BRS Querencia Research Articles

Gene introgression for imidazolinone group chemical herbicide tolerance

Genes of tolerance for herbicide has become one of the options more used in world level for the weed control. This study had as objective to evaluated crosses between tolerant irrigated rice plants and sensitive to herbicides of the imidazolinone chemical group, through the evaluation of F2 populations. Five genotypes of irrigated rice were crossed. Three of these parents are sensitive to the herbicide: BRS Querencia, BRS Fronteira and BRS Pampa and two genotypes, BRS Sinuelo CL and Puita INTA CL, tolerant to the herbicide. F1 seeds were obtained in greenhouse, and generation advance was performed in Embrapa Rice and Beans, resulting in the F2 population. F2 plants in the stage V4 received herbicide applications of (Only®) at a dose of 75 and 25 g a.i. L−1, and Dash® in dose of 0.5% v/v. A second application was performed after one week. The degree of phytotoxicity was scored as dead leaves and phytotoxicity intensity, percent survival of leaves and the relative growth. The results showed that the F2 hybrids, resulting of the crosses between the cultivars carriers of the gene of herbicide tolerance of the imidazolinone (Only®) class and conventional irrigated rice cultivars, are viable, thus enabling the establishment of herbicide-tolerant irrigated rice populations, with greater capacity to fight the red rice and with characteristics of agronomic interest. F2 progenies descending from crosses with the cultivar Puita INTA CL presented more tolerance when compared with progenies descending from crosses with the cultivar BRS Sinuelo CL.

Increased atmospheric CO2 concentration causes modification of physiological, biochemical and histological characteristics that affects rice-Bipolaris oryzae interaction

The leaf anatomy, photosynthetic system parameters and accumulation of carbohydrates were determined at different times for Bipolaris oryzae pathogenesis in two rice cultivars (BRS Querencia and Inov CL), grown in an environment with 400 ppm or 700 ppm of atmospheric CO2. The results demonstrated that the plants exposed to 700 ppm underwent changes in anatomical characteristics (reduction in parenchyma thickness and size of bulliform cells), photosynthetic parameters (increased carbon assimilation rate, leaf intercellular CO2 concentration and water use efficiency, and reduction of stomatal conductance to water vapor, transpiration rate and carboxylation efficiency), and carbohydrate accumulation (increased concentration of soluble sugars and starch), when compared to plants at 400 ppm. Therefore, the changes in morphological traits of the leaf and the accumulation of carbohydrates, which were stimulated in the rice plants by increased CO2 concentration (700 ppm), were associated with less severe brown spot, caused by B. oryzae.

Desempenho agronômico de cultivares de arroz sob sistema de irrigação por aspersão e inundação

Currently, agronomic practices needed to improve the water efficiency use in irrigated rice crops. The study aimed to evaluate rice cultivars in flood and sprinkler-irrigated system with linear pivot. The experiment was conducted at Embrapa, in Capao do Leao, Rio Grande do Sul (31o48’49”S, 52o28’20”W), in 2011/12 and 2013/14 crop season. It was implemented in the permanent flood-irrigation systems with water blade and sprinkler-irrigation system with linear pivot. Were evaluated the genotypes BRS Atalanta, BRS Querencia, BRS Pampa, BR IRGA 410, BR IRGA 409, BRS Sinuelo CL, BRS Fronteira, BRS 7 ‘Taim’, BRS Pampeira and AB 10101 CL. The parameters evaluated were: grain yield, days to flowering, plant height and percentage of entire grains after industrial processing. The cultivar BRS Pampa stands out in sprinkler-irrigation, while in the flood-irrigation system the cultivar BRS Pampeira presents greater yield potential. The sprinkler-irrigation system with the linear pivot results in an increase in cycle to flowering, reduction in plant height and a 32% reduction in a grain yield compared to flood-irrigation in irrigated rice.

Tratamento de sementes de arroz com silício e qualidade fisiológica das sementes

The use of silicon is from environmental point of view a clean technology which can confer several benefits to plants. The aim of this study was to evaluate the effect of different doses and sources of silicon as seed treatment, the physiological quality of treated seed produced from plants grown from seeds coated with silicon. The experimental design was a randomized block in factorial 3x5 (silicon sources: Kaolin, Ladle Furnace Slag and Ash Bark Rice, Si doses: 0, 30, 60, 90, 120 g per100 kg seeds) with four replications. The rice cultivar used was BRS Querencia. The physiological quality of seeds was evaluated by the following tests: germination, first count, cold test, accelerated aging, shoot length and root length. Treatment of rice seeds with silicon does not adversely affect the physiological quality of treated seeds. Silicon application via seed treatment provides the production of rice seeds with greater vigor.

