidos en lageneración N3.

7. Análisis de Laboratorio: Se hicieron análisis de proteína en base al método Micro-KjeJ^dahí en la generación M3. Realizado en laFacultad de Agronomía de la Universidad deSan Carlos de Guatemala por los investigadores del Proyecto.

8. Diseño Experimental: Las generaciones Mj yn? fueron sembradas en un diseño de bloquesal azar y la generación Mj se sembró en forma de planta/surco.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Luego de haber realizado el trabajo de campo se obtuvo una serie grande de resultados,discutiendo los más representativos y siguiendoun orden por generaciones de M1 a M3.

Se u t i l i zó e l d.seño experimental en bloques al azar para reducir los efectos de heferogenidad ambiental. Sin embargo se reconoce nonecesario al menos durante las tres generadones.1 . Efectos Fisiológicos para la Generación P>:

Bajo porcentaje de germinación en e l campo,leta l idad, reducción en crecimiento y desarro2lo de las plantas, son efectos que según Yankulov, Isasi y Abreu (10) se manifiestan so1amrn~te en la generación Mi. Se hicieron medicionesalrededor de los 15 días, cuando la primera hoja termina su crecimiento y luego altura de ~planta en la época de floración, siendo los mismos resultados para la altura a la madurez f i ~sioiógica del cultivo.

La altura de plántulas y altura de la madum fisiológicas es un método sencillo para determinar e l efecto de un tratamiento wutagenëti.co en la semilla ( 6 ) , para esto se puede seguirel cr i ter io .

GR50, ó disminución en un 50* de la alturade la planta, ó bien el criterio LD50, 6 le ta l idad para un 50S de los individuos tratados. Sienfoco este criterio debido a que no observamostal incidencia de letalidad ó creciniento en elcampo, por lo que podemos decir que las dosisaplicadas no han alcanzado ninguno de tales criterios.


El efecto fisiológico causado por los trata«ientos en Nj sobre la germinación de las plantas en el campo mostraron significancia paralas dûiis de 20 y 30 kft, siendo la mayor sign if i candí la de 30 kR en la variedad San Martín".

En la sobrevivencia y la emergencia de plantulas en el campo se observo que las mayores dos i * afectaban en mayor grado; es decir que existe una correlación directa entre la dosis y losdaños que causan. Cuadro n° 1.

En esta generación se presento muy poca manifestación de manchas cloróticas ó c lorof í l icas, la mayoría de estas plantas no sobreviveny son estériles muriendo a los pocos días dehaber emergido, esto concuerda con Zacharias yEhrenberg (11) comparando dos repeticiones deltratamiento de 15 kR, una de 26gr y otra de16 gr/100 semillas» se observo una variación a^ta y se supone que esto es debido al efecto f isiológico de la radiación en la M] (Cuadro n9~2)

Al analizar la floración en la variedadJutiapin se observó una menor floración en lostratamientos de 20 y 30 kR. Esto puede ser debido a una caída de la f lo r , por lo tanto, el

número bajo de semillas en los tratamientos de20 y 30 kR, se debe al hecho de que hubo menornúmero de plantas sobreviventes y una alta absorción desflores, especialmente para la varíedad Jutiapin.

2. Cambios Genéticos en la M?:En esta generación es donde aparecen las mu

taciones de diferentes tipos, que son identi f icadas por su distinto fenotipo en algunas ó máscaracterísticas en relación al testigo. Al analizar en ambas variedades la cantidad de mutaci ones clorofílicas/tratamiento y la frecuenciade nutaciones clorofTlicas/100 plantas, se observó que al incrementarse la radiación tambiénse incrementaba el número de mutantes clorofíli_eos. Esto se notó hasta las dosis de 20 kR,luego se dio decrecimiento en la frecuencia mutacional de 30 kR (Cuadro n? 3)

Esto concuerda con los datos obtenidos por Mony Alan (5). El color de la vaina era otro cambioestimadomutación morfológica en la M2, lasplantas diferían de color verde normal a un color marrón, pero se establecí ó que provenian áé

CUADRO N9 1. Numero de plantas sobrevivientes a la floración M]

TRAT.

OkR8kR15kR20kR30kR

OkR8kR15kR20kR30kR

BLOQUE I

1313131314

141414137

BLOQUE II BLOQUE III

VARIEDAD JUTIAPAN

141514144

1212141211

VARIEDAD SAN MARTIN

141412109

141414137

BLOQUE IV

141213813

141312146

BLOQUE V

101491011

131411118

El tratamiento mis fuerte ha efectuado la sobrevivi end a.

CUADRO NP 2. Rendimiento que se obtuvo en la 1- generación de la variedad

Juiapán.

Numero de Semillas

BLOQUEI BLOQUE I I BLOQUE I I I BLOQUE IV BLOQUE V TOTAL DE SEMILLAS

Testigo8kR

15kR20kR30kR

Peso de 100 Semillas en Gramos

5871170496775876

15551316819337150

4071145904715452

124275883935031

1500142531385655

52915814347022622164

BLOQUE I BLOQUE I I BLOQUE I I I BLOQUE IV BLOQUE V

TestigoSkR15kR20kR30kR

19.1202623.120.5

19.518.519.519.519.0

231819.521.521.5

23.51816.520.521.5

202121.52320.5


CUADRO N9 3. Mutaciones c l o r o f í l i c a s en M¿ var. Jutiapán ySin Mar t in .

TRATAMIENTOEN kR

JUTIAMNMUT/100PLANTAS

SAN MARTINMUT/100PUNTAS

JUTtAPANNÇ DE

MUTANTES

SAN MARTINm DE

MUTANTES

08

152030

00.470.702.301.50

000.761.400.73

023»6

00363

Tc « 2.94 es s ign i f ica t ivo 51. Existe poca diferenciaentre variedades.

Tc « 2.4 N.S. para anál isis dt diferencia con nwero dMitantes.

plantas con las ni saws características en M1 (lo que indica presencia de impurezas, en e l nat e r i a l original sometido a i rradiación.3. Evaluaciones en Generación Hy.

Dentro de los individuos variantes seleccionados en Mg y reproducidos en M3> resultó unavariación para menor y mayor cantidad de proteTna en porciento. Muchos resultados Mostraronsignificancia con respecto al rango de proteinade! testigo (20 a 30* ) . Se presentó en los indivTduos analizados un rango de 16 a 26X de prbteTna. De acuerdo a este rango se tonranaquellos que tengan de un 23 a 26%, para unanueva evaluación replica en H 4 , luego los nejores individuos se llevaran a otro ensayo en HE.Dichos individuos provienen en su mayor partede la variedad Jutiapán.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESEn base a los resultados obtenidos nos per

mite concluir que la irradiación ayuda en f r ijo l (Phaseolus vulgaris) provoco dos tipos d¥efectos: en Mi produce efectos fisiológicos quesolo se manifiestan en esta generación. Luegoen Mgt se observan los efectos mutagénicos enforma de macro y micro mutantes.

Se obtuvieron cambios positivos en conten ido de proteína, aunque esta característ ica tiliinfluenciada por e l ambiente. En los análisesde M? se noto variación en general del 16 a)26% tanto en los individuos con variantes roorfológicos como los aparentemente normales seleccTonados al azar mostraron una variación en suporcentaje de proteína.

En virtud de los resultados se estima conveMente que en trabajos de mutaciones Inducidas"por irradiación gamma (Co-60) se parta de mateHales mejorados, a los cuales se desea incor"po»-r características deseables.

Considerando los beneficios de dichas técnicas que para la realización de estas activTdades es indispensable contar con personal capa ~citado, es conveniente la realización periódicade eventos como este que permitan a los paísesmenos desarrollados, obtener experiencia.

OBSERVACIONESEs importante mencionar y tomar en cuenta

que existieron errores en el desarrollo del experimento, como lo fue e l empleo de variedade?;on bajo porcentaje dt pureza genética, la fa lta de análisis a nível de plántula en Inverna"dero.

Dichos errores se debieron a la inexperíencia en el campo de las mutaciones inducidas.

Estamos seguros con la participación en Cursos, Simposios, asistencia de expertos, y SemT"narios como el presente dichos errores no sepresentarán en e l futuro.

El presente trabajo se continuara analizando por generaciones hasta la Mg, tomando en ~cuenta e l impacto que ha generado a la fecha yel interés puesto de manifiesto por otras insti^tuciones.

EVALUATION OF GAMMA RADIATION (60-Co) INDUCEDMUTATION IN TWO Phaseolus vulgaris VARIETIES

SUMMARYTo ident i fy mutants and 20X l e t h a l i t y , twovariet ies of Phaseolus vulgaris (Jutiapart andSan Martín) Mere i rradiated at 0 , 8 , 15, 20 and30 kR doses in a 60-cobaIt gamma source. M?plants showing morphological mutations, such astype of leaves, earl iness, and others, wereselected.Differences in sensi t iv i ty to i r radiat ion ofthe two variet ies were noted, using data onphysiological effects of Mj . Selection andanalysis for protein content were made in M3.Two kinds of selection were used in M- - oneto recover the morphological structural changesand the other at random. Inher i tab i i i t y of 1*2changes and protein analysis of representativeswere evaluated in M3.I t was concluded that the material to be usedshould be genetically improved and selected forvar ieta l pur i ty .20* le tha l i ty in Mi were obtained with 20 and30 kR, especially in the San Martin var ie ty . Nole tha l i t y or growth inhibi t ion was noted in thef i e l d , which means that the doses can beincreased to LD50 or Gr 30-50.At 20 and 30 kR a decrease in flowering wasnoted in variety Jutiapãn.In M? Jutiapãn showed greater mutagenicsensi t iv i ty in relation to the number ofchlorophilic changes/100 plants.For both varieties the irradiated materialshowed greater protein range (16-26%) than thecontrol (20-23*) .

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REGIONAL WORK8HOP ON NUCLEAR TECHNI0UE8 IN CROP PRODUCTION 31

SELEÇÃO DE MUTANTES INDUZIDOS DE FEUOEIRO (P. vulgaris, L.)RESISTENTES AO VÍRUS DO MOSAICO DOURADO ATRAVÉS DEINOCULAÇAO COM B. Tabaci MOSCA BRANCA.

RESULTADOS PARCIAIS.

MENTEN. LA.S.'*; MENTEN. J.O.M."; TULMANN NETO. A.1; ANDO. A . " ;FOLTRAN. LM.3

RESUMO

Visando • obtenção de mutantes de fei joeiro(Phaseolus vulgaris, L.) resistentes ao vTrusdo mosaico' dourado (VMDF), 8000 sementes dacultivar Rio Negro de boas característicasagronômicas e comerciais, fora* tratadas como agente mutagênico metanossulfonato de e t i l a(EUS) na conctntraçio de 0.04 M. Apôs otratamento mutagênico foi obtida a geração Mleu condições de campo ou canteiros. Asplantas sobreviventes (521) foram colhidasIndividualmente e suas sementes foramplantadas cm progenies para obtenção da geraçãoM2> na qual foram feitos os testes de seleçãode resistência ao VMDF.

A triagem para resistência ao VMDF foirealizada na geração M2 em condições deinsetír ios. Plintuias com cerca de 15 diasforam inocuiadas com o VMDF através do Insetovetor Bemisia tabaci (mosca branca); essaspiintuias permaneceram nos Insetiríos de 15 a20 dias apôs a Inocuiação, para minimizar apossibilidade de «scapes e para que as plantasexibissem sintomas típicos do mosaico doutado.Apôs este período foi fe i ta a seleção; plantascom pouco ou nenhum sintoma foram selecionadase suas progenies (geração M3) estão sendore-1nocuTadas em Insetarios através do Insetovetor para confirmação ou não da mutaçãoobtida.

De 7815 plintulas da geração M2 (521 progeniesde 15 plantes cada) Inocuiadas com VMDF,obtiveram-se 26 com poucos sintomas e 9 semsintomas (provenientes de 13 progenies).Ntsta geração M2 também foram observadasoutras mutações, como 14 plantes comhipocõtilo verde provenientes de 9 progenies(3 morreram e 1 apresentou estigma externo);IO plantas albinas e 5 v í r id is que logo

'Estagiária - CENA/USP. Caixa Postei 96 , 13.400Piradcaba.SP. Brasil

'Pesquisadores - CENA/USP, Caixa Postei 96,13.4O0-P1rac1caba, SP., Brasi l .

'Estagiirta - CENA/USP e Bolsista da FAPESP*Bo1s1stes - CNPq

morreram. Todas as sementes obtidas deplantas selecionadas foram multiplicadas esuas progenies estão sendo Inoculadas commosaico dourado. Caso a resistência outolerância sejam confirmadas, serão feitasobservações sobre suas característicasagronômicas.

INTRODUÇÃO

0 fe i joeiro (Phaseolus yulgaris, L.) ê umaimportante fonte de proteína para alimentaçãohumana, cuja produção ê significativamenteafetada por doenças, como o vírus do mosaicodourado do fe i joeiro (VMDF), vírus do mosaicoanão e encarquilhamento das folhas, todastransmitidas pela mosca branca Bemisia tabaciGemn. ' . "• C 7 , » .

0 controle de doenças e pragas através do usode cultivares resistentes ê uma alternativa decontrole que apresenta a grande vantagem entreoutras, de não ser poluente e nem deixarresíduos na planta, cuja produção pode serconsumida imediatamente; uma das alternativasde controle de doenças e pragas é a utilizaçãode cultivares resistentes, mas nem sempre sedispõe na natureza uma variabilidade genêtUada espécie, como no caso do fei joeiro em queainda não foi detectado nenhum material comníveis satisfatórios de resistência ao VMDF*» ' . 2 . ' . 0 CIAT tem fe i to triagens emvários países em busca de fontes deresistência e alguns materiais são relatadoscomo de Interesse. Mas quando colocados emensaios de campo no Bras i l , a reação não temsido sat isfatór ia.

Uma maneira de aumentar a variabilidadegenética de uma espécie ê através da Induçãode mutação, e neste sentido rea11zou>se estetrabalho visando a obtenção de mutantes defei joeiro P. vulgaris resistentes ao vírus domosaico doüraiõT

MATERIAL E MÉTODOS

Para obtenção de mutantes de fei joeiro P.vulgaris resistentes ao VMDF, 8000 senentes dacultivar (cv.) R1o Negro foram pré-emhebidasem água por 24 horas, em seguida tratadas com


o agente mutagênico metanossulfonato de etila(EMS) na concentração de 0.04 N durante 6horas, seguida de Iavage» en água corrente por2 horas. Apôs este tratamento as sementesforam imediatamente plantadas no campo e emcanteiros para obtenção da geração Ni, cujasplantas sobreviventes com numero suficiente desementes foram colhidas individualmente.

Obteve-se deste modo um total de 521 plantasque foram utilizadas no presente trabalho.

As sementes da geração Nj foram plantadas emprogenies para obtenção da geração M2 na qualforam feitos os testes de seleção deresistência ao VNDF.

Triagem na geração M2 em insetãrio: Plantascom aproximadamente 15 dias de idade (15plintulas/proginie), foram colocadas eminsetirios (3 m larg. x 5 m compr. x 2,5 maltura) que continham plantas de P. vulgariscv. Rosinha com VNDF e adultos do~insetõ vetorBemisia tabaci Gemm. (mosca branca), paraserem inoculadas. Estas plSntulas permaneciamno insetãrio de 15 a 20 dias apôs a inoculaçãopara minimizar a possibilidade de escapes epara que a planta tivesse tempo de exibirsintomas típicos do mosaico dourado; apôs esteperTodo era feita a seleção das mesmas.

As plantas que manifestaram sintomas típicos davirose eram descartadas, as que apresentavammutações como hipocôtiio verde, pouco ounenhum sintoma de mosaico dourado eramselecionadas e suas progenies (geração M3)outra vez submetidas ã nova Inoculação atravésdo inseto vetor, minimizando-se aspossibilidades de escapes. Caso a resistênciae/ou tolerância sejam confirmadas, suassementes serão colhidas para observações sobresuas características agronônicas.

Todo este procedimento está sendo repetidousando-se novo tratamento com ENS, a cv. RioNegro e a mesma metodologia para obtenção depossíveis mutantes resistentes ao VNDF.

RESULTADOS

De 7815 piântulas (521 progenies de 15 plantascada) Inoculadas com VNDF em Insetirios,obtiveram-se os seguintes resultados: 26plantas que apresentaram poucos sintomas e 9sem sintomas (provenientes de 6 progenies);as sementes destas plantas foram multiplicadase suas progenies (geração N3) serãore-inoculadas em fnsetarios para se confirmara resistência ou tolerância apresentada,confirmados esses aspectos, serão feitasobservações sobre suas característicasagronômicas.

Ainda da geração N2, obt1veram-se outrosmutantes como 14 plantas com h1pocót11o verdeprovenientes de 9 progenies, sendo que destas14 plantas 10 produziram sementes, 3 morrerame 1 apresentou estigma externo. As sementesobtidas foram multiplicadas e suas progeniesserão Inoculadas com mosaico dourado paraverificar seu grau de resistência a estavirose.

Outra mutação que ocorreu foi o aparecimentode 10 plantas albinas e 5 viridis que logomorreram.

SELECTION OF INDUCED MUTANTS OF BEAN (P.vulgaris, L.), RESISTANT TO THE GOLDEN"NOSAICVIRUS, BY INOCULATION HITH B. tabaci (WHITEFLY) - PARTIAL RESULTS.

SUMMARY

To obtain bean (Phaseolus vulgaris, L.) mutantsresistant to the bean golden mosaic virus(B6MN), 8,000 seeds of cultivar Rio Negro withgood agronomic and commercial characteristicswere treated with the mutagenic agents ethylmethanesulphonate (ENS) 0.04 M. After themutagenic treatment the Mi generation wasobtained under field or plot conditions. Thesurvivors (521) were individually harvestedandtheir seeds planted in progenies to obtain M2generation with which selection tests forresistance to the BGMV were made.

Screening for resistance to the BGMV wascarried out with the M2 generation, underinsectary conditions. Plantlets with about15 days were inoculated with the BGMV throughthe insect vector Bemisia tabaci (white fly)and kept in the insectary from 15-20 daysafter inoculation to reduce the possibility of"escapes" to a minimum and for the plants toshow the typical golden mosaic symptoms.Selection was made after this period andplants with little or no symptoms weie selectedand their progenies (M3 generation) are beingInoculated ain in insectary through theinsect vector, to confirm or not the obtainedmutant.

Of the 7815 plantlets of the N2 generation(521 progenies of 15 plants each) inoculatedwith the BGMV 26 showed little symptoms and9 no symptoms (from 13 progenies). Othermutations have been observed in this N2generation, such as 14 plants with greenhypocotyl from 9 progenies (3 died and one hadexternal stigma), 10 albino plants and 5viridis that soon died. All seeds obtainedfrom the selected plants were multiplied andtheir progenies are being inoculated with thegolden mosaic virus. If resistance ortolerance are confirmed, the agronomiccharacteristics will then be checked.

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EFECTO DE U S IRRADIACIONES CON RAYOS GAMMA COBALTO-COEN FRIJOL (Phaseolus vulgaris L.) DE LA VARIEDAD HUASTECO.

NAVARRO ALVAREZ. W.'

RESUMENSe irradiaron seul Das de f r i j o l de la variedadHuasteco a intensidades de 10, 20, 30 y 40 k i lo-r*ds (kR) con una fuente de rayos gama deCobalto-60. También, se ut i l izaron semillasno irradiadas cono control.

Las senillas irradiadas y no, se sembraronbajo condiciones de invernadero, utilizando undeseño totalmente a l azar y una población de200 plantas por tratamiento tanto en laprimera COMO en la segunda generación (M-l yM-2).Los caracteres estudiados fueron: generación,sobrevivencia, cambios morfológicos de lashojas y del t a l l o , cambio en la coloración dela cubierta seminal, f loración, a l tura ,diámetro del t a l l o , número de entrenudos,número de vainas y número de semillas porvaina. Ademas se observó el comportamientogeneral de la planta con e l f i n de detectarcambios a nivel génico o cromosómico.Entre los resultados obtenidos en cada una delas generaciones se observo la disminución enla generación a part i r de los 20 Krads y en lasobrevivencia a los 30 y 40. En las hojas seprodujeron diferentes anormalidades en cuantoa forma y color. En el ta l lo hubo cambios,tanto en el habito de crescimiento como en lamorfología, presentándose dos mutaciones quefueron denominadas por el autor como "ta l locuadr»2o" y " ta l lo escalonado". También seobservaron cambios en e l número de días a lafloración y período f lora l produciéndoseplantas con dos períodos de f loración.Otros cambios detectados en caracterespoligémieos como número de entrenudos,longitud de la planta, número de vainas y degranos por vaina también fueron observados.Respecto al número de cromosomas se obtuvoplantas con rasgos de poi iploidía , condiciónestudiada, ademas de la morfología general, porel diámetro de los granos de polen, número ytamaño de los estarnas por área fo l lar .

'Universidad Nacional, Facuidad Ciencias de laTierra y el Mar, "Campus Omar Oengo", Heredia,Costa Rica.

También, se obtuvo cambios en el color de lacubierta seminal, pues una planta provenientede semilla de color negro, produjo semillasblancas.

INTRODUCCIÓN:

El mejoramiento genético por uso de agentesnutagenicos ha obtenido una importanciarelevante en la solución de problemasagrícolas. En la India una variedad de tr igollevada desde México no fue aceptada porque lasemilla era de color rojo. Por acción deagentes mutagénieos se logró cambiar a uncolor ámbar que 'ue aceptado (Swaminathan 1968,citado por E l l i o t ) .

Muchas han sido las variedades producidas conla Intensificación del uso de agentesmutagénicos. Hasta 1969 se conocía un totalde 77 variedades producidas con estametodología (Sigurbjensson, 1969, citado porE l l io t ) .

Epecí f i cántente en f r i j o l , la mayoría de lostrabajos realizados han sido enfocadosbásicamente a la forma en que los agentesmutagénicos afectan el desarrollo de laplanta, posibilidades de uso de mutacionesclorofílicas para estimar la mutabilidad,frecuencia de mutaciones inducidas pordiferentes agentes mutagénicos, respuestasbiológicas y la Inducción mutante del colorde las semillas.

Genter y Broen en 1949 irradiaron con rayos Xsemillas de f r i jo l (Phaseolus vulgaris L.)bajo tres tratamientos diferentes: uno delperíodo de dormancia,e1 segundo semillasgerminadas por 18 horas y el tercerogeminadas por 36 horas. Las dosis utilizadasfueron 2160, 6500, 13000 y 26000 rads. Losefectos de irradiación variaron directamente conlas dosis y el pe-Todo de germinación antesdel tratamiento.

La mayoría de los cambios resultantes fuerondeficiencias clorofílicas pero además seobservo efectos sobre el tamaño de la planta,ramificaciones, tamaño de la hoja, forma y


textura, fert i l idad y precocidad de Maduración.

Moh, ha realizado experimentos con radiacionesionizantes y agentes autagénicos químicos parainducir variabilidad en f r i j o l . En 1964, ensu estudio para determinar la dosis crónicamaxima que una planta de f r i j o l puede tolerarpara completar su ciclo de vida, encontró queesta dosis no es mis alta de 72 rads, por díadurante un ciclo promedio de 90 días.

En 1964 informa también de la identificaciónde un mutante enano seleccionado de la tercerageneración cuyos progenitores fueron expuestosa una dosis crónica de radiación gamma.

Posteriormente obtuvo un mutante llamado"Hoja corrugada" aislado de tercerageneración de progenitores que fueronirradiados con rayos gamma a una dosis de 75rads por día, durante 80 dTas. El mutantetiene hojas verde oscuro, corrugadas y másgruesas que lo normal. Este carácter secomporto como recesivo en estudios genéticosposteriores.

En 1969, evaluando la efectividad de radiacióngamma informa haber obtenido 4 mutantes paracolor de la semilla obtenidos por estametodología. También obtuvoposteriormente8 un mutante unifoliado en unapoblación M-3 (tercera generación demutantes). La fuente de irradiación fue ees1o-132 y la dosis 8.000 rads. Estudios genéticosdemostraron que el carácter es recesivo. Otromutante obtenido por Moh6 se caracteriza porproducir hojas corrugadas de color verdeoscuro, entrenudos y pedúnculos cortos y unarreglo compacto de las vainas.

Este mutante madura más tarde que la variedadoriginal y fue denominado "compacto".

Delgado de la Flor1 ut i l izó dos variedades def r i j o l negro en un experimento con rayos garni»y EMS. Encontró que las diferenciasobservadas eran debido a los tratamientos y noa las variedades. La dosis letal media(LD-50) fue de 3000 rads.

El autor del presente trabajo9 realizó unosemejante al presentado a continuaciónutilizando fr i joles de la variedad Delidas 71y rayos gamma Co/60 en dosis de 10, 20, 30 y40 n i l rads. En los resultados se describeun mutante polipioide obtenido por esaradiación en la segunda generación demutantes.

El objetivo principal del siguiente trabajo esel de identificar y seleccionar mutantes concaracterísticas favorables que puedan serutilizadas en el mejoramiento genético delf r i j o l , aumentando la variabilidad genéticaexistente.


El estudio se realizó utilizando semillas def r i j o l negro de U variedad Huasteco, lascuales fueron sometidas a Irradiaciones gammaproducidas por una fuente de Cobalto 60(Co/60).

Las dosis utilizadas fueron 10, 20, 30 y 40kilorads (kr) y además se utilizaron semillassin tratar,como testigo ( 0 - k . r . ) .

Las semillas fueron sembradas en botee decartón de un l i t r o , con t i e r ra , colocando dossemillas por bote. Después de laemergencia de las plántulas se eliminó una,cuando germinaron las dos. Los botes fueroncolocados en condiciones de invernadero bajoun diseno completamente al azar. Seofreció un igual tratamiento para todas lasplantas respecto al controle de Insectos yprevención de enfermedad, lo mismo quefert i l ización y riego.

Las semillas obtenidas de la primerageneración fueron recolectadas manteniendo laindividualidad de ^» planta. A part ir de estassemillas y con igual metodología se obtuvo lasegunda generación cuyas plantas fueronidentificadas manteniendo la individualidaddel progenitor.

Los caracteres estudiados son: altura de laplanta, diámetro de t a l l o , número deentrenudos, número de vainas, semillas porvaina, cambios morfológicos de las hojas y delta l lo , floración y comportamiento biológico engeneral de las plantas con el f in de detectarposibles cambios a nivel cromosômico o génico.


En los Cuadros 1 y 2 se presentan losresultados obtenidos del análisis de loscaracteres cuantitativos respecto al tal lo yvainas.

CUADRO IW 1 .

¥AR. HUASTECO CON RATOS 1TATIVOS. GENERACIÓN N - 1

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Puede observarse un aumento en la altura enartas generaciones de las plantas tratadas.Lo anterior es producto de un cambio en elhábito de la planta, pues muchos mutantescambiaron a un tipo de ta l lo indeterminado.Las diferencias entre tratamientos y lasplantas no tratadas puede observarse en elCuadro n9 3.

Otros cambios observados respecto alcomportamiento biológico se observan en elCuadro n9 4. Puede observarseuna disminución«uy fuerte en la germinación a partir de los20 kr. en la generación M-1 y en lasobrevivencia a partir de los 30 kr. En laM-2 estos caracteres fueron menos afectados.

Morfológicamente se observaron cambios en laestructura del tallo,produciéndose nuevamentelos caracteres "tal lo escalonado" y "TalloCuadrado" ya descritos por este mismo autor9.Se observaron cambios con las hojas respectosal color, forma y número de folíolos:Numerosas hojas presentaron cambiosclorofílicos manifestándose como áreas verdeclaro en la lámina fo l lar . Otras con folíolosanormales y con una, dos y hasta cuatrofolíolos por hoja.

Una planta de la generación M-2 fuecaracterizada como un mutante poiipioide. Loanterior fue confirmado mediante el análisisde granos de polen por la técnica deEl H o t ' . Lo anterior es confirmado por elaspecto de la planta y la velocidad decrecimiento.

Finalmente fue seleccionada una vainaproducida per una planta de la generación M-2con semillas de color blanco. Estehallazgo puede ser Importantesi se consideraque el color del grano Influye decisivamente«n el mercadeo y consumo del f r i j o l . Esteefecto de la mutaginesis ya ha sidoexplicado por Mon' que obtuvo el mismo cambioutilizando metanosulfonato de e t i lo comoagente mutagenico.

V M . HUASTECO CON ROTOS G M M Co-60 SOBÜE LA G i m i M U ! »VIVENCIA.

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EFFECT OF COBALT-60 GAMMA-RAY IRRADIATION ONBEANS (Phaseolus v u l g a r i s L . ) OF HUASTECO

VARIETY: —SUMMARY

Bean seeds, Huasteco variety, were Irradiatedat 10, 20, 30 and 40 kR In a cobalt-60 gama-ray source. Non-irradiated seeds were used ascontrol. Irradiated and non-1rradiated seedswere planted under greenhouse conditions usinga random design and a population of 200 plantsper treatment for both f i rs t and secondgenerations (Ml and M2).

The characters studied were: germination,survival, morphological changes of leaves and


stea, change in seed coat colour, flowering,height, stea diaaeter, nuaber of internodes,nuaber of pods and nuaber of seeds per pod.General plant behaviour Mas also observedto detect changes on a genie or chroaosoaiclevel.

A decrease in gemination froa 20 kR and insurvival froa 30 and 40 kR «as noted. Theleaves showed soae abnormalities as far ascolour and shape. There was also soae changesin the stea, both in growth habits and•orphology, the autations being called by theauthor 'square stea" and "escalonado". Changeswere also noted in the nuaber of days toflowering and flowering period, soae plantsshowing two flowering periods.

Other changes were noted in poiygeniccharacters, such as nuaber of internodes,length of plant, nuaber of pods and seeds perpod. With reference to the nuaber ofchroaosoaes plants with polypioid traces - acondition also studied besides generalmorphology, by diaaeter of pollen grains,nuaber and size of staaens per fo l iar area,were obtained. There was also change in seedcoat colour as a plant originated frou blackseed produced white seeds.

LITERATURA CITADA

1. Delgado de la Flor, L.C.C. Non y J .J . Alan,1971. Frecuencia de mutaciones inducidaspor el aetano sulfonato de et i lo en sealliade f r i j o l común (Phased us vulgaris) endiferentes estados de gerainación.Turrialba 21: 121-122.

2. E l l i o t , F.C., 1964. Citogenética yMejoramiento de Plantas CECSA. México474 p.

3. Non, C.C., 1964. Estudios comparativos dela respuesta biológica de los fr i joles alas radiaciones gamma agudas y crónicas.Informe Técnico IICA. San José, CostaRica, 77 p.

4. Non, C.C. y Alan, J . J . , 1964. Bean autantinduced by ionizing radiation. I Dwarfautant. Turrialba 14: 82-84.

5. Mon, C C , 196S. Bean autant induced byionizing radiation. I I . Yellow mutant.Turrialba 15: 64-66.

6. Non, C . C , 1968. Bean autant induced byionizing radiation. I I I . Wrinkled leaf.Turrialba 18: 181-182.

7. Non, C . C , 1969. Efectividad de radiaciónjá—a y aetano sul fana to de e t i lo paraInducir mutantes de color de la seallia enel f r i j o l común. Informe Técnico IICA,San José, Costa Rica.

8. Mon, C.C., 1971. Bean autant Induced byionizing radiation. V I I . Compact autant.Turrialba 21: 478-480.

9. Navarro, H . , 1978. Variabilidad genéticainducida por irradiadónde seal 11 as def r i j u i (Phaseolus vulgaris L.) Var.jel icias 7 1 , con rayos gam» Co/60 ycultivados en condiciones de Invernadero.Tesis M.C., ITESM. Monterrey, México.pp. 39-74.


INDUÇÃO DE MUTAÇÕES. ATRAVÉS DE RAIOS GAMA. EMCANA-DE-AÇÚCAR.

VIEIRA. MAS': MATSUOKA. S.1: RUSCHEL. R l; TULMANN NETO. A.1:ANDO. A.1*.

RtSUMO

A técnica de indução de mutação artificial emplantas para incrementar o aparecimento davariabilidade genética, principalmente emespécies que se reproduzem vegetativamentecoao a cana-de-açúcar, onde a heterogeneidadedas descendências indica a necessidade de sebuscar alterações mwiiKjënicas ou de poucosfatores qualitative m quantitativos, i hojeuma realidade com grandes perspectivas. Avariedade Co-740, apesar de altamentesuscetível ao vTnr do mosaico da cana,destaca-se'pelas boas característicasagroindustriais. Foram irradiadas comraios gana 6°'-o, 311 gemas daquela variedadenas doses: 0,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 e 7,0 kRpara se estudar as possíveis modificaçõesmorfológicas ou fisiológicas na progenieobtida. Foram feitas duas avaliações degerminação em épocas diferentes e tambémforam medidas as alturas das plantasutilizando-se dois critérios de medição.Ainda em vMj, as progenies foramtransplantadas para o campo e observadas asmodificações morfológicas em relação àtestemunha. Na geração vegetativa seguinte asplantas selecionadas foram avaliadas em 4características morfológicas (numero deintemõdios, diâmetro, comprimento e peso docolmo) e para os seguintes parâmetrostecnológicos (brix 1 e poi X caldo, pol X efibra X cana). Os resultados mostraram que airradiação gama provoca modificações nosparâmetros estudados em diferentes graus. Agerminação foi afetada Inclusive modificandoo gradiente de desenvolvimento. A altura dasplantas foi afetada proporcionalmente àdosagem de Irradiação, doses mais elevadasprovocando grande redução na altura das

'Planalsucar, Caixa Postal 153, 13.600-Araras,SP., Brasil

2EMMAPA/CNPAF, Goiânia, 60. Brasil.•Pesquisadores - CENA/USP, Caixa Postal 96,13.400-Piracicaba, SP., Brasil

•Bolsista CNPq

plantas e até mesmo morte de plantas na dose7,0 kR. As doses 5,0 e 6,0 foram as quepermitiram maior número de mutaçõesdesejáveis. Os parâmetros morfológicos forammais alterados do que os tecnológicos, ondesomente o teor de fibra X cana foi alteradoem relação ¡ testemunha. A Irradiação porraios gama mostrou-se capaz de produziralterações genéticas e com o aprimoramento dosmétodos de detecção das característicasdesejáveis, poderá ser uma alternativa para seobter híbridos superiores.

INTRODUÇÃO

A cana-de-açúcar i , indiscutivelmente "m.idas mais importantes culturas explorada >»> Bra_s i l e no mundo. Ocorre em grande extensão te¿r i t o r i a i , sendo cultivada entre as latitudes35°N e 35°S e em diferentes condições de soloe clima. No Brasil, foi introduzida com os pri_meiros colonizadores portugueses e, desde então, vem ocupando espaço de destaque na economia agroindústria). A cultura apresentou f lutuações periódicas devido a variações de preço -no mercado internacional.

Em 1975, com a criação do PROAÏ10OL, a cuitura tomou novo impulso, tendo sido estabelecido como meta a ser atingida em 1987, a prodüção de 14,3 bilhões de l i t ros de álcool. Na sãfra 1984/1985 é esperada a produção de 9,1 bTlhões de l i t ros . Essa rápida evolução constTtui-se em fato histórico para o país, sendo omaior programa de substituição de derivado dopetróleo por combustível líquido renovável. Deve-se ainda considerar os impactos sociais fãvoráveis, os quais têm ocorrido em muitas regiões do Brasil, principalmente pela ocupaçãodos cerrados do Nato Grosso e Goiás,gerando meInores condições de emprego, melhoria da quaiTdade de vida, além da descentralização da mão-de-obra especializada.

Nesse sentido, o Programa de Melhoramentoda cana-de-açúcar aparece como a base fundamental para a manutenção da produtividade no pisoatual e que a seleção de genotipos permita ocontínuo incremento no balanço eneroético culturai .

Os trabalhos de obtenção de variedades híbridas tiveram início em Java e Barbados. Variedades selecionadas são utilizadas ainda ho


je ou pirticipM nos proqraaas de melhoramento.Entre os métodos de melhoramento, o cruz»

Mentó dirigido auaenta a probabilidade de recoabinrcoes genéticas que resulta* ea oenõtTpos de Mior interesse. Devido ao grande ninero de individuos recoabinantes, é necessário oplantio e a observação de centenas de mïlh»res de plántulas para auaentar a chance deidentificação dos genotipos favoráveis. Face aessa dificuldade, os Minoristas ten procuradodesenvolver técnicas que auaentea » probabi!^dade de sucesso a ua aenor custo.

A indução artificial de Mutações, nascidadas observações de DE VRIES, 1901, ea seuclássico trabalho coa Oenothera e posterioraente MULLER'ea 1927 trabalhando coa Drosophilã,Mostrou que os raios X poderia* induzir aodifi^cações genéticas diferentes daquelas que ocorriaa por recoabinacão. Ea cana-de-açúcar, ostrabalhos coa irradiações tea aumentado Muitoultiaaaente na tentativa de Modificar algumacaracterística negativa específica ea genõt^pos superiores, evitando desse aodo o roapimento de u m coabinacao superior de penes já obtTda anteriormente pelos aêtodos convencionais ~de aelhoraaento.

0 objetivo do presente trabalho ê determinar a dose ideal de irradiação gana, capaz d?provocar Mutações na variedade Co740, atravésde Modificações ea características indesejãveis. A técnica utilizada mostrou-se capaz dêproduzir alterações genéticas e com o aprimoramento dos Métodos de detecção das ca:acterístTcas desejáveis, poderá ser uma alternativa para se obter híbridos superiores.

MATERIAL E MÉTODOS

A variedade Co740 foi escolhida em funçãodas boas características agroindustriais, sendo prejudicada pela alta suscetibilidade ao mõsaico da cana. A obtenção de um clone origina^do a partir dessa variedade, com maior resistência ao mosaico, permitiria que passasse aocupar uma posição de destaque entre as pr1nci_pais variedades cultivadas, as quais representarn cerca de 80S da produção canavieira do Bras i l .

Irradiaram-se com raios pama obtidos dafonte Co'0 , no reator do Centro de Energia Nuclear Aplicado â Agricultura (CENA, em PiracTcaba), 311 gemas do terço superior de colmosda variedade Co740. A irradiação das gemas foifeita utilizando-se seis fontes do Co*5 a umataxa dose 105 kR/hora com diâmetro de 60cm. Asdoses utilizadas com os respectivos tempos deexposição do material foram 3,0 kR (1,7 min),4,0 kR (2,3 min), 5,0 kR (2,9 min), 6,0 kR(3,4 min), 7,0 kR (4,0 min) e a testemunha semtratamento.

As gemas, depois de Irradiadas, foram piaritadas em caixas para germinar contendo um substrato formado de uma parte de areia, duas dêmatéria orgânica e duas partes de serapilheira. As caixas foram mantidas em casa de veoetãção.

0 efeito da irradiação sobre a opacidadede desenvolvimento das gemas foi avaliado emduas oportunidades, contando-se as gemas brotadas: a primeira com 22 dias e a segunda coi56 dias depois do plantio.

Na casa de vegetação foram também realizadas medidas de altura da planta, na expectatTva de se detectar diferenças para este caráter,em relação à testemunha. Duas medidas foram

fei tas, adotando-se o seguinte cri tér io: a priaeira Medida foi to-nda no colMO primário ?considerada a distância do solo até o "dewlap"da folha +1. A segunda aedida foi semelhante,sõ que a altura da planta foi considerada atéa extremidade da folha +1. As medidas foram rw1 izadas 90 dias apôs o plantio e para cada tratamento foram tomadas 20 plantas. Para a dose7,0 kR foram mantidas todas *s 16 plantas obtidas.

Posteriormente, quando as plantas já apresentavam desenvolvimento maior, foram transplantadas para o campo, tomando-se o cuidado ~de plantar as 20 plantas utilizadas para medira altura nos diversos tratamentos. Para o tratamento 7,0 kR foram aproveitadas somente seisplantas em virtude do fraco desenvolvimento dasdemais.

Com 10 meses de idade foram feitas avaliações agronômicas em perfilhamento, desenvolvimento, vigor, cor do colmo e arquitetura dõcolmo, para se caracterizar as diferenças morfolõgicas. Com 15 meses de desenvolvimento,procedeu-se ao prin-iro corte das plantas no campo vMI. As plantas que apresentaram diferença?morfológicas foram multiplicadas individualizadas por colmo, para avaliar vM2 em soca e emnova cana-planta.

Os campos de cana-planta e soca vM2 foramconduzidos durante doze meses, quando foram selecionados e amostrados para caracterização morfolõgica do número de internõdios, peso, diametro e comprimento do colmo, assim como análisetecnológica do brixX, pol X caldo, pol% e fi_bra % cana.


- Avaliação de germinação nos diversosmentos

trata

Os dados de germinação encontram-se na tabela 1. As diferentes doses de irradiação fõ

TUBfLA 1 . MBOS DE MN.1KDES DE CEPMWCK) WOS IMMDMCAO 0E «!NI-TOLCTES DE CAM-DE-OCOCM) COM AS DOSES INDIUMS DE Co"(1IIMDHÇA0 GMO

DoukP

0,0»

3.04.05,06,07.0

TOUT

19 avaliação

qtrftrí nada s

221918232109

112

Hãootrartnadas

2629411?4739

199

21 iviiticão

germinadas

232121293117

142

Monenrinadas

25

n38113731

769

Total

48485940684t

J11

• tMtemrHil, omas não Irradiada!

i' • 18,04 x! • l i .22

TI T2

< 0,005 < 0,010

ram avaliadas em duas épocas após o plantio.A primeira avaliação feita 22 dias após o

plantio mostrou menor porcentagem de plantasgerminadas do que a segunda avaliação realizada aos 56 dias do plantio. ~

Esse acréscimo no número de plantas oenrrtnadas na seounda avaliação ocorre devido a variação na velocidade de brotação e desenvolvimento das gemas.

Entretanto, a Irradiação pode ter modificado essa característica reduzindo a veiocidâ"


de de germinação tornando-a mais lenta nas doses mais elevadas.

Esse resultado segue o mesmo padrão ver i f icado em trabalhos relatados por JAGATHESAN and*SREENIVASAN1, VIGAYALAKSHIMI & BAO.»

As análises do teste qui-quadrado indicaram diferenças de germinação entre trataitk itoscom diferentes graus de significãncia. Nasduas avaliações os tratamentos (5,0 + 0,0) di*eriram dos demais (3,0 + 4,0 + 6,0 + 7,0),sendo que na primeira avaliação o tratarsnto 5,UkR não di fer iu da testemunha, mas ambos foramdiferentes dos demais, individualmente. Na segunda avaliação o tratamento 5,0 kR diferiuda testemunha e esta não foi diferente dos demais tratamentos. E possível que o tratamentocom dose 5,0 kR tenha estimulado a germinaçãona vari. jade Co740, enquanto a dose 6,0 kR emais s*.eramente a dose 7,0 kR tenham causadoinibiçào de germinação. Entretanto, os dadosnão s-ío suficientes para esiótdecer uma curvade resposta ãs doses crescentes de irradiação.

- Avaliação da altura das proqinies obtidas -nos iiversos tratamentos

Os dados de altura das plantas para os diversos tratamentos, com os dois diferentes tTpos de medidas chamadas medida 1 e medida 7encontram-se na tabela 2. Para cada tratamentoforam avaliadas 20 plantas, exceção apenas notratamento com dose 7,0 kR que teve somente 16plantas.

Para analisar os dados util izou-se o delineamento estatístico inteiramente casualizadõno esquema de parcelas subdivididas e para «tender a normalidade dos dados, procedeu-se atransformação dos mesmos para log x.

As duas. medidas da altura de plantas, mo£traram diferença entre tratamentos, medidas einteração (tratamentos x medidas) a nível deIS de probabilidade. No desdobramento dentrode cada medida também houve diferença signifi

cativa entre tratamentos para ambas as medidas aonível de IX de probabilidade. Através dõteste TUKEY pode-se constatar que somente otratamento com a dose 7,0 kR difer iu estat isUcamente dos demais nas duas avaliações. Contudo, nota-se pelos dados médios da interação -(tratamentos x medidas) uma certa tendência deacréscimo no tamanho das plantas nas doses 4,0e 5,0 kR, decrescendo nas doses maiores.

- Avaliação de algumas características morfolcigicas.

As alterações morfolõgicas começaram a fi_car evidentes a part i r do tratamento com dose5,0 kR, onde algumas plantas apresentarão maiorvigor, maior perfilhamento e coloração das folhas com tonalidade de verde mais escuro. OIJtrás plantas foram modificadas na arquitetura,com colmos mais finos e folhas estreitas e eretas. Duas plantas desenvolveram-se menos, commaior número de perfilhos e colmos mais finos.

No tratamento com dose 6,0 kR aumentou onúmero de plantas modificadas em relação ã te£temunha. Algumas delas apresentaram colmosmais f inos, em maior número e mais baixos comfolhas de tonalidade verde claro, estreitas eeretas. Outras plantas tinham colmos roxos,bajnha verde e redução no porte.

A prugênie obtida do tratamento com dose7,0 kR foi a que apresentou maior número deplantas modificadas morfologicamente, onde somente três plantas da progênie foram semelharites ã testemunha. As demais ficaram com portereduzido, como planta anã, folhas estreitas eeretas, semelhantes ãs características das es_pécies selvagens. A maioria das plantas apresentou no limbo fo l iar manchas marrons de for;ma simétrica, denominadas "sardas".

Essa dose também ocasionou maior número deplantas mortas.

Outras características mensuráveis avaliadas mostrara!7 que os tratamentos estudados dT

TABELA 2 . PEDIDAS DA ALTURA DAS PLANTAS EM CM, UTILIZANDO SE DOIS CRITÉRIOS: MEDIDA 1 (DO SOLO ATE 0"DEWLAP" DA FOLHA +1 ) E MEDIDA 2 (DO SOLO ATT A PONTA DA FOLHA + 1)

Repetições

12345678

°. 9" 10£ 11- 12

1314151617181920

Medida 1cm

2629342333332517293029320836303124242824

Medida 2cm

991201249512412610010888114116110801321151271179510986

Repetições

12345678

c- 9* 10S 11~ 12

1314151617181920

Medida 1cm

2532313223283534283827323835293232262934

Medida 2cm

9512312211689109130129116130116120'38129110122118107112127

Repetições

12345678

°. 9«» 10S 11- 12

1314151617181920

Medida 1cm

2934253246333139374028322922323431303226

Medida 2cm

1181201001171041241181401261399712311985118115111110110112

X

log ü27

1.42109

2.03

X

log x 131.49

1182,07 log ü

32

1,50

115

2,06


CONTINUAÇÃO TABELA 2

Repetições

1234567

_ 83 9Z 10§ «12

1314151617181920

fedida 1ca

2624172826332730283026302826233626262734

Ntdida 2CM

11793

10311010011510012011511010411399

10194

1269398

110116

Repeti CMS

12345678

°- 9« 1°S n

121314151617181920

Medida 1CM

05062509020615062424071007382507

-

Mtdid» 2CM

0709

10732082052229086293428

11710230

-

Repetições

1234567

_ 8

5 9Z 10S 11" 12

1314151617181920

Medida 1CM

3529323021342928283628302725382838222229

Mtdida 2CM

13811710512285

14012010610712712012411410013311813599

102111

X

log x28

1.431072,03

xlog x

141,01

481.53

xlog x

291,46

1162,0*;

TABELA 3 • RESULTADOS M AtfLISC ESTATÍSTICA DE ALGUM» CARACTERÍSTICASMMFOL0CICAS ESTUMMS M VARIEDADE Co740 IRRADIADA COM RAIOS

C Í U M S dc

variação

TriUwntos

RtlTduo

Gl

6

176

Quadrados ntdios

«9 dcfnt«rn6dfos

28,6362»

9,9836

Dtiatt.rodo colno

7,0449"

0,0817

PM.Cf,l r

1 .0041"

0,1047

CoapriMntodo coim

0,7702"

0,0754

CV.13.2U CV.10,441 CV.21,94» CV.11.23t

TAIELA 4 . RESULTADOS DA AMUSE ESTATÍSTICA DA VARIEDADE Co740 IRRADIADAPARA 4 PARMCTROS IMPOUTANTES NO WLKORAKNTO DA CAHA-DE-ACOCAR

Causo dt

variação

Trl taamtm

RtsTduol

5

n

Quadram» mdh;

Brt» I Pol Z Pol t . .caldo caldo caro F 1 b r t *

0,9802 1,0876 0,6274 3,2394*

0,3967 0,6305 0,4612 0,(445

CV.3.4BJ CV.5,221 CV.5,031 CV-7.2U

ferem entre si para todas as determinações anaUsadas,ao nível de 5% de probabilidade. ~

Para o caráter número de Internõdios aplanta 03 diferiu da 07 e da 01.

A análise para diâmetro do colmo mostraque a planta 03 diferiu das plantas 01, 02, 04e 05 e ainda houve diferença da planta 05 para01 e 02.

Quanto ao peso do colmo, a planta 01 diferiu das plantas 03 e 05 e também a planta 0?diferiu das plantas 03, 05 e 06.

Finalmente, para o caráter comprimento docolmo, a planta 03 diferiu das demais e aindaa planta 05 foi diferente da n9 01.

Como foram selecionadas plantas das progênies que receberam a mesma dose de Irradiação,alguns desdobramentos foram feitos para discut1r o efeito da dose. Confrontando a testemünha com as doses 5,0, 6,0 e 7,(1 kR foi constatada diferença somente para comprimento do coTmo. As plantas obtidas do tratamento 5,0 kR dTferiram da média das que receberam 6,0 e 7,0 ~kR para todas as determinações estudadas, ao nlvel de significânda de It de probabilidade,exceto para o parâmetro número de internõdios.

As plantas que receberam dose 6,0 kR diferiram daquelas com dose 7,0 kR em das as dêterminações analisadas.

Com relação ãs características tecnológi

cas estudadas, tabela 4, houve diferença sigmficativa ao nível de 5% de probabilidade parao parâmetro fibra X cana.

As modificações nos índices de brix % epol X caldo e também para pol % cana não atingiram níveis significativos. Por outro lado,o desdobramento das médias indica que a planta 05 diferiu das plantas 01, 03 e 04.

A comparação das médias das progenies agrupadas nas doses recebidas, mostraram que a progênie obtida do tratamento 5,0 kR difere dasprog'',iies oriundas das doses 6,0 e 7^0 kR etambém houve diferença entre as progenies 6,0com 7,0 kR para o parâmetro fibra % cana.

CONCLUSÕES

Os estudos realizados Induzindo mutaçõesart i f ic ia is em cana-de-açúcar permitiram as seguintes conclusões: ~

1. A irradiação gama provoca modificaçõesmorfológicas e fisiológicas em diferentesgraus, além de alterar significativamente ogradiente e a velocidade de germinação em cana-de-açúcar. ~

2. 0 controle da germinação deve ser feitope)o menos duas vezes espaçadas aproximadamen


te 60 dias, devido as modificações na velocid±de de germinação.

3. As doses que permitiran maior número demutações desejáveis para a variedade Co74C foram 5,0 e 6,0 kR.

4. A intensidade das modificações morfolõgicas foi proporcional ã dosagem de irradiação.A letal idade maior foi observada com a dose7,0 kR. 'or outro lado, o aumento de mutaçõescom possível interesse para o melhoramento nãosugere a mesma tendência do crescimento da 1etal idade.

5. Nas doses 4,0 e 5,0 kR nota-se certatendência de acréscimo na altura das plantas,decrescéndo nas doses maiores.

6. Os dois critérios utilizados para medira altura uas plantas apresentaram resultadossemelhantes nas diversas progenies correspondentes ãs diferentes doses de irradiação gama.

7. Os parâmetros morfolõgicos: número deinternõdios, diâmetro,peso e comprimento doscolons foram mais alterados pela irradiação gama do que os parâmetros tecnológicos Brix X,Pol X caldo. Fibra X e Pol X cana, onde somente o teor de fibra da cana foi alterado em relacão ã testemunha.

INDUCTION OF MUTATION, THROUGH GAMMA RAYS, INSUGARCANE.

VIEIRA, M.A.S., MATSUOKA, S.; RUSCHEL, R.;TULMANN NETO, A. and ANDO, A.

SUMMARY

The variety Co-740, despite being highlysusceptible to sugarcane mosaic virus, is

well known for its good agroindustrycharacteristics. In the present researchwork 311 buds were irradiated with gammarays eoCo at 0.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0 and7.0 kR to study possible morphological orphysiological changes in the obtained progeny.Evaluation of the germination capacity,height of plants and morphological changeswere studied in the different treatments. Theresults showed that gamma irradiation producesmany changes in the studied parameters. The5.0 and 6.0 doses induced the highest numberof desirable mutations. The gamma rayirradiation can produce genetic alterations,and with the improvement of detection methodsfor desirable characteristics, this technique

might be an alternative to obtaining thedesired somaclones.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. JAGATHESAN, D. & SREENIVASAN, T.V. 1973Induced mutations in sugarcane. Sugar-cane Breeders' Newsletter, Macknade,(32):23.

2. MULLER, H.J. 1927 Artificial transmuta-tion of the gene. Science, Washington,66:84-8.

3. VIGAYALAKSHIMI, U. & RAO, J.T. 1960.Effect of gamma ray on germination andgrowth in some species and hybrid ofsaccharum. Current Science, Bangalore,10:397-8.


OBTENÇÃO DE MUTANTES RESISTENTES A FUSARIOSE EMPIMENTADO-REINO (Piper nigrum L.)

ANDO. A " : MENTEN. J.O.M.": TUIMANN NETO, A ' ; ALBUQUERQUE. F.C.1;HIRAKATA. K.3

RESUMO

A cultura de pimenta-do-reino (piper nigrum L.)variedade Cingapura, foi primeiramenteintroduzida na região Amazônica em 1933, sendorapidamente difundida pela propagaçãovegetativa, e constitui hoje uma dasculturas mais importantes da região do pontoile vista socio-econõmico.

Por volta de I960, surgiu uma doença,"podridãodas raízes e do pe", causada por fungoFusarium solani f. piperi, e essa culturaesta sendo seriamente ameaçada.

Em 1978, foi iniciado um trabalho emcolaboração com o Centro de PesquisaAgropecuária do Trópico Omido (CPATU), EMBRAPA,e o Instituto Experimental Agrícola Tropicalda Amazônia (INATAM), JICA, visando a obtençãode mutantes resistentes ã fusariose através deirradiação gama.

As estacas da variedade Cingapura foramirradiadas com diversas doses (de 3,0 a 7,0kR) da radiação gama da fonte de 60Co doCentro de Energia Nuclear na Agricultura(CENA), Universidade de São Paulo, eplantadas no campo experimental do INATAM, emTome-Açu, Pari.

Apôs duas podas sucessivas sobre as plantasvMj (originárias de gemas Irradiadas)sobreviventes, centenas de estacas VM3 foramplantadas separadamente em vasos, e Inoculadaspor meio artificial com F. solani f. piperl.As piintuias VM3 sobreviventes foramtransplantadas num campo experimentalaltamente Infestado com este patôgeno. Apôsobservação durante dois anos no campoinfestado, somente tris plantas VM3 continuam

'Pesquisadores - CENA/USP, Caixa Postal 96,13.400-Piracicaba, SP., Brasil

2CPATU/EMBRAPA, Caixa Posta! 48, 66.000-Beiém,PA, BrasilMnst. Exp. Agrícola Tropical da Amazônia, JICA:Caixa Postal 421, 66.000-Beiém, PA, Brasil.

«Bolsistas - CNPq

em desenvolvimento, mostrando uma destacadatolerância ã fusariose. Será iniciado, em1985, o primeiro ensaio preliminar paracaracterização dessas plantas, apôsmultiplicação via assexuada.

INTRODUÇÃO

A cultura de pimenta-do-reino (Piper negrum L.)foi primeiramente introduzida na regiãoamazônica em 1933 ( 1 ) , através de um pequenonúmero de estacas de uma cultivar adquiridasem Cingapura por imigrantes japoneses, e hojeconstitui uma das culturas mais importantes doponto de vista sõcio-econômico desta região,que é responsável por cerca de 90S daprodução total (40.500 t ) de grãos depimenta-do-reino no Brasil (2) em 1982.

Por volta de 1960, entretanto, surgiu umadoença "podridão das raTzes e do pe", causadapor fungo Fusarium solani f . pi perls, e acultura de pimenta-do-reino esta sendoseriamente ameaçada.

Devido a dificuldade de introdução degermopiasmas do centro de origem depimenta-do-reino e devido a presença de poucavariabi 1 idade genética em uma únicacult ivar , denominada Cingapura, através depropagação vegetativa sucessiva por longotempo, iniciou-se em 1977, um trabalho emcolaboração com o CPATU (Centro de PesquisaAgropecuária do Trópico Omido, EMBRAPA, emBelém, Pará), o INATAM ( Inst i tutoExperimentai Agrícola Tropical da Amazônia,JAICA, em Tome-Açu, Pará) e o CENA (Centro deEnergia Nuclear na Agricultura, USP,Piracicaba, SP.) , visando a ampliação devar1ab111dade genética e a seleção degenõtipos resistentes i fusariose, através deIrradiação gama.

MATERIAL E MÉTODOS

Em 1977, as estacas da cultivar "Cingapura",com 2 - 3 gemas foram preliminarmenteirradiadas com 3.0 a 7.0 Kr de ra1os-gama,oriundos de 60co do CENA, com uma taxa dedose de cerca de .12 kR por minuto.


O material irradiado foi plantado 4 dias apôsa irradiação, em canteiros assombreados doMATAM. A sobrevivência das estacasirradiadas foi medida 90 e 218 dias apôs oplantio, a fim de determinar as doses adequadaspara os experimentos.

Apôs a determinaçio de doses a seremutilizadas, foi realizada novamente airradiaçío, para as estacas preparadas depimenteiras com 2 a 3 anos de dade, após aqual o material foi plantado v dividualmente,em sacos de plástico, em cante rosassombreados do INATAM.

Todo o material irradiado em 1977 e 1978 foitransplantado posteriormente ao campoexperimental do INATAM, em solo recem-desmatado.

Apôs o transplante ao campo, todas as plantasvMi foram podadas, a fim de se obter maiorsetor mutado em ramos vN2, originários de gemasdas plantas vMj.

Foram preparadas as estacas com 2 - 3 gemas apartir de ramos vM2. a fim de se realizar aprimeira inocuiação artificial com opatõgeno Fusarium, preparado em suspensão(5 x 10* esporos/ml), através de inoculação nosolo, após enraizamento das estacas em baldesde plástico.

Todas as estacas sobreviventes vM2 foramtransplantadas ao campo altamente infestadocom o patõgeno, a fim de se submeter ãinoculação natural.


0 resultado do experimento preliminar em 1977para determinação de doses de raios-gama aserem utilizadas, é mostrado na Tabela 1. Apartir de dados obtidos, 218 dias apôs plantio(222 dias após a irradiação) considerando-seconjuntamente a observação morfolõgica e dedesenvolvimento das estacas Irradiadas,concluiu-se que as doses indicadas seriam emtorno de 2,5 kR que poderá dar cerca de 70S desobrevivência.

Em 1978, foi realizada a irradiação de estacas

TABELA 1 - SOBREVIVÊNCIA DE ESTACASIRRADIADAS DE PIMENTA-00-REINO;CULTIVAR CINGAPURA, PLANTADAS EMTOME-AÇU (1977).

DOSE(kR)

NO DE ESTACAS IRRA"

DIADAS"

NO DE ESTACAS SOBRE"VIVENTEr(90 01AS

AP0S PLANTIO)

NO DE ESTACAS SOBRrVIVENTEr(218 DIASAPUS PLAN

TIO) ~

766060645664

69 (100,0)

53 ( 98,7)

57 (106,2)

36 ( 62,9)

15 ( 31,9)

5 ( 8,7)

63 (100,0)

32 ( 64,3)

26 ( 52,3)

22 ( 41,5)

16 ( 34,5)

5 ( 9,4)

oriundas de plantas matrizes com 2 e 3 anosde idade, com 2.0 e 2.5 kR de raios-gama. Osresultados são mostrados na Tabela 2. Devidoa limitações de recursos necessários para odesmatamento, somente 200 mudas de vMi, de umtotal de 428 estacas vMi, foramtransplantadas, 126 dias apôs a irradiação. Onúmero total de plantas vMj sobreviventes nocampo recém-desmatado foi reduzido para 160,cerca de um ano apôs a irradiação.

TWELA 2 - HOMERO DE ESTACAS IRRAOIADAS. TRANSPLANTADAS E SOBREVIVENTESM CAMPO RECEM-DESNATADD (1978/79).

IDADE(MSMATRIZES~

DOSE DEMIOS•GAMA(kR)

N« DE ESTACASIRRADIADASE PLANTADASEM CANTEI

ROS "

K? DE MUDASTRANSPLANTADAS NO CAK»(126 DIAS

APÔS IRRADIAÇ») "

NÇ DE PLANTASSOMEVIVENTES

NO CMPO(372 DIAS

APÔS IRRAOIAÇ«O)

SOSRF»IVf»CIA(J)

2

3

2.02.5

2.02.5

244103

4635

7070

3030

6459

1522

91.484,3

50,0

73,3

De todas as plantas vM] com desenvolvimentonormal no campo, originárias de estacasirradiadas em 1977 com diversas doses deraios-gama, foram preparadas, após a primeirapoda, 500 mudas vM2- Devido a erros nacondução do trabalho, todas as mudas forammisturadas, constituindo uma população vN2 dedescendência de estacas vMi..

A primeira inoculação ar t i f ic ia l no solo foirealizada com 5 x 10* propãgulos (micro +micro-conTdios)/m1, distribuindo-se 10 ml porvaso de 2 l i t ros , sem ferimento. 0 inóculofoi produzido em BDA, apôs 1 5 - 2 0 dias deinoculação. Os sintomas começaram aparecer 30dias apôs a inoculação. De total de 500 mudasvM2 inocuiadas, 43 mostraram ausência oupoucos sintomas 3 meses após a inoculação.Todas essas plantas foram transplantadas paracampo altamente infestado Com o patõgeno.Durante 3 meses de observação, quase 50% (22plantas vM2) morreram, principalmente devido aat que de Fusarium. Entrentanto, 2 anos e meioapôs o transplante, ainda encontram-se 3plantas vM2, sem sintomas e comdesenvolvimento normal (Tabela 3 ) .

TABELA 3 - NUMERO DE MUDAS vM, INOCULADAS, E SOBREVIVENTES EMVASOS E NO CAMPO INFESTADO APÔS TRANSPLANTE.

NO TOTAL DEMUDAS vM?INOCULADASEM VASOS(NOV/81)

N9 DE MUDASvM2 S06REVIVENTES EH~

VASOS(FEV/82)

NO DE PLANTASvM2 SOBREVIVENTES ar

CAMPO INFESTADO APÔS

TRANSPLANTE(MAI/82)

NO DE PLANTAS vM2~

SOBREVIVENTES NO CARPO (JUL/84)

500 43 22

Está sendo planejada a inoculação de mudas VM3das plantas matrizes vMi originárias dasestacas irradiadas em 1978.

RESEARCH WORK TO OBTAIN PEPPERL.) MUTANTS RESISTANT TO Fusariun

SUMMARY

(Piper negrunTUllEASE.

rum

Black pepper (Piper negrum L.) varietySingapore, was first Introduced 1n the Amazon


Region in 1933, and spread rapidly throughvegetative propagation, and has become one ofthe most important socio-economic crops of theregion.

In the 60's a disease "root and stem rot",caused by a fungus, Fusarium solani f . pip»riinfected the plants and became a serious riskto the crop.

Collaborative work with Centro de PesquisaAgropecuária do Trópico Chido (CPATU),EMBRAPA, and Instituto Experimental AgrícolaTropical da Amazônia (INATAM), JICA, wasinitiated in 1978 aiming at obtaining mutantsresistant to Fusarium disease using gammaradiation.

Cuttings of Singapore var. were irradiated atd i f f e r s doses (from 3.0-7.0 kR) of gammaradiation in the ^Co source of CENA/USP andplanted in the experimental f ie ld of INATAMin Tomí-Açu, Pará. After two successiveprunings of surviving M] plants (from theirradiated cuttings), hundreds of VN3

cuttings were planted separately in pots andar t i f i c ia l l y inoculated with F. solani f .piperi. The surviving VM3 piantlets weretransplanted to an experimental f ie ld highlyinfested with this pathogen.

After two years in the infested f i e l d , onlythree VM3 plants continue to grow, showing amarked tolerance to fusarium. Apreliminary assay for characterization ofthese plants after asexual multiplication wi l lbe made in 1985.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

(1) ALBUQUERQUE, F.C. t CONOURO, J.M.P. 1971.Cultura da pimenta-do-reino na regiãoAmazônica. Série Fitotecnia, vol. 2no 3. IPEAN, 149pp.

(2) ANUARIO ESTATÍSTICO DO BRASIL. 1983.IBG Secretaria de Planejamento. 987pp.


MUTACIÓN INDUCIDA EN TRIGO PARA CAUDAD NUTRICIONAL

BARRIGA. P.1; FUENTES. R.'; MANOUlAN. N.'; MANSILLA. R.'

RESUMEN

En 1981. dos lotes de 100.000 semillas delos cultivares de tr igo de primavera (Triticumacstivum L.)> Austral y Huenufén, fueron irradij»dos con 10 y 25 Krad de rayos gamma, en una fuente de 60Co de la Comisión Chilena de Energía Nu-clear, con el objetivo de desarrollar cultivaresde trigo adaptados a la Regifin de Los Lagos deChile (39 a 44° lat i tud sur) de mayor contenidode protefna y u s i n a , y de buen rendimiento. Lageneración Mj fue sembrada densamente en condi-ciones de campo, en Valdivia y cosechada en for-ma masal, iniciándose la selección por planta enla generación M2. para continuar en las genera-ciones siguientes. Los mutantes seleccionados en

las generaciones M2 (1982-83) y M-, (1983-84) para contenido de protefna (valores DBC) presenta-ron rangos máximos de 18 a 22J, muy superioresal promedio de los controles. En cuanto a conte-nido de usina en la protefna, el número de mu-tantes seleccionados fue bajo, sin embargo, losmutantes de máximo contenido sobrepasaron el 4%.En la generación Má, los mejores mutantes, conun adecuado número de controles, serán analiza-dos en la temporada agrfcola 1984-85 en ensayospreliminares de rendimiento. Se discute el usode la técnica de electroforesis horizontal en geles de poliacrilamida en la identificación y certi f icación de mutantes de alto contenido 'le pro-tefna. •

INTRODUCCIÓN

El tr igo (Triticum sp_. ) , principal componente de la dieta en Chile, como en la mayorfa de"los países en desarrollo, ha mejorado considera-blemente su potencial de rendimiento en grano como resultado de diversos avances científ icos ytecnológicos. Su contenido proteico y su balanceaminoacfdico, sin embargo, han progresado compa-rativamente menos ( 1 ) .

Algunos Investigadores sostienen al respectoque la principal barrera está constituida por unaasociación neqattva entre rendimiento y porcentaje de protefiiu del grano ( 2 ) ; otros señalan que~es posible mejorar ambos caracteres ( 3 ) .

1 Instituto ue producción y Sanidad Vegetal,Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile.

Con respecto a los niveles de aminoácidos,Chopra y Sidhu (4) y Villegas et aK (5 ) , entreotros, han informado que existe una relación in-versa entre el contenido de protefna y usina delgrano. Nattern et aJL (6) investigando trigos concontenido proteico que excedía el nivel de 13,5Xno encontraron evidencia de una disminución delos valores de Usina. Otros investigadores (7 ,8) indican que existe una relación positiva en-tre el contenido de proteína y Usina.

Los métodos convencionales de mejoramientono han dado los resultados esperados para elevary mejorar la calidad nutricional de los trigos.Por esta razón varios investigadores de diversospaíses bajo diferentes condiciones han indicadoel uso de las radiaciones Ionizantes para mejo-rar estas características (9 , 10, 11, 12, 13).

Los resultados alcanzados hasta hoy día, através de las mutaciones inducidas, acusa unagran variabilidad fluctuando desde aquellos decaracter positivo o estimulante hasta los que áenotan depresiones que se manifiestan en detrimentos del rendimiento. Aún en este úl ' imo caso losmutantes obtenidos para calidad han sido utH1z£dos posteriormente en los programas convenciona-les de mejoramiento.

Según Oram y Brock (14) el éxito de un programa de mejoramiento basado en la mutación induci-da va a depender, entre otros, de la eficienciade la selección que puede ser aplicada, es decirde la disponibilidad de métodos rápidos, eficientes y baratus que permitan detectar al genotipo"deseado. En el caso de calidad nutricional, ade-más se debe cuidar que el aumento de la protefnasea real y no ilusorio (1) .

La técnica de la electroforesis en geles depoliacrilamida, ha sido aplicada con gran éxitoen la identificación de cultivares de t r igo, puessepara la fracción de giladinas, uno de los gru-pos de proteína del tr igo, en bandas de diferen-te movilidad e intensidad de tinción (15, 16, 17)Por otra parte, Z1liman y Bushuk (18) han demos-trado que la composición de las glladinas de lostrigos es característica de cada genotipo e independiente de los factores ambientales.

Son por tanto objetivos de este trabajo obtener mutantes de trigo de primavera para alto coïïtenido de proteína y Usina, y de buen rer 'imieñ

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION •1

t o , bajo las condiciones ecológicas de la regiónde Los Lagos de Chile (39 a 44° latitud sur) , mediante el uso de las radiaciones gamna. Además,probar la técnica de la electroforesis en gelesde poliacrilamida en la identificación y certifycación de mutantes de alto contenido proteico, apart ir de la generación ty.


En 1981, dos lotes de semilla de trigo deprimavera (Triticun aestivum L . ) , de los cultivares Austral y Huenufén adaptados a la región deLos Lagos de Chile, fueron irradiados con 1G y25 Krad de rayos gamma, a temperatura ambiente(20°C). La irradiación se realizó en el CentroNuclear La Reina, Santiago, de la Comisión Chi-lena de Energía Nuclear, utilizando un irradia-dor Norata* Gamma 3.500 de Co con una actividadinicial de 8.000 Ci y una de 1.700 Ci al momentode la irradiación. Las semillas, una vez irradiadas, fueron enviadas a Valdivia y almacenadas enun ambiente controlado por 30 días antes de lasiembra.

La generación Mj fue sembrada densamente encondiciones de campo en la Estación ExperimentalSanta Rosa, Valdivia, de la Universidad Australde Chile ubicada a 39°48' lat i tud sur y 73*14'latitud oeste y cosechada masalmente.

En 1982, la generación M£ se sembró espacia-damente en 50 hileras de 5 m de largo por trata-miento, seguidas de 5 hileras de cada genotipono irradiado usado como control, bajo condicionesÓptimas de ferti l ización y manejo cultural .

La selección por planta se inició en la generación H2 basado en los siguientes cr i ter ios: aTplantas que. mostraron diferencias fenotfpicas enrelación al genotipo parental; b) plantas que presentaron un mejor nivel de resistencia a enferme,dades; y c) plantas que mes se aproximaron a unideotipo regional. EstoS criterios se aplicaronen conjunto o separadamente sobre la poblacióndependiendo del individuo a seleccionar.

Las plantas seleccionadas en fy fueron cose-chadas individualmente y evaluadas en el labora-torio para contenido de proteína y Usina. Lasestimaciones del porcentaje de proteína y Usinase realizaron por el método colorimétrico de dye-binding capacity (DBC) con un equipo PRO-METER I Iusando como control el método micro-Kjeldahi pa-ra el porcentaje de proteína. Todas las selecciones que presentaron un incremento del contenidode proteína y Usina en relación al control co-rrespondiente pasaron a formar la generación M3,la que fue sembrada en 1983, espaciadamente enhileras de 2 m de largo, conservando su identidade intercalando los genotipos no tratados. La se-lección por planta se continuó en la generaciónM3 utilizando el mismo procedimiento descrito ajítiriórnente.

Cada mutante de la generación M4 fue sembra-do en 1984, en parcelas de 5 hileras de 2 m delargo, a densidad normal con un adecuado númerode controle; en ensayos preliminares de rendimierito.

Para demostrar 1* fact ib i l í dad del uso de laelectroforesis horizontal en geles de po11acH1a_mida en la identificación y certificación de mu-tantes de trigo en generaciones avanzadas, se ut i l i z ó el método descrito por Bushuk y Ziliman(19) y Z1liman y Bushuk (15) y modificado por Barriga et al_. (20).


En relación a los efectos fisiológicos de lairradiación en la generación M,, la respuesta deambos genotipos a las diferentes dosis de irradia^ción fue diferente. En el genotipo Huenufén, con10 y 25 Krad se produjo una significativa letal idad, siendo la sobrevivencia de 77 y 64% respec-tivamente. El porcentaje de sobrevivencia en elgenotipo Austral, sólo disminuyó significativa-mente con la dosis 25 Krad, siendo de un 74%.

Parte de la letalidad expresada correspondióa plantas albinas, las cuales murieron entre los15 y 36 días después de la emergencia, similara lo señalado por otros autores (12).

En ambos genotipos no se observaron efectossignificativos de la irradiación sobre la alturade planta, espigas fér t i les por planta y granospor espiga.

El número de mutantes seleccionados, que combinaron un adecuado ideotipo, tolerancia a enferntedades y contenido de proteína y lisina por so-bre la media de los controles, se presentan enlos próximos cinco Cuadros.

Así, se puede observar en el Cuadro 1 , queel número de plantas que formó la población dela generación M? fue grande, lo que permitióaplicar una alta intensidad de selección, tantode campo (5,1%) como de laboratorio (1,8%). Elmayor número de selecciones se obtuvo del geno-tipo Austral tratado con la dosis de 25 Krad.

Los mutantes seleccionados en la generaciónM? para contenido de proteína (Cuadro 2 ) , preseintirón rangos máximos de 18,2 a 22,5% muy superiorei al promedio de los controles. El contenidode proteína promedio de los mutantes derivadosde Huenufén 25 Krad fue el más a l to , siendo un16,4% superior al control.

En cuanto a contenido de Usina en la protefna (Cuadro 3) en los tratamientos de 25 Krad, enambos genotipos el número de mutantes selección^dos fue muy inferior al de los tratamientos de10 Krad. Los mutantes de máximo contenido de l i -sina, derivados de Austral 25 Krad y Huenufén10 Krad, sobrepasaron el promedio de los contro-les en aproximadamente 45 y 53% respectivamente.

. CUADRO 1. NUMERO DE SELECCIONES REALIZADAS EN LA GENERACIÓN

Mj. 1962-83, EST. EXP. STA. ROSA, VALDIVIA.

Tratamientos

Austral 10 Krad

Austral 25 Kr»d

Hutmifin 10 Krad

Huenufen 25 Krad

Total

t

N* plantas

"2

15.000

15.000

15.0O0

15.000

(0.000

100,0

N* seiccc.de campo

912

946

668

543

3.069

5,1

N° »titeeprotefna

133

343

129

126

731

1.2

. laborausina

155

57

121

47

380

0,6

tonototal

288

400

250

173

1.111

1,8

CUADRO 2. CONTENIDO DE PROTEÍNA (VALORES DK) DE IOS MUTANTES

SELECCIONADOS EN LA GENERACIÓN H2 . 1982-83

Austral 10 Krad

Austral 25 Krad

Hutnufln 10 Krad

Hutnufén 25 Krad

mutantasstiecc.

133

343

129

126

ProMdfomutanttt

15,6

15,9

16,8

17,0

Rangomfntmi

15,0

15,0

16,1

16,1

mutantes> mínimo

18,2

19,3

22,5

20,9

Promediocontrol

13.4

13,4

14,6

14,6


CUADRO 3 . CONTENIDO DE USINA (EN LA PROTEÍNA) DE LOS MUTANTES

SELECCIONADOS EN LA GENERACIÓN * > . 1962-83.

Austral 10 Krad

Austral 25 Krad

Huenufén 10 Krad

Huenufén 25 Krad

• autantesStlKC.

155

57

121

Promediomutantes

2.939

2.926

2,878

2,861

Rango Mitantes•fntmo

2.906

2.906

2.833

2.833

afxiao

3,601

4.175

4,175

3,363

Prtmdiocontrol

2.866

2.866

2.726

2.726

Ninguno de estos mutantes seleccionados para cemtenido de lisina correspondió a algún mutante p¿ra alto contenido proteico.

En la generación Mj (Cuadro 4) el número demutantes seleccionados para contenido de proteí-na fue considerablemente menor. También en estageneración el mayor número de selecciones fueronlas derivadas de Austral 25 Krad. Conviene destacar que prácticamente todas las selecciones quepasaron a laboratorio pars su evaluación nutrí-cional, en el campo presentaron un excelente tipo agronómico de planta y alta resistencia alPuccinia striiformis West., a pesar de habersecaracterizado la temporada agrícola 1983-84 poruna alta incidencia de este polvillo.

Los valores de contenido de protefna de es-tos mutantes M3 seleccionados (Cuadro 4) son me-nores a los presentados en la generación M«; sinembargo se notó una menor dispersión de valores,concentrándose en el rango promedio de contenidoproteico la mayoría de los mutantes selecciona-dos, aparentemente debido a los efectos de la \ntensa selección practicada en la generación anterior. Los mutantes de máximo porcentaje de pro-tefna derivados de Huenufén 25 Krad, sobrepasaron el promedio del control en aproximadamente18Ï.

En el Cuadro 5 se puede observar el conteni-do de lisina en la protefna presentado por losmutantes seleccionados en la generación Mo. Sedestacan los mutantes derivados de Austral 25Krad por presentar,en promedio, los valores másaltos de contenido de Usina, siendo superioresen un 4% aproximadamente con respecto al control.En esta generación, tampoco se encontró a ningúnmutante simultáneo para alto contenido de protejana y Usina, lo que estaría corroborando lo seña

lado por varios investigadores (4, 5), en el sentido de que existe una relación inversa entre eTcontenido de protefna y lisina.

Sin embargo, los resultados obtenidos hastael presente pueden considerarse positivos, puesmuestran incrementos sustanciales del contenidode proteína y lisina en varios mutantes selecc>onados en las generaciones M£ y M,, siendo compa-rable a los informados por otros autores (9, 12,13).

Los mejores mutantes en la generación M^,con un adecuado número de controles, serán ana-lizados en la presente temporada (1984-85) en ensayos preliminares de rendimiento.

Para demostrar la factibilidad del uso de laelectroforesis horizontal en geles de poliacrila_mida en la identificación de mutantes de trigoen generaciones avanzadas, se analizaron doce mutantes de alto contenido de protefna derivadosde Austral y Huenufén, incluyendo los controles,en dos geles.

Cada mutante fue caracterizado por la fórmu-la del electroforegrama de gliadinas que presen-tó en base a la movilidad relativa de migracióne intesidad de tinción de cada una de sus bandas.

Todos los mutantes fueron diferenciales conrelación al control y entre sf. Aún los que pre-sentaron patrones electroforéticos muy similares,por estar genéticamente relacionados (15, 16),pudieron distinguirse uno del otro tomando encuenta las intensidades de banda y la ocurrenciade varias bandas débiles. En general, los elec-troforegramas de gliadinas de estos mutantes pre;sentaron un número, movilidad e intensidad debandas bien diferentes.

A la vista de los resultados de la presenteinvestigación, se puede concluir que la irradia-ción gamma fue capaz de producir nueva variabil^dad genética para contenido de proteína y lisina.Mutantes que dependiendo de su comportamiento futuro podrán ser utilizados directamente y/o encruzamientos con cultivares adaptados.

Por otra parte, se sugiere la utilización delos electroforegramas de gliadinas en la identi-ficación de mutantes de trigo en generacionesavanzadas.

CUADRO 4. CONTENIDO DE PROTEÍNA (VALORES DBC) DE LOS MUTANTESSELECCIONADOS EN LA GENERACIÓN M,. 1983-84.

Austral 10 Krad

Austral 25 Krad

Huenufén 10 Krad

Huenufén 25 Krad

* mutantesselecc.

70

106

83

56

Promediomitantes

16,3

15,1

16,1

16,0

Rango imitantesmínimo

14,5

14.5

15,5

15,5

infxtm

17.4

17,4

17,7

18,1

Promediocontrol

14,1

14,1

15,3

15.3

CUADRO 5. CONTENIDO DE LISINA (EN LA PROTEÍNA) DE LOS MUTANTESSELECCIONADOS EN LA GENERACIÓN H,. 1983-84.

u

Austral 10 Krad

Austral 25 Krad

Huenufén 10 Krad

Huenufén 25 Krad

° mutantesselecc.

se74

59

15

Promediomitantes

2,932

2,946

2,844

2,855

Rango untantesmínimo

2,906

2,906

2,808

2,808

máximo

3,215

3,141

3,062

2,932

Promediocontrol

2,833

2,833

2,742

2,742

MUTATION BREEDING FOR NUTRITIONAL VALUE IN WHEAT

SUMMARY

In 1981 two batches of 100,000 seeds of thespring wheat cultivars Austral and Huenufén wereirradiated with gamma rays at 10 and 25 Krad do-ses. The source of radiation was b üCo, from theComisión Chilena de Energía Nuclear. Objectivesof this irradiation program were to develop wheatcultivars well adapted to the Lakes Region of Chile (latitude south 39 to 40°), whith higher con-tent of protein and lysine and good yield. Gene-ration Mj was sown densily under field conditionsand harvested by mass selection. Plant selectionwas set up in generation M2 onwards. Selected mutants for protein content fOBC values) 1n generations M2 (1982-83) and M, (1983-84) showed rangesfrom 18 to 22%. These contents were higher thanin the controls. As regards lysine content ofthe proteins, the number of selected was low, however mutants with maximum lysine content over-shot 4Ï. In M4 generation, the better mutants,


with adequate number of controls, wi l l beanalyzed in the crop season 1984-85, in prelimi-nary tr ia ls of production. The technique of hoHzonta1 polyacrylamide gel electrophoresis as analternative technique to the identification andcertification of mutants with high content ofprotein is examined. -f .

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OBTENÇÃO DE MUTANTES "IN VITRO" POR IRRADIAÇÃO DE TECIDONUCELAR DE CITRUS (Citrus sinensis Osb.)

PASOUAL. M.i; ANDO. A ^ : TULMANN NETO. A£ MENTEN. J.O.M.^

RESUMO

A cultura de tecidos se constitui numimportante instrumento de trabalho, com váriasaplicações no melhoramento genético. Aindução de mutações e seleção de mutantes é umdos nitodos de melhoramento que mais sebeneficiará destas técnicas de cultivo "invitro", considerando principalmente a grandepopulação de células que pode ser crescida sobcondições controladas e a capacidade da célular»qenerar uma planta completa.

Muitas cultivares de citrus são potencialmentepoliembriõnicas e o tecido nucelar formavários embriões, geneticamente^idênticos ãplanta-mãe. Partindo do princípio de que estesembriões são de origem unicelular, a aplicaçãode agentes mutagênicos sobre o tecido nucelarfornecerá uma interessante fonte de mutantesverdadeiros, ou seja, livres da formação dequimeras.

Núcelos da cultivar Valencia (Citrus sinensis,Osb.) extraídos de frutos com 12 semanas apôsa fertilização, foram submetidos â irradiaçãogama(0.1; 1.0; 2.0; 4.0; 8.0 e 12.0 kR) antesda inocuiação em meio de cultura (pH 5,7)constituído pelos macro e micronutrientes domeio "MS" adicionado de (em mg/1): mesoinositol, 100; piridoxina HC1, 1; ácidonicotínico, 1; ti ami na HC1, 0.2; extrato demalte, 500; sacarose, 50.oJ0; agar-agar, 8.000;e, posteriormente mantidos sob regime 16 hsluz e 8 hs escuro a uma temperatura de 27°C.

A porcentagem de resposta dos núcelos ãformação de embrióides foi Inversamenteproporcional ao aumento das doses de radiação,não havendo diferença significativa entre os

¿Empresa Catarinense de Pesquisa Agropecuária,Caixa Postal, D-20, Florianópolis, 88.000-Santa Catarina, Brasil.

¿Pesquisadores - CENA/USP, Caixa Postal 96,lS.ÍOO-Piradcaba, SP., Brasil.

-«Bolsistas • CNPq

tratamentos testemunha (60% de núcelos comembrióides) e a dose 0.5 kR (55%). Com 1.0 e2.0 kR houve resposta em 35% dos casos e, 12kR foi praticamente letal. 0 número médio deembrióides por núcelo foi sensivelmentereduzido da testemunha (6.4) para ostratamentos 0.5, 1,0 e 2.0 kR que tiveram umcomportamento similar, apresentando 3.4, 3.0 e4.5 embrióides, respectivamente. Nas dosesmaiores a redução foi ainda mais acentuada.

Com base nestes primeiros resultados pode-serecomendar as doses de 0.5 a 2.0 kR parairradiação de tecido nucelar de citros emtrabalhos de indução de mutação.