Differential expression of photosynthesis-related genes and quantification of gas exchange in rice plants under abiotic stress

Abiotic stresses caused by excessive cold, iron, and salt are among the main growth and yield-limiting factors of rice. Among the metabolic processes, photosynthesis stands out for being closely related to crop yields, causing a yield decline by reduced photosynthetic capacity in plants under abiotic stresses. The purpose of this study was to evaluate the differential expression of chloroplast genes involved in photosynthesis by RNA sequencing (RNA-seq) and quantify gas exchanges in leaves of rice plants exposed to cold, iron, and salt stress for 24 h. Of all genes expressed in each stress, cold had the highest number of differentially expressed genes (DEGs) related to light and chloroplast reactions, with 535 mostly down-regulated genes. Salt and iron stress was associated with 309 and 115 genes, respectively, involved in light reactions and chloroplast. The three stresses had transcripts with GOs related to light reactions, all with more than ten different GO terms. With regard to chloroplast, cold and salt stress had 12 terms of GO, and iron stress has 9 terms of GO. For gas exchange, only the parameter net assimilation rate differed significantly between stresses, with the lowest mean under cold stress. The results showed that cold stress affects photosynthesis most drastically, both at the molecular and the physiological level, and despite decreases in the net assimilation rate, changes under iron and salt stress were minor, which may be related to the tolerance of cultivar BRS Querencia.

Número de dias e de graus-dia entre a iniciação e a diferenciação da panícula em cultivares de arroz irrigado

RESUMO: O objetivo deste trabalho foi determinar o número de dias e de graus-dia em que a iniciação da panícula (IP) antecede a diferenciação da panícula (DP) para cultivares de arroz de diferente duração de ciclo. Um experimento de campo foi conduzido em área de várzea, em Santa Maria, RS, e foi composto de três datas de semeadura e quatro cultivares ('IRGA 421', 'BRS Querência', 'IRGA 424' e 'SCSBRS Tio Taka') em dois anos agrícolas (2011/12 e 2012/13), no delineamento de blocos acaso, com quatro repetições. A data de ocorrência da DP foi estimada a partir das tabelas contidas em STEINMETZ et al. (2010) e, aproximadamente 14 dias antes da data estimada da DP, foram realizadas amostragens diárias de 10 plantas para determinar a IP em laboratório sob lupa de aumento de 45 vezes. Após a data de ocorrência da IP, 10 plantas foram coletadas diariamente para a análise da DP através do "ponto de algodão". A soma térmica foi calculada considerando a temperatura basal de 11ºC. As maiores diferenças entre as datas de ocorrência da IP e DP foram de 8 e 6 dias, e de 116,4 e 73,7ºC dia. Na maior parte dos resultados, as diferenças variaram entre 2 e 8 dias, e entre 23,8 e 116,4ºC dia. Concluiu-se que o período máximo que a IP antecede a DP é de oito dias, correspondendo a 116,4ºC dia, não sendo influenciado pela época de semeadura nem pelo comprimento de ciclo das cultivares.

Yield loss and economic thresholds of yellow nutsedge in irrigated rice in function of cultivars

Weeds cause reduction in the rice yield. Little is known about the competitive ability of yellow nutsedge ( Cyperus esculentus ) with rice and the extent of the economic threshold (ET). The aim of this study was to determine the fit of the regression model to estimate hyperbolic yield losses and ET of yellow nutsedge in rice due to the cycle of cultivars (BRS Querencia - Early cycle and IRGA 424 - mid cycle). For this, a field study of competition in the agricultural year 2010/11 was conducted. Yield losses and ET of yellow nutsedge in rice crop is function on the competitive ability of rice cultivar used. The use of rice cultivar with early cycle, BRS Querencia, increases the ETs of weed in rice crops compared to the use of IRGA 424, mid-cycle. The hyperbola satisfactorily estimated yield losses that yellow nutsedge causes in rice crops. The explanatory variable, population of yellow nutsedge, was the best fitted to the model. Increases in yield, price paid for rice and control efficiency promoted by the herbicide and decreased cost of weed control, promote ET reduction in yellow nutsedge in rice crops, justifying the adoption of control measures of smaller populations of the weed.