1. INTRODUÇÃOA cultura de órgãos, tecidos e

células agrupa uma série de técnicas, as quaisdeverão prestar inexorável contribuição aomelhoramento genético de espécies economicamente importantes, principalmente aquelas gue temdificuldade de serem melhoradas pelos métodostradicionais de hibridação.

E indiscutível a importância dacitricultura para o Brasil, que é o principalexportador de suco de laranja e o 29 maiorprodutor mundial. No entanto, o fenômeno dapoliembrionia, caráter hereditário, recessivoe controlado por uma série de genesmúltiplos1, tem entravado enormemente omelhoramento genético da maioria das espéciescítricas, nas quais embriões assexuais sedesenvolvem em detrimento do embrião zigõtico*.Os embriões assexuais se diferenciam ã partirdo tecido nucelar, reproduzindo fielmente ascaracterísticas da planta mãe.

Embriogênese adventicia emtecidos nucelares de cultivares monoembriônicasde citros foi, pel?, primeira vez induzida "invitro" em 19683, obtendo um máximo de 20% dedesenvolvimento e formação de plantas â partirde explantes nucelares. Este fenômeno temtambém sido observado em óvulos fertilizadosde cultivares naturalmente poliembriônicas1"5'6,abortivos' e, não fertilizados8''.

De 1 ã 12 embrióides foramobtidos por núcelo10 e, em alguns casos,embrióides adicionais se originaram das células


superficiais daqueles iniciados no núcelo, oude pseudobulbilhos (corpúsculos esféricosesbranquiçados ou de coloração verde palha)'*»••". Observou-se esporadicamente a presençade pequenos calos embriogênicos proliferandodo núcelo e de óvulos não fertilizados5'*'11 flí.

Em praticamente todos os casosMencionados, fez-se uso do meio "NS",principalmente o modificado por Hurashige &Tucker . Tem sido sugerido pela maioria dosautores que o extrato de malte promove aembrioginese adventicia em núcelos excisadosde óvulos fertilizados e nao fertilizados.

Os citros, de modo geral,respondem bem ao efeito de agentes mutagènicos,pois, basta observar que a maioria das novascultivares se originaram por mutaçõesexpontâneasll>. Como os embriões núcela res ternorigem unicelular, o uso de agentes mutagènicossobre o núcelo nos estágios que antecedem adiferenciação destes embrióides, fornecerá umainteressante fonte de mutantes verdadeiros,evitando o problema do quimerismo, normalmentepresente quando são irradiados órgãosmulticelulares como sementes e gemas.

Experimentos foram desenvolvidoscom irradiação de núcelos15 da cultivar"shamouti" extraídos 4 semanas apôs a ãntese.Observou-se um certo estímulo ã embrioginesenas doses 0.5 e 1.0 kR aplicadas por ocasiãoda 'noculaiau. Calos originários de óvulostambém furam submetidos ã diversas doses deirradiação (U â 32 kR) 1 5 e identificou-se16 kR como uma dose que proporcionou maior %de embrióides formados. Colônias de célulasaltamente embriogênicas foram estabelecidas ãpartir de protoplastos isolados irradiados16.

Objetiva-se com a irradiaçãodestes tecidos nucelares e posteriordesenvolvimento "in vitro", a obtenção demutantes com resistência ao cancro cítrico(Xanthomon&i cltfU), problema que vem dizimandoseriamente os pomares brasileiros de espéciescítricas.

2. MATERIAL E MÉTODOS

0 trabalho vem sendo desenvolvidojunto ao Centro de Energia Nuclear naAgricultura (CENA) em Piracicaba, SP.

Os frutos da cultivar Valencia(CWiuó iiwiuli, Osb.) com aproximadamente12 semanas após a fertilização, foramesterilizados em hipoclorito de sódio 1% por20 minutos. As sementes foram removidas emcondições assépticas e, através de um cortelongitudinal em sua superfície procedeu-se aextração do núcelo.

Os núcelos foram submetidos ãirradiação gama em fonte de Co60 nas doses de0.0, 0,5, f.0, 2.0, 4.0, 8.0 e 12.0 kR, a umaIntensidade de 97 kR/hr e, a seguir, inoculadosindividualmente em tubos de ensaio contendo osmacro e micronutrientes do meio "MS"adicionado de (em mg/1): tiamina H P , 0.2;piridoxina HC1, 1.0; ácido nicotínico, 1.0;meso-1nos 1toi, 100.0; extrato de malte, 500.0;além de sacarose, 50 g/1. 0 pH foi ajustadopara 5.7 e o meio solidificado por bacto agar8 g/l, e autociavado â 120°C por 20 minutos.

Cada núcelo foi colocado em umtubo de ensaio contendo 10 ml do meio.

Usaram-se 20 repetições por tratamento, numdelineamento inteiramente casualizado. Asculturas foram mantidas ã uma intensidade de1.000 lux durante 16 hs diárias e temperaturade Z7"C.

Após aproximadamente 12 semanas,os embrióides formados foram individualizadosem tubos com o mesmo meio recém preparado. Asplántulas obtidas e apresentando em torno de4 a 6 folhas foram transferidas para embalagensplásticas com terra e mantidas, por uma semana,sob jma névoa úmida fornecida por um sistemaintermitente de umidade controlado por um"tiraeswitch" em casa de vegetação.

3. RESULTADOS í DISCUSSÃOMutagénese em conecção com

cultura de tecidos não tem sido extensivamenteusada, mas, elas oferecem um poderosoinstrumento para aumentar a variabilidadegenética e poderiam ser rotineiramenteutilizadas para a produção de novas cultivares.Apenas as possibilidades da técnica tem sidodemonstradas.

Os dados com relação ã número deembrióides por núcelo se mostram um tantoirregulares, não comportando inclusive umaanálise estatística. Alguns tratamentosevidenciam uma grande variabiliuade entre asvárias repetições (Tabela 1). Desta forma, osresultados expressam mais uma tendincia geralde redução no número de embrióidesdiferenciados por núcelo com o aumento dasdoses de radiação, do que diferençasestatísticas propriamente ditas. A melhorresposta se deu com 2.0 kR (4.5), quepraticamente não diferiu da testemunha (4.7).Este número médio de embrióides é relativamentebaixo, refletindo danos causados ao núcelo porocasião de sua remoção, uma vez que se obteveem determinados casos até 11 embrióides pornúcelo. Estes resultados estão dentro delimites estabelecidos anteriormente10, onde seobteve 1 a 12 embriõides/nucelo e, nãoevidenciaram o estímulo ã embriogénesepreconizado15 para doses de 0.5 e 1.0 kRaplicadas a núcelos da cultivar "shamouti".

Observa-se, na Figura 1 quehouve uma sensível redução na porcentagem deresposta quanto ã diferenciação de embrióides,ã medida que foram elevadas as doses de raiosgama. Na dose de 0.5 kR, não foram observadasdiferenço.» para com o tratamento testemunha(55 e 50%, respectivamente). Um decréscimoainda maior e de forma similar foi observado'com 1 e 2 kR (35%), sendo que 4 e 8 kRpermitiram a formação de embrióides em 15% dosnúcelos e, a dose de 12 kR foi praticamenteletal.

Se se considerar que 40% dosnúcelos entrem em processo de diferenciação,produzindo em média 4 embrióides cada e,admitindo um enraizamento e desenvolvimentonormal da parte aérea em 60% dos casos, ter-se-ã a regeneração média de uma planta pornúcelo, quando do uso das doses mais baixas deradiação gama (0.5 e 1.0 kR). Estes dadosestão de acordo com resultados anteriores1, osquais mostram um máximo de 20% de desenvolvi^mento e formação de plantas à partir deexplantes nucelares.

Deformações cotíledonares,

OEA-ClEN/CNEIM/CNPq/CENA-USP PIRACICABA. SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

T A K U 1 . « « O H M M I O I K S DIFERENCIADOS N * NÚCELO.

TMTJIMCIITO « E P E T I C I O EMMID1DCS 1 DE OWRlOlDES

t 2 3 4 5 6 7 8 9 H) 11 TOTAL POU NÚCELO MOHO» IS* COM CALOS COM RAIZ

0.0 kR 9 11 1 4 S 3 7 2 3 i «7 4,7 10

O.SM t 8 3 I 3 6 7 1 2 5 1 38 3,4 21

1.0 k« 2 6 3 1 3 4 2

2.0 M 3 11 3 2 10 1 2

4.0 «R 2 3 1

B,0M t 1 1 1

12,0 k* 1

6.4 17.0

5.3 15.8

21 3,0 42 14,3 9.5

32 4,5 56 15.6 6,3

6 2,0 66 16,6

3 1,0 66

1 1.0

• ENMIOIKS AMMMtS ..PLIMICOTILIA, TAMADHO DIFERENTE DC COTILEDONES, FASCIACM.

ióid

esem

bri

9

•a

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renci

60

50

40

30

20

10

D51X) ZO 4JO 80

dose de r a i o s gama (kR)

120

FIGURA 1 . DIFERENCIAÇÃO DE EMBRlOlDES A PARTIR DE NÚCELOS TRATADOS COM DIFERENTES DOSES DE RAIOS GAMA.


incluindo vários graus de fasciacao,cotiledones de tamanho diferente e pluricotilia,tem sido reportadas em culturas nucelares deuma série de variedades de citros5'7'12'17 eforam, no presente trabalho, sensivelmentesuperiores nas doses mais elevadas de raiosgama (Tabela 1}. Nos casos de pluricotilia, odesenvolvimento da parte aérea tem sidodificultado e com muitos brotos, necessitandoa eliminação de alguns por ocasião da remoçãodas plantas para a terra. Plantas mutantesapresentando variações nas folhas, albinismo,cor das flores e forma das pétalas também temsido obtidas gelo uso de raios-gama com asdoses de 1.5 a 3.0 kR, aplicados sobremicrosporos e anteras de Hi.cvtijj.na. tabacum18.

De acordo com observações feitasanteriormente5*'*10'11, registrou-se a presençaconstante de pequenos calos, mais acentuada emalgumas doses de radiação do que na testemunha(Tabela 1). Na maioria dos casos estes calosforam embriogênicos.

Na Tabela 2 observa-se adiferenciação de novos embriõides e prõembriõ^des ã partir dos já existentes, fato tambémrelatado por vários autores'*10'11. Porém, nopresente trabalho, isto foi verificado apenasnos embriõides oriundos de núcelos tratadoscom agentes mutagénicos.

Uma pequena porcentagem deembriõides enraizou e seu processo dedesenvolvimento não teve continuidade. Umnúmero mais significativo tendendo a aumentarcom as doses de radiação, emitiu ar is a parteaérea (Tabela 2) e, o enraizamento instesbrotos precisou ser induzido através do uso dehormônios (IBA, 1 mg/l). Isto confirma osresultados anteriores17 de que a formação cVplantas ã partir de embriõides, normalmente "precedida pelo desenvolvimento de raízes eposteriormente da parte aérea; ocorrendo ocontrário, há uma inibição do enraizamento.

Foi mínimo o número de embriõides que emitiuraízes antes da individualizacao, comprovandoque embriõides únicos, isolados, diferenciammais prontamente do que quando aglomerados".

4. CONCLUSÕES1. Plantas completas podem ser regeneradas ã

partir de núcelos extraidos_de frutosimaturos, tantopor embriogênese diretacomo via formação de calos.

2. Sensitividade de tecidos nucelares ãirradiação gama aumenta com as doses. Asdoses recomendadas em trabalho de induçãode mutação em tecidos nucelares "in vitro'seria 0.5 a 2.0 kR.

OBTAINING MUTANTS "IN VITRO" BY IRRADIATION OFNUCELLAR TISSUE OF CITRUS (Citrus sinensis,Osb.).

SUMMARY

Tissue culture has become an important tool,with many applications in genetic breeding.Induced mutation and selection of mutants isone of the breeding methods which benefitsmost from "in vitro" culture techniques,considering the large population of cells thatcan grow under control led conditions and thecapacity of cells to regenerate a whole plant.

Many citrus cultivars are potentiallypolyembryonic and the nuceilus tissue formsseveral embryos, genetically identical to themot .er-plant. If we consider that theseenaryjo are of unicellular origin, theapplication of mutagenic agents to the nucellustissue will give an interesting source of truemutants, i.e., free from chimera formation.

Nucellus of cultivar Valencia (Citrus sinensis,Osb.) extracted from fruits 12 weeks ¿Tier

TAKLA 2 . OCSEHVOLVIMtNTO DOS EMMtOlOES AP0S * INOIVIDUAUZACW.

I» TOTAL 0E

EHMI0IDE3 SOMENTERAIZ

I DE EMRI<!!DES COM

SOMENTEPARTE «tREA

RAIZ EPARTE AfREA

NOVOS NOVOSEKBRIOIDES PR0-EMMI0I0ES

0.0 kR 10,4 7,8 50,7

0,5 kR 18.4 13,? 31.6 10,6 5.3

1,0 k« 11,3 23,8 19,0 19,0

2,0 kR 6,3 28,? 28,2 10,8

4,0 kR 13,3

8.0 kR

12,0 kR


fertilization, were gamma Irradiated (0.1, 1.0,2.0, 4.0, 8.0 and 12.0 kR) before inoculationin culture media (pH 5.7) which comprised ofmacro and micronutrients of medium "MS" :owhich were added (in mg/1): raesoinusitol, 100;pyroxidin HC1, 1; nicotinic acid, 1; thiamineHC1, 0.2; malt extract, 500; sacarose, 50,000;agar-agar, 8,000. They were then kept under16 h light and 8 h dark at a temperature of27OC.

Percent of nucellus response to embryoidformation was inversely proportional toincreased radiation doses. Thers was nosignificant difference between control (60%nucellus with embryoids) and the 0.5 kR dose(55%). At 0.1 and 2.0 kR there was a 35%response and tne 12 kR dose was practicallylethal. The average number of erobryoids pernucellus was sensibly reduced from control(6.4) to treatments 0.5, 1.0 and 2.0 kR whichhad a similar behaviour, presenting 3.4, 3.0and 4.5 embryoids, respectively. Reductionwas more marked still for larger doses.

Based on the preliminary results, 0.5 and 2.0kR irradiation doses are recommended forinduced mutation in nuceTlar tissue of citrus.

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INDUÇÃO DE MUTAÇÃO VISANDO RESISTÊNCIA A ANTRACNOSE EMStylosanthes guianensis (Aubl) Sw.

JORGE. EMPO.': ALCANTARA. PB.1; MECELIS. N.R.3; GHISI. O.M.A.A.3;MENTEN. J.O.M."; TULMANN NETO. A.4; ANDO. A.4*

RESUMO

As várias espécies do gênero Stylosanthes têmsua utilização limitada como leguminosa parapastos, devido ã incidência de antracnose,doença causada por Colletotrichum

floeosporioides. Pesquisas visandodentificar fontes de resistência

demonstraram limitada variabi 1 idade genética.Diante disto, resolveu-se iniciar projetovisando indução de mutação, a procura deresistência a antracnose em Stylosanthesguianensis, uma vez que tal leguminosa temimportância potencial para pastos, no Brasil.

Como material, resolveu-se utilizar aintrodução N.O. 1336, devido suas boascaracterísticas agronômicas. A determinaçãoda radiossensitividade foi feita irradiando-sesementes secas com várias doses de raios-gama,na fonte de 60co do CENA. Baseando-se naaltura e sobrevivência das plantas da geraçãoMi, em relação ao controle, foram escolhidasduas doses para o tratamento definitivo, aoredor de GR35 e LD50. Sementes foramirradiadas com estas doses e plantadas noca.npo. A colheita destas plantas foi feitautilizando-se o processo massai. Uma amostrade sementes de cada dose será utilizada garaa obtenção da geração M2. 0 plantio serafeito em condições de campo em novembro de1984, com alta incidência de antracnose. Aseleção será feita através da colheitaindividual de plantas melhores do que ocontrole. Progenies destas plantas (geraçãoM3) serão avaliadas novamente no campo em1985.

'EMBRAPA/Instituto de Zootecnia, In Memoriam

'Pesquisador, Instituto de Zootecnia de NovaOdessa, Caixa Postal 60, 13.460-Nova Odessa,SP., Brasil

'Pesquisadores EMBRAPA/Instituto de Zootecniade Nova Odessa, Caixa Postal.60, 13.460-NovaOdessa, SP., Brasil

"Pesquisadores - CENA/USP, Caixa Postal 96,13.400-Piracicaba, SP., Brasil

«Bolsistas • CNPq

1. INTRODUÇÃO0 uso de leguminosas forrageiras

nas pastagens é ainda bastante reduzido noBrasil. No Estado de Sao Paulo, apenas 51 daárea das pastagens é representada porconsorciação de gramineas-ieguminosas. Istoocorre principalmente nas grandes propriedades,onde são utilizados métodos mais avançadospara a pecuária. Na realidade, asleguminosas constituem uma forma econômica demelhorar as pastagens naturais, de capacidadede suporte extremamente baixa. Isto não sõdevido a ser fonte proteíca gara aalimentação animal, mas também por fornecernitrogênio ãs gramTneas associadas, através dafixação simbiõtica.

0 gênero Stylosanthes SW.,compreendendo várias espécies com potencialforrageiro, é o mais importante na Austráliatropical e sub-tropical. Foi introduzido em1933, sendo o responsável, em grande parte,pelo sucesso da pecuária lustraliana e suautilização tem-se expandido em vários paTses.No Brasil , ocorreriam 8 espécies, das quaisS. guyanensis (Aubl.) SW., seria a maiscomum no Brasil Central, segundo dadosrelatados em 1974 (1 ) . Posteriormente,realizou-se um amplo levantamento dadistribuição do gênero no Brasil (2) .Constatou-se então a ocorrência de 25espécies, do Norte ao Sul do país, sendo que19 delas foram encontradas em Minas Gerais,um dos centros de diversidade do gênero noBrasil.

S_. guyanensis apresenta grandevariação de formas, porte arbustivo a sub-arbustivo, variando de ereto a prostrado,alcançando até 2,0 metros de altura. Trata-sede planta predominantemente autogama, podendoocorrer certa % de cruzamentos (3 , 4 ) , comInfiorescências do tipo espigas compostasovoides e globosas, flores amarelas e frutovagem, do tipo lomento, com dois artículos.

Essa leguminosa não é exigenteem fertil idade de solo, desenvolve-serelativamente bem em solos ácidos, podendo serutilizada para solos de cerrado.


Portanto, as característicasmencionadas justificam o interesse em trabalhosde melhoramento em tal espécie. A maiorlimitação ã sua utilização ê a antracnose,causada pelo fungo Coiletotrichumgloeosporioides. Tal doença causa perda dtvigor, desfoliação. diminuição da produção deforragem e de sementes e muitas vezes, mortedas plantas. Foi constatada pela primeira vezem Deodoro, Rio de Janeiro, em 1937, em S.guyanensis e S. humilis. Na Colombia, fõiidentificada «xno proTema importante em1972, iniciando-se então uma avaliaçãosistemática para obtenção de germoplasmaresistente (5). Avaliações na Colombia eBrasil mostraram que os ecõtipos têm reaçõesdiferentes, dependendo da localidade, o quesugere a presença de diferentes raças dopatõgeno nos habitats naturais de^tylosanthes. A antracnose tem causadoprejuízos em pastagens da America Tropical esuo-tropical, bem como na Austrália, Tailândia,países africanos e na Flórida (6).

Muitos dos ecõtipos que semostraram resistentes na Colombia, foramsuscetíveis em testes realizados em Brasília eno Instituto de Zootecnia, em Nova Odessa.Por outro lado, os trabalhos de avaliaçãofeitos por este Instituto, a partir decoleções realizadas no Brasil Central,demonstraram que a antracnose tem ocorrido emdiferentes graus de intensidade.

As mutações induzidas, tem sidoutilizadas como meio de se aumentar avariabilidade genética, possibilitando aseleção de mutantes para variascaracterísticas agronômicas. No que se referea resistência ã doenças, mutantesresistentes têm sido obtidos tanto paradoenças causadas por fungos, como bactérias evírus. No entanto, pode-se observar emrelação rerente destes mutantes (7) que amaioria deles tem sido relacionados a doençascausadas por fungos.

Diante do que foi exposto,resolveu-se realiza" este trabalho que temcomo objetivo a indução de mutantesresistentes a antracnose em Styiosanthesguyanensis, a partir da utilização deradiação gama.


2.1. Material Genético Utilizado

Resolveu-se u t i l i z a r aintrodução N.O. 1336. Tal material procedentedo IAC foi introduzido, em Nova Odessa, juntocom outros e testado pelo Inst i tuto deZootecnia em vários locais. Após dois anos deobservações concluíram pela sua paiati l idade eprodução de massa verde, o que recomendou N.O.1336 para estudos mais avançados ( 8 ) .Inclusive no que se refere a antracnose, talintrodução mostrou ser um pouco mais tolerantedo que outras.

2 .2 . Determinação da Sensitividade a Raios-Gama

Para se escolher as dosesdef in i t ivas a serem uti l izadas no trabalho,

realizou-se um experimento preliminar.Sementes secas foram irradiadas com 10, 20, 30,40, 50 e 60 kR de raios gama (taxa de dose de317 kR/h) na fonte de 60co do CENA. Foramuti l izadas duas repetições, com 100 sementespor tratamento. Tais sementes, mais ocontrole, foram semeadas individualmente emcopos plásticos e mantidas em casa-de-vegetaçao no Ins t i tu to de Zootecnia, e após,transplantadas para o campo.

Os efeitos da radiação foramavaliados na época do florescimento pelamedida da al tura e sobrevivência das plantasda geração M] , dois meses apôs o tratamento.Foram fe i tas regressões entre dose e al turade planta e entre dose e sobrevivência emrelação ao controle. Com base nestesparâmetros efetuou-se o tratamento def in i t ivopara a obtenção da geração Mi.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3 . 1 . Determinação da Sensitividade

Na Tabela 1 , apresentam-se osefeitos das diferentes doses de raios-garoa comrelação a plãntuias anormais, a l tu ra ,sobrevivência e florescimento.^ Observa-se ogrande aumento no número de piântulasanormais, com o aumento da dose. Tambémnota-se a diminuição na altura esobrevivência e um l ige i ro retardamento noflorescimento. Todos estes efei tosfisiológicos eram esperados na geração Mi e sãocomuns neste t ipo de trabalho.

Considerando-se o controle como100,0, realizaram-se as curvas de regressão

TABELA 1 - SENSITIVIDADE A RAIOS GAMA DEStyiosanthes guyanensis,

DOSE*(kR)

0

10

20

30

40

50

60

* Taxa

** Dias

INTRODUÇÃO N.

ALTURA(cm)

30* *

3,32

2,99

2,31

2,15

1,06

0,92

0,52

de dose

após a

60* *

14,62

13,85

12,63

12,20

10,26

8,65

8,49

de 317

0. 1336.

FLORESCl MEN"

TO(DIAS)

66,32

72,83

75,17

70,52

69,?5

65,55

70,02

kR/h

semeadura

SOBREVIVENCIA"

( * )60* *

100,00

96,89

94,80

83,82

41,80

29,46

30,00

% DEPLÃNTU

LASANORMAIS

0,00

6,25

6,49

13,23

29,34

28,12

45,00

*** PI intui as que permaneceram no estadocotiledonar, sem desenvolvimento posterior.


entre altura e sobrevivência (Y) e dose (X).Baseando-se na regressão para a altura (Y =10.151,11 - 119,18X), determinou-se que adose que causaria 35% de redução na altura(6R35) seria a de 48,5 kR. Para asobrevivência ( l /Y = 8,86 x 10*3 + 4,67 x 10"6X 2 ) , a dose que causaria 50% de letal idade(LD50), seria de 38,0 kR. Tanto a GR35 como aLD50 são utilizadas para trabalhos de induçãode mutações. Resolveu-se portanto ut i l i zarestes parâmetros para o tratamento definit ivo,para a obtenção da geração Mi.

3.2. Tratamento Definitivo.

Em novembro de 1983, foirealizado o tratamento definitivo. Sementesforam irradiadas com 38,0 kR (LD50) e 48,5 kR(GR35) utilizando-se aproximadamente 83.000sementes para cada tratamento, e plantadas nocampo, em Nova Odessa, juntamente com oscontroles. Utilizou-se o espaçamento de 2metros entre linhas e 20 cm entre as sementes.Observou-se que a emergincia do tratamento com38 kR foi semelhante ã do controle.Entretanto, sementes tratadas com 48,5 kR,apresentaram taxa de emergência muito baixa.Isto pode ter ocorrido devido ãs condições deseca que existiram e que pode ter prejudicadomais o tratamento com altas doses. Por isto,foi realizado um outro plantio com sementesirradiadas com 48,5 kR, em janeiro de 1984.

As sementes das plantas obtidascom o tratamento de 38,0 kR começaram a sercolhidas semanalmente a partir de 1/08/84.Resolveu-se utilizar o sistema de colheitamassal das plantas sobreviventes da geraçãoMi. Os resultados preliminares das colheitassemanais, têm indicado um número menor desementes obtidas das plantas provenientes desementes irradiadas. Esta esterilidadetambém ê característica dos efeitos geraçãoMi. Quanto ãs plantas do tratamento com 48,5kR, por haverem sido semeadas tardiamente,terão suas sementes colhidas em épocaposterior.

Uma vez terminada a colheita dasplantas obtidas a partir do tratamento desementes com 38,0 kR, o plantio da geração M2será efetuado a partir de novembro de 1984.Será retirada uma amostragem de sementes queserão plantadas em Nova Odessa, ondenormalmente ocorre alta Incidência natural deantracnose. As plantas que se mostraremmelhores em relação ao controle, serãoselecionadas e colhidas Individualmente. Asprogenies destas plantas serão novamenteavaliadas no campo em novembro de 1985, juntocom a geração M2 proveniente do tratamento com48,5 kR.

4. CONCLUSÕES

De acordo com o que foidiscutido, até o momento, o que se conseguiufoi a determinação de GR3& (48,5 kR) e aLD50 (38 kR) a partir da irradiação desementes secas com raios gama.

Os trabalhos programados paraa geração M2, onde-se rara a seleção demutantes, poderão demonstrar a possibilidade

de obtenção dos mutantes resistentesprocurados.

INDUCED MUTATION AIMING AT RESISTANCE TOANTHRACNOSIS IN Stylosanthes guianensis (Aubl)Sw.

SUMMARY

The utilization of different species of theStylosanthes genera is limited as a legumefor pasture, due to the incidence ofanthracnosis, a disease caused byColletotrichum gloeosporioides. Research workto identify resistance sources, showed alimited variability. It was then decided toinitiate a project on induced mutation toobtain resistance to anthracnosis inStylosanthes guianensis as this is apotentially important legume for pastures inBrasil.

The material used was the introduction N.0.1336, due to its good agronomiccharacteristics. Radiosensitivitydetermination was made by irradiation of dryseeds at various gamma-ray doses in the 6°Cosource of CENA.

Based on Mi generation plant height andsurvival in relation to control, two doseswere chosen for the definite treatment, aroundGR35 and LD50- Seeds were irradiated at thesedoses and planted in the field. Harvestingwas carried out by mat; process. A sampleof seeds from each dose will be used toobtain the M2 generation. They will beplanted in November 1984 under fieldconditions with a high natural incidence ofdnthracnosis. Selection will be made byindividually harvesting plants which arebetter than the control. Progenies of theseplants (M3 generation) will be again evaluatedin the field in 1985.

5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

(1) LEITÃO FILHO, H.F., LOVADINI, L.A.A.C.Considerações sobre o gêneroStylosanthes SW. Coord. Pesqui. Agropecuaria, IAC - Campinas (1974), BoletimTécnico, 12p.

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(3) BROLMANN, J.B. Progeny studies inStylosanthes guyanensis (Aubl.) SW..Proc. Soil and Crop Science Society ofFlorida, Belle Glade, 33(1973): 22-24.

(4) BOGDAN, A.V. Tropical pasture and fodderplants: grasses and legumes, London,Longman (1977): 397-402.

(5) CIAT, Centro International de AgriculturaT r o p i c a l , C a l i , Colombia, Informe 1978( 1 9 7 9 ) , 188p.

(6 ) GROF, B . , SC.HULTZE-KRAFT, R., MULLER, F.


Stylosanthes capitata Vog., someagronomic"attributes, and resistanceto anthracnose (CoTletrotrichuagloeosporioides Penz.). TropicalBrasslands, 13:(1979): 28-37.

(7) KONZAK, K. Role of induced nutations:Jn: Crop Breeding, a contemporary

basis, Oxford, Perganon Press (1984):216-292.

(6) GHISI. O.M.A.A., ALCANTARA, P.B., PEDREIRA,J.V.S. Introdução e avaliaçãoagronômica de forrageiras tropicais.Anais da XIX Reunião Anual da SBZ,Piracicaba, SP. (1982): 311-312.

OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SF, BRASIL NCJ, 19-23, 1984

RADIOSSENSmVIDADE DAS SEMENTES DO MARMELEIRO(Cydonia oblonga Mill.)1

DALLORTO. F.A.C.'*; OJIMA. M.1; FERRAZ. E.S.B.3: NASCIMENTO F.\ V.F.1;'HIROCE. R.': IGUE. T.2; MENTEN. J.O.M.1*; TULMANN NETO. A.3; ANDO. A . "

RESUMO

No trabalho i relatada experimentação envo_[vendo a irradiação de sementes do marmeleiro(Cydonia oblonoa Mi 11.) por fonte gama, e a composição mineral das plantas resultantes, paraobtenção de informações subsidiárias ao me1hora_mento, por indução de mutação. Analisaram-se,assim, os seguintes aspectos:

- Radiossensitividade das sementesAs sementes de três materiais donais de

marmeleiro: "Portugal" (Indaiatuba), "Portugal"(JundiaT) « "Smyrna" foram submetidas a onzedoses crescentes de radiação gama - 50 a 15.000R - avaliando seus efeitos na capacidade germinativa e no comportamento das plantas emergentes.

As sementes irradiadas, semeadas sem a estratif icação a f r io úmido, resultou, para todosos tratamentos de irradiação, em emergência Tnfima de plântuias, com desenvolvimento bem deTiciente. Assim, contrariando a expectativa pnmeira, a radiação não se mostrou ef icaz , na quebra de dominei a fisiológica das sementes demarmelo.

Através da estratificação das sementes i rradiadas, e posterior semeadura, foi possívelcoletar os elementos mais adequados ã indicaçãode radiossensitividade: germinação parcial dassementes, ainda no ambiente de estratif icação;emergência f ina l das plântuias em canteiros;sobrevivência e desenvolvimento das plantas.

Os porcentuais médios a esses parâmetros apresentaram-se com tendências declinantes pela

'Parte da Dissertação apresentada pelo 19 autori Escola Superior de Agricultura "Luiz de Quej.roz", Universidade de São Paulo, Piracicaba.%re» de Concentração: Energia Nuclear na Agri-cultura.

' Inst i tuto Agronômico do Estado, IAC, Caixa Posta l 28, 13.100-Campinas, SP. Brasil

'Pesquisadores - CENA/USP, Caixa Postal 96,13.400-P1radcaba, SP. Brasi l .«Bolsistas - CNPq

aplicação de doses baixas e crescentes de radiação - 50 a 750 R. Nas doses intermediárias -1.000 a 1.250 R - esses porcentuais estabil izaraw-se ou apresentaram-se propensos a estímulos,ao passo que nas mais elevadas, observaram-senítidos decréscimos.

A germinação parcial , ainda no f r igor í f ico ,revelou ser de grande valor prático ã determina^ção da radiossensitividade, por mostrar uma d^reta correlação com a emergência das pi intui as.0 marmeleiro "Portugal" (Jundiaí) mostrou ser omenos radiossensitivo dos três materiais testados.

Considerando os dados levantados, acresci^dos de observação visual dos danos f isiológicos,chegou-se ã conclusão de que a obtenção de umapopulação de plantas desejáveis, em 30 a 50í ™fer i ores ãs controles, seria adequada a um programa de melhoramento do marmeleiro por induçãode mutação. A esse propósito, sugere-se que sejam aplicadas ãs sementes, de mesmo teor de umTdade - 8,8 a 9,0* - doses agudas de radiação gama, dentro dos seguintes níveis extremos, conforme o material clonal: "Portugal" (Indaiatuba) - 1.000 a 5.000 R; "Portugal" (JundiaT) -2.500 a 10.000 R; e "Smyrna" - 1.250 a 5.000 R.

- Efeitos da radiação na composição mineraldas plantai"!Determinou-se a concentração de cinco ma

cro e cinco micronutrientes nas plantas, procurando correlacioná-la com as diferentes dosa ~gens de radiação gama, aplicadas ãs sementes demarmelos: "Portugal" (Indaiatuba), "Portugal"(Jundiaí) e "Smyrna". Foram ainda considerados,por material clonal e por doses de radiação, opeso e a porcentagem de matéria seca nas raízes,e nos caules mais folhas, além do teor d'águanas plantas.

As concentrações dos macronutrientes, na parte aérea das plantas, apresentaram-se, em termos médios, na seguinte ordenação decrescente :N, K, Ca, Mg e P, e dos micronutrientes: Mn, Fe,Zn, B e Cu. Dentre os macronutrientes, o nitrogênio sofreu as maiores variações nas concentrações, quando os tratamentos eram representadospor doses mais elevadas; depois do N, o potássio


foi o mais alterado. Quanto aos micronutrientes,o ferro e o maganês se constituíram naqueles quesofreram os maiores desequilíbrios.

Constatou-se também, que aumentos nas doses de radiação gama conduziram a decréscimossensíveis da parte aérea das plantas - caulese folhas - e acréscimos nos porcentuais de ra^zes, em torno de 7°i. 0 teor de igua também variou em uma crescente - em torno de 6" - do cõnjunto-controle ao dasdoses mais elevadas. A ~diminuição relativa média de extração dos nutri^entes, considerando ainda os tratamentos extremos, foi de cerca de três vezes, baseando nassuas concentrações na matéria seca.

Termos para indexação: marmeleiro, Cydonia oblonjja_Mill. , sementes,radiossentividade, composçao mineral, melhoramento.

1. INTRODUÇÃO

Este trabalho consta de uma série de desen-volvimentos experimentais realizados na Seçãode Fruticultura de Clima Temperado, do Instituto Agronômico de Campinas, com a colaboração cieSeções básicas do mesmo e do Centro de EnergiaNuclear na Agricultura - CENA(USP) - de Piracycaba, SP. Neste é dado enfoque especial naaplicação de radiação ionizante, no caso, a ga_ma, visando ao estudo da radiossensitividade domarmeleiro, ainda na germinação e emergênciadas sementes, e no comportamento das plantas dageração Mj. Efeitos da aplicação de doses crêscentes de radiação gama nas sementes e seus reflexos na composição quTmico-minerai das plantas também são considerados, com o principal objetivo de se subsidiar a metodologia de melhoramento desta espécie frutícola, por indução de~mutação com a radiação gama (CAMPO DALL'ORTO,1982).

Na Argentina, no único exemplo dessa aplicaçao no manneleino, ROBY (1972) irradiou, com ~raios X, ramos da variedade "Champion", usandoas doses de 2.000, 4.000 e 6.000 R*. que enxertados e deixados a se desenvolver, evidenciarammutações interessantes em algumas característjcas da planta e do fruto.

A determinação da radiossensitividade das sementes, por sua vez, é imprescindível para no£tear a aplicação desse método de melhoramento,de uma espécie ou de uma variedade em particular, quando assim propagada (CAMPO DALL'ORTOel a i . 1983).

De outro modo, desconhece-se o comportamentodas sementes e da resposta das próprias plántuIas de marmeleiro obtidas, quando submetidas asprimeiras, ã radiação gama, às tentativas dequebra de dormência fisiológica, necessária auma adequada germinação. Consta, ainda, que osprimeiros trabalhos acerca dos efeitos das ra_díações sobre sementes, iniciaram-se por voltade 1912/13, com MOLISH, observando-se o efeitodos raios-X, nos mesmos fenômenos de dormência,ocorridos em sementes de essências florestais(FAO/IAEA, citados por FERREIRA et a i . , 1968).

Por último, convém lembrar da absoluta escas_sez de literatura que relacione os efeitos de

- roentgen: unidade de exposição ã radiaçãogama ou X.

aplicação de doses agudas de radiação gama nassementes de frutí feras, e a composição químicamineral das plantas delas resultantes. A análise inorgânica, nesse particular, fornece os daidos sobre a capacidade de equilíbrio e as suasinterações, além de mostrar, em primeira aproximação, os teores elementares disponíveis nosolo.

No presente caso, levantou-se a hipótese,que plantas de diferentes materiais clonais demarmeleiro - gerações M] - oriundas de sementesirradiadas, evidenciando distúrbios fisiolõgicos ou genéticos visíveis, mantidos em meio decultivo homogêneo e sob mesmas condições ambientais, devessem caracterizar desordens nutri cionais detectáveis. Essas anormalidades são ver2ficadas, confrontando-se as concentrações des-~ses elementos e aquelas constatadas ãs plantas--controle, de sementes nao irradiadas.

Tendo em vista visualizarem-se os efeitos fi_siológicos precocemente, e em geral, na parteaérea das plantas, ê de se esperar que os etementos que apresentam as maiores variações, sejam aqueles diretamente envolvidos na atividadefotossintética, ou indiretamente, através de equilíbrio dinâmico e de interações v i ta is .

De modo genérico e sumário, de acordo comMALAVOLTA et a i - , (1974), as principais funçõesdos elementos estudados nas plantas, prendem-senas seguintes: nitrogênio - papel plástico,formador de tecidos e das proteínas; potássio -apresenta-se em concentração elevada nos teci_dos de crescimento, participa de sistemas enzi^mãticos e interage com o nitrogênio; cálcio -junto ao boro, é importante para a formação efuncionamento das raízes; cobre - mostra-se comteor elevado na parte aérea, sendo menor a atj[vidade fotcssintética quando em deficiência;ferro - conhecido por suas interações nutricionais com o maganês; manganês - apresenta-se emconcentrações mais elevadas nos pontos f isiologicamente mais ativos das plantas. Além de serativador de várias enzimas, deve exercer importante papel na fotossíntese, porquanto, a sua~intensidade diminui quando ocorre deficiência.


2 .1 . Radiossensitividade das sementes

2.1.1 - Germinação, emergência, sobrev^vencia e desenvolvimento dasplantas.

A realização da experimentação proposta, foram colhidos, em fevereiro de 1976, cerca de100 frutos maduros, uniformes e sadios, de cadauma das duas variedades de marmeleiro - Porttigal e Smyrna - constantes do ensaio de poda, naEstação Experimental de Jundiaí, e mais 100 frutos igualmente escolhidos, de um possível cloneda Portugal, cultivado na propriedade particular dos Irmãos Jacober, no Bairro de Helvetia,em Campinas, em ãrea limítrofe com o Municípiode Indaiatuba, SP.

Desses frutos, efetuou-se extração cuidadosadas sementes que iam sendo imediatamente lava^das em água corrente, tratadas com solução dethiran a 2%, e postas a secar em ambiente delaboratório, por dez dias. As sementes assimpreparadas - em número aproximado de 3.600 porvariedade - foram colocadas em sacos plásticos

OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA. SP. BRASIL NOV.. 19 23, 1984

fechados e armazenados em cimara f r igor í f ica , a5-10°C. Nessas condições permaneceram por cerca de seis meses, até a véspera de data estatelecida ã irradiação, quando foram amostradas,por variedade, 48 parcelas de 50 sementes, aos24 tratamentos idealizados. Estas sementes foram selecionadas e separadas individualmente,objetivando-se a maior uniformidade possíveldentro do mesmo material clonal. Para isso, es_colheram-se, por clone, sementes Tntegras, demesmo aspecto geral e tamanho, uniformizadas peIo peso. Concpmitantemente, amostraram-se mais400 sementes por material, que se destinavam:a) ao envio de 200, ã Seção de Sementes do Instituto Agronômico, para determinação de umiàade,e b) ã reserva de outras 200, a fim de serem estratificadas posteriormente, visando a determi_nação do volume nuclear interfasico - VNI - jun^to ã Seção de Citologia, do mesmo Instituto.

Os tratamentos de irradiação das sementes foram programados, com doses agudas de radiaçãogama do °°Co, baseando-se em alguns poucos da_dos norteadores de l i teratura, disponíveis parasementes de pessegueiro (HOUGH et a i . 1965),outra rosãcea frut í fera, com numero d4ploide decromossomos - 2r. = 16 - e portanto, menos quea metade do número esperado ao marmeleiro. Outrás indicações foram obtidas através de testessumários, preliminarmente efetuados (CAMPO DALI'ORTO, 1977), com irradiação de sementes de pes-segueiro, de caquizeiro e de nogueira-macadamia.

Assim, em 09/09/1976, aplicaram-se às semeiites de marmeleiro, as doze seguintes doses agudas reais (nominais, entre parêntesis) de radTação gama: 0.00R; 38,33(50)R; 268,33(250)P;498,33(500)R; 766,67(750)R; 966,67(1.000)R;1.265,00(1.250)R; 2.491,67(2.500)R; 4.983,33(5.000)R; 7.513,33 (7.500JR; 10.005,00(10.000)Re 14.988,33(15.000)R.

Na irradiação das sementes, efetuada no Cer»tro de Energia Nuclear na Agricultura - CENA-USP, em Piracicaba, utilizaram-se fontes de Cobalto-60 (radiações gama com energias de 1,17~e1,33 MeV), modelo "Gamma Bean 650", de procedência da "Atomic Energy of Canada Limited". Ataxa de dose empregada foi de 23,0 kR/hora, comduas fontes (dp número 4 e 10), distanciadas de80 cm, e as amostras colocadas em posição cent r a i . A cada dose de radiação, as amostras Toram constituídas de quatro parcelas de 50 sementes por material clonal de marmeleiro, parcelasessas encerradas em saquinhos de papel-manteiga.

Concomi tantemente aos tratamentos de irradi^ação, efeujaram-se, na Seção de Sementes do Instituto Agronômico, determinações de umidade dassementes, sendo constatados, cs seguintes teores médios por material clonal: "Portugal" (Tndai4tuba) - 8,9*; "Portugal" (Jundiaí) - 9,0%e "Smyrna" - 8,8%. Nessas determinações foramutilizadas duas amostras de 100 sementes pormaterial clonal, e cada amostra apresentando umpeso médio inicial de 3,8 gramas. Os teoreses tinia t i vos médios, em porcentagem, foram obt^dos através da secagem das sementes em estufa,a 105°C, até peso constante.

De acordo com esses resultados, os teores dsumidade situam-se dentro dos limites esperadospara sementes extraídas edeixadas a secar, emequilíbrio, sob condições ambientais de 1abor£tori o; os valores médios encontrados aos trêsmateriais, inclusive, apresentam-se bem próximos. Tais resultados podem ser caracterizados

como de grande valia nesta metodologia, quanaose deseja comparar dados re'ativos de radiossensitividade de diferentes amostras de sementes.De acordo com evidincias experimentais, os efe^tos das radiações ionizantes ã uma espécie ouvariedade em particular, dependem dentre váriasoutras condições, principalmente, do teor deumidade das sementes (GUNCKEL e SPARROW, 1953;CALDECOTT, 1955 e HEASLIP, 1959).

No dia seguinte ã irradiação, o conjunto total das sementes, ainda nas respectivas embalagens, comportando todos os tratamentos, foi dTvidido em duas partes iguais, destinando-se umaã semeadura imediata, e outra ã estratificaçãoa fr io úmido. Em seguida, as parcelas, individualmente, foram submetidas ã hidratação por 74horas. Em 11/09/76, o primeiro lote de sementes, somando ao todo 72 parcelas (12 tratamejitos x 3 clones x 2 blocos) foi semeado em canteiros previamente preparados, contendo solo demato tratado com fosfina, sob ripado, a 50% deluminosidade.

A estratificação das sementes se fez por umperíodo de três meses, durante o qual, perfizeram-se vistorias quinzenais. Ao final do processo (em 10/12/76), procedeu-se ao controle dagerminação, ainda no ambiente do fr igorí f ico, eem seguida, ã semeadura de toco o material -germinado e por germinar - também em canteirosde terra, sob ripado.

A semeadura dos materiais irradiados foi feita em sulcos contíguos, transversais aos canteiros, espaçados de 15cm, e as sementes colocadasã profundidade de 1cm, e equidistantes entre side 4cm, segundo delineamento experimental deblocos ao acaso. Na oportunidade, retiraram-seduas amostras médias de terra desses canteiros,a fim de verificar suas características dp fert i l idade e de uniformidade. A análise químicadessas duas amostras, referentes aos blocos experimentais, efetuada pela Seção de Fertilidadede Solo, do Instituto Agronômico de Campinas,revelou, respectivamente, os seguintes resultados: matéria orgânica = 9,4 e 8,0S; pH = 6,1 e6,0; POí- = 3 e 1 pg, e K+ = 39_e 36 ug/ml deTFSA; Ca2+= 10,2 e 8,5 e.mg, e Mg2+= 1,5 e 1,4 e.mg,e A13+ = 0,0 e 0,0 e.mg/lOOml TFSA. Verifica--se que as amostras de terra dos dois blocospraticamente não diferiram entre s i . De fato,essa uniformidade era desejável, eis que sepretendia, em estudo subsequente, submeter asplantas a análises químicas, para verificaçãode seus teores elementares, em função das diferentes doses de radiação.

No transcorrer do experimento, a partir daemergência das primeiras plintulas nos cantei^ros, efetuaram-se protocolos quinzenais, tantonos tratamentos envolvendo a semeadura direta,quanto naqueles de estratificação a fr io úmido.Nesse tempo, também foram feitas anotações deeventuais distúrbios fisiológicos ou genéticosnas plantas, quando visualmente constatados.0 solo dos canteiros foi mantido sempre úmidoatravés de regas periódicas, e as piantinhaspulverizadas semanalmente, com fungicidas e inseti ei das: maneb e metassystox, respectivamente,a 0,3 e a 0,15%.

Em 10/03/77, passados três meses da semeadura do material submetido ã estrat i f i cação afr io úmido, e seis meses da do não estratificado, fez-se a leitura final da emergência dasplantas. Em 11/05/77, anotou-se o número final


das plantas sobreviventes, além de se efetuara medição das alturas individuais e a determina^çio do peso verde t o t a l , por parcela.

2.1.2 - Composição Mineral das plantas.

Efetuadas as avaliações necessárias i expertmentação anterior, todo o material, en suasparcelas individuais, foi remetido ã Seção deQuímica Analítica do Instituto Agronõnico, paraanalise inorginica, em tensos da concentração,dos dez Mero e «icro-elenentos seguintes: N,P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn e B. Esse procediaento foi adotado, com vistas a detectar po£sTveis transtornos ou desequilíbrios nos teoresdos principais elementos, na parte aéraa dasplantas de « m e l e i ros, oriundas de sementessubmetidas aos tratamento con doses crescentesde radiação gama.

Rs analises químicas propostas, juntaram-seos diferentes tratamentos, em cinco grupos ouconjuntos de doses noninais, en R, a cada umdos três n t e r i a i s clonais de «ameieiro, assimcompostos:

1 - tratanento-controle, sem irradiação;

2 - 50, 250 e 500 R;3 - 750, 1.000 e 1.250 R;

4 - 2.500 e 5.000 R; e,5 - 7.500, 10.000 e 15.000 R.

Esses grupos foram estabelecidos, a fim dese propiciar maior quantidade de Bateria seca,necessária ã determinação química-analítica dosdez elementos considerados. A constituiçãodesses grupamentos baseou-se no desenvolvimentorelativo dos tratamentos como um todo, em termos da altura e do peso verde das plantas, e~nas evidências de comportamento fisio1õg1co-vegetativo, detectadas visualmente.

Determinou-se o peso das matérias verde e seca das raízes, e dos caules mais folhas, pelosconjuntos estabelecidos. Obteve-se assim, porsoma, o peso da matéria seca to ta l , que, subtraído da matéria verde i n i c i a l , proporcionouo cálculo do teor de água, por tratamento e pormaterial clonai.

As anilises propriamente, adotou-se ametodologia usada em escala de rotina na Seçãode Química Analítica (BATA6LIA et a i . , 1978):determinação das concentrações totais de nitrogênio, fósforo e boro, respectivamente, segundo LOTT et a i . . [1956 e 1961); potássio (PE Ri IN-ELMER, 137TT7 cálcio e nagnesio (BATAGLIA e6ALL0, 1972); e, cobre, ferro, manganês e zinco(GALLO et ai- , 1971), por fotometria de chamade absorção. Ao cálculo das quantidades e t a mtares na parte aérea das plantas, com base nosdados analíticos de concentração mineral, levou-se também em consideração, o porcentual-£quivalente em água.


3 . 1 . Radiossensitividade das Sementes

3.1.1 - Sementes irradiadas e não estra«f icadas.

3.1.1.1 - emergência das plãntuIas.

Os resultados finais médios da emergência depiintuias ea porcentagem, das senentes dos trêsmateriais clonais de marmeleiro - "Portugal"(Indaiatuba), "Portugal" (Jundiaí) e "Smyrna" -submetidas a doses agudas e crescentes de radiajão gama do 60Co e nao estratificadas a f r iounido, encontram-se no Quadro 1.

QUADRO 1. - Resultados finais radios da emergência de plãntulas em porcentagem,das sementes de marro Io, nos materiais clonais - "Portugal (Indaiatuba), "Portugal" [Jundiaí) e "Smyrna" - submetidas a doses agudase crescentes de radiação gama dp 60Co e não estratificadas a f r io -úmido.

TRATAMENTO(DOSE NOMINAL)

(R)

0 (controle)

50

250

500

750

1.000

1.250

2.500

5.000

7.500

10.000

15.000

"PORTUGAL"(INDAIATUBA)

(%)

3.0

0.0

1.0

1.0

2 ,0

0,0

1.0

0,0

0,0

1,0

0,0

0,0

EMERGÊNCIA

"PORTUGAL"(JUNDIAÍ)

(%)

1.0

3.0

0,0

0,0

1.0

2 .0

0,0

1,0

0,0

1.0

0,0

1.0

"SMYRNA"

m0,0

1,0

1.0

1,0

1.0

2 .0

2.0

0.0

0.0

0,0

0,0

0,0

OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA. SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

Observe-se o número incipiente de plãntulasemergidas, entre os diversos tratamentos de exposição ã radiação gama, nos quais semearam-seas sementes recem-extraídas, sem submetê-las aoprocesso de estratificação úmida e ã baixa temperatura. Desse modo, a dormência das plãntuIas foi praticamente nula. As poucas plãntuTasemergentes apresentavam-se com pouco vigor, demonstrando condições de ananismo e de desenvoTvimento lento e irregular. No exame das folhasconstatadas nos canteiros, verificou-se, seismeses depois da semeadura, número elevado de sementes deterioradas, principalmente das dosesmais elevadas de radiação. Nas doses mais bajxas, constataram-se, por sua vez, grande númerode sementes "duras", ainda íntegras, e sem condições de pronta germinação, confirmando, dessemodo, não ter ocorrido, de fato, a quebra dadormência.

3.1.2 - Sementes irradiadas e est ra t i f icadas.

3.1.2.1 - germinação das seme£tes e emergência dasplãntulas.

No Quadro 2 são apresentados os resultadosmédios em porcentagem, relativos aos protocolos:i n i c i a l , de germinação parcial das sementes emfr igor í f ico, e f i n a l , de emergência total dasplãntulas nos canteiros, dos materiais clonaisde mameleiro - "Portugal" (Indaiatuba), "Portiigal" (Jundiaí) e "Smyrna" - e as respectivastransformações em arc.sen. Vp/ioo, dos tratame^tos de sementes com doses agudas e crescentesde radiação gama do 60Co e estratificação af r io úmido. Junto aos dados transformados sãotambém apresentadas as letras indicadoras designificancia - pelo teste de Tukey, ao nível

de 5% - os valores e significâncias dos testesF, os valores dos desvios-padrão, dos coeficiejntes de variação e das diferenças significativasdo teste de Tukey.

No Quadro 3 são mostrados os porcentuais relativos médios - adotando-se os controles como100,0% - d a germinação parcial das ssmentes eda emergência total das plãntulas. Os primeiros referem-se aos dados de germinação, nas piacas de Petr i , ainda no fr igor í f ico, e imediatamente antes da semeadura nos canteiros.

Os dados do quadro 2 mostram que pela aplicaição de doses baixas e crescentes de radiação -50 a 750R ; os percentuais médios de germinaçãoe de emergência apresentaram-se com tendênciadeclinante. Nos tratamentos de situação intermediaria - 1.000 a 1.250R - aqueles percentuaisestabilizaram-se ou apresentaram-se propensosa estímulos, ao passo que as doses mais elevadas, observaram-se decréscimos mais ou menos nítidos, evidenciados ou não estatisticamente.

Em se baseando nos dados da germinação par;ciai no fr igor í f ico, mostrados no Quadro 3, etomados em relação aos controles referidos comoa 100%, estimou-se o parâmetro de sensitividade- G3Q a 5Q - germinação de 30 a 50% das semerites irradiadas; ao "Portugal" (Indaiatuba), entre as doses de 1.000 a 2.500 R; ao "Portugal'"'(Jundiaí), entre 2.500 a 10.000 R; e, ao "Smyrna", entre 1.250 a 2.500 R. Pelas porcentagensrelativas Ue emergência estimou-se também, oparâmetro - E50 a 70 " emergência de 50 a 70%das plãntulas, no entorno das seguintes doses:2.500 a 7.500 R, ao "Portugal" (Indaiatuba) eao "Smyrna"; e, entre 5.000 a 10.000 R, ao "Portugal" (J-.mdiaT). Este material, com base nainterpretação dos dois parâmetros referidos.

QUADRO 2 . - Resultado» médios am porcentagem, relativos soa protocolo*: Inicial , de germinação parcial das se-mentes em frigorífico, e f inal , da em rgêncla total das plãntulas nos canteiros, dos materiais clonais demarmelalro 'Portugal' (Indaiatuba), 'Portugal' (Jundlaf) e 'Smyrna' - e os respectivos dados transforma-dos em are.sen. V P/100, dos tratamentos de sementes com doses agudas e crescentes de radiação game doB0Co e estratlflcaçáo a frio úmido. Valores e slgnlflcânclas do teste F, e os valores de s - desvio-padrão,c.v. • coeficiente de variação e A • diferença significativa do teste de Tukey

Tratamento(dose nominal)

(controle)

1.1,2,

5,7,

10.15.

50250

soo750

,000.250,500

,000,500,000,000

liédla

FB

C.V.t.

'Portugal'

Germinaçãot tr<

66,049,045,028,035,041,029,017,010,016,012,013.0

30,1

---

insf. l- / )

35,06a2S,66ab2B,32ab21.96bcde24,71bc26,91eb22,31bed16,69cde12,86e16,15cde13,99de14,6Bde

21,96

19,71**2,278

10,4*9,20

(Indaiatuba)Emergência

* tran.f.1*"

67,086,082,074,0

75,079,078,064,0

59,046,040,037,0

67,3

---

41,26a40,98a39,82a37,45ab

37,76ab38,94a38,61a34.44abc

32,86abc28,61bc26,50e25,43c

35,22

11.06**2,3966,".*9,68

•Portugal'

Germinação

t tr.n.f . (-a / )

75,069,061,053,0

43,050,055,052,0

26,036,027,018,0

47,3

•--

37,77a35,')7ab33,51abc30,98abc

27,55bcde29,99abcde31,61abcd30,6Eabcd

21,96def25,07cdef21,4üef17,46f

28,66

15,62**2,2027,7*8,89

(Jundiaí)

Emergência* transi"

90,068,085.066,0

78,084,089,077,0

67.056,04H,U41,0

74,1

----

42,13a41,55a40,66a40.96a

38.64ab40,40a41.84a38.3Sab

35,27abC31.94abc2S.lBbc26.90c

37,32

7,86**2.6637,1*

10,75

'Smyrna'

Germinação

* tn

72,037,047,044,0

36,035,046,0

6,0

21,08,0

16,07,0

31,4

---

insf . '?/ '

36,87a25,32abc28,97ab27,83ab

25,10abcd24,71ahcd2B,65abll,54cd

18,66bcdll,45cd15,91bcd9,96d

22,08

1J.06**3,778

17,1*15,26

Emergincla

t t ran B f . { í / J

84,085,063,080,0

76,081,083,052,0

75,044,038,035,0

68,0

---

40,40a40,69a40,06ab39,23ab

3B,06abc39,52ab40,10ab3J,59abci

37,76abc27,66bcd2b,bBcd24,72d

35,36

8,06**3,1318,9*

12,64

a/ A um mesmo material clonal, aos dados de germinação e emergência separadamente, pelo teste da TuKsy, letrasnão comuns indicam diferenças significativas ao nível da 5* de probabilidade

* • - Valor •significativo ao nível de 1* de probabilidade


deixou transparecer ser o menos radiossensitivo.Atravis da análise global dos resultados, os materiais donais "Portugal" (Indaiatuba) e "Smyrna" comportam-se de modo mais assemelhado, que"propriamente, o primeiro e o "Portugal" (Jundia i ) .

Apesar de não evidenciados pe'os resultadosdos Quadros 2 e 3, a dose de 250 R, em geral,fez com que o número de sementes inicialmentegerminadas, ainda no ambiente de f r i o úmido,aos 75 dias de estrat i f icação, fosse cerca deduas a três vezes superior que os dos controlese o dos demais tratamentos (Figura 1). Entretanto, ao f ina l do geríodo estabelecido para~aestratif icação - três meses - a germinação dassementes não irradiadas já se mostrava mais elevada que a da dose de 250 R.

A finalidade da determinação preliminar deradiossensitividade das sementes de marmelo, osresultados parciais de germinação re lat iva, ainda no f r i go r í f i co , revelaram informações norte¥doras subsidiárias, de grande interesse prático.Tal constatação é indicada pelos dados do Quadro 4, que mostra os valores determinados paraos coeficientes de correlação (r) e aos coefi^cientes das equações das retas {a e b), caracterizando as seguintes variáveis: germinação dassementes e emergência das plãntulas, em funçãodas doses de radiação gama aplicadas; e, emergência f inal das plãntulas nos canteiros, emfunção da germinação parcial das sementes irnadiadas, ainda no ambiente do f r i go r í f i co , aostrês materiais clonais de marnieleiro. Nesse

FIGURA 1. Germinação das sementes de marmelo sob

estratif icação a frio-úmido, em

algodão - tratamentos controle e os

irradiados com 250, 1.000, 2.500,

7.500 e 15.C00 R.

quadro são também apresentados os respectivoscoeficientes de determinação,calculados emporcentagem (c.d. = r .100), as diferentes varj^ãveis.

3.1.2.2 - sobrevivência e desertvolvimento das plantas

No Quadro 5, são mostrados os resultados medios üa sobrevivência, dd altura e do peso ver

QUADRO J . - Porcentagens relativas mídias de germinação parcial das »•-mantas a da amargando total das plântules da marmalo, doa materiaisclonalt - 'Portugal' (Indaiatuba], 'Portugal' (Jundlaí) • 'Smyrna'provenientes da tretamantos com dosas agudas da radiação gama do B0Coa sstratlflcação a frlo-úmldo t? / '

Tratamento(dosa

nominal)

'Portugal'(Indelatuba)

'Portugal'(Jundlaí

G»rm. Emarg. Gartn. Emarg.

' Smyrna'

Garm. Emarg.

(controla)50

250

500

750

1.000

1.25C

2.500

5.000

7.500

10.000

15.000

100,074,2

66.2

42.4

53,0

62,1

43,9

25,6

15.2

24.2

18.2

19.7

100.096,9

94,3

65,1

68,2

90,6

89,7

73,6

67,8

52,9

46,0

42,5

100,092,0

81,3

70,7

57,3

66,7

73,3

69,3

37,3

46,0

36,0

24,0

100,097,8

94,4

95,6

66,7

93,3

96,9

65,6

74,4

62,2

53,3

45,6

100,051,4

65,3

61,1

0,0

48,6

63,9

29,1

11,1

22,2

9,7

100,0101,2

98,8

95,2

90,5

96,4

9B.8

61,9

63,3

52,4

45,2

41,7

•_/ Porcentuala relativos da germinação parcial das sementes, ainda no~ fr igoríf ico, • da emergência total das plãntulas ainda nos cantei-

ros, adotando-te os tratamantos-controle como 100»

70 OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACIOAUA. SP. FiRASH NOV. 19-?3. 1984

• . - Valorss do* coefldentss ds correlação Ir). dos coef ldantat daa aquacoaa da* ratas (a a b) a dos oterminação [c.d.l. caractariiando as variáveis: fsralnaçâa dss aaaantas a amargende das plintuTas em função da* dosas da ra-diação aplieadai a amsrgênde final das plintulas no* cantalras a» função da germinação parcial dss saaantas no frigorífico,aos trás Materials clonals da maraalelro

'Portugal' (Indalatubs) 1 rtugal' (Jundlai) 'Smyrna'

Germinação

Emerginda

Em. final • f (gam. pardal)

-0.6919 19,7378 - ,0013 47.9

-0,9027 40.0108 -0.0018 Sl.S

0.8237 -11.5321 0.7903 87.9

-0.8329 29.2792 -0.0016 69.4

-0.91S2 43.3130 -0,0017 83.6

0,8642 -0,80683 0,8561 74.7

-0.6998 21.2029 -0.001S 48.9

-0.8355 40.6396 -0.0018 69.6

0.793S -10.9510 0.7841 63.0

WJAORD S. - Resultados mádlos am porcantagam da sobrevivência, da altura a do paso verde das planta* da normalo.da trás matarlals clonali - 'Portugal' (Indalatuba). 'Portugal' (Jundlai) a 'Smyrna' - a os raspsctlvos dados dasobravlváncia transformados an arc.ssn. V P/100. provenientes da sanantas submtldas a dosa* aguda* a crascantasda radiação gam do 60Co • ã astratlflcaçãb a frlo-úmldo. Valora* a slgnlflcanclas do tasta F, a os valores das • dasvlo-padrão. c.v. • coafldanta da variação a A • diferença significativa do taata da TuKay

Tratamento(dosa nondnal)

'Portugal' (Indalatuba) 'Portugal' (Jundlai) 'Smyrna'

Sobravlváncia Altura(a/)

Sobrsvlvencia Altura Psso<•/) verde(a/) Sobravlváncia Alt ra

(a/)Pasovarda —

( ontrola)

112

i/i

7!015

502S0500

750.000.250.500

.noa

.500

.000

.000

» tran»f. ' cm |_

. 24,lab 3.2a34.0 35,67a 2.4, Oab 3,1a30,0 33.17abc %3.8eb 3,Oab28,0 31.89abc 24,2ab 2,7eb

25,0 30,00abc 24,4ab 3.2a33.0 35,04ab 25,7a 2.1a32.0 34.44ab 2S.2ab 2.9ab21,0 27.22abc 16.4bc 2.1bc

22.0 27.88abc 14,2c l,6cd16,0 25.07abc 15.1c l,5cd17.0 24.27bc 13,3c 1.3cd15.0 22.78c 12.6c l.Od

cm

37.0 37.47a 24.6bc 3.3ab38.0 38.06a 2S.lbc 3,2abc34,0 35,66a 25.6ab 3.2abc33,0 35,04a 23.7bcd 2,6bcd

28,0 31,89ab 30.7a 4.1a32.0 34,44ab 25.Sab 3.3ab34.0 35,66a .6bcd 3.1bc27,0 31.27ab 16,9da 2,3cd

25.0 29.96ab 21.0bcd i.3cd23,0 28,6lab 12.If 1.22,0 27,86ab 19.7cC 1.6da17.0 24.27b 13.7ef 1.2a

32,0 34,45a 24,8abcd 3.lab31,0 33.63ab 24,5 3, lab29.0 32.56abc 25,2abc 3.2ab26,0 30,64abcd 26.2ab 3,7a

24,0 29,32abcd 3U.5e 3.6a30.0 33,17abc 23.3abcd 2,9abcd30,0 33,21abc 24.1abcd 3.0abc23,0 26,53abcd 16.4bcd l.Obcde

25,0 29.98abcd 14,7cd 1.4cda16.0 23.54bcd 16,4bcd 1.3de1S.0 22.76cd 14,4cd 1.2a13.0 21.Old 13.7d l,3da

FB

C.V.

A

25.60 30.26

6,10**2.699.0»

- 10.86

20,

ia.1.

7.

43 2,39

08**25.91»*745101

0,239,6»0,94

29,20 32

526

- 10

.52

,19«*, 6 ;.1».63

22

30165

.04

.01**

.36

.21

.49

2,

3 1 ,0 ,8,0,

6 3

01**239%93

24,50 29,42

6,30**2,608,9*

- 10,51

21,

7,2,

) 3 ,11,

18

76**803»31

2,48

12,44"0,40

16,2»1,61

a/ A urn mass» materiel clonal a a eada u* do* três parâmetros avallatórlos, paio teats da Tuksy. letras não comuns In-dicam diferenças nlgnlflc tlvas ao nível de 51 d* probabilidade

• • - Valor significativo ao nlval d* l t da probabilidade

de das plantas de marmelo, dos três materiaisclonals, além dos dados de sobrevivência transformados en arc.sen. Vp/ioo» relativos aos tr£tamentos das sementes com radiação gima, referi^dos no experimento anterior. Junto aos dadostransformados são apresentadas as letras indi^cadoras da significance - pelo teste de Tukeyao nTvel de 5% - bem como os valores e as significãncias dos testes F, e os valores dos desvios-padrão, dos coeficientes de variação e asdiferenças significativas do teste de Tukey.

As porcentagens médiús relativas, da sobrevivencia, da altura e do peso verde das plantas,adotando-se os tratamentos-controie como 100%,a tdda um dos tr is materiais de marmeleiro, en_contram-se no Quadro 6. Nesse quadro, são aiiida apresentados os quocientes da relação entreos porcentuais de peso verde e de altura dasplantas, constituindo números-índices que sãorepresentativos do desenvolvimento vegetativodas plantas. No caso, Igualmente, plantas-con_

trole representam c oadrao, e portanto, com n£mero-índice igual a unidade; ã medida gue setornam cada vez menores que um, tais númerossimbolizam índices deestiolamento crescentesdas plantas.

A sobrevivência das plantas que jã era ^aiirante baixa - 32,0 a 37,0% - diminuiu aindasensivelmente, com o aumento das doses de radi£ção. As porcentagens de sobrevivência absoi jta , apesar de terem sido bem baixas, o foram deacordo com o esperado, em termos de obtençãode plantas de marmeleiro, através de sementes.Constataram-se, tan.bím, índices relativamenteum tanto altos de sobrevivência, nas doses de1.000 e 1.25C R, e índices dos mais baixos, nasdoses de 1.000 e 1.250 R, e índices dos maisbaixos, nas doses mais elevadas.

Quanto a altura das plantas, constatou-se emmédia, uma ligeira tendência de decrescer nasdoses iniciais, igualando-se e tornando-se in^elusive superior a dos tratamentos-controle, em

REGIONAL W0RK3HC» ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION

QUADRO " - - Porcantegena ralatlvaa da» aâdlai da sobravl v inda , altura a paao varda da* plentaa da manaalo - doamaterlala clonala - "Portufal1 (Indalatuba). 'Portugal' (Jundlaí) a 'Smyrna' - provanlantaa da amantai aubmatl-daa a dosa* aguda* da radiação gana do 6oCo

Tratamanto

(dosa no-

minal)

0;controla)

50

250

soo

750

1.000

1.250

-500

5.000

7.500

10.C00

15.000

'Portugal'

Sobrevi-vência

100.O

100,0

86.2

82.4

73,5

97.1

94.1

61.8

64,7

52,9

50,0

44,1

Altura

cm

100.0

99.6

98,8

100.4

101.2

106,6

1 ,6

76.3

58.9

62.7

SS.2

53.1

(Indalatuba)

Paso P.varda/'-7'varda altura

1

100.0

6.9

93.8

84.4

100,0

.96.6

90,6

es,6

50,0

46,9

40,6

31,3

n.l .

1.0

1.0

0.9

0.8

1.0

0.9

0.9

0,9

0,8

0,7

0.7

0,6

1

Sobrevi-vência

*

100.0

102.7

91.9

89.2

75.7

86.5

91.9

73.0

67,6

62.2

59,5

45.9

Portugal' (Jundlaí)

tndlcs relativo

• Altura

em

100.0

102.0

104.1

96,3

124,8

104,1

96.7

76.8

85.4

49.2

80,1

55,7

l

100. 0

97.0

97.0

78.8

124.2

100,0

93.9

69.7

69.7

33.3

54.5

36,4

li-.')

P.vero*/*"altura

n. l .

1.0

1.0

0.9

0.8

1.0

1,0

1.0

0.9

0.8

0.7

0.7

0.7

Sobravl-vâncla

*

100.0

96,9

9C,6

81,3

75.0

93.8

93.8

71.9

76.1

50,0

46.9

40,6

'Smyrna'

Altura

cm

100.0

98.6

101,6

105,6

123.0

94.0

97.2

66,1

59.3

66.1

58.1

55.2

Pesoverde

i.

100.0

100.0

103.2

119.4

122.6

93.5

96.8

SS.l

45.2

41.3

38.7

41.9

P.vard. /^ 1

altura

n.i .

1.0

1.0

1.0

1.

1.0

1.0

1.0

0.9

0.8

0.3

0,7

0.8

a/ Porcantual* relativo» d* *obr*vlvãncia. altura a paso varda das planta* adotantío-te os controlas como 100*

b/ Razão antra os porcantual* ralatlvo* da p*so varda a altura: número-índlce rapra**ntatlvo do grau da «stlolamentoda* plantas

QUADROORO ' • - Valores e slgnlflcãnclas • * • testes F, valore* doa coeficiente* de correlação ir) e do* coeficien-tes da* equações das ratas (a_ a t*. caracterizando as vartavsls: sobrevivência, altura a peso verde des plan-tas, am função dos tratamentos com radiação gane, aos trás material» clonala da mermelalro. Valores ds redlo*_aensltlvldada esperadts, calculado* por melo daa equações ds regressão à dos* letal (OL3Q a J Q ) ' * / ' . à redu-ção do crescimento (RCji a 50) l6r' s â rsduçâo do paso varda ÍRP30 s 50) ' -

Variava!*'Portugal' (Indalatuba) 'Portugal' (Jundlaí) yma'

Sobravlvâncla 33,30** -0,6770 33,2116 -0,0006 58,05** -0,9212 35,4716 -0.0008 55,70** -0,9206 32,3725 -0,0006

Altura 36,53** -0,6861 23,7163 -O.0OQ9 16.62** -0,7920 24.9616 -0,0006 16.92** -0.6069 24.4663 -0,0009

Paao vards 56, * • -0,9223 2,7566 -0,0001 24,54** -0,6429 2,9900 -0.0001 20,96** -0.6230 2.6483 -0.0001

"•30 • «"SO'*'«30 « «SO1*1

" • » " so'?'

10.837,0

7.609.2

5.166,0

a 19.602,0a 17 964,8a 11.566,0

11.553,3 a 20.920,8

9.677,0 a 15.627,0

B.800.0 e 13.400.0

10.321,9 e 18.934,4

7.898,1 e 13.409.2

6.783,0 a 12.983,0

«/ Ot™ * - dosagans lstals a 30 a 50% das plantaa. i-espsetlvasar^a. cm aobrsvlvãnela da 70 a 50%

b/ RC . s RC,n - rsduçâo do erasclmanto laltura das plantaa) am 30 a 50%, rsspactlvansnta, a*> ralação ã~ alt r* aádla daa controlai0/ RP,n a RP.O - rsduçâo de paso varda da* plantas, an 30 a 50*. raspactlvamanta, an ralação ao paso ná

dlo das controlas ~

•* - Valor significativo ao nível da IX da probabilidade

torno da dose de 750 R. Esse efeito, possive^mente de ordem fisiológica foi mais evidente no"Portugal" (JundiaT) e no "Smyrna", porém, airida perceptível no "Portugal" (lodaiatuba).

Os dados de peso verde relativo acompanharamos de altura das plantas, nos tratamentos cor_respondents is doses inferiores - de 50 a1.250 R - propiciando relações que originaram

números índices próximos do valor unitário.Principalmente nas doses de 500, 750 e 1.000 R,os e;ei tos fisiológicos devem ter-se realçado,iiii a menor sobrevivência das plintuias. Amer.or competição verificada favoreceUi provave^r«^ii£, o maior desenvolvimento das piantulas representado pela altura e peso verde. Nas dosessuperiorei, os pesos verdes sofreram decrésc^mos mais que porporcionais em relação ãs ai t i

OEA-CIF.N/Ci'JEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

ras, originando, portanto, números-índices quealcançaram um valor mTnirao de 0,6.

Baseando-se nos dados das variáveis - sobrevivência, altura e peso verde das plantas - etetuaram-se análises de regressão, colocando-se ~em função das doses empregadas. Os valores esignificâncias dos testes de F, bem como os vailores determinados dos coeficientes de correI Ição, e dos coeficientes das equações das reta?,encontram-se sumariados no Quadro 7. Nesse,encontram-se também especificados os valoresde radiossensitividade esperados, calculadosatravis das equações de regressão ã DLjg e 50 -dose l e t a l , com sobrevivência de 70 a 50% dasplantas; ã RC30 e 50 - redução do crescimento,de 30 e 50% em relação às controles; e, â RP30e 50 - redução do peso verde das plantas, de30 e 50%. Analisando esses valores, conclue-seque, os primeiros substimam a radiossensitividade dos materiais de marmeleiro, visto a equaçãoda reta nao se adequar completamente ã inte£pretaçao dos efeitos da radiação. Esses efêitos, possivelmente de natureza f is io lógica, Toram constatados, principalmente, nas doses maTsbaixas - até o entorno de 1.250 R.

Tais conclusões baseiam-se ainda, nas observações antes mencionadas, do próprio comportamen to vegetativo das plantas, pois, ã medidaque as doses de radiação aumentavam, jã a par;t i r de 2.500 R, os efeitos de espessamento, enrugamento, mosqueamento e de encarquilhamentonas folhas e de tortuosidade nos caulículos dasplantas, também se acentuavam. A part i r de5.O00 R, tais seqüelas fisiológicas e a desuniformidade das plantas eram notórias. Essasconstatações inclusive, foram as principais iridicadoras ã idealização e ao estabelecimentodos conjuntos de do?es, visando a realização

da experimentação subsequente - do efeito dairradiação das sementes, na composição quTmica-inorgãnica das plantas obtidas. As deforrai dades notadas nas plantas devem tratar-se, por~sua vez, de alterações f is io lógicas, e não provenientes de mutações genéticas, eis que estas,em geral, recessivas, raanisfestar-se-Tam, apar t i r das populações M2-

Considerando as variáveis aqui analisadas,os dados de germinação e de emergência - doTtem anterior - e a observação visual dos danosf is iológicos, infere-se que, para obter populações de plantas desejáveis, em 30 a 50» inferTores ãs controles, as variáveis mais adequadasã indicação de sensitividade, sejam as seguirites: a germinação parcial das sementes, aindano ambiente de estrat i f icação; a emergência f inal das plãntulas em canteiros; a redução do "peso verde, e o Tndice de estiolamento. No presente caso, comvém ainda relembrar a natural e~pequena sobrevivência das plantas de marmeleiro,quando originárias de sementes.

0 resumo comparativo dos resultados experimentais obtidos, determinados graficamente (ÜAMP0 DALL'ORTO, 1982), para as variáveis u t i l i za~das ã determinações preliminar da radiossensiti^vidade das sementes de marmelo, a cada um dos ~três materiais donais, encontram-se no QuadroS.

Finalmente, sugere-se que em um programa demelhoramefito do marmeleiro, por indução de mutação, sejam aplicadas ãs sementes, de mesmoteor de umidade - 8,8 a 9,0% - de preferência,doses agudas de radiação gama, dentro dos seguintes níveis extremos: ao "Portugal" (Incíaiatuba) - 1000 a 5.000 R; ao "Portugal" (JundiaTJ- 2.500 a 10.000 R; e, ao "Smyrna" - 1.250 a5.000 R.

QUADRO 3. - Resumo comparativo dos resultados estlmatlvos experimentais, obtidos pela análise gráficoaproximada das variável» utilizadas na determinação preliminar da radlossftnsltivldade das sementesda mermalo, da trás materiais clonals TA;'; riAl.l. ' "'•:: . \ '•'':)

tiaterlalclonal

'Portugal'

(Indalatuba)

• Portugal'

(Jundiai)

' fimyrna'

_(a/)30 a 50

R

1.000a

2.500

2.500a

10.000

1.250a

2.500

(b/)E 5Í a 70

R

2.500a

7,500

5.000a

10.000

2.500a

7.500

(c/)DL3() a 50

R

2.500a

10.030

2.500a

15.000

2.500a

7.500

(d/)RC30 a 50

R

2.500a

15.000

7.500a

15.000

2.500a

15.000

(e/)^30 a 50

R

1.250a

5.000

2.500a

7.500

1.250a

5.000

(f/)IEo7e a 0,9

R_

2.500a

5.000

2.500a

5.000

2.500a

5.000

a/ Garmlnaçao pardal no ambiente da astratlflcação (frigorífico) de 30 a 50t da* «ementes irradiada*"~ am ralação ãt controles»

__/ Emergência f inal no cantalro da 50 a 70* das plântulei am ralação ãs controlas)

£ / Dosa latal com sobrevivência relativa da 70 a 50% das plantasi

d / Raduçáo do crescimento mádlo (altura) das plantas da 30 a 50* am relação ao crescimento das plan-~ tae-controlei

m/ Raduçáo do paso verde das plantas da 30 a 50* am ralação ao peso verde das plantas-controlai

f / Indica da estiolamento: númsro-índlce representativo do desenvolvimento das plantas-razão entre~ o* porcentuals relativos de peso-verde a da altura das plantas


3.1.2.3 - composição mineraldas plantas

Os dados relativos ao peso e porcentagem dematéria seca das raízes e dos caules mais f£lhas, obtidos das plantas de marmeleiro, dost r i s materiais clonais - "Portugal" (Indaiatuba), "Portugal" (Jundia?) e "Smyrna" - proven^entes das sementes-controle e daquelas dos con

juntos de tratamentos com radiação gama do50Co, encontram-se no Quadro 9 . Pelo exame desses resultados, pode-se constatar que nos tratamen tos envolvendo os grupos de doses- gama cres^centes houve tendência de decréscimo da parteaérea das plantas caules mais folhas - e de aumento relativo do porcentual das raízes, em cerca de 7%. Apenas o conjunto 3, englobando as

QUADRO 9. - Paso a porcantaga» ds •etérla saoa nas rafzas a nos eaulaa «ais folhas das plantas da raraalalro. datrás aatarlals clonais - 'Portugal* (Indalatuba). 'Portugal1 (Jundlaí) a 'Ssyrna' • as raspaetlvas •adias a a

•arai . provanlantas daa saaamtaa-eontrolo a daqualas dos conjtmtoa dl t iat—iitoa coa radiação gaaa do

Trstaaanto(a/)

(conjuntoda dosas)

'Portugal*(Indatatuba)

•Portugal'(Jundlaí) 'SSyma* nádla garal

Rafzas > aulas •falhas Rafcaa Caulas *

folha» RaízasCaulas *folhas

RaízasCaulas •folhas

l i Ai

10.S 27.3 27.8 72,7

A i A l

(controls) * u * 3 " » J *ffO f*ii 14,2 32,7 29,1 67,3

2 2.».* 32.7 58.5 67.3 34.0 34.4 64.9 65.9

3 26.4 29.6 62.9 70.4 34,2 33.3 66.6 66.7

4 7,6 33,3 15.2 66,7 12,6 35.2 23.3 64.6

5 6.6 35.3 12.2 64,7 6.9 35,9 15.8 84.1

A i A i

8,7 25,0 26.0 75.0

t ,4 32.8 62,9 67.4

>'.' 30,9 53, 69,1

7.2 33.4 14.S 86.6

5.6 35,3 10.3 84.7

Ai Ai

11.13 26,72 27.63 71,26

30.93 33.25 62.10 66.75

26.17 31.35 61.70 68.65

9.13 34.07 17,67 65,93

. 35,51 12.77 64.49

Mádla 15,90 31,64 35,32 88,36 20.76 34.30 40,34 65,70 31,44 33.46 68.56 17,28 32.58 36.37 67,42

a/ tratamentos: 1 • controla (asa) Irradiação)i

2 - 50, 250 a 500 Ri

3 • 750. 1.000 a 1.250 Ri

4 • 2.500 a 5.000 Ri

5 • 7.500. 10.000 a 15.000 R

QUADRO 10. - Quantldads aa> paso daa aatárlas varda a saca, a o tsor • •••' • mm porcantagas) nas plantas da «ar-aalalro. da trás arteriais danais - 'Portugal' (Indalatuba). 'Portugal' (Jundlaí) a 1Sa>ymV - aa raspscUvas nádlas a a aádla garali provaniantas das sasantas-eontrola o daqualas dos conjuntos ds trat—antos comradiação gas* do B0Co

Trata—n to(a/)

(conjuntods dosas)

1(controlo)

2

3

4

5

Total a madia

'Portugal'(Indalatuba)

notariavarda sacs

A A

109.0 38,3

269,0 68,9

273.9 88,3

77.6 22,6

w.-.i 16,6

729,9 256,1

Taords

água

i

84.9

67.6

87.4

70.770.2

66,18

•Portugal'(Jundlaí)

datariavarda saca

A

122.0

316,1

325.2

119,0

84,9

967.2

A

43,3

98.9

102,8

35,9

24,7

305,60

Taorda

água

i64.5

68,7

68,4

69,6

70,9

66,48

1'Snyma'

ftotrri*vorde MCèl

A

99.2

y<n,/

264,4

7r,7

53.4

777.4

A

34,7

93.3

77.S

21.7

15.fi

243.1

Taorda

água

i65,0

67,1

70,7

71.7

70.1

68.92

nádla garal

Matariavarda saca

A

110.07

289,60

267.63

91.17

67,17

645.84

A

38,77

93,03

89,67

26,80

19,60

266,27

Taords

água

t

64,78

67,86

66,78

70,60

70,52

66,51

•J trato—ntosi 1 • controla (tam Irradiação) i

2 • 50, 250 a 500 R>

3 • 750. 1.000 a 1.250 Ri

4 • 2.500 a S.000 Ri

5 • 7.500, 10.000 a 15.000 R

74 OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA. SP. BRASIL NOV., 19-23, 1984

doses de 750, 1.000 e 1.250 R, apresentou a relação entre o peso-seco das porções aérea e r idicuiar, mais próxima da apresentada pelas plantas-controle.

No Quadro 10, em complementação, são apresentadas as quantidades totais em peso, da matériaverde e seca, e o teor d'água em porcentagem,relativos aos agrupamentos de doses. Verifica-se que o teor d'água variou em uma proporçãocrescente - em tomo de 6% - do tratamento-controle aos agrupamentos de doses 4 e 5.

As concentrações determinadas dos cinco macronutrientes: N.P.K, La e Mg; e, dos cincomicronutrientes: Fe, Mn, Cu, Zn e B: existe^tes na matéria verde, da parte aérea de plantasde marmeleiro, dos três materiais clonais, emfunção dos conjuntos de doses, são mostradasnos Quadros 11 e 12. Por esses dados, observa-se que em termos médios, o macronutriente quese apresentou com a concentração mais elevada

foi_o nitrogênio e_os menos concentrados foramo fósforo e o magnêsio; o micronutriente demaior concentração foi o manganês e o de menor,o cobre. Quanto aos macronutrientes, somente onitrogênio e o potássio apresentaram tendênciasno aumento de concentração em função da elewção das doses. Nos conjuntos de doses 3 e 4,os micronutrientes ferro e manganês tenderam aapresentar as maiores concentrações. Os demaisnutrientes apresentaram-se, praticamente, comsuas concentrações inalteradas.

Nos Quadros 13 e 14 são apresentadas as extrações dos nutrientes - macro e micro - pelaparte aérea dos três materiais, quantificadas,respectivamente, em gramas e miligramas por1.000 plantas, em função dos agrupamentos dedoses-gama aplicadas as sementes. Em termosgerais, os macronutrientes apresentaram-se com aseguinte gradação de extração, numa ordemdecrescente: N, K, Ca, Mg e P. Os micronutrien

QUADRO U. - Concantração da dnoo —cronutrlanta» - N, P, * . Ca • Hf - na Mataria saca do« caul» sala folho da plantai da aanas-lalra, dos Mataria!» clonais - 'Portugal' (Indalatiiba). 'Portugal' (Jundlal) a 'Smyrna1 - as rmpactlvas sadia* a a aidla ta-rai, pravsnlantaa das s—antas -controla • daqualas dos conjuntos ds trataasntos cosi radiação laaa do s0Co

Trstsrcr-.tc(a/) 'Portugal' Undalstuba)(conjunto";; : ; - :

'Portugal' (Jundlai) 'Sayma' HscUa garal

Ca Ca

(controla)1'7* ° ' 2 3 ° ' 7 Í 1>08 ° ' 2 9 1#M 0#2Z 1'17 l '01 ° ' 2 3 1#ao ° ' 2 2 1'28 1'04 ° ' 2 3 1'80 ° ' 2 2 1'07 1'04 ° '2 5

2 1,9 0,21 1,20 0.99 0,23 2,20 0.22 1,21 1,09 0.23 1.92 0,23 1.16 1,12 0,25 2,03 0.22 1,19 1.06 0,243 1,76 0,21 1.17 1,09 0,26 2,24 0,24 1.18 1,33 0,2» 2.2S 0,23 1,25 1,25 0.28 2.01 0.23 1.19 1. 2 0,27

. • . , . .05 0,23 2.34 0.24 1,34 ,04 0,24 2,32 0.21 1,09 1,09 0.23 2.21 0,23 1,21 1.06 0.235 2,04 0.20 0.69 1,09 0,27 2,18 0,24 1,31 1,17 0.24 1.9B 0,14 1,52 0.6S 0.21 2.OS 0,20 1.14 1.05 0,24

nídla 1,909 0,216 1,046 1,056 0.2S6 2.152 0,232 1.236 1.126 0,244 2,050 0.206 1,256 1.076 0.231 2.034 0.220 1,160 1.086 0.246

a/ tratamntoa: 1 • control» (sas> Irradiação)!2 - 50, 250 a 500 R.3 • 750, 1.00Q a 1.2S0 R.I

4 • 2.500 a 5.000 Ri5 • 7.500, 10.000 a 1S.0X R

QUADRO 1-'. - Concantração da Qlnco pdcronutrlsntas - Fa. Fto, Cu, 7n a B - na mataria sacs dos csulas mais falhas da plantas da nar-mlalro, do» natsrlals clonais - 'Portugal' (Indalatuba), 'Portugal' (Jundlal) a 'Snyrna' - ss rsspactlvaa midla» » a mãdla ga-ral. provanlantaa das samanta»-controla a daqualas dos conjuntos os tratasantoa COM radiação gana do í0Co

Tratananto ' • / '(conjunto ds

dosas

1(controls)

2

3

4

5

nadie

'Portugal'

Fa

319

294

417

449

290

hn

566

705

710

746

636

353,8 677.0

(Indsl stubs)

Cu

ees16

13

9

8.

15

12,4

Zn

57

59

56

66

se

59,

B

35

36

34

38

35

,2 35,8

'Portugal

Fa

in

266

92

405

32B

rt\

777

724

628

869

843

f 7B«,2

Cu

EES

16

7

10

10

i )

10,6

Vila

Zn

66

56

84

79

57

64,

1)

B

42

41

36

41

39

8 39,6

Fa

26S

251

473

405

317

346

'Ssiyrna'

Mn

688

761

7»

657

606

,1 737,1

Cu

EES

12

93

6

13

3 3,6

Zn

59

61

64

56

61

• '

8

40

46

34

39

35

2 3Í.8

294,0

270,3

460.7

419,7311,0

351,14

nidla

677,0

730,0

777,0

757,3695,7

727,40

gsral

Cu

BBS.

14,7

,7

3 ,3

9,0

12.0

10,94

Zn

60,7

59,3

81,3

6/,065,3

6 ,72

B

39,0

41,0

34,7

39.3

36,3

38.06

a/ tratawitos: 1 • controls is» Irradiação) i2 • SO, 250 a SOO Ri4 * /3U. l.ÜUÜ S Í.43Ü rt|

4 - 2.500 s 5.000 Ri5 • 7.500, 10.000 a 15.000

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION n

tes apresentaram-se, por sua vez, com a seguirite ordenação decrescente: Mn, Fe, Zan, B e Cu.

A diminuição relativa média da extração dosmacro e micronutrientes das plantas controle emrelação àquelas dos conjuntos de doses mais elevadas foi de cercade três vezes, baseando-seem suas concentrações na matéria seca. A extra_ção dos nutrientes pelas plantas do conjunto dedoses 3, por sua vez, praticamente igualou-se

ã das plantas-controle. De outro modo, a extração relativa de todos os nutrientes pelas plantas, dos três materiais de marmeleiro, foi niti_damente inferior a partir do conjunto de doses4, 2.5U0 e 5.000 R, já refletindo o estado deestiolamento nas doses mais altas.

Em virtude dos efeitos visíveis da radiaçãoterem se verificado tanto na parte aérea quantonas raízes, seria de se esperar, por premissa

QUADRO 13. - Extração da macronutrlantaa pala parta aáraa (caulaa mala folha») do inarmalairo, am gra-mas por 1.000 planta», doa matarlala clonal» - 'Portugal' (Indalatuba). 'Portugal' (Jundiaí) a'Smyrna', provanlantaa daa aamantaa-controla a daqua: < doa conjunto» da tratanantos con radiação

do 60Co. Plantas com carca da cinco maaas da ldada

Trat(a/)

nto - 'Portugal' (Indalatuba)

(conjunto

da doaaa)

'Portugal* (Jundiaí) 'Smyrna'

N Cd Ca N Ca tlg

(controla)

2

3

4

S

g/1.000 plantai

14.6 1.9 6.4 8.? 2.4

12.6 1.3 7.6 6.3 l.S12.3 1.5 8,2 7.6 1.8

7.0 0.8 4.2 3.7 0.8

5.0 0.5 2.1 2.7 0.6

g/1.000 planta»

14.3 1.7 9,2 7.9 l.B

13,6 1,4 7.5 6.7 1.4

16.3 1.7 8.5 9.7 2.1

10,5 1,1 6.0 4.7 1,1

5.5 0.6 3.3 3,0 0.6

g/1.000 plantas

14.6 1.8 8.7 8.5 2.0

14.8 1.6 8.7 7.B 1.813.3 1.5 7,6 7.8 1.7

6.7 0.7 3.7 3.2 0.7

4.8 0.5 2,9 2.5 0,6

a/ trat toa: 1 • controla (aam irradiação)12 • 50. 250 a 500 Rj

3 - 750. 1.000 a 1.250 R>

4 - 2.500 a 5.000 Ri

5 • 7.SOO. 10.000 a 15.000 R

QUADRO 14. - Extração da flrlcronutrlantaa pelct parta aáraa (caulaa mala folha») do marmalalro. am mlllgramas por 1.000 plantas, doa matarlal» clonal» - 'Portugal' (Indalatuba), 'Portugal' (Jundiaí) a 'Smyr~pa', proveniente» daa samantaa-controla a daqualaa doa conjunto» da tratamentos com radiação gama do

Co. Plantas com carca da cinco me ee da ldada

Tratamento —

(conjunto

da doeas)

1(controla)

2

3

4

5

'Portugal'

Fa Hn

mg/1.000

261

187

291

159

71

481

448

496

284

155

(Indalatuba)

Cu Zn

planta»

13

8

6

3

4

47

38

39

23

14

8

28

23

24

13

8

'Portugal

Fa r*

' (Jundiaí)

Cu Zn

mg/1.000 plantas

218

IBS

359

181

83

612

449

804

389

164

13

5

7

5

3

52

36

47

36

15

B

33

26

26

18

15

Fa

233

183

301

122

74

'Smyrna'

Mn Cu Zn

mi/1.000 planta»

542

557

506

198

189

10

7

6

3

3

46

44

41

17

19

B

32

34

21

12

8

a/ tratamantoai 1 • controla (aam Irradiação);2 - 50, 250 a 500 Ri

3 - 7S0, 1.000 a 1.250 Rf

4 • 2.S00 a S.000 Ri

5 • 7.500, 10.000 a 15.000 R


básica, que os maiores distúrbios estivessem relacionados aos nutrientes envolvidos nos proces^sos de fotossTntese e de formação das raízes.Entretanto, somente o nitrogênio, o potássio, oferro e o manganês apresentaram-se com tendências de desequilíbrio. E de se i n f e r i r , porEanto , que outros estudos nutri eionais mais acurados, focalizando os efeitos das radiações nasplantas, possam, de fa to , elucidar melhor asaveriguações sugeridas.

Increased gamma-ray doses lead to a sensitiveaerial plant decrease ana a root percentageincrease, on a 7% mean value. The plant watercontent had been altered on a crescent order -mean value 6% - of minor set to that of thegreatest dose.

Index terms: quice tree,seeds, radiosensitivity, "nineralquince breeding.

oblongacompos lcomposition,

RADIOSENSITIVITY OF QUINCE SEEDS (Cydonia obi onj a M i l l . ) .

ABSTRACT

This paper describes investigation with quinceseeds (Cydonia oblonga M i l l . ) radiosensitivityand the mineral composition of the plantsobtained for mutation breeding purpose. Thefollowing aspects were analysed:

- Quince seeds radiosensitivity.Seeds of three clonal materials - "Porty

gal" (Indaiatuba), "Portugal" (JundiaT) and"Smyrna" - were treated with gamma radiationfrom a cobalt source. The gamma doses employedwere: 0 (controls), 250, 500, 750, 1,000, 1,2502.500, 5,000, 7,500, 10,000 and 15,000 R; andnon st ra t i f ied and s t ra t i f ied seeds, in moistcotton substratum in cold storage (5-10 C). Thegamma irradiation treatments without thestrat i f icat ion process were not effective tobreak the seeds physiological dormancy.

The following parameters were used to estimate the best gamma doses in an induced mutationprogram with quince s t ra t i f ied seeds: G30-50(30 to 50% seed germination in relation to thecontrols); Ecn.70 (50 to 70% seedlings emergence); GR30-50 (3o to 50% heigth growth reduction);WR30-50 (30 to 50% weight reduction); LD30-50(3o to 50% seedling lethal dose); and E I 0 a-0 9(80-90% etiolat ion index - ratio between ihe 'relative fresh weight and the high seedlingpercentage).

The parameters specified were determinedthrough empirical curves plotting each one ofthe variables versus doses, f i t t ed by a probitapproximation. Based on these results, thebest gamma doses to be used in an inducedmutation breeding program employing the samemoisture seeds - 8.8 to 9.0% - must be placedinto the following levels: "Portugal" (Indaiatuba): 1,000 to 5,000 R; "Portugal" (JundiaT): ~2,500 to 10,000 R, and "Smyrna": 1,250 to 5,000R. Final ly, seedlings with spotted, chioroticand dense leaves, tortuous and short stems wereobserved with more intensity beyond and above2,500 to 5,000 R.

- Concentrations of some macro and micro-nutrients in quince seedlings obtainedfrom irradiated seeõT!In this experiment the seedlings presented

the nutrients on a following and decreasingconcentration average order: N, K, Ca, Mg, P,Mn, Fe, Zn, B and Cu. Among the macronutrientsthe nitrogen suffered the greatest variation.After N, K was the most disturbed when ganrna-doses were higher; Fe and Mn among the micronutrients suffered lack of equilibrium invarious groups of doses.

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n OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

CITOGENETICA E RADIOSSENSITIVIDADE NO MELHORAMENTO DOMARMELEIRO (Cydonia oblonga Mill.)1

DALL'ORTO. F.A.C.2*; BARBOSA. W.2; OJIMA. M.J; FERRAZ, E.S.B.3; CRUZ. N.D.2;MENTEN. J.O.M.3*; TULMANN NETO, A.1; ANDO. A.3*.

RESUMO

Pela caracterização citológica-varietal dapi oi dia e do número de cromossomos averiguou-sea existência ou não, de barreiras genéticas queimpossibilitassem o intercruzamento de oito variedades de marraeleiro (Cydonia oblonga M i l l . J ,objetivando a execução do melhorhoramento convenci on a l , por hibridação. Nas variedades pesquisa^das: Açúcar, Champion, Cheldow, Manning, MatoDentro, Mendoza-INTA 37, Portugal e Smyrna foiconstatado o mesmo número diploide de cromossomos, 2n = 34-; nao se constituindo assim, essesfatores, por si sõ, impeditivos da fe r t i l idade ,nos cruzamentos envolvendo tais materiais.

No estudo correlacionado ã radiossensitividade e o volume nuclear in t í r fás ico , subsidiárioao melhoramento por indução de mutação do marmel e i r o , procurou-se relacionar, diretamente, asensitividade ã radiação g*ma de t r is materiaiscionais - "Portugal" (JundiaT), "Portugal" ( Indaiatuba) e "Smyrna" - com volume nuclear interfãsico e o volume cromossômico médio. 0 marmele i ro "Portugal" (JundiaT), de menor sensitivTdade ã radiação, apresentou valor de 139,5 M3

para o volume nuclear interfásicc (VNI) , maisque o dobro dos outros dois: "Portugal" (Indaiatuba) - 62,9_y3 e "Smyrna" 57,1 p3 . Isto con ~t rar ia a hipótese levantada e evidencia que, para o marmeleiro, o VNI não pode ser correlacio"nado ã radiossensitividade, pelo fato dos nucTéolos serem excepcionalmente grandes, chegando aocupar 70 a 80% do volume dos respectivos núcleos. Todavia, os marmeleiros "Portugal" T ' "daiatuba) e o "Portugal" (JundiaT), considerados

'Parte da Dissertação apresentada pelo 19 autorã Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Universidade de São Paulo, Piracicaba,Area de Concentração: Energia Nuclear na Agri-cultura.

2 Inst1tuto Agronômico do Estado, IAC, Caixa Postal 28, 13.100-Campinas, SP., Brasil

'Pesquisadores - CENA/USP, Caixa Postal 96,13.400-Piracicaba, SP., Brasil

«Bolsistas - CNPq

na cultura como pertencentes a uma mesma varie_dade, apresentaram-se com os volumes nuclearesmais discrepantes. 0 marmeleiro "Smyrna", considerado dist into dos outros dois, por sua vez,apresentou-se com o volume nuclear bem próximoao verificado no "Portugal" (Indaiatuba). Estaconstatação conduz ã suspeita de que variedadescultivadas de marmeleiro, de mesmo nome, possamestar representadas, efetivamente, por mais deum tipo genético. Em contraposição, mesmostipos genéticos, devem estar coexistindo na cultura, com nomes varietais diversos.

Termos para indexação: marmeleiro, Cydoniaoblonga M i l l . , citogenética, radiossensitivida^oblongade, melhoramento.

INTRODUÇÃO

No presente trabalho relata-se pesquisas de_senvolvidas com o marmeleiro como ponto de partida ao seu melhoramento genético, no sentidode caracterizar as variedades disponTveis, esubsidiar a metodologia por indução de mutaçãocom a radiação gama.

Quanto ã caracterização c i to lõgica-var ie ta l ,convém lembrar da absoluta escassez de l i terátura que focalize o marmeleiro, ã finalidade domelhoramento genético, e em especial, os porindução de mutação.

Dentre as plantas frutTferas, no mundo, a famTlia das rosáceas, em part icular , constitue-senaquela melhor caracterizada, em termos de p l o |dia e cromossomia, em relação aos vários generos, que agregam inúmeras espécies e variedadescultivadas. Ficaiizando-se os gineros de maiorinteresse, com o número diploide básico - 2n =34 cromossomos - salientam-se o do marmeleirocomum - Cydonia M i l l . ; o do marmeleiro ornamental - Chaenomelee; o do "hawthorn" (espinheiroornamental) - Crataegus L.; o da nespereira ejjropéia - Meepilus L.; o da nespereira comum(japonesa) - Eriobotrya L i n d l . ; o da macieira -Malm M i l l . , e o da pereira - Pyruj L. A únicaespécie do marmeleiro referida com 2n = 34 cromossomos, trata-se da Cydonia eineneia (marmele i ro da China) (DARLINGTON e WYLIE, 1961, ~BOLKHOVSKIKH et a i . , 1969 e MOORE, 1973).


No aspecto da indução de mutação, salienta--se que a maior parte das pesquisas sobre o emprego das radiações ionizantes no melhoramentode espícies vegetais foi desenvolvida com sen*ntes de cereais, principalmente a aveia, t r igo,cevada, arroz, fei jão e milho, focalizando emnúmero signif icativo, o aspecto de resistênciaa doenças (IAEA/FAO, 1961 e IAEA, 1977). Quanto a outras culturas de interesse agronômico,constatam-se também muitos trabalhos com plat^tas ornamentais e f lor í feras , em desenvolvimetito na Holanda. Verifica-se ainda, certo numero de pesquisas desenvolvidas no campo dasessincias f lorestais, principalmente, nos EUA,Japão, Holanda e PaTses Socialistas. Apenas recentemente, tem-se enfatizado a idealização detrabalhos, em nossas próprias condijoes expertmentais, envolvendo as plantas frutíferas (TUÍMANN NETO et a i - , 1981 e CAMPO DALL'ORTO et ai1983). Alem de investigações com a macieira,cerejeira, pessegueiro e videira, baseadasprincipalmente, na irradiação de partes vegeUtivas das plantas (BROERTJES e VAN HARTEN,1978), é bastante escassa a l i teratura focaHzando a irradiação de sementes das frutíferasde clima temperado. Na Argentina, por exemplo,ROBY (1972) irradiou, com raios-X, ramos do mãrmeleiro "Champion", usando as doses de 2 000,4 000 e 6000R " , que enxertados e deixados a sedesenvolver, evidenciaram mutações interessar)tes em algumas características da planta e dofruto. Entretanto, desconhece-se o comportamento das sementes e da resposta das próprias plantulas de marmeleiro obtidas, quando submetidasas primeiras, ã radiação gama, ãs tentativas dequebra de dormincia, e mesmo, de indução de mutação, ã finalidade do melhoramento-yarietal.A esse objetivo, o conhecimento preliminar daradiossensitividade de suas sementes e dos efei^tos maiores da radiação nas plantas obtidas,constituem-se nos primeiros e indispensáveispassos a serem investigados.

A importância maior do emprego das radiaçõesionizantes em sementes é a de servir como ferra_roenta suplementar ao meinoramento genético dasplantas, particularmente, quando se deseja ob_ter algumas poucas características, facilmenteidentificáveis, em uma variedade adaptada. Desse modo, o genótipo básico é pouco alterado pe_Ia introdução de novos caracteres, não ocorrendo, porém alterações significantes em ou ros,quando comparado o processo com o da hibrida^ção (SIGURBÜORNSSON, 1970).

A determinação da radiossensitividade dassementes por sua vez, é imprescindível para nortear a aplicação do método no programa de melhoramento por mutação, de uma determinada espécieou de uma variedade em particular. Assim, asdosagens ideais de radiação gama, para se obtero máximo de mutações induzidas, de acordo comDUBININ (1964), estão situadas na faixa de DL33e DL50 *, havendo uma estreita relação entre astaxas de mutações induzidas, a germinação e ataxa de sobrevivência. BANDEL (1970) observa

* R - Roertagen: unidade de exposição ã radía_ção gama ou X.

6 DL33 e DL5Q - doses letais a 33 e 50% da populaçao considerada e conseqüente sobrevivênciade 67% e 50% dos indivíduos, respectivamente.

que nos EUA, os radiogcieticistas utilizam aLO5O, Dará obter resultados satisfatórios emseus programas de indução de mutação.

Quanto aos outros fatores que influenciam aradiossensitividade das plantas, HEASLIP (1959),após extensa revisão bibliográfica, cita os seguintes: o fenótipo e o número de cromossomos.No tocante ãs sementes são igualmente fatoresimportantes: a idade da semente irradiada, atemperatura antes e após a irradiação - o teorde oxigênio dos tecidos durante a irradiação, opré-tratamento químico e ainda, o período de a£mazenamento após a irradiação. SPARROW eSPARROW (1965) afinnam que a radiossensitivida^de é determinada pelo volume cromossônico nainterfase (volume do núcleo dividido pelo numero de cromossomos) das células do meristerna apjcal e ainda, que as espécies lenhosas são aproximadamente duas vezes mais sensíveis que asherbãceas.

Segundo GUSMAN et a i . (1975], de modo genénco, os seguintes fatores, intrínsecos e extrmsicos, devem ser considerados na determinaçãoda radiossensitividade das sementes, de uma es_pécie em particular: eficiência biológica retetiva (RBE) dos tipos de radiação inonizanteconsiderados; influência da intensidade de do_se (crônica ou aguda); variedade; teor d'águanas sementes; desenvolvimento ortogenêtico doembrião e nível metabólico das sementes; tempode armazenagem e condições de pré e pós-tratamento; tamanho e idade das sementes; além deoutros, a exemplo da temperatura, do oxigênio,nível de ploidia e volume nuclear.

Com referência aos fatores intrínsecos, umdos que, eventualmente, pode ser util izado parase ter noção da radiossensitividade do materialvegetal, e o VCI (volume cromossômico interfãsj^co),_a fim de se estimar a exposição aguda necessaria para produzir severa inibição de crêscimento (SPARROW e SPARROW, 1965). A premissadas generalizações levantadas por SPARROW et a i .(1963), baseiam-se na hipótese, comprovada parainúmeras espécies vegetais, de que a radiosser^sit ividade, indicada principalmente, pelo graude inibição do crescimento, pode ser correlaci£nada ao volume nuclear interfásico de um determinado material vegetal. Concluíram, igualmente, que a um aumento no volume nuclear, manticíoconstante o número de cromossomos, corresponde

um aumento da sensitividade do material. Entretanto, acrescentavam, que um aumento no numero cromossômico, com o volume inalterado, Favia diminuição da radiossensitividade.

MATERIAL E MÉTODOS

Caracterização citogenética

Com a finalidade de obter maiores conhecimertos acerca da citogenética ao marmeleiro, queservissem de subsídios ao seu melhoramento genet ico, mapearam-se e contaram-se os cromossomosdas oito seguintes variedades: Açúcar, Champion,Cheidow, Manning, Mato Dentro, Mendoza-INTA 37,Portugal e Smyrna.

Coletaram-se, em 14/08/1978, pontas de raí^zes tenras, em pleno desenvolvimento, de plan-tas de marmeieiros provenientes de sementes dascitadas variedades, obtidas em experimentaçãoanterior, as quais foram preparadas através datécnica de colaboração da orceina acética, segundo o processo de SHARMA e MOOKERJEA (1955]".

M OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

Os materiais coletados foram imediatamente tratados com solução saturada de paradiclorobenzino (Pdb), a 16-18 C, durante um perTodo pré-ensaiado de o i to horas. Segundo MEDINA (1963), oefe i to do paradiclorobenzeno é do t ipo c-mitõt^co, aumentando o número de células em metãfasee produzindo o espalhamento e o encurtamentodos cromossomos somáticos, o que permite contá-los com maior fac i l idade. Assim, logo de inTcio produz-se a inativação da substância fomadora do fuso mi tõ t ico , resultando no desapareci^mento das anãfases e na orientação dos cromossomos metafásicos. Procurou-se obter deste modo,um número maior de lâminas com divisões célulares em metãfase, í-ise esta, considerada dasmais propicias '« contagem dos cromossomos.

Após o tmtrtiitento com paradiclorobenzer* *ni.iliíriflis ff'idm colocados em câmara de < \|mr sete n.inutos, e fixados em ácido af -''Jg l a r i i l e élcool absoluto, na produção .. 1:1.

tm seguida, foram deixados em repou?, por 24horas, e armazenados sob refr igeração, a 5-10°Cpor t r i s dias.

Para comp]etar o preparo das raízes para oestudo c i to lóg ico , perfizeram-se ainda as se-guintes etapas: a) h idró l ise - constando dasfases: imersão em solução de HC1-1N e orceínaacética a 2%, numa proporção de 1:9 partes,respectivamente; exposição ã chama por 5-10 s£gundos, para desencadeamento da reação, semprovocar fragmentação do mater ia l ; tratamentoem "banho-maria" a 30 C.^por 30 minutos, b) c£loraçao - imersão das raízes em solução de or_ceína acética a }%, por 15_minutos; c) montagem das lâminas - ut i l ização apenas das pontasdas rãizes, a fim de local izar mais facilmenteas regiões jneristemáticas, e batendo-se levemen^te sobre as lâminas, para maior espalhamentodos cromossomos; e, d) selagem das lamínulas eanálise dos materiais ao microscópio, com aumento de 900 vezes.

A cada variedade foram preparadas 5 a 10 l£minas, escolhendo-se as de maior ni t idez ao e£tudo. Para o objet ivo proposto, os cromossomosforam assim mapeados e fotomicrografados.

Volume nuclear

0 objet ivo deste trabalho fo i ver i f i ca r apossível relação entre o volume nuclear in ter fásico e a radiossensitividade do marmeleiro. Depois de se submeter ao processo de es t ra t i f i caçao a f r i o úmido, por 2,5 meses, cerca de 150~sementes de cada um dos três materiais clonais:"Portugal" (Indaiatuba), "Portug?í"(Jundiaí) e"Smyrna", obtiveram-se pela germinação, as radícuias necessárias e que são propícias às medições nucleares.

As porções terminais das raízes - comportando células meristemãticas - depois de isolada?cuidadosamente com auxílio, de uma pinça, foramsubmetidas ao f ixador Craf t , desidratadas e indusas em parafina especial. Em prosseguimer^t o , os materiais foram montados em blocos eseccionado'i transversalmente, a oi to micra deespessura, com um micrõtomo comum, e montadosnas lâminas com albumina. Depois da montagemdas lâmir^s, esses materiais foram desparafina^dos, reidratados e expostos a uma solução de4% de alúmen de ferro pelo período de duas horas.

Na coloração das lâminas, empregou-se a hema_

tox i l ina férr ica a 0,5% por 24 horas. Na d i ferenciação dos núcleos, nuclêolos e respectivos"citoplasmas, fo i u t i l i zado o alúmen de f e r ro ,em uma solução a 2% de concentração, durante20 minutos. Após uma série de lavagens em £cjua desti 1<» . , os materiais foram submetidosa desidr? • ^ de f i n i t i va , e por ú l t imo, impreg_nados <•• . v i o l , efetuando-se a montagem das

í .- .om bãlsamo-do-Canadá.

- , -imensões dos núcleos foram obtidas poriiv ;yões realizadas com auxí l io de oculares e'dminas graduadas a 0,1 e 0,01mm, respectivamen^t e , e um aumento microscópico de 540 vezes. Efetuaram-se 100 medições nucleares a cada um "dos três materiais pesquisados, desprezando-separa tanto, os núcleos não esfér icos. Obtendo-se a média dos valores das medições laminares econhecendo-se a correspondência de medida daocular com as divisões da lãmina-padrão, dete£minaram-se por cálculos, o diâmetro nuclear medio, o raio médio, e f inalmente, o valor do volume nuclear in ter fãs ico , aplicando-se a fórmuIa: VNI = 4/3 n r \ onde,?? = 3,1416 e r = raiomédio. 0 volume cromossômico inter fãs ico fo icalculado pela divisão do volume nuclear médiopelo número diploide de cromossomos, 2n = 34,verif icado constante aos três mater iais, e determinado segundo a mesma metodologia descritano item caracterização citogenética.


Caracterização citogenética

Contagens do número de cromossomos fe i tas aomicroscópio e confirmadas nas estampas, contendo os desenhos esquemáticos de metáfases somati^cas t íp icas, em pontas de raízes, as o i to variedades de marmeleiro evidenciaram o mesmo númerodiploide básico de cromossomos, 2n = 34. Asestampas A e A ' , da Figura 1, i lustram a dete^mina;ão efetuada, respectivamente, com desenhoe fotomicrografia, numa célula meristemática domamíleiro "Manning".

E;n todas as dez lâminas pesquisadas do marmele i ro "Cheldow", observaram-se que seus cromossomos apresentavam-se at íp icos, mais espessosque das outras variedades. Acredita-se que esse aspecto poderá se const i tu i r em elemento tTpolõgico da distinção da "Cheldow" entre as va_riedades estudadas. Por outro lado, SHARMA eMOOKERJEA (1955) esclarecem que, de modo genénco, todos os pré-tratamentos ci tológicos a l te -ram a viscosidade do plasma e agem, até certograu, como fixadores. Contudo, esta assertivade 'per se" não deve desmerecer a constação efetuada.

Os resultados ora obtidos sao concordes comgeneralizações da l i te ra tu ra especializada, queevidencia ser a ploidia e o número de cromossomos, parâmetros não muito variáveis entre asvárias espécies e os diferentes gêneros ou t ipos de marmeleiros: geralmente o nível é dipToide, 2n, e o número de cromossomos, 34, nos gê ""neros Cydonia, ChaenomeLnp., Crixtacgur, e &••'.pilun (DARLINGTON e WYLIE, 1961 e MOORE, 1973J.

Tais constatações, felizmente, salientaram--se como não impeditivas da f e r t i l i d a d e , naoexist indo, portanto, aquelas primeiras barreiras genéticas, em se objetivando cruzamentos dirigidos entre as variedades pesquisadas, e possivelmente, entre os diversos tipos de marmeliiros acima refer idos. Contudo, a esse e fe i t o ,


* * *

Figura 1. A e A1 - desenho esquemático e fotomicrografia de célula~ meristemãtica em metáfase mitõtica, em ponta de

raTz de marmeleiro, da variedade Manning. Numero de cromossomos nesta variedade, 2n = 34. A eA' x 584.

outros fatores, igualmente importantes, nao devem ser negligenciados. Dentre esses podem serdestacados: os ligados ã morfologia e a f i s i o l ogia f l o r a l ; ã quantidade, i viabil idade e ao tTpo do põlen, além de outros relacionados in t r iHsecamente ã constituição genética dos diferentes marmeleiros, e que não foram abordados nopresente trabalho.

Volume nuclear

0 Quadro 1 evidencia os valores encontradospara os volumes nucleares interfãsicos e os volumes cromossõmicos médios, dos três materiaisde marmeleiro - "Portugal" (Indaiatuba), "Po£tugal"_(JundiaT) e "Smyrna" - e as estimativasdo parâmetro - RC3Q . 50 " representativo dasdoses de radiação gama, responsáveis pela redução ou inibição do crescimento das plantas, provenientes de sementes irradiadas (CAMPO DALL'OtfTO, 1982).

A análise dos resultados do Quadro 1 condijr iu a uma constatação inesperada, a qual contribuiu para que esta pesquisa de suporte, ã previsão preliminar de radiossensitividade do marmeleiro, assumisse importante papel de cunho 7i_totécnico. Isto parque, dois dos materiaispesquisados, o "Portugal" (Indaiatuba) e o "Por;tugal" (JundiaT), considerados como pertence^

tes a uma mesma variedade cult ivada, apresentaram-se com os valores nucleares dos mais discrepantes: 62,9 e 139, 5 u\ respectivamente. 0marmeleiro "Smyrna", considerado material di£t in to dos outros dois, apresentou-se com um volume nuclear estimado em 57,1 p3 , valor esse,bem próximo ao constatado no "Portugal" (Indaia^tuba).

Esse fato contribui assim, para aumentar asdúvidas já existentes, quanto a correta caracterização dos marmeleiros que se encontram sobcul t ivo. As evidências experimentais conduzema suspeitar seriamente,de que variedades c u l t i -vadas de marmeleiro, de mesmo nome, possam estar representadas, efetivamente^ por mais de umtipo genético. Em contraposição, mesmos t ipos genético.) devem estar coexistindo na cuTtijra, com nomes varietais diversos.

Sob o enfoque básico deste estudo, os ^tados das determinações dos volumes^nuclearesinterfãsicos ou dos volumes cromossõmicos mé-dios, de células meristemáticas de raízes demarmeleiro, não se constitui ram em Darímetrosde valor ã predição de radiossensitividade. Nopresente caso, o marmeleiro "Portugal" (Jundi-aT), com volumes nuclear e cromossomico cercade 2,3 vezes maiores que os dados dos demais,conduziu a uma menor radiossensitividade. Ob

QUADRO 1. Resultados da determinação dos volumes nucleares interfãsicos e dosvolumes cromossõmicos médios, de três materiais donais de marmele^ro, relacionados aos valores estimativos do parâmetro RC30 a 40-

Material Volume nuclear N9 díplóide declonal interfãsico cromossomos

Vojume cromos_ RC30 a RC50 (a/)sômico médio

'Portugal"(Indaiatuba)'Portugal'(JundiaT)

'Smyrna'

62,9

139,5

57,1

2n

34

34

34

u '/cromossomo

1,85

4,10

1,68

7 609,? a 12 964,8

9 677,0 a 15 827,0

7 898,1 a 13 409,2

a/ redução do crescimento (altura) das plantas de 30 a 50%, em relação ã altura média~ das controles; valores estimativos esperados calculados através das equações de

regressão linear (CAMPO DALL'ORTO, 1982).

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serve-se que os três materiais donais: "Po£tugal" (Indaiatuba); "Portugal" (JundiaT) e"Smyrna" - apresentaram o mesmo número diploidede cromossomos, 2n = 34.

Esse resultado aparentemente discordante it_queies previstos pela conceituação de SPARROWet . ai.(1963) e SPARROW e SPARROW (1965), deveser atribuído ao volume incomum ocupado pelosnucliolos, nos núcleos das células dos marmeleiros ora estudados. Com referência especial aomarmeleiro "Portugal" (Jundiãi), em grande nume•*? de células interfãsicas observadas, os mjcliolos chegavam a ocupar um volume aproximadode 70 a 80* dos núcleos respectivos (Figura 2) .

Figura 2. Fotomicrografia de células meristemãti-cas da ponta de raiz de marmeleiro - materialclonal: "Portugal" (JundiaT). Observe-se oexagerado volume ocupado pelos nucléolos (r.c)no interior dos respectivos núcleos (n) . Aumento: 1 800 x aproximadamente.

Como os cromossomos, nas células ínterfás^cas, encontram-se distendidos e esparramados,ocupando praticamente, todo o volume do núcleo,a premissa inicial - baseada na relação diretaentre o volume nuclear e a radiossensitividade- não se aplica aos marmeieiros estudados, enem tampouco, a outros materiais desta ou dediferentes espécies, que, por similaridade, exibem células portadoras de nucléolos significatTvãmente volumosos, em relação aos respectivosnúcltos.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem a colaboração da Pesqujsadora Oixier M. Medina, da Engenheira AgrônomaIone Mangilli Sei li to Boav.entura e do Auxiliarde Engenheiro Agrônomo Noé Gonzalez Blanco, nasatividades laboratoriais desenvolvidas junto aSeção de Citologia do Instituto Agronômico.

CYTOGENETICS AND RADIOSENSITIVITY FOR QUINCETREE BREEDING PURPOSE (Cydonia oblonga Mi 11.)

ABSTRACT

The study involving quince cytogeneticaspects was done to determine the level of

ploidy and chromosome number, to demonstrate theexistence or not of these f i rs t genetic barrierswhich would hamper the intercross of the eightstudied varieties: Açúcar, Champion, ChelJow,Manning, Mato Dentro, Mendoza-INTA 37, Portugale Smyrna. The somatic chromosome nun> erdetermined was 2a = 34, in al l of them. In theaspect of radiosensitivity and interphasenuclear volumes from three clonal materials,interphase nuclear volumes were calculated fromroot meristematic cells nuclei measurements. Nocorrelation between GR30-50 (30 to 50% seedlingsheight gri/ith reduction in relation to thecontrols) and the nuclear volumes was found.However, a nuclear volume increase lead to anunexpected decrease in radiosensitivity of ''Portugal" (JundiaT). This result must be duetcr the unusual nucleolus volume occupied in therespective nuclei - in the cells of the last •material - reaching values, at least, 70 to 80Sof nuclei size.

Finally another unexpected result: among thestudied materials, "Portugal" (Indaiatuba) and"Portugal" (JundiaT) considered belonging tothe same cultivated variety, presenteddiscrepant nuclear volumes - 62.9 and 139.5 u3

respectively, "Smyrna" considered distinct ofthe other two, presented an estimated volume of57.1 y3 , the nearest value to that verified in"Portugal" (Indaiatuba). These facts suggesttnat same cultivated varietie: may berepresented by more than one genetic type. Incontrast, same genetic types must be coexistingat the quince tree culture with differentvarietal names.

Index terms: quince tree, Cydonia oblonga M i l l . ,cytogenetics, radiosensitivity, quincebreeding.

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OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, Sf, BRASIL NOV, 19-23, 1984

INDUÇÃO DE MUTAÇÃO NO MELHORAMENTO DA SOJA(Glycine max, L.)

TULMANN NETO. A.1; MENTEN, J.O.M."; ANDO. A."

RESUMO

Atualmente a soja é U M das mais importantesculturas no Brasil. Além dos métodostradicionais de Melhoramento de plantas, pode-se utilizar indução de mutação para seaumentar a variabilidade genética, permitindoa seleção de mutantes_para váriascaracterísticas agronômicas.

A partir de 1980, as Seções de Radiogenéticado CENA e de Virologia do IAC, iniciaramtrabalhos visando a obtenção de resistência aovTrus da queima do broto eu soja.Posteriormente, incluiu-se a obtençau demutantes para resistência ã ferrugem eatualmente procura-se também a obtenção demutantes precoces.

Nestas pesquisas, tem sido realizadotratamento de sementes com raios-gama oumetanossulfonato de etila. Quando um númerorelativamente baixo de sementes é tratado, asplantas da geração M] são colhidasindividualmente. Quando os tratamentosenvolvem grande número de sementes os métodosmassal ou o de uma semente por planta, sãoutilizados. As seleções para resistência àsdoenças citadas, são feitas em condições decampo ou em casa de vegetação. As plantascom ausência ou com baixa intensidade desintomas são selecionadas na geração N2 e suasprogenies novamente testadas. Tem sidoobservado que a maior parte das plantasselecionadas se constituíram em escapes.Entretanto, no que se refere ã queima dobroto, em um tratamento efetuado com raios-gama, algumas linhagens parecem apresentarcerto nTvei de^resistência, apôs seremsubmetidas a várias Inoculações.

No que se rtftre ã obtenção de precocidade, otrabalho está apenas em seu início, algumasplantas precoces foram selecionadas na geraçãoM2 de algum tratamento, mas há necessidade deconfirmação.

'Pesquisadores - CENA/USP, Caixa Postal 96,13.400-P1rac1caba, SP. Brasil

•Bolsistas • CNPq

1. INTRODUÇÃODevido suas vantagens para o

consumo humano, o cultivo da soja (Slycine maxL.) tem aumentado em vários paTses. Este fãtõpode ser observado particularmente no Brasil,que em curto período de tempo, passou a ser osegundo exportador mundial existindo ainda apossibilidadede ocupação de novas areas taiscomo a região Central, Norte e Nordeste (1).

0 rápido aumento da áreacultivada no Brasil foi acompanhado do aumentode doenças que passaram a causar prejuízos.Citam-se entre as várias doenças, 20particularmente importantes (1). Por isto, nosprogramas de melhoramento, procuram-se fontesde resistência que possam ser incorporadas nasnossas cultivares (1, 2, 3).

Tem sido observado que paraalgumas doenças, existem limitações navariabilidade genética natural, no que serefere a fontes de resistência. Este fato temsido observado na doença conhecida como queimado broto, causada por virus ("tobacco streakvirus", TSV) e na ferrugem, causada pelo fungoPhakopsora pachyrhizi.

Com relação ã queima do broto, adoença foi identificada no Brasil em 1955 (4)._As plantas afetadas paralizam o crescimento, hábrotações axil ares que dão aspecto de vassouraã planta e uma curvatura e necrose do brotoapical e em geral estas plantas não produzemvagens. Embora possa ser transmitida porsemente (4, 5, 6), a forma principal detransmissão é um trips do gêneroFranfcliniella, que a transmite principalmenteda cravorana (Ambrosia polystachia DC) um ervadaninha de pasto, freqüente na area onde existea doença (7). Além deste, o vírus tem outroshospedeiros, incluindo plantas cultivadas eervas daninhas (8). As perdas podem serseveras (9), mas os surtos têm sidoesporádicos principalmente em regiõesprodutoras do Paraná e São Paulo.

Triagem em busca de resistênciatem sido feita há tempos utilizando-seinocuiação mecânica, mas níveis satisfatóriosde resistência não tem sido detectados (1, 2)


embora recentemente uma ou duas linhas sejampromissoras (A.S. COSTA, comunicação pessoal).

Com relação a ferrugem, causadapor Phakopsora pachyrhi2i Sydow, é um dosprincipais problemas da cultura em certospaíses, podendo reduzir a produtividade de 10a 50* devido ã prematura perda de folhas ealterações metabólicas (10). Váriaslegiminosas podem atuar como hospedeira (10)No Brasil , em soja, a ferrugem foi reconhecio<irecentemente em parcelas experimentais emLavras, em Minas Gerais em 1979 (11). Em 1980o patõgeno foi encontrado em Goiás (12).Anteriormente, em outros locais, a ferrugemaparecia somente sob determinadas condições deumidade ambiental (10). Depois de algum tempoentretanto, a doença passou a ocorrer o anotodo, mesmo em condições não favoráveis (10).Por isto, a doença é considerada como depotencial importância para a região Central doBrasil , área esta onde poderá haver uma grandeexpansão da cultura de soja.

Devido as razões citadas, aobtenção de cultivares resistentes i um dosobjetivos de importância em vários países.Existem fontes de resistência, mas que sãotransitórias e instáveis devido provavelmentea variações no patõgeno (13, 14). No Brasil ,centenas de materiais têm sito tratados parares is t iu -a , em condições de campo, em Lavras,Minas Grrvs (15, 16), observando-se diferentesdensid • . de lesões da ferrugem.

L' bem conhecido que mutagênicos<•• físicos podem aumentar a_

.; . KJide genética (17). Através denduzidas, germopíasmas com boas

, iticas têm sido obtidos (18, 19). No, ndução de mutações no melhoramento dei cem sido utilizada com várioso s , em várias culturas, especialmentersistência a doenças (20).

quítrvar-mutcar

pob.*r

Em soja, indução de mutaçõest ( .Ido empregada com relativo sucesso,u ' :zando-se vários mutagênicos,es.<-<:ia1roente metanosulfonato de e t i la e raios-gais (21 , 22, 23, 24). Atualmente, em váriospa;^s , existem projetos em desenvolvimentoco* .) objetivo de indução de mutações parare? ; tineia a doença (22, 25, 26, 27).

Em virtude da situação expostaanteriormente, iniciou-se no Brasil pesquisacom o objetive de Indução de mutações para odesenvolvimento de fontes de resistência ãqueima do broto e ferrugem da soja, devido ãnecessidade de fontes adicionais de genes deresistência a esta< doenças. Em trabalhoanterior (28) foram apresentados com maisdetalhes, as justif icativas e etapas iniciaisdesta pesquisa, que serão agoracomplementados com resultados mais recentes.

Como será descrito adiante,vários materiais, tratamentos e locais estãosendo utilizados nos diversos experimentos.Como as mutações ocorrem ao acaso, além de sefazer a seleção de mutantes para os objetivoscitados, resolveu-se também selecionar outrostipos de mutantes que possam surgir comoconseguência dos tratamentos com osmutagenicos. Neste caso, resolveu-se dar

particular atenção ã seleção de mutantesprecoces, sendo este também um dos objetivosdo trabalho.

2. MATERIAL E MÉTODOS2 . 1 . Cultivares utilizadas

domo a freqüência de mutaçõespode depender do genõtipo ut i l izado, váriascultivares estão sendo empregadas,procurando-se sempre u t i l i za r as de boascaracterísticas agronômicas. Sendo assim, seum mutante for obtido, poderá ser uti l izadodiretamente pelos agricultores ouindiretamente, em programas de melhoramento.

Até o momento, foram tratadascom mutagênicos sementes de Paraná, SantaRosa, UFV-1, Foscarin 31 e IAC-8.

2.3. Tratamento com mutagênicostaram utilizados para

tratamento de sementes raios-gama da fonte de6Oco do CENA e o mutagênio químicometanosulfonato de et i la (EMS). As doses deradiação e concentração de EMS são escolhidasa part i r de experimentos preliminares. Nestesexperimentos procura-se analisar a redução daaltura do epicõtilo da plantuia, 10 dias apôsa emergência.

Na Tabela 1 demonstra-se asensitividade da cultivar Paraná a diversasdoses de radiação e na Tabela 2 a de Foscarin-31 e IAC 8. 0 mesmo tipo de experimento foirealizado com EMS e na Tabela 3 indica-se asensitividade da cultivar Paraná a diversasconcentrações.

Baseando-se nos experimentospreliminares foram escolhidas as doses econcentrações para o tratamento def ini t ivo.Proturou-se, quando possível, u t i l i zar -se maisde um tratamento para determinada cult ivar. 0numero de sementes tratadas variou de acordocom a situação. Nos casos em que númerorelativamente baixo de sementes foi ut i l izado,cada planta sobrevivente da geração Mj, foicolhida individualmente. Quando um numeromaior de sementes foi tratado, de cada plantacolheu-se uma vagem. Na Tabela 4 faz-se umresumo de alguns dos diferentes tratamentosrealizados nos vários experimentos.

TABELA 1 - SENSITIVIDADE DE SEMENTES DE SOJA,CULTIVAR PARANA, A RAIOS-GAMA (TAXADE DOSE DE 300 kR/h), BASEADA NAMEDIDA DO EPICÕTILO, 14 DIAS AP0S ASEMEADURA.

DOSE(kR)

0

25

35

45

ALTURA EMCENTÍMETROS

8,91

6,82

2,93

1,24

ALTURA EM RELAÇÃOAO CONTROLE(= 100,0)

100,0

76,0

33,0

14,0

OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP. BRASH NOV., 19-23, 1984

TABELA 2 - SENSITIVIDADE OE SEMENTES OE SOJA.CULTIVARES FOSCARIN-31 E IAC-8. ARAIOS SANA (TAXA DE DOSE E 310,5 kR/h), BASEADA NA MEDIDA DO EPIC0TILO,14 DIAS APÔS A SEMEAOURA.

DOSE(kR)

CULTIVAR

FOSCARIN-31* IAC-8

0

18

21

24

27

30

10,43*(100)

9.38(90)

7.88(76)

6.41(61)

5.92(57)

5.73(55)

12.22(100)

11.46(94)

10.16(83)

9.18(75)

7.02(57)

6.27(51)

* Altura ea centímetros

** Altura em relação ao controle » 100

TABELA 3 - SENSITIVIDADE DE SEMENTES DE SOJA.CULTIVAR PARANA", A EMS. BASEADA NAMEDIDA DO EPICOTILO. 14 DIAS AP0S ASEMEADURA.

CONCENTRAÇA?*(H)

0

0.02

0.04

0,06

0,10

ALTURA EMCENTÍMETROS

11.2

11.3

9,0

5,5

1.1

ALTURA EM RELAÇÃOAO CONTROLE(• 100,0)

100

101

80

49

10

* Pré-tratamento em água por 4 horas, 22 C,tratamento com o mutaginico por 8 horas, 0,6ml de solução por semente, a 22 C; lavagem emágua corrente por 1 hora.

2.3. Triagem para resistência "a queima dobroto.

A seleção procurando-semutantes resistentes a queima «to broto foirealizada tanto em condições de casa devegetação como em condições de campo.

A triagem em casa de vegetaçãofoi realizada no Instituto Agronômico deCampinas (Seção de V1rolog1a). Plantas ouprogenies da geração M2 foram Inocuiadas ca* ovírus utilizando-se o sistema convencional.Plantas sem sintomas foram colhidas

TABELA 4 - TRATAMENTOS COM MUTAGENICOSEFETUADOS EM DIVERSAS CULTIVARES DESOJA.

CULTIVAR TRATAMENTO NO DE SEMENTES

PARANA

PARANÁ

PARANA*

PARANA"

PARANA

IAC-8

FOSCA-RIN-31

22 kR,

23 kR.

25 kR.

0.02 N

0.03 N

0.05 N

RAIOS-GAMA

RAIOS-GAMA

RAIOS-GAMA

. ENS

. EMS

. EMS

24.5 kR. RAIOS GANA

23.000

54.000

15.000

3.500

3.500

18.500

33.000

Individualmente e suas progenies novamenteinoculadas.

A triage» em condições defoi fe i ta na Fazenda Holambra (Paranapanema,São Paulo), área em que. em certos anos.ocorre alta Incidência natural da doença.Neste caso. a geração M2 ou M3 constituiu-sede uma mistura de sementes obtidas da geraçãoMi.

2.4. Triagem para resistência a ferrugemNeste caso, a geração H2 foi

observada em Lavras (Minas Gerais), devido ãsboas condições ambientais pa> 3 a manifestaçãoda doença. Foram plantadas em diversas épocas,as misturas de sementes provenientes de Paranátratada com 22 kR e de IAC-8 tratada com 0,05 Mde EMS. Plantas com baixa intensidade desintomas nas folhas (com menos de 25t de áreafol iar í fettda) foram selecionadas e colhidasindividualmente e suas progenies novamenteobservadas no campo ao lado de controles.

2.5. Triagem para outros tipos de mutantesAproveitando-se os materiais

em observação nos vários locais ou materiaisnão utilizados nestes experimentos e semeadosem outros locais, efetuou-se a seleçãoIndividual de planta, na geração M2, paradiversas características agronômicas tais comociclo tardio ou precoce, porte menor, presençade pilosidade, e t c .

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO3.1. Triagem para queima do brotoquei

plantTrês plantios, em três anosdistintos foram realizados em condições decampo, em Paranapanema. Apenas em um deleshouve a incidência da doença que tornoupossível a seleção. Neste caso, cerca de 60000plantas provenientes do tratamento de Paranácom 22 e 25 kR de raios-gama e 0,02 e 0,03 M deEMS, foram observadas, além do controle. Todasas plantas apresentaram sintomas e em apenasuma observou-se a produção de vagens. Assementes desta planta foram Inoculadas em casade vegetação (IAC, Seção de Viroiogia) e


apresentara* sintomas. DesU modo, nenhummutante resistente foi obtido.

Em casa de vegetação, nodecorrer de dois anos, vírios trataaentosfora* inoculados e as plantas sen sintomaseram colhidas individualmente. Nas sempre seobservou que suas progenies apresentavamsintomas indicando tratar-se Je escapes.Entretanto, na geração *2 proveniente dotratamento da cultivar Parana* com 22 kR umaplanta selecionada passou a apresentar certointeresse. Observou-se que sua progênieapresentava a maior parte das plantas semsintomas. As plantas sem sintomas foramcolhidas e suas progenies novamenteinoculadas. Ao final deste procedimento,chegou-se a um total de 17 linhagens que,quando inoculadas mecanicamente e colocadas aolado do controle, parecem apresentar nívelmaior de resistência. A próxima etapa dotrabalho será avaliar a reação destas plantasem condições de campo sujeito i altaincidência natural da doença. Estaslinhagens foram enviadas para a Seção deLeguminosas do IAC, para que isto possa serfeito. Li, existe uma pequena area, cercadapor cravorana, que tem sido utilizada paraavaliação de materiais pára resistência iqueima do broto. As linhagens mencionadasserão semeadas em outubro de 1984, junto comoutros materiais de interesse do IAC, e assimserá possível avaliar-se a utilidade ou nãodo material selecionado.

3.2. Triagem para resistência a ferrugemComo dito anteriormente, o

plantio foi realizado em Lavras, a partir de1982. Normalmente são realizados plantios emtrês épocas a partir de setembro. Em algumasépocas não se constatou ferrugem em altaintensidade e deste modo foi possívelrealizar-se seleção.

Na geração M2 proveniente dotratamento de Paraná com 22 kR em setembro de1982, 17 plantas com menor intensidade deferrugem, foram selecionadas. Suas progeniesforam observadas em 1983 e observou-se altaintensidade de sintomas, indicando tratar-sede escapes.

No plantio de outubro de 1983,na geração N2 de IAC-8 proveniente dotratamento com 0,05 M de EMS (pré-tratamento emágua por 5 horas, tratamento com 0,05 M de EMSpor 8 horas, 1 hora de lavagen) 8 plantasforam selecionadas por apresentarem menos de25í de írea foliar afetada. As progeniesdestas plantas serão observadas no plantio aser efetuado em 1984, para confirmação ou nãoda característica selecionada.

3.3. Triagem para precocidadeAproveitando-se a geração M2

semeada em Lavras, Iniciou-se a seleção cmbusca de mutantes precoces. Na geração M2proveniente de IAC-8 tratada com 0,05 M de EMS,8 plantas mais precoces que o controle foramselecionadas e colhidas Individualmente. Nageração M2 proveniente do tratamento de ParanáCOM 23 kR, foram selecionadas plantas comciclos tardio, precoce, t excesso depHosidade. A geração M3 destas plantas seríobservada em Piracicaba e Londrina para que se

possa avaliar o possível interesse destesmateriais no que se refere a precocidade.

A geração N;, remanescente dediversos tratamentos e materiais seráobservada em Piracicaba, exclusivamente paraseleção em busca de mutantes precoces. Serãiniciado em outubro de 1984, o tratamento denovos materiais, unicamente com estafinalidade.

4. CONCLUSÃONo que se refere ãs tentativas

tie seleção de mutantes resistentes ã queima dobroto, milhares de plantas foram avaliadas eobservou-se a grande dificuldade de seselecionar uma planta resistente. Estasituação tem ocorrido também em outros casosem que se procura mutantes resistentes adoenças de vírus. Sabe-se através dal i teratura, que n* maior parte dos casos, aresistência a vírus é governada por genesdominantes. Sabendo-se que a maioria dasmutações induzidas são recessivas e isto podeexplicar a dificuldade de seleção de mutantesresistentes a vírus. A partir de umtratamento efetuado com raios-gama, existemalgumas linhagens da cultivar Paraná, queparecem apresentar certo nível de resistênciaquando comparadas ao controle. Entretanto,há a necessidade de maiores observações paraque isto seja confirmado. 0 experimento decampo programado poderá ser de utilidade parao esclarecimento da situação.

Quanto ã ferrugem, ainda parececedo para um avanço em qualquer conclusão.Até o momento não se obteve nenhum material deinteresse, mas quantidade relativamentepequena de materiais foram analisados.

Finalmente quando 1 obtenção deprecocidade, o trabalho apenas começou. Nestecaso, as perspectivas de êxito parecem serboas. Isto porque obtenção de precocidade temsido relatada em um grande número de t-abalhosenvolvendo mutações Induzidas. Para acultura da soja^ já existem uma serie demutantes espontâneos, envolvendo ciclo dacultura, em cultivo comercial. Este doisfatos somados é que justificam as boasperspectivas visando-se tal objetivo.

INDUCED MUTATION IN SOYBEAN (Glycine max L.)BREEDING.

SUMMARY

Soybean is one of the most important crops inBrasil. Besides traditional breeding methods,induced mutation can be used to increasegenetic variability, making it possible toselect mutants for different agronomiccharacteristics.

Since 1980 the Radiogenetic Section of CENAand the Virology Section of IAC are working incollaboration to obtain resistance to thesoybean bud blight virus. Lately work toobtain mutants resistant to rust has also beenincluded and at present we are trying to obtainearly mutants.

OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA. SP, BRASIL NOV, 19-23, 1984

Seed treatment with gamma-rays ornethanesulfonic acid ethyl ester (ENS) has beenused. When a relatively small number of seedsis treated, N] generation is individuallyharvested, «hen a large nunber of seedsis treated then either H S S harvest or one seedper plant Method is used. Selection forresistance to the above diseases is made underf ie ld or greenhouse conditions. Plants withno or very l i t t l e symptom are selected in N2generations and their progenies tested again.I t has been noted that the Majority of theselected plants are "escapes*. However, withregard to the bud blight, sow lines treatedwith gamma-rays see* to show a certain levelof resistance after being submitted tovarious inoculations.

As for earliness, the work is justbeginning. Soae early plants have beenselected fro» N2 generation treatments, but i tis s t i l l necessary to obtain confirmationfrom future generations.

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EFECTO DE IRRADIACIÓN GAMMA DE "Co EN CARACTERESCUANTITATIVOS DE CEBADA (Hordeum vulgare ).

SANTANA. T C ; GONZALEZ. F.C.*

RESUMEN

Se irradio sar i l la de una línea de cebada adosis de 0 a 64 kr por tres generaciones (R l ,R2 y R3), de las cuales se obtuvierongeneraciones segregantes Hj . El procesose efectuó en parcelas sembradas a densidadcomercial y sin selección alguna, obteniéndosesemilla de los grupos R1M3, R1M4, R2M3 y R3M2.

La evaluación experiMental señalo que en H3de la primera irradiación, grupo P.1M3, lamedia de número de tallos por plantasdisMinuyó al aumentar las dosis, pero en losotros caracteres en estudio y en N4 (grupoR1N4) tuvo cambios impredecibies. Lasvarianzas fenotTpicas de los caracteresgeneralmente aumentaron con las dosisintermedias en H3, pero en M4 cambiaron muypoco. En la segunda y tercera Irradiación(grupos R2M3 y R3M2) la media de nÚKro detallos por planta disminuyó más que en el casoanterior, al auwntar las dosis, y aumentó lade altura de planta, longitud y volumen deespiga, y número de espiguillas; en cansío,las varianzas se redujeron en las dosis a l tas ,principalmente en el grupo R3H2, exceptuandola varianza de altura de planta, en quesiempre hubo incremento al Incrementar lasdosis.

INTRODUCCIÓN

Los trabajos en mutagénesis de caracterescuantitativos son poco abundantes, debido aque estos caracteres dependen de muchos genesde efectos muy pequeños, y las nutacionesgenicas deben producir cambios casiImperceptibles que dificultan la detección yel aislamiento de los mutantescorrespondientes.

Las investigaciones señalan que es posibleInducir y cuantificar cambios genéticos en

'Professor-Investigador del Centro de Genética,Colegio de Postgraduados, Chapingo, México.

'Investigador del Centro de Genética, Colegiode Postgraduados, Chapingo, México. 56230

lo*- caracteres cuantitativos. Gregory (1955 yí>.uj encontró que en rendimiento de frutoseco de cacahuate, la varianza genética delmaterial irradiado con rayos X fue mayor ala del material sin irradiar, y pudo extraermutantes de alto rendimiento. RawUngs et aK(1958) obtuvieron un incremento significativoen la variabilidad genética del rendimientode grano y de otros caracteres de soya, porirradiación de semilla con rayos X y neutronestérmicos. Krull y Frey (1961) tuvieronganancias de selección en peso de semilla deavena, mayores en su población híbridairradiada con neutrones térmico que en la noirradiada. Ehrenberg et al_. (1964)encontraron en rendimiento de grano y otroscaracteres, un amento de la varianza deprogenies Ñ4 y M5y un decremento en la mediade 1 a 21 con tratamientos de irradiación yde 5 a 10% con tratamientos químicos, encomparación con el testigo.

Por otra parte, se ha propuesto lairradiación recurrente como unprocedimiento mejor para Incrementar lavariabilidad genética de una población; asíFrydenberg y Sandfaer (1964) aplicaronradiaciones gatuna 60Co por cuatro generacionessucesivas a semilla de cebada, obteniendomayor porcentaje de flores estériles yfrecuencia de mutantes clorofílicos en elmaterial Irradiado, y Walter (1974) irradiósemilla de cebada por tres generacionessucesivas con neutrones térmicos y rayos X; enla tercera irradiación obtuvo un aumento casidel 30% de espigas con mutaciones c lor i f í l icas,en comparación con la primera irradiación,siendo mas efectivos los neutrones térmicos.

Considerando que el aprovechamiento demutaciones Inducidas en caracterescuantitativos puede efectuarse a través deprocesos de selección en poblaciones conmedia alta y amplia variabilidad genética,este estudio preliminar tiene como objetivoanalizar en las generaciones de segregaciónmutacional, los cambios en caracterescuantitativos de cebada debidos a laIrradiación recurrente de la semilla.


MATERIM.ES ¥ MÉTODOS

Material Genético

El estúdio se efectuõ con la lTnea de cebadaR76-77 del Program de Cebada dei CIAHEC*delINI Aí* En 197S se irradio seat H a de estaiTnea con rayos gama de C o a Ias dosis:0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. 8, 10, 12, 16. 20. 24, 32,40, 48, 56, 64 Ir. La irradiaciôn se hizoen ei Gama Cell 220 (Atoaic Energy of CanadaLiaited) dei ININ***, denominando a Ia seailiairradiada D(R1M1); en donde D representa Iadosis, RI Ia priaera generación deirradiactõn y Ml Ia priaera generaciõn desegregaciõn autacional. Esta seailia seseabro en Chapingo, Nix. en parcela por dosis;Ia parcela total fue de seis surcos de 5 •de longitud con separaciõn entre surcos de

•CIAMEC = Centro de Investigaciones AgrTcoiasde Ia Mesa Central dei INIA,

••INIA * Instituto Nacional de InvestigacionesAgrícolas.

••ININ = Instituto Nacional de InvestigacionesNucleares.

0.30 •, y Ia parcela útil Ia foraaron loscuatro surcos centrales. La sieabra se hizo achorrillo en el fondo del surco, y ei cultivo(de plantas Ml) se condujo en Ia misma foraaque un cultivo comercial. La cosechade seailia(generación M2) se hizo aasivaaente en cadaparcela sin efectuar selecciõn y se denoainõD(R1M2).

En junio de 1980 se irradio Ia seailla D(R1M2)a Ia aisaa dosis y en Ias aisaas çantidadesque en ei ciclo anterior, denoainãndoseO(R2M1). Esta seailla re-irradiada y Iaseailia D(R1W) se seabrô en Chapingo, Mix.en parcela por dosis en Ia aisaa foraa que enei ano anterior, obteniendo en Ia costcha Iaseailia D(R2M2) y 0(R1M3), respectivaaente.En dicieabre de 1980 se irradio seailiaD(R2M2) que diõ lugar a seailia 0(R3M1); acontinuaciõn se seabrõ esta y los otrosgrupos de seailia en Roque, Gto.,cosechándose ta seailia D(R3M2),D(R2M3fcD(RlM3)yD{R1M4). La cantidad de seailia seabrada pordosis dei tipo D(RiMl) fue de 2000 en Iadosis 0 a 40 kr, de 3000 en Ia dosis 48 a 64kr, y de los tipos D(R1N2) y d(R1M3) fue de2000 seaillas en todas Ias dosis. Larepresentado» esqueaitica deiprscediaiento descri to para Ia dosis 8 kr serwestra en Ia Figura 1.

SEM1LLA ORIGINAL

Li1

8(R1M)

Ch 1979 {

8(RU

\\

8(R2M1)

Ch 1980 |

8{RZM2)v

8(R3f

\\

11)

Roq 80/81 }

8(R3M2)

X

\ V

\

\

\

\

\\

\

\

\

8(R2M2)

I8(R2M3)

XX

X

8(R1H2)

\ >

\\

\s

8(R1M2)•i

8(R2M3,

\N

NN

N

8(fMM3)

8(R1M4)

s

c

s

c

s

c

Figura 1. Proceso de dtrivación dei material genético con Ia dosis 8 kr;Ch ' Chapingo, Roq » Roque; S • siembra; C * cosecha; — y irradiación.

•2 OEA-CIEM/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA. SP, BRASIL NOV., 19-23, 19B4

Evaluación Experimental Cuadrãtico

La evaluación se efectuó en 1981 en unexperimento establecido en Montículos, Hex.,localidad cercana a Chapíngo, Kéx., el cualse sembró con la senilla cosechada en Roque,Gto. en el invierno 1980/81. Lostratamientos se constituyeron con los gruposR1M3. R1M4. R2M3 y R3M2 en todas sus dosis,con excepción de la dosis 0 kr, que seincluyo solamente una vez, dando un total de69 tratamientos. El diseño experimental fuebloques a? azar con dos repeticiones yparcelas de dos surcos de 25 plantas. Laseparación entre surcos fue de 40 cm y entrematas de 25 cm. Se sembraron cinco granospor mata, y al inicio del amacollamiento seaclaró dejando una planta por mata. Sefertilizó con la formula recomendada para lassiembras comerciales, se proporcionaron losriegos necesarios cuando faltó la lluvia, nose aplico herbicida y el control de lashierbas se hizo con azadón.

Al inicio de la madurez del grano, se colocouna etiqueta en el tallo principal de 10plantas con competencia completa por parcelacuyos caracteres serían medidos. Loscaracteres se midieron en las plantasetiquetadas cuando las plantas mis tardíasdel experimento llegaron al estado de cosechacomercial, y fueron los seguientes:

1. Número de tallos por planta (NT)

2. Altura de planta CAP). Se midió encentímetros desde el nível del suelo hastael extremo superior del ultimo grano de laespiga del tallo principal.

3. Longitud de espiga (LE). Se midió encentímetros en la espiga arribamencionada.

4. Número de espiguillas (NE).Correspondió al número de espiguillas poruno de los lados de la espiga del talloprincipal.

5. Volumen de la espiga (VE). Se midió en cm3,por desplazamiento del volumen de aguacontenida en una probeta al sumergir laespiga con las barbas cortadas al ras delextremo superior del último grano.

Análisis Estadístico

a) MediasPara los caracteres arriba mencionados secalculó la media por parcela.

La Información de las medias por parcela seutilize para hacer análisis de varianza enlos caracteres correspondientes y efectuar laspruebas de F.

Para cada grupo R1MJ se analizó la tendenciade los efectos de dosis de Irradiación en laexpresión de los caracteres mediante los tresmodelos de regresión seguientes:

siendo Y. la expresión del caracter a la dosisi, Bo 1* ordenada al origen, Bi el coeficientede regresión lineal de la expresión delcarácter sobre la dosis, Xi la dosis i enkr, 6? el coeficiente de regresión asociada alos efectos cuadráticos X? y e^ el error.

Se utilizaron los valores de loscoeficientes de determinación (r2) de losanálisis de regresión para obtenerconocimiento del ajuste del modelo a lasobservaciones.

b) Varianzas

Las varianzas fenotípicas de las poblacionesen evaluación se estimaron de la misma formacomo lo proponen Castillo et aK (1982)cuando no existe competencia entre plantasdentro de surcos y entre surcos, pues seconsideró que con las distancias entreplantas dadas en la parcela experimental secumplió con esta condición. El métodoconsistió en calcular para cada carácter lavarianza por parcela, a part ir de lasobservaciones individuales de las 10 plantasde la parcela, y promediar las varianzas deun mismo tratamiento, para obtener así lavarianza del tratamiento correpondiente.

Debido a que las medias y las varianzasprovenientes de información biológicageneralmente están correlacionadas, lasvarianzas obtenidas se transformaroncalculando el logaritmo natural de lavarianza (¿n varianza), para independizar ala desviación estándar de la media (Rao, 1952).

le 11 ameraEn lo sucesivo a! fnsolamente vaiianzaT

varianza se le llanura

Lineal simple

Lineal y cuadrático(mixto)

Y1 ¥ i,x? +

En cada grupo RiMj se analizaron los efectosde las dosis de irradiación sobre lavariación fenotípica de los caracteres,mediante los mismos modelos de regresión quese usaron para e l caso de las medias.

c) Correlaciones

Para cada dosis y grupo, así como para eltestigo, se calcularon las correlacionesentre pares de caracteres a partir de lasobservaciones por planta.


a) Medias

Los resultados de los análisis de varianza ylas pruebas de F correspondientes, Cuadro 1 ,Indican que a una probabilidad de al menos0.05, en los caracteres número de ta l los,número de espiguillas por espiga y volumende espiga existieron diferenciassignificativas entre medias de tratamientoscon dosis diferentes de cero (material1rrad1ado)¿ y en la partición de esta fuentede variación la prueba señaló que no hubodiferencias significativas entre medias degrupos, pero si entre dosis dentro de grupos-No obstante que las medias de grupos fueronIguales estadísticamente, en el Cuadro 2 se


Cuadro 1. Análisis de varianza.

Fuente devariacifin GL Número

tallosAlturaplanta

Longitudespiga

Númeroespiguillas

Volumenespiga

CUADRADOS MEDIOS

Repeticiones

Tratamientos

Testigo rs Mat.irradiado

Mat. irr .

Grupo

Dosis/grupo

Error

1

68

1

67

68

3

64

60.40

24.33*

8.82

24.56*

24.67

24.56*

15.01

186.60

21.27

10.00

21.43

13.16

21.83

16.11

0.7959

0.2923

0.1197

0.2949

0.4146

0.2893

0.2318

0.4186

0.5030*

0.2729

0.596S**

0.6789

0.4984*

0.3277

0.1310

0.2163**

0.1576

0.2171**

0.3023

0.2132**

0.1132

Mat. irr. • Material irradiado.*, •• Significancia de F al 0.05 y 0.01 de probabilidad, respectivamente.

observa que el número de tallos por plantatendió a reducirse al aumentar lasgeneraciones de irradiación y la altura deplanta tendió a ser mayor; los cambios en losotros tres caracteres fueron casTimperceptibles. El análisis de comparación demedias de dosis por grupo no se efectuó, y seprefirió hater análisis de regresión en todoslos caracteres para obtener una mejorcompresión del fenómeno en estudio. Cabemencionar.que si el experimento hubieracomprendido mis de dos repeticiones, el controlde la varianza del error hubiera sido miyor, yposiblemente hubiera sido significativo unnumero mayor de pruebas de F.

En los análisis de regresión se encontró que deacuerdo a los valores de los coeficientes dedeterminación ( r 2 ) , el modelo mixto deefectos lineales y cuadráticos fue ligeramentesuperior al modelo con efectos cuadriticos, yéste ligeramente superior al lineal simple;sin embargo, por la simplicidad y debido a quelos valores r* no mejoraron substancialmentecon la complejidad del modelo, se consideróconveniente presentar los resultados delmodelo lineal simple, Cuadro 3. Con estemodelo, al Igual que con los otros dosmodelos, se observó que en general los valoresr* amentaron a) pasar del grupo R1N3 algrupo R3K2. Los valores de los coeficientes

de regresión (b^) en general tambiénaumentaron al pasar de R1N3 a R3M2, siendonegativos en numero de tallos en todos losgrupos, y en volumen de espiga del grupo R1M3.El número mayor de coeficientes bjsignificativos se obtuvo en el grupo R3M2, yle siguió el grupo R2M3; en los otros dosgrupos estos coeficientes nofueronsignificativos, excepto en numero de tallosdel grupo R1M3.

Los resultados anteriores señalan que en ambasgeneraciones M3_y N4 de la primera Irradiaciónel material genético tuvo una respuestaimpredecibie a las dosis en los caracteres enestudio, con excepción de número de tallos porplanta que en la N3 se redujo al aumentar lasdosis. No obstante que las generaciones desegregación mutacional no son equivalentes, sepercibe que en la segunda y terceraIrradiación hubo un Incremento en laexpresión de los caracteres altura de planta,longitud de espiga, número de espiguillas porespiga y volumen de espiga, al aumentar lasdosis de Irradiación, y en número de tallospor planta el decrcmento fue mayor que en elcaso anterior. Asimismo, se obtuvo unareducción en las desviaciones de los puntosobservados respecto a las líneas deregresión correspondientes. En general, enlos otros dos modelos hubo un efecto

Cuadro 2 - Medias de grupos

firupoNúaerotallos

Alturaplanta

cm

Longitudespiga

cm

Númeroespigui

l i a s "

Volumenespiga

cm*

TestigoR1M3R1N4R2M3R3M2

28.427.426.425.92S.S

77.379.579.180.579.3

9.19.49.29.59.3

12.212.512.412.812.6

3.13.33.33.53.3

Media materialirradiado 26.3 79.6 9.3 12.6 3.3


Cuadro 3. Coeficientes dedias dei modeloda grupo.

^.•zst ter

NOaero tallcsAltura plantaLongitud espigaNumero espiguillasVoluaen espiga

Número tallos

Altura planta

Longitud espiga

Número espiguillas

Voluaen espiga

R1M3

.4705

.0027

.0082

.0159

.0004

-.103**

.008

.002

.004

-.0001

deteraroacionlineal siaple,

Medias-aodeloR1K4

.0556

.1588

.0091

.0209

.2009

-.038

.076

.002

.004

.007

(r2) y regresifiny de In

simpleRZH3

.6582

.1229

.1547

.2308

.3598

.134**

.050

.007

.009*

.009**

(b.) de los anilisisvaMjiKzat dei aodelo mixto

R3M2

.7250

.2400

.2371

.5270

.3327

-.171**

.070*

.008*

.017*

.010*

lKR1N3

.4419

.2088

.440.

.0621

.4147

.024*-.001*.055.0009.027*

-.0006*.009 ,

-8x10.062**

-.001**

vaiiaitzaR1N4

.0290

.0311

.0108

.0332

.0607

Dl

-.012.0001

-.013-.0002.010

-.0002.016

-.0002.0025x10

de regresi6nsobre dosis,

-aodelo aixtoRZM3

.2454

.2096

.1500

.0333

.0802

y Da

.010-.0003.030

-.0003-.026.0003.0006

-.0001.019

-.0003

de ae-para ca

R3M2

.3849

.2710

.3470

.2609

.2494

.028-.0006*.019*

-.0001.015*

-.0005.010

-.0004.024

-.0006

Los valores en ei renglôn superior dei modelo aixto correspondeu a b| y los del rengltfn inferior ab2 .*• ** Significancia de t ai 0.05 y 0.01 de probabilidad, respectivamente.

cuadrãtico significativo cuando loscoeficientes b fueron grandes en ei modelolineal simple, pões Ias dos dosis últimasInfluyeron en este resultado.

b) Varianza

En ei Cuadro 4 se observa que Ia varianzafenotTpica (fn varianza) de Ia pobiaciõnoriginal se-modifico con las radiaciones; sinembargo, los resultados se gresentan sinpruebas estadTsticas. En numero de tallos porplanta Ia varianza descendio progresivãmente,siendo menor en R3N2 y en número deespiguillas por espiga y volumen ti espigatuvo un 11gero aumento. Asimismo, seobserva que ei grupo R1M4 tuvo mayor varianzaen longitud de espiga, número de espiguillasy volumen de espigar que ei grupo R1M3; esdecir Ia variabilidad genética se amplioai pasar de Ia generacion de segregadõnmutacional M3 a la M4, pero se redujo ennúmero de tallos y no cambio en altura deplanta.

En los anil1sis de regreslõn se encontro que•1 modelo mixto se ajusto mejor a los datosobservados, sin embargo ei ajuste no fue muy

bueno, ya que los valores r2 fueronpequenos, Cuadro 3; Ias r2 más pequenascorrespondieron ai grupo R1H4, y despuis aiR2M3. En Ias pruebas estadTsticas seencontro significance en Ia mayorTa de loscoeficientes de efectos Uneal y cuadrãticodei grupo R1N3, y solo en três casos deigrupo R3M2. La mayor parte de loscoeficientes tienen valores bajos, y es comúnIa combinación de coeficientes Iineaiespositivos con cuadraticos negativos con unagráfica cõncava had a ei eje X. Las iTneasde regresiõn estimadas, Figura 2, puedenayudar a explicar más claramente ei fenômenoen estúdio, tanto para varfanzas como paramédias.

Las ITneas de regresiõn de varianzas de formacõncava alcanzan valores máximos entre Iasdosis 16 y 32 kr, y estos generalmente sonsuperiores a los valores del testigo. LaslTneas dei grupo R1N3 son las de mayorconcavidad, excepto en ei caracter numero deespiguillas, cuya varianza no declino, y IaslTneas dei grupo R1M4 son Iigeramenteconvexas o 11 geram».nte cõncavas y muestranque en Ias dosis altas Ias varianzasfenotTpicas de Ia generacion M4 fueron

Cuadro 4 - Médias de varianzas (In varianza) de grupos.

Grupos

TestigoR1N3R1M4R2M3R3M2

Nota: Los

Númerotallos

4.42514.40594.32414.20484.1949

valores negativos

Alturaplanta

3.4583.5763.5203.5603.482

se deben a

Longitudespiga

.026- .092

.188• .048- .002

Ia transformador

Númeroespiguilias"

0.2150.2420.4270.1580.704

In varianzia.

Volumenespiga

- 1.321- 1.068- 0.752- 0.677- 0.757


•ayores que las de N3. Segün Ias gráficas,con la tercera Irradiadõn (grupo R3M2) lasvarianzas se redujeron fuerteaente en lasdos is M S altas, exceptuando Ias de altura deplanta, que tuvieron un aiaento continuo aiauaentar Ias dosis.

En general, en Ia generaciõn N3 de Ia prinerairradiaciõn (grupo R1M3) lajaedia caabio nuypoço pero Ia varianza caabiõ audio, en Iasegunda irradiaciõn Ia Media caabiõ unpoço M S , y en Ia tercera Irradiaciõn (grupoR3M2) aabas caabiaron fuerteaente, en cuyoscaabios las «edits auaentaron con el aiaentode Ia dosis, y Ias varianzas tuvieron unligero incremento en Ias dosis intermedias y

un decreaento en Ias dosis altas; Iasexcepciones son: núaero de tallos por plantas,cuya Mdia se redujo a partir de Iageneraciõn N3 de Ia priaera irradiaciõn, yaltura de planta, que presente varianzasgrandes en Ias dosis altas dei grupo R3H2.

Por Io que respecto a Ia reducciõn de Iavarianza en Ias dosis altas, esta pudodeberse a dos causas: una pudo ser ei nüaeropequeno de plantas Ml sobrevivientes y granosfértiles en Ias dosis 48, 56 y 64 kr, sobretodo en Ia últiM, que servieron deprogenitores a Ias generaciones siguientes deirradiaciõn y de segregadõn autaeional. Iascuaies posibleaente transaitieron poços

NT

26 -

24 -

22 "

20 -

18 í 8 *6' 24 32 40 48Dos is kr

\

56 64

8 16 24 32 40 48 56 64

Dosis kr

MT

4 5 -—m

4.0 -

3.5 -

3.2 -" ' 8 ' l6 *24 32 40 48

\

1

56 64

V

4.0 -

3.5 .

Üosis kr

AP

3.0

8 16 24 32 40 48 56 64

Dos is kr

Figura 1. Líneas de regresión de médias (X), de In varianzas (V) sobre dosisde irradiaci6i\para: número de tallos [NT) y altura de planta (AP);

R1M3R1M4

_ _~ R2M3

"' * ' R$M;•• Test igo

OEA-CIEN/CNEN/CNPcVCENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1004

í

9.8-

9.6-

9.4-

9.2

9.0

Lf

v^-" "" -.6 -

• 16 24 32 40 48 56 64

Dosis kr

V

.4 "

.2 "

- . 2 -

- . 4 -

- . 6 -

- . 8 --1 .0 -

i8

If

16 24 32 40 48 56 64

V• 6-1

.4 -

Dosis kr

8 16 24 32 40 48 56 64

Dosis kr

VE

8 16 24 32 40 48 56 64

3 . 8 -

3 . 6 "

3 . 4 -

3 . 2 -

3.0 -8 16 24

Dosis

y£''

32 40 48 56 64

krad

-0 .5 -1

- 1 . 0 -

- 1 . 5 -

- 2 . 0 -

0 ' • ' ' ' ' ' ' ' ' 'I 16 24 32 40 48 56 64

Dosis krad

Figura 2. (Continuación)Voluaen de espiga (VE);

R1M3R1M4R2M3R3M2

Testigo

REGIONAL WORK8HOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION

câmbios genéticos a sus descendientes; Iaotra causa pudo haber sido que Ia variaciõnfue aumentando a medida que Ia dosis seincremento, C O M IO indican Ias gráficas, yUegõ a u n punto en que Ia magnitudde Iavariaciõn inducida facilito Ia acciõn de Iaselecciõn natural, que elimino los genotiposmenos aptos, dando origen ajjna nuevapoblacion con menor variación pero C M mayorexpresiõn en sus caracteres de altura dePlanta y de espiga (LE, NE y VE) y menornúmero de tallos por planta.

Considerando que durante ei avance de Iasgeneraciones indicadas no se efectuõ alguna,Ia selecciõn aquT referida pudo ser provocadopor Ia competência entre planta en poblacionesque posibtemente contenTan amplia variabtHdadgenética. Tal vez con la competência no seexpresaron los genotipos con mayor número detal los. los cuales quedaron en desvantaja,siendo favorecidos los genotipos con misgranos por espiga debido a su habilidad paradar origen a una mayor descendência. Lacompetência también pudo haber favorecido Iaselecciõn had a mayor altura de planta.

Desde ei punto de vista de selecciõn dirigidaen caracteres cuantitativos, es probable queIa mejor opciõn sea seieccionar un poçoarriba de Ias dosis Intermedias, que es dondese alcanza una alta expresiõn de Ia media decaracteres de espiga, y Ia warianza aún nodeclina fuertemente. Sin embargo, esto essolatente especulativo, pues los grupos dematerial estudiado no estuvieron balanceadospara proporcionar informaciõn que mejore loscritérios de decision, faltando los gruposR1N2, R2M2, R2M4, R3M3 y R3M4. Ademas, talvez no sea adecuado seieccionar en N3 de Iaprimera irradiación, sino hasta en M4 õ enuna generaciõn posterior, parajxxler correrIa selecciõn hacia Ias dosis más altas, puessegún Ias gráficas de varianza de M4, Iavariaciõn dei número de espiguillas y volumende espiga tendiõ a aumentar con el aumentode Ia dosis.

De acuerdo con Io anterior, Ia Irradiador) deIa semilla produjo câmbios en Ia expresiõn delos caracteres de Ias plantas, que semanifestaron en câmbios de Ia media y Iavarianza; sin embargo, es difícil saber queproporción corresponde a câmbios genéticos.El aumento de Ias pendientes de Ias iTneasde regresiÕn de Ias médias con el aumentodei numero de irradiaciones, senala que loscâmbios fueron mayores en ei material másIrradiado, grupo R3M2, cuyas plantas fueronai mismo tempo M4 de Ia primera Irradiadõn,M3 de Ia segunda e M2 de Ia tercera.Debido a esto, podría esperarse que granparte de los câmbios observados seangenéticos. En cierta forma, Ias varianzasfenotfpicas también muestran câmbios aiaumentar ei número de Irradiaciones, yaunque contienen una proporeiõn de varianzaambiental, por haber sido estimadas tn unmismo experimento, es de esperar que Iasvarianzas anbientaies hayan sido más o menosde Ia «Isma magnitud, y que Ias diferenciasen varianzas ftnotTpicas se hayan debido adiferencias en varianzas genéticas,principalmente.

c) Correlaciones

Las correlaciones entre caracteres que en eitestigo (dosis cero) tuvieron r _> 0.30 sepresentan en ei Cuadro 5; Ias otrascorrelaciones fueron bajas y no mostraronninguma tendência de cambio coa ei cambio deIa dosis o ei grupo de irradiación. Lacorreiaciõn de número de tallos con alturade planta tendiõ a disminuir con el aumentode Ia dosis, debido a Ia redueciõn deinumero de tallos y ai Incremento en Iaaltura de planta con la dosis, según sepercibe ei> Ias gráficas de Ia Figura 2. Lascorrelaciones de longitud de espiga y numerode espiguillas con volumen de espiga tambiéntuvieron una redueciõn con el aumento de Iadosis, pero fue menor que ei caso anterior,y eiIo pudo deberse a que Ias dosis altasindujeron un número mayor de flores estérileso granos mal formados (Cuadro 5) (Figura 2).

La correciõn de longitud de .espiga y númerode espiguillas no cambio con la dosis, debidoprob*b?emente a que no se modifico Ia longituddei entrenudo de Ia espiga. En ei cuadrode referencia, es notório que con la dosis64 kr se haya maifestado una correiaciõn bajade número de tallos y altura de planta, Iacuai pudo ser reflejo deja poça competênciaentre plantas que existiõ en Ias poblacionesde esta dosis durante ei avance generacionai.

La disminuciõn de Ia correlaciõn de número detallos y altura de planta en Ias dosis altas,senala que en poblaciones de estas dosis serámás fácil seleecionar genotipos con muchostallos y poça altura, que en poblaciones dedosis bajas. Aún cuando Ias correlacionesde longitud de espiga y número.de espiguillascon volunen de espiga se redujeron en Iasdosis altas, Ia selecciõn en Iasgeneraciones mis avanzadas He segreqaciõntnutacional puede ser efectiva para eliminar Iaestérilidad y mal formaciõn dei grano yaumentar ei rendimiento por planta, ya que eiincremento dei tamano de Ia espiga fueacontpanado por un aumento en ei número deespiguillas por espiga y no por unalargantiento de los entrenudos de esta.

CONCLUSIONS

Mediante Ia irradiación de Ia semi11a decebada se produjeron câmbios en Ia expresiõnde los caracteres de Ias plantas de Iasgeneraciones subsiguientes. Al aumentar Iadosis los câmbios se manifestaron en Iamedia con una redueciõn dei número de tallospor planta y un aumento en los otroscaracteres (AP, LE, NE y VE]; en Iasvarianzas los câmbios se expresaron con unaumento en Ias dosis Intermedias y unaredueciõn en Ias dosis altas, con algunasexcepciones.

Al aumentar Ias generaciones de Irradiaciõnei material genético tendiÕ a seguir unelerto patrõn de respuesta a Ia 1rrad1aci8n,pues ei cambio en Ia expresiSn de loscaracteres con el aumento de .. dosis pasõ aser diferente de cero estadTsticamente y Iasdesviaciones de regreslõn se redujeron.


CUADRO S - Coef ic ientes de c o r r e i a c i ó n e n t r * carac teres por dosis» grupo

y g e n e r a l .