Competitividade relativa de cultivares de arroz irrigado com Aeschynomene denticulata

Objetivou-se com o trabalho avaliar a habilidade competitiva relativa de cultivares de arroz na presença de um biótipo de angiquinho (Aeschynomene denticulata) em diferentes proporções substitutivas de plantas na associação. Os experimentos foram instalados no delineamento de blocos casualizados, com quatro repetições. Primeiramente, tanto para o arroz quanto para o angiquinho, determinou-se a população de plantas em que a produção final de massa seca se torna constante (24 plantas vaso–1). Posteriormente instalaram-se dois experimentos para avaliar a competitividade das cultivares de arroz BRS Querência e BRS Sinuelo CL com plantas de angiquinho, ambos conduzidos em série de substituição, nas diferentes combinações da cultura e da planta daninha, variando-se as proporções relativas de plantas vaso–1 (24:0, 18:6, 12:12, 6:18 e 0:24). A análise da competitividade das espécies foi efetuada por meio de diagramas aplicados a experimentos substitutivos e também pelos índices de competitividade relativa. Aos 50 dias após a emergência das espécies efetuou-se a aferição do perfilhamento ou do número de folhas, da estatura, da área foliar e da massa seca da parte aérea das plantas. Ocorreu competição entre as cultivares de arroz e o angiquinho, sendo ambos afetados negativamente, independentemente da proporção de plantas, provocando, em todos os casos, redução das variáveis avaliadas. Foi observado diferenciação da habilidade competitiva entre as cultivares de arroz quando na presença do angiquinho. A cultivar BRS Querência foi mais competitiva que a BRS Sinuelo CL na presença do angiquinho em todas as proporções de plantas e variáveis testadas.

The Quest for More Tolerant Rice: How High Concentrations of Iron Affect Alternative Splicing?

Rice (Oryza sativa L.) is a global staple food crop and an important model organism for plant studies. Recent reports have shown that alternative splicing is affected by many stressful conditions, suggesting its importance for the adaptation to adverse environments. Due to the little information on this subject, this study aimed to explore changes in splicing patterns that occur in response to high iron concentration in nutrient solutions. Here we quantified different kind of junctions and splicing events in the transcriptome of a relatively tolerant rice cultivar BRS Querencia, under iron excess with concentration of 300 mg L-1 Fe+2. Plants kept under standard conditions (control) presented 127,781 different splicing junctions, while stressed plants had 123,682 different junctions. Canonical (98.85% and 98.91%), semi-canonical (0.73% and 0.70%) and non-canonical (0.42% and 0.40%) junctions were found in control and stressed plants, respectively. Intron retention was the most frequent event (44.1% and 47.4%), followed by 3’ splice site (22.6% and 21.9%), exon skipping (18.9% and 17.3%) and alternative 5’ splice site (14.4% and 13.4%) in control and stressed plants, respectively. We also found 25 differentially expressed genes (five up and 20 down regulated) that are related to post-translational modifications. These results represent an important step in the understanding of how plant stress responses occur in an iron tolerant genotype, uncovering novel genes involved in iron stress response.

Interação competitiva de genótipos de arroz e papuã

Objetivou-se com este trabalho avaliar a resposta competitiva de genótipos de arroz na presença de um biótipo de papuã (Brachiaria plantaginea), em diferentes proporções de plantas na associação. O delineamento experimental adotado foi o completamente casualizado com quatro repetições. Os tratamentos foram arranjados em série de substituição e constituíram-se de cinco proporções de plantas de arroz e do papuã na associação (100:0, 75:25, 50:50, 25:75 e 0:100). Aos 50 dias após a emergência das espécies, efetuou-se a aferição do perfilhamento, da estatura, da área foliar e da massa seca da parte aérea das plantas de arroz e de papuã. Foi observada competição entre os genótipos de arroz e o papuã, sendo ambos afetados negativamente, independentemente da proporção de plantas testada, provocando, em todos os casos, redução das variáveis avaliadas. Ocorreu diferenciação da habilidade competitiva entre os genótipos de arroz, quando na presença da planta daninha. O genótipo BRS Sinuelo CL foi mais competitivo quando se analisou a massa seca e área foliar, ao passo que o BRS Querência sobressaiu em relação ao BRS Sinuelo CL para o perfilhamento. O papuã apresenta elevada habilidade competitiva com o arroz irrigado, necessitando de controle para que não venha afetar negativamente o crescimento e o desenvolvimento da cultura.