GRUPO

R1H3

RIM

R2M3

R3K2

General

OOSIS

0

1

2

3

4

5

6

8

10

12

16

20

24

32

40

48

56

64

NT-AP

.73

.35

.20

.55

.21

.51

.46

.47

.32

.45

.39

.32

.64

.29

.32

.12

.45

.08

.31

.33

.34

.21

.30

AP-NE

.30

.29

.25

.43

.09

.41

.44

.37

.12

.48

.45

.20

.40

.26

.36

.27

.38

.16

.19

.38

.38

.31

.31

AP-VE

.32

.33

.35

.39

.03

.24

.51

.33

.17

.42

.14

.34

.44

.25

.25

.31

.42

.20

.16

.42

.38

.31

.31

LE-NE

.87

.82

.86

.86

.81

.84

.87

.85

.89

.77

.73

.88

.90

.76

.83

.77

.58

.81

.83

.86

.83

.80

.83

LE-VE

.80

.53

.64

.76

.76

.46

.71

.63

.42

.47

.46

.73

.71

.57

.68

.58

.49

.71

.67

.62

.57

.59

.61

NE-VE

.85

.57

.58

.70

.72

.40

.72

.70

.27

.27

.46

.68

.73

.63

.67

.75

.51

.65

.64

.63

.61

.60

.62

NT * Número de t a l l o s ; AP « A l t u r a de p l a n t a ; NE

VE > Volimen de esp iga .

Número de e s p i g u i l i a s ;

Posibiemente hubo se iecc ión n a t u r a l , I a cualactuõ M S fac i lmente en I a s pobiaciones conmayor variabilidad genética inducida, de dosisaltas, favoredendo los genotipos de mayorproduedõn de grano en condiciones decompetência y desfavoreciendo los menosamacoliadores.

Existen posibilidades de êxito en Ia seleeelônde genotipos rendidores de granos y buenascaracterísticas agronômicas; Ias cuaies puedenser mayorts en Ias poblaciones con mayorirradiaciõn, es decir con ms de una generadõnde 1rrad1ac1ón y dosis altas.

A6RADECIMIENT0S

Los autores agradecen ai ININ por Iasfacilidades proporcionadas para IaIrradiadôn de Ia semiiia, ai INIA por Iasfacilidades para Ilevar a cabo ei cultivo deInvierno en su Campo Experimental Roque, Gto.,y ai Ing. Ricardo UrbiM Amador por su ayudaen Ia conduedõn de este cultivo.

EFFECT OF GAMMA IRRADIATION (60Co) ONQUANTITATIVE CHARACTERS OF BARLEY (Hordeumvulgare)

SUMMARY

Seeòs of a barley line were Irradiated withdoses ranging from 0 to 64 kr for threeconsecutive generations (R1, R2 and R3). Fromthese, several mutant generations CKJ) wereobtained 1n the f i e l d , planting at acommercial density and without selection. Theresulting populations R1M3, R1M4, R2N3 andR3M2 were assessed experimentally. Thepopulation R1N3 showed a reduction in theaverage of t i l l e r per plant as the dosesIncreased; other characteristics showedImpredictive changes. The population R1N4behaved similarly to R1M3 In a l l the sdutiedcharacteristics. Phenotypic variances of thecharacters of R1MJ Increased generally withIntermediate doses of radiation; while thechange for R1N4 was slighter. With respectto the populations R2M3 and R3M2, the averageof t i l l e rs per plant was more reduced than in


R1N3, in response to higher doses. Theaverage of other variables, such as height ofplant, length and voluae of spike as well asnuaber of spikelets were increased with higherdoses, while the variances decreased withsiailar doses, Mainly those of K3M2.Exceptionally the variance of height of plantincrease as the doses increased too.

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Plant Nutrition andBiodiemistryBioquímica eNutrição de Plantas

EFECTOS DEL "STRESS" HÍDRICO SOBRE LA ASIMILACIÓNFOTOSINTETICA Y DISTRIBUCIÓN DE "C-FOTOSINTATO EN MAÍZ(Zea mays L.) Y FRÉJOL (Phaseolus vulgaris L.)

MARTINEZ Y HUAMAN. C.A.1; CERRI. C.C.2

RESUMEN

El efecto del "stress" hídrico sobre la tasafotosintética y distribución del 14C-fotosintato , fue evaluado en maíz (Zea ways L.), duranteel período de llenado de grano y 7 r e j o l (Phaseolus vulgaris L.) durante la floración repre-sentando los tipos fotosintéti eos C4 y C3res pecti vanen te.El maíz mantuvo la mis a l ta tasa fotosintéticacomparada al fréjol a niveles comparables depotential de agua. La tasa de cambio por MPade declinación en potencial de agua fue mayoren^frejol.que en maíz.El stress hídrico correspondiente al potencialde agua de -1.7 MPa no inhibieron completamentela fotosíntesis ni la translocación en maíz enesta planta, las hojas inmediatamente encimay debajo de la ma/orca, presentaron la más al taconcentración de carbono radioactivo que otrashojas.Las tasas fotosintéticas fueron reducidas conel Incremento en"stress" hídrico, sin embargolas plantas bajo "stress" continuarontrans locando 14c fotosintéticamente asimilado,sugeriendo que la fotosíntesis es la mássensitiva de los dos procesos.

INTRODUCCIÓN

La reducción de la tasa fotosintéticadebido a un incremento en estrés hídricoha sido observado en una gran variedad deespecies vegetales. Los efertos del estréssobre los estomas, son considerados comola primera y principal limitación en lafi jación del CO?, aunque la inhibición anivel de cloropiastos también ha sido pro-puesto (1 ,2 ) . Cuando las plantas están so-metidas a estrés hídrico hay una disminu-ción en fotosíntesis y alargamiento celu-lar ( 3 ) . Hay una retención considerable decarbohidratos en tejidos fotosIntétieos ( 3 ,

'Depto. de Biología, Universidad Nacional Agrar í a , Apartado 456, La Molina, Lima, Peru. ~

'Pesquisador - CENA/USP, Caixa Postal 96, 13400Piracicaba, SP., Brasil

4 ) . La fotosíntesis de las hojas es afec-tada debido a la acumulación de fotos i ri-ta tos por una menor transíocación o u t i -lización de los asimilatos (5 ,6 ) . La in -hibición de la translocación de asimilatosha sido observado en gran número de es-pecies (7 ,8 ,9 ,10 ) . Wardlaw (4,11) ha encon-trado que el mayor efecto del estrés hí-drico sobre la translocación es al afec-tar y reducir 1a tasa de transferenciade azúcares del tej ido asimilatorio altejido conductor.

Existen desacuerdos sobre la sensibi l i -dad relativa de la fotosíntesis y trans-íocación al estrés hídrico. Varios estu-dios han establecido que la translocaciónes más sensitiva que la fotosíntesis aldef ic i t de agua (7 ,8 ) . En contraste aestas conclusiones, otros ( 2 , 4,10,11) hansugerido que la fotosíntesis es más sen-sible al estrés hídrico que a la trans-locación. Wardlaw (4) ha Indicado que elefecto del estrés hídrico sobre los pro-cesos de translocación están más relaciona-dos a la disponibilidad de fotosintatosque a un efecto directo sobre el meca -nismo de translocación £er se.

El objetivo de este estudio fue deter-minar las relaciones entre los potencia -les de agua de hojas, fotosíntesis y trans-locación de asimilatos en función del tipofotosintético; f ré jo l (C-3) versus maíz (C-4)durante las fases de floración y llenadodel gano respec t ivamente , usando e l 1 4Ccomo un t r a z a d o r .


Este trabajo fue realizado en la sec-ción Materia Orgánica del Suelo, el Cen-tro de Energía Nuclear Na Agricultura(CENA).

Material VegetalSe seleccionaron, maíz (cv. Templado

Amarillo CristalIno-CIAT) y fréjol (cv.Carioca Precoz 1760-CENA) debido a susdiferencias en tipos fotosintéticos (C-4 vs.


C-3). Las plantas experimentales crecieroner macetas, conteniendo 5 Kg. de sueloOxisal, bajo condiciones de invernadero,recibiendo un riego diario uniforme hastael momento de la aplicación de los tra-tamientos de estrés.

En rnafz, durante el perfodo de llena-do de granos, un grupo de plantas fueronsometidas a estrés, por disminución progre-siva de la humedad del suelo (5 días sinriego) permaneciendo un segundo grupo comoplantas control (sin estrés) mientras queun tercer grupo representó la condiciónde recuperación por renovación de riegoljego del perfodo de estrés.

En las plantas de fréjol el perfodode sequfa fue iniciado durante la flora -ción, permaneciendo un grupo de plantascon riego normal, como control.

Medición del Potencial de Agua

Las determinaciones del potencial deagua de las hojas (Yhoja) fueron hechasen muestras usando un Dew Point Hygrome-ter (Wescor, Inc. Logan, Utah) modelo HR-33T Dew Point Microvoltimeter, con cámarasde muestras C-51 y C-52.

Las muestras fueron obtenidas con unsacabocado de aproximadamente 7 mm de diá-metro y colocados en las cámaras. Las me-diciones del Thoja fueron hechas a tempe-raturas de laboratorio (23Î2°C) usando elmétodo de punto de rocío. Las lecturasfueron tomadas a Intervalos de 30 minutoshasta el establecimiento de una valor cons-tante. El potencial de agua fue expresadoen MHa.

Medición de tasa de Asimilación Fisintética del CO? v Distribución delAsimílate.

Fue realizado encerrando las plantas enuna cámara biosirrtética en la cual las va-riables medioambientales fueron controladas.Esta cámara normalmente es usada para laproducción de material vegetal uniformemen-te marcado en el CENA y fue adaptadapara estudios fotosintéticos como un siste-ma cerrado (FIG. l ) .

El cilindro de la cámara hecho de a-crfUco tiene 76 cm de diámetro y estásostenida en una base de metal con un do-ble anillo y una cavidad para soportar elborde terminal del cilindro. Cuando estacavidad se llena de agua y aceite, seasegura un sellado e Independencia del me-dio Interno de la cámara con el medioexterno. La regulación de la temperaturadentro del cilindro y la colección delagua transpirada fue real luda con un sis»tema de circuito cerrado por medio de unaunidad de refrigeración, manteniéndose alaire circulando permanentemente por mediodel ventilador. Sensores de temperatura lo-calizados fuera y dentro de la cámara re-gulaban el flujo del aire refrigerado.

adición de carbonato de sodio marcado( N A , ! 4 ^ ) sobre ácido sulfúrico (IN) pro-duciéndose l*C02 e l c u*1 f u * circulado pormedio de bombas de diafragma en circuitocerrado que incluye el frasco de reacción,un detector Geiger-MQIler, las bombas, unanalizador infra rojo de gases y la cáma-ra biosintética conectados por medio de tu-bos plásticos. El frasco de reacción es-tá conectado al recipiente conteniendo lasolución marcada de carbonato de sodio pormedio de una válvula solenoide, el cualse abre automáticamente de acuerdo a laactividad específica del aire circulante.Un f lujo constante de aire circuló en es-te sistema y los niveles de radioactivi-dad y de CO2 fueron permanentemente moni-toreados. Una actividad específica de 1S.12KBq por mg de Carbono fue la satisfacto-r ia , mientras que la concentración del CO2dentro del sistema se mantuvo alrededor de330* 10 ppm.

Para determinar la tasa de asimilaciónfotosintética del CO2 (F CO2) se usó e lmétodo de sistema cerrado en el cual elaire proveniente de la cámara pasaba porel tubo de análisis del Analizador Infra-rojo del CO? (1RGA) el que estaba c a l i -brado en modo absoluto. El aire era lue-go reciclado, regresando a la cámara. Cuan-do las plantas encerradas dentro de lacámara fotosintetizaba, la concentración delCOj del sistema disminuía hasta alcanzar elpunto de compensación del CO2 ( D •

La tasa de asimilación fotosintética deCO2 fue calculada mediante la siguienteecuación: . „

F C02 • " - v

La generación del resultó de la

donde:F C02» tasa fotosintética (mg.C02.dm"Z.h"1)

Ca » cambio en la concentración de CO2en el intervalo de. tiempo t (mg.m"3) ,

V • volumen del sistema (m )t • Intervalo de tiempo de registro de

concentraciones de CO? (h)A - Area foliar (dm?).

Procedimiento Experimental

Mediciones de fotosíntesis y transloca-ción fueron obtenidas en tres plantas decada tratamiento en maíz, en el perfodode llenado de granos y en fréjol duran-te la floración encerrando las plantas •dentro de la cámara la que se mantuvocon una temperatura de 26 * 2°C.

Antes de colocar la¿ plantas en lacámara se midió el área follar y el po-tencial de agua de las hojas. Se determi-nó luego la tasa de fotosíntesis separada-mente por tipo de planta y por tratamien-to con una Intensidad luminosa aproximadade 800 uE.m-2.s~l. Las plantas fueron ali-mentadas con 14C02 durante una hora alcabo del cual se abrió la cámara y lasplantas fueron procesadas para determinarel 14c Incorporado. Aproximadamente 400 uCIde !4co2 fue generado.


|IHIHI|.ll,lllni»l « • rrügi

S 2 »<*tacas

Leyenda:

1. Cámara de Biosfntesis.2. Unidad de refrigeración3. Lámparas.

4. Tubo f lexible.

j. 5. Analizador I nf raro jo de C02 12. Solución de

6. Registrador del analizador7. Bombas de aire.

8. Tubo Geiger-Müiier9. Solución de H2S04

10. Agitador magnético11. Válvula solenoide.

14,.

13. Contatior Geiger-Müiler

14. Registrador de radio-

actividad.

FI6 1 . EQUIPO USADO PARA LA MARCACIÓN 0E PLANTAS CON 14C0¿ Y

MEDICIÓN DE LA TASA DE FOTOSÍNTESIS.

La parte aérea de las plantas fuecortada y sus correspondientes partes subte-rráneas lavadas para eliminar el suelo.

Las plantas de maíz se separaron- enhojas, t a l lo , mazorcas, espiga y rafees.

Las hojas fueron enumeradas desde la besehasta la parte superior, el tallo fue di -vido en partes (straturns) correspondientesa las hojas. La mazorca fue divida encoronta, panoja, pelo y granos. Las plan-tas de fréjol fueron separadas en hojas,tal los, flores y rafees.

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION I N

Se uso el nitrogeno Hquido para ««-tar a Ias plantas procediéndose luego asecar, pesar y acler Ias Muestras. DosMuestras de 20 ag fueron toaadas de cada•uestra Dará ser analizadas en su conteni-do de 1«C en un Biological Material Oxidi-z*r (Beckaan), usando ei Método de coabustion seca para aaterial marcado. El l*X0?evolucionado se fue atrapado en 10 «1 deuna soluciôn de NaOH 0.2 «...1 ai de Ia soluciôn de NA14C03 formadoy 9 «1 de coctel de centelleo conteniendo4 g de PPO, 100 ag de POPOP, 0.666 1.detolueno y 0,333 1. de tritón X-100 fueronadicionadas a viales de centelleo. TodasIas cediciones de Ia radioactividad fue-ron efectuadas en una Espectrtiaetro deCentelleo Líquido, con un 60% de eficiên-cia. Las «mestras furron contadas por 10Minutos y corregidas e» fondo."quenching*.La cantidad dei " C en cada parte de Iaplanta fue expresada COMO distribución por-centual de Ia actividad toUl relativa*cuentas por ai nu to x ag. x peso de Iaparte de Ia planta/sua* de Ia actividaden todas Ias partes de Ia planta. V enuCi x ag. x peso de Ia parte de Ia plan-ta/sim de Ia radioactividad en toda Iaplanta.

RESULTADOS Y DISCUSION

La Tabla 1 «uestra resultados dei po-tencial de água. U s a fotosintética y re-duccièn en Ia tasa fotosintética debidoai estrês hídrico en Ias plantas controly bajo estres de frejol y aafz. Las plan-tas control de frejol tuvieron un Thojade -0.49 MPa ai entras que Ias plantas enestres un ' hoja de -0.88 MPa y no «os-traron sintomas de aarchitamiento. Lasplantas en estres de aafz tuvieron signi-ficativaaente Menores potenciales de água(-1.65 MPa) coaparadas a Ias plantas enestres de frejol mostando sintomas de mar-chitez.

La diferencia en estres hídrico entreplantas control y estres fueron de -0.39MPa y -1.1 MPa para frejol y aafz res-pectivãmente. El trataaiento de sequfa fue

diferente en aabos tipos de plantas. Lastasas fotosintéticas fueron significattvaaen-te aayores en aafz que en frejol en to-das Ias condiciones de estres y a nive -les coaparables de potencial de água dela hoja. (FIG. 2)

Sin embargo, las tasas fotosintéticasde aafz fueron rducidos en un promediode 73t por un diferencial de hoja de-1.1 MPa durante el perfdo de llenado degrano. Calculando el caabio en la tasafotosintética por cambio en el potencialde água de .hoja resultó un 661 6 14.9ag.C02.da~'.h~* de reduceión en tasa foto-sintética por MPa de dec1inaci6n en ei ran-go de potencial de água de hoja de -0.55a -1.65 MPa.

aw*

mM

OCl

FOTO

SINT

C1TA

SA

M

N

•

4

1

FIG 2

a Cmtnl

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-0.4 - M - I . I - • $

POTCNCUl OE ARM DE WW4 IMP»)

RELAaONES ENTRE LA TASA FOrOSWTETICA TPOTENCIAL OE ASM OE HOJA EN PLAN1XS DEMAIZ Y FREJOL.

TABU 1 : TASAS FOTOSINTÉTICAS DE PLANTAS DE FREJOL Y MAIZ EN WttCION DE LA INTENSIDAD DEL

ESTRES HÍDRICO

TIPO DE

PLANTA

POTENCIAL DE ACUA(HPa)

CONTROL ESTRES

DIFERENCIAL DE TASA REDKCCION EN LA TASA FOTO-POTENCIAL DE FOTOSINTETICA SINTÉTICA DKBIDO AL ESTRESA«/A (MPa) m g ^ . ^ 2 ^ 1 HÍDRICO

CONTROL ESTRES % %/Wa

por MPa

C. (FREJOL) -0 .49 -0.88 0.39 8.20 .15 90 7-.1

(MAIZ) -0 .55 -1 .65 1.10 22.47 6.04 TS 66 14.9

1W OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1064

TAtiA 2 EFECTOS DEL ESTRES HÍDRICO SOBRE EL POTENCIAL DE ACUA DC HOJA, TASA FOTOSINTETICA V LA

CANTIDAO Oi *CO2 ASIHILAOO POR PLANTA EN FUNCION A SU TIPO FOTOSINTETICO.

TIPO

DE

PLANTA

FRfJOL (C-3)

NAU ( C - M

TRATAMIENTO

HÍDRICO

C O M rol

Estrcs

Control

E*tr«s

Recuperada

POTENCIAL

DE ACUA

DE HOJA

-O.*9a '

-0 .88b

-0.55a

-1.65c

-1.00b

TASA

FOTOSINTETICA

«, COj.éVV1

8.20 a

5.37 b

22.«7 c

6.0* b

16.52 c

'*C TOT*L POR

PLANTA

cpa

* .9 *5x10 3 a

888x103 b

* 6 . 5 7 l x l O 3 c

SMtelO3 b

39.558*103 c

Pruaadlui MfwldM éa Ia « I n » U t r a dentro d* « l i a n a * no prasmtan tfffarmcra

signif icat iva (*aK0.05)

TADLA 3 : DISTRIBUTION DE U C EN LAS PARTES VE6ETATIVAS DE MAlZ DESPUES DE 1 HORA DE

MARCACION

PARTE

DE

LA

PLANTA

HOJAS

TALLO

NAZORCA

ESPI6A

RAICES

TOTAL

CONTROL

«Cl/parta

25.10*

3.25*

*.53O

0.025

0.069

33.022

X

76.0

9.9

13-70.1

0.2

100

ESTRES

uCi/part*

0.196

0.111

0.051

0.003

0.022

0.383

E N T 0

X

51.2

28.9

13.3

0.8

5.8

100

RECUPERADA

uCi/part*

22.11

3.97

1-99

0.002

0.007

28.05

*

78.8

1* .O

7.1

0.0

0.2

100

En frejoi 1* fotosfntesis declino enura tasa de 7.3 mg.Oh.ám^.h-1 por MPadentro dei rango de -0.49 a -0.88 MPa(90X de reducciôn por MPa de declinado»

Las pi anus recuperadas de mafz, mos-traron una recuperacitfn fòtosintética sobreIas siçulentes 24 horas después dei riegode restableefmiento (73J del valor del con-trol ) .

La reduccitfn de Yhoja provoca un des-plazamiento MSIVO en los procesos de In-tercâmbio gaseoso: Ia fijacifin de C02 esperjudicada Invariablexwnte, «1 entras que Iatasa relativa de producdtfn de CO2 puedeser estimulada, además ei Incremento enIa resistência estomatai puede estar acom-paftada por una alta resistência mesoffiica(nu) debido a Ia Influencia combinada demayor resistência en Ia fase Ifquido-vapor

(12,13) asf como Ia reducción en Ias e f i -ciencias fotoqufmleas (14,15) y carboxiian-tes (16).

Con reiaddn a Ia magnitud relativa enei desplazamiento de Ia asimilación deicarbono vt. U desasimilacitfn bajo estres,un Incremento en ei punto de compensadónpor CO2 a bajos potencialcs de água, pro-voca sérios efectos en Ia fotosfntesis ne-ta. La mis alta capaddad fotosintltica deIas plantas C-4 en comparadòn a Ias C-3,Ias coloca en un grupo con gran ventajaen términos de generación de biomasa y e-f idenda en ei uso de água (flujos HgO/CO?) durante ei dfa,

Para una determinada resistência esto-matai Ia transp1rac16n de Ias plantas C-3y C-4 puede ser comparable, pero Ia as1-m11ac16n de CO2 serf potencialmente mayor

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUE* IN CROP PRODUCTION

TABLA * : DISTRIBUCION PORCENTUAL DE

MARCACION

tilC EN PARTES DE LAS PLANTAS DE HAIZ DESPUES DE 1 HORA DE

PARTE DE

LA

PLANTA

HOJASHoja 1Hoja 2Hoja 3Hoja *Hoja 5Hoja 6Hoja 7

SEGMENTOS DE TALLOSStrata» IStrati* 2Stratu* 3Stratum <tStratum 5

ESTRUCTURA DE LA HAZORCAGranosPanojaCorontaPelos

ESPIGARAICES

TOTAL EN PLANTA

CONTROL

uC i/parte

1-73**.*33

*.8716.2986-3291.8080.431

0.0*30.8**l.*230.7270.257

2.0110.3162.1890.0050.0250.0069

33.022

l

5.2*12.0013-51I9.O*19.105.*71.30

0.282.55*.3O2.200.77

6.100.996.500.020.070.20

100

CSTRES

uCi/parte

0.00110.00710.0:990.03220.09290.03810.005

0.0*60.01260.01280.02530.01*7

0.02330.0190.0080.0010.0030.022

0.383

N T 0

%

2.841.835.1*8.26

2*.009821.29

11.883.253.306.53379

5.9**.9O2.060.260.775.16

100

RECUPERADA

u C i / p a r t e %

1.02633755.1*35.**13.*552.9980.677

0.0981.9881.0680.7520.035

1.2270.3730.3830.0080.0020.007

28.05

3.6512.0218.3519.3912.3110.682.*1

0.357.083.802.680.12

*.371.321.360.030.000.02

100

TABU 5 : ACTIVIDAD ESPECIFICA EN PARTES DE LAS PLANTAS EN HAIZ DESPUES DE 1 HORA DE MARCACION

PARTE DE

LA

PLANTA

ACTIVIDAD ESPECIFICA cpm/100 mg.peso seco

CONTROL ESTRES RECUPERADA

HOJASHoja 1Hoja 2Hoja 3Hoja *HojaHojaHoja 7

SEGMENTOS DEL TALLOStratum 1Stratum 2.'t rat um 3Stratum *Stratum 5

ESTRUCTURAS DE LA MAZORCAGrano*PanojaCorontaPal os

ESPIGAHA ICES

3*.09259.82690.055

103.87290,02287.9656*.022

503*.3*3

17.**312.H965,653

3,9692.879

52630087

126

5

136200310506

1.6901.3*3

367

29*1331*023**99

1501*61*3133153156

23,83353,06286,18983,09569,37588,67553.172

2,92610,93911,76313,8062,533

12,8932,6098,326

59615993

TOTAL EN PLANTA 582,639 6,739 52*.0*7

1M OEA-OEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

en el grupo C-4 debido a su mayor ca-pacidad para captar el CO2.

La tabla S Muestra los datos de 1«Cexpresados en base a actividad específica(coa/unidad de peso seco de tejido) enmafz, para comparar la habilidad de lasdiferentes partes de la planta para fijar14C02 y translocar el producto final. De-terminamos que las hojas irwediataaente en-cina y debajo de la mazorca, tienen la•is alta actividad especifica de las ho-jas examinadas, indicando que ellas fijanmis COj/unidad de peso. La distribuciónporcentual del **C en las partes de lasplantas mostraron un patrón similar (verTabla 4,5 y Figs. 3,4,5).

Hubo un gran efecto del estrés sobrela asimilación del Ï*C COMO puede serobservado al comparar la actividad espe-cífica de toda la planta (comparando plan-tas control, estrés y recuperadas).

Una cantidad sustancial del carbono-14asimilado ha sido translocado a los gra-nos de la mazorca dentro de la hora demarcación en las plantas control. Los gra-nos de las plantas bajo estrés tuvieronlas menores cuentas en comparación a laplantas control y recuperadas, pero elporcentaje de **C en los granos, de lacantidad total de " C por planta, fue si-

milar en todos los tratamientos.

Los segmentos del tallo funcionaroncomo el tejido al cual se transportó elasimilato marcado con evidencias de unamayor acumulación en estas íreas en lasplantas bajo estrés que en las plantascontrol y recuperadas (Tabla 3)

La Tabla 2 muestra los efectos delestrés hídrico sobre el potencial de aguade hojas; la tasa fotosintética y en lacantidad de '*£ incorporado por las plan-tas en estudio. Las plantas en estréstuvieron significativamente mis bajoThojacomparadas a las plantas control. Como seesperaba los tasas fotosintéticas fueronreducidas por el estrés y el **C totaltomados por las plantas mostraron tambiénun patrón similar, sin embargo, cuando con-paramos los tipos fotosintéticos C-3 y C-4la actividad en las plantas control fue-ron significativamente diferentes, mientrasque el **C incorporado en las plantas enestrés, no.

La planta recuperada de maíz mostróuan recuperación inmediata luego de la re-hidratación.

La cantidad relativa del 1 4C halladaen varias partes de las plantas cosecha-das luego de 1 hora de exposición al

espigo -(0.1 %)

mazorca

raices10.2%)

TALLO

STRATUM— _

STRATUM

STRATUM

STRATUM

STRATUM

9

4

3

2

1

%

0.8

2.2

4.3

2.5

0.3

HOJA

?

6

5

4

S

2

1

%

1.3

55

19.1

19.0

139

12.0

9 2

3 REPRESENTACIÓN DIAGRAMATICA DE LA PLANTA CONTROL DEMAÍZ, MOSTRANDO EL PORCENTAJE OEDISTRIBUCIÓN DE * C


respigo

(07%)

raices(5 1%)

TALLO

STRATUM

STRATUM

STRATUM

STRATUM

STRATUM

5

4

3

2

1

%

38

6.5

3.3

3.2

11.8

HOJA

7

6

5

4

3

1

%

1.3

9.8

24

• x

5.1

• •

2.8

FIG. 4 REPRESENTACION DIAGRAMATICA DE LA PLANTA EN ESTRES DE

MAIZ,MOSTRANDO EL PORCENTAJE DE DISTRIBUCION DE " C

mazorca

(71%)

raices10 02%)

TALLO

STRATUM

STRATUM

STRATUM

STRATUM

STRATUM

5

4

3

2

1

%

O.I

2.7

3 8

7.0

0.4

HOJA

j

eo

5

4

3

2

1

%

2.4

in sIV. V

12.3

19.4

(8,3

12.0

3 6

FIG. 5 REPRESENTACION DIAGRAMATICA DE LA PLANTA RECUPERADA DEMAIZ, MOSTRANDO EL PORCENTAJE DE DISTRIBUCION DE I 4C

110 OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA. SP, BRASIL NOV.. 19-23, 1984

2 son mostradas en las tablas 3,4 y6,7 para mafz y frejol, respectivamente.

En las plantas de M T Z bajo estres,de la radioactividad total presente en laplanta, 292 estaba en el tallo y 51* enlas hojas, ml entras que en las plantascontrol un 76i estuvo en las hojas y s6-1o un 10* en el tallo.

El porcentaje de ^/recuperado porplanta, en plantas bajo estres de mafz(tabla 6,7)pero, debido a Ia diferenciaen el grado de estres al cual fueron

inpuestas las plantas los resultados pre-icntados parecerfan inconsistentes, sin em-bargo, los datos son sumamente consisten-tes entre tratamentos en los experimentosde mafz y frejol separadamente.

Wardlaw (4,11) hallí un novimientocontínuo de asiniiatos desde Ias hojas ha-cía los granos en desarrollo en plantasde trigo bajo estres. El potencial deágua de Ia hoja parece ser ei indicadorcrítico de Ia capacidad de Ia planta demafz, para translocar ei **C-fotosintato.Brevedan y Hodges (7) haliaron que Ias

TABLA 6 : DISTRIBUCION PORCENTUAL DE1 HORA DE HARCACION.

C EN PARTES DE LA PLANTA DE FREJOL DESPUES DE

PARTE DE

LAPLANTA

HOJASHoja 1Hoja 2Hoja 3Hoja 4HoJ« 5Hoja 6

TALLO

aORES

RAICES

TOTAL EN PLANTA

CONTROL

u C f / p a r t *

0.3510.6380.9*70.6440.3850.3180.2460.0480.121

•3.698 + 0.281

X

9.517.325.617.410.48.66.6

1.3

3.3

100

M 1 E N T 0ESTRES

uff/parte

0.0810.0630.0460.0640.1800.068

0.080

0.065

0.016

0.664 + 0.C88

X

12.29.66.99.6

27.110.2

12.0

9.8

2.5

100

(a) Valorei txprcsados en + DE d* la madia.

TABU 7 : ACTIVIQAD ESPECIFICA OE PARTES DE LA PLANTA DE FREJOL DESPUES DE 1 HORA DE

HARCACION

PARTE DE

LA

PLANTA

ACTIVIDAO ESPECIFICAcpm/100 mg. Paso Seco

CONTROL ESTRES

HOJAS

Hoja 1Hoja 2Hoja 3Hoja 4Hoja 5Hoja 6

TALLO

FLORES

RAICES

31,12733.20049,07038,88743,84231,545

2,835

2,972872

9,31217,2686,3127,142

16,39025,2904,857

5,537

1,175TOTAL EN PLANTA 234,950 93,283


s

£.

_ A

1122%)

4

it-

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/ ^ « .»•«!

J ^ 2 (»»%)r A. CONTROL

«a»o (««%)

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k^** B. ESTRES

lollo (B%)

5- — r o k t » 12 s%)

. 6 REPRESEN1ACI0N HA6RAMATICA OE LAS PLANTAS CONTROLY ESTRES DE FREJOL MOSTRANDO EL PORCENTUE DEMSntlBUCIONOE MC

plantas de mafz bajo estres severo (-1.5a -2 NPa) continuaron transiocando We a-simiiado fotosintéticamente, tan Igual comolas plantas control por espado de 90 mi-nutos. Entre 90 y 120 minutos después deIa marcación encontraron una mayor reduc-ciôn en la cant 1 dad trans locada en lasplantas estres comparadas a Ias plantascontrol.

Sung y Krieg (17) determinaron enplantas de algodón (C-3) y sorgo (C-4)que los procesos de asimilación de C02.son más sensitivos ai estres por agua,que Ia transiocación de asimiiatos. Losresultados de este experimento confirman Iasconciusiones previas (2,4,10,11,18) y sir-vieron para determinar en Ias plantas demafz Ia habiHdad de Ias hojas cercanasa Ia mazorca, para fijar más l4C0?/un1dadde peso seco y transiocar ei producto fi-nal a Ia mazorca.

Basados en los resultados presentadosaquf, podemos concluir que bajo condicio-nes de estres hídrico los procesos de

asimilaciór» de COj son afectados primeroy mis severamente que los procesos detrans1ocaci6n. En estos estúdios la impo-sition de un estres hídrico que bajo eiThoja desde aproximadamente -0.5 MPa a

-1.7 NPa causo una reducciõn dei 73% enIa tasa fotosintética dei mafz y mien-tras que Ia imposiciôn de un estres hí-drico de -0.5 MPa a -0.8 Mpa en frejolcauso un 35% de reducei6n en su respec-tiva tasa fotosintética.

Claramente, Ias plantas C-4 no man-tienen necesariamente una ventaja sustan -ciai sobre Ias plantas C-3 bajo condicio-nes de sequfa, en tan buena forma comoIo hacen bajo condiciones de água sufi-ciente, si ei balance entre asimilaciõn ydesasimilación fuese Ia única responsiblepara resistência a Ia sequfa Ias varia-ciones entre plantas es comúnmente másatribuída a su historia medioambientai quea su tipo fotosintético (17).

AGRADECIMENTO

Los autores agradecen Ia valiosa asis-tencia técnica de Brigitte de Paula Eduar-do, Silvia, Joselin, Sandra y Sr. Dacyr,asf como ai Dr. Clanton C. Black, Jr.por su labor Invaiorable en la revisiondel manuscrito de este trabajo.

EFFECTS OF HATER STRESS ON THE PHOTOSYNTHETICASSIMILATION AND DISTRIBUTION OF1"C-PHOTOSYNTHATE IN MAIZE (Zea mays L.) ANDBEAN (Phaseolus vulgaris L.)

SUMMARY

The relationship between photosynthesisand distribution of l4C-photos1nthate asaffected by water stress was evaluated incorn (Zea mays L) during the grain fil-ling period and bean (Phaseolus vulgaris L)during flowering, representing ã C-4 anda C-3 photosynthetic type, respectively.

Com maintained higher photosyntheticrates compared to bean at comparable leafwater potentials. The rate of change perMPa decline In water potential was grea-ter in com than in bean, water stress,corresponding to leaf water potential of-1.7 MPa did not completely inhibit eitherphotosynthesis or transiocation in corn.The leaves just above and below of theear contained more radioactive carbon thananother leaves in corn.

Photosynthetic rates were reduced withIncreasing water stress, however plants un-der stress continued to translocate photo-syntheticaily assimilated 1 4C, suggestingthat photosynthesis is the more sensitiveof the two process.

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TRANSLOCAÇAO SISTEMÁTICA E METABOLISMO DO FUNGICIDAMETALAXIL"C EM PLANTAS CÍTRICAS

MUSUMECI, M.R.'; RÜEGG. E.F.'

SUNXRIO

Estudou-se a trans locaçio sistêmica dometalaxil metil N-(»etoxi«c»til)-N- (2,6 x i i i i )-DL-aianinato em plántulas de laranjeira docenos solos Gley Húmico e Latossolo Vermelho«•arelo, con diferentes propriedades fisico-químicas. 0 metalaxil foi absorvido pelasplantas dispostas nos dois tipos de solos etranslocado apopiásticamente para a parteairea. As plantas dispostas no solo com menorteor de materia orgánica (Latossolo Vermelho/•arelo) apresentaram maior absorção dometalaxil. 0 metabolismo do metalaxil foiacompanhado em plántulas de limoeiro Cravo(Citrus limbnia Osb) que receberam aplicação dometalaxil->4c nas folhas. Apôs um período de30 dias a extração das folhas seguida decromatografía em camada delgada eradioautografia mostrou que apesar de 72» doradiocarbono corresponder ao metal ax i l , 17% daatividade ficou distribuída entre metabolitoslivres e metabolitos de origem polar,solúveis em água. UM dos metabolitos foicaracterizado como ó N-(2-metox1acet11)-N-(2,6-x1111)-DL-alanina, forma ácida dometalaxil. Reduzida percentage)» (1,5») deresíduo ligado aos tecidos foi constatada.Verificou-se ainda que quando o metalaxil foiaplicado nas folhas basais de 1 . Cravo ocorreutranslocação de maneira sistêmica no sentidoacrõpeto, porém, quando o fungicida foiaplicado nas folhas apicals a translocaçãopelo floema foi muito reduzida.

INTWQPUOO

A at iv idade sistêmica do f u n g i -cida meta lax i l quando aplicado ao *5 ' f ifo l dtmonstrada cm diversas c u l t u r a s ' ' " .Vários fa tores influem na translocaçãode um composto para a p l a n t a , sejam osr e l a t i v o s â a t iv idade f i s i o l ó g i c a do veg e t a l , seja o decorrente i* es t ru tura Jõsolo e consequentemente re la t i vos i a f inidada do composto com estas estruturas'»T

'Centro de Radioisótopos, Instituto Biológico,Caixa Postei 7119, 01000- São Paulo, Brasil.

Quando o metalaxil foi aplicado no tomatetro e na videira comprovou-se seu mo-vimento acrõpeto nessas plantas?.

Esta investigação foi realizadacom a finalidade de: a) determinar quantitativamente a absorção e translocaçãodo metalaxiI-'*C quando aplicado em ti-pos diferentes de solos para plántulasde laranjeira doce (Citrus sinensls(L) Osb.);b) veri ficar a extensão da translocaçãopara a raiz em conseqüência de aplica -ções foliares em plantas de limoeiro Cravo (Citrus limonia Osb), porta-enxêrto~muitõutTTizado nos pomares cítricos doEstado de São Paulo; c)verlficar o graude persistência desse fungicida nos te-cidos e os metabotitos desenvolvidos.

MATERIAL E MÉTODO

Compostos Qufmicos

0 metalaxil- C uniformementemarcado nos carbonos do anel benzeno comatividade específica de 46.5 uCi/mg epureza radioquímica de 31% determinadapor cromatografía em camada delgada desilica, foi fornecido por Ciga-Geigy,Bas I leia, Suiça.

?»TB os experimentos de trans-locação do solo para a planta, utilizou--se uma solução de metalaxi I -•'•C em ace-tona (92. 000 dpm/mi ), acrescida de metalaxil25 PM na concentração de 100 ug/ml . Nosexperimentos de apilcaçSes follares como metalaxil foram utilizadas soluções demetalaxi I - ' *C (300 . 000 dpm/100 yUeaiumamistura de água: metanol (9:1), acresci-da de 10 mg de composto frio, grau técnj_co, recrIstalIzado em hexano. ~

Plantas;

As plantas de I-doce(Citrus sinen-sis (L) (Osb) e de 1 .Cravo(TTT7u"s TTmô-nla (Osb) foram cu l t ivadas em semen t e l -ras em estufa por 2 meses e t ransp lan ta -das com um tamanho entre 3,5 a 4,5cm de

REOIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 11»

comprimento para vasos de 5 cm de diâme-tro por *,5 cm de altura, com os solosdo experimento.

Solos:

Fora* utilizadas amostras de so-lo Gley Húmico (matéria orgânica • *,3t;areia - 32t; argila - 57* c pH - 4,8) eLatossolo Vermelho Ao»rei o (matéria or-gânica - 0.36»; areia - !**; argila - 77»;PH - *,9).

Nos experimentos de transloca-ção solo/planta a cada vaso foi adiciona_da água no volume correspondente a 2/3da capacidade de campo dos solos e apôsuma semana aplicou-se 1,0 ml da soluçiode metalaxi 1-'*C em acetona.Apôs um intervalode tempo de 2k h para evaporação da ict-tona realizou-se o plantio. As plantascresceram nos solos com metalaxiI-'*C d«irante 20' dias, quando entio, foram coletadas e analisadas em relação as concentraçoesdemetalaxi I.

Para avaliação do radiocarbono nostecidos, apôs a lavagem das raízes comágua corrente, para retir a dos resí -duos do solo, determinou-se o peso fres-co de raízes e folhas que foram separada^mente extraídas com acetona (5,0 ml) em"homogenizador Virtis, por 2 minutos a60 rpm. Os tecidos homogenizados, forammantidos em acetona por 2 horas, sendoentão o extrato filtrado e levado a 10ml.A avaliação do radiocarbono nos extratosfoi realizada medindo-se em duplicatasalíquotas' de 0,1ml pele cinti lometr ia lí-quida (Nuclear Chicago, modelo Nark I).

Após a extração os tecidos foramainda submetidos ao processo de combus-tão úmida, onde todo o radiocarbono per-sistente não extraído pelo solvente,foioxidado a '^C02 e medido.

A trans locação do metalaxi 1 na pi artta foi estudada aplicando-se o funglcidanas folhas apícaís ou basais de 1.Cravonum total de 9 plantas reunidas em 3 gru_pos com 3 plantas cada grupo, Volumes dê100 pi da solução de metatexiI-'*C dis-trlbuidos em pequenos tubos foram deposj_tados com uma pipeta Pasteur em pequena?gotas sobre a superfície da folha. A fimde evitar a contaminação do solo durantea aplicação e secagem das gotas, o solofoi recoberto com papel de alumínio eplástico. As plantas foram mantidas nolaboratório a temperatura ambiente (25 a 30° C),recebendo diariamente por 12 h, luz de500 Ix. Após 17 dias da aplicação proce-deu-se a coleta das folhas separantfo-asCm 2 grupos:com aplicação do metalaxi1 esem aplicação. As folhas que receberam ometalaxiI foram lavadas por imersão du-rante 30 minutos em 10 ml de uma misturade água: metanol(9:D, secadas em papelde filtro, homogenized»*(Virtis, 1 minu-to) com 20 ml de acetona e o extrato obtj_do filtrado por sucção.As demais partes"da planta, isto é, folhas não tratadas,raize caule foram igualmente extraídas emacetona. Para a contagem da atividade dos

extratos pela cintilometria líquida fo-ram retiradas alíquotas de 100 ul dos ex_tratos e de I.Omi de água de lavagem das folhas"!

Para os experimentos de degradaçãodo fungicida nas plantas de I.Cravo,100 yl da solução de metalaxi I-'*C foramaplicadas em gotas na superff-ie de folhasde 6 plantas de 1.Cravo espalhadas porsucessivas pinceladas. Apôs 30 dias daaplicação as folhas foram coletadas, Iavadas por imersão cm 50 ml da mistura ~ãgua:metanol (9: D c apôs secagem em papelde filtro, extraídas com acetona. A aceto-na foi evaporada e o extrato aquoso remarwscente fracionado com diclorometano em fa.ses aquosa e orgânica.A fase aquosa foi liofilizada, retomada em etanol e alíquotas dê100 ul foram aplicadas em placas de silica-gel(Merck F256), desenvolvidas nos sistemas desolventes:(acetona:êter:ãcido acêtíco)(80:20:I),(hexano:acetato de etila)(50:50); (benzeno:éter) (50:51) • A fase orgânicaapôs evaporação a secagem foi retomadaem água pH 1,0, fracionada com acetatode etila, e a fase orgânica resultante foi concentrada e cromatografada. 0 metalaxi 1 naõmarcado (grau PA)e dois metabolitos siiitcticos:N-(2-metoxiacetil)-N-(2,6 xi1il)-DL--alanina e N-(2-hidroxiacetil)-N-(2,6 xilil)-DL-alenina, fornecidos pela Ciba Geigy foramdissolvidos em etanol (1,0 mg/ml) e aplicadosnas mesmas cromatoplacas como compostosde referência. Apôs desenvolvimento e ucagem os cromatogramas foram «xpostos afilmes Kx (Sakura) no escuro, por 4 se-manas para detecção dos compostos radioativos nos extratos. A atividade das zo-nas do cromatograma que impressionaramo filme foi determinada pela cintilome-tria líquida*.5

RESULTADOS

Absorção e translocação do metalaxi I dossolos para laranjeira doce.

Os dados expressos em porcentagem(dpm dos tecidos extraídos/dpm aplicadox 100), mostraram que cerca de l.<i» e2.3» do metalaxil-lH aplicado foi de-tectado nas raízes das plantas dispostasno solo Gley Húmico(GH) e Latossolo Vtr_melho Amarelo(LVA) respectivamente. 0~metalaxiI translocou-se para a parteaérea sendo 1.2» do radiocarbono detecta_do nas folhas de plantas do solo GH t~2.4» nas do solo LVA. A quantidade de ra_diocarbono detectada no caule das plan-tas nos dois tipos de solos foi pra-ticamente a mesma: 0,3» (GH) a 0.4»(LVA).

Combustão úmida dos tecidos após a ex-tração com acetona

A combustão úmida dos tecidos deplantas mantidas durante 20 dias nos so-los com metalaxi1, recuperou valores deradiocarbono oxidado a '''CO?, variávelentre 0,5» nos tecidos da raiz, a 0,2»nos tecidos das folhas, indicando que ometalaxi1 não permaneceu ligado aos te-ci dos.

11* OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1004

Translocação do metalaxi) no I.Cravo

Aplicaçio basal: a contagem dos extra-tos mostrou que cerca de 71 do compostofoi incorporado ao tecido apl içado, 5,21se transtocou para as folhas superiores,'t.'it foi detectado no caule e 1.21 naraiz; na soluçío de lavagem das folhasverificou-se que I St do radiocarbonofoi removido pela lavagem das folhas ariterior ã extração.

Aplicação apical: quando a aplicação foirealizada nas folhas apicais, 20$ do ra_diocarbono foi residual, removido pelaimersão das folhas na água, e 751 foiincorporado aos tecidos aplicados. Atranslocação para as folhas inferioresfoi reduzida, somente 0,51 do radiocar-bono foi detectado.e na raiz apenas 0,08%.

Degradação do metalaxi!: a radiografiado cromatograma da fração orgânica proveniente do fracionamento do extrato defolhas que receberam o metalaxi1 -'^C evidenciou a degradação do metalaxiI nostecidos, pois além da mancha correspon-dente ao metalaxil(Rf 0,66 no sistemade solventes: acetona: éter: ácido acê-tico) três outras manchas corresponden-tes a produtos do metabolismo do meta-laxi 1 nos tecidos de I.Cravo foram de-tectadas com Rfs de 0,43; 0,26; e 0,00.A contagem das zonas radioativas mostrouque maior atividade pertence a manchacorrespondente ao metalaxiI: 721 do ra-diocarbono.0 composto padrão: N-(2-metoxiacetil)-N-(2,6 xi1iI)-DL-alanina , croma tog rafou nos 3 sistemas de solventesjuntamente com uma das manchas detecta-das proveniente da degradação do metala_xil nos tecidos de 1.Cravo, i .-..• > zanào ametabolização do metalaxiI nesse compo^to. Esse metabolito corresponde a 3.21do radiocarbono aplicado como metalaxi 1-'*C,os outros 2 metabolI tos da fração orgâ-nica corresponderam a 1.81 do radiocarbono.

Metabolitos polares também foram de*tectaoos nos tecidos de 1.Cravo pois acromatograf ia do liofilIrado da fase aquosamostrou a presença de manchas com Rfs:0,17,0,30 e 0,35 em ace tona :é te r : ácido acetico.Quando esse extrato foi cromatografadonum sistema de solventes de maior pola-ridade como o benzeno:éter, ou hexano:acetatode etila, não houve migração dos metaboI itos que ficaram retidos na origem da croma-toplaca, indicando a origem polar desses com-postos. A atividade desses metabol i tos correspondeu a um total de 121 do radlocafbono aplicado como metalaxi1.

Discussão

Apesar das diferenças entre os teoresde matéria orgânica dos solos, o metalaxi Ifo i absorvido pelas plantas dos dois solos estudados, ocorrendo contudo absor-ção maior petas plantas mantidas no LVA,com menor teor de matéria orgânica.A absor-ção do metataxi l pelas plantas de larar»j e l r a doce apresentou uma relação cornosvalores de sorção(K)do metalaxi1 nessessolos (0.8 - 0H e 0,00 - LVA) sendo assim maior

a absorção pelas plantas em solos com menores valores de K para o m e t a l a x i | 5 . ometalaxi 1 teve atividade sistêmica apoplãst_i_ca com certo acúmulo nas folhas, não se l iga;do aos tec idos , conforme observado pelosbaixos valores de combustão detectados.

0 movimento do meta lax i I peta c o r r e ;te t r a n s p i r a t a r i a da planta fo i tambémcomprovado nos experimentos com I.Cravoquando o fungic ida foi aplicado nas folhasbasais e translocado para as folhas apj_c a i s . Foi contudo, muito reduzido o transporte pelo f lúema, pois somente 0,081doradiocarbono foi determinado na r a i z como conseqüência da apMcação nas folhasapica i s.

Apesar do tempo re la t ivamente curto(30 d ias) uma quantidade significativa do ra-diocarbono (701) foi detectado como metalaxiI,indicando uma pers is tênc ia desse compo^to nos tecidos de 1.Cravo; apenas 51 dometalaxi I fo i detectado sob a forma de meta-b c l i t o s l i v r e s , e desse metabolismo umdos produtos(3 ,21 do t o t a l de 51) foii d e n t i f i c a d o por co-cromatograf ia comoo N-(2-metoxiacetil)-N-(2,6 xilil)-DL-a)aninae seria proveniente de uma clivagem na ligaçãometi!-ester da molécula do metalaxi1,sendo talvez o primeiro passo da degradação do metalaxi 1nos tecidos de 1.Cravo. A degradaçãonesses tecidos e n t r e t a n t o prosseguiu atémetabol i tos polares não ident i f i cados emuito solúveis em água que corresponde-ram a 121 do metalaxi1 ap l i cado .

SYSTEMIC TRANSLOCATION ANO METABOLISM OF 14C-METALAXYL IN CITRUS.

ABSTRACT

14rSystemic uptake and translocation of C-iiwtalaxyl to Citrus seedlings from Soils(Humic Gley and Yellow Red Latosol) withdifferent physical-chemical properties wasstudied. An uptake and apopiastictranslocation of metalaxyl to the aerial partsof plants from all soils occurred. Uptake washigher from soils with low organic mattercontent (Yellow Red Latosol). Seedlings ofCitrus Hmonia were treated with »*C-metalaxyl.After the end of a 30 day period 72* of theradiocarbon on the leaves was characterized asthe unchanged parent compound and 17% as organicand water soluble metabolites. One of themetabolites was characterized as N-{2-methoxyacety1)-N-(2,6 xylyl)-DL-a1an1ne, theacid form of metalaxyl. A low percentage(1.5%) of bound residue was determined.Metalaxyl showed an apoplastictranslocation when applied to the basal leavesof Citrus limonia, but a reduced translocationthrough the phloem.

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I l l OCA-CIEWCNEN/CNPtyCENA-lW PIBACICAIA, », MA9IL NOV., 19-29, 1M4

EFEITO RESIDUAL NA SOQUEIRA DE CANA-DE-AÇÚCAR DONITBOCÊr" DA URÉIA APLICADA POR VIA FOLIAR NA CANA-PLANTA1

TRIVELIN. P.C.O.*: COLETI. J.T.*; LARA CABEZAS. W-A.R.i

RESUMO

A uréia é o composto nitrogenado maisusado em pulverizações fo i iares devido suasolubilidade, a l to conteúdo eu N, sendo absor-vida aais rapidamente do gue outra 'orna donutriente. Na cana-de-açucar o principal interes se na adabação f o l i a r com solução de uréia~está na impraticabílidade de se aplicar o adu-bo no solo, em estágios da cultura que reque-rem suplementos de N. Por outro lado, estuoosanteriores já demonstraram que 50X do N dauréia aplicada como "spray" f o l i a r é absorvi-do após 1 hora da aplicação.

Visando estudar o e fe i to residual na so-quei ra de cana-de-açúcar do nitrogênio dauréia aplicada por via f o l i a r na cana planta,foi conduzido o» estudo uti l izando touceirasde cana que desenvolveram-se em tanfcores con-tendo areia lavada. Após 180 dias do plantiofoi aplicado o adubo f o l i a r (43,5* de uréiana solução) marcado com 3,95 átomos t 1 5 N . Aprimeira colheita fo i efetuada 7 dias após aaplicação, e a colheita f ina l da rebrota aos123 dias.

A quantidade do N da uréia absorvida pelacana-de-açúcar após 7 dias da fer t i l i zaçãofo l ia r foi et média de 50 Í , considerando-se aplanta toda. Na colheita f ina l observou-se umefeito residual de cerca de 7* do N aplicado.

1 . INTRODUÇÃO

A prática de adubação f o l i a r das plantascultivadas vem se desenvolvendo intensivamentenos últimos anos, não só nos países mais

^Estudo realizado em colaboração com a Usina S.José de Maçatuba, SP. , Bras i l .

^Pesquisador - CENA/USP, Caixa Postal 96, 13400Piracicaba, SP. , Bras i l .

*Us1na São José d« Macatuba, 17290-Macatuba, SPBras i l .

*Aluno de Põs-Graduação - CENA/USP, Caixa Pos-ta ! 96 , 13.400-P1radcaba, SP. , Bras i l .

adiantados do mundo, como também no Brasi l . Emrelação a cana-de-açúcar foram verificadoscasos1 em que adubação f o l i a r chega a at ingiref ic i incias de até 20 vezes a <la aplicação doadubo no solo. No Hawai1, 95X do N requeridoDela cultura ê aplicado por via fo l i a r naforma de solução de uréia , em concentrações deaté 50X.

Verif ica-se na l i t e ra tu ra 7 que o temporequerido para a_absorçao f o l i a r de 501 donitrogênio da uré ia , na cana-de-acúcar, émenor que 24 horas. Recentemente4 fo ideterminado que a absorção de 501 do N dauréia aplicada como "spray" fo l i a r na cana-de-açúcar ocorre na primeira hora após afer t i l i zação . Resultados similares obtidos2

mostram uma absorção de pouco mais de 50% dofe r t i l i zan te após 6 horas da aplicação. Paraintervalos de tempo maiores não fo i observado2

uma absorção significativamente superior,enquanto a translocação do nitrogênio para osistema radicular aumentou com o decorrer dotempo estabilizando-se após 72 horas num nTvelde 4,5* de f e r t i l i z a n t e aplicado.

A adubação f o l i a r tem o potencial deaumentar a ef ic iência da uti l ização do adubo.Portanto, essa têcntca de adubação apresentauma possibilidade de maior economia defer t i l i zantes nitrogenados dado que podem serevitadas perdas que ocorrem no solo como avolati l ização da amônia, l ix iviação de ni t ratoe desnitr i f icação 2 .

Visando estudar o efe i to residual nasoqueira de cana-de-açúcar aplicou-se por viafo l ia r uréia marcai» com 15N na cana planta.


Em 12 tambores contendo areia lavadaforam plantadas em cada um, cana-de-açúcarvariedade IAC 52-150. Aos 180 dias do plantio,procedeu-se a adubação f o l i a r com solução deuréia (concentração de 43,5%), marcada com3,95 átomos % de 1 SN. A solução de uréia foiadicionado 10% de melaço com fins desurfatante e de proteção contra problemas detoxidez3 . As plantas de seis tamboresreceberam aplicação f o l i a r com 15N (por


pince1amento),_dos quais três ficara» sobcobertura e três sem cobertura. As plantasdos seis tambores restantes não receberam aadubaçao fo l i a r nem outro t ipo de adubaçao eficaram como controles dos tratamentosanteriores (ver tabela 1).

Nas plantas que permaneceram sobcobertura, realizaram-se diariamentesimulações de orvalho, umidecendo com "spray"de água a folhagem das plantas, no período desete dias entre a aplicação fo l ia r e oprimeiro corte: Essas simulações foram feitasobjetivando a reidrataçio dos resíduos deur i ia que não tinham sido absorvidos,procurando-se manter condições semelhantes asdas plantas sem cobertura. As colheitas foramefetuadas aos sete dias na cana planta e aos123 dias, na rebrota, tempos esses contadosapós a adubaçao fo l i a r na cana planta (vertabela 1).

Na primeira colheita (sete dias, canaplanta) tomaram-se a parte aérea e radieularem separado dos tratamentos isotõpico econtrole sem cobertura, e somente a parteaérea, dos tratamentos sob cobertura.

Na segunda colheita (rebrota), tomaram-se a parte aérea e raízes dos tambores que

permaneceram sob cobertura. As amostras decana-de-açúcar dos tambores de cada tratamentoforam secas em estufa a 60°C, para posteriordeterminação da massa de matéria seca. Asdeterminações dos teores de nitrogênio foramfeitas pelo método de Kjeidahl, e as análisesisotopicas de 15N foram realizadas porespectrometria de massa, usando como métodode preparo das amostras a combustão de Dumas5.

As quantidades de nitrogênio na plantaproveniente do fe r t i l i zan te (NPF) foramcalculadas pela expressão 1 , considerando asdiferentes amostras das plantas.

NPF = (átomos»15Nexc.)p1anta

(átomosí l sNexc. ) fer t i l .x NT ...(1)

onde:NPF - nitrogênio na planta proveniente

do fertilizante (mg/tambor).

NT = nitrogênio total na amostra (mg/tambor).

A eficiência de utilização dofert i l izante por via fo l iar foi calculada pelaequação 2, utilizando os valores NPF de cadauma das partes da planta.

Tabela 1 - Quantidade de uréia (g/touceira) e nitrogênio (mg/touceira) naconcentração de 3,95 átomos % de 15N aplicadas nas folhas emcana-de-açúcar IAC 52-150 de acordo com os tratamentos.

Parcela Quantidade de N aplicado(Tambor r>9) uréií aplicada (mg/touceira)

(g/touceira)

6*

8*

11*

1*

4*

10*

2

5

9

3

7

12

Data daData daData da

1,40

1,40

1,40

1,40

1,40

1,44

adubaçao foliar: 22/09/831? colheita: 29/09/832! colheita: 31/01/84

652

653

654

656

656

672

I.

IA

I.IB

II.

IIA

II.IIB

P.AR*

Tratamento

IsotõpicoSob cobertura

1? Colheita:2? Colheita:

IsotõpicoSem cobertura

Ia Colheita:

ControleSob cobertura

Ia Colheita:2 a Colheita:

ControleSem cobertura

1a Colheita:

plástica

P.A.P.A.+R

plástica

P.A.+R

plástica

P.A.P.A.+R

plástica

P.A.+R

. = Parte aérea= RaTz* Tratamento Isotõpico


EOF ( i ) x 100 (2)

significando:

QUA * quantidade de nitrogênio aplicado(mg/planta).

Fez-se analise de variância dos dados eas médias fora* comparadas pelo teste deTukey en delineamento inteiramente casualizada


A analise dos teores de nitrogênio totalna parte » n a e raTz não mostrou diferençassignificativas entre os dois tratamentos sobcobertura, nas amostragens realizadas 7 e 123dias após aplicação foliar de uréia. Conformeobservações já feitas em outros trabalhos2'1*,esse parâmetro não resulta em bom indicadorda eficiência da adubaçao nitrogenada foliar(ver tabela 2).

No tratamento isotópico, após 7 dias daaplicação foliar, não se observam diferençassignificativas entre os teores de 15N emexcesso na parte aérea, sob e sem cobertura.Para o cálculo de excesso de I5N foramconsiderados os conteúdos de abundâncianatural de I5N dos tratamentos controlesrespectivos (ver tabela 3). Porém, os dadosde nitrogênio provenientes de fertilizante(NPF), mostraram diferença altamentesignificativa para a parte aérea do tratamentoanterior (ver tabela 4). Expressando osmesmos dados em termos de EUF de acordo com atabela 5, verificou-se uma recuperação de N-fertilizante de 50% no tratamento isotõpicosem cobertura, com a colheita da planta toda

apôs 7 dias de aplicação de uréia marcada.Este valor concorda com os registrados naliteratura2 •"•.

Observando-se os resultados para a parteaérea e raTz, verifica-se um valor algosuperior na parte radicular (11,0%), comrespeito aos obtidos em estudos efetuadosanteriormente2. Este resultado pode serdevido ao fato, que neste período (7 dias apósaplicação) registraram-se chuvas, da ordem de31mm segundo mostra a tabela 6, concentradasnas primeiras 48 horas após aplicação foliar.Muito provavelmente com as chuvas ocorreramIavagam de uréia nao absorvida e quepermaneceu sob as folhas, e parte desta foramabsorvidas pelo sistema radicular.

Com respeito ao tratamento sob cobertura,onde colheu-se somente a parte aérea, após 7dias da aplicação foliar, aprecia-se umarecuperação em torno de 701 de fertilizante.Dado que as amostras não foram lavadas com opropósito de se eliminar os resíduos de uréianão absorvidos, esse valor pode ser explicado.Em um trabalho anterior2, verificou-se queexiste diferença significativa entre amostrascom e sem lavagem na data da colheita. Alémdisso, as simulações de orvalho feitas nestetratamento sob cobertura,parecem que não foramsuficientes para reidratar os cristais deuréia, ficando estes sem serem absorvidos.Estes argumentos podem explicar a diferençaaltamente significativa obtida entre estesdois subtratamentos.

Na rebrota, após 123 dias da aplicaçãofoliar observou-se uma distribuição na parteaérea e raiz de 7,01, do total do fertilizanteaplicado, o qual significa que o sistema

Tabela 2 - Teores de nitrogênio total na parte aérea e na raiz de plantas de cana-de-açúcar c.v. IAC 52-150 que receberam aplicação foliar de uréia marcada com3.95X átomos deJ 5N e dos tratamentos controles, colhidos após 7 e 123 diasda aplicação (média três repetições).

Tratamento

Sob cobertura

Isotópico

Sem cobertura

Sob cobertura

Controle

Sem cobertura

FNTvei de significãnciaC.V.

D.M.S.(Tukey a 5?)

Teor de nitrogênic total

Após 7 dias

Parte aérea

O , 7 2 Í O , 1 4

0,61 0,08

0,75+0,12

0,73+0,46

0.20NS(0,05)9,0t0,66

Raiz

0,35+0,15

0,50+0,16

0.3MS(0,05)25,60,72

(X)i'

Após; 123

Parte aérea

0,40*0,

0,59±0,

6.25NS(0,05)26,000,20

,03

,12

dias

Raiz

0,35?0,n?

0,39+0,06

l.ONS(0,05)8,100,10

a/ m±s - média t desvio padrão


Tabela 3 - Concentração de 15N nas plantas de cana-de-açúcar IAC 52-150 que recebera*)adubaçao fol iar com uréia «arcada a 3,584 átomos X excesso 15N (média trêsrepetiçSesF'

Tratamentoisotõpico

Sea cobertura

Sob cobertura

FNível de signif i -cância

C.V.(t)O.M.5.(Tukey a 51)

Apôs

Parte aérea

0,425±0,183

0.530iO,061

0,94(NS)

(0.05)28.20,30

Concentrações de

7 dias

Raiz

0,192+0,019

1 5 N(a t . l exc

Após 123

Parte aérea

0,195+0,026

dias

0,

Raiz

114+0,023

a/ Média i desvio padrãob/ Apôs 7 dias: abundância natural ãtonos X 15N do subtratamento sem cobertura:

0,365* ± 0,002»/

abundância natural átomos X 15N do subtratamento sob cobertura:0,3651 ± 0,005.

Apôs 123 dias: abundância natural átomos X 15N do subtratamento sob cobertura:0,3611 i 0,0008

Tabela 4 - Nitrogênio proveniente de fe r t i l i zante (NPF) em plantas de cana-de-açúcarIAC 52-150 que receberam fert i l ização fo l ia r com uréia (média três repetições)£/

Tratamento Nitrogênio na planta proveniente de fe r t i l i zan te (mg/tambor)isotõpico

Após 7 dias Após 123 dias

Parte aérea RaTz Total Parte aérea Raiz Total

Sem cobertura 260,3+25,3 70,0+6,7 330,3+31,5

Sob cobertura 440,2+40,6 24,40+4,7 21,3+0,6 45,7+4,5

F 42,4**Nível de s ign i f i -cance (0,01)

C.V.(t) 29,4D.*.S.(Tukey a 5*) 76,78

a/ Média t desvio padrão.

122 OEA-ClEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

Tabela 5 - Eficiência de utilização do N da uréia (EUF) aplicado por via fol iar emcana-de-açúcar IAC 52-150.

Tratamentoisotõpico

Eficiência de utilização de fert i l izante

Apôs 7 dias «pôs 123 dias

Parte aérea RaTz Total Parte aérea RaTz Total

Sem cobertura 39,3+3,60 10,6*1.00 49,9+4,50

Sob cobertura 67,5±6.3O 3.7+0,70 3,70±0,06 7,0+0,70

1 45,6**Nível s ign i f i -cincia (0,01)C.V.(t) 30,01D.N.S.(Tukey a 5X) 11,58

a/ Rédia i desvio padrão.

Tabela 6 - Distribuição das chuvas duranteo período de 7 dias apôs aplica_ção fo l iar .

Data

22/09/8323/09/8324/09/8325/09/8326/09/8327/09/83

28/09/8329/09/83

Precipitação (MM)

5,016.010,0-----

radicuiar ficou con este teor residual nomomento do primeiro corte, distribuindo-seposteriormente para a parte aérea na rebrotada soqueira.

Outro aspecto importante a ser levado emconsideração, a part i r do subtratamento sobcobertura ê que a recuperação total dofert i l izante foi da ordem de 75». Tomando-seem conta a quantidade de N aplicada, adiferença do total somente pode ser explicadopelo processo de volátilIzvção, que ocorredevido a ação da urease fol iar* .

4. CONCLUSÕES

Nas condições em que efetuou-se esteestudo, podem ser salientadas as seguintesconclusões:

a) 0 teor de N total na cana-de-açúcar, nãofornece evidências significativas 4a

absorção de uréia aplicada via fol iar nascondições estudadas.

b) Os resultados isotõpicos evidenciaram aabsorção foliar e o efeito residual dauréia aplicada.

c) Apôs 7 dias da aplicação fol iar observou-seque a absorção fo l iar da uréia foi da ordemde 50t para a planta toda.

d) Ti do nitrogênio aplicado na cana plantafoi detectado na soqueira, como efeitoresidual.

e) 251 do fert i l izante aplicado foi perdidopor volatilização provavelmente devido aação da urease fo l iar .

RESIDUAL EFFECT OF SUGAR CANE RATOON OF UREA-NITROGEN FOLIAR APPLICATION TO PLANT CANE

SUMMARYUrea Is a nitrogenous compound used mostly

in f o l i a r spray due to i t s so lub i l i t y , high Ncontent, being more rapidly absorbed than anyother nutr ient . The main Interest in sugarcane f o l i a r f e r t i l i z a t i o n using urea solutionis because application of soi l f e r t i l i z e r Isimpractical a t crop stages that require Nsupplementation. On the other hand, previousstudies have proved that 502 of the urea-Napplied as f o l i a r spray are absorbed one houraf ter application. To study the residualef fect of urea-N, f o l i a r applied to plant cane,on sugar cane ratoon, an experiment wascarried out using setts grown In drumscontaining Mashed sand. 180 days fromplanting, fol iar f e r t i l i z e r (43.5X ureasolution) labelled with 3.95 atom % >5N Masapplied. The f i rs t harvest Mas made 7 daysa f t t r application and f inal harvest ofresprouting at 123 days. The quantity of urea

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUE* IN CROP PRODUCTION

absorbed by the sugar cane after 7 days fro»foliar fert i l izat ion was on average 50*,considering the whole plant. About 71residual effect was noted at final harvest.

5 . BIBLIOGRAFIA

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7 WITTWER, S. ft TtUBNER, F. - Foliarabsorption of mineral nutrients. Ann.Rev. Plant Physio!., 10:13-32, 19S9T~

1*4 OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, 8P, BRASIL NOV., 19-23, 1984

ABSORÇÃO FOLIAR DE FÓSFORO PELO FEUOEIRO: EFEITOS DEFONTES, DOSES DE URÉIA E SACAROSE

BOARETO. A.E.1: MURAOKA, T.a*; ROSA. J.P.P.3

RESUMO

0 P i rapidamente absorvido pelafolha do feijoeiro. Não se sabe aindaqual é o efeito de outras substâncias,que normalmente são adicionadas as SOIIJções, sobre a absorção deste nutriente.Com o objetivo de se verificar o efeitode uriia e/ou sacarose sobre a absorçãode P a partir de H3PO1, e MAP, pelas fo-lhas de feijoeiro,, fazendo-se a pulverj^zação pela manhã e tarde com soluçãocontendo 0,1451 P e atividade especTfi-ca de 10 pCi/ml foi feito o experimentopresente. Além dos tratamentos com au-sência de' uréia e sacarose, estas subs-tâncias foram adicionadas em duas con-entrações: 0,66% de N e sacarose,,32% de N e sacarose. Transcorridas4 horas da aplicação os trifõlios que

receberam a solução foram lavados, se-cos e sofreram a digestão. Alíquotasforam levadas para o cintilador, obten-do-se as contagens de 32P. Verificou-se pelos resultados que transcorridas24 horas, 52% do P aplicado foi absor-vido pelo trifólio do feijoeiro. Aabsorção foi 7% maior pela manhã do quea tarde. 0 MAP possibilitou uma absor-ção 13% maior que o H|PO*. A uriia te-ve um efeito positivo sobre a absorçãode P. A sacarose teve tendência de au-mentar a absorção de P das duas fontesna aplicação matutina, o mesmo nãoocorrendo para o MAP na aplicação "atarde.

INTRODUÇÃO

0 fósforo é um nutriente que éabsorvido rapidamente'pelas folhas dofeijoeiro, sendo que SOS do aplicado é

'Depto. Ciência do Solo, FCA/UNESP, 18.600-Botuca tu, SP., BrasilPesquisador - CENA/USP, Caixa Postal 96, 13400Piracicaba, SP., Brasil'UNITAU, 12.100-Taubaté, SP., Brasil•Bolsista CNPq

absorvido num espaço de duas horas. Atranslocação de onde é aplicado paraoutras partes de feijoeiro, é mTnimano transcorrer das primeiras 8 horas eapós 24 horas não chega a 3% do totalaplicado 9.

E comum utilizar-se misturas con-tendo vários nutrientes em adubação foliar. Por exemplo, em cana-de-açúcaraplicam-se 50 i/ha da fórmula 22-11-0contendo ainda 20% de melaço A mistura é preparada com mor.oemõnio fosfatoTuréia, melaço e água.

Sabe-se que a uriia i a fonte ni-trogenada mais empregada na adubaçãofoliar, por ser o seu nitrogênio absor-vido rapidamente pelas folhas. Alémdisso, segundo YAMADA tt alii* o aumen-to da eficiência de pulverizações fo-1 lares contendo fósforo, manganês eferro em presença de uréia, relatadosna literatura, pode ser explicado peloaumento da permeabilidade da cutTculae absorção celular dos nutrientes, induzidos pela uréia. MALAVOLTA2 afirmaque a uréia pode aumentar a absorção deferro, zinco e fósforo. Jã a sacarosediminui a velocidade de absorção deuréia (COOK & BOYTON1; MALAVOLTA2], ese isso acontece pode influir então in-diretamente sobre a absorção do fõsfo -ro, atenuando o efeito da uréia.

A fonte parece ser um fator impor-tante na absorção via foliar pelos vegetais do fósforo aplicado, como mostra -ram Zilberstein * Wittwer (1951), cita-dos por THORNE".

0 objetivo deste trabalho foi estu_dar a Interação destes três fatores:fontes de fósforo, uréia e sacarose, sobre a absorção de fósforo pelas folhas"do feijoeiro.

MATERIAL E MÉTODOS

Cu1t1vou-se feijão (cv. Carioqui-nha) em vasos contendo três plantas.

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 1 »

Quando as plantas tinham 30 diasde idade, estando emitindo os primeirosprimõrdios florais, aplicaram-se as so-luções estudadas que estão na Tabela 1,onde aparece também os seus respectivospH.

O fósforo na solução estava na concentração de 0,1451 P, tendo uma ativi-dade especifica de aproximadamente10 uCi/ml, aplicando-se aproximadamente0,2 mi da mesma no 39 trifótio na apli-cação a tarde e no 49 trifólio na apli-cação de manhã.

As soluções foram pinceladas nasfolhas com o auxílio de um bastonetecontendo algodão na extremidade, eatravis de pesagens anteriores e poste-riores a aplicação, determinou o volumede solução aplicada.

As aplicações foram feitas em doishorários diferentes ou seja ãs 16 horasdo dia 11/07 e repetido no dia 13/07 âs7 horas. A coleta dos trifõlios nos

quais se aplicou a solução foi feita 24horas apôs a aplicação. Os dados deumidade relativa do ar e temperatura,medidos no transcorrer do experimento,são mostrados na Figura 1.

Após a coleta, os trifõlios quereceberam a solução contendo 3 2P foramsubmersos em três porções sucessivas deágua, com o intuito de eliminar aquelefósforo que não havia sido absorvido eque permanecia sobre a folha, apôs asolução sofrer a evaporação. Foram aseguir, secos a 65°C e submetidos a d|gestão nitrico-perclõrica. Alíquotasforam tomadas e levadas ao cintiladoronde, por efeito Cerenkov, obteve-se ascontagens de 3 2P.

A absorção de fósforo foi calcula-da em porcentagem do total do fósforoaplicado, tendo-se considerado que atranslocaçao foi despresTvel, baseando-se nos resultados obtidos por MURAOKAit alii3.

Tabela 1. Soluções aplicadas nos diferentes tratamentos

e seus respectivos pH.

Tratamentos pH

1. HjPO^ 2,1

2. HjPO^ + uréia (0,66 N) 2,2

3. H3P0|, + uréia (1,23* N) 2,2

k. HjPO^ + sacarose (0,66%) 2,0

5. HjPO^ + sacarose (1,32*) 2,0

6. HjPO^ + uréia (0,66*N) + sacarose (0,66*) 2,0

7. HjPO^ • uréia (I,32*N) + sacarose (0,661) 2,1

8. HjPO^ • uréia (0,66*N) + sacarose (1,32*) 2,0

9. H ?P0 4 + uréia (1,32*N) + sacarose (1,321) 2,1

10. Monoamônio fosfato (MAP) ^, 3

11. HAP + uréia (0,66?;M) 5,0

12. MAP + uréia (I,32*N) 5,0

13. MAP + sacaro«« (0,66*) *,3

11». MAP + sacarose (1 ,32%) k,3

15. MAP • uréia (0,66*N) + sacarose (0,66%) *t,7

16. MAP + uréia (1,32%N) + sacarose (0,66*) 5,2

17- MAP + uréia (0,66*N) • sacarose (1,32*) 4,8

18. MAP + uréia (1,32*N) • sacarose (1,32*) k,9

1M OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

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Fig. I - Umidod» r»loli»o do or • t*«ip«roture

Determinou-se o teor de fósforo total de vários trifólios obtendo-se aporcentagem de 0,4%.


Pela análise estatística verificou-se haver Influência do horário da aplj_cação sobre a absorção de fósforo, comose constata pelos resultados contidosna Tabela 2.

Apesar de ser a diferença de ape-nas 7% entre as porcentagens de fósforoabsorvido nos dois horários, esta foisignificativa estatisticamente, ou se -ja, pela manhã a absorção i maior. Ana_Usando ainda os resultados da Tabela2, constata-se que para o MAP as porcentagens de absorção foram bem próximasnos dois horários, não acontecendo omesmo para o H 3P0 k, pois a porcentagemde absorção a tarde foi 15% menor quede manhã. Então a diferença nas porceritagens de absorção do fósforo entre osdois horários de aplicação foi motivadapela diferença verificada para o H3PO»entre os dois horários. Isso demonstraque o horário de aplicação, no que dizrespeito a porcentagem de fósforo que éabsorvido, e relevante quando se usaHjPO», mas é irrelevante para o MAP.

Pela Tabela 2, verifica-se que pe-la manhã as fontes de fósforo não dife-riram estatisticamente entre si, o queocorreu na aplicação da tarde. Pelamanhã a porcentagem de fósforo absorvi-do_da solução de HjPO* e MAP foram bempróximas, entretanto, a tardeno tratamento com MAP a absorção de fósforo foiestatisticamente maior que o tratamentocom HJPOI. no que diz respeito a porcen-tagem de absorção de fósforo.

MURAOKA et ali-c1 aplicando soluçãode H3PO1, a tarde, ocasião em que a umi-dade relativa do ar era em torno de 50%e era crescente, condições idênticas aopresente experimento, na aplicação atarde, verificaram que 53% do fósforoaplicado foi absorvido em 24 horas. Emmedia os dados encontrados no presentetrabalho estão bem próximos deste cita-do.

Pelos resultados da análise esta-tística (Tabela 3) verifica-se que auriia, nos dois horários de aplicação,tem efeito positivo sobre a absorção dofósforo, como i visualizado nas Figuras2A e 2C. Este resultado está de acordocom as afirmações de YAMADA tt alii* &MALAVOLTA2.

Verifica-se pela Tabela 3, que es-te efeito positivo da uréia sobre aabsorção de fósforo é independente dafonte {H3PO1, ou MAP), já que não houveinteração significativa entre estesdois fatores (uréia x fontes de fósfo-ro). Pelas Figuras 2B e 2D verifica-seque esse efeito é sempre no sentido deaumentar a absorção independente da fonte e do horário de aplicação.MALAVOLTA7

verificou este mesmo efeito sobre o fõsforo do MAP e DAP.

A sacarose não teve nenhum efeitosobre a absorção de fósforo, como se nota pelos resultados da Tabela 3. Somente há uma leve tendência de aumentar a~absorção de fósforo quando a aplicaçãose da pela manhã (Figura 2C), entretan-to, tal tendência não se confirma naaplicação a tarde (Figura 2A).

Por outro lado, verifica-se pelaTabela 3, que existe uma Interação sig-nificativa entre a sacarose e fontes defósforo quando se aplicou a solução nasfolhas ã tarde. O efeito da sacaross épositivo sobre a absorção do fósforoquando a fonte é o H3 POi,, mas influi negativamente sobre a absorção de fósforoquando a fonte é o MAP (Figura 2B). Isto explica porque não houve efeito dasacarose quando analisada independente.Por outro lado, na aplicação da soluçãopela manhã, sem significãncia estatTstj^ca, entretanto, a sacarose mostra umatendência de aumentar a absorção de fõsforo das duas fontes (Figura 2D).

Houve também Interação estatísticaMente significativa entre a uréia, sac±rose e fonte de fósforo (Tabela 3) quando a adubação foliar foi feita 'a tardeT


Tabela 2. Porcentagem de fósforo absorvido (coeficiente de

variação» 25*).

Horário de ApllcatãoFontes de fósforo tarde manha

38 A ( l ) 53 A

MAP 59 B 58 A

Média <t9 a ( i ) 56 b

(1) Na vertical» letras maiúsculas para comparação entre

fontes, (2) na horizontal, letras minúsculas para a

comparação entre horários de aplicação; em ambas le_

trás diferentes indica diferença estatisticamente

significativa ao nfvei de S%

Tabela 3. Resultados da análise estatística. Coeficiente

de variação • 251 (tarde) e 20% (manhã).

Causas deVariação

Fontes de fósforo

Doses de uréia (U)

Ooses de sacarose

U x F

S x F

U x S

ü x S x F

G.

(F)

(S)

L.

I

2

2

2

2

*

*

Horário de

Tarde

F ( 1 )

1*7,86*

10,58*

0,71

0,29

10,16*

2,21

3,58*

(i)

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Al 2)

3,*0

5,01

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5,01

-

-

Aplicação

ManhãF

3,13

*,'5*

2,29

1,59

0,11

0,61

0,93

A

ns

9,0*

ns

ns

ns

ns

ns

(1) Valor de F (teste F)

(2) Diferença mínima significativa • 5% pelo teste de Tukey

(3) Significativo a nível de 5* de probabilidade

CO Não significativo.


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Fig 2 ~ Absorção d* fósforo »m funçõo do hora d« aplicoçõo d*duas fonits $ dê dot»» dê uréio «/ou d« socoros*.

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 12»

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Fig 3 - EftHo do uréia tobr« o obsorpâo da fótforo da duos fon->a*, »m funçôo dos dosc-s a* soeorosa.

130 OEA-CIEN/CNEN/CriPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV.. 19-23, 1984

Anteriormente verificou-se efeito posi-tivo da uréia sobre a absorção de fôsforo, entretanto, esse efeito i diferentequando se considera a fonte deste nu -triente. A S S Í M para a aplicação a tar-de, o efeito positivo da uréia sobre aabsorção de H3P0» ê evidenciado ainda•ais pela presença da sacarose na dose1 {Figura 3A), e na aplicação pela ma-nha a sacarose teve a mesma tendência,com exceção da dose 1 de sacarose sobrea dose I d e uréia (Figura 3C). 0 efei-to da uréia sobre a absorção do fósforodo NAP é diminuído pela presença de sa-carose jã na dose 1 (Figura 3B), naaplicação a tarde e quando a aplicaçãoé matutina ocorre o contrário do quefoi dito somente para a dose 2 (Figura30). Nota-se ainda que quando a uréiae sacarose estão numa relação dose 1:dose 1 esta anula o efeito positivo daquela sobre a absorção do fósforo doHjPO» nos dois horários de aplicação,entretanto, este efeito não mais se ob-serva para as demais proporções. Estesfatos determinam que a ação indireta dasacarose sobre a absorção de fósforo levantada inicialmente nem sempre e vã1i~da pois, depende da concentração deuréia, de sacarose e da fonte de fósfo-ro.

FOLIAR ABSORPTION OF PHOSPHORUS BY COMMONBEAN: EFFECT OF SOURCES, UREA AND SUCROSE.

SUMMARY

Phosphorus is rapidly absorbed by bean leaves.The effect of other substances which areusually added to the solutions on the uptakeof this nutrient is not yet known. Theexperiment was carried out in order todetermine the effect of urea and/or sucroseon P uptake from H3PO4 and MAP by bean leaves,when a solution containing 0.145% P andspecific activity 10yCi/ml was sprayedearly in the morning or late afternoon.Besides the treatment without urea andsucrose, these substances were added in twoconcentrations 0.66SN + sucrose, and 1.32% N+ sucrose. Twenty four hours afterapplication, 52% of the applied P wasabsorbed by the bean trifoliate leaf. Theabsorption in the morning was 7% higherthan in the afternoon. The MAP was 13% moreefficient than H3PO4. Urea increased Pabsorption. The sucrose tended to increaseP uptake from both sources when applied inthe morning, however, this did not happenwith MAP in the afternoon.

CONCLUSÃO BIBLIOGRAFIA

1. Após 24 horas da aplicação da solu-ção contendo fósforo (3jP) 52%, emmédia,' deste nutriente foi absorvidopelas folhas do feijoeiro.

2. A absorção de fósforo pela manhã foi7% maior que a tarde. 0 horário deaplicação teve efeito marcante sobrea absorção do fósforo do H3PO.,, oque não ocorreu para o MAP.

3. A absorção de fósforo sofreu influência da fonte deste nutriente, sendo'que o MAP possibilitou uma absorçãode 13% a mais do que no H,POi,. A ta£de a diferença entre as duas fontesfoi de 21% na absorção de fósforo ede apenas 51 na aplicação matutina.

4. A uréia teve um efeito positivo so-bre a absorção de fósforo, aumentan-do-a em 6% na concentração de 0,66%Nna solução, e em 10% na concentraçãode 1£3%N na solução., sempre em rela-ção a sua ausência.

5. A sacarose teve tendência de aumen-tar a absorção de 'fósforo de ambasas fontes quando a aplicação foi ma-tutina e para o HiPO» na aplicaçãoda tarde. 0 contrário ocorreu quan-do a fonte foi o MAP, neste últimohorário de aplicação.

1 COOK, J.A. * BOYTON, D. Some factorsaffecting the absorption of ureaby Mdntosh apple leaves. Proc.Amer. Soc. Hort. Sci., 59:82-90,1952.

2 MALAVOLTA, E. Elementos de nutriçãomineral de plantas. Editora Agro-nômica Ceres Ltda, São Paulo, 1980251p.

' MURAOKA, T.; BOARETTO, A.E.; CRUZ, A.P. & DAGHLIAN, C. Absorção de P eS pelo feijoeiro. In: SeminárioRegional Sobre o Uso de TécnicasNucleares em Estudos de Fertilida-de do Solo e Fertilizantes, Piracicaba-SP, 1983. Piracicaba, OEA/ ~CIEN-CNEN, 1983. Resumos.

* THORNE, G.N. Uptake of nutrientsfrom leaf sprays by agriculturalcrops. Report of the RothamstedExperimental Station for 1954,Harpeden, 188-194, 1954.

5 YAMADA, Y.; JYUNG, U.H.; WITTWER, S.H. & BUKOVAC, M.J. The effects ofurea on ion penetration throughisolated cuticuiar membranes and1on uptake by leaf cells. Proc.Amer. Soc. Hort. Sci., 87:429-2,1965.


USO DE TÉCNICAS NUCLEARES EN EL AREA AGROPECUÁRIA ENVENEZUELA

RAMIREZ C, R.'

-RESUMEN

Este trabajo presenta Ias actividades quehasta ei momento se han venido realizando en eiárea agropecuária en Venezuela; en particularlos logros y lecciones aprendidas dei programade mutaciones indueidas (sorgo y a jon jo l í ) . Deigual manera presenta algunos de los resultadosobtenidos con el uso de isõtopos en investigac^ones biológicas de produeciõn de ganado bovinolechero, bovino de carne y ovino.