Carryover Effect of Imidazolinone Herbicides for Crops Following Rice

We aimed with this study to evaluate the effects of residual activity in soil of formulated mixtures of the herbicides imazethapyr + imazapic and imazapyr + imazapic on ryegrass and on rice cultivars, IRGA 424 and BRS Querencia. Two experiments were conducted under greenhouse in randomized blocks design with four replications in split-plot and split-split-plot designs, respectively for the first (E1) and second (E2) experiments. For E1, main plots allocated herbicides (imazethapyr + imazapic and imazapyr + imazapic), and subplots the doses [(0, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 fold the label dose of imazethapyr + imazapic (1 L·ha-1) and imazapyr + imazapic (140 g·ha-1) plus 0.5% of the adjuvant Dash→)]; for E2, sub-subplots allocated rice cultivars (BRS 424 and IRGA Querência). Phytotoxicity, plant height and shoot dry weight (E1 and E2) and plant stand (E2) were evaluated. Results showed that the annual ryegrass and rice cultivars IRGA 424 and BRS Querencia are sensitive to imazethapyr + imazapic and imazapyr + imazapic, serving as bioindicators of its residual activity in soils following Clearfield→ rice. Imazapyr + imazapic, applied post-emergence in irrigated rice at doses of 1.0, 1.5 and 2.0× the label dose, present longer residual activity in soil compared to imazethapyr + imazapic for ryegrass and non-Clearfield→ rice.

Enzyme expression in indica and japonica rice cultivars under saline stress

The southern State of Rio Grande do Sul (RS) is the main rice producer in Brazil with a 60% participation of the national production and 86% participation of the region. Rice culture irrigation system is done by flooding, which leads to soil salinization, a major environmental constraint to production since it alters the plants' metabolism exposed to this type of stress. The indica cultivar, widely used in RS, has a higher sensitivity to salinity when compared to that of the japonica cultivar in other physiological aspects. Current research analyzes enzymes expression involved in salt-subjected indica and japonica rice cultivars' respiration. Oryza sativa L. spp. japonica S.Kato (BRS Bojuru, IAS 12-9 Formosa and Goyakuman) and Oryza sativa L. spp. indica S. Kato (BRS Taim-7, BRS Atalanta and BRS Querencia) were the cultivars employed. Seedlings were transferred to 15 L basins containing 50% Hoagland nutrient solution increased by 0, 25, 50, 75 and 100 mM NaCl, and collected at 14, 28 and 42 days after transfer (DAT). Plant tissues were macerated and placed in eppendorf tubes with Scandalios extractor solution. Electrophoresis was performed in 7% of the polyacrylamide gels in vertical vats. Bands were revealed for the following enzymes systems: esterase, alcohol dehydrogenase, phosphoglucoisomerase, malate dehydrogenase, malic enzyme and alpha amylase. The enzymes expression was greater in subspecies japonica, with more intense bands in proportion to salinity increase. Results show that enzyme systems are involved in the salinity defense mechanisms in O. sativa spp. japonica cultivar.

Profundidade da amostragem de solo e de raízes e índice de infestação de Oryzophagus oryzae (Costa Lima, 1936) (Coleoptera: Curculionidae) em cultivares de arroz

Oryzophagus oryzae é o inseto-praga chave da cultura do arroz irrigado por inundação na Região Sul do Brasil. Suas larvas, conhecidas por bicheira-da-raiz, causam perdas significativas de produtividade quando danificam o sistema radicular das plantas de arroz. No monitoramento da população larval de O. oryzae em arrozais, ou em levantamentos em experimentos, atualmente são empregadas amostras padrão de solo e raízes, com 8,5cm de profundidade e 10cm de largura, desintegradas por submersão e agitamento em peneira com água, para a contagem de larvas. A visualização de larvas, principalmente de 1o e 2o instar, torna-se difícil na suspensão formada pelo solo das amostras com tais dimensões e a água do interior das peneiras. Assim sendo, foi realizado um experimento para determinar uma profundidade de amostragem que viabilize a captura e a visualização de um maior número possível de larvas, num menor volume possível de solo, em diferentes cultivares de arroz. O experimento foi instalado num Planossolo Háplico, no delineamento de quadrado latino, e incluiu como tratamentos seis cultivares de arroz ('BRS Atalanta'; 'BRS Firmeza'; 'BRS Ligeirinho'; 'BRS Querência'; 'BRS Sinuelo CL'; 'IRGA 417') e três profundidades (3, 6 e 9cm) de retirada de amostras de solo e raízes, todas com 10cm de diâmetro. De imediato à retirada de amostras, foi registrado o número de larvas. Posteriormente, em avaliações periódicas, foi registrado o número de adultos emergidos de amostras mantidas intactas em baldes plásticos com lâmina de água de 13, 16 e 19cm, cobertos por tecido telado. Ocorreu interação significativa entre profundidades de amostragem e as cultivares 'BRS Sinuelo CL' e 'BRS Querência' quanto ao índice de infestação larval e de adultos de O. oryzae, respectivamente. No caso de ambas as variáveis, o índice na profundidade de 6cm foi significativamente maior do que na de 3cm, mantendo-se intermediário na de 9cm. Concluiu-se que, num Planossolo Háplico, amostras de solo e de raízes de arroz retiradas à profundidade de 6cm são mais apropriadas à captura e à visualização de larvas de O. oryzae, na suspensão (solo e água) formada nas peneiras usadas para a sua contagem, e à obtenção de adultos desse inseto.