Situaciõn Actual y Planes Futuros:

No existe en Venezuela ningún centro de in_vestigaciones científ icas con verdadera vocaciõn nuclear. Esto ha mermado ei potencial quetiene ei país de desarrollar programas de invés,tigaciõn de mayor envergadura.

En vista de Io anteriormente expuesto y deicreciente interés en ei uso de técnicas nucleares aplicadas a Ia agricultura, se está gestando Ia creación de un centro de InvestigacionesNucleares Aplicadas a Ia Agricultura (CINAGRI).

ANTECEDENTES

Como bien es sabido Ia mutagénesis es algo quese conoce por Ia comunidad cient í f ica desde losanos 20, aun cuando su aplicación prãctica enIa fitotecnia no comienza sino hasta los anos50 ( 1 ) .

Em ei ano 1979 se sometiõ a consideraciõn deiOrganismo Internacional de Energia Atômica(OIEA) una solicitud de as is tend a técnicapara el primer proyecto agrícola en Venezuela,que haciendo uso de técnicas nucleares,emprendía un programa de mutaciones inducidas.Esta solicitud vino a respaldar un trabajo quevenía desarroiiando Ia Facuidad de Agronomiade Ia Un1vers1dad dei Zul ia , en Ia busqueda devariedades de sorgo adaptadas a Ias condicionesamb1enta1es de la region zuliana.

•Consejo Nacional para ei Desarollo de 1a Industr1a Nuclear, Aptdo. 17611, Caracas, 1015-A ~Venezuela.

El cult ivo del sorgo, en escala comercial, tuvosus inicios en ei Estado Zu l i a , en ei ano1966. Si embargo, la expansion tanto en eiárea, como en produetividad de este cult ivo, hasido lenta por Ia poça f iabi l i dad en Iascantidades cosechadas como por sus bajosrendimientos, quedando solo unas 300 a 350hectãreas cultivadas.

El Estado Zulia cubre una extension deaproximadamente 80.000 hectãreas y su ciudadcapi ta l , Maracaibo, es Ia segunda ciudad másgrande dei país. Es en esta region donde seproduce t i 40% de Ia carne, 80% de Ia lechey produetos derivados, ai igual que otrosproduetos agrícolas y pecuários, tales comoaves, huevos, plãtanos y caraotas entre otros.

El potencial de este cultivo en la region esinnegable, ya que el sorgo forma pi larimportantísimo_de Ia industria avícola yganadera, no solo dei Zulia sino dei pais engeneral.

La region zuliana es una de Ias más secas deVenezuela, con una precipitación promedio de500 a 1.000 mm ai ano, pero con margenes devariabil idad bastante grandes. El area esapropriada para ei cultivo de sorgo, granosleguminosos y forra jes, por sus poçoexigentes requerimientos de água. Durante losmeses de agosto a diciembre Ias temperaturasnocturnas son elevadas (en ei orden de los30°C) mientras Ias temperaturas diurnasoscilan entre 35 y 37°C. Los suei os sonl i vi anos y de escaso contenido orgânico conprofundidades variables, en Ias cuales Iascapas superiores son arenosas con un subsuelobastante duro, con poça in f i l t rac iõn de água ycapacidad de retencíõn de água limitada.

Lus problemas que ha tenúlo ei cultivo deisorgo en Venezuela son multiples, pero sepodrían destacar factores tales como bajoscoeficientes de in f i l t rac iõn y retendõn deágua en algunos suelos, Io cual haocasionado grandes perdidas de agua^porescorrentía y procesos de erosion rápidos eintensos, a los cuales los híbridos Importadosde al ta produetividad no se han logradoadaptar. Otros factores que han afectado ai


cultivo,_han sido Ia escasa tolerância a lapudriciõn carbonosa del tallo, producido porMacrophomina phaseolina como también unamayor resistência a las sequTas.

Las variedades cri oil as de sorgo (.alturapromedio de 2, 3 a 3, 0 m) con panojasgrandes, sistemas radiculares excelentes, debajos rendimientos por hectares y muysusceptibles a terrenos anegadizos,demonstraron superioridad en Ia extracciõn denutrientes durante Ias horas de Ia noche bajoIas temperaturas elevadas de la region.Igualmente se observo un mis rápido desarroilode Ias semi 11as que en Ias variedadesimportadas.

Las investigaciones de sorgofueron iniciadas enVenezuela en 1962 (TABORDA R, FELIX) ydurante diez y seis anos se probaron 1.500introduce!ones de los E.E.U.U. y otrospaíses. Ninguna de estas introdueciones fuide utilidad prãctica. Posteriormenteesfuerzos fueron hechos en un programa dehibridizaciõn, en ei cuai se hacia uso devariedades críollas con variedades Importadasaltamente produetivas, provenientes deE.E.U.U. y de la India. Sin embargo esteprograma no rindiõ variedades realmenteadaptadas a Ias condiciones locales y por Iotanto, se Inicio un primer intento deinducir mutaciones en variedades de sorgocrio)Io (empleando rayos gama 25 kR) en eiafio 1974. A pesar de que este primer intentono fui exitoso y es solo hasta princípios deiano 1978 cuando se inicio un programa demejoramiento genético empleando radiacionesgama, provenientes de una fuente de Cobalto-60.Se seleccionaron três variedades para eiprograma, Criollo Rojo Pequeno (CRP), CriolloBlanco Alto (CBA), Criollo Rojo Alto (CRA) yse emplearon tanto agentes mutagénicos fTsicos(rayos gama) como químicos (azida sõdica).Las características a ser consideradas en esteprograma fueron:

a) Tipo de planta (robusteza de Ia planta,altura, e t c ) .

b) Resistência a Ia pudrición carbonosa deitallo.

c) Resistência a sequTa.

La selecciõn de los mutantes deseados fué1 levada a cabo en forma 1nterdiscipl1naria yse logro aisiar 17 mutantes altamenteproductivos, los cuales se encuentran ahoraen Ia generadõn Mg. Estos mutantes son deporte pequeno (1.0 a 2.0 m) con un sistemaradicuiar profundo y finamente ramificado;Igualmente, muestran buena tolerância a Iapudriciõn carbonosa dei tallo, producidapor Macrophomina phaseoHria (2).

Como secuela ai êxito obtenido en esteprograma de mutaciones inducidas, se hancomenzado a emplear estas técnicas nuclearesen otros de los proyectosde Investigadõn quese han venido desarroiando en Ia Un1vers1daddei 7u1ia, tales como en ai ajonjolT, eiquinihoncho, frijol chino y otros.

De Ia misma forma en que Ias técnicasnucleares han demostrado un gran potencial

como herramientas de trabajo en ei área de Iafitotecnia, no menor ha sido potencialdemostrado en ei ãreã de reproduceiõn animal.A continuaciõn se darãn a conocer algunos delos experimentos que se han venido ejecutandoen Ia Faculdad de Agronomia, Instituto deProduccion Animal de Ia Universidad Central deVenezuela, en matéria de fisiología dereprodueciõn de bovinos lecheros, bovinos decarne, ovinos y en aniraales no comercialmenteexpictados como ei chiguire (Capivara).

En bovinos lecheros, como es hien conocido,se asurae que bajo sistemas de produccionmodernos se puede lograr una máxima producciony una pari eiõn cercana a los 365 dias, haciendomejoras en Ia nutriciõn de los aniraales ysiguiendo una estricta selecciõn genética delos mismos. Sin embargo, bajo condicionesvenezolanas, este no ha sido ei caso. Elrendimiento de vacas Holstein a expensas deuna mejor nutriciõn se ha asociado con unabaja actividad reproduetiva. En váriosexperimentos, Ia actividad reproduetiva ha sidomedida a través de Ia cuantificaciõn de Iahormona progesterona. empleando como isõtopomarcador ei tritio (3H) y por médio dei cuaise comprobó:

"a) "Que los niveles endogenos de progesteronason ligeramente superiores en Ias vacassuplementadas con 10 kg de concentrado.

b) Que independi entente nte del nivel desuplementaciõn, los niveles endogenos deprogesterona deben 1legar a nivelpermisible de acciõn, antes de que Ia vacaquedase gestante (1 ng/nl).

c) Que nos niveles crecientes de progesteronaa inícios dei ciclo fueron ligeramentesuperiores en Ias vacas gestantes que enIas vacas vacías" (3).

Igualmente se ha hecho uso de técnicasnucleares para determinar si ei sistemaendocrino dei animal regulaba Ias relacionesexistentes entre ei balance energético y losprocesos fundamentals de reprodueciõn ylactaciõn basados en un postulado de Swan(1976) donde erte último afirma que a medidaque avanza Ia lactaciõn, ei animal comienzaa hacer una parti eiõn de los nutrientes parareponer tejidos y mantener Ia produccion deleche. Por Io antes expuesto, se 1n1c1õ unensayo para detectar Ia posible partidpaclonde Ia glândula tiroidea en dichi proceso. Coneste fin se roidieron los niveles de tiroxinalibre empleando iodo-125. Los resultadosrevelaron: "un li gero Incremento en losniveles sangüíneos de tiroxina libre a partirde Ia semana 12 port-parto, momento en eicuai declina Ia produedõn de leche y eiaminai comienza a exterioHzar sintomas dereposition tisular. Según esto, aparentementeIa glândula tiroides podrTa estar involucradaen Ia particiõn de Ia energTa dentro deiorganismo dei animal" (4).

De Igual forma se han 1 levado a caboexperimentos para evaluar, endocrinamente, Iatécnica dei amamantamiento restringido comoalternativa para Iniciar Ia actividad ovãMcapost-parto prematuramente. El isõtopoempleado para medir los niveles de


progesterona ha sido el tritio (3H).

En el caso de los bovinos de carne, Iatendência en ei manejo reproductivo es haciaIa "educciõn dei ciclo estrai con agentessincroniiadores dei estro, ai igual quemaximizar ei uso de Ias vacas mas product!vasmediante transplantes de embriones.

El uso de agentes sincronizadores es eficietecuando, sin incurrir en complicaciones deuso, no causan reducciõn en la fertilidad delceio inducido.

Sin embargo, Ia efectividad de un agentesincronizado está supeditada a queefectivamente exista un cuerpo lüteo funcional,ya que de Io contradio este no podria ejecersu funciÕn sincronizadora. En Ia prãcticaIa presencia de un cuerpo lüteo funcional sehace por dos médios, Ia palpaciõn rectal y/oIa cuantificaciõn de los niveles endõgenos deIa hormona progesterona, por Io cual seutiliza un isotopo marcador, en este casotritio. Una vez conocido este perfilendocrino, se ha podido conocer Ia existênciade un cuerpo lüteo funcional y en consecuenciase puede emplear Ia hormona Prostaglandina F2que "representa una de las mejores alternativaspara Ia sincronizaciõn dei estro".

En los transplantes de embriones se hacuantificado Ias hormonas primarias dereproduction, con el fin de verificar unaserie de eventos reproductivos; en estoscasos los isõtopos empleados han sido tritio(3H) y iodo-125 (125i) p a ra Ias hormonasesteroides y protêicas, respectivamente.

Estúdios realizados con ovinos revelan queparte de Ia baja eficiência reproductiva enestos animales era consecuencia dl recta deluso Inadecuado de los machos para Ia monta dehembras püberes. Esto fui posibiedeterminarIo midlendo los niveles sangüíneosde testosterona, usando como Isotopomarcador ei tritio (3H). Un proyecto, con elfin de caracterizar los eventos reproductivosde un animal comercialmente no explotado, encondiciones de cautiverio, fui ei deichiguire. El ciclo estral de este animal ha1 legado a ser caracterizado empleando Isõtoposradiactivos, Ilegãndose a Ias siguientesconclusiones:

"a) "E1 ciclo estral tiene una longitudaproximada de 7.5 í 1.2 días.

b) Aparentemente Ia ovulaciõn es espontânea.

c) Se reconose Ia liberaciõn de dos ccmpuestosderivados de Ia hormona progesterona. Uno,asodado con ei proceso de ovulaciõn y eiotro, relacionado comei metaestro" (5 ) .

SITUACION ACTUAL Y PLANES FUTUROS

El Consejo Nacional para ei Desarrolio de IaIndustria Nuclear (CONADIN), en su afan deogtimizar ei aprovechamiento de Ia asistenciatécnica racibida de Ia OIEA y tosando enconsideradõn Ia ausência de centros deInvestigador, con vocadón nuclear que puedanactuar como un apoyo df recto para d i r ig i r y

asist i r todas aquellas investigaciones que serealizan en ei pais haciendo uso de técnicasnucleares, estí gestando conjuntamente con laUniversidad del Zulia y la Universidad Centralde Venezuela, un Centro de InvestigacionesNucleares Aplicadas a Ia Agricultura.

Durante estos siete anos, en los cualesCONADIN, con ayuda de Ia OIEA, ha venidofinanciando una serie de proyectos que hahecho uso de técnicas nucleares, se hanacumulado una serie de equipos, recursoshumanos y experiências en cantidadessuficientes como para mancomunarlos en unesfuerzo coordinado a f in de que actúen en prode objetivos expresamente concebidos para sersolucionados en el area agrícola y pecuárianacional.

Con esta idea en mente, se sometiõ aconsideraciõn dei Organismo Internacional deEnergTa Atômica, ei proyecto (VEN 5/009)CINAGRI (Centro de Investigaciones NuclearesAplicadas a Ia Agricultura). El Organismoha enviado hasta Ia fecha três misiones deexpertos, quienes hanvisitado ai paTs, paraapreciar los fundamentos expuestos para Iacreaciõn dei centro. Las primeras dos misionesde caracter técnico, estuvieron integradaspor los expertos M. Fried, J . PHmmer y L.Edquist. La tercera misiõn nos ha permitidotrabajar conjuntamente con expertos de granexperiência en Ia creaciõn y funcionamientode este tipo de centros, como el Or.Cervel l ini , fundador y director durante muchosanos de este maravilloso centro, donde hoytenemos ei honor de damos c i ta ; el Dr. Lamm,Director Adjunto de la Division Conjunta FAO/OIEA, quien ademãs trabajo por espado de dosanos en Ia creaciõn ei CENA, y finalmente deiDr. Murty, quien es fundador y tambiénejerciõ ei cargo de Director de Laboratóriode Investigaciones Nucleares en Nueva Delhi,India. Quiero hacer notar que hemos tenidoei privilegio de tener trabajando en nuestropaís, por espacio de três anos ai Dr. Murty,en calidad de experto internacional en ei usode técnicas nucleares para indueir mutacionesen variedades de sorgo y ajonjolT.

CONCLUSIONES

Las experiências hasta ahora tenidas en eicampo agropecuário y en especial la del sorgo,han despertadoun gran interés en nuestro pais,por hacer mayor uso de técnicas nucleares comoherramientas de trabajo muy efectivas dentro delos programas de investigaciõn desarroiiadaspor métodos convendonales.

La experiência adquirida por Ia Facultad deAgronomia dei Zulia en un trabajointerdiscipl inary en que ha involucrado apersonal de todos los niveles airededor deiproblema de un cultivo, ha sido un factorimportantTsimo para lograr un efectivoaprendizaje de estas técnicas que pueden serde tanta ayuda en Ia búsqueda de soluciones alos problemas agrícolas de nuestros países.

REGIONAL WORK8HOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 1M

USE OF MJCLEAR TECHNIQUES IN AGRICULTURE INVENEZUELA

Background:

The present paper describes the agricuitural activit ies being carried out so far in Vinezuela, especially failures and lessons learned"fro» the induced nutation programme {sorghumand ajonjol i ) . Also, soae of the resultsobtained with the use of isotopes in biologicalinvestigations with dairy and beef cattle andsheep.

Present situation and future plansThere is not in Venezuela a scientif ic

investigation centre which is completelydedicated to nuclear techniques. This hashampered the country's potential to developmore advanced programes. In view of the aboveand the increasing interest in nucleartechniques applied to agriculture, a NuclearAgriculture Research Center (CINAGRI) is beingfoned.

REFERENCIAS

1) "Organismo Internacional de Energia AtônicaBoletín", Vol. 26, nO 2 , 1984.

2) "Mejoramiento Genético de Algunos Sorgos

Venezolanos (Sorghum bicalao ( L ) ,Neench) Utilizando Hutaciones Indueidas"Antonio H. Reinoso C , Maracaibo,Septieabre 1984.

3) "Uso de los Isôtopos en InvestigactonesBiológicas", Sergio Lõpez BarbeiIa,Departamento de Zootecnia, Facultad deAgronomia, Universfdad Central deVenzueia, Maracay, Noviembre 1982.

4) Idem

5) Idea

- "Report to the Government of Venezuela", B.R. Hurty, IAEA Expert, 18 October-31December 1979.

"Report to the Government of Venezuela, TAReport n9 1460", M.S. Hag, IAEA Expert, 10Decembre 1977-31 Decembre 1978.

"Informe ai Gobierno de Venezuela", J.M.Metier, Experto del OIEA, 4 de Julio al 3 deAgosto de 1982.

"Report to the Government of Venezuela", L.Edquist 7 May-10 May 1974.

1M OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV, 19-23, 1904

Fooct Irradiation

Irradiação de Alimentos

IRRADIATION OF FOODSTUFFS, POSSIBILITIES ANDAPPLICATIONS IN AGRICULTURE

LANGERAK, D.ls.'

SUMMARY

All foodstuffs are subject to differentkind of decay. For that reason variouspreservation methods have been developed overthe years in order to prevent chis decay. Inaddition to the usual methods such as cooling,heating, chemicals etc., ionizing radiationhas also been used- This physical method ofpreservation is gaining more and more groundin the food industry bee? r . the applicationof radiation offers cert prospects.

As far as food presi ition is concerned,ionizing radiation has th.; following effects:- (Micro)btological effect. Depending on the

dose, radiation can disinfest, decontaminate,pasteurize or steri l ize a product.

- Physiological effect. By influencingphysiological processes in the product,radiation can result in : inhibition ofsprouting or delaying of growth and ripeningof f rui ts and vegetables after harvest.

- Physical effect. A high dose increases thepermeability of cellwails in dehydratedvegetables, resulting in shortening ofcooking times and an improvement of thequality.

Irradiation offers a number of specificpossibilities in food preservation, because ofthe preserving effect without considerabletemperature increase.

Over the years a wide range of applicationhas also been developed by irradiadionresearch.

As every preservative method also foodirradiation has i ts restrictions. When toohigh dose is given, texture, colour and flavourlosses can occur. Where these dif f icult iesexist, radiation is carried out in combinationwith other preservation methods. A combinationof a mild heat treatment with irradiation iswry effective in cor troll ing moulds. Practicalapplications have already been started with

>R1k11t, P.O. Box 230, Wageningen, TheNetherlands. State Institute for Quality Controlof Agricultural Products.

tropical products such as mangoes, papayas andavocadoes.

In view of the wide spectrum ofapplication possibil it ies, i t is to expectirradiation wi l l claim its place in the f ie ldof food preservation, especially where theconventional techniques are inadequate.

1. INTRODUCTION

I t i s a well-known fact that a l l foodstuffs aresubject to physiological, chemical, biochemicaland microbial decay. In general, the most commonform of deter iorat ion of foodstuffs Is thatcaused by microorganisms; but enormous lossesare also caused by desiccation, so adequatepackaging is very important.

Various preservation methods have been developedover the years In order to prevent microbialdecay.Recently, in addit ion to the usual methods suchas heating, cool ing, addit ion of chemicals,e t c . , ionizing radiat ion has also been used,especially in the medical Industry. This methodof preservation Is gaining more and more groundin the food industry because the appl icat ion ofradiat ion offers certain prospects. Every pre-servation method has i t s own specif ic propertiesand applications. This applies also to preser-vation by means of Ionizing radiat ion.

2. PROPERTIES OF RADIATION

For food preservation and I r rad ia t ion of non-foods only gamna rays and electrons are used,produced by Cobalt-60 sources and electrongenerators respectively. Gamma rays form part ofthe electro-magnetic spectrum, which is shown inFig . 1. In th is spectrum the waves of variouskind of rays become shorter from l e f t to r i gh t .

In addition to UV rays there are rõntgen (X) andgainna rays. The shorter the waves, the morepenetrating the rad ia t ion, due to the higherenergy (often expressed as eV). Whereas UV rayscannot penetrate glass (they are abso-bed),X-rays and gamma rays penetrate both glass andpackaging. The penetrating qual i t ies of gammarays through packaging are dependent on thefol lowing factors:


wavelength (cm )-

10* IO* K> 10 10 10 10 10 1 0 1 0 10

•radio-wave»

10'

•ultra-•violei-

r?Jíí'.'.'.'.'.'.'. l.'.'..i cosmic-ra^s;;

« ' 104 IO 1 10° 101 10* 10'

energy(eV)-

FIG. 1 . Electro-magnetic spectrum.

A

/

source

packaging

B

max

= ^max

Dmin=Dmiin

source

FIG. 2. Penetration curve and dose curve of a double-sided gamna Irradiation.


- the energy of rays;- the specific mass of the packing material;- the density of the packed product.The density of the packed product is usually themost important factor. The distensions of thepackaging intended for an irradiation treatmentalso depend, in addition to the density of thepacked product, on the required uniformity ofradiation dose in the packaging: the Dmax/Dminratio, as shown in Fig. 2. Dm% is the highestabsorbed dose in the packaging and Dm-jn thelowest1.Uniformity Is increased by irradiating the pro-duct on two sides. I f the product requires greatuniformity of radiation dose, i .e. small D M X /Dmin ratio, then the dimensions of the packagingmust be adapted. If the product allows a largeomax/omin rat io, e.g. 3, as is the case whenonions are Irradiated to prevent sprouting, theni t is possible to use bulk bins with a contentof 1 HH measuring l m x l m x l m . .lie requireduniformity is determined by the sensitivity ofthe product to irradiation. In the case of alarge difference in D^,, and 0m^n non-acceptabletaste, odour and colour differences can arise Inthis sane packaging. Because of this. Irradia-tion In pallet packaging 1s not always possible.T n e nmax/nm1n relationship i s , therefore,related to the quality requirements of theproduct.

Not only gamma rays but also electrons are usedin food preservation. In general they are lesspenetrating than gamma rays and are, therefore,only used for products of limited thickness orfor surface irradiation. The penetration ofelectrons into the material takes placeaccording to the Bragg curve.

TABLE 1. THE PENETRATION DEPTH OF ELECTRONS INMATERIAL WITH A DENSITY OF 1 , WITH A SINGLE-SIDED AND A DOUBLE-SIDED IRRADIATION

Energy(MeVV

1

2

4

6

8

10

Maximum depth(cm)

0.5

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

Effectivethickness

packaging(cm)

single-sided double-sided

0.3

0.6

1.2

1.9

2.5

3.1

0.9

1.7

3.5

5.1

7.0

8.9

The penetration of electrons 1s also determinedby the energy of the rays and the density of thematerial. Because dose distribution runs from100 to 0%, the concept of effective packagingthickness Is Incorporated; this Is 3/5 of themaximum depth of penetration. With a double-sided Irradiation, this packaging thickness IsIncreased?. An outline of the penetration depth

of electrons with varying energies is given inTable 1.Table 1 shows that, in comparison with ga*Mrays, the packaging thickness with electrons,even with high energies, is limited. For bulkpackaging, therefore, only gama rays aresuitable.

2.1 DoSeAs with heating or cooling treatments, a unit Isus?d for the dose of radiation given. The formerunit was the rar* Radiation absorbed dose): 1rad - 100 erg absorbed energy per gram oftissue; 1000 rad = 1 krad; 1000 krad - 1 Mrad.Since the adoption of the new SI units, the Gy(gray) is used: 1 Qy « 1 Joule/kg * 100 rad.

2.2 The effect of radiationAs far as food preservation Is concerned,ionizing radiation has the following threeeffects:

1. (Micro)biological effect. Radiation candestroy (micro) organisms. Depending on thedose, radiation can- disinfest (inactivation of insects, larvae,eggs);- decontaminate (pathogen-free: elimination ofnon-sporulating pathogenic microorganisms);- pasteurize (lowering of the bacterial count,shelf - l i fe extension);- steri l ize (destruction of al l microorganisms,more or less unlimited shei f -Hfe) .2. Physiological effect. By Influencing biochem-ical processes m the product, radiation canproduce the following effects:- inhibition of sprouting (potatoes, onions,carrots);- delay of growth and ripeness (mushrooms,f ru i ts ) .3. Physical effect. Changes In permeability ofcell walls (shortening of drying and cookingtimes In dried vegetables).How radiation brings about the above-mentionedeffects Is very complicated. I t Is assumed thatthe abi., bed energy produces very small mole-cular changes in tissue, whereby certain biochem-ical processes can be decreased or Increased.

How does Irradiation Influence the shelf- l i fe offruits and vegetables compared with other pre-servation methods? This can be shown with thehelp of Table 2 which compares the effects ofcooling, heating, Irradiation and food additiveson components which govern the shelf- l i fe andquality of fruits and vegetables. These com-ponents are:- the number of microorganisms In and upon theproduct;- biochemical processes in the product(senescense, respiration);- desiccation.Table 2 shows that cooling does not k i l l micro-organisms, but only delays their growth. Therate of senescence (dissimilation) Is delayed bycooling according to the Qio rule. Cooling,however, promotes desiccation because openpackaging Is necessary to allow the cold topenetrate. The fresh character of a product 1smaintained by cooling. A heat treatment k i l lsthe microorganisms, arrests senescence by theInactivation of enzymes, and promotes desic-cation (loss of weight). The product Is com-pletely changed by a heat treatment; the freshcharacter disappears.


TABLE 2. EFFECT OF VARIOUS RESERVATION «TWOS ON THECOMKHTS GOVERNIK SHELF-LIFE A » QUALITY

TAUE 3 . A IT OF RADIATION APPLICATION IN FOOD PRESERVATION

D o » fk«?> Ala

Components

Microorganisas

Senescence

Desiccation

Product

Prtservttion aethoos

Coolingi Heating Radiation* Additives

• • • +

+ • • 0

• o

O - 0 O (•)

* • positive; - • negative; • • moderate; 0 • no effect.1. Coolfng to 0*C.2. Dose loner than 5 kGy.

Like heating, an irradiation treatment inacti-vates most of the microorganisms. It also has adelaying effect on senescence (ripening) byreducing the enzyme activity in the product. Theeffect of irradiation on senescence is, however,less radical than that of cold or heat. A com-bination of irradiation with a moderate coolingtreatment is, therefore, usually necessary.No extra desiccation appears with Irradiation;it is even possible to Irradiate a fresh productin sealed packaging. In such packaging, a modi-fled air composition (low 0? and high COg con-tent) can develop from the respiratory activityof the product. This kind of gas storage delayssenescence, thus giving a longer shelf-life.Like cooling, an irradiation treatment roes notchange the fresh character of the product (notemperature Increase occurs!). So far, no harm-ful substances have been shown in products whichhave been preserved by irradiation.

Food additives diminish the number of micro-organisms, but generally have no effect onsenescence, on desiccation or on the productitself. The application of chemicals, however,leaves residues in and on the product, which maybe harmful.

3. POSSIBILITIES OF IRRADIATION

I t has been shown that Irradiation offers anumber of specific possibilities In food preser-vation, because of the preserving effect withoutconsiderable temperature increase. An absorptiondose of 10 kGy per hour Is equal to 10* J kg'1

h**, resulting In an increase in temperature of2.78'C.In the past, irradiation has often been appliedas a substitute for cooling. Irradiation,however, requires I ts own specific technology.In fact, irradiation should be considered asbeing supplementary to or an Improvement of anexisting preservation method. I t may onlytotally or partially replace such a method (e.g.refrigeration) i f the product does not toleratethat particular treatment (alternative).Over the years a wide range of possibilities hasbeen developed by irradiation research (seeTable 3 ) .

4. CONDITIONS FOR A CORRECT IRRADIATIONTREATMENT

To achieve optimal results with the applicationof Irradiation i t is desirable to know the

Tuber, bulb end rootvegetables

trains, grain products,dried fruit

roa* Md stow frui t ,tropical fruit

Pre-packed vegetables

Soft fruit

Canned products

Deep-froien, driedproducts (re»a»ter1a))

Non-food

O.O2-O.1S

0.2-0.5

0.25-1.01

O.S-2.0

2.0-2.5

2-10

5-10

10-50

Inhibition

disinfestatlon

delay of rotting, ripeningand storage disease

prolonged jhelf-Hfe

prolonged shelf-life

sterilization(radiation * heat)

dKonttai nation

sterilization

1. Combined «1th heat (40-55*0.

marginal conditions. For " l iv ing" products suchas agricultural and horticultural products, thefollowing factors are Important.- The i n i t i a l quality of the product( irradiat ion cannot convert a bad product into agood one).- Ripening stage: the ripening of a product canonly be delayed by irradiation when the f ru i t isin the preciimacteric stage. In controllingdecay, Irradiation of ripe f ru i ts is more suc-cessful, because in unripe f ru i ts the naturalresistance to decay can be reduced by i r ra-diat ion.

TABLE 4. DECIMAL REDUCTION (D l o VALUE) FOR SOMEMICROORGANISMS?

Species

Pseudomonas spp.

Escherichta coll (aerobic

Escherichia coil (anaerobic)

Salmonella spp.

Streptococcus faecal is

Fungus spores (Peniciiiium,Aspergillus, etc.)

Bacillus pumiius (spores)

Clostridium sporogenes

Clostridium botuiinum

Micrococcus sodonensis

Micrococcus radiodurans

Dose (kGy)

0.10 - 0.20

0.12 - 0.35

0.20 - 0.45

0.20 - 0.50

0.50 - 1.00

0.50 - 0.70

ca. 1.70

1.60 - 2.20

1.50 - 2.50

ca. 1.95

>5.00

- The in i t ia l contamination: to apply the opti-mal dose, knowledge of type and level of thecontamination Is Important. From Table 4 1t canbe seen that microorganisms have differentresistances with regard to Irradiation. This


resistance Is expressed as a Djo value (theirradiation dose corresponding with a decimalreduction). When level and type of contaminationare known, i t Is theoretically possible tocalculate a dose at which al l microorganisms areInactivated.- Time of irradiation: for physiological andmicrobiological reasons the product should beIrradiated as soon as possible after harvesting.Investigations have shown that, with ageing ofthe product, irradiation is less effective.Also, after harvesting, the nunber of micro-organisms increases very rapidly and i t is alsopossible that the microorganisms become moreresistant with storage, resulting in the neces-sity of a higher dose, with a l l the consequen-ces.- The packaging nust be adapted to the irradia-tion procedure. Because irradiation does notprevent desiccation, sealed packaging is usuallyrecommended; the product is then also protectedagainst external Influences (re-Infection).- Storage and transport conditions. These nustalso be adapted to both the product and theIrradiation procedure. In combination withIrradiation a too low storage temperature canstimulate tissue damage.

In "dead" products, such as raw materials, Inwhich few or no enzyme activities are present,the moisture content in the product plays animportant role. In the case of a low moisturecontent, the effect of irradiation on the pro-duct and the inactivation of microorganisms isless than when the moisture content is high. Ingeneral, a high O? content promotes the Inacti-vation of microorganisms by irradiation.However, under anaerobic conditions a higherdose Is required for the same microorganisms.

5. APPLICATIONS IN AGRICULTURE

I t is Impossible to discuss this for al l pro-ducts; a few examples will be given for somefields of application.

5.1 DisinfestationGrain and grain products, especially from tropi-cal countries, are often Infested with Insects,larvae and eggs. This causes enormous losses andthe countries importing the grain demandstringent quality requirements. Controllingthese pests by means of Insecticides such asmethylbromide and ethyl ene dlbromide Ispossible. They are usually Introduced into thesilos or sprayed onto products packed In jutesacks. This, however, means that re-infestationcan occur. The ideal packing for grain and grainproducts is polypropylene, because I t cannot beeaten by Insects and the product I tself 1s alsoprotected from damp, etc.

Because these bags are impermeable to gases theycannot be gassed with Insecticides, but can betreated with gamna rays because these rays canpenetrate straight through the packing and theproduct. Because the packing remains sealed, nore-infestation can occur.Another advantage of Irradiation is that It-cancontrol moulds which sometimes cause rotting andproduce mycotoxins that »re dangerous to health.Disinfestation by radiation Is also a "clean"treatment; 1t leaves no residues as 1s the casewith insecticides.

5.2 DecontaminationFrozen products from animal origin are oftencontaminated with pathogens such as Salmonella.Frozen vegetables and fruit are often contami-nated with yeasts and other bacteria that causerotting. Because of the more stringent qualityrequirements, these contaminated products are nolonger accepted for either export or consump-tion. Decontamination is, therefore, essential.Until now the only possibility was heating, butthe product loses its fresh character and thequality of the product is seriously diminished(e.g. consistency, colour and taste). Also,heating requires much energy, because the pro-duct has to be thawed and re-frozen.

In addition to deep-frozen products, microbialcontamination also occurs in dried products suchas fruit powders, dried vegetables, herbs,spices and raw materials.These products form a source of infection duringfurther processing. Decontamination by ethyleneoxide is possible, but this is toxic, leavesresidues in the product and is forbidden in manycountries. Decontamination by gamma rays Is,therefore, the simplest solution. An example ofthis is given in Table 5.

In relation to decontamination, irradiationoffers the following advantages:- treatment in the original packaging- no re-contamination- maintenance of fresh or deep-frozen characterbecause there is no temperature rise duringirradiation (cold pasteurization)- no loss of quality- no residues, as with gassing- saving of material (no re-packing)- saving of energy.

5.3 PasteurizationMost horticultural products deteriorate duringstorage, transportation and distribution/market-ing, due to microbial decay and desiccation.Irradiation can control microbial decay, but notdesiccation.Losses due to desiccation can reach 10 to 30%.This weight loss can largely be prevented bystorage In high humidity (Fig. 3). Becauseduring transportation and marketing the humidityIs often low, adequate packaging of horticul-tural products is very important. Variousplastics can be used, such as polythene, poly-propylene, polyvinyl chloride (pvc), polystyreneand polyvinylidene chlorides (pvdc). The mostcommonly used foil is polythene (low density).Due to the low permeability of the packing andwater vapour from the product, a microclimatewith a high humidity Is present so that weightloss is limited. But a high humidity also has

TABLE 5. EFFECT OF IRRADIATION ON THE MICROBIAL QUALITY OF NON-BLANCHED

SILVERSKIN ONIONS. AVERAGE COUNT PER GRAM OF 3 SAMPLES4.

DoseUGyl

0

0.9

1.4

1.8

2.7

viablecount

7.3x10*

1.7»10*

3.8x105

4.4x10*

2.8x10-9

Ent«ro-bacterf-aceae

3.2xlO4

2.0x102

3.7x101

• 10

' 10

Esche-rlcnucõTT

n»j.

« 9 .

neg.

«g .

Stapdy-IOCOECUS

•ureus

-10

• 10

-10

-10

•10

Ye«st «idmoulds

2.4xl03

2.4x103

' 10

-10

'10


disadvantages: i t stimulates, for example, decayby microorganisms.

Figure 3 shows the relationship between relativehumidity and decay. To prevent decay, therefore,holes are made In the packaging so that the rela-t ive humidity cannot rise above 8$ to 901. Theideal relative humidity is , however, more than95*. This is only possible when i t is combinedwith radiation, because then microoial decay isreduced even with a high humidity (see Fig. 3 ) .

In addition to a high relative humidity, sealedpackaging has the advantage that, as a result ofrespiration (dissimilation) of the product, theair composition inside the packing is altered.During respiration, carbohydrates in the plant-tissue are oxidized. This 1s represented by thefollowing formula:

C6H12°6 + 6 °2 ^ 6 C02 + 6 H2° *Horticultural products, therefore, take up 02and produce CO?, whereby the O2 percentagedecreases and the CO; percentage Increases inthe packing.This alteration In air compos tion has adelaying effect on the respiration process(ageing) of the product, thus giving a prolongedshel f - l i fe . There I s , therefore, a sort ofminiature gas storage in the packing.

With an unirradiated product, sealed packagingis impossible because, due to microorganisms,fermentation exists in the pack1ng5,6.For this reason the use of sealed packaging isonly possible in combination with irradiation.

Another example of a different method of packingin combination with irradiation, is the packingof soft f rui t such as strawberries, raspberriesand blackberries.

Soft f ru i t generally has a limited shelf- l i febecause i t is very susceptible to desiccation,transportation damage and rotting. Closedpackaging offers good protection but 1simpossible because the high humidity causesrapid rotting. Only in combination withradiation can closed packaging be used.

5.4 SterilizationNetal packaging is usually used for the s t e r i l i -zation of food. The dimensions depend on whetherthe product belongs to the convection or conduc-tion type. With the conduction type, especially,the dimensions must be limited, otherwise theproduct has to be heated for too long in orderto achieve the desired s ter i l i ty .Flexible, synthetic materials have also beenused for steril ization for some years now, theso-called retort packaging, mainly consisting oflaminates of nylon, aluminium and polypropylene.Because heat steril ization occurs at 121*C, thequalities required of the plastic packaging arevery high; the number of plastics suitable forheat sterilization Is , therefore, limited.

When sterilization Is combined with irradiation,however, I t is possible to reduce the heattreatment, expressed as an Fo value (Fo value isthe process value = number of minutes necessaryto steril ize a product at 121*C), by 501 of theoriginal value7. This results in either a

weight loss decoy

%30

25

20

15

10

S

100 HH

FIG. 3. Effect of relative humidity and Irradiation on weight loss and decay of vegetables.


shorter heat treatnent, or sterilization at alower temperature, e.g. 100'C. Table 6 gives aclear view of a shorter heat treatment.Because of these shorter or lower heat treat-ments less stringent demands are made upon theplastic Material. The combination of heat andirradiation for the sterilization of foodstuffsoffers the following perspectives:- packaging in large units, especially Importantfor conduction types;- greater choice of packing material, whichmeans it can be cheaper;- saving of fossil energy because the treatmentis either shorter or is done at a lower tempera-ture;- better quality of the product.

5.5 Sprout InhibitionTuber, bulb and root vegetables will producesprouts during storage, which results indeteriation of their quality. Sprouting canpartly be prevented by storing the vegetables atlow temperature or by making proper use of che-mical Inhibitors. Particularly under (semO tro-pical conditions adequate cooling is often notavailable and the chemicals used are not alwayseffective against sprouting. A good alternativeis the use of Ionizing radiation. With a dose of0.02 to 0.1S kGy sprouting can be completelyprevented, provided that the treatment Iscarried out when the product Is in its dormancyperiod.For this reason onions should be Irradiated assoon as possible after harvesting. The relation-ship between percentage of sprouted bulbs anddelay in weeks between harvest and irradiationis demonstrated by the following formula:y « 0.44 x 2 + 0.36 x + 3.41in which y fs the percentage of sprouting and xthe delay In weeks8. The results are shown inFigure 4.A disadvantage of the irradiation of potatoes 1sthat It decreases the natural resistance of thetubers to fungi, resulting In a higher percen-tage of rot. The losses can be reduced by payingdue regard to various factors: good quality pro-duct, careful handling, adequate curing periodbefore irradiation and proper ventilation duringstorage. Another problem in the irradiation of

FIG. 4. Relation between sprouted bulb and delaybetween harvest and Irradiation.

potatoes is the after-cooking discoloration(greyness) and the darkening of the processedproduct (chips, crisps, etc.), probably by aninduced Increase In sugar content. Recondition-ing after storage at temperatures higher than15 C may help diminish the extent ofdiscoloration'.

5.6 Delay of growth and ripenessA number of vegetables, such as asparagus andmushrooms, continue growing after beingharvested. The result is a decrease in quality.Also, most fruits are ripened artificially afterpicking, and subsequently go through asenescence process. These phenomena can bedelayed by cooling. However, tropical andsubtropical fruits will not stand storage attemperatures lower than 10*C, because at these

TABLE 6. EFFECT OF COMBINED TREATMENT ON THE Fo VALUE (SEE TEXT) ANDQUALITY WITH REGARD TO A SINGLE HEAT TREATMENT

Product

Strawberries

Pears

Asparagus

Spinach

French beans

Peas

Heat

3.2

10.0

19.3

4.7

17.5

18.0

Fo value

min/ 85#C

min/ 85'C

min/115'c

min/121'C

min/121'C

ml n/m'C

Heat + irradiation

Fo value

0.9

7.2

8.0

0.04

7.4

6.0

min/ 85*C

min/ 85*C

min/115'C

m1n/l2l*C

min/121'C

min/121'C

dose(kGy)

<1

<3

<3

>3

<3

as

Quality

colour

+

+

+

+

improvement1

taste texture

• •

+ •

+ •

• +

+ •

1. • • clear; _• * slight.


temperatures abnormalities are caused in theirphysiology (stress). This disorder Manifestsi tse l f in discoloration, failure to ripen, andchi l l injury of the tissue. Most tropical fruitshave to be stored at temperatures above 12*C. Atthese temperatures, however, the ripening pro-cess (senescence) is stimulated and microbialdecay sets in , resulting in a decrease in shelf-l i f e . Instead of cooling the products they canbe given an irradiation treatment, provided thatthis is carried out immediately after harvest-ing. A delay in ripening only occurs in climac-teric fruits such as mangoes, papayas, avocados,bananas, tomatoes etc. Radiation should takeplace when the fruits ire in the preclimacteric(mature green) stage and relatively low doses( <1 kGy) should be given in order to preventdamage to tissue10. Since these low doses areinsufficient to control mould growth on thef ru i ts , a combined treatment should be given(see 5.7) .

5.7 Disadvantages of irradiationAs every preservation method, food irradiationhas disadvantages as well as advantages. Whentoo high a dose is given, texture and colourlosses can occur. Also, some aromas and f la-vourings are sensitive to radiation so that an"off-flavour" can occur that is analogous to a"deep-freeze taste" or a "tin taste". This canoccur especially in foods with a high protein orfat content.

Where these diff iculties could exist, radiationis done In combination with other preservationmethods, for example with moderate cooling, amild heat treatment or under vacuum. Colour,taste and oàour changes can also be prevented byirradiation under vacuum or at a very low tem-perature (e.g. -80*C).A combination of a mild heat treatment withirradiation Is very effective in controllingmoulds on products which are very sensitive toheat or high doses.The above-mentioned combination gives a syner-gistic effect: the combination has a greatereffect on the 1nact1vat1on of fungi than the sumof the separate treatments (see Fig. 5 ) .Consequently, a lower heat treatment and a lowerirradiation dose can be applied with no adverseeffects on the product.The development and application of this combinedtreatment 1s s t i l l being intensively studied.However, practical applications have alreadybeen started with tropical products such asmangoes, and papayas1! and avocados12. Insteadof a fungicide, a combined heat and irradiationtreatment Is used, which prevents decay anddelays ripening. In the case of the mango, themango weevil is also controlled at the sametime. Furthermore, this combined treatment nowoffers the possibility of transporting the pro-duct by ship instead of by aeroplane, resulting1n a lowering of transport costs by a factor 3.

6. CONCLUSIONS

This review shows that irradiation has itsrestrictions, but also a wide spectrum of appli-cation possibilities. We can, therefore, expectirradiation to claim Its place In the f ield offood preservation, especially where the conven-tional techniques are Inadequate or too expen-sive through lack of fossil energy ( o i l ) .Actual introduction of Irradiated food, however,

fI,

is

dose(kG)) >

FIG. 5. Effect of heat (50*C), irradiation and acombination of both on a D^Q value ofPeniciUium expansum spores.

needs to be done very carefully. Consequently,supporting research is permanently necessary.The speed at which the procedure comes onto themarket oepends largely on regulatory policies.Furthermore, information and advice to both pro-ducer and consumer are extremely important.

RESUMOA fim de prevenir as diferentes formas de

deterioração a que estão sujeitos todos os a l imentos, vários métodos de preservação vim seWdo desenvolvidos nos últimos anos. Além dosmétodos usuais como resfriamento, aquecimento,produtos químicos, etc. a radiação ionizantetambém tem sido usada. Esse método físico depreservação está ganhando cada vez mais terreno na indústria de alimentos porque a aplíca_ção de radiação oferece várias perspectivas. ~

Com relação ã preservação de alimentos, aradiação ionizante produz os seguintes efeitos:- Efeito (micro)biológico. Dependendo da

dose, a radiação pode desinfestar, descontaminar, pasteurizar ou esteri l izar um produto.

- Efeito fisiológico. Pela influência nos processos fisiológicos do produto, a radiaçãopode resultar em: inibição do brotamento ouretardamento no crescimento e amadurecimentode frutos e vegetais depois da colheita.

- Efeito f ísico. Uma dose alta aumenta a pernteabilidade das paredes das células em vegetais desidratados, resultando na diminuição

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de tempo de cozimento e melhora da qualidade.A irradiação oferece um número de possibi

1 idades específicas na preservação de alimentos, devido ao seu efeito preservador sen au 5.wnto da temperatura. Como qualquer métodode preservação, também a irradiação de alimentos tem suas restrições. Quando aplicada emdose muito elevada, pode ocorrer perda na tex 6.tura, na cor e no sabor. Quando essas dificuTdades existem, a radiação i feita em combinação com outros métodos de preservação. Umacombinação bastante eficiente i o tratamentocom aquecimento moderado e irradiação para controle de mofo. Aplicações práticas já estão 7.sendo feitas em produtos tropicais, tais comomanga, mamão e abacate.

Em virtude do amplo espectro de possibiIj^dades de aplicação ê de se esperar que a irradiação lute por um lugar no campo de preserva 8.ção de alimentos, especialmente quando as te£nicas convencionais são inadequadas.

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REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES (N CROP PRODUCTION 147

EntomologyEntomologia

REVIEW AND PRESENT STATUS OF THE MEDFLY PROGRAMIN MEXICO

ENKERLIN S., DIETER1: LIEDO. P.1; ORTIZ, G.!; REYS. J.2; SCHWARZ. A.'

ABSTRACT

The Mediterranean Frui t f ly Cerati t is capitata (Uiedenann) is a Worldwide pest in tropical ,subtropical and some temperate regions whichspread to a l l continents probably from WestAfrica. As early as in 1901 the f l y was reported"from Brazil and later in Northern South Americaand Central America reaching the Mexican borderin January 1977. After petroleum and coffee,f ru i t and horticultural crops are the mostimportant export produces of our country manyof them hosts or potential hosts of the Medfiy.As calculated in 1982 i f established this pestcould cost up to 2.6 b i l l ion U.S. dollars, dueto crop losses and export l imitations. Withthe phasing out of ethylene di bromide as afuraigant i t is of even more importance forMexico to keep this f r u i t f l y out of the country.The s ter i le insect technique is an importantpart of the integrated management of the Medflyand in Southern Mexico we have the largestplant of massrearing this insect.

The paper wi l l deal with different aspectswhich al l have to run as harmoniously aspossible in order to maintain a successfulprogram as we have had until now. These incljjde the massrearing operation i t s e l f , theirradiat ion, packing and shipping of the1e f l i e s , quality control procedures, maintenan^ce and food stocking, f i e ld operations such asrelease, trapping food sampling, insecticideapplications and continuous research forimproving the whole operation, food sampling,insecticide applications as well as a solidquarantine program and good working relationswith the public and with other countries.

'Asesor-Direcdõr General de Sanidad Vegetal yCentro de Investi gad ones Ecológicas delSureste, Monterrey, Mexico.

lD1rect1vos, Programa Moscamed, DireccTon deSanidad Vegeta*, Secretaria de Agricultura yRecursos Hidráulicos, México.

Introduction

The Mediterranean Fruitf ly Ceratitiscapitata (Wiedemann) is one of the most Impor-tant f rui t pests in the world having many pr i -mary and secundary hosts depending from thespecific ecological area and/or host availa-b i l i ty . The importance of this f ly at the sametime increases much in countries or in areaswhere frui t exportation or interstate movementis a common commercial practice. The abovestatement is also true for other f ru i t f ly spe-cies, in the Americas mainly the Genus Anastre-pha spp. The standard practice so far to con-trol these pests is the use of very effectiveand rather save bait spray combined with cul-tural and biological control measures in someareas for f ru i t of internal or local consump-

and fumigation with etheylene dibromideof commodities for the export market; how

ever EDB is being phased out as i t has beenproven to be carcinogenic and presently, a l -though methyl bromide will be used for somef ru i t , no better economic or practical al ter-native is known, even though extensive researchmostly in United States was iniciated in thelate 1970's when the possible banning of EDBbecame public. This fact has increased "manyfold" the Importance of the Medfly and otherf iu i t f l ies in many countries. In Mexico ascalculated in 1982, losses could have reachedcne bil l ion U.S. dollars In f ru i t damage and 1.6bil l ion due to export limitations!. Fruit andhorticultural export of our country at presentis third in value after petroleum and coffee.In the United States interstate fruit-and hor-ticultural crop movement as well as for exportare also economically very important. But inother countries such as most Central AmericanRepublics, crops are grown practically only forthe local market with l i t t l e efforts of controlling the Medfly, which was f i rs t detected inCosta Rica in 1955, although reported fromBrazil as early as In 1904' from where i tspread to Argentina, Peru, Chile and al l theAndean countries. Again In Southamerican countries Brazil, Chile, Peru and Argentina haveanImportant export market and have to fumigatefruit-and horticultural crops to be send tocountries where the Medfly is under quarantine,Caribean countries Including Cuba, also.


The presence of the Medfly in El Salva-dor, Honduras and Guatemala originated an emergency program to halt this pest from furtherspreading and to prevent its entry into Mexico,country which since 1927 had established anexternal quaratine. Furthermore in the 1970'spi cms were developed to establish a mass-rearing plant in El Salvador for producingsterile flies as part of the control strategy,but this program could not be carried outbecause of the sociali-economic unrest In tintcountry. In 1975 a joint Mexican-GuatemalanCommission was formed^ but the control effortswere not efficient enough to keep the Medflyfrom spreading through Guatemala very fastalong the coffee belt. In 1976 an infestationas close as 70 miles from the mexican borderwas detected in Escuintla and the frist Medflyin Chiapas, Mexico was trapped on January 31,1977. By 1979, even after big efforts to avoidits incursion into Mexico, the fly had reachedthe Isthmus of Tehuantepec covering over 0.78million hectare*. The Direcciõn General de Sanidad Vegetal, ZARH, decided to build its ownplant in Metapa, Chiapas close to the borderwith Guatemala and established the "NationalProgram for the Control and Eradication of theMediterranean Fruitfly" at present generallyknown as "Programa Moscamed", which from thebeginning worked in coordination with the U.S.Department of Agriculture and received supportfrom FAO through emergency funds> from the FAO/IAEA Joint Division through a Technical Assis-tance Program and from OIRSA (Regional Interna-tional Organization of Agricultural Protection).

Experts in different aspects of fruitflycontrol including ecological studies, tiapping,fruit sampl.ing, host preference, ground andaerial Insecticide bait-spraying, mass-rearing,irradiating and release of sterile flies camefrom several countries and we are thankful toeach and everyone.

The Rearing FacilityGeneral Aspects.- Plans for the rearing

factory were drawn, under the leadership ofIng. J. Gutierrez Samperio and Ing. PatrickPatton; these were discussed with the expertsin rearing fruitflies, specially the Medfly inHawaii and in Vienna, Austria; the"SeibersdorfSystem" was basically adapted with some in-putfrom the "Hawaii S;stem". However, neitherlaboratory had experience in rearing 500 mil-lion flies a week which was the initial goalof our program. Therefore many changes weremade and many adaptions of the original equip-ment had to be under taken. Even now constantimprovements are made for the present rearingcapacity of one billion flies per week. TheMedfly factory is known today as the "MetapaSystem". The total area occupied amounts to140,000 m2 corresponding 3,fi00 m to therearing facility; 2,000 m2 -o supporting unitsspecially manta inance, machinery for control lingtemperature, humidity and light in the rearingand holding rooms, a documentation facility forprinting reports, extension and technical bul-letins, a photographic laboratory, packing andholding rooms of pupae after irradiation, etc.;1,000 m2 are occupied by ware houses for stor-ing feeds mainly, with a capacity for about 420tons or enough feed for threft months as theweekly diet for larvae is up the 60 tons whenoperating at full capacity; 300 m2 for offices

and about 1,500 m2 for housing of technical andadministrative personnel.

The Rearing Laboratory

This laboratory has an egging room withabout 40 million adults of which 30 aresexually mature and 10 are in the maturingstage. The aluminium cages are 2.8 m. high, 2m. long and only 20 cm. broad, covered withnylon cloth through which the females lay theireggs which fall down into a collecting troughwith water. There ij a total of nine lines ofsix cages each suspended on a monorail formoving them through the room. Each cage stays12 to 13 days in the room, as the egg layingcapacity of females drops after this period.Protein hydrolysate and sugar is the adult foodand drinking water is also provided. About1,700 million eggs are produced per week whichare collected from the troughs, separated andmeasured volumetricaily and then placed intransparent plastic containers with ultravioletlight sterilized water, which are taken intothe incubation room, mantained at about 26 °C.Air is bubbled through the containers hoping fora more uniform hatch. When ofcaeiving the firstneonate larvae, these and th» remaining eggs are"seeded" on diet by means of a volumetric dis-penser 'oping to end up with 180 thousand lar-vae per tray. These trays are placed on rackswhich are moved to the larval starting roomwith a capacity of over 2,800 trays or a totalof about 510 million neonate larvae per twodays. The new diet^ contains soybean floureliminating sugarbee' bagasse, thus avoidingmany problems, yet obtaining at least as goodflies as with the old diet. All diet ingre-dients are continuosly monitored for roicrobialcontaminations and quality, as during 1982 andbefore, several bacterial contaminations in therearing trays were found, greatly reducing theproduction in quantity and quality. The rearingprocess in several aspects is now carried outunder much asepsis having avoided thus farprevious problems of contamination.

The larval starting room is held at 29to 30 °C and at a relative humidity of 85 to90%, in both aspects some what higher than thegeneral room for larval development, intowhichthe racks are moved after 48 hours. This roomhas a capacity of over 7,000 trays and up to1,275 billion larvae per week. Trays in thisroom are checked for adecuate humidity in thediet and water is added as needed. When thelarvae start to accumulate on top of the dietand some start to pop, the racks are moved tothe tumbling area for separating the larvaefrom the diet. The tumblers are 3 m. long andsomewhat over 1 m. in diameter with six sidesconsisting each of perforated metal sheets.These tumblers rotate one sixth of their sidesevery 3 seconds thus moving the 96 kg. of dietand the larvae which fall through the perfora-tions on to a collecting cloth with fiourescentlight. After two hours up to 90% of the larvaeare collected yielding about 200 ml. per load.The diet with the remaineder of the larvae isplaced on a moving band going into an extrudermaking the diet with dead larvae into a pelletabout 5 cm. in diameter, which 1s used as cat-tle feed; 120 °F are applied to be sure to killall the larvae. The full grown larvae are col-lected and placed on pupation trays where naked

1S2 OEA-CIEN/CNEN, CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

pupation tanes place. Thes; trays are storedon racks and taken to the pupation room keptdark, at 21 to 23 °C and two or three dayslater they are moved to the pupal maturing room.When they reach the age of 24 hrs. before f l iesemerge-this can be checked by the eye color-,the pupae to be irradiated are placed in plas-t ic containers. Oay-Glo dye, 2 gr. per 1 l i t e rof pupae is added to the container. The puoaefor re-stocking the egging roon, reared at thelarval stage at lower densities for gaining inweight and quality, are separated and takenover to that unit. During 1984, until Septem-ber and taking pupal weight as the basic c r i -ter ia , an average of about 673 million f l iesper week were produced at the rearing labora-tory.

I t should be mentioned that this amountis only about 40% of the in i t ia l number ofeggs obtained. All along there are losses:not al l eggs are seeded, percent hatch is not100%; from neonate larvae to the pupal stagethe highest loss occurs due to mortality andbecause larvae that do not leave the diet inthe tumblers, after two hours, are disgarded.During the pupal stage until obtaining adultsthere is again a percent loss However wefeel , that the rather small losses of thebiological material during the rearing processare negligible as compared with the cost thatwould be involved in obtaining higher yieldsof f l ies .

The main rearing , xess comes to an end-,probably the final step is irradiation usingcobalt 60 as radiation source in a JS-7400irradiator obtained from Atomic Energy of Cana-da, Ltd.; this unit is separated ompietely fromthe rearing"facility. Presently i t . 5 Krad areapplied placing plastic containers with 8 I t .of dyed pupae in aluminum tote boxes whichenter the radiation chamber by a pneurcaci:system. This whole process is str ict ly con-trolled and all precautions are taken so thati t is impossible that unirradiated pupae leavethe chamber or that a accident may occur.

Quality Control

This is one of the most important as-pects of the laboratory described by Orozco eta l l . 6 . All phases of the rearing process arecontinuosly monitored beginning with the dietingredients and the prepared diet, number ofeggs produced, percent hatch, larval mortalityand duration, pupal weight and percent adultemergence among others. After irradiationagain pupal hatch is taken together with per-cent steri l i ty of males and females, f l ightabi l i ty , longevity and others. One of the mostimportant tests is mating propensity; this testIs run only once a year but really is the keytest to evaluate the performance of the re-leased f i les in the f ield where they have tocompete in the "real world", with wild males.As soon as more mat ings among laboratory rearedmales and females occur, one has to be suspi-cious of having selected a laboratory strain orbiotype with a different mating behavior. Mostof the quality data are being computerizedwhich will make i t possible In the future tofind out problems in the rearing or irradatingprocess the fastest way possible.

Field Operations

Release of Sterile Fl ies. - Afterirradiation, pupae are taken to a holding roomplacing 20,000 per paper bag which containwrinkled paper for increasing the inside sur-face when f l ies emerge. Also a strip of paperimpregnated with dry sugar is added as food.About 24 hrs. later a l l good f l ies should haveemerged and are ready to be released either byplane or by helicopter, through a shoot wherethe bags are ripped open, thus actually deliv-ering flying adults. Release of chilled adultshas been discarded but some pupae are packed insmall, specially designed carton boxes whichallow a more even distribution of the Medflies.Presently 60% of all the f l ies are released inthe 320 hectare release zone, and 40% in Guatemala along a 20 km. wide strip. This area aswell as the amount of f l i es , change dependingof reinfestations in Mexico, number of f l iesproduced and other factors.

Trapping. This is one of the most impojtant activities of the Mexican Medfly Program.The number of traps per zone and the size ofthe zone itself as well as the servicing timeof traps change, depending on the necessitiesat any given time.

Presently 1580 traps are serviced everyseven days in the Release Zone at a density ofone trap per four square kilometers. The mainpurpose is to monitor the sterile f ly releases.The free zone "A" presently a 20 km. wide stripright behind the release zone, includes 2,000traps, also serviced every seven days; 4,500more traps are in Zone B which includes therest of Chiapas and are serviced every two weeksas well as the 20,000 traps in the rest of Mêxj[co and which are placed in f ru i t growing areas,air-and seaports, bus-and railroad stations,border crosses, wholesale markets, etc.

Jackson traps are used in al l the zones;these traps consist of five parts: the trapbody made of plastic coated cardboard, theinsert coated with stickum, the trap hanger, awick and the wick holder. Trimedlure primarilya male attractant is added to the wick. Thesetraps are rather inexpensive and easy to handle,their trapping efficiency is quite low but atpresent no better attractant and/or trap isavailable.

Fruitflies caught inside the trap areidentified by an expert, preferably in the la-boratory. Trapping i tsel f is quite complicatedunder Chiapas conditions which include rainforests and hillsides that are often inacces-sible by even four wheel drive cars; therefore,this activity is also carried out by foot byhorses or mules, motorcycles, boats and even byhelicopter.

Fruit Sampling.- This is also a veryimportant activity mainly as the trappingefficiency is low or in the release zone, werei t is the only practical method. The amountoff ru i t collected each year has been variable butuntil July 1984, 253 tons of different medflyhostfruits have been gathered of which about onethird was cut in search for larvae. Eachsample varies from 1 to 200 f ru i t or 0.2 to3.0kg. depending on size and weight. Also

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 1S3

sampling activities are carried out in the soilin orchards with much fallen fruit. Samplingof fruit is programmed in accordance with thematuration process through out the whole year.Again some remote areas with hosts are veryhard to reach. Part of the fruit is cut in thefield and if larvae are found, these are takento the laboratory. The rest of the fruit isplaced In polyethylene bags and also taken intothe laboratory wher» it is placed in specialboxes in which mature larvae leave the fruitand fall into vermicuiite for pupation. Thepupae are collected and taken to the adultstage. Also inverted old tires are used toobtain larvae in a more direct way; If theyleave the fruit they fall into a funnel andinto a jar below.'

One other aspect of fruit sampling isthe "Caimito operation" (Chrysophyllunt cainitoL.) This is the most important alternate hostearly in the season when no ripe coffee beansare available. Therefore all the trees of thisspecies are stripped off their fruit and all ofit in the local markets is bought.

Bait Spray

Inmediately after detecting the first flyin México in January 1977 ground and aerial baitspraying was iniciated. For aerial bait sprays200 cc Lucathion (malathion) 96% ULV and 800 ccof PIB-7 (protein hydrolysate) per hectare areused. However during the year of 1984 no aerialspray has been necessary as compared with 1979when close to 1.8 million liters were appliedand about 49 thousand during 1983.8 Groundspray was highest during 1981 with about 12,000liters but-only close to 1,000 were aplied in1984 until July using different types of groundsprayers. In backyards with hosts the socalled "killing bag" is used consisting ofsmall sacks filled with sawdust soaked in aprotein hydrolysate-trimedlure maiathion-mix-ture.

Regulatory Control and Extension

This is a very important part of theMedfly program but at the same time one of themost difficult, as many people from Guatemalacross the border all along the coffee beltbeing hired for picking beans, carrying withthem fruit among other belongings. Also in thelowland and in the highland contínuos crossingtakes place as people want to escape the socialunrest. At official crosses, where vehiclesenter into México strict quarantine is observedchecking for fruit, which Is confiscated andincinerated, and applying insecticide fog. A11host fruit produced in infested areas In Southe m Chiapas must be fumigated before leavingthe state. With the prohibition of ethyl enedibromide regulatory control will be much moredifficult.

The public 1s continuously Informedabout the importance of the campaign againstthe Medfly through the news media, by bulletinsand leaflets, etc. but also by means of personalvisits to villages explaining the people aboutquarantines, cultural control practices, groundand aerial spraying as well as release of sterileflies. However, even with all this effort sometimes severe problems have to be faced with ~

more of a political origin than technical.

Conclusions

The Mexican Medfly Program has been verysuccessful pushing this pest way back into theSouthern part of Chiapas during 1979 when 360thousand hectare were cleaned out. During 1980and 1981 the area infested with Medfly wasfurther reduced and by September of 1982 Mexicowas declared free of the pest. However, as theinfestation in Guatemala is very high, Chiapaswas re-invaded during 1983. Although thesituation is under control, containing the ftedfly along the border with Guatemala, we thinkthat the final and definite solution will bereached when the fly has been eradicated fromall of Central América and Panamá. To achievethis goal enormous amounts of funds must bemade available and the social problems in thearea must be settled. In any event the Mexicaneffort of using the Sterile Insect Techniquetogether with other control measures tosuppress the Medfly has been and is successful.However, this success has been possible onlyby the close cooperation with Guatemala and theUnited States of America and with othernational and/or international organizationssuch as the FAO/IAEA Joint Division of theInternational Atomic Energy Agency.

Acknowledgements

To all the persons at all levels of thePrograma Moscamed that have made a great effortin containing the Mediterranean Fruitfly inthe Southern most region of Chiapas, Méxicothus avoiding an agricultural disaster for ourcountry.

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* Mostly recent papers of the "Programa Mosca-med" are cited. For more detailed informa-tion please write to the Medfly Program, D1-recciCn General de Sanidad Vegetal, SARH;Guillen» Valenzueia, Viveros de CoyoacSn,México, D.F.

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NCOIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 1M

Soil MicrobiologyMicrobiologia do Solo

ABSORÇÃO DE HIDROGÊNIO POR Azolla-Anabaena:COMPORTAMENTO DA HIDROGENASE UPTAKE E ATP-DEPENDENTENO SISTEMA Azolia-Anabaena.

RUSCHEL, A.P.'; FREITAS. J.R.'; SILVA. P.M.1

RESUMO

Foram realizados experimentos com o objetivo de estudar a absorção de hidrogênio pelo svstema Azolla-Anabaena. Plantas de Azolia foramincubadas sob diferentes atmosferas usando otrit ium como elemento traçador. a) Ar atmosférico + 3 H 2 ; b) Ar • CO2 + fy + CO; c) Aratmosférico • ^ 2 + CO; d) Ar + ^ 2 + CO + CO2com a finalidade de conhecer-se os caminhos metabõlicos do hidrogênio absorvido via hidrogenase e nitrogenase. A Azolla-Anabaena apreseritou absorção de hidrogênio maior na presençade argõnio que na presença de ar atmosférico.0 monoxido de carbono diminuiu a absorção dehidrogênio. Existem evidências da reciclagemdo hidrogênio evoluído via nitrogenase.

INTRODUÇÃO

0 sistema Azolla-Anabaena ut i l i za-se do N~-atmosférico e consequentemente duas reaçõesocorrem promovidas pela enzima nitrogenase, is^to é , fixação de N2 e evolução de H£ (Peters e ta i , 1977). Assim sendo o conhecimento da recT"cTagem do hidrogênio evoluído é de suma importancia, tendo em vista que perdas de energiaocorrem durante a reação de evolução de hidrogênio (SCHUBERT et a i . , 1976).

Os mi cr organismos conhecidos capazes de ab_sorverem o H2 (H+uptake) possuem hidrogenase at1va. Assim, no presente trabalho tentou-sever i f icar a presença da hidrogenase uptake ehidrogenase ATP dependente (N^-ase-evolução deH2) no sistema Azoiia- Anabaena.

MATERIAIS E MÉTODOS

As plantas de Azolla foram desenvolvidas embandejas de plástico (31) com solução n u t r i t |va l ivre de nitrogênio (TABELA 1 ) . As plantas

TABELA 1 . Solução n u t r i t i v a u t H 1 n d » par* o c m c i M n t o d*A z o l l * .

SOL. NUTRITIVA

K2SO4

MgS04.7H20UHPO4

CiS04

FeEDTA

Sol . Nicronutr

0.5H

1,0 N0.0SH0.01M

• 1 / 1

5

Z

100

200

1

1

•SOL. DE MICRONUTRIENTES 9 / I

H3BO3

M)C1z.4H20ZnS04.7H20

CuS04.SH20H2*°4-H2°

2.86

1,810.22

0.080,02

'Pesquisadores do Centro de Energia Nuclear naAgricultura - CENA, Piracicaba, 13.400, CP 96.

2Aluno de Pôs-Graduação em Energia Nuclear naAgricultura-CENA; Bolsista da CNEN-

cresceram em casa de vegetação durante o perío_do de 3 semanas até que toda a superfície da ~bandeja se encontrasse tomada pela Azolla. Avariedade uti l izada para o experimento foi aFi l iculoides.

0 experimento foi montado para observação daatividade da hidrogenase uptake e evolução dehidrogênio em diferentes atmosferas. Foi reali^zado com 2 repetições e 5 tratamentos a seguir:(a) atmosfera ambiente; (b) atmosfera ambiente+ monoxido de carbono (2,8% v/y; (c) argõnio +CO2 (1* v / v ) ; (d) argõnio + C02 (1* v/v) + monoxido de carbono (2,8% v/v) e (e) Azolla morta.

Transportou-se lg de Azolla para frascos devidro de 35 ml de volume. Os frascos foramfechados com tampas de borracha. No tratamento(b) adicionou-se 1 cc de CO; nos tratamentos(c) e (d) fêz-se um f l . xo com argõnio por 2 mlnutos, até que todo ar fosse eliminado, e entãoInjetado 0,35 cc de C0? e Icc de CO no tratamento (d ) .

Para obtenção de Azolla morta (tratamento( e ) ) , fêz-se várias tentativas: a) por pressãoa quente em autoclave, b) Azolla fervida emágua, c) Azolla tratada por-vapor de água e d)Azolla imersa em nitrogênio l íquido. A Azollamorta que permaneceu mais semelhante â Azollaviva, em seus aspectos f ís icos, fc i a obtidaatravés do nitrogênio líquido. Ut111zou-se lgde Azolla morta obtida através da imersão emnitrogênio líquido.

Em todos os tratamentos foi injetado Icc de3H2 com atividade de 1,9 uC1 e incubados ã tem

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 1M

peratura ambiente. Após 1 hora de incubação,abriu-se os frascos para que o hidrogênio nãoabsorvido fosse eliminado. Una certa massa deAzolla( z 0,30g) foi então transferida para ofrasco oxidador, para completa combustão daAzoiia, resultando em CO? e ^ j O (água t r i t i £da). Como frascos oxidadores foram utilizadosErlenmeyers de 500 ml, com tampas de borrachanas quais inseriu-se um f io de nTquel-cromo formando na parte inferior uma "cestinha" onde colocou-se a Azolla para oxidação. Transferiu-sea ãyua formada para frascos de cintilaçao contendo 20 ml de solução cintiladora de Pattersone Greene, (1965). Os frascos foram então levjidos ao aparelho de cintilaçao líquida modeloBeckman LS-23U e medidas as respectivas taxas decontagens.

As Azolias restantes (- 0,70g) foram reincubadas para observar a evolução do ^Ho. Após Thora de incubação em laboratório, retirou-se5cc do gas do interior do frasco, injetaqdo-ono oxidador para promover a oxidação do 3Ho emágua segundo a equação: 2*Wi + O2 • 2*82^

A água formada foi transferida para frascosde cintilaçao com solução cintiladora e analisa^da (cpm) no cintilador iTquido.

Uma outra sir ie de amostras com os mesmostratamentos citados, foi incubada por meia horacom 105 y /v de acetileno, para observação daatividade da nitrogenase pelo método da reduçãodo acetileno (HARDY et a i , , 1968). 0 etilenoevoluido foi medido no cromatõgrafo de gás modeIo Beckman GC-65.


No experimento estudou-se a absorção do «2e atividade da nitrogenase da Azoila-Anabaenasob diferentes atmosferas, bem como o efeito dainibição das atividades das referidas enzimaspelo monóxido de carbono (TABELA 2 ) .

TABELA 2. Atividade da nitrogenase e taxa de contagem para absorçãoe evolução de 3H 2 pela Azolla incubada em diferentes atnosferas. Média de 2 repetições.

TRAT. AT.N2-ASEmol.-l.h-'

ABSORÇÃO EVOLUÇÃOcpn.mg-1.h-1 —

ARAR * CO

ARGDNIOARGONIO

CONTROLE

• co2

+ COj •(AZOLLA

COHORTA)

20022

1664

,2,7,2

.8

74,475,5

180,2

72, l7,84

Observa-se que a Azolla estudada é H+

"uptake", pois em presença de ar atmosférico ouArgônio houve absorção de \o, sendo maior napresença do Argônio, indicando que ocorre a recíclagem do hidrogênio evolui do ATP-dependentevia nitrogenase.

Foi observado que ocorreu in ib ição da hidrogenase ATP-independende unidirecional H^-uptaFepelo CO somente na presença de Argônio, seme

lhantemente ao observado por SMITH e t a i . 1976os quais trabalharam com bactérias assimbiõt^cas fixadoras de Nitrogênio.

A at ividade da nitrogenase f o i in ib ida peloCO. Na presença de Argônio a in ib ição fo i de97% e na presença de ar atmosférico f o i de B&i.Portanto, ocorreu uma in ib ição maior da enzimanitrogenase em presença de Argônio, o que estáde acordo com POSTGATE 1971.

Nas condições experimentais u t i l i zadas nãofoi possível observar-se at iv idade da hidrogenase ATP dependente (hidrogenase via ni trogenasejexceção quando as plantas estavam sob atmosferade argônio + monõxido de carbono (TABELA 2 ) .Tendo em vista os erros experimentais que poderão estar envolvidos, devidos ao período de iricubação muito cur to , e baixa marcação com o t r it i o da Azo l la , sugere-se que a at iv idade da n |trogenase para a evolução de hidrogênio devaser melhor estudada no fu turo .

SUMMARY

Experiments were car r ied out with theobjective of studying hydrogen uptake in theAzolla-Anabaena system. T r i t i u m was used ast racer . Plants were incubated under d i f f e ren tatmosphere composition: a) A i r + 3H2; b)Air +C0? + 3H2 + C0; c) Air + 3 H 2 + CO; d) Ar + CO2+ 3 H 2 + CO to study the pathway of absorbedhydrogen in the Azolla-Anabaena system. Azoila-Anabaena showed greater hydrogen uptake underargonium atmosphere than under a i r . Carbonmonoxide decreased hydrogen uptake. There areevidences of recycling of the hydrogen evolvedthrough nitrogenase.

BIBLIOGRAFIAHARDY, R.W.F., HOLSTEN, R.D. , JACKSON, E.K. e

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1M OEA-ClEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP. BRASIL NOV., 19-23, 1984

ANÁLISE DA BIOSSlNTESE DE RNA EM CÉLULA DE FUMO INFECTADOPELO VÍRUS DO ANEL DO PIMENTÃO (VAP)

SILVA. D.M.1; NOGUEIRA. N I . ' ; LAGE, G.!

RESUMO

No presente trabalho foram analisados os resultados sobre a biossTntese do RNAdo vírus doanel do pimentão e a possível influência do vT_rus sobre o RNA celular no nucleolo, mitocon_drio e cloroplasto através de radioautogramlsobtidos ao microscópio eletrônico.

As análises das densidades de grãos de prata(grãos de prata/um?) evidenciaram que a presença do VAP na célula parece a l terar o transportede uridina-3H para o inter ior da célula hospedeira.

Considerações a respeito de um possível envolvimento dos mitocondrios com biossTntese cfoRNA do VAP indicam a baixa probabilidade dessefato complementando trabalhos anteriores indj_cando que a biossTntese de pelo menos um dostipos de partículas do VAP se dã no nucleolo eque o mitocondrio ao qual se associam partícuIas do VAP não deve estar envolvido na biossTntese do RNA v i r a l .

INTRODUÇÃO:

0 vírus do anel do pimentão (VAP) foi encontrado em São Carlos (Estado de São Paulo) e fõiinicialmente estudado na Seção de Viroiogia ,IAC por Costa et a l i i .

Pertence ao grupo Tobravirus, exibindo doisgenomas complementares, razão pela qual é tambem um vírus mui t i componente.

As duas partículas nucleoproteicas consti tuintes do sistema VAP são sob certo ponto de vTs_ta compementares e diferentes.

O_RNA da partícula curta (55nm) codifica oscapsõmeros e há evidências de controle dos sintomas sistêmicos em espécies solanáceas; o RNftda partícula longa (220nm) codifica pelo menosduas proteínas de pesos moleculares 140e 170.000D, codifica a sua replicase, controla lesões Iocais em Nicotiana tabaccum e N. glutinosa.

'Pesquisadores-CENA/USP, Caixa Postal 96, 13400Piracicaba, SP., Brasil

2Esco1a Superior de Agricultura de Lavras, Caixa Postal 37, 37.200-Lavras, MG., Brasil

Experimentos realizados com protoplastos i £fectados com o VAP e mantidos a 22°C permitiramdetectar as primeiras partículas íntegras numperíodo de 7 a 12 horas (Harrison et a l i i , 1976).

As partículas longas do VAP foram produzidasprincipalmente entre 15^e 28,5 horas após a iinfecçao enquanto as partículas curtas sao s in te t [zadas entre 23,5-37 horas pós infecção(Harrison et a l i i 1976).

Em 1971, Harrinson e Crockatt, sugeriram apossibilidade de que a síntese do RNA do VAP poderia ocorrer no mitocôndrio.

Uma outra sugestão mais devida a uma extrapc»lação do que a observações experimentais seriaque a replicação dos tobravTrus estaria envolv_i_da com cloropíastos pois eles se rompem sob coridiçoes de clorose e infectado com uma estirpedo Tobacco ra t t l e virus (de Zoeten, 1966).

Assim, considerando os dados obtidos pelatécnica de radioautografia, a nível de microscopia eletrônica, analisaremos a biossíntese dosRNAs confrontando alguns aspectos em célula sa_dia e célula infectada pelo VAP.

MATERIAL E MÉTODOS:

No presente trabalho foram uti l izadas plantasde fumo (Nicotiana tabaccum L var. Tirkish NN)cultivadas em casa de vegetação. As plantascom aproximadamente 15cm de al tura foram inoculadas mecanicamente com extrato de fumo infectado com o VAP através de fr icção das folhas previamente cobertas com carborundum. Plantas dêfumo controle foram friccionadas com tampão,sem vírus.

0 inõcuio fo i preparado com extrato de folhas de fumo doente (VAP) e igual volume de tampão de fosfato 0,2M, pH 7.2, contendo s u l f i t ode sódio a 0.01M.

Após 10 a 15 dias da inoculação folhas defumo provenientes de plantas exibindo sintomasda virose foram selecionadas e delas foram reti_radas pequenos retânguios de 1 x 2nro. Idênticoprocedimento para obter tecido controle, fo if e i t o com fumo sadio.

A seguir os pequenos retângulos tanto de plantas doentes como de sadias foram mergulhadas em


soluçio aquosa de AMO na concentração de 75ug/•1 durante 16 horas. Siaultaneaaente, iguaisretângulos de plantas sadias e doentes foraa•antidos nas nesms condições em igua destiladapara servirea de controle.

Apôs este período de teapo ea igua ou AMD asreferidas peças foliares foram imersas ea unasolução de uridina tr i t iada (atividade específjca 29,3 curies/aml) durante três intervalos deteapo: 3, 5 e 9 horas. Após estes intervalosas aaostras foraa lavadas três vezes com uaasolução taapão de fosfato Q.15M, pH 7,2 durante1 hora, i temperatura de 4 C. A seguir foi realizado o tratamento usual para Microscopia ouseja fixação dos espécimes coa glutaraldeido 31ea taapão fosfato 0.05M pH 7,2, lavagens comtampão fosfato 0.15M pH 7,2, pós fixação coatetrõxido de osaio IX ea tampão fosfato 0.15M,desidratação gradual com acetona e infi l traçãocom a resina Epon 912 (Sulft 1961). A seguiras peças foliares foraa colocadas ea moldes deborracha apropriados e preenchidos com resina af i a de obter blocos com material fo l iar inclui^do. Estes foraa levados as estufas de 38, 45e 60°C durante 8, 16 e 24 horas respectivamente

Os cortes ultrafinos foraa colocados ea grades de cobre de 200 aesh previamente cobertoscoa películas de colodio e carvão. Para a têcnica de radioautografia foi utilizado o métodode alça de Caro e Van Tubergen (1962) modifycado por Stevens 1966. As grades contendo oscortes foram fixadas no topo de pequenos bastonetes de vidro com auxílio de uaa cola aproprTada. A cobertura com emu)são fotográfica11ford L4 foi fe i ta da seguinte forma: - uma aiça de aço de 12n» de diâaetro foi mergulhada naemulsão diluída (1:1) em água bidestilada manttda a 33°C. Após solidificação da gelatina umaoonocamada da eauisão foi aplicada sobre os cortes colocando a alça sobre a grade. As gradescobertas foram mantidas a 4°C numa atmosfera seca em ausência de luz durante 2 meses aproximadamente.

Após esse perTodo as grades contendo os cortes foram colocadas em contacto com o reveladorMicrodoi X da Kodak durante 5 minutos a 2Z°C.Após lavagens seguiu-se a fixação com tiossulfato de sódio 31 em água 22°C durante 2 minutos ê45 segundos e em seguida foi procedida a remoção da gelatina (Bienz, 1977).

Os cortes foram coloridos com acetato deurjinila 2,51 em água durante 6 min., lavados 60 vezes com água bidestilada e coloridos com c i t n Tto de chumbo segundo Reynolds (1968) durante 4min. e novamente lavados com água bidestilada.

A seguir os cortes foram examinados e fotografados ao Microscópio Eletrônico Elmeskop TAda Siemens operando a 80.000 volts.


As contagens dos grãos de prata/um2 correspondentes aos diversos tratamentos em 3 Intervalos de tempo sugerem alguns efeitos do VAP sobre a sTntese de RNA do hospedeiro e dá ai guiasinformações com respeito ã biossTntese de seupróprio RNA.

Os resultados totais das "densidades" dosgrãos de prata a 3,5 e 9 horas após Introduçãoda uHdina tr i t iada das células sadias e doerttes tratadas com água ou AMD estão na TABELA 1.

TWELA 1. tesultados toUis tes "dtnsidadts* dos «rios dt prata i3 . S t 9 horas apôs introdução dt uridina trittada dasciluias sadi»» * dotntts, tratadas COB ÍQJM OU MD.

s •s •

mVAP

H20

AMD

* HjO

• «MD

H0MS AMK

3

12.22

0,91

13,44

1,41

M>IÇU DE URIDINA

5

11.67

0.05

7.30

3,78

TRITIADA

9

9,78

0,22

5.27

2,13

Confrontando-se os resultados dos tratameritos (VAP + H2O) e (S + H2O) pode-se observarque a taxa de sTntese de RNA nos dois casos ésemelhante durante as primeiras 3 horas de ir»corporação de uridina marcada. Nos dois perTodos seguintes hi indicação de que a presença <IoVAP na célula afeta razoavelmente o balanço metabõlico do RNA, que cai acéntuadamente, entre3 e 5 horas após adição de uridina-^H, a um nível menor do que na célula sadia controle. Cpossível que apôs 3 horas de experimento a in_corporação da uridina marcada no RNA viral e celular r e f l i t a alterações do intercâmbio céluia-meio como alterações nas translocações do composto marcado. ~

Considerando os dados referentes ã incorporação de composto marcado principalmente no RNAviral do tratamento (VAP + AMD) observa-se quea quantidade de RNA marcado é bem menor que otratamento (VAP + H2O) indicando ação do AMDsobre o RNA normal.

Embora menor a ocorrência do efeito do AMDtambém se faz sentir nos dois períodos seguiiites. Contudo a julgar pela proporção de grãosde prata nos 3 intervalos após adição de uridi^na marcada, a proporção de grãos de prata é crêscente, indicando que o AMD não afeta decisivamente a biossíntese do RNA v i ra l . Muito maisintenso é a ação do AMD sobre a síntese do RNAcelular das células sadias, evidenciando suamaior permeabilidade na célula sadia em comparação com a célula vi rosada, além de uma provãveTredução na taxa de síntese de proteínas e enzi_mas necessárias aos processos de penetração,transporte e Incorporação do nucleotídeo marca,do no RNA viral ou celular.

Do exame dos dados da tabela 2 duas regiõescelulares merecem especial comentário com relação ã biossíntese de RNA.

A primeira é a região nucleolar que em traba

TAIELA 2. Dttuludoi i * r t H *4n»tdidM" dos jr ioí «t prata n « v t n i iírws ctlulêrts dt céluUi tnttdts ou não cem AMD M 3 (nt*rv«Io» ipót «ílçio dt ur td lm-4.

IHTERVALO TMTMHTO «OCIEO «UCIEOIO UOKOPUtSTO HITOCOMIMIO CITOftASM

0 " 3Vi

. -^J - M

S + H?0S + AnDVAP • H9OVAP * m>

S t HiOS * ArVVAP • H?0VAP • AMD

S • H OS t MDVAP < M?0V » » AND

4,000,515,300,92

1,150,022,221,08

1.410,121.4?0,91

6,510,106,260.15

8.890,003,741,92

7,Uo!o53,400,69

0.4?O.OS0.390,02

0,350,020,310,25

0,350,040,130.14

1,220,251,4!0,3?

0,520,011.000,50

0,100,010,300,37

0,070,000,040.00

O.OS.30,72x10 3

0,030,03

0.04 .0,3 xlO'2

0,020,02

1*1 OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

Iho anterior foi deaosntrado ser o local aalsprovivel * biossTntese do MiA do VAP (Nogueira,1978). Neste trabalho não foi possível deaonstrar se as partículas longas e/ou curtas e r asintetizadas no nucleolo M S levando-se m conta que a razão partículas longas : partículascurtas auaenta no decurso da doença a possibTlidade de sua replicação na região nuclear nãopode ser descartada.

A segunda ire» de biossTntese de RUA de interesse i a dos aritocÕndiios ea vista da con?tante associação doVAPcoa essa organela. AnaUsando os dados da tabela 2 relacionados coa~os altocôndiios nos tratamento» (VAP • H20) e(S • HjO) nota-se que enquanto a sTntese do MAaitocondrial cai consideravelmente no primeirocaso no trataaento (VAP + H9O) cai coa amor Intensidade Indicando U M certa atividade altocondrial na presença do VAP. ~

£ interessante notar que no trataatnto(S • AMD) espedalMnte no segundo e terceirointervalos de awstragea a sTntese de RUA do•Uocôndrio era praticimente Zero, M S nos trataacntos (VAP • AMD) a sTntese do RNA, predomTnanteMnte virel^ exibiu 1» mínimo no pr iMirõintervalo e ua aaxiao no segundo. Este resultado tea pouca probabilidade de indicar síntese ~de UNA viral nessa organela pois experimentosquantitativos coa relação aos grãos de pratanas proxiaidades ou sobre os aitocôndrios revêlaraa que BOX dos grãos de prata dessa região"eram devidos ã partículas de vírus contendoRNA aarcado e nao aos altocõndrios. Contudo ainda há U M probabilidade da ordea de 20» de que"o RNA aritocondrial estivesse Mrcado 5 horasapôs adição da uridina-3H (Lage, 1980).

No período de S a 9 horas apôs trataaentocoa uridina-^H hí alguM Indicação de que a presença do VAP possa estar interferindo direta ouIndiretamente na síntese de RNA do cioroplasto.

A baixa ocorrência de grãos de prata no ei.toplasM parece ser significativo sugerindo uaMcanisao de translocação dirigido, razão pela

qual a distribuição dos mesmos pelo citoplasaiainda não se di ao acaso.

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REGIONAL WORKSHOP ON NUCUMA TECHNIOUf» IN CHOP PRODUCTION

Soil Fertility andFertilizers

Fertilizantes eFertilidade do Solo

FATE OF NITROGENOUS FERTILIZERS IN FOREST SOIL

PANG, P.C.K.'

ABSTRACT

15UWith the a id of N-1abe11ed f e r t i l i z e r s , thefate of the nitrogenous fert i l izers throughthe processes of denitrif i cation, ammoniavolati l ization, immobilization and uptake by aconifer was determined.Although a high percentage of antnonia wasvolatilised from urea after fert i l izat ion(-10-301 applied-N), the foliage of Douglas-firwas able to absorb gaseous ammonia underoptimal conditions. Denitrification andimmobilization of fér t i l : :cr -N by forest soilwere highest with forest floor samples anddecreased with depth. Laboratory studies withfour-year-old Douglas-fir demonstrated that ahigher quantity of fert i l izer-N was util izedby trees when the nitrogen was supplied asNO3" rather than NH4+.

In the Pacific Borthwest, Douglas-fir(Psuadotauta —nzlasli (Mirb.) Franco) stand*ara generally daficiant in nitrogen.Management practices to increase growth ofthese stands ara juvanila spacing, thinningand fertilisation with nitrogenousfertil izers. Uraa f -Ml ir«r is ussdfrequently bacausa <>f th« highar parcantagaof nitrogan and lower c^st compared toammonium nitrata. In British Columbiaapproximately SO million h« ara forastland1, but sinca 1963 only approximately90,000 ha hava baen fertilized1-».

In 1970, a mwltidisciplinary study oftha growth rasponsa of young Douglas-firaftar thinning and fertilization wasir.itiatad by tha Canadian Forestry Service ina plantation naar Shawnigan Lake, SO kmnorttiwast of Victoria, BritishColumbia4. This axparimant conclusivelydemonstrated substantial lncraasas in growthsftar thinning and fertilization****'.

'Environment Canada, Pacific Forest Res»arcnCentre, 506 West Burns ide Road, Victoria. B.V82 1M5, Canada.

These management practices resulted inimproved available soil moisture, rate ofphotosynthesis'•**10 and an increasein available nitrogan in soil11»1'.There are still important questions toaddress, for example, what proportion of thafertilizer is being utilized by treea andwhat is the eventual fata of thesefertilizers. This report will provide someanswers to these questions from our field andlaboratory studies on transformations ofnitrogan fertilizers in a young Douglas-firecosystem as related to the Shawnigan Lakeexperimental area.

HATIKIALS AID METHODS

The experimental site is located nearShawnigan Lake, approximately SO km northwestof Victoria, British Columbia in Canada.Douglas-fir is the dominant tree speciea onthis site. The undergrowth consists of salal(Oaultharia sballon Pursh.), bracken fern(Pterldlum aauillnum (L.) Kuhn) and Oregongrape (Barbaria nervosa). Tha soil is coarsetextured and wall drained, and is classifiedas an Orthic Dystric Brunisol(Dystrochrept). The forest floor and thadecomposing materials (DO is approximately 3cm in thickness. The mineral soil h*s littleor no Aa horizon, and is underlain byimpermeable basal till. Selected chemicalproperties of the soil are shown in Table 1.Details of soil dascription, climate,vegetation and the overall plot design forgrowth response measurements have baendescribed by Crown and Brett*.

Recognizing the expense ofestablishing large-scale experimental plotsin tha field with "«-labelled fertilizers,a serias of experiments was established intha field and in the laboratory to studynitrogen transformations in soil, and ingreenhouses to study nitrogan uptake byDouglas-ilr seedlings. Details of eachexperimental procedure are given in theliterature cited.

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES "i CROP PRODUCTION

RESULTS

Lysimter Study

Using non-15N-lnbelled (HH,),CO andffi.NO, applied to plots in the field,Pang an<1 McCullough11 demonstrated thatthe interaction of fertilizers with soil,either chemically or biologically, occurredprimarily in the forest floor. Ureahydrolysis in forest soil was very rapid, andnormally will completely hydrolyze 224 kg Nh«» of urea within 24 hours at 20*C.Urea induced some increase in nitrificationcompared to untreated soil, and ammoniumnitrate induced an increase in theconcentration of cations Caf+, Hg++, and K*

MO

«0

8

in soil solution compared to non-fertilizedand urea-fertilized plots (Fig. 1). Highconcentrations of NOJ (400 mg H L'1) insoil solution from the 30-cm depth lysimeterwere measured a month following ammoniumnitrate fertilization (Fig. 2). No NO; wasfound in plots with urea application over thesame period.

Pot Trails

(1) Total nitrogen balance

A pot experiment with reconstitutedShawnigan Lake soil was established andfertilised with (»*NHa),CO solutionequivalent to 224 kg N ha*1, and then

•

\

\

É 1 1

* F0HC5T FLOW»

° o lOcKI

• • 5Oew«

i i i i i i " i •

" \

MM.NO,

• i i "

(«M2)jCO

I»TJ

Fig. 1 Changes in Ca** concentration of leachates collected from forestfloor, and 10- and 30- cm depths after fertilization with urea andammonium nitrate.

woo

i a »

«00

r«.•m

I >.o| 110

f -

40

0

M • H J J â i O N D 4 F M * M J\ttl IfT)

Fig. 2. Changes in MO; concentration of leachates collected fromforest floor, and 10- and 30- cm depths after f<ucillzatlon withammonium nitrate.


T«bl« 1. Soa* chemical properties of th« Shorn i t *n Lakeforest 1011 at different depth*

Forest floor Mineral t o i l

(LH) 0-5 n 5-15 « 15-30 c« 30-tO i

PHX carbonX nitrogenO/B

J.411.7»0.53

35

9.42.410.10

24

J.51.590.0»

26

5.51.110.06

IS

5.50.750.04

19

Table 2. Par-cent recovery of urea-» from «oil-plant«retém eight aonth* after fertilization ofIk., las-fir seedling* growing in reconstitutedloi collected fro» Shawnigan Lake (afterHart hall and McMuUan 1 M B )

of total-N in folias» *nd tree responsebetween the two fertilizers disappearedthereafter. Pang1* confirmed the superiorityof HO^ fertilizer for plant uptake comparedto HHj fertiliser after fertilizing four-year-old Douglas-fir saplings growing insand-peat mixture with 200 kg H ha"1

("HHjjjCO. 1SUH4HO, orHH4

14H0, (Table 3). More fertilizer-»was immobilized in the organic soil componentwith HHj source than with «0Jsource. However the recovery of fertilizersfrom the soil mixture and the plant was notcomplete. The differences «mounted to 13 to19% of the applied-H during the first yearafter fertilization and was assumed to be dueto losses into the atmosphere since noleaching losses occurred.

PlantNeedleStemRootSubtotal

SoilLHMineralSubtotal

FaunaArthropod*Worn*Subtotal

Leachate (IH+)Ga«e* (HH,)

Total

Mean

11.713.748.19

23.64

46.2830.5276.80

0.010.01O.02

0.280.03

100.77

Ran*.*

1.40 - 14.330.28 - 4.351.27 - 9.34

34.33 - 54.1824.32 - 35.65

0.01 - 0.010.01 - 0.01

0.05 - 0.590.03 - 0.03

planted with Douglas-fir seedlings1'.The study demonstrated that approximately3/4 of fertilizer-» was immobilized by theforest floor and mineral soil and about 1/4was utilized by the seedlings eight monthsafter fertilization (Table 2). Soil faunautilized 0.02X of the applied-H, which i*insignificant compared to that immobilized bythe other soil materials, which would includeH Immobilized by microbia'. biomass, organicmatter-urea and organic nuitter-IKjcomplexes. Approximately 6IX of the total-Nin the tree component was derived from soiland other indigenous H sources, and 39% wasfrom urea-i. Therefore utilization of soil-Pby seedlings wa* high and implied that eithermineralization of soil organic-H was rapidover a growing season or that theindigenous-» was high at time of planting.

(2) Uptake from different nitrogenoussources

Which nitrogenous fertilizer will givethe best tree response? Brix" demonstratedthat ammonium nitrpte resulted in better treegrowth and higher percent total-H in foliagethe first year after fertilization of a30-year Douglas-fir stand compared to urea.However, the differences in total percentage

Table 3. Percent recovery of lsl-lebelled component offertilicers fro» plants and fro» soil on*trowing aeaion after fertilisation of 4-yearold Doutlas-fir seplinfs

Foliate•ranch 4 stemBootsTOTAL PLABTS o i lTOTAL P L n t . S o i l

12.1 a*11.3I*.640. 7< H«6.1

Recovery (%)

"•».».

12.7 e10.016.231.948.2«7.1

1*.1 6 .2 4 .5 » .2 1 .• 1.

K>

i b> b) bj r

> bi m

Values on each horizontal lin* follwed by different letter arcsitnlricantly different at the 0.05 level

Soil Immobilization

With 15-cm undisturbed soil coreswhich were brought to field capacity andsurface fertilized with 200 kg II ha"1

(lfHHa),CO, 14HH4H04 or HH4 "HO,,

immobilization of the fertilizer-» wasdetermined (Table 4). The forest floor (LH)immobilized the greatest quantity offertilizer-», and the quantity decreased withincreased depth, with the exception ofHH, 14H0,. The quantity of N

Table *. Farcant raeovary of fartlltiar-i aa organic-! fro* undiaturbad•oil eoraa (15-ea) aftar Incubation for 2- and 20-vaak at 20'C.

Dapth(e»>

Uf0 - 44 - 1• - 12LH - 12e«

Ut0 - 4e l$ - 1224 - 12ea

18.425. 50O.I»0,0»

24.19

30.43i 330.420 1»

37.31

•rt*

4.j .

0.0.

121.0 .0

iacovary of f a r t l l i i a r - * (*)

0

82*a»100*

.57871704

10.23 + 4.10B.88 * 3.990 13 • 0.230,04 t 0 02

19.50

14,14 *• i l l12.00 4 3,90

3.03 f 1.3»0.53 + 0.30

2». 70

2.28 • 1.974.40 t 1.290.50 + 0.440.05 • 0.01• 87

2.98 1 3.52< '0 1 3.113.31 • 1.012 5? + 1.40

14.52

• Nun of five r«plie«t«i i tt«nd«r4 dcviatlont


immobilized depended on the nitrogen sourceand wac in the order ("UM,),») > "BH.BO, >•H, »*»0,. This demonstrated that (ma)aCO-Mnot only could be immobilized by organic•atter aa a «Hj-organic setter complexes,but also a* a (IHa)aCO-organic mattercomplexes as suggested earlier.

Gaseous Losses

Gaseous losses of the magnitude of 13to 191 due to denitrification (both ofbiological end chemical) fro» K ;fertilizer and due to ammonia volatilizationfroa urea were not uncommon from ourstudies1**1'. Field Measurement showedthat 21 to 33% applied urea-H fertilized atthe rate of 224- and «48 kg II halvesvolatilized as ammonia (Table S) but ammoniawas not detected in ammonium nitrateplots1*. Denitrification, either bychemical or biological means, was notobserved when LH and 0-5 cm forest soil wereincubated in the presence of(1*IIHa)aCO under aerobicconditions1'. This was quite predictablebecause the substrate BOJ fordenitrification (BO;) was not inabundant in the forest soil11. However,in the presence of w ; (0.3 «glg"1 for L-H samples and 0.1 ngN g"1

for the mineral soil), chemical andbiological denitrification under anaerobiccondition occurred at a rate of 0.S7 umoleII flh'x with LH samples anddecreased with increasing in soil depth(Table 6). At this rate, the percent of>0;-N denitrified amounted to 78%during incubation for 168 hours at 20*C.

ammonia Absorption

Although a high percentage of ammoniawas volatilized from urea after applicationto forest soil, the quantity of 21 to 33% ofurea-ll volatilized into the atmosphere maynot be lost completely. Some will eventuallybe absorbed by the understorey vegetation andthe trees depending on the wind velocity,canopy closure and height of the trees.Pang1* demonstrated the potential ofexcised live Douglas-fir foliage to absorbammonia when supplied with 1*IH,ranging in concentration from 0.03 - 1.09volume percent (Table 7). With the highestconcentration, photosynthesis was inhibited.

Table 7. The percent of applied 1§«H,absorbed and rate of absorption byexcised Douglas-fir shoot duringexposure to different concentrationsof Hi,

m,(Volume %)

00.030.170.541.09

Recovery(%)

015.6 + 2.2 *47.0 + 9.839.0 + 12.042.0

0024

Kate(mgllH, h"1 dm-J)

0.04 -1.78 H.08 -.23

r 0.01r 0.14r 0.69

* Mean of three replicates ± standard deviation.

T»»l» 5. Mreoatac* of aeflloa <m,)JX mlatilMa oo M. fro*rail aftor fertlltutun

224 t | I.

44» at ".

UolKata»

*r> iiiMan

a*-» I11•tan

W, mlottlitoo <* of aailiaa •)

0 - 2 at

11.1 t 2.217.» ± 10.•21.1 t ' • '

1*.2 t 5-011.» t ' '1».O t ' »

1 - 4 «k 4 - a a a

1.1 1 0 .4.1 1 2.1.1 1 2.

2.» 1 1.1.0 t 0.1.0 t 1.

I.» t 0.41.2 I 0.».4 fO.J

I.» t O . I5 t 0.1

1.7 t O.t

O l a *

21 • 1 1.01 1 ^ t 12.427.» t 10.»

20 » t • •2» 4 t J •21.J t *.O

•I - «rail of four trora of r r a l l » u «lot l t «toMort «mutlonII " Rran of four trara of rotlleoto «lot 2 t •tMMrf iovlatlonnoon - aoon of olijit trofl froa rojlltoto plot» 1 mi 2 i M

«oirlMlon

T«bl. «. Dmitrlflotion lntonaltjr (DSI) andp«rc«nt«|* of appliad SO; danitrifi«a durlnjIncubation at 20*C fir 111 hour» «lth «oil collect**•t difftrcnt festha

DESTINO DOS FERTILIZANTES NITROGENADOS EMSOLO DE FLORESTA.RESUMO0 destino dos fertil izantes através processosde desnitrificação, volatiiização da amorna,imobiHzação e absorção foi determinado em umaconTfera.com o auxílio de fertil izantes marcados com I 5 N . Embora uma porcentagem elevadade amônia tenha se volatilizado da uréia depoisda fertilização (-10-30* do N aplicado), afolhagem do pinheiro Douglas foi capaz deabsorver amônia gasosa sob condições ótimas.A desnitrifi cação e imobiHzação do .1 do ferti^lizante pelo solo da floresta foi maior nasuperfície do solo, decrescendo com a profundj^dade. Estudos de laboratório com pinheirosDouglas de quatro anos de Idade, demonstraramque as árvores utilizaram quantidades maioresde N do fert i l izante quando o N foi aplicadocomo NO3" do que como NH4+.

lo l l depthICM)

LH0-55-1515-JO30-.0

% of appli

„715437

0

ad-«(M

MI

0.570.07o.ot0.03

0

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USO DEL NITROGENO DEL FERTILIZANTE POR EL CULTIVO DE TRIGOEN LA REGION SEMIARIDA PAMPEANA, ARGENTINA.

LÁZZARI, MA.'; LAURENT, G.C; VICTORIA. R.L.2

RESUMEN

El ob je t i vo dei presente t rabajo fuedeterminar Ia e f ic iênc ia de u t i l i zac ión denitrõgeno por ei t r i go (variedad Buck Pucará)de la region semi árida de Ia Pampa Argentina.El delineanríento experimental u t i l i zado esconocido como "tratamiento simple", ya quetodos los tratamientos, en Io que se re f ie rea planta, suelo o condiciones experimentales,son idênt icas. La única di ferencia esta en Iau t i l i zac iõn de f e r t i l i z a n t e marcado con 15Ndentro de un subtratamiento determinado. Deesta forma, sul fato de amonio fue adicionadoem una dos is de 15Okg N/ha, parcelados entrês aplicaciones (5Okg N/ha); a Ia siembra,máximo macoliamiento y hoja bandera. En cadasubtratamiento, una apl icaciõn de nitrõgenofue marcada con 15N y Ias otras recibieronf e r t i l i z a n t e comercial, permitiendo portanto,Ia determinaciõn de absorción de nitrõgeno encada apl icaciõn, sin interacciones. Elexperimento fue conducido en l is ímetros, encondiciones de campo. Se efectuaron cuatromuestreos de planta, en cuatro etapas decrecimiento: antesis, grano lechoso, granopastoso y madurez. Se presentar los resultadosdel primer ano, donde se aprecia claramenteei efecto de Ia etapa de crecimiento de Iasplantas respecto a Ia cantidad de Nf e r t i l i z a n t e absorbido por la paja y grano.Cuando más tardia fue Ia aplicaciõn def e r t i l i z a n t e , mayor fue Ia cantidad re la t i vadei mismo absorbida por los granos.

INTRODUCCION

La adiciõn de f e r t i l i z a n t e nitrogenado enaplicaciones parciales ai cu l t i vo de t r i g o , hasido ampliamente estudiad» en Europa, en losEstados Unidos y en otros países (IAEA, 1974)con el objet ivo de optimizar Ia u t i l i zac iõndel N de f e r t i l i z a n t e por Ias plantas.

'Professor e Becario do CIC. Laboratório deHúmus, Departamento de Agronomia, U.N.S. -CERZOS - 8000 BahTa Bl ;nca, Argentina.

'Pesquisador do CENA/USP - Caixa Postal 96,13.400-Piradcaba, SP. Brasi l

En jun io de 1983 se i n i c i o un experimentoen l isTmetros, con su l fa to de amonio aplicadoai cu l t i vo de t r i g o , Tr i t icum aestivum,variedad Buck Pucará, de gran d^fusiõn en Iaregion semiárida pampeana (Region Triguera VSur). Fried £ t a i . (1975) denomina a estet ipo de experimeTvEb como de "tratamientosimple" debido a que todos los tratamientosson idênticos en Io que conderne a Ia p lanta,suelo o médio ambiente. La única di ferenciaestr iba en Ia presencia de 15N dentro de undado subtratamiento. En cada subtratamiento,solo una de três aplicaciones de nitrõgeno fuemarcada con 15N mientras que Ias otras dosrecibieron f e r t i l i z a n t e sin marcar, en esemomento. Esto permite Ia determinaciõr de Iaabsorciõn de nitrõgeno por ei cu l t i vo enrelaciõn ai estado de crecimiento en quefue apl icado, en ausência de cualquer efectode interacciÕn planta-tratamiento.

El ob jet ivo de esle t rabajo es conocer Iae f ic iênc ia de Ia u t i l i zac iõn dei nutr iente decada apl icaciõn en relaciõn a Ias ot ras. Sepresentan aquT los resultados del primer anode experimentación.


Se u t i l i za ron ocho lisTmetros de campo,de 0,36m2 de superf ic ie y 0,60m de profundidad,ubicados en ei campo experimental Palihue, deiDepartamento de Agronomia de esta Universidad.El suelo fue extraído dei Criadero de Semillasque Ia Asociaciõn de Cooperativas Argentinasposee en Cabildo (Prov. de Bs.As^) y esrepresentativo de la region semiãrida pampeana.De acuerdo con la c lassi f icaciÕn de "Soi lTaxonomy" se ubica a este suelo como Argiustoit í p i c o . Las l imitaciones más importantes qoesoportan estos sueios son Ias sequías, Iaerosiõn eól ica y Ia presencia de un manto detosca a aproximadamente 50cm de profundidad.En la TabIa 1 se muestran Ias principaiescaracter íst icas químicas dei pe r f i l dei suelo.

El suelo extraído fue mezciado, porhor izontes, y colocado en Tos l isímetros en Iamisma secuencia como existe en ei campo.

Se e l i g i ó una variedad (Buck Pucará) de


trigo» de amplia difusion en esta zona por suelevado rendimiento, sanidad destacada yresistência ai vueico, cualidad esta muyimportante en esta region de característicaventosa. Es resistente ai desgrane y presentabuen compòrtamiento frente a heladas, fenômenoque ocurre a menudo en épocas tardias.

Debido ai bajo tenor de fósforo de estossuelos (ver TabIa 1) se realizo, antes de Iasiembra dei trigo, una fértilizaciõn consuperfosfato comercial 0*40-0, a razõn de100kg P20s/ha.

El trigo fue sembrado en los lisTmetrosei 17 de junio de 1983 a razõn de 70kgsemi 11as/ha. Fue necesario un raleo despuisdei cuai cada lisimetro quedo con 18 piântulaspor hi lera. La siembra se llevõ a cabo encuatro hileras por li si metro espadadas 15cm.Alrededor de los lisTmetros se sembró con lamisma, densidad, para evitar efectos de borde.

Seguidamente de Ia siembra se realizo Iaprimera aplicacion de (NH»)2S0k, disuelto en0,51 de água, a razõn de 50kg N/ha, sobre Iasuperfície dei suelo, en seis de loslisTmetros. Otros dos lisTmetros se dejaroncomo Testigo, con fines de conparaciõn de

rendimientos. Las restantes aplicacionesparciales de N y estados de creciniento de Iasplantas en cada aplicacion se detailan en IaTabla 2.

Se llevaron a cabo 4 muestreos de plantas(três plantas cada vez, ai azar) en losseguientes estados de crecimiento.

- Antesis (código 64-65, Zadocks et ai.,1974)

- Grano en estado lechoso (código 75-78)

- Grano en estado pastoso (código 84-88)

- Madurez (código 99)

A Ia cosecha se extrajeron, ademis, Iasplantas restantes. Todas Ias muestras sesecaron a 60°C en estufa, se separaron entallos y hojas y en espigas; se pesaron,molieron y guardaron en refrigerador hasta suanilisis. Las muestras de cosecha sedividieron en grano, raquis y giuma. En todasIas muestras se determino ei N total, segúnKjeldahl (Bremner, 1965); y Ia reiaciõn"N/ t 5N se determino por espectrometria demasas, usando èl método Dumas para Ia

Tabla 1. Características químicas dei perfil dei suelo colocado en lisTmetros

Horizonte yprofundidad

cm

A, , 0-20

B 2 , 20-40

CCa, 40-55

PH

7,0

7,0

8,4

CX

1,

1 ,

o,

0.

5

1

8

M.O.

2,6

1,8

1,3

N

0,13

0,11

0,07

Pppm

4

4

4

C/N

11

10

11

Tabla 2. Aplicaciones parciales de nitrógeno y estado de crescimiento de Iaplanta

Tratamientode N

0-N

T,

h

T,

kg N/ha en

Siembra(0)

-

50*

50

50

cada aplicacion y estado de

Fin macollaje Hoja(28-29)

-

50

50*

50

crecimiento de

bandera visible(38-39)

-

50

50

50*

Ia planta

Total

-

150

150

150

El número entre paréntesis corresponde ai código decimal para los estado de cre-cimiento de cereaies. es tab led do por Zadoks et ai. (1974).

* Mi( l sNHJ2S0b , 10,5» át. Exceso.


conversion del N total a N2 (aniiisisrealizados en el CENA, Piracicaba, Brasil).

Se calculo ei porcentaje de nitrõgenoderivado dei fertilizante y ei porcentaje deutilizaciõn del N dei fertilizante por Iassiguientes ecuaciones (Rennie et a K , 1978):

X utilizaciõn

X utilizaciõn

Exc. % it.'5N en plantaExc. X àt."N en fértil. -xlOO

% Ndff x N total pianta(kg/ha)N dei fért i l .apl icado (kg/ha)

En la TabIa 3 se presentan Ia temperatura,precipitaciÕn y evapotranspiracion potencialmédias mensuaies y anual de Bahia BIanca(Roseli y Donnari. 1980). En la TabIa 4 sedetaila ei cronograma de practices culturalesrealizadas durante 1983 y Ias lluvias caídasdurante ei ciclo vegetativo dei cultivo.

RESULTADOS Y DISCUSION

Al haberse incluTdo dos lisTmetros comotestigo, se presentarã en primer lugar unaeyaluaciõn dei efecto de Ia fert i l izaciõnnitrogenada en aplicaciones parciales, sobreei rendimiento de matéria seca y contenido denitrõgeno durante los últimos estados decreciiiriento de Ia planta de trigo (entreantesis y madurez), para ei ano 1983.

La matéria seca para Ias dos partes de Iaplanta analizadas (tallos y hojas, y espiga)vario con la fecha de muestreo (Tabla 5 y Fig.1) . A partir de antesis se observan valoressimilares de matéria seca de tallos y hojas^hasta grano en estado pastoso, Io que estariaindicando que en antesis ya alcanzaron sumáximo crecimientc. El pronunciadodecrecimiento de ai l i a Ia madurezprobablemente fue debido ai traslado denitrõgeno y carbohidratos a los granos de Iaespiga. La matéria seca de Ias espigascontinuaron su incremento hasta grano pastosoindicando que Ia planta siguiõ produciendomaterial es. En ei último penodo se mantuvoconstante la produceión de matéria seca^Especialmente en Ia espiga, la produccion dematéria seca fue superior en ei tratamientofert i l izado, Io que implicaria un mayoraimacenamiento de carbohidratos en Ia espigaa favor dei tratamiento con N.

El porcentaje de nitrõgeno en hojas ytallos declino lentamente ai avanzar Iamadurez (Tabla 6 y Fig. 2 ) , mientras que en Iaespiga dichos valores se mantieneh constanteshasta grano pastoso, pero aumentaronconsiderabiemente hasta Ia cosecha. Estodemostraria que ei N perdido en hojas y tailoses recuperado, en parte, por ei grano, Io quese correlaciona con las curvas de matéria seca.Se puede observar que Ia elevada fert i l izaciõnnitrogenada, aún en esta zona semi árida,produjo un incremento en Ia absorciõn de N,

Tabla 3. Prácticas culturales y lluvias caídas durante ei ciclo vegetativo dei t r igo, ano 1983

Fecha

PricticaCultural

17-6

SiembraIa. fert.

Fin2a.

7-9

Macoli.fer t .

14-10

Hoja bandera3a. fer t .

1-11

Antesis19 muestreo

16-11

Grano29 muestreo

25-11

Grano lech.39 muestreo

10-12

MadurezCosecha

Lluviasen eiperíodo()

53,2 44,9 56,5 32,2 60,3 7,4

Total

254,5

Tabla 4. Temperatura, prec1p1tad5n y evapotranspiracion potencial médias mensuales y anual es de BahTa Blanca(Roseli y Donnari, 1980)

ANO

Temperatura, 23,4 22,3 19,3 15,1 11,1 8,1 7,9 9,7 11,5 14,6 18,7 21,9 15,3vC (1901/70)

Pred pi taciõn, 44 56 74 51 37 23 28 18 44 59 53 45mu (1908/70)

Evapotranspi- 142 107radón Poten-cial (Thor.ith-waite)

87 53 29 17 18 25 36 61 93 126

532

794


Tabla 5. Efecto de Ia fertil izaciõn nitrogenada y estado de crecimiento sobre Ia acumulaciõn de matériaseca, en gramos por três plantas, 1983.

* Media de 2 l is «tros

** Media de 6 lisTmetros

Estado decrecimiento5 muestreo

Antesis

Grano lechoso

Grano pastoso

Madure*

Espiga

Testigo*

1,95

5,00

10,30

10,2'

Férti l izadc*

5,38

12,01

12,25

Tallos

Testigo*

10,55

10,80

10,55

7,61

y hojas

Fertilizado**

13,36

12,16

12,18

7,72

Q.

\O»

I. 2

\

14

10

6

2

~* * «» .

* • -

j< . • *

137 f 152Oia» o> la

/ • • •

If

161siembra

\

176

Figura 1 . EfECTO OE LA FERTWZACION NITRO-OENAOA SOBRE LA MATÉRIA SECA OELAS PUNTAS OE TRIGO

probablemente debido a un mayor desarrolloradicular de Ia planta joven y a mayordisponibilidad it nitrogeno en el suelo.

Una representaciõn gráfica (ver f ig . 3)dei contenido de nitrõgend, en mg por 3plantas, en diferentes fechas de muestreoenfatiza Ia perdida de N en hojas y tal los, yei pronunciado Incremento de N en Ia espiga,indicando ei traslado de nitrogeno bacia estaparte de Ia plant?: y una continua absorciónpor Ias raices. Esto concuerda con Ioexpresado por McNeai et aj_. (1966).

Como se observa en la Tab Ia 7, Iarelación de matéria seca paja/grano deifertilizado es menor que 1a dei testigo. En

consecuencia, es mayor el porcentaje denitrogeno dei grano posiblemente debido a unamayor densidad de la parte aérea de Ia planta,Io que proporciono una cantidad superior de Ndisponible para su traslado ai grano, en eitratamiento fert i l izado. En Ia misma tablase puede apreciar que Ia eficiência detraslado de N desde hojas y tallos ai çrano,es independi ente de Ia aplicación deifert i l izante. Evidentemente, ei trigoempleado en esta experiência, es de unavariedad adaptada a Ia zona semiãrida, dondeIa elevada eficiência de traslado(aproximadamente 85%) hacia ei nrano, puededeberse a Ia baja absorción de nitrõgpriu desdeei suelo durante los últimos estado', decrecimiento. Por otro lado, se demostrariacon esto, que Ia eficiência de traslado de Iavariedad util izada, es independiente de Iafért i l izaciõn, dependiendo solo dei genotipo.

Segün ei "método de diferem ia"(Broeshart, 1974), ei cultivo recupero 2.053gN/l is . (ver Tabla 7) , Io que implico unporcentaje de útilizaciõn dei sulfato dearoonio aplicado dei 38%.

Teniendo én cuenta que los lisTmetrosfertilizados recibieron, una de trêsaplicacionesj fértilizante^marcado con 15N,se presentará una evaluaciõn de lossubtratamientos T i , T2 y T3 (Tabla 2).

Para ei subtratamiento T i , en losmomentos de antes is y grano en estado lechosose obtuvieron valores similares de % Ndffpara espiga (16,55 y 15,53%) y para tallos yhojas (17,22 y 15,25%) (ver Tabla 8 y Fig. 4) .De a l i i en adeiante se observa un ligeroaumento dei % Ndff en espiga y una suavedísminuciõn dei % Ndff para paja, Io que secorrelaciona con Ias curvas de % N total .

En T2 existe una diferencia prãcticamenteconstante entre l"s % Ndff de Ia espiga y deIa paja a Io largo dei período entre antesis ycosecha, a favor de 1a espiga (Fig^ 4). Estomismo se observa en T3, donde es aún mayor esadiferencia (15.34 % Ndff en antesis, para

17* OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

Tabla 6. Efecto de Ia fertil izaciõn nitrogenada y estado de crecimiento sobre ei nitrôgenototal ( í ) y ei contenido de nitrôgeno (mg/3 plantas) de Ias plantas de trigo,1983

Estado decrecimientoo muestreo

Espiga Tallos y hojas

Testigo* Fertilizado** Testigo*

mg mg

Fertilizado**

mg

Antesis 1,45 28,3 1,67 47,5 0,82 86,4 1,22 163,4

Grano lechoso 1,41 70,3 1,73 110,6 0,61 66,4 0,84 102,6

Grano pastos o 1,18 121,9 1,71 205,4 0,33 34,4 0,53 65,1

Madurez 1,70 174,5 2,38 291,4 0,23 17,7 0,36 28,2

* Media de 2 lisimetros

** Media de 6 lisimetros

. —

—i

137 152 161Qias o> la siembra

176

Figur» 2. EFECTO CE LA FERTILIZACIÕN

NITROGENAQA SOBRE EL PORCEN-TAJC CE NITROGCNO TOTAL 0E LASPLANTAS CE TRIGO

espiga y 9,07 % Ndff para tallos y hojas).Esto conduce a pensar que ei nitrôgenoadicionado temprano estimula ei crecimientovegetativo y Ia matéria seca dei grano.Mientras que ei nitrôgeno adicionado más tardeno se equilibraria con los compuestosnitrogenados presentes en Ia poreiõn vegetativade Ia planta. En ese caso. seriapreferencialmente trasladado por flujo masal,vTa xilematica, hacia ei grano. Esto últimoconducirTa a un Incrementeo en la protein., deesta parte de Ia planta.

Por otro lado, Ia Fia. 5 nos muestra Iacontribuciõn f ina l , dei 1JN aplicado en trêsdiferentes estados de crecimiento, ainitrôgeno total de Ias distintas partes de Ia

300

200o.

z

r100

137 152 161 176Oi'a* dr la siembra

Figur» 3. EFECTO DE LA FERTILIZACIÕN NITROTOENADA SOBRE EL CONTENIOO OE Nl-TROOENO OE LAS PLANTAS OE TRIGO

planta analizadas. Al 1"? se puede observarque ai momento de cosecha, ei 1SN aplicado asiembra (Ti) y^hacia fin del macoliaje (T2)quedo distribuído casi uniformemente en Iapaja, raquis y glumas, con una ligeraacumuladón en ei grano. En cambio, ei >SNadicionado en ei estado de hoja bandera justovisible contributo con más nutriente en eigrano, en relaciõn ai resto de Ias partes deIa planta.


te

12

f T, :1 5N»laSIEMBRA %N«M T2 : 1SN al MACOUAJE V.tjd»f T3 " N en HOJA BANDERA

12

16

12

t»pi9»

1 5 2 1 6 1 176 137 152 161 176 137 152 161 176

jFigura 4 . PORCENTAJE QE NITROOENO OERIVAOO O£L FERTILIZANTE EN FUNCION OE SU EPOC»

OE APLICACION

Figura 5 . PORCENTAJE OE NITROOENO DEL FERTILIZANTE EN FUNCIONOE SU EPOCA OE APLICACION, A LA MAOUREZ

Tabla 7. Ftoteria seca, contenido de nitrogeno y eficiência de traslado en la parte aérea de Ia plantade trigo, a Ia madurez, 1983

TratamientoMatéria seca,g/l1s. Nitrogeno, X Nitrogeno,g/l i s . N en parte airea

Paja Grano Paja Grano Paja Grano Total ,g/ l is. Grano,í Total

Testigi 158,7 118,56 0,233 1,704 0,371 2,016 2.389

Fertilizado( 5 , 4 g N / l 1 $ . ) 162,85 161,42 0,365 2,379 0,597 3,827 4,442

84,55

86,44


Z

at

0-LAnt

espiga

Figura 6 . PORCIENTO CE RECUPERACION OCL MITRO&ENO OEL FERTILIZANTE,EN FUNCION CE SU EPOCA OE APLICACION

La Fig. 6 proporciona una clara idea delefecto del estado de creciaiento de Ia plantasobre la cantidad relativa del nitrõgenoaplicado que finaliza en ei grano. Cuanto MÍStarde es Ia aplicaciõn dei nutriente, M S altaIa cantidad relativa del N adicionado quetiene su destino en ei grano. COMOconsecuencia de e l lo , los valores derecuperacion de nitrõgeno de espiga y tallos yhojas, a Io largo de antesis y aadurez en T, ,evolucionan dei MÍSMO Modo que Ias curvas derendiniento de nitrõgeno (Fig. 3) . En caninoTi mantiene valores de recuperacion total(espiga • paja) MÍS uniforme a Io largo de eseperíodo de creciMiento.

Los valores finales de recuperacion deinitrõgeno aplicado, obtenidos después de

cosechar ei cultivo se pueden observar en IaTabIa 9 y Fig. 7. El subtrataMiento T,recupero 45,281 dei nitrõgeno aplicado a IasieMbra. T2 y T, recuperaron 35,53t y 29,53%del N adicionado hacia fin del nacoiiaje yhoja bandera respectivaMente. Pero fue el Nadicionado en este último estado de_creciMiento ei que acumilõ mis nitrõgeno dei •fert i l izante en ei grano en reiaciÓn a ia paja.Solo 2.38X de ese N quedo en esa parte, que esnenos de la mi tad de Io recuperado por Ia pajaen T i .

Por otro lado, Ia suma de lossubtratamientos T, • T2 + T} nos proporcionoIa absorciõn total dei fert i l izante enausência de cualquier interacciõn cultívo-fert i l izante. De TabIa 8:

Tabla 8. Porcentaje de nHrõgtno derivado dei ferti l izante ( I Ndff) «pUcado en três estados de credmtento de Iaplanta de trigo, 1983

Subtrati-

ni en to

Kg N/ha aplicados a Antesis Grano lechoso Grano pas toso Pladurez

Banira 'no]?, " * - « * • • T Si2 y •*• T s i 5 y

T,

T,

T,

50*

50

50

50

50*

SO

50

50

50*

16,55

15,93

15,34

17,22

13,19

9,07

15,53

16,99

13,03

15,26

15,06

10,03

1S.16

16,33

11,26

16

13

1

.17

,54

,11

16,95

15,78

13,48

14.29

12.55

7.25

Cada valor es media de dos lisfaetros

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 17t

Tabla 9. Rendimento y recyperaciõn del nitrõgeno del fertilizante, de Ias plantas de trigo, a IaMdurez, 1983

Subtrata-

miento

T,

T,

T,

G

H fert.g/lis.

0.727

0.567

0.480

R A N 0

Recuperaciônt

40.42

31.51

26.66

P A

N fert.g/l is.

0.087

0.072

0.043

J A

RecuperaciônX

4,85

4,01

2.38

T 0

N fert.g/lis.

0.815

0,639

0.523

T A L

Reoperaciõnt

45.28

35.53

29,05

Cada valor es nedia de dos lisTmtros

Figura 7 PORC1ENTO OE UTI-LIZACION OEL 1*N K LFERTILIZANTE A LANA0UREZ

T. + T2 + T3 * 1,977g N/lTs.

Esto implica un porcentaje de utilizaciãndei N dei fertilizante dei 36,6%. Este métodode diluciõn isotópica rindiõ un valor similara aquel obtenido por diferencia. Enconsecuencia, seria despredabie ei efectopriming aparente (efecto de cebado) del N deifertilizante, considerando ai mismo como ei Hextra dei sueio extraTdo por ei cultivo porsobre ei tratamiento s1n fértilizaciõn. Estoconcuerda con los resultados de Myers y Paul(1971), quienes no encontraron ningún

incremento significativo en Ia absorciõn de Ndei sueio por trigo desde aplicaciones de15NHk ^NO] a dos microplots en suei oschernozêmicos.

CONCLUSIONES

El incremento en Ia absorciõn deinitrõgeno dei fértilizante_por ei cultivo de_trigo (variedad Buck Pucarã) en nuestra regionsemiãrida, debe estar obviamente relacionado aIas condiciones climáticas de Ia estación decultivo dei ano 1983, y a Ias condicionesexperimentales detailadas. Por ello, esteexperimento deberã continuarse por vários anosmás, ai cabo de los cuales se realizará eianãlisis estadistico dei cual surgirán Iasconelusiones finales.

AGRADECIMENTOS

Los autores agradecen ai Ing. Federico E.Mockel, profesor de Cereales, Oepto. deAgronomia, UNS, por su asesoramientorelacionado con Ias prácticas culturales; a IaFundaciõn Alexander von Humboidt de IaRepública Federal de Alemania por Ia donaciõnde fertilizante marcado con 15N; y a IaComisiõn de Investigaciones Cientificas dejaProvincia de Buenos Aires por Ia designaciÓnde una Secaria de Iniciacion asignada a esteproyecto.

USE OF FERTILIZER NITROGEN BY WHEAT IN SEMIARI DREGION OF THE PAMPA, ARGENTINA.

SUMMARY

The purpose of the present study 15 toknow the efficiency of nitrogen uti l ization bywheat (Buck Pucarã cultivar) in semi a r i d regionof the Argentine Pampas. The method has beenreferred to as single-treatment-fertiiity-experiment because a l l treatments, as far asthe plant, soil or environment are concerned,are identical. The only difference is theoccurrence of the 15N label within a givensubtreatment. Thus, ammonium sulfate was addedat a rate of 150 kg N/ha. There were threeequal split applications of 50 kg N/ha atseeding, t i l le r ing and stem elongation stages.

I N OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA. SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

In each subtreatment ope application ofnitrogen tagged with 15N was made while theothers received «labelled fertilizer at thattine, thus enabling the determination of theuptake of nitrogen for each time ofapplication without interactions. Theexperiment was conducted in field lysiaetersand two of these were included as control forpurpose of yield comparison. Four plan",samplings were made at four different growthstages: <nthesis, milky and doughy developmentand maturity. The results of the first yearare presented. They give a clear picture ofthe effect of growth stage of the plants onthe relative amount of the applied N that endsup in the straw and grain. The later theapplication, the lower the relative amount ofthe applied N that shows up in the grain,probably due to limited rainfall.

BIBLIOGRAFIA

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REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 1S1

DESTINO DEL "N-UREA Y "N-SULFATO DE AMOMO EN DIFERENTESÉPOCAS APLICADOS A UN CULTIVO DE ARROZ CICA-Í ENCONDICIONES DE INVERNADERO'

BASTIDAS. O.G.2; VICTORIA. RI.1 ; UROUIAGA C. S.4: ALVAREZ. A.':MURAOKA. T.s l

RESJJMEN

El uso racional y e f i c i e n t e de losf e r t i l i z a n t e s nitrogenados depende de unadecuado conocimiento de Io que ocurre con e lf e r t i l i z a n t e aplicado a i sueio. En Colombiados son las principales fuentes def e r t i l i z a n t e s nitrogenados aplicados aicul t ivo de arroz , urea y su l fa to de amonio.El objet ivo dei presente trabajo es conocere i destino de estos f e r t i l i z a n t e s cuando sonaplicados * un cul t ivo <*? arroz. Lainvestigaciõn f u i real izada en invemadero.uti l izandose urea (1,9732 de ã t . de 1SN) ysulfato de amonio (1.826X de ã t . de 1 5N)enriquecidos en I S N . Estos f e r t i l i z a n t e sfueron aplicados en cuatro niveles ( 0 , 100,200 y 300 kg N/ha) en Ia siembra y a los 30dias después de Ia geriiinación (ddg). Lasunidades experimentaies fueron constituídaspor «acetas con 3 kg de mestras de unINCEPTISOL representativo de Nat ai ma (Espinai-Tolima). El cu l t ivo fué Mantenido con unaláaina de água de 2 cm. Los resultadosindican que Ia produeciõn de matéria secavegetal (Parte aérea • Raices) no presentediferencias s ign i f ica t ivas tanto para Iasépocas y fuentes de N, encontrandose sinembargo diferencias altamente s ign i f ica t ivaspara los niveles aplicados. Hubo entre tanto ,una tendência para mayor produeciõn,cuandose usõ sul fato de amonio. La e f ic iênc ia de

utilización dei fert i l izante por ei cultivovario de 16 a 54J presentando diferenciassignificativas para fuentes, niveles y épocasde aplicaciõn. Las diferencias más destacadasaün, se mostraron para Ias épocas deaplicaciõn, donde Ia eficiência prãcticaaentese duplico cuando ei fert i l izante fueaplicado a los 30 dias. Al f inal de Iainvestigaciõn, en ei sueio fué recuperado de14 a 38% aplicado, no habiendo diferenciassignificativas para épocas de aplicaciõn.Fue observada una fuerte tendência paramenores recuperaciones (%) con el aumento delnivel de aplicaciõn en ambas fuentes. Alfinal dei experimento, en ei sistema SUELO-PLANTA fue recuperado de 39 a 8 U del Naplicado Io que concecuentemente indica queIas perdidas de N aplicado fueron de 19 a 615.Las perdidas fueron significativamentemayores con Ia aplicaciõn de urea, mis Iagran diferencia estuvo nuevamente en Iaépoca de aplicaciõn, donde Ias perdidasdisminuyeron a casi Ia mitad cuando estefert i l izante fue aplicado a los 30 diasdespués de Ia gemrinaciõn (ddg). Con e)aumento de Ia dosis de aplicaciõn, la ureaincremento sus perdidas de 31 a Ki Io cuaino ocurriõ con ei sulfato de amonio. Lasmayores recuperaciones para Ias aplicacionestardias se debieron principalmente a Iasmayores absorciones dei nutriente por eicultivo.

'Contribuciõn del I.A.N. Trabajo subsidiado porla IAEA a traves dei Projeto COL/5/007, CENA y

m.'Investigadores. Area de Agricultura, IAN, Colombia.

'Investigador. Division de Ciências Ambientaies.CENA, Piracicaba, CP. 96, SP., Brasil.

•Consultor IICA-EMBftAPA, UAPNPBS-Km 47, Seropédica, Rio de Janeiro, Brasil.

'Investigador. Seccion de Fértilidad de Sueios,CENA, Piracicaba, CP 96, SP., Brasil.

INTRODUCCION

El valor de produeciõn de arrozrepresenta cerca dei 61 dei produeto generadopor el sector agropecuário y ei 1% deigenerado por Ia industria manufactureea. Esresponsible de Ia ocupaciõn de 7.500trabajadores industr ials; de Ia ocupaciõn de63.000 empleados en Ia actividad agrícola ysu importância relativa en la canastafamiliar, 4% obreros y 2% empleados, Ioconvierten en produeto esencial en 1aindustria de alimentos para ei pais. En eiano 1982 se cuitivaron 473.910 hectáreas dearroz (Monõmeros C.V., 1984) con unaprodueciõn promedia de 4.259 kg/ha (OPSA,1982).

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CHOP PRODUCTION 1M

Siendo el cultivo de arroz de Muchaiaportancia econÕMica para Colombia y basede su aliaentaciõn, es necesario estudiar losfactores que pueden influir en la producciõnde este cereal; entre los n s liaitantes seencuentra el nitrõgeno, el que ha sidoutilizado en gran escala, auMMtãndoseconsiderableaente el costo de producciõn; poreste aotivo es fundaaental ausentar ai MÍXÍMOla eficiência de utilizaciõn de losfertilizantes nitrogenados.

Gran parte de los estúdios sobrefertilizaciõn nitrogenada en este cultivo enColoabia han sido realizados por Métodosclãsicos y convrncionaies, los quegeneralMente ofrecea resultados pococonsistentes y nada dicen ai respecto deifertilizante aplicado, Io que hate necesarioei eapleo de les aetodos isetépicos para1legar a un Hejor uso eficiente de losMÍSMOS.

Se sabe que una parte considerable delnitrõgeno aplicado .s perdida a través de Iavolátilizaciõn y lixiviaciõn en condicionesinundadas para ei cultivo de arroz (VLEK yOUSHELL. 1979; KDYAKA et ai.. 1983). TalesinforMciones, así COMO datos «ísexactossobre el aprovechaniento del nitrõgeno por eiarroz, aún no existen en CrloMbia.

Teniendo esto en cuenta. se decidiõ1 levar a cabo un exper.iMento prelininar eninvernadero, con el objeto de conocer Iaeficiência de utilizaciõn del N aplicado, eiefecto de dos fuentes, três dosis yaplicaciones en diferentes épocas; hacer unbalance del N aplicado con el fin dedetenrinar ei destino dei fertilizante encada trataMiento.


Este experimento fue instalado enwteros con 3kg de suelo, en ei invernadero

del Instituto de Asuntos Nucleares en Bogotientre ei período de Agosto a Dicieabre de1983.

Se seleccionõ un suelo representativode Ia zona.en ei Centro Experimental deNataiM (ICA) correspondient* a un "Ustortenfde textura Media, profundo bien drenado de 1• 3% de pendiente y sin probleaas de erosiõnperteneciente a Ia serie Dindalito emaarcadoen Ia cl.se I de "Capacidad de Uso".Tabl» ly 2 presente*los datos deianálisis físico y clasificaciõn estructuralde estos sueios.

Fue usada Ia variedad de arroz CICA-8

Fueron CMpleadas dos (2) fuentes denitrõgeno.

a. Urea CO("I*N,)2 con 1.7 ítoMOS de" N en exceso.

b. Sulfato de aaonio (lsNHk)2S0» con1.7 itoMos de ISH en exceso. donadaspor ei Centro de Energia Nuclear enAgricultura (CENA) - Piracicaba. SP.Brasil.

Para Ia fertilizaciõn bisica fueronutilizados, superfosfato triple y cloruro depotasto COMO fuente de P y K respectivaMente.

Fue usado ei delineaMiento experiaentai,bloques enteraMente ai azar (GOMES F.,1975)con 14 trataaientos y cuatro repeticiones,fueron usados 8 Miteros para control tanto deurea como de Sulfato de aaonio respectivamente.

Três dosis de nitrõgeno (100 - 200 - 300kg/ha) se aplicaron en form liquida en dosépocas.

La dosis de 100 kg N/ha corresponde a120 Mg/Matero y a 266.66 Mg/Matero de urea y

Tabla 1 . ANÁLISIS QUÍMICO DEL SUELO UTILIZADO

Suelo(íerie)

DINDALITO

pH

1:1

6.6

C

l

0.87

Ca2*

5.2

Hg2+ K*

meq/100

0,8 0.3

Na*

9

0.2

CEC

8.8

P

ppm

44

N to ta l

X

0,096

Tabla 2 . ANÁLISIS FÍSICO V CLASIFICACI0N TEXTURAL DEL SUELO UTILIZADO

Suelo(serie)

Composieiõn granuiometrica

ARENA LIMO ARCILLA

Clasificaciõntentar»)

58 30 12 Franco Arenoso

OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL HOV.. 19-23, 1M4

a600ag/aaterode sulfato de aaonio fueronaplicadas en la superfície del suelo 20 «1/• i t . para 100, 40 al/aatero para 200 y 60 • ! /aatero para 300 kg/ha de urea y sulfato de

nio respectivamente.

Con relaciõn ai fósforo fue aplicada unasoluciôn que contenTa 144 ag de P. queequivalen a 120 kg de P20j/ha y una soluciônde K que eqüivale a 120 kg de cloruro de K.

La sieabra se hizo ei dTa 30 de Agostode 1983, se colocaron IS seaillas por aatero.El suelo fue regado hasta el 75X de capacidadde eabibiciõn; a los 10 dias de germinado serealizo ei raleo.dejando 8 plantas porMtero. El cultivo fue amtenido con unalíaina de ígua de 2 ca durante ei períodovegetative

Oespuês de 70 dias de gerainado serealizo ei priaer corte de Material vegetaly se dejõ Ia soca un aes ais y se realizo unsegundo corte.

Las partes aéreas fueron cortadas a uncentiaetro dei nível dei suelo y secas enestufa a 60-70°C por três dias.

El nitrógeno total fue deterainado porei aitodo de aicro Kjeldahl con digestionhúaeda de 100 ag de aaterial vegetal seco ydestilaciõn con NaOH (BRENNER. 1965).

La deterainaciõn de Ia relaciõnisotõpica "N/ '*N fue hecha en eiespectõaetro de aasas VARIA* NAT modeloMAT-230 pertenciente ai Centro de EnergiaNuclear en Agricultura.

La preparaciõn dei aaterial para seranalizado fue hecho siguiendo ei aitodo deDUMS, descrito por TRIVELIN et a i . (1973).

El cálculo de porcentaje de nitrõgeno enIa planta, proveniente dei fertilizante fuehecho usando Ia siguiente expresiõn:

» N P P F . i t l > " c n e ) ' c e n 1 > P 1 ' n t >) . 1 0 0 (1)

ãt. I SN en exc.en ei fert .

La eficiência de utilización deifertilizante fue deterainada a traves de Iasiguiente ecuaciõn:

EUFN tNPPF x N total (ag)Cantidad de N adicionado (ag)

x 100 (2)

Parz ei cálculo de Ia cantidad denitrõgeno en Ia planta proveniente tfeifertilizante (CNPPF), se uti l izo Ia siguienteexpresiõn:

100(3)

Para ei cálculo dei valor A se utilizoIa siguiente ecuaciõn:

Valor A (4)

A * Candidad en ag de nitrõgenodisponible.

B « Cantidad en ag de nitrõgenoaplicado.

V * Fracciõn de nitrõgeno en Ia plantaproveniente dei fertilizante.

RESULTADOS T DISCUSION

Producciõn de aateria seca (MS)

Los datos referentes a Ia producciõn deiaaterial seco se encuentran en Ias Tablas 3 .4 y 5 , y en Ia Figura 1.

Se observa que existe respuesta a Iaaplicaciõn dei fertilizante nitrogenadocoaparando los valores obtenidos con eltestigo.

En ei priaer corte se observa que huboauaento de producciõn de aaterial seco aaedida que se auaentaron Ias dosis hasta 200kg N/ha en Ias dos fuentes, ai ser aplicadasa los 30 dias de edad dei cultivo. Con 300kg N/ha, aunque existe un ligero auaento. Iasdiferencias no fueron significativas en Iasdos fuentes.

En Ia dosis aenor Ias dos fuentes secoaportaron siailaraente, pero en Ias dosisaayores (200 y 300 kg N/ha), ei sulfato deaaonio se coaportõ aejor que la urea. Estosresultados concuerdan con los obtenidos porSTEPHEN y MAID (1963) en diferentes cultivos.La dosis de 200 kc N/ha de sulfato de aaonioaplicado a Ia sieabra fue superior a la ureaen Ia dosis de 300 kg N/ha.

Coaparando Ias dos fuentes de nitrõgeno,se noto por tanto aayor producciõn deaaterial seco cuando se utilizo coao fuenteei sulfato de aaonio. Los datos obtenidosconcuerdan con los encontrados por BROAOBFNTy MIKKELSEN (1968) / BASTIDAS (1981).

Se observa que hay una tendência aauaentar Ia producciõn cuando la urea fueaplicada a los 30 dias en todas Ias dosis.Con el sulfato de aaonio, ei aayor auaentose observo con Ia dosis de 100 kg N/hacuando se aplico a los 30 dias, pero endosis aayores (200 y 300 kg N/ha) Iaaplicaciõn en Ia sieabra fue aejor.Probableaente esto está relacionado con elabasteciaiento de azufre por parte deisulfato de aaonio, cuando se aplico en Iasieabra debido ai aejor desarroilo de Iasplantas, o ei suelo pudo presentardeficiências de este nutriente.

Resultados similares fueron obtenidosen ei segundo corte.

Nitrõgeno total en Ia planta (NTP)

Los datos referentes ai nitrõgeno totalen Ia planta en funciõn de Ias dos fuentesde nitrõgeno se encuentran en Ias Tablas 3,4 y 5, y en Ia Figura 2.

Se puede observar que existe respuestaa Ia aplicaciõn nitrogenada. La mayor


[HI

15

<0

30:::

:::

!::

:::

:::

:j

::

::

::

i l l

:::::\i

_L

OMS (5%)

Roil

2.. Cortt

ttr.CorttCV=H,4%

T UK» U200 U300 SK)O S200 S300

Figura 1. Producciôn de matéria seca para los diferentestratantientos, para Tos dos cortes y raices.

OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA. SP, BRASH. NOV, 19-23. 1984

TabU 3. Producei õn de nateria seca (MS), porcentaje de nitrogeno to ta l ,cantidad absorvida (mg/Mtero), porcentaje y cantidad de nitrogenoen la planta proveniente del fert i l izante [X NPPF y NPPF (mg/aatero)Jy valor A (Kg N/ha) en el primer corte.

Tratanientos MS (g/mat) NX N total("9)

NPPF Valor "A*

% (mg/mat) (kg N/ha)

Testigo

100 Us

100 U,g

200 Us

200 UJO

300 Us

300 U , ,

Testigo

100 SA$

100 SÁ,»

200 SAS

200 SA,,

300 SAS

300 SAJ0

3,15

5.34

6,36

7,56

9.43

9.08

9.67

3.05

4.93

7.58

12,72

10,50

14,95

12,17

0,95

0,97

1,10

1,04

1,40

1,09

1,54

1,01

1,05

1,21

0,96

1,48

1,05

1,60

30,38

51,85

70,24

78,35

130,72

99,14

149,60

30,72

51,23

90,97

94,29

155,12

156,99

194,28

-

24,38

49,06

39,36

66,29

47,88

69,08

-

23,39

46,45

36,51

61,52

48,55

72,80

-

12,58

34.62

31,12

86,77

47.45

103,70

-

12,63

42,14

44,36

95,47

79,61

141,37

-

311

106

318

102

328

135

-

317

116

352

125

319

112

cvxdms

11,4%

2,40

13,7

3,48

16.5

2.50

20,8

80

extraccion de nitrogeno se efectuó duranteel primer período de crecimiento, o seahasta cuando se verifico el primer corte; enla mayorfa de los casos se nota que haymayor extraccion de nitrogeno cuando seaplico a los 30 dias de edad del cultivo,existiendo diferencias significativas.

Con relación ai contenido del nitrogenototal en la planta, se observa claramente unaumento de nitrogeno, cuando se aumentaronlas dos is ai apiicarse a los 30 dias en ambasfuentes: 0,95, 1,10, 1,40, 1,54, para testigo,100, 200 y 300 kg N/ha respectivamente,cuando la fuente fue urea; y 1,01, 1,21, 1,48,1,60, para testigo, 100, 200 y 300 kg N/harespectivamente, cuando se ut i l izo comofuente el sulfato de amonio. Sin embargocuando se aplicaron las dos fuentes, a lasiembraj no se observo aumento del contenidode nitrogeno en la planta con el aumento delas diferentes dosis.

Se observa que aunque no existadiferencia significativa entre fuentesj Iaplanta absorbiõ mayor cantidad de nitrogenoproveniente dei sulfato de amonio.

En ei segundo corte no hubo diferencias,tanto cuando se aplico a Ia slembra, como alos 30 dTas de edad dei cultivo; sucediõ Iomismo cuando se hizo Ia comparaciÕn con eltestigo.

Extraccion de nitrogeno del fert i l izante(mg/mãtTT

Los datos referentes a la extraccion delnitrogeno proveniente dei fert i l izante estíndados en Ias Tab1as3, 4 y 5 y en 1aFigura 3.

Se observa que hubo respuesta a Iaaplicación de los fertil izantes nitrogenados.

La mayor cantidad de nitrogenoproveniente dei fert i l izante fue extraída eno primer corte. Se nota claramentediferencias altamente significativas entreépocas de apUcación. En todos los casos, einitrogeno extraído cuando se aplico a los 30dfas de edad dei cultivo fue dos veces mayorque cuando se aplico a Ia siembra. Existeuna fuerte tendência general de aumento


2 5 *

2 0 *

90

OMSi9%)

RoilCV*21,4%

2 . Cor»CV* 17,9%

«tr.Cwto

UIOO U 200 U 300 StOO S2ÕÕ S3ÔÕ

figurt 2. NUrógeno total íferti l izantes y suelo) extraTdopor la cuitur* para los diferentes tratamientos,y pare los dos cortes y raTces.


Tabla4 • Produceiõn de mter ia seca (MS), porcentaje de nitrõgeno to ta l ,cantidad absorvida (M/Matero), porcentage y cantidad de nitrõgenoen la planta proveniente del fert i l izante f t NPPF y NPPF (ng/nateroi)1y valor A (kg N/ha) en el segundo corte.

Tratanientos

Testigo

100 U$

100 UJ0

200 Us

200 UJ0

300 U5

300 Ü3o

Testigo

100 SAS

100 SA,,

200 SA$

200 SA,,

300 SAS

300 SA,,

CVS

Ins

MS (g/nat.)

1,44

1.79

2,16

2.23

3,50

2,49

3,32

1.31

1,74

2.29

3,03

3,33

2.98

3.65

15.1

0,90

Nt

1.39

1.33

1.28

1,37

1,37

1.25

1.46

1.53

1,30

1,34

1.23

1,32

1,35

1,22

(•g/mat)

20,35

23,74

27,81

30,40

40,46

31,21

48,79

20,14

22,79

30,62

37,35

42,31

39,81

44,73

17,9

14.2

NPPFX

_

14,09

25,56

25,08

42,46

34,28

44,23

-

14,33

23,40

26,32

39,60

37,82

51,97

(«g/mat

3,35

7,04

7,60

17,18

10,70

18,03

-

3,14

7,12

9,70

16.68

17,93

23.26

20.8

0.60

Valor'A"(kg N/ha)

610

291

597

271

575

378

-

598

327

560

305

493

277

cuando fue utilizado como fuente el sulfatode amonio.

Eficiência de utilizaciõn defertiTTTantes n1 trogenados ( T O F N T

Los valores médios obtenidos para Iaeficiência de utilizaciõn dei fert i l izantenitrogenado en los diferentes tratamientos seencuentranen la Tab Ia 6 y en Ia Figura 4.

Se puede observar que no existendiferencias significativas para Ias dosisempleadas, pero si existe esa diferencia paraépocas de aplicadón.

Existe Ia tendência con el sulfato deamonio aplicado en la slembra, ser naseficiente con el aumento de dosis, Io que noacontece cuando fue aplicado a los 30 dTasde edad dei cultivo.

La eficiência de utilizaciõn deifert i l izante fue baja en Ias dos fuentescuando se apilearon a Ia slembra; para ureala mayor t f ici tncia que se obtuvo (52,25)

fue cuando se ut i l izo Ia dosis de 200 kgN/ha aplicado a los 30 dTas; y Ia menor(16,97) con la dosis de 100 kg N/ha aplicadosen Ia siembra. Para sulfato de amonio Iamenor eficiência se obtuvo con la dos Is de100 kg N/ha aplicado a Ia siembra (18,22) yla mayor con 200 kg N/ha a los 30 dTas(54,46). Oatos similares encontraron REDDYy PATRICK (1978).Sin embargo, en trabajosrealizados por la FA0/1AEA dentro deprogramas de coordinaciõn (FAO/IAEA, 1970),en los cuaies compararon diferentes fuentesy épocas de apileaciõn, muestran que Iamejor época de aplicadón es a Ias dossemanas antes de Ia Iniciaciõn dei primordiofloral y que fracefonamientos en dos o trêsapiicaciones no presentan ventajas conrelaciõn a fuentes. Los resultados varTanconforme a Ias propriedades dei sueio,presentãndose algunas veces mis eficienteei sulfato de amonio que la urea o viceversa.

La eficiência de utilizaciõn deinftrõgeno aplicado es alta en los sueioslevemente fertilizados y baja con mayorfér t i l I zadõn; es d i f T d i aumentar y más aún


Tíbia S. Producciõn de matéria seca (MS), porcentaje de nitrogeno total,cantidad absorvida (ag/aatero), porcentaje y cantidad de nitrogeno,en Ia planta proveniente dei fertilizante l NPPF y NPPF (mg/matero)y valor A (kg N/ha) en Raiz.

Trataaientos

Testigo

100 us

100 u, .

200 Us

200 Ujo

300 Us

300 U,.

Testigo

100 SAS

100 SA,C

200 SA$

200 SA,0

30ü SAS

300 SA,,

CV*

dms

MS (g/mat)

3,32

4.52

6,04

8,00

8.95

9,09

6,87

4,05

5,46

6,37

8,46

8,60

9,23

6,43

23,8

4,1

N:

0,70

0,66

0,69

0,57

0,66

0,59

0,67

0,68

0,64

0,63

0,63

0,59

0,60

0,59

N total(mg)

23,13

29,59

41,87

45,17

59,51

59,81

46.12

27,45

35,40

40,10

51,89

50,33

54,43

51,21

21.4

23,5

NPPF

X

.

14,97

25,05

24,01

36,60

32,57

39,93

-

16,17

22,94

27,59

37,20

38,13

47,02

(mg/mat)

.

4,43

10,56

10,/l

21,46

17,39

18,30

-

6,10

9,21

14,35

18,56

23,78

24,18

18,4

6,8

Valor "A"

(kg N/ha)

568

299

633

346

621

451

-

518

336

525

338

487

338

mantener Ia eficiência productiva en sueiosdemasiado fertilizados (MURAYAMA, 1979).

Recuperación dei fertilizante

Los datos de Ia recuperaciõn de 1osfertilizantes aplicados se encuentran en IaTabla 6 y en Ia Figura 5.

La recuperaciõn de los fertilizantesaplicados, probablemente por haberpermanecido en condiciones de inundaciõnconstante, fueron bajas y menores cuandoaplicadas en Ia slembra en todas 1as dosis yen Ias dos fuentes. Para Ia una hubo unatendência a disminuir Ia recuperaciõn con elaumento de dosis.

La mTnima recuperaciõn se observo con ladosis de 300 kg N/ha en 1a siembra (39%) y Iamáxima con 100 kg N/ha a los 30 dTas (8U).La recuperaciõn dei fertilizante cuando seaplico sulfato de amonio a Ia siembra, fue54S y vario de 67 a 76S cuando fue aplicado alos 30 dT

Es de gran importância recalcar que, porestos resultados, en sueios pobres o dondesea necesario aplicar fertilizantes, estosdeben ser suministrados a los 30 dTas, con Iocuai se conseguirá mayor eficiência yrecuperaciõn de los fertilizantes,disminuyendo asT ei agotamiento dei sueio.Mayor número de investigaciones deben serrealizadas para esclarecer estos fenômenosque vienen presentãndose.

Nitrogeno del sueIo - Valor "A"

Los valores "A" obtenidos en losdiferentes tratamientos a través de Iaecuaciôn (4) se encuentran en Ias Tablas 3,4. 5 y 6 y en Ia Figura 6.

El Valor "A" según ei concepto de FRIEDy DEAN (1952), es una medida de Ia capacidaddei sueio nata suplir nutrientes a Ia planta;muchas veces es considerado como unacaracterística dei sueio. Según los mismosautores y comprobado posteriormente porBROADBENT (1970)', BROADBENT y REYES (1971);

1M OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP. BRASIL NOV.. 19-23, 1984

200

ISO

too

90

0MS(5%)

= 18,4% Roi'z

lcv=20,8% 2. Corf*

lev-16,5% *r. Con*

UK» U200 U300 S400 S200 S300TrotomUnfo

Figura 3. Ni trogeno del f e r t i l i z a n t e ex t ra ído porla c u l t u r a para los d i f e r e n t e s t ra tamien-t o s , y para los cor tes y r a i c e s .

VOSHIDA y PADRE (1977); etc. , el Valor "A"no varTa con la dosis de nitrógeno uti l izada.En el presente ensayo se observo también dehecho que no hay diferencia signif icat iva enei Valor "A" (319 kg N/ha) obtenido condiferentes dosis de nitrógeno y con las dosfuentes.

Los resultados de este trabajo indican

que ei Valor "A" dei suelo_varTasignificativamente con la época de aplicaciõndei fe r t i l i zan te , de tal forma, que cuando seaplicaron urea y sulfato de amonio en Iasiembra, este Valor fue mayor en más dei 100Íai obtenido cuando se aplicaron a los 30 dTasdespués de Ia germinaciõn. Esto indica que,debido a Ias grandes perdidas de losfert i l izantes aplicados en Ia siembra, Ias

REülONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION I t i

U100 U200 U300 StOO S200 S300

Figura 4. Eficiência de utilizaciõn dei fertilizante (EUF*)para los diferentes tratamientos y para los doscortes y raíces.

no

90

RECUPERACION OE FERTILIZANTE

OMS (5%)

CV»M,6% Planta

CV= 27,27. SutlO

utoo uaoo u3oo 5)00 $200 S300

Figura 5. Recuperación percentual dei ferti l izante adicionadoa Ia cultura. Las diferencias para 100% representanIas perdidas.

i t t OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV.. 19-23, 1984

Tabia 6. Porcentaje y cantidad de nitrõgeno proveniente del fertilizanteen toda la planta y en suelo.eficiencia de utilization (X).recuperation de nitrõgeno aplicado (X) y valor "A" (kg N/na).

Tratamentos X NPPF NDFF(planta)

•9

EUFN(X)

«OFF(suelo)

"9

NDFF(total)

•9

Recugeracion

X

Valor "A"(total)kg N/ha

100100200200300300100100200200300300

u,««su,.usu>.SAS

SA,,

SA5

SA,,

SAS

SA,,

19.3S

37,32

32.15

54.36

39.72

57.51

19.99

36.16

31.83

52.76

48.29

65.06

20.36

52.22

49.49

125.41

75.54

140.63

21.87

58.47

58.41

130.71

121.32

188.81

16,97

43.52

20.62

52.25

20.98

39,06

18.22

48,72

24,34

54.46

33,70

52,45

46.02

45,53

59,79

45.42

65,81

83,66

41,33

32,38

67,10

48,60

71,12

51,53

66,38

97,75

109,28

170.83

141.35

224.29

63.20

90,85

125.51

179.31

192,44

240,54

55.32

81,46

45,53

71.18

39.26

62,30

52.67

75.71

52,30

74,71

53,46

66,82

417168422168455222400177426179321161

300

200

(00

VALOR-A

DMS (5%)

CV: 20,87.

WOO U2OO U300 SfOO 3200 S3O0

Figura 6. Valor "A" calculado para los diferentes tratanientos.


plantas debieron tosar ei nitrõgeno dei sueio.ya que en la gerainaciõn posiblemente notuvieron capacidad de absorber los nutrientesen forma adecuada, a diferencia de Iaaplicaciôn a los 30 dias, en queprobableaente, debido al Mayor desarrolio deIas raíces, Ias plantas absorbieron misrapidamente ei nitrõgeno dei fertilizante,disminuyendo asT Ias perdidas y enconsecuencia Ia extracciõn dei nitrcgeno deisueio fue menor.

El Valor "A* correspondiõ a 16,51 deicontenido dei nitrõgeno total dei suelo(1929 kg N/ha) estando de acuerdo con elvalor obtenido por BROADBENT y MIKKELSEN(1968) (16.7 - 17.51); BROADBENT y REYES(1971) (13,5 - 30.5X) y YOSHIDA y PAORE(1977)(14 - 15X) en arroz irrigado.

CONCLUSIONES

Del presente trabajo se pueden sacarIas siguientes conelusiones:

1. Existe respuesta a Ia aplicaciôn deifertilizante nitrogenado hasta 200 kgN/ha para produceion de Matéria seca ycontenido de nitrõgeno en Ia planta cuandose aplico a los 30 dias.

2. El sulfato de amonio se comporto mejorque la urea en Ias dosis ntayores (200 y300 kg N/ha).

3. La eficiência de utilizaciõn deifertilizante que vario dei 16 al 54%prâcticamente se duplico cuando se aplicoa los 30 dias con relaciÕn a Ia aplicaciônem Ia siembra.

4. La perdida de nitrõgeno aplicado duranteel ensayo fue considerable y vario de 19 a61t dei total aplicado, siendo mayor conurea que con sulfato de amonio.

5. Con aplicaciôn tanto de urea como desulfato de amonio en Ia siembra, Iasperdidas fueron mayores que cuando seaplicaron a los 30 dTas.

6. £1 Valor "A" vario con Ia época deaplicaciôn de fertilizantes, pero no fueafectado con Ias dosis. Este Valor fuede 319 kg N/ha cuando se aplicaron en Iasiembra, Io que corresponde a 16,5% deinitrõgeno total dei suelo.

REVISION BIBLIOGRÁFICA

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1M OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP. BRASIL NOV. 19-23. 1984

METABOLISMO DO CARBARIL-X EM SOLOS MODIFICADOS PEUOXIDAÇAO DA MATÉRIA ORGÂNICA E ADIÇÃO DE GLICOSE1

HIRATA. R.'; ROEGG. E F.«

RESUMO

0 comportamento do carbaril foi estudado por•elo de técnicas radioaétricas em amostras desolos Brunizen e Latossolo Vermelho Escuro doEstado do Paraná, objetivando-se definir opapel que a oxidação dos seus componentesorgânicos e o enriquecimento COR glicose tinno metabolism do inseticida. Lotes de solosautociavados, oxidados e sen tratamento prévio,com e sem adição de glicose, foram Incubadoscom carbaril-'*C e analisados durante oitosemanas. Constatou-se que a oxidaçãoproporcionou, em ambos os solos, um incrementoacentuado no metabolismo desse defensivoagrícola, ao passo que a adição de glicoseteve pouca Influência nos processosdegradativos. Foram detectados trêsmetabõlitos com Rf 0,23 , 0,40 e 0,70.

INTRODUÇÃO

Carbaril (1-naftil N-meti tcarbamato) éum inseticida de contato de baixa toxiç_i_dade para mamíferos e com ampla faixa dêut i l i zação nos mais variados tipos de cul_tura . t o único representanteda classe dos cerbamatos,largamente empregado no Brasil para controle de pra-gas agrícolas. Embora nio seja um inset[cida sistêmico, devido a sua baixa soliT-bil idade em água, quantidades considerá-vel» desse inseticida podem chegar ao soIo devido ao seu crescente uso agrícola"e â restr ição aos derivados dorados maispersistentes que os carbamatos * » ' .

'Trabalho realizado com ajuda financeira doCNPq (Brasília) e AIEA (Viena, Austria)

2Centro de Radiolsõtopos, Instituto Biológicode São Paulo, Caixa Postal 7119, 01000-SÍo PauIo, Brasil

Recentemente, investigamos a influíncia da adiçio de várias fontes de carbo-no na persistência do carbaril em soloscom diferentes conteúdos de matéria oroânica' .Em continuação a esses estudos,no presente trabalho acompanhamos ometabolismo desse inseticida em dois solos, objetivando obter informações dopapel desempenhado pela fração orgânicano processo degradativo do carbar i I-''•Ce determinar a influência de uma fontede carbono facilmente biodegradável co-mo a glicose na taxa de transformaçãodoinseticida. Os resultado: descritos ne±te artigo fazem parte de investigaçãosistemática do estudo dos pesticidas emsolos brasileiros por meio de técnicas,rad iométricas.

MATERIAL E MÉTODOS

Solos. Utilizou-se duas amostragens desoios de horizonte superficial do Esta-do do Paraná, coletados nas regiões deLondrina e Bela Vista do Paraíso. Na Tabela 1 constam algumas característicasdesses solos, que foram classificadosrespectivamente de Brunizem e LatossoloVermelho Escuro. Antes do uso, os solos,secados ao ar livre, foram passados porpeneira com malhas de 2mm, a fim de hqmogenizar as amostras.

seticlda. Carbar i t-' ''c (l-nafti 1 M-metilC-carbamato) marcado no grupo carboni

Ia, foi adquirido no Centro de RadioquTmica, Ame rsham, Inglaterra, em solução'benzênfca, com pureza radíoquímica de 99*e atividade específica de 57 mCi/mmol.Para os ensaios, preparou-se uma soiu -ção aquosa de carbaril grau técnico deconcentração 20 ug/ml, ã qual adiciono^-se o composto radioativo, resultandosolução com cerca de |l»5.000 dpm/mt. 0inseticida foi adicionado aos solos âtaxa de 2 ppm.

Fonte de carbono. Para o enriquecimen-to dos solos utilizou*se glicose daHoechst.

t*


Tratamento dos solos. Lotes de solos coae sea glicose 10,01 g de glicose/g de solo)foram esterilizadas ea autoclave FABBE,a IS psi c 120°C durante uma hora, portris dias consecutivos. Para determinaros efeitos da matéria orgânica no com -portamento do carbaril, os solos foramparcialaente oxidados com perôxidp dehidrogênio I5t. segundo Robinson* . Aoxidação foi feita ea béquer de 2000ml,adicionando-se para cada Ig de solo20 ai do oxidante e aquecendo-se em es-tufa a 60°C «té não se observar aais odespreendiaento de bolhas do sistema. Aaustncia de H2O2, após esse tratamento,foi constatada pflo teste com permanga-nato de potássio'. Deixou-se em seguidao sistema em repouso e separou-se o so-brenadante por decantação. Os solos fo-raa secados ao ar livre e novaaente pas_sados numa peneira con aalhas de 2 aa.Foraa deterainados os conteúdos de car-bono* orgânico residual apôs a oxidaçãoe constatou-se que cerca de 85 e Jht daaatéria orgânica, respectivamente dossolos Brunizea e Latossolo Vermelho Es-curo, foraa transformados ea CO2 • Os ejisaios de degradação do carbarI l-'-*C fo~ram realizados coa 10 g de solo coloca-dos cm frascos de 250 ml, com rolhas devidro esmerilhadas, e distribuídos emseis lotes como segue:

1. 10 g de solo (controle)2. 10 g de solo + 0,lg de glicose3. 10 g de solo esterilizado4. (lOg de solo • 0,Ig de g1icose)esterilizado5. 10 g de solo oxidado6. 10 g de solo oxidado • 0,lg de glicose

Ea seguida, adicionou-se às amostras desolos Brunizem e Latossolo Vermelho Es-curo respectivamente, 2,3 e 1,3 ml deágua destilada, que foi previamente au-toclavada no caso dos lotes de solos es_terilizados. A adição final de 1,0 ml ~da solução aquosa do cerbari l-'- C elevoua umidade dos solos para 2/3 da capaci-dade de campo. Triplicate de cada trata_acnto foram extraídas e analisadas em ~diversos intervalos de tempo.

Extração dos solos. Extraíram-se cada10 g de solo por agitação com 20 ml dediclorometano, durante duas horas.Deixou-se a mistura em repouso e separou-se õsolvente por decantação. 0 solo r«mane»_cante foi extraído mais duas vezes comporções de 20 ml de solvente, os extra-tos combinados e o volume ajustado para50 ml em balão volumétrico. Uma alíquo-ta de 5,0 ml de extrato' foi evaporadaaté a secura em frascos de cintilação,adicionando-sa em seguida 10 ml da sol 11çio cintiladora a quantlficando-se. a~amostra. A recuperação do carbariI-'*Cpor este método foi de 97/32 t 2,0* pa-ra o solo Brunizem e 90,45 * l,6t parao Latossolo Vermelho Escuro.

Cromatoarafia em camada dalnada (TLC). Umaalíquota de 5.0ml de extrato de solo,secada com sulfato de sodfo anidro,foi concentrada• !»0mf aara análise por crometograf ía emcamada delgada dasanvolvida em cromato-folha de alumínio 20x20cm, revestida

coa siticagel 60 F^fHercIi). 0 sistemade solvente, utilizado no desenvolvimen_to, foi clorofôraio-aetanol(49:l.v/v) nõqual o carbaril apresentou Rf 0,60. 0croaatograaa foi exposto a ua filae deraios X e revelado apôs dois meses. Asregiões da placa correspondente às im-pressionadas na auto-radiografia foraaraspadas para frascos de contagea de cjntilação líquida e quantificadas.

Combustão úaida do solo. Após a extração,o radiocarbono reaanescente nos solos,foi deterainado por coabustão úmida a

C92. segundo o procedimento de Sat th et al.60 '*C02, resultante da coabustão dt aKquotas de 2,0 g de solo, foi absorvidoea 2,0 ml de etanolaaina dissolvida em20 ml de coquetel de cintilação de com-posição: 5,5 g de PP0(2,S-difeniloxazo1).666 ml de tolueno e 333 ml de éterglicolaonomctíIico. Ea seguida, quanti-ficou-se as amostras por cintilação em1íquido.

Captura de CO?. 0 CO2 evolvido dossolos foi coletado em frascos de cinti-lação contendo 1,0 ml de etanolamina.Es_ses frascos de captura, colocados ju.-.tímente com os solos, eram trocados periõdicamente e a atividade determinada po7cintilação em líquido, utilizando comocoquetel de cintilação a solução composta de 5,5 g de PP0, 666 ml de tolueno,"333 ml de éter glicolmonoaetíIico e429 ml de metanol. 0 acréscimo de metanoltem como finalidade evitar a formaçãode um sistema bífâsico devido a águaabsorvida pela etanolamina.

Determinação de radioatividade. As medj_das radiometricas foram realizadas entespectrõmetro de cintilação em líquidoda Nuclear Chicago modelo Hark I. Asamostras foram contadas durante des mi-nutos e os resultados corrigidos en função da radiação de fundo e do "quench"""que foi estimado usando-se o método derazão de canal como fonte externa. Ex-cluindo-se as medidas de ''•C02, todasas outras contagens foram feitas utili-zando-se como coquetel de cinti lação unasolução de POPOP (2,2'-parafenileno bis-5-fe-nitoxazol), k g de PPO,500ml de Rcncx-95(noni 1 fenolpol ietoxilado) e 500m1 de to-lueno.

Determinado de pH dos solos oxidados e nãooxidados. A variação na acidez dos so-los, apôs tratamento com peróxido de hidrogênlo, foi feita de term!nando-se oTvalores de pH dos solos oxidados e nãooxidados, no sistema solo/água(l:2,5, m/v)utilizando-se um potenclSmetro Corningmodelo digital 109, equipado com um elatrodo combinado de vidro e prata/cloretõde prata Corning.

Sorjáo do carbaril pelos solos oxidadosa não oxidados' As amostras de lOg dossolos Brunizem e Latossolo Vermelho Es-curo oxidadas e não oxidadas adicionqu--se 100 ml de uma solução de carbarf I-'*Ccom atividade específica 57 mCi/mmol econcentração de tug/ml do composto não

OEA-CflEN/CNEN/CNPq/CCNA-USP PIRACICABA, SP, MASIl NOV., 19-23, 1M4

radioativo. 0 sistema foi agitado periodlcamentc por seis horas • deixado *•repouso durante vintt * quatro horas.Apõj «ss« período, determinou-se a con-centração de carbaril-'*C na fase aquosaquantlffcando-se diretamente a ativida-de por contagem de cintilaçio em líqui-do. 0 coeficiente de distribuição (K)dopesticida entre o solo e a solução, foicalculado através da razão entre a quajitIdade adsorvida ao solo e a remanescei*te na solução apôs o equilíbrio' ~Assim,

liq de pesticida adsorvido/g de solopg de pesticida remanescente/g de soloR-

HESULTADOS E DISCUSSlO

A recuperação total do carbono-\k(Flg. I e 2) variou de 65 a 100$ aproxi-madamente, e ê possível que a perda deradibearbono tenha como um dos fatores atransformação do carbari 1-•'•C em algummetabol i to volátil diferente do '*C026«*Para corroborar esta hipótese, podemosobservar na auto-radiografia da Fig. 3(A» e A4) que os metabolitos de Kf 0,23e t,HO, encontrados no solo Brunizem nasegunda semana de incubação do pesticidapraticamente desaparecem na quinta stm>na do experimento (Fig. *, A3 e Ai,). E 7 -

ses metabolitos podem ter-se volatilida-do com o passar do tempo ou terem-setransformado cm outros metabolitos ra-dioativos, também voláteis, ou aindadegradados com libertação de '*COj. Cbem provável que esta ultima possibili-dade não tenha ocorrido, pois, o '<>C02teria sido então capturado nas armadilhasde etanolamina. Por outro lado, as duasprimeiras hipóteses podem explicar os menores valores de recuperação total da ~radioatividade, verificada no solo Bru-nizem, tratado e não com glicose, apôsoito semanas de incubação com carbarM-1*C(Fig. I, C e D).

Nas amostras esterilizadas dossolos Brunizem e Latossolo Vermelho Es-curo (Fig. 1 e 2, A e B), não se obser-vou nenhum processo degradativo com li-bertação de '*C02, pois, a soma da ra -dioatividade recuperada, por extração ecombustão úmida é, praticamente, iguala atividade inicial adicionada aos so-lus. As auto-radiegrafias dos cromato -gramas dos extratos dos solos esterili-zados, enriquecidos e não com glicose(Fig. J e *: *1.*2 e >1»>2)» mostramque, praticamente, toda atividade extra_ída de ambos os solos autoclavados foidevida ao carbariI-'*C, pois, os metabolitos radioativos de Kf 0,70, detecta -dos apôs duas e cinco semanas de incuba_

TABELA 1 . Características dos solos

SoloAreia Limo Argila Matéria OrgSnica pH(água)

•runia 15.5 60,1 2 M 3,82 5,6

Latossolo Vermelho Escuro 77,7 6,40 15,9 0,77 5,9

Determinadas pelo Departamento de Solos, Geologia e Fertilizantes da

Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Piracicaba, SP.

TABELA 2. Coeficiente de distribuição (K) e valores de pH em

amostras oxidadas e não oxidadas dos solos Brunizem e

Latossolo Vermelho Escuro.

Brunizem

Hão oxidado Oxidado

Latossolo Vermelho Escuro

Mio oxidado Oxidado

9,6 2,3 2,9 1,7

pH(H20) 5,6 6,7 5,9 7,6

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION itT

100

o"Ooo"o.o 100-r—tv

B- solo estenlizodo • oücose

"»co . O-O

6 8 2 4 6

Tempo (semanas)

extraído; X-X C ligado ao solo; • * " " • C total

FIC. 1. R«cuper«çio do car b o n o - H durante oito semanas de incubação14do carbaril- C em amostras do solo Brunlzem


A = solo esterilizado B- solo csttrilizodo • glicose

6 8 2 4

rempo (semanas)

A — A " tC02; O — O "'c extraído; X-X lilC ligedo «o solo; • — • '*€ total

FIG. 2 . Kecupereçio do c«rbono-H d u r t i t e o i t o semanas de Incubação do

c a r b a r i l - C em amostras do solo Latossoio Vermelho Escuro

REOIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 1M

ção do inseticida, estão «• concentra -ções extremanente baixas.

A acentuada diferença no metabo-lismo do carbaril-I^C entre as amostrasdo solo' controle e esterilizado de am-

bos os solos (Fig. I e 2), indica queos microorganismos do solo têm, certa-mente, uina participação ativa no desti-no do inseticida nesse meio '^9. De fa-to, comparando-ss o metabolismo docarbaril-'*C nos lotes do solo controle

a»

1

A , .

A r

VVA,.

V

*0 *

* 2 * 3 A 4 Ag Aç

Brunizem esterilizado

Brunizem estérilizado+glicose

Brunizem controle

Brunizem+gticose

Brunizem oxidado

Brunizem ox'idado+gt icose

f do carbarll padrão encontre*se

B, Bj

B.. Latossolo

Bj. Latossolo

B,. Latossolo

B . Latossolo

B,. Latossolo

B . Latossolo

na Fig. 1»

•

Vermelho

Vermelho

Vermelho

Vermelho

Vermelho

Vermelho

kg

Escuro

Escuro

Escuro

B5 Be

• i

esteri1izado

•Frwte

HfO/Kí

i

LOrigtm

esteri1izadj+glicose

controle

Escuro+giicose

Escuro

Escuro

oxidado

oxidado+glicose

FI6. 3. Auto-radíografie do cromatograme dos extratos dos solos

Brunizem e Latossolo Vermelho Escuro após duas semanas de Incubaçío11 •

com carbariI- C.


c solo + glicose dos dois solos(Fig. Ie 2, C • D), verifica-se que cie ê maisacentuado para o solo Brunizem que, pos-suindo maior conteúdo de matéria orgãnica manteria maior população uicrobiolegreã.

A maior atividade dos microorganismosutilizando o inseticida como substrato,ê expressa na maior formação de ''COjno solo Brunizem em relação ao Latosso-lo Vermelho Escuro.

, í*. ; 4

RfO/IO

P. CarbariI padrio

A|. Brunizem esterilizado j . Latossolo Vermelho Escuro esterilizado

A.- Brunizem etterilizado+glicose B-. Latossolo Vermelho Escuro esterilizado+glicose

A,. Brunizem controle

AL. Brunizem + gl ÍCOÍC

A,. Brunizem oxidado

A,. Brunizem oxidadofglicose

B,. Latossolo Vermelho Escuro controle

B.. Latossolo Vermelho Escuro+glicose

B,. Latossolo Vermelho Escuro oxidado

B,. Latossolo Vermelho Escuro oxidado+giicose

FlG. k. Auto - rad logra f Ia do cromatograma dos ex t ra tos dos solos

Brunizem c L i t o t k o l o Vermelho Escuro após cinco semanas de incubação

com e a r b a r í I - C

REGIONAL W0RK8H0P ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 201

A oaidação dos solos, com a des-truição dos seus componentes orgânicos,causou uma diminuição na adsorçao do iriseticida (Tabela 2) .sendo esse decréscimomais evidente para o solo Brunizem, rico emmatéria orgânica e una das frações dosolo de grande poder de adsorçao12»1' .Aágua oxigenada, ao remover os colõidesorgânicos do solo, facilita a dispersãoda argila, modificando o seu estado deaçregação. Então, a oxidação dos solosinflui na adsorção do inseticida, refle_tindo consequentemente na sua taxa dedegradação devido â uma variação na di^ponibilidade do inseticida aos proces -sos metabôlicos no solo.

Outro fator que, certamente,contrj^bui para aumentar a velocidade de degradação do carbaril ê a variação no pH dossolos apôs a oxidação (Tabela 2). A di-minuição na concentração hidrogeniõnicafoi cerca de treze^vezes para o soloBrunizem e de cinqüenta e duas para oLatossolo Vermelho Escuro. E bem prová-vel que este decréscimo na concentraçãodos ions H*, seja responsável em grandeparte pelo aumento na degradação docarbarit-I^C nos solos oxidados e aindaque a reação de hidrólise desse inseti-cida, con evolução de |l|C02, seja um importante caminho metabõlico, pois, esse"processo hidrolítico, aumenta de velocj^dade com a elevação da alcalinidade domeio . A influência da oxidação dos solos na degradação do carbariI-'*C podeser observada na Fig. I e 2, comparando-se a evolução de '*C02 nas amostras desolos oxidadas com aquelas do solo con-trole e constatando-se a diferença mar-cante entre seus valores que apresentamgrande incremento nos lotes oxidados.

Outra conseqüência da oxidação foia mudança na rota mecanística de degra*dação do inseticida, em ambos os solos,que pode ser observada na Fig. 3, pelapresença de metabolitos radioativos nósextratos do solo controle e solo + gli-cose (A3, Ai, e Bi,), mas que não apare -cem nos extratos dos solos oxidados(Aj,A( e B5 e B$). Enquanto nos solos oxidados ema reação hidrol ítj ca do carbari I-'*Clevando â formação de '*CÜ2 é o prova -vel mecanismo, nas amostras do solo controle e solo com glicose, além dessa ~reação, podem ocorrer processos oxidativos resultando em derivados hidroxila ~dos radioativos, visto essas duas rea -ções se constituírem nos mecanismos demetabolismo mais comuns envolvendo inseti ei da* da classe dos carbamatos'''* ~

No presente estudo, a adição deglicose em ambos os solos não trouxenenhum incremento substancial no processo de degradação do carbariI(Fig I e 27.Entretanto, foi constatado, experimentalmente, que o enriquecimento do solo comglicose acelerou a velocidade de degra-dação da atrazina, diuron, metanoarsonatodissódico e paration introduzidos nessemeio . C possível que em nossos estudosnos solos autoclavados, a glicose tenhase incorporado ã matéria orgânica na au

sencia de microorganismos »5

Em ambos os solos,a pouca influêjicia da glicose na degradação do carbarilnas amostras solo • glicose e solo oxi-dado+gl i cose pode ser observada pela pe_quena diferença percentual na evoluçãode '*C02, quando comparados com lotesde solos sem adição do nutriente (Fig.Ie 2; C,D e E.F). E provável que a popu-lação de microorganismos que metaboli -zam o carbaril, devido ã competição comoutras espécies do solo, não tenha au -mentado suficientemente utilizando aglicose como substrato e com isso propor_cionar uma taxa de degradação significa-tiva do i nseiicida.

Observa-se, também, que as percer»tagens de evolução de '*C02, radioativj_dade extraída, radiocarbono ligado ao~solo e carbono-11» total são, praticante^te, as mesmas para as amostras oxidadasdo Latossolo Vermelho Escuro com e semadição de glicose (Fig. 2, E e F). Essaigualdade de comportamento do carbaril-'*C,empresença e não de glicose, associada aofato que a oxidação da matéria orgânicadeste solo, já pobre nesta fração, difj_culta o desenvolvimento adequado dos mj_croorganismos que concorreriam para umadegradação do inseticida, fortalecem atese de que os processos degradativosnestas amostras de solo tenham ocorridopredominantemente por uma via não biológica.

14C-CARBARIL METABOLISM IN SOILS MODIFIED BYORGANIC NATTER OXIDATION AND ADDITION OFGLUCOSE *.

Centro de Radioisõtopos - Instituto Biológico -Sío Paulo.

SUMMARY

Carbaril behaviour was studied In samples ofBrunizen and Dark Red Latosol soils fromParana, using radiometric techniques, with theobjective of determining the role of oxidationof i ts organic components, and enrichment withglucose, in the metabolism of the insecticide.Lots of autoclaved soils» oxidized and with noprevious treatment, with and without glucoseaddition, were incubated with "C-carbariland analysed during eiqht weeks. I t was notedthat, as a result of oxidation both soilsshowed a marked improvement in themetabolism of the agrochemical while additionof glucose exerted l i t t l e influence on thedegrading processes. Three metabolites weredetected with Rf 0.23, 0.40 and 0. /0 .

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8 ( M i 4 981

REOIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 303

EFICIÊNCIA DE UTILIZAÇÃO DE URClA-"N PELA CANA-SOCA EMTABULEIRO COSTEIRO DE PERNAMBUCO

SALCEDO. I.H.': SAMPAIO. E.V.S.B.'

RESUMO

Foi Instalado en Goiana-PE, em solo PodzóiicoVermelho Mare io latossóiico um experimentoCOM três tratamentos, repetidos 4 vezes: 1) semnitrogênio, 2) 60 kg/ha de N no plantio e apóscolheita de cana-planta e 3) 20 kg/ha de N noplantio e após a colheita de cana-planta e 40kg/ha de N, em cobertura 3 meses apôs cada umadestas aplicações. Cada parce'a tinha 9sulcos de 10 m de comprimento, distanciados de1,25 * . Em cada parcela recebendo N foramdelimitadas três sub-parcelas, de 1,25 m por1,25 m, enterrando-se fi lme plástico até" 80 cmde profundidade. Duas sub-parcelas receberam,na cana-planta, a adubação correspondente sobforma de uréia com 10,21 átomos excesso de 15Ne na soca, uma não recebeu nenhuma adubaçãonitrogenada e a outra foi adubada com uréiacomercial. A terceira sub-parceia fo iadubada com ur i la comercial na cana-planta ecom uréia com 10,2% itomos excesso de 15N nacana-soca. A cana planta foi colhida com 16meses de Idade e a cana soca 12 meses apís.

Não houve diferenças s igni f icat ivas, entretratamentos, na produçSo de cana-soca (10" t /ha) ou no N contido nas partes das plantas(total • 200 kg/ha). Estes valores foramInferiores aos obtidos com cana-planta (130 t /ha de cana e 250 kg/ha de N). As e f ic iendasJe uti l ização de uréia pela cana-soca foram42 e 46Í para aplicação parcelada e única,respectivamente; valores estes semelhantes aosobtidos para cana-pl?rta (44 e 391). Do Naplicado na cana-planta, a cana-socafer t i l izada recuperou 4,7* e a não fe r t i l i zadarecuperou 6,6%.

INTRODUÇÃO

Anualmente sio aplicados na cultura da ca-na-de-acikar no NE cerca de 150.000 t ie f e r t i Hzantes nitrogenados a um custo de dezenas de b1-

1 Dtpto de Energia Nuclear, Av. Prof. Luís Freires/n9. Cidade Universitária, 50.000-Recife, PE.,Brasi l .

Ihões de cruzeiros. Entretanto, pouco se sabe s£bre a eficiência de uti l ização desses fe r t i l i za i )tes que depende de todo o complexo ciclo de N.Na maior parte dos casos os efeitos da adubaçãosão medidos apenas em ternos de acréscimos naprodução de cana-de-açúcar e têm levado a resui^tados conflitantes mas que, em gera l , são pequenos ou nulos na cana-planta ' e significativosna cana-soca1 '3. Não hâ uma explicação comprovada para essa diferença que tem sido atribuída ã

menor eficiência do sistema radicular na cana-4

soca, a menor quantidade de N mineral acumuladano perf i l do solo no inTdo do ciclo da eana-soca ou ã menor mineralização do N orgânico dosolo durante o d c l o da cana-soca, comparadoscom a cana-planta . Também conflitantes tem s i -do os resultados obtidos com o parcelamento daadubação . Sõ recentemente foi iniciada no Bra-s i l uma pesquisa abrangente sobre o ciclo de Nna cana-de-açúcar, util izando-se metodologiamais refinada, f e r t i l i zan te marcado com N. Osresultados comprovaram a ausência de respostada cana-planta i fer t i l i zação nitrogenada*'6 expi Içada pela pequena contribuição do f e r t i l i z a ^te ao total de N absorvido pela cultura (menosde 10%) e pela grande capacidade do solo de fornecer N através da mineralização de sua matériaorgânica . Neste trabalho são apresentados osresultados de eficiência de ut i l ização de uréiana cana-soca, comparados com os da cana-planta,dando seqüência I divulgação das pesquisas so-bre a dinâmica de N na cultura canavieira dePernambuco.

ApSs a colheita da cana-planta, aos 16 me-

REOtONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION

ses de Idade, repetiu-se a aplicação de N, P eK nas fonms e quantidades jã descritas e del i -mitou-se U M terceira subparceia, de características Idênticas às anteriores, que recebeu uré-ia- N, na dose correspondente de N da parcela.Das duas subparcelas delimitadas por ocasião doplantio, U M recebeu nitrogênio como o resto daparcela (não enriquecido com N) e a outra nãorecebeu fertil ização nitrogenada, independentedo tratamento, de modo a medir-se na cana-socao efeito residual do N aplicado na cana-planta.A variedade de cana utilizada no experimentofoi a Co 997.

Nas colheitas da cana-planta, aos 16 meses,e da cana-soca, 12 meses após a primeira,os pe-sos das folhas verdes e secas e dos colmos fo-ram determinados colhendo-se todas as plantas áãárea ú t i l de cada parcela, separando-se as par-tes, pesando-se e retirando-se de cada uma sub-amostras para determinação do teor de unidade ede N na matéria seca. As folhas secas no chãotambém foram colhidas na área út i l de cada parceI a , pesadas, subamostradas e analisadas. As piajntas das subparcelas com H foram colhidas em separado e amostras de cada parte, incluindo raí -zes, foram retiradas para determinação da abun-dância de 1 5 N.

As quantidades de N nas raízes e colmossubterrâneos, foram determinadas cavando-se.nossulcos adicionais, trincheiras de 1 m por 1 mde profundidade, passando-se todo o solo -por

2peneira com malha de 0,25 cm e recolhendo-seas raízes e colmos.Este material foi lavado emágua destilada, secado, pesado, moído e analisa-do quanto aos teores de N. As determinações deN foram feitas com autoanalisador apôs digestãosulfúrica e as abundãncias de N por espectro-metria de massa no CENA.IBP. Para cálculo dasquantidades de N provenientes dos ferti l izantesem cada parte da planta (Q Nppf) us ou-se a formula: „,„,

9 . . . jHTOPT „ na,Npnf a ' ' x un

SNfondet Nppf * t de átomos de N em excesso na pa£

te da plantaX Nf * t de átomos de N em excesso no fer

t lUzanteQN * quantidade de H contida na parte da

plantaOs dados foram tratados estatisticamente através

de análise de variânda e as médias comparadaspelo teste de Tukey,

MATERIAIS E MÉTODOS

UM experimento de campo fo i lançado em outubro de 1981 na Unidade Experimental de Itapire-M , Goiana-PE, pertencente ã Empresa Pernambuca-na de Pesquisa Agropecuária-IPA, em um solo Pod-zôlico Vermelho Amarelo ãlico latossôlico textura arenosa com as seguintes características: pHem água (1:2,5) 5,2; aliarfnio, cálcio, magnisioe potássio trocãveis: 0,3; 0,5; 0,1 e 0,05 me/100 g de solo respectivamente; fósforo (extratorde Carolina do Norte), 4,2 ug/g solo; C orgânico0,71 e N total 0,061.

0 delineamento experimental foi de blocoscompletos ao acaso com quatro repetiç6es e trêstratamentos: a) sem nitrogênio; b) 60 kg/ha de Nno plantio; e c) 20 kg/ha de N no plantio e 40kg/ha de N, 3 meses após. 0 N foi aplicado comouréia. Seis meses antes do Início do ensaio,aplicou-se na área experimental dose equivalentea 1 t/ha de calcário dolomítico, misturado comos primeiros 15 cm de solo. Todas as parcelasreceberam 120 kg/ha de P20g (superfosfato sim-ples, 18S P205) e 100 kg/ha de *20 (cloreto depotássio, 672 KgO) no sulco de plantio. Cadaparcela tinha 9 sulcos com 10 m de comprimento e1,25 m entre sulcos. Em algumas parcelas (3 repetições por tratamento) foram plantados sulcosadicionais para coleta de raízes. A área ú t i lconstituiu-se dos 3 sulcos centrais com 8 m decomprimento (1 m de bordadura em cada extremo).No sulco central de cada parcela recebendo nitrogênio foram delimitadas duas subparcelas de1,25 x Í.25 m enterrando-se filmes plásticos de0,2 m de espessura até U M profundidade de 80cmpara Impedir o movimento lateral do ferti l izante.Nessas subparcelas colocou-se a dose correspon-dente de N, utilizando-se uréia com 10,21 deátomos excesso de N.

RESULTADOS E DISCUSS»)

As produções de cana e de matéria seca e asquantidades de nitrogênio retidos nas plantas foram multo semelhantes nos três tratamentos (Qua-dro 1 ) . As produções de cana industrial caíramde 130 t.ha* na cana-planta para 100 t/ha na


QUADRO 1 - PRODÜÇXO DE MATÉRIA SECA E QUANTIDADE DE NITROGÊNIO EM CANA-DE-AÇÜCAR:

1) SEM FERTILIZAÇÃO NITROGENADA ( N Q ) ; 2) COM 20 KG/HA DE N APLICADOS

NO PLANTIO E APÔS A COLHEITA E 40 KG/HA DE N EM COBERTURA. 3 MESES

APÔS CADA UMA DESTAS APLICAÇÕES ( N j ) ; e 3) COM 60 KG/HA DE N NO PLAN-

TIO E APÔS A COLHEITA ( N 2 ) . (MÉDIAS DE 4 REPETIÇÕES).

Parte da Planta

Folhas verdes

Folhas secas

Colmos aéreosColmos subterrâneos

RaTzes

Folhas no chão

Total

Folhas verdes

Folhas secas

Colmos aéreos

Colnos subterrâneos

Raízes

Folhas no chão

Total

N0

4,1

2.7

40.53.6

1.713,566,1

34.510,4

109,4

9.710,0

71,1245,1

cana-planta

Nl

4.1

2.7

41,3

• • •

14,4. . .

38,610,5

112,2

• • *• • •

84,1

• • •

N2No

Matéria seca (t.ha*1)4,9

2.4

43,83,6

2.213,770,6

5,9

14,4

32,86,5

2,6

0,0

62,2

Nitrogênio absorvido40,0

9,7

116,6

9,3

12,472,3

260,3

48,4

50,884,5

14,311,8

0,0

209,8

cana-soca

Nl

5,2

13,7

33,8

. . .

0,0

. . .

(kg/ha"1)43,248,480,7

• • •• • >

0,0

. . .

N2

4,8

17,0

32,87,4

2,7

0,0

64,7

39,7

60,261,4

11,813,40,0

186,5

cena-soca. C comum encontrar-se queda na produ-

ção da soca em relação ã cana-planta mas deve-se

salientar que o ano de 1983 foi mais seco que o

de 1982, em Go1ana-PE, e a soca pode ter sido a-

fetada pela falta de ígua. Além da queda na pro-

dução de colmos, a única diferença Importante en

tre cana-soca e cana-planta, foi que na soca as

folhas secas não caíram ao solo, permanecendo

nas plantas.

A ausinda de resposta da cana-planta ã a-1 2

dubaçio nitrogenada é um fato comum ' ocorren-

do também com a cana soca, embora com menos fn

quência .Na maioria de casos, a ausência de res

posta 3 verificada quando as produções das teste

munhas são altas, em torno de 100 t /ha, como foi

o caso deste experimento. Nestes casos, também

não ha resposta ao parcelamento na aplicação do

fert i l izante.

As eficléndas de utilização do fert i l izan

te fora* multo semelhantes tanto entre cana-

planta e soca como entre adubação parcelada ou

inão, s1tuando-se em torno de 401 (Quadro 2) . Es_

te valor compara-se aos mais altos encontrados

na l i t e r a t u r a 8 ' 9 ' 1 0 ' 1 1 ' 1 2 mas correspondem a

apenas cerca de 10% do total do nitrogênio ab-

sorvido pela cultura. Essa pequena contribuição

de fert i l izante para as necessidades totais da

cana (Quadro 1) explica a ausência de resposta

desta ã adubação nitrogenada e faz cm que as

atenções se voltem para as outras fontes supri-

doras de N, principalmente se se considerar as

grandes quantidades de N absorvidos pela cultura

(250 e 200 kg/ha de N na cana-planta e soca,res_

pectivãmente). Realmente, apesar de ser um solo

pobre em matéria orgânica e N to ta l , seu poten-

cial de mineralização de N orgânico parece ter

sido suficiente para suprir a demanda da cultu-

ra e manteve-se Inalterado ao longo do d d o da

cana-planta até a época da colheita e 1nTc1o do

dcio da cana-soca. Isto é*. no Início do ciclo

da cana-soca ainda havia suficiente N potencial^

mente mineralizávei para suprir as necessidades

desta7.

Na cana-soca ferti l izada foram recuperados

4,71 do N aplicado na cana-planta, subindo este

valor para 6,6% quando a soca não foi f e r t i l i -

zada com N. Não houve diferenças significativas

entre tratamentos com adubação parcelada ou não.

REGIONAL WORK8HOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 207

QUADRO 2 • EFICIÊNCIA DE UTILIZAÇÃO DE URÉIA EM CANA-PLANTA E CANA-SOCA E NITROtf

NIO NA PLANTA PROVENIENTE DO FERTILIZANTE (Nppf ) , EM CANA-SOCA QUE RECE

BEU 20 KG/HA NO PLANTIO E APÔS A COLHEITA DA CANA-PLANTA E 40 KG/HA DE

N EM COBERTURA TRÊS MESES AP0S ESTAS APLICAÇÕES (N , ) e 60 KG/HA DE N NO

PLANTIO E APÔS A COLHEITA DA CANA-PLANTA (H^.

Parte da planta

Folhas verdes

Folhas secas

Colmos aéreos

Coiinos subterrâneos

Raízes1

Folhas no chão

Total

Eificiincia

cana-plantj

H1

3,6

1.2

16,0

1.5

1,0

19.244.5

N2

3,5

1.0

18,4

1.5

1.4

13.1

38.9

de utilização

cana-soca

N1

9.39.6

17,4

2,8

2.6

0,0

41.7

N2

9,0

18,7

14.3

2.1

2.5

0,0

46.6

Nppf

cana-soca

Nl

12.9

11,9

12.9

12,9

12,9

* • •

• • •

n2

13,6

18,6

14,0

14,0

11,8

• • •

. . .

1-Valores de eficiência de utilização para N1 calculados com base nos seus valores

de % Nppf e com os dados de nitroginio absorvido do tratamento com cana não fer-

t i l izada.

Este baixo poder residual está de acordo com o

obtido por outros autores4 e parece indicar que

0 N do fert i l izante que não ? perdido e que não

1 absorvido pelas plantas, até poucos meses

apôs sua aplicação, incorpora-se ao grande re-

servatório de N da matéria orgânica, passando a

ser liberado pelo lento processo de mineraliza-

ção desta. No caso da cana-pianta, a quase tota

11dade do N do fert i l izante foi absorvida an-

tes de 3 meses após sua aplicação indicando que

sua liberação até o fim do ciclo da cana-pianta

foi pequena . Durante o ciclo da cana-soca

essa liberação também deve ter sido lenta e é

possível que grande parte do N recuperado na

cana-soca tenha sido translocado do restolho.

receiving plot and Mere limited by a plasticfilm from the surface down to 80 cm depth.Two of these subplots, were fe r t i l i zed , atplanting time, with urea labelled with 15N at10-2 atm % excess and after plant harvest onereceived no N and the other received commonurea. The third subplot was fer t i l ized withcommon urea at planting time and with 15p|labelled urea after plant harvest. Plant canewas harvested 16 months after planting andratoon cane 12 months later. There were nosignificant differences among treatments eitherin terms of ratoon cane production (100 t/ha)or in ratoon N content in the different plantparts (total = 200 kg/ha). These values werelower than those obtained for plant cane (130t/ha of cane and 250 kg of N). Ratoonfer t i l i ze r ut i l izat ion were 42% and 46% forsplit and single fe r t i l i ze r application,respectively; similar to those obtained withplot cane (44 and 39%). From the 15N appliedat planting time, fer t i l i zed ratoonrecovered 4.7% and unfertil ized ratoon 6.6%.

UTILIZATION OF 15N-UREA BY RATOON SUGAR-CANEIN THE COASTAL PLAINS OF PERNAMBUCO.

SUMMARY

A f i e l d experiment was established at Goiana-PE, on a Red-yellow Podzolic so i l .Treatments, replicated four times, we'e: 1) nonitrogen; 2) 60 kg/ha of N at planting timeand after plant crop harvest; and 3) 20 kg/haof N at planting and after plant crop harvestplus 40 kg/ha of N three months after each ofthese applications. Each plot had 9 rows,10 m long and 1,25 m apart. Three subplots1,25 m by 1,25 m, were established at each N

LITERATURA CITADA

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Energy Agency, Soil Nitrogen as Ferti l izer

or Pollutant. Viena, 1980. p. 551-567.


EFEITOS DA APUCAÇAO FOLIAR DE URÉIA E DA ADUBAÇAO NOSOLO DE SULFATO DE AMONK) E URÉIA NA PRODUÇÃO EAPROVEITAMENTO DO N PELO FEUOEIRO (Phaseolus vulgaris L.).

MURAOKA. T.': OLIVEIRA. J.P.2; BOAKETTO. A.E.1; VICTORIA. R.L"

RESUMO

Para avaliar os efeitos do nitrogênio aplicadono solo na forma de sulfato de amõnio (20 kg N/ha, na semeadura, 15 ou 25 d s após e 40 kg N/ha, toda dose na seaeadura ou parcelada) euréia (20 kg N/ha, na semeadura e 40 kg N/ha,parcelada) e f o l i a r COM uré ia , suplementando ounão a aplicação no solo na produção de fe i jão eaproveitamento do nitrogênio realizou-se esteensaio em um solo de cerrado. A adubaçãof o l i a r foi fe i ta aos 15, 22 , 29 , 36 e 45 diasapós a seneadura, com solução 2% de uréia 1 5 N .

Não houve e fe i to da fonte de nitrogênio nem daéooca de aolicação. Quando o fe i joe i ro nãorecebeu adubação nitrogenada ou inocuiação naseneadura, houve um acréscimo de aproximadamenteo dobro na produção com a adubação f o l i a r .Porém, não houve e fe i to quando o fe i joe i rorecebeu adubação nitrogenada na semeadura, mesmocom uma dose de 20 kg N/ha, embora esta dosetivesse proporcionado um aumento considerávelem relação a testemunha. 0 fe i joe i ro parecenão prescindir de uma certa quantidade denitrogênio na semeadura, para suprir a suanecessidade até que possa se beneficiar donitrogênio fixado. 0 coeficiente deaproveitamento, do nitrogênio aplicado por viaf o l i a r aumentou com o decorrer do ciclo daplanta. (CNEN/EMBRAPA/CNPq).

INTRODUÇÃO

Apesar de e x i s t i r e m mais de 200formulações de adubos f o l i a r e s nomercado, c o m e r c i a l i z a d o s por cerca de100 f i rmas somente no Estado de SãoPau lo , BOARETTO1, nao são muitos noB r a s i l os t r a b a l h o s de* pesquisa sobre oassunto . Por essa r a z ã o , pode-se d i z e rque a e f i c i ê n c i a da adubação f o l i a r

'Pesquisadores - CENA/USP, Caixa Postal 96,13.400-Piracicaba, SP. , Brasil

2EMBRAPA/CNPAF, Caixa Postal 179, 74.000-Goiã-nia , GO., Bras i l .

'UNESP/FCA, Caixa Postal 502, 18.610-Botucatu,SP., Brasil

a inda ê uma i n c ó g n i t a . Para of e i j o e i r o , o fornecimento de nutrientesvia f o l i a r seria de uma enormeimportância prát ica, considerando-seque é uma cultura que necessita deaplicação periódica de defensivos. Aaplicação fo l ia r de fe r t i l i zantes ,simultaneamente e com esses produtos,portanto, não oneraria o gasto. Porém,os poucos trabalhos existentes(BULISANIe i a í 2 ' 1 , MURAOKA e NEPTUNE", MURAOKA eNEPTUNE5, MURAOKA e NEPTUNE6»7, MACHADOit ai", ROSOLEM ei ai*), temapresentado resultados inconsistentesou ãs vezes contraditórios, mostrando anecessidade de melhores estudos.

Outro aspecto que deve serconsiderado para o caso do f e i j o e i r o , éo efei to adverso dos fe r t i l i zantesnitrogenados aplicados no solo, nanodulação (CARTWRIGHT e SNOW10). Umamaneira de contornar esse problema^seria talvez a aplicação de nitrogêniopor via f o l i a r .

Baseando-se nesses fatos,obje_tivou-se nesse trabalho:

1 . Quantificar o aproveitamento donitrogênio aplicado periodicamentevia f o l i a r , em culturas quereceberam ou não a adubaçãonitrogenada e a inocuiaçao.

2. Quantificar o aproveitamento donitrogênio aplicado no solo na formade sulfato de amônio e de uréia,parcelado ou não e também do sulfatode amônio aplicado aos 15 e aos 25dias.

3. Avaliar o efeito da adubação f o l i a r ,da adubação no solo e da inoculaçãona produção de fei jão em grão.

MATERIAL E MÉTODOS

0 ensaio com 4 repetições foirealizado em um solo Latossoio VermelhoAmarelo na Fazenda Capivara,pertencenteao CNPAF-EMBRAPA, localizado no


TABELA 1: Tratamentos Utilizados

Tratamento* Aplicação do N (Dias Após a Semeadura)no 5õTo(Kg H/ha)0 15 25

Foliar (4Kg ureia/ha)15 29 36 45

T, SA

T2 SA

Tj SA

T» SA

T, SA

T. SA

T7 Ü

T. U

T, SA

Ti.SA

T,,Test(s/1noc)

T,2Test(c/1noc)

T,,Test(s/inoc)

T,i,Test(c/1noc)

20

40

20

20

-

-

20

20

20

40

-

-

-

20

40

20

20

s/ =

c/ =

inoc=

X X

X X

sem

com

inoculacão

X

X

X

X

X

X

*SA •= Sulfato de Amônio

U = Uréia

Test- Testemunha

município de Goiânia, e constou dostratamentos da Tabela 1.

Util1zou-se feijoeiro cultivarCarioca.

Na semeadura, além da adubaçãoconforme os tratamentos constantes naTabela 1, todas as parcelas receberamadubação básica de fósforo e potássio.Os adubos foram aplicados no sulco dasemeadura, abaixo e lateralmente asementes. Nos tratamentos T,2 e Ti»foram utilizadas sementes inocuiadas.

Aos 15 dias aplicou-se sulfato deamônio, 20 Kg N/ha, nas parcelascorrespondentes ,o tratamento Tj, etambém fez-se a primeira adubaçãofoliar nos tratamentos T, , T,o, T 1 3 eT u , com uma solução de uréia a 2%,nadosagem de 200 litros/ha, com umpulverizador costal manual.

Nas parcelas, correspondentestanto aos tratamentos com adubação nosolo como aos que receberam adubação

foliar, os adubos marcados com '5Nforam aplicados numa subparcela dentroda parcela, constituída de uma Unhade 1 metro de extensão. No resto decada parcela, foram aplicados aduboscomuns. Na ocasião da aplicaçãofoliar, tomou-se o cuidado de evitar acontaminação de Unhas adjacentes,protegendo-as com telas de plástico.Utilizou-se sulfato de amônio e uréiacom 2,8% e 2,0% de átomos de 1 5N,respectivamente para aplicação no soloe uréia com 10,0% de lSN para aplicaçãofoliar.

Aos 22, 29, 36 e 45 dias foramrepetidas as aplicações foliares. Asolução contendo uréia marcada com 1 SNforam sempre aplicadas em novassubparcelas, aplicando-se sempresolução de uréia comum no resto de cadaparcela, assim como nas subparcelas quereceberam uréia marcada nas aplicaçõesanteriores. Assim, por exemplo, naadubação foliar aos 22 dias, asubparcela onde recebeu 1SN aos 15dias, aplicou-se solução de uréia

212 OEA-ClEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

comum. Isto, permite a determinaçãodo aproveitamento do nitroginio em cadaaplicação, mesmo que estas plantasrecebam as aplicações subsequentes.

Aos 25 dias aplicou-se sulfato deamõnio e uréia, conforme os tratamentosem faixa próximo a linha das plantas.Os fertilizantes marcados, foramaplicados nas subparcelascorrespondentes a esta ipoca deaplicação, e no resto de cada parcela,o adubo comum.

No final do ciclo procedeu-se acolheita, obtendo-se produções de grãose de "palha". Foi denominada "palha" asoma das folhas, caules e cascas dasvagens.

Amostras de grãos e "palha" foramseparadas para analises de N total erelação isotõpica de ''N/'-N para aavaliação de coeficiente deaproveitamento do N aplicado.

RESULTADOS

Os resultados de produção de grãoe de "palha" (folhas + caule + cascasdas vagens), teores de nitrogênio nogrão e na "palha" e quantidades denitroginio extraídas (grão, "palha" etotal) estão na Tabela 2.

Observa-se que a adubação básicade 20 Kg N/ha propiciou um aumentoconsiderável na produção (quase 2,5vezes sobre o tratamento testemunha).Dosagem maior de nitroginio (40 Kg N/ha) ou a adubação de cobertura, parecenão ter sido vantajosa, uma vez que nãorefletiu nenhum acréscimo na produção,embora_as quantidades totais denitrogênio extraídas cheguem aultrapassar 140 Kg N/ha.

Não se pode dizer que adisponibilidade em nitrogênio neste

solo era boa, pois o tratamentotestemunha demonstra o contrário.

Provavelmente a maior parte donitrogênio provêm da fixaçãosimbiotica pelo Khizobium nativo. Estafixação deve ter ocorrido também notratamento testemunha, porém, a faltade nitroginio no início do ciclo e ademora que normalmente deve ocorrer noestabelecimento do Khizobium nativo,nãopermitiu o bom desenvolvimento dasplantas. Nos outros tratamentos quereceberam a adubação na semeadura ou noinTcio_do ciclo (15 ou 25 dias) essenitroginio fornecido como fertilizante,deve ter sido suficiente para odesenvolvimento adequado da planta ateo aproveitamento do nitroginio fixadopela planta. Já no caso do tratamentotestemunha com inocuiaçao,provavelmente a nodulação, deve terocorrido com mais rapidez e também afixação processada mais eficientementedo que pelo Khizobium nativo, pois, sócom a inoculação conseguiu-se o dobrona produção.

Não houve diferença na produçãoentre as duas fontes de nitroginioutilizadas (sulfato de amõnio e uréia),assim como o atrazo na aplicação desulfato de am5nio_(15 dias, Ts e 25dias, T6 ) e também o parcelamento donitroginio (T3 e T8 ). 0 atrazo naaplicação ou o parcelamento, aocontrário do que se esperava, naoaumentou o aproveitamento do nitroginiochegando ligeiramente a diminuir, comopode se observar na Tabela 3. De umamaneira geral os coeficientes deaproveitamento do fertilizantenitrogenado foram muito bons, sendo de42,25% para sulfato de amõnio e 41,55%para uréia, ambos na dose de 20 Kg N/ha(Tabela 3).

0 efeito da aplicação foliarperiódica de uréia a 2% foi

TABELA 2: Dados de produção (grão e "palha"), teores de nitrogênio no grão e na palha e quantidades denitrogênio extraídas (grão, "palha" e total).

T R A T A M E N T O S Produção(Ks/ha)

Grão "palha"

N (Kg/ha)

Grão "palha" Grão "palha" TOTAL

T' 20SAT2 40SAT» 20SA+20SAT* 20SA+40SAT» 20SA aos 15 diasT« 20SA aos 25 diasT7 20UT' 20U+20UT' 20SA+Fo11ar 5XT"40SA*fo11ar 5XT"Testemunha(s/1noc)T "TestemunhaT "TestemunhaT'-Testemunha

c/1noc)s/1noc)+Fo1iarc/1noc)+Fol1ar

2185?**2064?2085?2135?2023?2070?2071?1807?1885°1930°886»

h2023?1868°

3702°3621°3544?3616°3239?3560°3542°3530°3315?3290°1501a

2896h3429?3322°

3,914,104,003,944,144,103,623,943,963,914,074,123,904,02

2,112,072,132,132,272,122.111,991,942,131 ,822,161 ,852,03

85.33?84,56?83,20°84,07*80,31?83.11?84,43*74,50?78,17*79.30°32,04»68,14?69.32^72,78°

78,16?74,73?75,50?77,20?73,93?76,01?74,92?70,24?63,84?69,87?27,40?62,75?63,56?67,92°

163,49°159,30?158,70°161,27?154Í24?159,12?159,35?144,74?142,01?149,17?59,44»130,89?132,88?140,70°

Coeficiente de variação (I)Teste Tukey (5t)

1 5 , 8 0 1 6 , 3 0 1 2 , 2 0n . s .

14 ,73n . s .

13 ,45 15 ,65 1 4 , 5 0

+ • " p a l h a " * ( f o l h a s + cau les + cascas das vagens

• • • Os v a l o r e s , em cada c o l u n a , seguidos de mesma l e t r a não d i f e r e m e s t a t i s t i c a m e n t e Tu key (5%)


TABELA 3: Coeficiente de Aproveitamento do Nitrogênio (Apt)

T, 20SAT, 40SAT, 2OSA+2OSAT, 2OSA+40SATs 20SA tos 15 diasT< 2OSA aos 25 diasT, 20UT, 2OU+20UT, 20SA«Foliar 5XTi«40SA»Foliar 5XTnTeste*unha(s/inoc)Ti2Testeaunha(c/inoc)TiiTesteniunha(c/1noc) «FoliarI , . ! ' : t raunha(s / inoc)+Fol iar

0

42,2536,75

37.2543 , t .

-

-

41,5536.40

--

---

-

IS

--

-

40,10---

--

---

-

25

-

3«.3 1 .

-

40.-

37.--

---

-

4525

10

80

Aplicação15

--

--

---

27.26.

--

3 1 .38,

8573

0900

do22

--

--

---

37,

42.--

39.43.

N (Dias Após

Apl

5187

1290

29

-

--

---

41,26

49,31--

47,6948,26

Seaeaduri)

36

_

-

--

---

62.17

59.48--

58.9559.51

45

--

--

---

65.65.

--

60,

6 1 .

9037

0356

total

42,2536,7533,3535.2540.1040.1041.5537.1046.9047.69

--

47,3749.00

considerável quando a cultura naorecebeu adubação nitrogenada nasemeadura, proporcionando acréscimo, dedobro na produção (T 1 3), como pode serobservado na Tabela 2. Porim, nãoobservou-se efeito nenhum nostratamentos que receberam adubaçãonitrogenada na semeadura, tanto com 40Kg N/ha e também no tratamento cominoeulação. A adubação foliar, deveter suprido a deficiência denitrogênio na fase inicial do ciclo daplanta até o estabelecimento doRhizobium nativo, no tratamento seminoeulação. No tratamento com

inoeulação, a ripida fixação denitrogênio, assim como adisponibilidade de nitrogênio nostratamentos adubados devem ter anuladoo efeito da adubação foliar.

A eficiência na absorção foliaraumentou com a idade da planta comopode ser observado nas Tabelas 3 e 4.Os coeficientes de aproveitamentovariaram de 27,85% a 38,001 quandoaplicados aos 15 dias, aumentandogradativamente nas aplicaçõessubsequentes, sendo de 60,03% a 65,90%quando aplicados aos 45 dias.

TABELA 4: Coeficientes de Aproveitamento do Nitrogênio de Cada

Aplicação Foliar.

Aplicação Fo-l i a r Dias Apõs Semeadura

15

22

29

36

45

Total

C.V.%

20SA

27,85a*

3 7 , 5 l "

41,26"

62,17C

65 .90 c

46,90

16,32

TRATAMENTO

40SAApí

26,73aA

42,87b

49 ,3 l "

59,48C

65,37C

47,69

15,22

ON e s/ inoc

31,09a A B

39,12a

47,69"

58,95C

60,03C

47,37

14,47

ON e inoc

38,00aB

43,90a"

48,26"

59,51C

61,56C

49,00

13,36

* Os valores seguidos de mesma letra (minúscula, dentro de ca-

da coluna e maiúscula, na linha) não diferem significativa -

mente pelo teste de Tukey a nTvei de 5%

214 OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV.. 19-23, 1984

Considerando as cinco aplicações emconjunto, os coeficientes deaproveitamento dos fertilizantesvariara* de 46,90 a 49,00%. Oscoeficientes de utilização menores noinício (15, 22 e 29 dias) devido aquantidades Menores de nitrogênio naplanta proveniente do fertilizantedetectadas, pode não sere* reais, pelaperda de folhas «ais velhas contendoparte do nitrogênio absorvido dofertilizante, que certamente deve terocorrido. Os maiores valores naporcentagem de nitrogênio provenientedo fertilizante no grão em relação aosda "palha" correspondente, aostratamentos que receberam o fertilizante•arcado, aos IS ou aos 22 dias, emparte explica isso.

CONCLUSÕES

1. No presente ensaio, a aplicação denitrogênio na dosagem de 20 Kg N/ha,na forma de sulfato de amônio ouuréia, proporcionou um aumentoconsiderável na produção de feijão(2-2,5 vezes sobre o testemunha).Não se observou diferenças entre asduas fontes tanto na produção comono aproveitamento do nitrogênio.

2. A aplicação de dobro da dose denitrogênio, 40 Kg N/ha, parcelado ounão, não apresentou vantagem sobreaplicação de 20 Kg na semeadura.

3. A aplicação de 20 Kg N/ha aos 15 ou25 dias depois da semeadura nãoapresentou vantagem sobre aplicaçãoda mesma dose na semeadura.

4. Os coeficientes de aproveitamento donitrogênio aplicado foram de 42,25%para sulfato de amônio e 41,55% parauréia, na dose de 20 Kg N/ha.

5. A aplicação foliar de nitrogênio,quando a cultura nao recebeuadubação nitrogenada e inoculaçao nasemeadura proporcionou um acréscimode aproximadamente o dubro naprodução, mas não apresentou nenhumavantagem nos outros tratamentos.

6. 0 feijoeiro nãoprescinde de umaquantidade razoivel de nitrogênio noinício do ciclo principalmentequando não recebe inoculaçao. Mesmocom a Inoculaçao, é recomendável aaplicação de uma dose mínima denitrogênio para suprir a necessidadedas plantas neste nutriente até queelas possam se beneficiar donitrogênio fixado.

7. Provavelmente houve efeito doRhizobium nativo no suprimento donitrogênio nos tratamentos nãoInoculados, pois para as produçõesobtidas, foram extraídas quantidadesde nitrogênio que variaram de 130 a163 Kg de nitrogênio (com exceção dotestemunha, com 59 Kg denitrogênio).

8. Os c o e f i c i e n t e s de aproveitamento don i t r o g ê n i o ap l icado por v ia f o l i a raumentam gradat ivãmente com odecorrer do c i c l o da p l a n t a . Nesteensaio esses va lore ' , var iaram de26,73% a 38% quando apl icados aos 15dias e 60 ,03 a 65,90% apl icados aos45 d i a s .

EFFECTS OF UREA FOLIAR APPLICATION AND OFAMMONIUM SULPHATE AND UREA APPLIED TO THE SOILON YIELD AND N UTILIZATION BY BEANS (Phaseoiusvulgaris L.)

SUMMARY

This experiment was conducted in a Cerradosoi l to evaluate the ef fects of nitrogenapplied to the soi l (as ammonium sulphate andurea) and f o l i a r application of ureasupplementing or not the so i l appl icat ion, onbean y i e l d and nitrogen u t i l i z a t i o n . LabelledamnoniuM sulphate was applied at the rate of20 kg N/ha at seeding or 15 or 25 days a f te rseeding and 40 kg N/ha a t seeding or in twodi f fe rent appl icat ions; label led urea wasapplied a t the rate of 20 kg N/ha at seedingand 40 kg N/ha s p l i t t e d . Fol iar applicationwas done a t 15, 22, 29 , 36 and 45 days a f te rseeding, with 2% urea solution labelled with10% l 5 N .

There was no ef fect of source of nitrogen northe time of appl icat ion. There was an increaseof approximately double in y i e l d with f o l i a rapplication in bean plants which did notreceive nitrogen or Rhizobium inoculation atseeding. However, there was no ef fect off o l i a r f e r t i l i z e r when the bean receivednitrogen at seeding, even with 20 kg N/ha,which was enough to enable considerableincrease in y i e l d in re la t ion to controltreatments. The bean plant seems to need acertain amount of nitrogen f e r t i l i z e r atseeding, unt i l i t could benef i t from nitrogenfixat ion. The ut i l izat ion coefficient offo l ia r applied nitrogen increased with plantdevelopment.

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3 BULISANI , E . A . ; MIYASAKA, S . ; ALMEIDA,L .D . d e . Observações sobre aadubação f o l i a r em f e i j o e i r o[Pha.itolui vulgaiii L . ) . I I .B r a g a n t i a , 3_2:27-31 , 1973 .

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21» OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA. SP, BRASIL NOV. 19-23, 1984

FÓSFORO ISOTOPICAMENTE INTERCAMBIABLE.

REVISION CRITICA

BÁRBARO. NO.'

RESUMEN

La d i luc iõn isotópica ha s ido u t i l i z a d a p£rã ca lcu lar e l pool de elementos dei suelo queparticipar) de Ia nut r ic iõn vegetal. La u t i l jzación " i n v i t r o " de la misma, con e l empleode trazadores radiact ivos, ha dado lugar a Iadef in ic ión de términos tales como "fósforo isotopicamente intercairtbiable", " fósforo de superf i c i e " 5 "fósforo rapidamente intercambiable"7realizados a tiempos f i j o s de intercâmbio.

Sin embargo una revision c r í t i c a de Ia bi^b l iogra f ía mundial que incluye los trabajosrealizados en Argentina, permite v isua l izar losproblemas que se plantean cuando se u t i l i z a Iametodologia antedicha. Estos problemas derivantanto de Ia naturaleza y propiedades dei suelo,como de los factores extr insecos, relacionadoscon 1a real izaciõn prãctica dei intercâmbio.Pero ademãs, Ia c i n i t i c a dei intercâmbio isctõp ico, muestra Ia real izaciõn simultânea de var ias reacciones de primer orden.

La u t i l i zac ión de portador isotópico afectaIa veiocidad de Ias reacciones e introduce modif icaciones que alteran los resultados obtenj_dos, como consecuenci? de que no todo e i fõsforo adsorvido durante ei intercâmbio isotópicopermanece intercamb'abie. De esta manera seobtienen valores negativos sin s igni f icadoagronômico.

La complejidad dei fenômeno, no permiteseparar ei intercâmbio isotópico de otros fenómenos, tales como Ia adsorciôn y Ia precipita^ción. En este sentido e1 intercâmbio y Iaadsorciôn de^fõsforo, que ocurren simultâneamente, deberian ser visualizados no como e^cluyentes, sino como complementarios.

Por otra par^e, ei i s tud io de Ia c inét icadei intercâmbio, ha permitido e i desarroi io deotro enfoque, que contribuye ai conocimientodei fósforo dei suelo que par t ic ipa de Ianut r ic iõn vegetal.

1 Comisión Nacional de Energia Atômica, Av. deiLibertador, 8250, 1429 Buenos A i res , Argentina.

INTRODUCCION

El "Pr inc ip io de Ia Di luciõn Isotõpica"desarrollado por Hevesy en 1923 y Iadisponib i l idad de isótopos radiact ivos deifós foro , han permitido ei desarrol io demétodos para evaluar e i aniõn fosfato de lossuelos y su disponibi l idad para losvegetaies.

Dichos métodos tienen como punto de par t ida ,dos conceptoi d i s t i n tos . En ei primero Iadi luc iõn isotõpica se rea l iza en losvegetales cultivados a p a r t i r de dos fuentesde fósforo disponible d i fe ren tes , una s in"trazador radiact ivo" (e i suelo) y Ia otracon "trazador radiact ivo" ( f e r t i l i z a n t e - 3 2 P ) ,(Fr ied y Dean 1952). De acuerdo a esteconcepto se define ei "va lor A", como ei" fósforo asimilabie" del suelo susceptible deser cuantif icado en funciõn de un f e r t i l i z a n t epatrõn.

El segundo concepto, impone que Ia d i luc iõnisotõpica entre e i fósforo nativo y e i 32pse real ice en ei suelo. La extracción deifosfato resultante (3'P nativo-32p) sereal iza ya sea por intermédio de losvegetales cultivados (Larsen, 1950, 1952) pormicroorganismos (Merzari e t a ^ , 1962) o porsoluciones e x t r a c t o r s (S. Russell,, 1954).La real izaciõn de Ia d i l uc iõn isotõpica inv i t r o con soluciones de intercâmbio, ha dadolugar ai desarroi iode protocolos d i ferentes.Sin embargo despues de 30 anos de apl icaciónde dichos protocolos los resultados obtenidos,ponen en duda, ai decir de J.C. Fardau (1980),e sentido dei fósforo isotopicamenteintercambiable. Esta revis ion b i b l i o g r á f i c a ,no pretende ser conciuyente, su objet ivo es,en Io posib ie, destacar Ias contradiccioneshaiiadas.

1. CONCEPTOS, PROTOCOLOS Y UT1LIDAD DELFÓSFORO ISOTOPICAMENTE INTERCAMBIABLE

1.1. CONCEPTOS Y PROTOCOLOS EXPERIMENTALES

El pr inc ip io de Ia di lucíõn isotõpica encondiciones " i n v i t r o " , ha permitido evaluarIa fracción de iones fosfatos dei suelo


suceptibles de participar, en elmantenimiento de la solución del miso». Lacomplejidad del fenómeno en cuestión, ha sidola causa principal de que el intercambioisotópico fuera definido, sin solución decontinuidad de diferentes maneras. Estasituación se ve agravada por la diversidadde los protocolos experimentalespropuestos (Tabla n9 1). Las nominaciones de"fósforo en superficie* (Me Auliffe 1947,Olsen 1953), "fósforo intercambiableadsorbido" (Uiklander 1950), "fósforoautodifusible" (Barbier 1954), "fosfatolábil" (S. Russell et al 1954), "fósforo ensólido" (Olsen et Dean~T965); designan alfósforo medido por interca&bio isotópico, yson empleados cono sinônimos, aunque algunosde ellos sean conceptualmente diferentes.Nc Auliffe (1947) define el fósforo ensuperficie como el fósforo mis rapidamenteintercambiable, situado aproximadamente a las20 horas de intercambio, asumiendo que elintercambio puede ser representado por lareacción.

P superficie + P solución • P superficie

+ P solución.

Larsen S. (1967) si bien asigna importanciaal fósforo rapidamente intercambiable,discute la posibilidad de que el "fosforo ensuperficie" no involucre también otrascategorías de aniones fosfatos (fosfatos decristales en la superficie de la fase solida)y a otros mecanismos (re-cristalización);concluye que el "fósforo adsorbido" y elfósforo precipitado no pueden serdiferenciados.

Olsen (1953) encuentra una correlaciónpositiva entre el "fósforo en superficie" yla medida del área superficial del suelo.Sin embargo la variación del área superficialpuede provocar modificaciones en otrosmecanismos que involucran el fosforointercambiable.

Según Larsen S. (1967), esto sucede con loscristales presentes, en la fase sólidadel suelo. Finalmente y como veremos másadelante, la existencia de una cinética de ladilución isotópica, puesta de manifiesto en1950 por Wiklander y estudiada por otrosautores (Barbier 1954; Seatz 1954; S. Russell1954; Ulrich 1962; Fardeau 1968; Fardeau1980) agrega a la visualización o comprensióndel problema planteado una reserva tantoconceptual (en relación a la definición decada uno de los compartimentos a los que serefiere la cinética del intercambio) comometodológica (en lo que hace a la obtención deuna cantidad absoluta, evaluada en un tiempofijo de intercambio, dentro de un sistemadinámico).

Barbier et al (1954} ponen de manifiesto queel Intercambio isotópico involucra tanto a losiones fosfatos superficiales como aquellospresentes en e1 interior de la fase sólida.SI bien los primeros intercambian másrapidamente, los segundos tienen un efectomás importante sobre el intercambio, dado 1acantidad de iones fosfatos involucrada. Esdecir, consideran la difusión del Interior de

la fase sólida hacia el exterior, coaofundamental. En consecuencia definen los"iones fosfatos íutodifusibles".

El "fosfato isotópicamente intercambiable" esdefinido en 1954 por S. Russell et aj,quienes la caracterizan por el termino E t,poniendo de manifiesto que el valor obtenidoes función del tiempo de intercambio._ Estosautores desarrollan el concepto de "fosforolábil", empleando luego en la literaturamundial.

Larsen S.J967, define el "fósforo lábil" comola fracción del fosforo total que puede pasara la solución del suelo en un tiempodeterminado, de acuerdo con la seguientereacción:

P solución * P lábil * P no lábil

Esta visualización del anión fosfato en elsuelo, ha llevado a definir un "pool deiones fosfatos homogéneo". Para Abedi etTalibudeen (1974), el fosforo lábil del sueloestaría representado en tres pools homogéneos,definidos ya en 1958 por Talibudeen.

Ahora bien, Fardeau (1980), deduce que lapresencia de la cinética del intercambio, nopermite considerar al fosforo intercambiablecomo un pool homogéneo. En otras palabras,la definición de iones móviles, haría necesariala consideración de un factor cinético.

Si se consideran nuevamente las definiciones yprotocolos de la Tabla n o i . s e observa quelas expresiones matemáticas presentadas,derivan de la dilución isotópica directa,aplicada con portador isotópico (formulascon índice 1) o sin él (fórmulas com índice 2).

Las fórmulas con índice 3; obtenidas parasoluciones iniciales sin portador isotópico yreferidas al fosforo intercambiable de lafase solida, derivan de la ecuación general:

i O)

donde Ae y At son las cantidades de P en lafase sólida en la solución respectivamente;Ps y Pt las cantidades de fosforo total enambas fases.

Si AQ es la cantidad desistema tenemos que

As - Ao - A,

32P agregado al

(2)

Por otra parte, gara un sistema en equilibrioteremos que el fosforo isotópicamenteintercambiable (P11) tiene la expresión

es decir que

31» OEA-ClEN/CNEN/CNPo/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1984

TABLA N°l - Dilución isotópica directa. Fosforo isotópicamente intercambiable:Conceptos, protocolos y fórmulas.

Autor

"fWBarbier

(1954)S.Russell

(1954)Tatibudeen(1954,1957a.

1957b)Olsen y Dean

(1965)

Gachón(1966.1972)IAEA(1976)

Fórmulas:

Fósforo aareoado(uo P/o suelo)

2.5

250-500

0.1

62.050.0

0.6

Tiempo(horas)

t . e . p . t . 1 .

96 20

Variable

Variable

20 24

20 1501 24

24

504

23 1

Concepto

Fósforo en superficie

Fosfato autodifusible

EfFosfato ISbil-Fosfatoisotópicamente IntercambiableFósforo rápidamente Inter-cambiableFósforo Intercambiable totalFósforo en sólidoFósforo lábi lFósforo lábi lFósforo lábi l

Fósforo en superficieFósforo lábi l

Fórmula

(3)

(3)

(1)(?)

(3)(2)(1)(1)

(3)(2)

(1 ) P . 1 . 1 . " T - Pt -P o «" t

(2) P . I . 1 . - £û Pt «-£*• '"t

-l)Po ; con portador

; sin portadorP.1.i.»P11 sólido • P solución

(3) P.1 .1 . sólido - A V A t Pt ; s<n Portador

t .e .p . : t ierao de equil ibrio previo; t . 1 . : tierpo de intercambio; Ao: P agregadoInicialmente; At:

3ZP en solución f i n a l ; As: 32p e n sólido; Po: 31P Inicialmenteagregado; P t: P total en solución f i n a l ; s0 » Ao/Po : Actividad específica in ic ia ls t " * t ' p t : Actividad específica final

- P, (3). P (5)

y dado que

P 5 ^ - P t - P t (4)

que es una expresión matemática idêntica a laecuación (2).

El método de la dilución Isotópica inversa fuetambién utilizado en el estudio del fosforointercambiable de los suelos. Mekhael et al(1962)^ Ghelfi et al (1984) emplearon Tã ~~dilución Isotópica Tñversa en estudiosrealizados en invernáculo-.

En estudios "1n vitro" el protocoloexperimental consiste en lo esencial, en lautilización de 32p sin portador durante undeterminado período de Intercambio, alfinalizar el intercambio se separa la solucióny se agrega al suelo una nueva solución concantidades conocidas de portador.

La forma de la diluci ¡n Isotópica Inversa es laseguiente

donde S o e S¿ son las actividades específicasi ni ci al_y final en la solución de equilibrio;?0 el fosforo agregado.

Amer et al (1969), emplean el principio de ladilucTõYTTsotõpica Inversa aunque, como loseñala White (1976), utilizan una expresiónmatemática incorrecta.

Fardeau y Mari ni (1968); Fardeau y Jappe(1980); Fardeau (1980) emplean un protocoloexperimental similar al anterior, pero sinportador isotópico. Estos autores asumen que,la presencia de una cinética de la diluciónisotópica no permite conocer la fracción de laactividad inicialmente agregada que seencuentra en cada uno de los compartimentosy_en especial en el compartimento de ionesmás móviles, al que definen como el "pool deiones móviles" del sistema suelo-solución.

Como se vera más adelante, el empleo deportador isotópico entraña una modificacióndel sistema y una variación en el valor defósforo intercambiado evaluado, máxime s1 seconsidera que las expresiones matemáticasempleadas no tienen en cuenta la fracción delfósforo adsorbido que no permanece


intercaabiable, a igualdad del tiempo deintercâmbio.

1.2. UTILIOAD DEL FÓSFORO INTERCAHBIABLE

El fósforo isotopicamente intercamòiable esenpleado por distintos autores para "ovaluar"ei fósforo disponibie para Ios vegetales. Sinembargo, en muchos casos, este objetivo no hapodido ser alcanzado. De hecho, es correctopreguntarse Ias razonesde Ia escasarelevância de Ia relación fósforointercambiabie-rendimiento de Ios vegetales

cultivados. La respuesta atane sin dudas, ados tipos de fadores, a saber, Ios queafectan Ia evaiuaciõn dei fósforointercambiable y Ios que se refieren aiconcepto dei mismo. El primero de Iosfactores ha sido ampliamente discutido(Talibudeen, 1957; José et a i , 1972; White1976).

Barbier G. y Lesaint (1954) pusieron demanifiesto que Ios iones involucrados en eiintercâmbio isotópico, son varias veces másque Ios utilizados por un cultivo anual.

Suelo Argialbol (Bray N*l: 7 ppm P)

Puente: Bflrbaro e t a j . (1960)

6MPIC0 N'1

Fííforo Isotenicamente 1nt«reamb1ab1e en función dei ftftforoagregado para distintos titmpos de Intercâmbio:

0.5 horas24.0 horas72.0 horas


Para Ulrich (1962) no existe relaciõn decausa a efecto entre ei fósforoisotopicamente intercambiable y Ia cantidaddei aniõn fosfato asimilable por losvegetales.

S. Russell et a]^ (1954) muestran que ei"fósforo intercambiable" y ei "fósforoasimilable" (Fried et Dean 1952) medidosambos mediante diluciõn isotõpica, no eranequivalentes. Ahora bien, ei fósforoasimilable, medido en condiciones deinvernãculo correlaciona con el rendimientovegetal y ha sido utilizado para calibrarmétodos analíticos de rutina (Nicolier et aiÍ976).

En contrapartida no ha sucedido Io mismo conel fósforo isotopicamente intercambiablemedido tanto en condiciones de invernãculocomo de laboratório.

La provision del fósforo a los vegetales estagoDernada por distintos factores.Wiklander (1950) y tambiin Larsen (1967),definen dichos factores como de capacidadde intensidad y cinético. El factor decapacidad estaria cuantificado por eifósforo lãbil. Para White y Beckett (1964)citado por Fardeau (1980) Ia fertilidadfosfõrica estarTa definida por un factor deintensidad, por un factor de cantidad y porun factor de capacidad. El factor de cantidad(Q) representa a los iones fosfatosintercambiabies; el factor de intensidad (I) alos iones activos de Ia soluciõn dei suelo(Asiyng 1954, Schofield 1955) y el factorde capacidad a Ia relación AQ/AI. Uno ovários de estos factores, pudeden serlimitantes y explicarTan, en gran medida, Iadotaciõn de los aniones fosfatos disponibies,para los vegetales cultivados.

Gunary y Sutton (1967) encontraron correlaciõnsignificativa entre ei rendimiento vegetal poruna parte y ei fósforo lãbil y Ia concentraciónde Ia soluciõn dei suelo por Ia otra.

Gachon (1966a; 1966b) propone un Tndice defertilidad (Ie) que combina ei "fósforointercamoiable" (E) y ei fósforo sorbido (F)cuya expresión matemática, es Ia seguiente:

"rir (5)

En 1979, ei mismo autor (Gachon 1979)estudiando 415 ensayos en invernãculo,encontro una relaciõn signif icativa (P^O.OQl)entre ei Tndice l e y ei rendimiento vegetal.

Fardeau J.C. (1982), comenta que losresultados obtenidos por Gachon (1979),mediante el empleo del "Tndice de fer t i l idad"( Ie) . son importantes pero fa l tar ia def inire incorporar el factor cinético.

Es decir que Ia fal ta de una relaciõn desimple causa-efecto entre ei fósforo lãbi l yei rendimiento de los cultivos se debefundamentalmente, a que ei fósforo lãbi ldefine cantidad de aniones fosfatossusceptibies de mantener Ia concentración deIa soluciõn dei suelo, pero esta

transferencia (solido * soluciòn) estáafectdda por un conjunto de factores(cantidad, intensidad y capacidad).

En otro orden de cosas, ei intercâmbioisotopico aparece como una metodologTaimportante en ei estúdio de Ia reacciõnfért i l izante-fase solida dei suelo y en Iaevaluaciõn de Ia fracciõn dei fer t i l izante quePermanece en estado l ãb i l . Si" embargo, losprotocolos experimentales empleados no hanpermitido, a veces dar cuenta de esteenriquecimiento del pool fosfato dei suelo.

Amer £t ai (1969) obtienen valores de fósforointercamíJTable menores para los suelosfert i l izados que para ei suelo testigo. Esteresultado no tiene ningún sentido fTsico.

Talibudeen 0. (1958) y Hattingly G.E.G. yTalibudeen (1960) estudian Ia evolución de losfert i l izantes fosfatados utilizando Ia relaciõndei "fósforo rapidamente intercambiable" (24horas de intercâmbio) y dei "fósforointercambiable to ta l " (a 150 horas deintercâmbio). Esta manera de proceder implicaei reconocimiento de compartimentos (o poolsde iones fosfatos homogêneos) a los que se leasigna una magnitud fisico-guimica(Talibudeen 1957). Más al ia de Ia discusiõnsobre Ia veracidad de este último concepto,Ia fer t i l i zac iõn provoca câmbios en Ia cinéticadei intercâmbio isotopico (Fardeau 1980) Io quellevarTa a def inir y estudiar ei poder residualde los fer t i l i zantes, en funciõn de Iavariaciõn dei fósforo intercambiable o l ãb i l .Barrow (1974) muestra que ei enriquecimientocausado por Ia fe r t i l i zac iõn , provoca unareducciõn de Ia capacidad de.l suelo paraadsorber nuevas cantidades de fosfato y unadisminuciòn de su capacidad de buffer(Ozanne y Shaw 1968). Es decir que unafracciõn de los aniones fosfatos quereaccionan con la fase sólida, bloquean si t iosde adsorciõn y no permanecen en estadointercambiable. Lo antes dicho nos llevanuevamente comprender Ia necesidad de estudiarei poder residual en funciõn de losparâmetros antes definidos de Q, I y AQ/AI.

Finalmente ei fósforo isotopicamenteintercambiable, ha sido empleado en formaconjunta con el fósforo sorbido, durante Iarealizaciõn de Ias isotermas de intercâmbio.

Seqún Olsen y Uatanabe (1957) uno de losfactorescausantes de Ia subestimaciõn de losparâmetros de adsorciõn de Ias isotermas deFrei'idlich y de Langmuir, es Ia cantidad deaniones fosfatados presentes en Iasuperficie de Ia fase solida, los guebloquean algunos si t ios de adsorciõn.Barrow (1974), da cuenta que ei fósforointercambiabíe es un Tndice dei fosfato que seencuentra bajo formas quTmicas sii i i iares aifosfato recientemente adsorbido.

Sache y Williams (1971), Barrow (1974) y López,Bárbaro y Rojas (1984), emplean Ia relaciõnfosfato intercambiable más fosfato sorbido enfunciõn de Ia concentración de fosfato en Iasoluciõn. Según Barrow (1974), esta manerade proceder da cuenta dei número de si t ios deadsorciõn en equil ibHo para una determinadaconcentración de Ia solucidn.


El cálculo del fósforo en superfície porintermédio del intercâmbio isotópico serílimitado, según Io hems visto,metodologicamente. Pero ademís, ei intercâmbioisotõpico permitiria medir unicamente. Iafracciôn superficial dei fósforo que permaneceintercambiable.

Holford et *± asumen que ei fósforosuperficial puede ser evaluado por Iaexpresiõn matemática 3 (Tabla no 1) y empleansoluciones sin portador durante 24 horas deintercâmbio. Barrow et a_[ (1974), ut i l izansoluciones con cantidades crecientes deportador y sin un equilíbrio prévioimportante.

López et ai (1984) desarroliaron un protocoloexperimenTãl para este caso específico.Uti l izan cantidades crecientes de portador,con tiempos de equil íbrio prévio que secorresponden con la fase lenta de Iaadsorciõn ( i 5 d ias) , emplean tiempos deintercâmbios bajos, y extrapolan ei valor deifósforo intercambiable en funciõn de Iaconcentraciõn de fósforo en Ia solución.

2. ADSORCIOH DE ANIONES F0SFAT0S,FÓSFORO EMPLEAOO COMO PORTADOR ISOTÕPICO.

La evaluaciõn dei fósforo Intercambiabledepende de la determinedõn de IasaUividades específicas. St Iaconcentradón de equilíbrio es haja, eifósforo total y , en consecuencia, Iaactividad especifica, no pueden ser medidascon precision. Esta Imprecision deriva delos métodos analíticos utilizados y de Iasinterferências ocasionadas por otroscompõestos presente en Ia solución.

Este heche ha 1 levado a algum» autores au t i l i za r portador Isotõpico en Iassoluciones de equil íbrio (Tabla nÇ 1) . S.Russell (1954) emplea soluciones deintercâmbio con concentraciones que van desde250 hasta 2000 ug P/g de sueio y obtienevalores de fósforo 1ntercamb1able similarespara concentraciones de fósforo menores a500 ug P/g sueio. Para concentracionesmayores et fósforo intercambiable aumenta,Barbier et a_[ (1980), obtienen resultadosque muesfran Ia dismtnudõn dei fósforoIntercambiable cuando ei portador aumenta(Grafico n9 1 ) . Fardeau y Narini (.1968) yBárbaro y et a^ (1978) obtienen valores defósforo inTercambiabies menores a Ia cantidadde fósforo empleado como portador, es decIrvalores negativos.

Los resultados anteriores han sido obtenidospara sistemas suelo-soluciõn en los que no seefectuõ una agitaciõn previa signif icat iva,es decir que ei sistema en ei que se agregoei trazador, no se encontraba en situación deequil íbrio. En este caso específico, eifósforo intercambiable es resultante de dosprocesos superpuestos, ei de adsorción-desorción y ei Intercâmbio aniõnico. Laadsorción de los iones fosfatos en e i suelose realiza en una etapa rápida seguida porotra etapa lenta. S. Russell i t a i (1954)sugieren que cuando Ia adsorción es rápidalos aniones fosfatos recientemente adsorbidos

pueden poseer una actividad específica mayorque Ia existente en Ia solución deequi l ibr io , hecho este que explicaria enparte Ia variadõn de los valores obtenidosen funciõn dei portador agregado.

Ahora bien, Ia perturbaciôn causada en eisuelo es mis importante a medida que e ifósforo agregado aumenta. Fardeau y Nartni(1968) muestran que para soluciones i n i d a i e ssin portador Ia concentraciõn de fósforoaumenta rapidamente hasta una concentraciõnde equilibrio en un tiempo mucho menor a Ias24 horas. En contrapartida, para solucionesin ida les con portador, este estado dealcanza después de vários dTas de contactosuelo-soluciõn. (Fox y Kamprath, 1970; Lopesy et a i 1984).

Para Talibudeen (1957) el pool lâbi lcalculado es proporcional a Ia cantidad deportador empleado. Amer (1965| estudiando 20suelos con y sin portador isotopico, encuentraque Ia diferencia entre ambos valores, aumentaa medida que ei fósforo adsorb ido aumenta.

En def in i t iva , ei fosfato empleado comoportador afecta Ia evaluadõn dei fósforointercambiable en funciõn de Iascaracterísticas propias de cada suelo enparticular. Pero además, ei portadorisotõpico afecta tanto Ia cinetica deiintercâmbio como Ia concentraciõn f inal defósforo en Ias soluciones de eguHibrfo. S I ,con los valores hallados por Barbara et ai.(1978), graficamos el log At/Ao en funciõndei logaritmo dei tiempo de equil ihrio(log t ) , se obtienen rectas cuya pndient(factor cinético) aumenta cuando Iaconcentraciõn de fósforo en Ia soludõn deequil íbrio y por Io tanto ei fósforo agregadocomo portador,disminuye (Gráfico no 2 ) .

López et £]_ (1984a) empleando sistemas conequilioTio prévio, (cuando Ia concentraciõndei fósforo en Ia soludõn tiende a serconstante) obtienen, a tiempos f i jos deintercâmbio, valores de fósforointercambiabie cuyo aumento es menor a Iacantidad de fósforo inicialmente agregado aisistema. Este hecho da cuenta que,efectivãmente, una fracciõn dei fósforosorbido no permanece Igualmente l á b i l . Peroademãs, existe una reladõn lineal entre eifósforo agregado y ei fósforo intercantbiabiepara aquellas concent raciones en Ia soludõnde equil ibrio que responden a Ia expresiõnlineal de Ia isoterma de Langmuir.

Los problemas producidos por Ia adsorción delos aniones fosfatos han 1 levado a distintosautores a realizar diferentes propuestas.Para Mattingly y Talibudeen (1961), esnecesario que ei portador no altereapredabiemente ei nível de fósforo en Iasoludõn de equi l íbr io. Coulter (1969)muestra que la precision en Ia mediciõn deifósforo es máxima cuando ei fósforo agregadoes igual a Ia cantidad de fósforo presente enIa soludõn de equil íbrio. Las dificultadesmetodológicas que significan cumplir con estacondiciÕn pueden 1 levamos a medir e i fósforoIntercanbiabie con soluciones con portadorluego de un equil íbrio prévio y extrapolarlos resultados obtenidos para soluciones sin


Ftttntc: Bárbaro et ai (1978)

6MFIC0 N* 2Variacifln do la relaclén At/A_ on fundén del tiempo do Intercanbio, paradistintas dos1s do fés foro agreoado

I09 V A .4W M *7f ««tio3*0 »f f / f sueio240 wf F/9 sueio120 «f P/g sueIo

1o9 * t /A 0Io? At/A0

109loo109loo

0.55

0.51

0.45

0.38

- 0.11

• 0.14

• 0.16

- 0.21

109I09I09I09

tttt

portador o con bajo contenido de fósforo.Esta manera de proceder no agrega demasiadasd i f i cu i tades , cuando ei fósforo Intercambiabiese emplea como complemento dei fósforoadsorbido medido por Ias Isotermas deadsorciõn (López y _a_ 1984b).

3. CINETICA DEL INTERCÂMBIO.EQUILÍBRIO.

TIENPO DE

La d n i t i c a dei Intercâmbio^ fue puesta demanifiesto desde Ia apar idon de los primerostrabajos sobre fósforo Intercambiabie. Larespuesta a esta si tuaciSn, puedesintet izarse en tres propuestas generaies.Por una parte se considera ei fósforoIntercambiabie a un tiempo f i j o deIntercâmbio, s in conceptualIzar ei valorobtenido.

Otra propuesta deriva de asignar unsignif icado f í s i co a cada una de Iasreacdones sucesivas de primer orden de unadeterminada dné t i ca de Intercâmbio. A cadauno de los compartimentos asT obtenidoscorresponderTan determinados valores defósforo de Intercâmbio.

Finalmente, ei Intercâmbio Isotõpico ha sidoconsiderado desde un punto de v ista c inét ico,obviando Ia expresiõn de un único y determinadovalor de fósforo Intercambiable.

Como Io puso de mani festo S. Russell (1954),la condidón de equ i l íb r io de Ia di iuciõnIsotõpica, no se curapie, en e i caso específicodei sueio, sino en un tiempo de Intercâmbioexcesivãmente largo durante e i queintervendrTan procesos super f ida les (McAu11ffe, 1947), pero tambiên de d1fusion


(Barbier, 1954) y recristalizaciõn (larsen,1967). Los tiempos de intercâmbios itnpuestospor los distintos protocolos experimentalesno son, por Io general, suficientes paraalcanzar el estado de equilíbrio.

Larsen (1967) asume que ei fõsforo queiruercamfcia mis rapidamente es el que tienesentido agronômico, toner (1962, 1969) empleaun tiempo de intercâmbio de 0.50 horas, paraevitar la adsorcion y la recristalizaciõn delos iones fosfatos, como asT también, losefectos de la actividad microbiana. Gachon(1972, 1979) utiliza tiempos de intercâmbioque se aproximar) ai equilibrio.

Esta manera de proceder, define cantidadesabsolutas de aniones fosfatos pero no tieneen cuenta el factor cinitico. En otraspalabras Ia presencia de una cinética ha sidovisualizada como un impedimento, y no como unfactor suceptible de evaluar Ia mobilidad oIa actividad de los aniones fosfatos. Sinembargo, ei fõsforo intercambiado a tiemposfijos de intercâmbio, ha sido erapleado conêxito en reiaciõn a valores que definen Iaadsorcion del fósforo (Barrow et ai, 1974;Gachon, 1979; López et al_, 1983E)~

TaHbudeen Q954, 1957, 1958), estudiando Iacinética de intercâmbio, separa ei fósforodei suelo^en distintos compartimentos, losque estarTan definidos por fracciones deaniones fosfatos diferenciadas por Iavelocidad de intercâmbio. Asigna importânciaa Ia reiaciõn dei fõsforo rapidamenteintercambiable (24 horas de intercâmbio) conel fósforo intercambiable total (150 horasde intercâmbio).

Finalmente, ei intercâmbio ha sido estudiadodesde un punto de vista exclusivamentecinético, excluyendo Ia defini eiõn decantidades absolutas definidasestatisticamente. Ulrich el al_ (1962)resuelven Ias curvas de intercâmbio asumiendoque representan a una serie de reacciones deprimer orden, y que es posible definir tantoIa cantidad de iones fosfatos que participancomo Ia constante de intercâmbio para cadauna de Ias reacciones. Bittencourt et ai,realizan también un anãlisis de loscompartimentos definidos por reaccionessuci-sivas de primer orden y evalúan dichasreacciones, por sus constantes de velocidad.Esta manera de proceder, exige relacionardistintos parâmetros, que derivan de nreacciones de primer orden, con lafértilidad del suelo, hecho este que no essencillo resolver satisfatoriamente.

Fardeau y Jappé (1978, 1980), muestran que eifósforo úotopicamente intercambiable, varTaen funciõn dei tiempo de intercâmbio deacuerdo a Ia siguiente ecuaciõn

- . p . t " (6)

donde, R y r-\ representan radiactividadinicial y 1a rediactividad después de unminuto de intercâmbio, P ei fósforo presenteen Ia soluciõn, t ei tiempo n un exponenteexperimental.

Esta caracterizaciõn dei problema, a 1levadoa Fardeau (1980), a plantear Iainconsistência de un valor de fõsforointercambiable obtenido a un tiempo f i j o deintercâmbio. Pero aderaãs, discute Iautilidad dei anãlisis compartimental, dadoque no es posible definir un pool homogêneoen presencia de una cinética de intercâmbio.Estos autores caracterizan ei intercâmbioisotõpico por Ia siguiente ecuaciõn empTrica:

r l(7)

donde M2 es Ia cantidad de iones fosfatosmóviles de Ia fase sólida y P los de Ia fasesoluciõn, Rq la concentrator» deradiactividad en el pool Q de iones mõviles,R, rj y r Ias concentraciones de actividadinicial, a un minuto de intercâmbio y a undeterminado tiempo de intercâmbio (entre 1 y100 minutos).

De esta manera es posible definir eiintercâmbio en función de parâmetrosfundamentals: un parâmetro cuantitativo (P yM2), un parâmetro cinético n y un parâmetroque caracteriza Ia capacidad de adsorciõn delos suelos ( n / r 0 ) .

La aplicaciõn de Ia metodologia descripta, hapermitido elaborar racionalmente planes defértilización teniendo en cuenta tanto Iadosis eficaz (en funciõn dei rendimientovegetal dei poder residual deifertilizante para cada suelo) como ei tipo defertilizante (Fardeau, 1982).

CONCLUSION

La complejidad de la naturaleza del aniõnfosfato en los suelos, ha hecho dificil Iacaracterizaciõn de Ia fracciõn dei fõsforosuceptible de participar en Iaalimentaciõn de los vegetales.

Fried y Dean (1952) afirman que Ia planta esei único médio que permite evaluar loselementos asimilables dei suelo. Si a estavi suaiización dei problema, le agregamosIa necesidad de tener en cuenta los factoresambientales, tenemos un panorama globaldonde "ei cultivo en condiciones naturaies es,en última instância, ei instrumento final quepermite conocer Ia fertilidad de un suelo yIa efectividad de los médios empleados paraaumentar, eficientemente, los rendimientos".

Sin embargo, Io antes diche no niega Ianecesidad de desarrollar métodos de anãlisisque permitan conocer cuaii y cuantitativãmenteIa dinâmica dei anTon fosfoto en los suelosy preveer, racionalmente, Ia probabilidadde Ia respuesta vegetal ante un determinadotratamiento. El principio de Ia d11udõnisotõpica es empleado para lograr esteconocimiento. Ahora bien, la dispersion delos protocolos experimentales utilizados yIa aceptaciõn de hipotesis a veces s1nfundamentos, han transformado los métodos quederivan de Ia diluciõn Isotõpica, enconvencionales.


Nuestra revision bibliográfica muestra quecuando el fósforo intercambiahle es empleadoen funciõn de objetivos coi.cretos tomandolos recaudos necesarios. se transforma en unmétodo de utilidad, cuya informaciõn no essuceptible de ser lograda a través de otrasmetodologias. En este sentido eiintercâmbio isotõpico permite conocer ei"nivel de actividad" de los aniones fosfatos,dato este que es más importante que Iacuantificaciõn de una determinada fracciõn deifósforo total de los suelos.

La cinêtica dei intercâmbio adquiere suimportância cuando es tomada como unparâmetro específico dei sueio. Suresoluciõn por médio de una ecuaciõn única,permite cuantificar los aniones fosfatos másmõviles y evaluar los factores cinéticos y deadsorciõn. Los parâmetros obtenidosreflejan la realidad del suelo y transformanIa metodologia en una herramienta válidatanto para Ia investigaciõn como para eiasesoramiento.

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REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION ÍZ7

FOSFORO ISOTÓPICAMENTE INTERCAMBIABLE COMO VALOR DECORRECCIÓN PARA ISOTERMAS DE ADSORCIÓN.

APLICACIONES AGRÍCOLAS.

LÓPEZ. S . C : BÁRBARO. NO. ' ; ROJAS DE TRAMONT1NI. S.L.'; MARTINI. O.1

RESUMEN

Para poder u t i l i z a r las isoterMS de adsorción en la evaluación y caracterización del ~fósforo en los suelos, es importante tener encuenta ciertos factores que pueden alterar losresultados. En este trabajo se discuten algunos de estos problemas y , en particular, e lrelacionado con la cantidad de fosforo in ic ia^•ente presente en el suelo, que ha sido estimado «d iante técnicas radioisotópicas y empleando C O M tintino de correción para las isotermasde Langmuir y Freundiich.

Se u t i l i z ó un suelo al que se le realizarondistintos tratamientos previos ( test igo, superfosfato t r i p l e , roca fosfórica y superfosfatoais roca fosfórica). Las Isotermas de adsorclon se realizaron con 5 días de agitación,~empleando soluciones con concentraciones de fósforo entre 3 y 15 ppm. El intercambio isotopico se efectuó, durante 30 minutos, introducieñ*do Si9 l ibre de portador, después de haber1 aT~canzado el equi l ibr io de adsorción (5 d ías ) . "

Dado la influencia que sobre el valor defósforo en superficie o intercambiable puedetener e l tiempo de intercambio, e l fosforo agregado como portador y otras características experímenteles, se buscó u t i l i z a r una técnica quea la vez que minimice el error de medición delfosforo en solución, defina un valor de fosforocon significación agrícola.

El fósforo intercambiable aumenta en funclon del fosforo en e l sobrenadante. Por extrapolación en la recta de regresión correspondíer»te hemos calculado en fósforo Isotópico presente en soluciones de equi l ibr io de 0.3 ppm de ~fosforo.

La inclusión de este valor de fósforo en elcálculo de las isotermas de Langmuir yFreundiich han permitido un mejor ajuste de losdatos y de acuerdo con los tratamientos previosrecibidos.

'Comisión Nacional de Energía Atómica, Av. delLibertador, 8250, 1429 Buenos Aires, Argentina.

El valor de máxima adsorción de la isotermade Langmuir corrigida, no presenta diferenciassignif icativas para los distintos tratamientosprevios. El fósforo intercambiable ut i l izadocomo factor de corrección, aumenta para e ltratamiento con superfosfato y disminuye en e ltratamiento aditivo superfosfato y roca fosfór ica , mostrando incompatibilidad entre ambosfertilizantes.

INTRODUCCIÓN

Para evaluar y caracterizar los procesos deadsorción y desorción de P en el suelo han sidoutilizadas las isotermas de LangauiryFreundTichEstas Isotermas fueron desarrolladas, ya seateóricamente en el primer caso ó empíricamente •en el segundo, para la adsorción de gases sobresólidos. Por lo tanto su aplicación al sistemasuelo-fósforo requiere ciertas consideracionesy precauciones. Diferentes autores las han us£do sin modificaciones sustanciales (3.6.15.14).Otros le han hecho modificaciones (1.9.10).La ecuación de Freundiich ha sido usada por pr[mera vez en estudios sobre fósforo por Ruselly Prescott en 1916 y corresponde a un modelode adsorción en el que la constante de energíade unión decrece exponencialmente a medida queaumenta la cantidad de P adsorbida (Hayward yTrapnell, 1964, citado por Barrow, (197B) (5) .

La aplicación de la Isoterma de Langmuir brindala posibilidad de conocer parámetros como lacapacidad máxima de adsorción y una constanterelacionada con la energía. Pero estudios rt»1Izados muestran, que es aplicable solamentedentro de un rango limitado de concentracionesde fósforo en la solución de equilibrio y queI t adsorción de fósforo por el suelo, es un proceso complejo en el que no hay una única energíade unión constante Involucrada.Bárbaro y colaboradores (3) han encontrado, pa_ra distintos suelos, que la forma lineal de laIsoterma de Langmuir es aplicable cuando laconcentración de P inicial en la solución es menor que 15 ug/mi, Gunary (9) Introduce un t i r ~mino con una raíz cuadrada, Bache y Williams"(1) util izan la ecuación de Ten*in en forma gráf ica , Holford y Mattingiy (10) usan la ecuaciónde Langmuir para ms de una superfície adsorbente (doble Langmuir).


Barrow (S) puntualiza que las ecuaciones deGunary, doble Langmuir y Freundlich dan lugar acurvas muy similares que, para algunos suelosno pueden distinguirse entre s í . El estudioestadístico muestra que la introducción de téjrminos y constantes no siempre es conveniente.Por lo tanto, ecuaciones simples serían ais adecuadas que las complejas, siempre que puedanexplicar el proceso.

Cualquiera sea la isoterma elegida para trabajar hay factores que afectan los resultados õbtenidos, entre los que se destaca el fósforoinicialmente presente en la fase solida del suelo, que interviene en el equilibrio. Este fósforo puede ser estimado con el uso de resina (6)ó a través de la medición del fósforo isotópicamente intercambiable.

Ahora bien, el carácter dinámico que relacionalas distintas fracciones de fósforo, dif icultasu medición.

En trabajos anteriores se ha encontrado que elvalor del fosforo intercambiado aumenta enfunción del tiempo de intercambio.

Los valores obtenidos por nosotros, concuerdancon los hallados en la bibliografía. Según es_tos valores el intercambio isotópico se refierea 2 5 3 reacciones sucesivas de primer orden.Las dos primeras reacciones suceden entre las 0y las 16 hs. La tercera reacción es lenta y dura varios días. ( 2 ) .

Según Talibudeen (8) la reacción rápida invohjera el fósforo en las superficies externas mie£tras que la reacción lenta involucra e l fósforoen las superficies internas. Según White (19),estas distinciones son arbitrarias. Sin embar_go es evidente que cuando se habla de fosforoen superficie se quiere destacar al fósforo_queparticipa, desde la superficie de la fase sõlida, en el equilibrio con la solución del suelo,es decir, el fosforo más rápidamente intercambj_able. En^témrinos de fertil ida» edifica, elfosforo más rápidamente intercambiable constituye el "pool de iones fosfatos" susceptiblesde participar en la alimentación de los vegetales.

Me Auliffe y col. (13) definieron el "fosforosuperficial intercambiable". La metodologíacitada por e l los, hace referencia a sistemascon equilibrios previos de 24 hs. y con el agregado de 3ZP libre de portador. Si bien deestamanera de proceder significa no alterar drásticamente el sistema suelo-solución mediante cantidades de fosforo total agregado como portador,tiene la contrapartida que la determinación defósforo to ta l , en la solución de equilibrio, esimprecisa debido a la baja concentración pequeña en la misma.

Otros autores, al d e f i n i r e i "fosfato isotópica^mente intercambiable", elaboraron metodologías .que utilizan cantidades determinadas de fosfa_tos como "portador" del fósforo radiactivo.

Esta manera de proceder significa desconocerque una fracción del fosforo agregado como po£tador, puede reaccionar con la fase sólida de unsuelo y formar parte del fósforo no intercambiable.

En un trabajo anterior hemos encontrado valoresnegativos de fosforo isotópicamente intercambiable, los que derivan de no tener en cuenta losfenómenos de adsorción (2) .

Estas razones nos han llevado a buscar una metodología que tenga en cuenta tanto el interca»bio coso la adsorción.


El suelo utilizado proviene de un ensayo en •»cetas durante e l cual, se agregaron al suelo ~dosis de dos fert i l izantes, roca fosfórica y superfosfato t r ip le , según se detalla a continuación: ~

I . suelo sin agregado de fósforo;

II. suelo con agregado de superfosfato t r ip le encantidad equivalente a 60 kgP/ha;

III. suelo con agregado de roca fosfórica en caritidad equivalente a 60 kgP/ha;

IV. suelo con agregado de roca fosfórica y superfosfato tr iple en cantidades iguales alas puestas individualmente.

Dado el corto período de tiempo transcurrido eritre la fert i l ización de los suelos en maceta yla finalización de la experiencia (3 meses) debe considerarse la reacción suelo-fertilizantecomo no concluida.

En todos los casos la especie vegetal cultivadafue cebada, el porcentaje de fósforo extraídodel suelo fue en función del fosforo agregadomenor en todos los casos al 5%.

Luego de la cosecha se dejó secar y se homogeneizó el suelo proveniente de cada tratamientopor separado y se tamizo por malla de 0,2 mm.

El suelo utilizado en los ensayos de invernáculo proviene de la localidad de Ezeiza, Pcia deBuenos Aires (Tabla N<? 1).

Adsorción

Búsqueda de tiempo de equilibrio

Para f i j a r las condiciones de trabajo adecuadamente y minimizar la interferencia de procesosfísico-químicos que no interesaban analizar enesta ocasión, se buscó trabajar con un tiempode agitación suelo-solución al cabo del cual sellegaran a un equilibrio en la adsorción de fósforo por la fase sólida del suelo. Para el lomuestras de 2,5g de suelo fueron agitadas con25m1 de solución 0.01M Ci Ca conteniendo lOygde fosforo (KHJPOA) por mi a 30°C ± 1<>c durante1 , 2 , 3, 4 , 5 y 6 días.

A cada muestra se le agrego tolueno (2 gotas).Una alícuota de la muestra fue centrifugada a10.000 rpm durante 10 minutos, se f i l t r o y seanalizó el fosforo presente en la solución sobrenadante en cada caso por el método del coTorazul molibdo-fosfórico por reducción con ácidocloroestannoso.

Fósforo isotópicamente intercambiable

De acuerdo con los resultados obtenidos en elpaso anterior, 1as muestras de suelo se agitaron durante 5 días siguiendo el procedimiento yadescripto, pero con soluciones conteniendo 3 , 5 ,7, 10, 12, 15.10"3 g/1 de fósforo como PO4H2K.

Media hora *ntcs de concluir la agitación se agregó 0,5 mi o* solución conteniendo 18.5 x I?4

Bq a cada muestra.

La utilización de tiempos de intercambio cortosse corresponde con la obtención de valores experimentaies de mayor significación agrícola. ~


Se centrifugo a 10.000 rpm 10 minutos, se fi_[trõ y se midió ei fósforo total . La actividaden ei sobrenadante fue medida en un contador decentelleo liquido.

El intercâmbio isotópico fue realizado una vezalcanzado ei equilibrio de adsorciõn en Ia fazlenta dei misn y durante un lapso menor (0.5hs)que ei empleado para alcanzar dicho equilibrioO20hs). Por Io tanto y considerando que ei3'P fue agregado sin portador no se hallaron diferencias significativas entre ei fósforo en solución presente ai principio y ai final del intercambio isotõpico. Este hecho nos ha inducjdo a uti l izar Ia siguiente fõnrula:

Pii =- Yo Yo: actividad a t = 0, t o

Y Yt: actividad a t = tt xt: actividad total a t=t

Pii(solido)=Pii(Total) - Pii(solución)Curvas de adsorciõn

El fósforo adsorbido fue calculado por diferencia entre Ias concentraciones inicial (0 horas)y final (120 horas) de Ias soluciones. A estevalor de fósforo adsorbido se sumo ei fósforoisotópicamente intercambiable cuando la concerttraciõn de Ia soluciõn es de 0 3 ppm de P.

RESULTADOS Y DISCUSI0N

Al estudiar ei proceso de adsorciõn en funciõndei t i empo de agitaciõn se encuentra que Ia pri^mera etapa de Ia reacciõn ocurre en un lapsobreve y está prãcticamente terminada a Ias 48horas. A los cinco dias (120 horas) ei sistema,que ha adsorbido entre ei 70 y ei 75% dei fõsforo inicialmente presente se encuentra o bien enIa reacciõn lenta o bien en ei equilibrio.

Dicho tiempo responde a nuestras necesidadesteniendo en cuenta que tiempos más largos deagitaciõn dificultarían Ias tareas.

Los datos ob ten idos fueron ajustados a Ias trans_formaciones lineales de Ia isoterma de Langmuir(1) y de Freundlich (2 ) , a saber:

( 1 ) Ç . c . 1

(2) Iny = In K + b In c

donde:

y: fósforo adsorbido por unidad de peso de suelo

TABLA N* 1

Sualo da la calidad da Ezeiza. Datos analítico».

Profundidad

pH ( 1 : 1H2O)

Hat.Org. W) (Walkl«y

P (ppa) Cí»«y y Kurtz

N CO (Kjaldahl)

Cla*t taxtural

0 - 20 cm

Black)

NM)

7,40

6,20

11,20

0,34

Franco

c: concentraciõn de fosfato en la soluciõn deequilibrio

K: constante relacionada con la energia de wnon del adsorbente y el adsorbato.

xffi:capacidad maxima de adsorciõn.

K y b: constantes.

El anílisis de Ia expresiõn lineal de la isctejrma de Langmuir muestra que los valores de Padsorbido para la soluciõn de concentraciõn ini^cial de 15 ug/ml se desvian de la recta haciael eje de las x.

Este hecho, puesto de manifiesto por distintosautores provoca una sobrevaluaciõn dei parámetro de adsorciõn máxima y una subestimaciõn <fclparâmetro K. Cn un trabajo anterior ( 2 ) , util_[zando soluciones con concentraciones inicialesdesde 0.4 hasta 60ppm, se encontro que Ia aplj^caciõn de Ia ecuaciõn lineal de Langmuir dabacomo resultado dos rectas. La intersecciõn deIas mismas correspondia a Ias soluciones conconcentraciones iniciales de' fósforo cercanas alos 15 pg/ml.

Los suelos utilizados en esa ocasiõn f'«ronfranco arcillosos y franco arei l io limosos conpH de 7 a 8.4.

La apli caciõn de dos critérios distintos, yaseaanalizando los datos obtenidos para Ia totalitíadde Ias soluciones iniciales (cr i tér io A), anulando los datos que provienen de Ias solucionescon concentraciones iniciales de fósforo mayores a 12 pg/ml (critério B), d«i los resultadosque se senalan en la Tabla N9 2.

Es evidente que los supuestos básicos de Iaisoterma de Langnuir no se aplican rigurosamente a Ia fase sólida dei iuelo.

Bache explica que este hecho puede deberse a Iacoexistência, en Ia fase sólida dei suelo, dedistintos sitios de adsorciõn o a Ia migraciõndei fosfato adsorbido hacia zonas subsuperficiales o bien a Ia precipitaciõn dei aniõn fosfata

La isoterma de Freundlich se pudo aplicar a todos los datos (soluciones con concentracionesiniciales entre 3 y 15 pg/ml) obteniindose coeficientes de detenninacion más altos que en eTcaso anterior (Tabla no 3) . (Valores no corregidos).

Pero aún asT, es importante tener en cuenta eifosfato inicialmente presente en ei suelo queinterviene en Ia dinâmica dei fósforo.

La determination del fósforo en Ia superficiede Ia fase sólida es d i f í c i l . La utilizacióndei intercâmbio isotõpico, permite calcular eifósforo que, en un lapso determinado, in terçambia con ei fósforo radiactivo " p agregado enIa soluciõn de intercâmbio. Según TalibudeenO.^18), e! fósforo sorb ido sobre Ia superficie deIa fase sólida, es ei fósforo rapidamente inte£cambiable, que participa de Ia reacciõn rápidadei intercâmbio. En ei suelo considerado estareacción se efectua durante Ia primera hora deintercâmbio. Por esta razón se ha empleado untiempo de intercâmbio de 0.50 horas, ya quetiempos mayores de intercâmbio ínvolucrarían iones fosfatos no necesariamente superfidales.

Ahora bien, Ia obtenciõn de un valor de fósforointercambiable que permita evaluar ei "fósforoen superfície", exige definir Ia concentraciõnde Ia soluciõn de equilíbrio en Ia cuai dicho


ttlLA H* 2

Iaotana 4* Laai

Trataaicnto

T

«F + S

RF

S

puir

Critario A

X•

26.0

24.0

21.0

34.0

I

0.26

0.22

0.26

0.12

Critcrio

X

18.5

20.3

17.9

24.9

ft

K

0.38

0.28

0.32

0.18

Critcrio A: Rango P agregado: 3-15 ug P/al

Critcrio B: Rango P agregado: 3-12 ug t/ml

X : capacidad ^ " T » d« adsorciSn (ag/100 g swlo)

K: constant* da «nargla

valor se detemina. Lo õptino serTa realizarel intercâmbio en soluciones de equilíbrio siMÍlares a la concentraciõn de equiiibrio propTade cada suelo ( I e ) . Las dificultades metodologiças que implica trabajar con esta concentracion ( I e ) , ha conducido a determinar ei fósforointercambiable para una soluciõn de equlibriode 0.3 ppor, teniendo en cuenta la importânciaagronômica que, en funciõn del desarrollo veget a l , algunos autores otorgan a este valor, (Mendoza, R. 1980; Ozanne, P y Shaw, T. 1968).

Para obtener e l valor de P intercambiable paraconcentraciones de equlibrio de 0.3 ppm se haprocedido de Ia siguiente manera: graficando eifósforo isotõpícamente intercambiable en funciõn del fósforo remanente en la soluciõn d?equilíbrio se obtiene una recta (Gráfico n9 1) .Como se observa en la tabIa que acompana a esegráfico los coeficientes de determinaciõn sonaltamente significativos para ei número de observaciones hechas en todos los casos. A part i r de cada ecuaciõn se calculo ei fósforo isotõpicamente intercambiable cuando Ia concentracion de Ia soluciõn es de 0.3 ppm.

En ei protocolo utilizado, ei radiofósforo hasido agregado a sistemas en equilíbrio, dondeei aumento de los valores obtenidos corresponde ai aumento de Ia fracción dei fósforo adsõrbido, que permanece en estado láb i l .

En ei Gráfico no 2 se ven Ias curvas de fosfatoadsorbido más ei fósforo definido como isotõpicamente intercambiable para concentraciones dê0,3 ppm en funciõn dei logaritmo de Ia concentraclon de Ia soluciõn de equilíbrio.

A pesar de haber recibido fósforo en diferentecantidad y forma y considerando que la can t i dadde fósforo extraído por Ias plantas dei f e r t i l i .zante en una cosecha es muy baja con respecto aIa cantidad de fósforo agregado, los valoresexperfnentaies obtenidos para el suelo con agregado de fert i l izante coinciden en una única eufva, que está claramente separada de Ia curvacorrespondiente ai suelo sin adidÓn de fés fora

Bache y Williams (1971) presentan tambiin cu£vas coincidentes para un suelo con dos nivelesde fértil izaciõn pero no aclaran lo que pasacon el suelo natural sin f e r t i l i z a r .

Barrow (1974) obtiene para diferentes nivelesde fé r t i l izaciõn, curvas separadas y expresa Iaposibilidad de que los resultados de Bache yWiliians se deban ai nivei de fer t i l izat ionusado.

En nuestro caso puede ser que Ia incorporaciõnde fósforo a un suelo no ferti l izado provoqueei despiazamiento de Ia curva pero que dentrode ciertos limites nuevas adiciones no tenganefecto notable.

Con los mi sinos datos dei Gráfico no i se obti£vieron Ias rectas a partir de Ias cuaies secaleularan los valores corregidos de la TabIan9 3 (isoterma de Freundlich). Una comparaciõnde dichas rectas realizadas con una computadoraOlivetti P. 6060 muestra que Ias rectas quecorresponden a los sue los fertilizados noposeen diferencias significativas entre $T. Conrespecto a la recta del suelo testigo difierenen Ia ordenada.

Ahora bien, volvamos a Ia discusiõn sobre Iaaplicabilidad de Ia ecuaciõn de Lagmuir para eselarecer Ia dinâmica dei fósforo en ei suelo y~veamos que pasa si para un rango de concentraciõn inicial de fósforo de 0 a 12 yg/ml recaTcuíamos los valores de capacidad máxima de adsorciõn y constante de energia, teniendo en cuentaei fósforo isotõpícamente Intercambiable cuandoIa concentraciõn de Ia soluciõn es de 0.3 ppm.Obtenemos los "valores corregidos" de la TabIano 4.

Dado que la capacidad máxima de adsordõn es Iainversa de Ia pendi ente de Ia expresión linealde isoterma de Langmuír es interesante analizarestas rectas y comparar! as entre sT.

Si se conparan Ias rectas que dan or1 gen a losvalores de la Tab 1a 1 , critério B, se observaque hay diferencia significativa entre e i las ,

m OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV., 19-23, 1904

îï 1 0

I

T y=694+23.56x r*«0.998

RF+S y»7.50+22.95K r^O.910

RF y»8.62 +24.06x ¿0.948

S y»l3.53+26.86x ¿0B65

13 4

Ps (ppm)

Grdficol: Fósforo isotòpicomente intercombioble (PU) en fun-

citfn del fósforo remanente en la solución de equi-

librio (Ps).

TABU NJ 3

Transformaciones lincalst dt Ia tcuâciSn de Freundlich y efecto del fSfforoprcfcote ta el iuelo en *t'. cílculo.

Trataa

T

RP +

RF

8

lento

S

(agP/100 g tuelo)

P inicial en sup.

1.4 a

1.44 a

1.58 a

2.16 b

Valoree

k

50.3

42.9

42.8

36.9

no corregido!

b

0.77

0.78

0.73

0.85

r2

0.945

0.869

0.872

0.978

Valores

k1

65.3

58.5

58.0

58.0

corregido*

b'

0.61

0.61

0.58

0.61

Lr

0.935

0.887

0.863

0.978

Lot valorei de fíiforo inicial en superficie con letras igualei, pertenecen a rectas que no difie-ran significativamente entre s í .


o

3

9OoO.O»

u•

oO.

IQP

0.4 l 10P en Ia solucion (mg/ml)

Grafico 2; Variocio'n del fósforo adsorbido lotai

(Pads.) con el fdsforo en solucio'n.

pero, en cambio puede usarse una sola lfnea deregresión para todas las observaciones de laTabla 4, que contiene los valores de adsorciòncorregidos en funciõn del "fósforo en superfic i e \

CONCLUSIONES

Es posibie ut i l izar las isotermas de adsorciõnpara el estúdio del fósforo en sueios, siempreque se real Icen las correcciones necesarias.

La utilización de la isoterma de Langmuir exigeemplear sobre concentraciones bajes de fósforoagregado, sin embargo subsisten las diferenciasentre los valores de máxima adsorciõn para eimismo suei o que provi-ie de distintos tratamientos.

La utilizaciõn dei fósforo en superfície comovalor de correcdÓn transforma los valores de

Ia isoterma de Langmuir de manera que no aparecen diferencias en Ias adsorciones máximas delos distintos tratamientos.

El fósforo en superfície, puede ser calculadopor extrapoiaciõn dei valor dei fósforo intercambiabie, medido en funciõn dei fósforo tanloagregado como ei fósforo remanente en solucion.El fósforo en superficie calculado de esta manera, se refiere ai fósforo "lãbi l" , que permanece intercambiabie.

Los valores de fósforo en superfície bailados,no muestran diferencia entre los tratamientostestigos.roca fosforica y superfosfato t r ip le-roca fosforica empleado en forma conjunta.

Estos valores se diferencian dei fc»foro en superficie encontrado en ei sueio tratado consuperfosfato tr ip le .

El superfosfato tr iple produce un aumento signi


TABLA N*

Isoterma

4

d* Langmuir

Tratamiento

T

RF +

RF

S

S

P en sup.inicial

1.40

1.44

1.58

2.16

*m

18.5

20.3

17.9

24.9

Critcrio B

K

0.38

0.28

0.32

0.18

r2

0.92

0.50

0.69

0.79

Critério B corregido

16.3

16.6

15.3

17.3

K

0.70

0.57

0.67

0.55

r2

0.97

0.86

0.85

0.99

Xa: capacidad mtxiaa d* adsorción tag P/100 g suelo)

k : constant* dt energia

Fósforo en superficie inicial en mg P/100 g suelo.

ficativo dei fãsforo en superfície. La rocafosfõrica no produce dicho aumento. La reacciónde Ia roca fosfõrica con la fase sólida del sueIo da como resultado que ei fósforo no permanece bajo forma lábil o intercambiable.

El fósforo en superficie resultante del_trat£tniento donde se adiciono Ia ferti l izaciõn consuperfosfato y roca fosfõrica, no se diferenciasignificativamente del suelo testigo. La presencia de roca fosfõrica produce la perdida 'delefecto positivo dei superfosfato sobre ei fõsforoen superficie. Este hecho muestra Ia reac ~ciõn de los dos fertil izantes considerados.

Los valores corregidos de Ia isoterma de Freundlich da como resultado una pendiente (b) idln_tica para todos los trataraientos mientras queIa ordenada ai origen permite separar ei tratamiento testigo de los tratamientos fertilizados.Los tratamientos fertilizados no se diferencianentre sf.

La isoterma de Langmuir nos permite conocer e iparâmetro de máxima adsorciõn. Para un mismosuelo, cuando se ut i l iza el factor de correcciònque deriva dei fósforo en superficie, Ia adsqrciõn máxima es igual para los distintos tratamientos con fertilizantes fosfatados. El fo£foro en superficie, varTa en funciõn de lostratamientos prévios y permite evaluar ei efe£to de los mismos, sobre el pool de fósforolábil dei suelo.

AGRADECIMENTO

Los autores agradecen a Ia Dra. Josefina Rodríguez y ai personal de la Division Capacitacion,Ia coiaboración prestada.

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Soil PhysicsFísica de Solos

EVALUATION OF SOIL WATER AND PLANT NITROGEN STATUS BYNUCLEAR TECHNIQUES

REICHARDT. K.1: KIRDA. C : ZAPATA. F.1; HARDARSON, G.'; AXMANN. H.'

ABSTRACT

This paper makes comments on methodologiesused to estimate soil water and nitrogen statusof crops in f ie ld experiments. I t discussessampling procedures in a pasture experimentconsisting of three soil transects of 1.8 x96 m, one bare, one cropped to rye grass andone to a l fa l fa . Data are analysed withrespect to soil water contents measured throughthe use of neutron probes, N f e r t i l i z e ruptake using 15N labelled fe r t i l i ze r and N2fixat ion, also using isotopic methodology.

EXPERIMENTAL DESIGN AND METHODS

In order to review sampling procedures toevaluate soil water content under f i e ldconditions using neutron moisture meters, andto evaluate nitrogen uptake by crop using 15Nlabelled f e r t i l i z e r , a f ie ld experiment waslaid out at IAEA Laboratory's experimentalf i e l d , Seibersdorf, Vienna, consisting of bare,•"ye grass and al fa l fa plots. Three transects,96 m long and 1.8 m wide, were used for thetreatments mentioned above. The experimentaldesign can be seen in Figure 1 . Each transecthad 64 neutron access tubes, 1.5 m apart fromeach other, and 1&N labelled f e r t i l i z e r 1n theform of urea was applied in strips of 1.5 x 96m2, with an enrichment of 4.8% atom excess, ata rate of 20 kg N/ha, for both rye grass andal fa l fa .

The soil is classified as a Tynic Eutocrepts.Its fraction of particles less than 2 mmdiameter is a clay loam, having 35.9% clay,30.0% loam and 34.1% sand. The top layer (0-40cm) has 15 to 30% of gravel ranging from 2 mmto 5 cm. The total nitrogen content is 0.3%,CaC03 14.3%, pH 1n water 8.3 and has highvalues of K and P.

Soil water contents were measured with aTroxier, model 3220 neutron moisture meter, at

a depth of 25 cm, for all 192 locations, twicea month, over the period June to September1984.

Rye grass and alfalfa seeds were planted on20 June 1984 and after complete germination,the labelled fer t i l i zer was homogeneouslyapplied to the plots in aqueous solution form.The harvest was carried out on 8 August 1984.I n i t i a l l y , the cropped borders wereeliminated,leaving sampling plots of 0.8 x 0.9m? between neutron access tubes. The plantmaterial of these plots was harvested, fresh

1FA0/IAEA Agricultural Biotechnology Unit,Seibersdorf Laboratory, International AtomicEnergy Agency, P.O. Box 100, A-1400 Vienna,Austria. Figura 1. Experimental layout


weight was recorded, then chopped andhomogenized, and a sub-sample of 150 to 300 gwas taken for dry matter, total N and 15N atomexcess determinations, these data were tocalculate fertilizer uptake by both cropsaccording to Broeshart (1974), and nitrogenfixation of alfalfa using the method describedby Fried and Niddelboe (1977).

Regionalized variable theory ofgeostatistics was applied in order tounderstand the influence of soil temporal andspatial variability on water content andnitrogen uptake data. The theoretical basisof the concepts here used, e.g. semi variance,and autocorrelation coefficients are found inDavid (1977) and Clark (1979).

RESULTS AND DISCUSSION

Figures 2 and 3 are examples of soil watercontent (volume X) distribution observedduring the experimental period. There isgreat variability within the same treatment,and also among treatments. If spatialdistribution of the data is disregarded, someestimate of the average soil water content andof its variance can be calculated. Thepractical value of these estimates 1s, however,limited. It can be clearly seen that there Isa tendency of an increase of soil watercontent toward the end of the transects, andthere are portions of the field which have

significantly different soil water contentvalues- Since 64 measurements pertreatment is an extremely high number, anattempt should be made in order to reduce thisnumber. If this is done randomly, e.g.choosing 10 or 20 of the 64 measured values,the estimate of the mean might not be affectedseverely but its variance will increase. Thisprocedure will not solve our problem ofrecommending a given number of access tubes Inorder to obtain a representative soil contentmeasurement.

If the spatial variability of the data is takeninto consideration, which can be quantitativelydescribed with geostatistical methods,additional information is obtained. As anexample, Figure 4 shows autocorrelograms forsoil water content data obtained over aperiod of 3 months, for all 3 treatments.These show clearly that soil water contentmeasurements are related to each other, for atleast 4 lags (or 6.0 m), with 95%confidence indicated with the two broken lines,showing a structural spatial dependence. Thismeans that for this soil a soil water contentmeasurement, taken in a given access tube, hasa range of influence within a distance of 6.0m. This implies that if one 1s to set up afield experiment with different treatments ofsoil water content, the minimum spacingbetween the experimental plots should be 6 mto assure that measurements made at each plot

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DISTANCE. X(m)« Ry« «raw A Alfaffa 6 4 - 0 6 - 2 0

Tlgur* 2. Soil water content distributions at ««rly «tag** of growth


A Alfalfa 84-09-10

Figure 3. Soil water content distribution* at paak growth

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AgTOCORRELOGRAM FOR SOIL HATER CONTENT I«ASUREM£NTS

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Alfolfa

rigura 4. Autocorrelation* of soil «atar content data for a l l datas


*•% independent of each other. This is theaost fundamental prerequisite which has to bechecked before deciding the appropriate f ie ldexperiment design (Schaitt, 1969). On theorder hand, In experiments with treatmentsrequiring soil water content measurements,these do not have to be made right in thetreatment plots, but they can be made atdistances as far as 6 m.yet they can s t i l l ôerelated to soil water status of tratament plots.Vauclin et a i . (1983) presented an Interestingerror analysis for soil water content dataobtained through neutron probes. Theypartitioned the total variance of mean soilwater content estimates in three components,one instrumental, a second due to calibration,and a third related to the location of themeasurement. The location component of thevariance is a reflection of the number ofdifferent locations (access tubes) used toestimate the mean and of the spatialdependence among the different locations.Therefore, autocorrelograms as shown in Figure4 an an essential tool in order to define theoptimum number of access tubes to be used inf ield experiments.

Another interesting approach was given byVachaud et aK (1984), which involves temporalvariabil i ty analysis of soil water contentdata. Figure S is an example of this type ofanalysis, which shows the deviations from themean, for al l 64 access tubes of eachtreatment for al l dates, ranked from the mostnegative to the most positive. The Figure isalso an indication of the overall variabil i tyof the f ie ld with respect to soil water contentmeasurement. I t was observed that access tubes21 and 33 the common sites in a l l treatmentsgiving the least deviation from the mean valueat al l times. This means that these sitesrepresent the f ie ld for soil water contentmeasurements, and that a good estimate of themean can be obtained when the measurement ismade only on these two sites. On the otherhand, plots 4 and 3 had always the greatestnegative deviation from the mean, and plots 54and 56 the greatest positive deviation. I tseems that there is always a possibility tofind a given number of sites whichindependently of time and soil management,represent the mean value of the f ie ld for agiven measurement.

O.2O

0.10 -

£ 0.00

0

1-0.10 H

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-0.3020 30

RANK

Tlgur* 3. Dartacloiw from aaaa «oil wmtar conctnt for all «leas ov«r ch« «hole parlod of ob»«rv«tion


The distribution of N a.e. in alfalfa andrye grass are shown in Figure 6. Again, i fspatial variabil i ty is disregarded, someestimates of average values and variance areobtained with the 63 replicates. With thesevalues the average fer t i l izer use efficiencyof both crops (Broeshart, 1974) and the averageatmospheric nitrogen fixation (Fried andNiddeiboe, 1977) can be calculated. Justlooking at Figure 6, i t can be seen that theseaverage values explain the general behaviourof the various processes influencing nitrogenstatus in the f ie ld . There are clearly portionsof the f ie ld in which X 1$N a.e. values of ryegrass are much higher than a l fa l fa , indicatinghigher nitrogen fixation rates, and otherportions where the inverse occurs. There areseveral factors, directly affecting thefer t i l i zer uptake of a crop, e.g. soilnitrogen ( to ta l , nitrates and ammonia, andtheir turnover rates), soil water,availabil ity of other nutrients, microbialpopulations, which may also have a spatialdependent variability which cannot bedisregarded. These factors might explain thevariabil i ty of the data presented in Figure 6.

For the case of fer t i l izer use efficiency(Broeschart, 1974). the I5N a.e. 1n the plantIs divided by the >5N a.e. In the appliedfer t i l i zer , in order to calculate tiie nitrogenin the plant derived from fer t i l i zer . As anexample, for rye grass the highest and lowest

values of 15N a.e. give values of 7.3 and 3.6%of plant nitrogen derived from fer t i l i zer ,respectively. I t is a difference of about 100X,but considering the magnitude of the values,such a difference is acceptable. One question,however, remains: would the same variabil i ty bethere i f fer t i l i zer use would have been muchhigher? To calculate crop fer t i l izer use in kgN/ha, there is also need of data for totalnitrogen in plant and for yield. Figures 7 and8 show these data of the same 63 plots, andagain a great variabil i ty was found. Thepropagation of a l l these errors to the finalcalculation of fer t i l i zer use efficiency hasto be taken into account.

For the case of nitrogen f ixat ion, calculatedaccording to Fried and Middeiboe (1977), thesituation becomes more c r i t i ca l . The methodassumes that both the f ixing and thenonfixing crops "see" the two nitrogen sources(soil and fer t i l i zer N) in the same proportion.This assumption is very d i f f icu l t to bechecked under f ie ld conditions without excludingfixation. Another cr i t ical point of themethod is that i t is based on the comparisonbetween fer t i l i zer uptake by the fixing andnonfixing crops, assumed to have the samegeneral growth patterns. We just havediscussed the variabil i ty In one crop, the ryegrass. The same is valid for a l fa l fa, so thatthe variabil i ty of nitrogen derived fromfixation becomes magnified. Figure 9 shows

).4

0.19

0.1 -

0.09 -

o Alfalfa

30 60

DISTANCE. X(m)

90

grass

figure 6. Distribution of N «torn «seas* In alfalfa and ry« grata plot*


Figura 7. Tocai nitrogen distribution» of alfalfa and ry« grasa crop*

o

o

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Alfalfa qramm

Figura 8. Tlald of alfalfa and rya graaa aa a function of dlatanca


30 6O

DISTANCE. X(m)

90

LI

Figure 9. Calculated values of nitrogen derived fro» ataoephere according toFried and Middelboc (1977).

"1

'. D Alfalfa

figure 10. Autocorrelograaa for H a.e. in rye grasa and alfalfa, and for t nitrogenderived fro» fixation.


this: values ranging f r t » + 581 to - 44% Mereobserved among the 63 replicates. Noindependent method was used to Measurenitrogen fixation and, therefore, i t cannot beconcluded that the observed var iabi l i ty trulyoccurred. Alfalfa plots were not inoculatedand there night have been a great variabi l i tyof the soil with respect to natural Rhizobiumpopulations over the transects.

Figure 10 shows autocorrelograms for N a.e.in rye grass and a l fa l f a . I t can be clearlyseen that both crops have a different patternof structural behaviour with respect to spatialdependence. The a l fa l fa data does not see» tobe spatially dependent, whereas rye grassdata shows a range of influence up to 4 lags(6 M) with 95Í confidence. Therefore, i t canbe concluded that in biological nitrogenfixation studies, carried out in the f i e ldconsidered here, rye grass plots to be used asthe standard crop can be placed as far 6 m awayfrom al fa l fa plots. However, this does notimply that i f the plots of both crops arecloser, this w i l l cause erroneous results. Onthe contrary, placing the* closer to each otherassures that the assumptions Inherent In themethodolooy are l ikely te be net. Furthermore,in experiments where various treatment effectson biological nitrogen f ixation are studied,the paired plots of rye grass and a l fa l fa haveto be placed at least 6 m apart to assureindependence of 1=»NX atom excess of the ryegrass in different treatments.

CONCLUSIONS

In designing f i e l d experiments, spatialvariabi l i ty of those soil properties which mayinfluence the treatments to be tested have tobe evaluated. For the particular soil hereanalysed, i t 1s shown that the location ofaluminium access tubes as well as their numberto measure soil water contents with neutronprobes have to be considered In order to obtainmeaningful average values that represent thef ie ld and/or experimental plots. Data ofplant 15NS atom excess, total plant nitrogen

and dry matter yield for a l fa l fa and ryt grass(taken as nitrogen non-fixing plant) show agreat var iabi l i ty which, In several cases,comprise calculations of f e r t i l i z e r N useefficiency and atmospheric nitrogen f ixat ion.

ACKNOWLEDGEMENTS

The authors express t h e i r grat i tude toeverybody involved in the development of th islaborious experiment,and especial ly to theIAEA Fellows, Ms. C. Amornpimol (Tha i land) , Mr.C. Perdomo (Uruguay) and Mr. Z .S . Hibowo(Indonesia) .

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EVAP0TRAN8WRACI0N DE UN CULTIVO DE MAIZ (Zea mays L.)

CALVACHE. M.'; ENGEL. G.2

RESUMEN

Con el objeto de determinar Iaevapotranspiradõn real y potencial de uncultivo de mTz, se realizo un ensayo de campoen ei Centro Docente Experimental "La Tola",de Ia Universidad Central del Ecuador. Laevapotranspiración potencial (ETP) fue estimadapor ei mitodo de PENMAN y ei tanque deevaporaciõn ciase "A" y Ia evapotranspiradõnreal (ETR) por e i método de Balance de Masas,baseado en determinaciones periódicas de Iahumedad volumêtrica dei sueio mediante Iasonda de neutrones y ei potencial matricialmediante tensiõmetros.

El ciclo dei cultivo influyõ notabiemente enIa evapotranspiradõn rea l , incrementãndoseesta desde 1.8 nm . d ia ' 1 en los primeros15 dias, hasta valores máximos de 5.5 mm .dTa-1 entre los 65-75 dTas de edad de Iasplantas (época de floraciõn) para luegodecrecer paulatinamente hasta Ia maduraciõn deigrano (1.6 m . dTa-1). La reiación ETR.ETP-1(Kc) tuvo simila' comportamiento, Io queindicaria que los requerimientos hTdricos deicultivo de maTz son bajos ai inicio y f inaldei ciclo pero son altos en Ias épocas defloraciõn. La eficiência de utilizaciõnhTdrica de los granos fue de 5.48 kg . ha .mn-1; y Ia capa de sueio que más água aportofue de 0-50 cm.

La evapotranspiración real acumulada fue ei98X de Ia evaporaciõn estimada por ei métodode PÜNMAN y ei 93t de Ia potencial calculadaa partir de Ia evaporaciõn dei tanque dase"A".

INTRODUCCION

El maTz es uno de los cultivos más importantesdel Ecuador ya que constituye alimento básicode un gran porcentaje de ecuatorianos. Su

'Collision Ecuatoriana de EnergTa Atômica, Prof.FCA, Universidad Central del Ecuador (Casilia2517, Quito, Ecuador).

2FCA, L'div. Central del Ecuador

ãrea_aproximada de cultivo es de 216.505hectareas, distribuídas en diferentes suelos ymicroclimas. Oicha extenc?cr> podría serincrementada si se dispusiera de água de riegoy de informadõn^básica sobre losrecieriraientos hTdricos dei cultivo.

La evapotranspiradõn de los cultivos es unfenômeno gue envuelve dos procesos: Iaevaporaciõn de água dei suelo y Iatranspiraciõn de Ias plantas (1 ) . Puede serdeterminada por métodos micrometeorolõgicos,teórico empTricoso por ei mitodo dei BalanceHídrico, cuando se conocen con relativaprecision todos los otros componentes:precipitación, irrigaciõn, variadõn deaimacenamiento de água en ei suelo,escorrentTa superficial y drenaje profundo (2 ) .La precipitación pluvial es facilmenteestimada mediante pluviõmetros o pluviógrafosy Ia irrigaciõn mediante el control del aguautilizada en ei riego. La escorrentTasuperficial es medida mediante técnicas yestrueturas apropiadas, Ia misma que muchasveces se terna d i f í c i l por ei volumen de aguaque se necesita cuanti f icar (1) y por sud i f í c i l control en suei os inclinados (3 ) . Ensuperfícies planas este componente puedeconsiderarse nulo (4 ) . El almacenamiento deagua puede ser determinado mediante Iaintegradõn de los perfiles de humedad hastaIa profundidad que alcanza ei sistemaradicuiar. La humedad dei suelo puede serdeterminada por ei mitodo gravimétrico,mediante tensiõmetros o por moderaciõn deneutrones utilizando curvas de calibraciõnespecíficas para cada suelo (5 ) .

El drenaje o percoiadõn profunda es uno delos componentes más d i f i d l e s de determinar,razõn por Ia que ha sido considerado comoparte dei aimadenamiento de agua en eisuelo ( 2 ) . Sin embargo, esta práctica es muydiscutida ya que cuando se Io despreda puededar lugar a significativos errores en eicálculo de Ia evapotranspiradõn (6 , 7).

Por Io visto, ei Balance Hídrico de uncultivo, depende de factores atmosféricos(radiaciõn efectiva, temperatura, humedadrelat iva, d1str1budõn y frecuencia de l luvías,


velocidad del viento, e t c . ) ; factores de laplanta (estado de creciaiento, densidad desiembra, desarrollo radicular, etc.) y factoresdel suelo (porosidad, hunedad potenciales deagua, conductividad hidráulica, etc.) (4) .

Los métodos teorico-empTrico ymicrometeorolõgiços calculan laevapotranspiraciôn real en base de laevapotranspiraciõn potencial, considerando aisuelo como un reservõrio que gana y pierdeagua. Io que puede dar lugar a Ia obtenciõnde resultados no confiables, por cuantoutilizan coeficientes de cultivo calculados enotras regiones. Sin embargo, debido a Iarapidez y f a d l i dad de obtenciõn de datos selos ha venido utilizando en el Ecuador.Lamentabiemente, no existen estimaciones quecomparen Ia bondad de los métodos de cálculo,por Io que surge Ia necesidad de generarcoeficientes de correcciõn que pueden serutilizados en ei futuro.

En ei presente trabajo se estúdio Ia dinâmicadei agua en ei cultivo de rnaTz, con elobjetivo de determinar los componentes deiBalance Hídrico, dando infasis ai drenajeprofundo y Ia evapotranspiraciõn real.

NATERIALES Y MÉTODOS

El ensayo se realizo en una área de terrenorelativamente plana, próxima a Ia EstaciõnAgrometeorolõgica dc-i -arapo DocenteExperimental "La Tola" de Ia UniversidadCentral del Ecuador, situada a 0o 13' delatitud sur; 78°,22" de lonçntud oeste y a unalatitud de 2466 msnm. Las prncipalescaracterísticas climáticas de) lugar son:precipitaciõn pluvial de 862 nm/ano;temperatura dei aire media anual 15.78°C;temperatura mínima absoluta 9,8°C;temperatura máxima absoluta 22,75°C y huroedadrelativa dei aire media anual de 74,83%.

El suelo fue descrito, caracterizado yciasifiçado de acuerdo con Ias normas de Ia"Soil Taxonomy" (8) como un Typic HaplustoliFranco-arenoso, en una call cata abierta para eiefecto en ei campo experimental.

La conductividad hidráulica dei suelo K(e) fuedeterminada en ei campo por ei método de perfilinstantâneo descrito por Hi I le l y otros (9) .Para Ias determinaciones de Ia relaciõn K(e)fueron instalados ai centro de cinco parcelasde 3 x 3, tubos de alumínio, hasta Iaprofundidad de 160 cm. para ei acceso de Iasonda^de neutrones y una bateria detensiõmetros con manõmetros ce mercúrio, a Iasprofundidades de 20, 40, 60, 80, 100 y 120 cm.para Ias determinaciones de Ia humedad deisuelo e(cm3 . cm-3] y ei gradiente de potencialtotal de agua en ei suelo 3¥/3z (cm . cm) aIas diferentes profundidades. Las curvas decalibración de Ia sonda de neutrones para losdistintos horizontes de ese mismo suelofueron determinados por CALVACHE y otros (5) .

El cultivo de «aíz fue estabiecido en unaares de aproximadamente 2000 m2, a unadensidad de siembra de 100 cm entre surcos y25 cm entre plantas, obtenléndose unapobiaciõn de 40.000 plantas/ha; fertilizado de

acuerdo a los analisis químicos con 150 kg/hade Nitrõgeno (1/3 a Ia siembra y 2/3 despuésde 45 dias) 60 kg/ha de P2O5 y 100 kg/ha deK2O, aplicados ai fondo dei surco ai momentode Ia siembra. Durante ei ciclo de cultivo serealizaron Ias necesarias labores culturaies yfitosanitarias.

Para ei estúdio de Ia dinâmica de agua en eicultivo, se delimitaron 4 parcelas de 10 x 10m (100 m2 de área ú t i l } y ai centro de cadauna de ei Ias se instalo un tubo de aluminiopara ei aceso de Ia sonda de neutrones ytensiõmetros con manõmetros de mercúrio paraIa determinación de Ia humedad y potencialtotal de aguaen el suelo, a f in de determinartodos los parâmetros que intervienen en eiBalance Hídrico, expresado en Ia ecuaciõngeneral dei balance de masas, como Iapresenta Hil lel y otros (3, 4, 6 ) .

(P + I ) - (ET - R í D) = AA (1)

La precipitaciõn (P = nm_. día~l) fue medidadirectamente en un pluviÕmetro localizadopróximo ai cultivo. La irrigaciõn (I = mm .día-1) fue dada de acuerdo a Iasnecesidades dei cultivo. La escorrentíasuperficial (R) fue considerada nula debido aIa pendiente dei terreno. El drenajeprofundo (D = riu . dia"') fue determinadomediante Ia integraciõn dei flujo de drenaje(qi) en un intervalo de tiemço de ti a t2calculado mediante Ia ecuaciõn de Darcy en Iaprofundidad de 100 cm.

3z" (2)

donde:

K (G). es Ia conductividad hidráulica promediopara ei período At a Ia profundidad de L cm,obtenida como un valor médio entre 2intervalos de tiempo.

\ (ê) (3)

donde ©] y 02 son las humedades del suelo aIa profundidad de 100 cm en los instantes detiesnpo ti y t2 respectivamente; 3* =diferencia de potencial hidráulico en Iascapas de suelo 80 y 120 cm, considerándose eipotencial hidráulico como Ia suma potencialmatricial (Wi) y ei potencial gravitacional(¥g); y 3z Ia diferencia de profundidad entrelos 2 tensiõmetros (80 y 120 cm).

El a1macenam1ento de agua en ei suelo hastaIa profundidad considerada para ei balance(L = 100 cm) fue estimado por Ia expresiõn:

-100= J Q dz (4)

3 -3siendo 0 (cm . cm ) Ia humedad promedio decada capa de suelo y dz Ia diferencia deprofundidad o esoesor de cada capa de suelo.

La humedad dei suelo a Ias profundidades de

341 OEA-CIEN/CNEN/CNPq/CENA-USP PIRACICABA, SP, BRASIL NOV . 10-23, 1084

0-20, 20-40, 40-60, 60-80, 80-100 fuedeterminada en forma indirecta mediante lautiUzaciõn de una sonda de neutrones(TROXLER 104-A) a través de curvas decalibraciõn realizadas para ese mismo suelopor Calvache y otrus (5) .

La evapotranspiraciõn potencial fue calculadamediante los métodos teõrico-emplrico dePENMAN y evaluando Ia evaporaciõn del agua deltanque clase "A"; siguiendo Ia metodologiadescrita por Frerê y otros (10) los datosmeteorológicos utilizados en ei cálculo de Iatranspiraciõn potencial fueron obtenidos delaEstaciõn Agrometeorolõgica ubicada muypróxima ai área de cultivo.

El coeficiente dei cultivo (Kc) para calcularIa evapotranspiraciõn real en base de Iapotencial, fue obtenida mediante Ia siguienterelaciõn:

Kc ETR (Evapotranspiraciõn Real)(5)

ETP (Evapotranspiraciõn Potencial)

RESULTADOS Y DISCUS10N

El Balance Hídrico en ei cultivo fue calculadoen un período de 121 dias, desde Iagerminaciõn (3 de febrero) hasta Ia cosecha (3de junio de 1982) para Io que se dividiõ enintervalos de 5-8 y 10 dias.

Los câmbios dei contenido de agua (cm3 . cm'3)con el t i empo, a diferentes profundidades se

encuentran resumidos en ei Cuadro nç 1. Seobserva que Ias fluctuaciones son masintensas en Ias capas superficiales (0-40 cm),principalmente cuando ei cultivo estaba enlos primeros estádios de crecimiento. Estasvariaciones pueden ser debidas a una mayorevaporaciõn desde Ia superfície dei suelo(0-20 cm) y a un aprovechamiento más intensivodei agua por Ias ralces de Ias plantas (20-40cm). Conforme avanza el desarrollo delcultivo y por Io tanto se incrementa eidesarrollo radicular, se aprecia que Iasfluctuaciones dei contenido de agua en Iascapas mis profundas de suelo (40-70 cm) sonmás intensas, Io que estaria indicando queexiste una mayor actividad radicular en eiproceso de absorción de agua en esta capa desuelo. Las fluctuaciones de humedad dei sueloson menores en Ias capas de 80-100 cm en Iaque permanecen casi constantes durante todo eiciclo dei cultivo, Io que indicaria que Iaactividad radicular a estas profundidades esmínima. Se observa tambiên que en Ia capade suelo de 40-80 cm se acumula una mayorcantidad de agua, debido seguramente a suconstituciõn granulométrica más fina (limosa)y a su mayor porosidad.

Los valores de potencial hidráulicacalculados para Ias diferentes profundidades yen diferentes tiempos (Cuadro nÇ 2 ) , indicanIa direcciõn dei f lu jo, conociendo que eiagua se roueve de un lugar con potencial mayorpara uno menor. De manera general, se puededecir que en Ias capas superficiales (0-60 cm),los flujos son ascendentes debido a Iaevaporaciõn dei agua de Ia superfície dei

Cuadro 1 Valores prouedios (de 4 repeticiones) de i a huaedad dei suelodurante ei ciclo dei cultivo de naíz.

cm . cm" ) a diferentes profundidades,

Períododé/mes

3/02

10/02

15/0223/02

28/02

5/0315/0350/03

?5/O3

30/03

U/Olt

1«/OU

2lt/04

29/01»

U/05

9/05

1U/05

19/05

2U/05

3/06

0 - 20 cm

0.199

0.197

0,203

0.200

0.206

0.202

0.207

0.229

0.250

0.239

0.280

0.21*1»

0.212

0.22Í*

0.226

0.217

Ü.220

0.223

0.228

0.213

20 - 1*0 cm

0.213

0.168

0.209

0.2050,163

0,1570.2U6

0.2650.289

0.CT20.2630.2710.205

0.223

0.207

0.211»

0.209

0.203

0.281*

0.250

1*0 - 60 cm

0.300

0.291»

0.293

0.290

0.282

0,282

0.290

0.296

0.30U

0.301

0.291»

0.321*

0.311»

0.301

0.2910.288

0.287

0.282

0.301

0.323

60 - 80 cm

0.291

0,296

0.291

0.293

0.290

0,290

0.289

0.29U

O.29I*

0.288

0.288

0.306

0.312

0.3110.301

0.296

0.293

0.293

0.30U

0.312

80 - 100 cm

0.269

0.274

0.275

0.270

0.273

0.268

0.261

0.26o

0.2ol

0.259

0.252

0.271

0.284

0.290

0.279

0.282

0.277

0.274

0.281

0.293

0 - 100 cm

0.252

0.21*6

0.25U

0.252

O.2U3

0.21*0

0.259

0.269

0.28o

0.270

0.275

0.283

0.265

0.270

0.261

0.259

0.257

0.255

0.280

0.278

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION 24*

Cuadro N2 2 Potencial Hidráulico & las diferentes profundidades del perfil

( en cm. de Água )

Profundidad 20/ \

DIA

3/02

10/02

15/02

23/02

28/02

5/03

15/03

20/03

25/03

30/03

I*MH.M2U/0U

29/01»

U/05

9/05

llt/05

19/05

2U/05

3/06

-l»50

-510

-380

-UüO

-360

-390

-320

-170

- 98

-130

- 5U

-110

-260

-200

-190

-2U0

-270

-190

-170

-260

1*0

-390

-20UO

-UUO

-510

-26U0

-50l»0

-175

-120

- 85

-108

-126

-108

-510

-310

-l»90

-380

-UUO

-520

- 90

-160

60

-1U6

-165

-166

-170

-190

-190

-170

-160

-136

-1U2

-165

- 97

-112

-1U2

-170

-I80

-185

-190

-H»2

- 98

80

-1U0

-135

-1U0

-138

-1U2

-lU2

-1UU

-131»

-13U

-1U6

-1U6

-118

-112

-112

-12U

-13U

-138

-138

-120

-100

100

-205

-196

-196

-205

-196

-210

-225

-230

-225

-26O

-2U5

-200

-172

-162

-188

-17U

-190

-198

-178

-158

120

-225

-216

-216

-225

-216

-236

-2U6

-250

-21*5

-280

-265

-220

-192

-182

-208

-19U

-210

-218

-198

-178

sueio y a Ia transpiraciõn de Ias plantas, conpoças excepciones que coinciden con perTodoslluviosos, en los que ei f lujo se invierte,•lentras que en Ias capas ris profundar. (60-120 cm) los flujos son descendentes y ioscâmbios de humedad se deben principalmente aidrenaJe Interno.

En Ia Figura n9 1 , se encuentra graficada Iarelación encontrada entre Ia conduetividadhidráulica- (K « m . dTa'1) y Ia humedadvolumétrica dei sue Io (0 * ca3 . cm'3) a Iaprofundidad de 100 cm dei per f i l , como unvalor médio de Ias S parcelas experimentaies.

log(10) K —13,021 • 41,95(0)

Aspectos sobre Ia metodologia de cálculo yvariabilidad espadai de este parâmetro paraei ml sino sueio, fueron discutidos porCALVACHE y otros (11).

En ei Cuadro n9 3 se resumen los datos de loscomponentes dei Balance HTdrico calculadossegun Ia ecuaciõn dei balance de masas. Laprecipitación habida durante los Intervalos detiempo considerados para ei balance, fueobtenida de Ias lecturas de un pluviómetro ypluviografo Instalados en Ia EstaclonAgrometeorológica próxima ai área de cultivo.

Oebido a que Ia humedad promedio dei suei o enIas capas 0-40 cm se encontraba en 0.18 cm3.cm'3, valor por debajo dei 50% de Ia humedadaprovechabie (0.221) a los 4!> dias después deIa siembra, se aplico un riego por aspersionde una lâmina de água de 6.7 mm. Durante eiresto dei ciclo dei cultivo, no fue necesarioaplicar água de riego, debido a que Iapreparacion pluvial cubriõ Ias necesidadeshTdricas dei cultivo.

La escomntU superficial, fue despreciada,debida a que Ia intensidad de precipitaciónalcanzõ valores menores que los de Iacapacidad de Infi ltración de água y Iapendiente dei terreno es prácticamente nula.Consideraciones similares han sido realizadaspor otros investigadores (2 , 3, 6 ) .

Los valores dei f lujo de drenaje profundoobtenidos durante ei ciclo dei cultivo,Indican Ia importância de este parâmetro en eisuei o estudiado, ya que constituteaproximadamente ei 3.51 de Ias perdidastotales de água por ei cultivo. Estosvalores fueron mayores en perTodos sucesivosa épocas de lluvias intensas, alcanzando suvalor máximo de 0.47 mm . dTa'1 en ei períodocomprendido entre e i 15 y 24 de abr i l . Io querepresenta ei 16.83t de Ias perdidas totaiesde água.


U * '(10) •"•»» (O

F i g *l Conductividad hidráulica Kdnm.día"1) cumuuna fund on de la hunedad del sueloe(ca3.ca.~3) a la profundidad de 100 cm.

El aimacenamiento de agua en el suelo,calculado mediante Ia Integrado» de Iahumedad volumétrica (cia3 . cm"3) hasta Iaprofundidad de 100 en, se encuentra graficadaen la Figura no 2. Se observa que estealmacenamiento es variable, conforme varTanlos perfiles de humedad, los mismos quedependen de las mayores o menoresIntensidades de precipitaciõn, Irrigaciõn,drenaje profundo y evapotranspiracion, dandovalores positivos cuando Ias ganâncias (P + I )son «yores que Ias perdidas (Dz + ET). Estehecho explica que Ia suposiclon adoptadapor los métodos de cálculo de laevapotranspiracion teórico-enpiricos de que eiaimacenamiento es constante, no puede seraplicada para Ias condiciones de suelo y climadei lugar estudiado.

La evapotranspiracion real diária aumentoconforme avanzaba ei ciclo dei cultivo,partiendo de valores que fluctúan ente 1.36 mu. dTa"' en los perTodos IMciales del cultivo,para luego Incrementarse en forma linealhasta alcanzar su valor máximo de 6.8 M I .dia") a los 66 dTas después de Ia gerurinación,

época que coincide con el estádio defloración. Este fenõaeno indica que eiperíodo comprendido entre los 60 y 75 dTasde edad de Ias plantas de mafz de Iavariedad Nishca podrTa ser considerado comocrí t ico; pues Ia intensidad pronedio deevapotranspiracion fue de 5,07 m . dTa*', Ioque representa un consumo diário de agua de50.700 l i tros . ha*1. A partir de esa fecha,se observa un decrecimimento paulatino hastaIa maduraciõn dei grano (1.6 mm . dTa"l).

Analizando ei Cuadro nÇ 4 y Ia Figura n9 2 sededuce que la intensidad deevapotranspiracion, a más de depender defactores como Ia edad de Ia planta, dependetambiên de factores dei suelo y clima, comoIa capacidad de aimacenamiento y Iaprecipitaciõn.

Los perTodos que tuvieron Ias nayoresin tens idades de Uuvia, presentaron Iasmayores tasas de evapotranspiracion, debidoseguramente a una mayor evaporadõn dei aguade Ias capas superficiales dei suelo.

Una comparaciõn entre los valores de Iaevapotranspiracion real acumulada (calculadapor ei método de Balance de Nasas) y Iaevapotranspiracion potencial calculada por losmétodos de PENMAN y ei tanque elase "A" seencuentran en ei Cuadro n9 5.

Se observa que Ia evapotranspiracion real(calculada por ei balance de masas), presentavalores mis bajos que Ia evapotranspiracionen casi todos los perTodos dei cultivo aexcepciõn de Ia fioradõn y de Ia formación deigrano (71-100 dTas), Io que indicarTa quesiempre existiõ en ei suelo un contenidoóptimo de hunwdad que permitiõ una buenaevapotranspi radõn.

En ei Cuadro n9 6 se observa los valores deicoeficiente de correciõn Kc, determinadoconforme se explico en materiaies y métodos.Este valor fue menor que Ia unidad en losprimeros estádios dei cultivo debido a que Iaplanta no estuvo utilizando toda ei aguadisponible en ei suelo y Ia demandaatmosférica (ETp) fue grande. A medida queavanza ei ciclo dei cultivo, este coeficienteKc tamblén aumenta hasta alcanzar su valormáximo de 1,79 y 1,78 para ei método dePENMAN_y ei Tanque Cl ase "A" respectivamente,en Ia época de fioraciõn, en Ia que Ia plantaalcanza su máximo valor de consumo de agua.

A partir de esta época, ei coeficiente Kcpresenta una d1sm1nuc1ón paulatina hasta Iacosecha, en forma similar a Ia disminuciônde Ia evapotranspiracion real , Io queIndicarTa que a pesar de existir suficienteagua disponible en ei suelo, ei cultivo no Iaabsorbió por no necesitaria, principalmente enIa etapa de maduraciõn.

La eficiência de utiHzaciõn hídrica de losgranos de ntaTz calculada mediante Ia reladõnde Ia productividad (kg/ha), a un contenidode humedad dei 14%, dividido para Ia Lâmina deagua evapotranspirada (mm) fue de 5,48 kg/ha/mu, valor que representa los rendimientospromedios dei PaTs.


3S

30

r 2S a

i "i15* 10+n r

•H 3 Uliil20

l u i

• • 0 . 5

1 1.0

•aJc1o

6.

i Precipitacióno Riego

mlARPTI

60 80 100 120

Días después de la germinación

Figura H- 2 . - Almacenamiento de agua en el suelo hasta la profundidad

de 100 cm. (A • mm), flujo de drenaje promedio a la pro

ftndldad L • 100 cm. (nn . día"1), Precipitación (P -

m. día'1) y Riego (1 - mm. día"1) durante el ciclo del

cultivo de maíz.

CONCLUSIONES

La capa de suelo que más agua aportó a laevapotranspiradón del cultivo fue de 0-50 cm,denotando una mayor actividad radicular hastaesa profundidad.

El drenaje profundo calculado a los 100 cmdurante el período sucesivo a las épocaslluviosas alcanzó valores que representan el16,8% de las perdidas totales de agua, razónpor la cual este parámetro no puede serconsiderado despeciebie en el cálculo delBalance Hídrico.

La evapotranspiración estimada por el método

de Balance de Masas es la más representativade la evapotranspiración real y alcanzó suvalor máximo de 6,5 mm por día en la épocade floración, la misma que puede ser consideradacomo cr í t i ca , ya que representa un consumodiarlo de 55.000 l i t ros por hectárea por día.

La evapotranspi radón acumulada fue el 98% dela evaporación estimada por el método dePENMAN y el 93* de la go tend al calculada apart i r de la evaporación del agua contenida enel tanque dase "A".

El coeficiente de desarrollo del cultivo Kccalculado por los métodos de PENMAN y TanqueClase "A" alcanzaron los máximos valores de


Cuadro NS 3 Valor promedio iáe k repeticiones) del gradiente de potencialHidráulico ( df fdi )i Humedad a los 100 cm (8100); conduct!,dad Hidráulica (K») y Flujo de Drenaje (Q I # O ) en el suelodurante el cultivo de maíz. '

Períodoèf/âi )

m m día"' (m m día ) m m/período

3/02 - 10/02

11/02 - 15/02

16/02 - 23/02

2U/Ô2 - 28/02

29/02 - 5/03

6/03 - 15/03

16/03 - 20/03

21/03 - 25/03

26/03 - 30/03

31/03 - u/ou

5/OU - lU/OU

15/OU - 2U/0U

L'5/OU - 29/01»

30/OU - U/05

5/05 - 9/05

10/05 - lU/05

15/05 - 19/05

20/05 -2!t/05

25/05 - 2/06

2.07

1.96

2.03

2.01

2.10

2.1*5

2.T3

2.8U

3.06

3.16

2.76

2.28

1.88

• 1.93

1.8o

1.65

1.90

1.98

1.95

0.269

0.275

0.270

0.272

0.271

0.258

0.261

0.261

0.260

0.256

0.261

0.29U

0.287

0.285

0.281

0.280

0.276

0.276

0.288

0.0180

0.0330

0.0200

0.021*0

0.0220

O.OO63

O.OO85

O.OO85

O.OO77

0.0052

O.OO85

O.205O

0.10U0

O.O86O

0.C58O

0.0530

0.0360

C.0360

0.1150

Cuadro H- 1) Componentes del balance hídrico en el cultivoI = irrigación; R = escorrentíaj Dz=drenajeto y ET = evapotranspiración).

PERIODO

3 - 10/02

11 - 15/02

l6 - 23/02

2U - 28/02

1 - 5/03

6 - 15/03

16 - 20/03

21 - 25/03

26 - 30/03

31 - U/OU

5 - lU/Ol»

15 - 2U/0J»

25 - 29/OU

30 - U/05

5 - 9/05

10 - 1U/05

15 - 19/05

20 - 2U/05

25 - 03/06

:

P

2.5

23.2

15.7

0.6

7.6

35.1»

28.1»

32.1

6.7

21». 1»

71.3

9.7

16.3

21.5

17.6

11.2

12.6

31.7

19.1

387.6

I

0

0

0

0

0

6.7

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

6.7

R

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

,0

0

Dz

-O.298

-0.321»

-0.373

-0.2l»l

-O.231

-0.202

-0.116

-0.121

-0.118

-O.O82

-0.235

-lt.67l»

-O.978

-0.830

-O.522

-0.1*37

-0.3>»2

-0.357

-2.2U3

-12.721*

0.0372

O.06U7

O.OU06

0.0U82

O.0U62

0.015I*

0.0232

0.021*1

0.0235

0.0161»

0.0235

0.1*675

0.1955

O.166O

0.101*1*

0.087!*

0.0681*

O.0713

0.221*3

0.298

O.32I*

0.325

O.2U1

0.231

O.I5I*

0.II6

0.121

0.118

.O.O82

0.235

4.Ü75

0.978

O.83O

O.522

0.1*37

0.3l*2

0.357

2.21*3

de maíz, variedad Mishca (P=precipitación;profundo; i A = variación de almacenamieii

A

•8.69

-8.67

+2.79

+8.66

+3.20

-18.90

-10.23

-10.66

+ 7.6I

-3.59

-3.07

+18.07

-U.25

+8.81

•1.1*1

+2.11

+2.30

-2U.29

•1.02

-18.99

ET

IO.892

11».206

18.117

9.019

IO.569

22.998

18.051*

21.319

11*.192

20.728

67.995

23.096

11.072

29.U80

18.1*88

12.873

il».558

7.053

17.877

362.586

ET/día

1.36

2.81*

2.26

1.80

2.11

2.30

3.61

lt.26

2.81*

I t . l l *

6.30

2.31

2.21

5.89

3.70

2.57

2.91

1.1*2

1.79


Cuadro N2 5 Valores de evapotranspiración real ífcTK) y de evapotranspiración potencial estimada por los métodos dePenman (E Pen) y tanque clase "A" (ETA) en los diferentes períodos dei cultivo de maíz.

Período Estádio D.D.G. ETE E PEM ETA

3 -16 -

2U/02 -6/03 -

16/03 -

31/03 -

15/01» -5 -

15-24/05

25/05 -

15/0223/02

5/0315/0330/C?

lU/OU

U/05lU/05

3/06

Establecimientodei cult ivo

Vegetativo

Floraciôn

Formacióndei grano

Maduraci6n

21

56

71

101

(121)

mm.

1.932.26

1.962.303-57

5.1*7

3.1*73.11»

1.71

1.79

dia" 1

3.1*93.1*9

3.373.253.25

3.06

2.912.35

; TR

2.62

1».053.05

2.713.813.1*9

3.08

3.1*12.51

1.52

3.1»1

Cuadro Ns 6 Valores dei coeficiente de correccion Kc para c a l -cular Ia evapotranspiración r ea l (ETR) a p a r t i r deIa evaporaclón potencial obtenida por e i método dePenman (EPen) y tanque clase "A" (ETA) en losrentes estádios dei cul t ivo de maíz.

Período Estádio E Pen

3/02- 15/02 Establecimiento 0.55

16/02- 23/02 d e l c u l t i v o 0.65

Kc

0.60

ETA

0.48

0.740.61

24/02-

6/03-

16/03-

31/03-

15/04-

5/05-

15/05-

25/05-

5/03

15/03

30/03

14/04

4/05

14/05

24/05

3/06

Vegetativo

Floración

Formación

dei grano

Maduraclón

0.58

0.71

1.10

1.79

1.19

1.34

0.73

0.68

0.80

1.79

1.27

0.71

0.72

0.60

1.02

1.78

1.02

1.25

1.13

0.52

0.78

1.78

1.14

0.83

1,79 y 1,78 respectivamente, en ei estádio defloraciõn.

La eficiência de utilizactõn hídrica de losgranos de maTz fue de 5,48 kg/Ha/um.

EVAPOTRANSPIRACIÓN DE UN CULTIVO DE MAIZ (Zeamays L).

MARCELO CALVACHEGERDA ENGEL

SUMMARY

In order to calculate the real and potential

evapotranspiration of a corn crop, a f ieldexperiment was done in the Experimental-Teaching Center of "La Tola" at the CentralUniversity of Ecuador. The potentialevapotranspiration (PET) was estimated usingthe PENMAN Method with a Type "A" evaporationtank and the real evapotranspiration (RET) wasmeasured using the Mass Balance Method, basedon'periodic calculations of the volumetricmoisture of the soil using a neutron probe andthe matrix potential using tensiometers.

The crop cycle had a substancial influence onthe real evapotranspiration, increasing from1.8 mm day-1 in the f i r s t fifteen days, up to


naximum values of 5.5 mm day-' between 65-75days age of the plants (silking period) inorder to decrease gradually later until thegrain matures (1.6 mm d a y ' ) . The proportionRET . PET-1 (Kc) had similar behaviour, whichwould indicate that the water requirements ofthe corn crop are low at the beginning and endof the cycle but are high in the silkingperiod. The efficiency of water util izationof the grain was 5.48 kilos.hectare.mm~1; andthe layer of soil which contributed the mostwater was 0-50 cm.

The real accumulated evapotranspiration was981 of the estimated evaporation using thePENMAN method and 93% of the potentialcalculated starting with the evaporation inthe Type "A" tank.

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THE USE OF *CI DIFFUSION TO ASSESS CHANGES IN POREGEOMETRY OF ALLOPHANE SOILS RESULTING FROM DRYING

HOLDER. G.D.'

SUMMARY

The apparent diffusion coefficient of an anionin soil which is the product of the diffusioncoefficient of the anion in solution and thesoil geometric and interaction factors, wasused to assess pore geometric changes inallophane soil resulting from drying. Thediffusion method was based on the boundarycondition of a planar source diffusing intoan infinite medium.

Drying, re-wetting and equilibrating at amatric suction of 20 k Pa produced decreasesin pore volume and the apparen diffusioncoefficient, and an increase in bulk density.These changes in diffusion were consideredto have resulted more from changes in bulkdensity and volumetric moisture contentthan drying itself.

Compared at a common bulk density it can besaid that for allophane soils, dryingre-arranged soil particles and rendered thesoil inert. The extent of structuralchanges accompanying drying was Indicated bychanges In slope of a plot between geometricand Interaction factors versus volumetricmoisture content. Structural change was leastfor freeze drying to be followed by a largerbut equal change for air and oven drying.

INTRODUCTION

The allophane soils are widely distributedthroughout the Caribbean and Andean lands,the Pacific areas of Indonesia, Japan and NewZealand, and the United States (MAEDA et al,1977). They are physically characterized~b"ytheir low bulk density, high natural watercontent and high liquid limit, though theplasticity index may be small. However,drying increases the bulk density, reducesthe surface area and water holding capacityand generally produces a coarse-texture

1 Soil Science Dept., Faculty of Agriculture,University of the West Indies, Trinidad, W.I.

material which in some instances is non-plastic. Changes in physical propertieswith drying are irreversible and serve as auseful distinguishing feature betweenallophanes and other crystalline soils(SWINDALE, 1964).

The effects of drying on allophane soils aremanifested in the field through markeddifferences in physical properties between thesurface soil with a variable drying history,and the continuously moist or undried sub-soils(MAEDA et al, 1977). The surface soil isusual lyHFrTãble and shows goodaggregation, with a well defined and stableinteraggregate void space, while the sub-soilis massive, though still relatively permeable.

A major difficulty in accounting fordifference in the physical behaviour betweenvarious allophane soils is a lack ofunderstanding of structure especially in thesize range, 10"2 ym to 103 ym. The physicalbehaviour of these soils is still related toallophane content rather than size, shape,and arrangement of particles and theiraccompanying voids (MAEDA et al, 1977). Thesituation is further complTcaTid by theIrreversible changes in nature, size andinterparticle bonding of the "structuralunits" upon dehydration.

A quantification of structure in the range10*2 ym to 103 ym is needed to refine aproposed model for physical properties ofallophanes (MAEDA et al_, 1977). This ispreferred for undrTid allophane soils.However, it. Is not always possible and attimes even not relevant to work with undriedallophane soils. Surface soils, for exemple,have a variable and largely unknown dryinqhistory and a comparison of their propertieswould have to be based on air-dried samples.There is difficulty also in obtaining arepresentative subsample of a wet allophanesoil which contains predominantly sandand gravel. Some of the very methods ofstructural characterization require the use ofan initially dry soil, for example, thedetermination of surface area by nitrogenadsorption (GREGG and SING, 1969) or pore


size distribution by water vapour adsorption(ROUSSEAUX and WARKENTIN. 1976). It isimportant therefore to assess the relativeeffects of various methods of drying on soilstructure. The method of drying producingthe least structural change may then be usedin sample preparation where drying isunavoidable.

The effects of various methods of drying onthe pasticity of allophane soils (UARKENTINand NAEDA, 1974) and on clay content (KUBOTA,1972 cited by MAE DA et al, 1977) have beenmeasured previously andTnferences withrespect to structure have teen made. Theauthor is however not aware of a more directassessment of soil structural changesarising from drying. In this studytherefore, changes in the pore geometricfactors, tortuosity and porosity, arisingfrom various methods of drying are assessedfrom the apparent diffusion coefficient of3^C1 in previously dried and undried samplesof allophane soils.

MATERIALS AND METHODS

The allophane soil samples used are brieflydescribed 1n Table 1. The physical properti -,of N2 and N4 were described previously byWARKENTIN and MAEDA (1974). Comparisons ofthe apparent diffusion coefficient of 36ci inallophane samples previously freeze-dried,air-dried, oven-dried or with no previousdrying referred to as undried, were made at aroatrie suction fo 20 kPa and a variable bulkdensity, and at a fixed density of 0.7 gm/cm3

for matric s.uctions ranging from 20 kPA to200 kPa. This provided an assessment of therelative chanves in pore geometric factorswith methods of drying.

The apparent diffusion coefficient of an ionicspecies in soil (Dm) is a product of itsdiffusion coefficient in water (Do); ageometric factor relating diffusion path length(La) to the macroscopic distance betweenpoints (L) and referred to as the tortuosityfactor [L/Le2J; factors accounting for

viscosity of soil water on diffusion (a) andfor ionic interference between the diffusingion and the aatric (r). Porosity, a secondgeometric factor, is also included in theapparent diffusion coefficient (Dp) as thevolumetric moisture content (0), since ionicdiffusion in unsaturated media is confined tothe liquid phase (PORTER et al, I960; JACKSONet aj, 1963; KEMPER et aTTT9F4). Theapparent diffusion coefficients are generallywritten as Dp and Dm where Dm=D0 a y (L/|_e)and Dp=Dm0.

Following drying, the soils were eitherleached with 0.1 M CaCl^ and poured into 3 cm3"stylex" plastic syringes, or compacted to abulk density of 0.7 gm/cra3 in similarsyringes before leaching with 0.1 M CaCl2solution. Leaching was considered essentialas allophane material could have quiteconsiderable anion exchange capacities belowa pH value of 5.5 (FIELDS and SCHOFIELD, 1960).The samples were then equilibrated at thedesired soil suction on a porous plate in apressure chamber.

A syringe containing the soil sample at thedesired bulk density and soil water potentialwas first equilibrated at 25°C before radio-active labelling. The radio-active trace usedwas * C 1 , a 8-emitter. It was applied to thesoil in the form of NaCl in quantities smallenough not to warrant consideration of counterdiffusion, or an unbalance in electricalneutrality, though adequate for the desirablecounting rate. A tiny drop of 36c1 labelledsodium chloride was deposited as a thinfilm to a smooth, level soil surface in thesyringe. For the particular geometricconditions of the counter used in the study,the total radio-activity used in eachmeasurement was about 0.5 to 1.0 \ic. Afterlabelling the syringes were selected with"parafilm" and maintained at 25°C.

Activity was measured with a Geiger Muellertube (Picker Nuclear) operating at 900 voltsin surroundings with an average backgroundradiation of 40 counts per minute. After atime t, the magnitude of which varied with

Table 1. Description of source and moisture content of undried soils.

LaboratoryNumber

N4

N2

7S - 4

7 4 - 2

7 4 - 4

Name

Murasakino

Memuro

Memuro

-

Depth(cms)

About ISO

15 - 40

40 - 40

About 100

50

Location

KitakamiTonhoku

MemuroHokkaido

Memuro,Hokkaido

St. MarieMartinique

PlateauBorcher

Martinique

Co-ordinates

39° 18' N141° 07' E

42° 54" N143° E

- do -

14° 46' N61° 01• W

14° 46' N61° 07' N

MoistureContent by Weight (*)

139.4

46.1

77.6

48.6

232.6


moisture content and the so i l , the syringewith the labelled soil was placed in avertical position directly under the counterand activity was measured for two (2) minutes.

This was the activity at zero distance (x=0).An extruded length of soil (x) was removedand the activity of the remaining plugmeasured. The process was repeated severaltines and a series of thicknesses of theextruded soil (x) and activity of theremaining plug were recorded. The apparentdiffusion coefficient was calculated fromFick's second law for the particular boundaryconditions of a substance diffusing from aplanar source into an inf initely thickmediu» (CRANK, 1970).

An approximate solution for diffusion from aplanar source was presented by LAI andMORTLAND (1961) and is

where

erf y

erf y - 1 - ( " / . )

the error function or probabilityintegraltotal activity at x=0activity of plug with extruded length(x) removed.

Values of Ag and A. were measured and thevalue of y obtained from erf y in standardprobability tables (SELBY, 1975). A plot ofy versus x gives a straight curve with anequation

where

Dm = apparent diffusion coefficientt = the diffusion time in sees.vo s k ''(Drat) with k as an absorption

coefficient.

The apparent diffusion coefficient (Dm) isthen calculated from the slope of this line.

RESULTS AND DICUSSION

The volumetric moisture content, bulk densityand apparent diffusion coefficient of fourallophane samples previously dried, re-wettedand equilibrated at 20 k Pa are presentedin Table 2. The N4 soil received moredrying treatments than the others because ofthe larger bulk sample available. Drying,irrespective of method, produced a decrease involumetric moisture content upon re-wettingand equilibrating at 20 k Pa matric suction.Drying has therefore altered soil structure sothat pore volume decreased, bulk densityincreased and the apparent diffusioncoefficient (Dm) decreased.

Assuming that for any one so i l , theinteraction factors a and y were independentof structural changes associated with drying,then a change in the apparent diffusioncoefficient could be attributed directly to achange in the diffusion path length (L e ) .The data in columns 8 and 9 (Table 2) wouldsuggest that drying resulted in an increaseddiffusion path length (Le). However, thisstatement is inconclusive as both bulk densityand porosity, two Factors known to influencethe diffusion path lenght (HOLDER, 1978) alsochange with drying.

Table 2. Volumetric Moisture Content (9), Bulk Density (Db), Apparent Diffusion Coefficient (Dm),Geometric and Interaction Factors (0,,/Do), Per Cent Saturation, Ratio of Diffusion PathLengths (U1 /U2) , and Ratio of Bulk Densities (Dbl/Db2) for the Selected AllophaneSamples at 20 k Pa matric suction.

Soil

N4

N2

7 4 - 2

74 - 4

Treatment

UndriedFreeie dryAir dryOven dry

UndriedOven dry

Undriedoven dry

UndriedOven dry

VolumetricMoistureContent 9

0.7600.7360.7100.710

0.6160.S31

0.6200,552

0.7820.356

Bulk (Db)Densityg cm-3

0.500.600.690.77

0.690.92

0.811.05

0.210.95

Dm(x 10"5)cn>2 sec"'

l.SS1.721.1s1.15

1.130.92

1.421.29

1.720.12

"n/Do ,ay(L/Le)2

0.760.850.570.57

0.560.45

0.700.64

0.8S0.06

\ satu-ration

94959696

8381

8991

8556

*Lei< — >2

Le2

0.740.671.00

0.81

0,91

0.07

•Le,

Le2

0.860.821.00

0.90

0,95

0,26

Db2

0,650.780.90

0.75

0.770.77

0.22

Subscript 1 refers to undried, freeze dried or air dried;Subscript 2 refers to oven dried only.Correlation equation betKeens col urns 9 (x) and 10(y) is:

y • O.8S1 x - 0.0007 (r « 0,969)


The ratio of bulk density of undried, freeze-dried and air-dried samples to that of theoven-dried samples Mas correlated with thecorresponding ratio of diffusion path lengths.The high correlation coefficient (r=0.969)for the equation presented in Table 2indicates that changes in diffusion pathlength are largely accounted for by changesin bulk density irrespective úf the method ofdrying. The high positive correlation supportsearl ier, fidings (HOLDER; 1978) that an increasein bulk density produces an increased diffusionpath length and that the interaction factors(a and Y) are, within limits, independentof the structural changes arising from drying.Possible effects of drying on the diffusionpath length are not readily discernible inthe presence of changes in bulk density andshould therefore be assessed at constant bulkdensity.

The relationship of apparent diffusioncoefficient and volumetric moisture contentfor two allophane soils 75-4 and N4, driedand rewetted are presented in Figures 1 and 2.The soils were compacted to a bulk densityof 0.7 gm/cm3 and the range of moisturecontents correspond to a matrie suction rangeof 20-200 k Pa. The data show that dryingaltered the slope of each l ine. Freeze

drying reduced the slope to a smaller extentthan oven drying for 75-4 so i l . For N4 s o i l ,air drying and oven drying, when compared withfreeze drying produced an equal reduction inslope. For any common moisture cotent, oven-dried N4 soil had higher average diffusioncoefficients than the air-dried soi l .Similarly for 75-4 so i l , at 45 percentmoisture content, the freeze-dried samples hada higher average diffusion coefficient thanthat of the undried samples. For the samesoi l , at 35 percent moisture content byvolume, the oven-dried samples had a higheraverage diffusion coefficient thab that of thefreeze-dried samples. Drying reduced the waterholding capacity of soils, freeze drying to asmaller extent than oven and a i r drying.

These observations indicate that drying,irrespective of method, caused are-arrangement of soil particles. Thisresulted in a reduction in potential waterholding pores, dead-end or otherwise, and adecrease in geometric and interactionfactors. Comparisons at common bulk densityand moisture content suggest that dryingrenders the soil inert (cf . a sand as anexample of an inert so i l , and a clay as anexample of an active so i l ) . An inert sampleoffers a smaller diffusion path length than

13

12

11

10

09

08

07

O Vo5

04

03

©2

01

. fr-eio-drir-d soil Y=0.673x-0.211 (r=0.'J'.'fc)

v ov»n-dricj r o i l Y*U.2Mx -Ü.S69 <r»1.0)

» undri«?il-soil Y=0.9t<ix-0. 3CG Cr=0.978)

22 5 ' 30 35 40 45VOLUMETRIC MOISTURE CONTENT,

50 60 65

FIGURE 1 - Geometric and Interaction factors content ( 0 ) , for undried, freeze-x volumetric moisture content dried, and oven-dried 75-4 soil

versus volumetric moisture samples at a bulk density of 0.7 gm/cm*3


30

25.

20

15

10.

05

g Ov n-dried soil . Y=0.b37x-'J.

± t A<--Hr.i..,! co i l . Y=U.537x-0.

n n lYeeze-dried s o i l . Y=Q.76Ux-U

•

1

123

l t l

.2S1

(r=0.

(r=0

97h)

997) j / ^

993) >^

30 35 40 45 50 55VOLUMETRIC MOISTURE CONTENT

60 65 70 75

FIGURE 2 - Geometric and In te rac t ion factorsx volumetric moisture content[Dp/Do] versus volumetric moisture

content (Q) fo r f r e e z e - d r i e d ,a i r - d r i e d , and oven-dried N4 so i lsamples at a bulk density of C.7 gm/cm-3.

an act ive sample and as the interact ionfactors could be considered r e l a t i v e l yIndependent of changes accompanying drying,the apparent d i f fusion coef f ic ient would belarger for I n e r t than act ive samples.

From a consideration of the ef fects of dryingon the apparent d i f fus ion c o e f f i c i e n t , I t canbe said that for allophane s o i l s , dryingre-arranges so i l par t ic les and renders thesoi l material i n e r t . The extent ofstructural changes accompanying drying 1sIndicated by the change in slope and issmaller for freeze drying than for e i t h e r a i ror oven drying. However, oven drying whileundergoing a degree of p a r t i c l ere-arrangement, as Indexed by the slope,s imi lar to the a i r -d rUc; sample, s t i l l had asmaller d i f fus ion path length. I t I s possiblethat oven drying also changed the nature ofthe "structural un i ts" .

USO DE DIFUSÃO D'£ 6C1 PARA AVALIAR MUDANÇASNA GEOMETRIA DOS POROS RESULTANTES DOSECAMENTO EM SOLOS ALOFANOS

GORDON HOLDER

RESUMO

O co.. r ic1ente de difusão aparente de um anionem solos, que é o produto do coef ic iente dedifusão do anion em solução e fatoresgeométricos e de Interação do so lo , foiusado para a v a l i a r as mudanças na geometriados poros, resul tantes do secamente em solosai ofanos. O método de difusão baseou-se nacondição de contorno de uma fonte planardifundindo em um meio i n f i n i t o . O secamentopor congelamento reduzi u o s fatoresgeométricos e de In te ração , secamento porforno e por ar produziram uma reação i g u a l ,que fo i maior do que a produzida porcongelamento.

ACKNOWLEDGEMENTS

The author expresses sincere grat i tude to theBrace Research I n s t i t u t e of Mc G111University and Professor B.P. Markentin forf inancia l and technical assistance,respect ively.

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GHISI , O.M.A.A. 61GONZALEZ, F.C. 91GUTIERREZ DEL RIO, E. 17

BÁRBARO, N:O. 217 , 229BARBOSA, H. 79BARRIGA, P. 51BASTIDAS, O.G. 183BOARETTO.A.E. 125, 211 HARDARSON, G. 239

HIRAKATA, K. 47HIRATA, R. 195HIROCE, R. 65HOLDER, G.D. 257

CALVACHE, M. 247CARDOSO, N. 13CERRI, C.C. 103COLETI, J . T . 119CRUZ, N.D. 79 IGUE, T. 65

DALL'ORTO, F.A.C. 65 , 79 JORGE, E.M.P.O. 61

ENGEL, G. 247ENKERLIN S . , DIETER 151

KIRDA, C. 239

FERRAZ, E.S.B. 6 5 , 79 LAGE, G. 161

REGIONAL WORKSHOP ON NUCLEAR TECHNIQUES IN CROP PRODUCTION ata

LANGERAK. D.Is. 139LARA CABEZAS, U.A.R. 119LAURENT, 6.C. 173LÂZZARI, M.A. 173LIEDO, P. 151LOPEZ, S.C. 229LOPEZ, S.S. 27

RAMIREZ C , R. 133REICHARDT, K. 239REYS, J. 151ROJAS DE TRAMONTINI» S.L.ROLDAN, R.M. 27

SA, J.P.P. 125IEGG, E.F. 115, 195

RÜSCHEL, A.P. 159RUSCHEL, R. 41

229

MANQUIAN, N. 51MANSILLA, R. 51MARTINE? Y HUAMAN, C A . 103MARTINI, C. 229MATSUOKA, S. 41MECELIS, N.R. 61MENTEN, J.O.M. 13, 33, 47, 55, 61, 65, 79, 85MENTEN, L.A.S. 33HOLLER, H.P. 3MURAOKA, T. 125, 183, 211MUSUMECI, M.R. 115

SALCEDO, I.H. 205SAMPAIO, E.V.S.B. 205SANTANA,SCHWARZ,SILVA, DSILVA, PSILVA, R

T.CA..M..M..M.

. 9115116115927

NASCIMENTO FILHO, V.F. 65NAVARRO ALVAREZ, W. 37NOGUEIRA, N.L. 161

TRIVELIN, P.C.O. 119TULMANN NETO, A. 13, 33, 41, 47, 55, 61, 65,

79, 85

OJIMA, M. 65 , 79OLIVEIRA, J .P. 211ORTIZ, 6 . 151

URQUIAGA C , S. 183

VICTORIA, R.L. 173, 183, 211VIEIRA, M.A.S. 41

PANG, P.C.K. 167PASQUAL, M. 55PINHEIRO, J . 13 ZAPATA, F. 239


FEALQ

FUNDAÇÃO DE ESTUDOS AGRÁRIOSLUIZ DE QUEIROZ

A FundaçSo da Estudos Agrário* Luiz da Queiroz,instituída e t i 1978, tem por objetivos: colaborar emprogramas de desenvolvimento economlcb-tocial.

' realizar pesquise* que atendam ès necessidades do*setores público e privado, cooperar com instituições

mover a divulgação de conhecimentos agronômicospor diversos meios.A FEALQ dosenvolve suas atividades em estreita co-laboracio com outras instituições de pesquisa e uni-versidades do M s a do exterior. Essa colaboraçãotem sido especialmente intensa em relação è EscolaSuperior de Agricultura "Luiz de Queiroz", a. qual es-tá ligada por convênio e por ter sido a ESALQ o ber-ço para a >ua criação • çontolidaçâo

FUNDAÇÃO DE ESTUDOS AGRÁRIOSLUIZ DE QUEIROZ - FEALO

Av Cario» Botelho. 1026 - CEP 13400 Piracicaba. SPT.I.» 018 1141 EALO

T«Mor>»> (Piracicaba): I01M) » 34*1/2? «SOO

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