Habilidade competitiva entre biótipos de Cyperus difformis L. resistente ou suscetível a herbicidas inibidores de ALS e destes com arroz irrigado

Em biótipos de plantas daninhas resistentes a herbicidas pode haver menor habilidade competitiva, comparativamente aos biótipos suscetíveis. O objetivo da pesquisa foi investigar a habilidade competitiva entre biótipos de Cyperus difformis L. resistente ou suscetível a herbicidas e destes com arroz irrigado. Foram realizados quatro experimentos em casa de vegetação, em 2007 e 2008, em delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições, sendo os tratamentos do primeiro arranjado em série aditiva e dos demais arranjados em série de substituição. Em cada experimento, as proporções entre biótipos de C. difformis resistente e suscetível e destes com arroz foram de 100:0, 75:25, 50:50, 25:75 e 100:0%, com população total de 1060 plantas m-2. As variáveis avaliadas foram área foliar, estatura e matéria seca da parte aérea. A análise da competitividade foi realizada por aplicação de diagramas e interpretações dos índices de competitividade. Biótipos de C. difformis resistente e suscetível a herbicidas inibidores de ALS, em geral, possuem habilidade competitiva equivalente; a cultura do arroz, com a cultivar BRS Querência, tem habilidade competitiva superior a C. difformis resistente ou suscetível a herbicidas inibidores de ALS; para a cultura do arroz, a competição intraespecífica é mais importante, enquanto para C. difformis resistente ou suscetível a herbicidas inibidores de ALS, a mais importante é a competição interespecífica.

Qualidade fisiológica de sementes de arroz tratadas com solução salina e 24-epibrassinolídeo

Os efeitos da salinidade no desempenho germinativo das sementes de várias espécies têm sido estudados ao longo do tempo, aumentando consideravelmente o período de germinação pela presença de sais solúveis no solo. Os brassinosteróides são fitohormônios envolvidos no alongamento e divisão celular e devido a isto estão associados ao aumento na tolerância da planta aos estresses biótico e abiótico. Diante do exposto, conduziu-se este trabalho com o objetivo de avaliar o efeito na germinação sob estresse salino das sementes de arroz que receberam tratamento com 24-epibrassinolídeo. Para testar o proposto, foram utilizadas sementes das cultivares BRS Querência e BRS Bojurú suscetível e tolerante a salinidade, consecutivamente. O experimento foi constituído por cinco tratamentos, sendo um com água destilada (zero), um com solução de 100 mM de NaCl e mais três tratamentos compostos por uma solução de 100 mM de NaCl complementada com 24-epibrassinolídeo nas concentrações 0,01; 0,1; e 1,0 μM. As sementes das duas cultivares foram embebidas por duas horas nas respectivas soluções e avaliadas pelos seguintes testes: germinação, primeira contagem da germinação, índice de velocidade de germinação, condutividade elétrica (às 3 e 24 horas), comprimento e massa seca da parte aérea e da raiz. Os tratamentos compuseram um fatorial 2x5, ou seja, 2 cultivares e 5 soluções e o delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com quatro repetições. As médias foram comparadas pelo teste de Tukey aos 5% de probabilidade. A cultivar BRS Querência teve a germinação e o vigor restabelecidos pela suplementação da solução salina com 24-epibrassinolídeo. As sementes da cultivar BRS Bojurú, não perderam seu percentual germinativo quando submetidas ao tratamento com solução de 100 mM de NaCl e a adição de 24-epibrassinolídeo na concentração mais baixa, 0,01 μM, proporcionou incremento no potencial germinativo, porém, a concentração mais elevada reduziu a germinação das sementes de arroz desta cultivar. Pode-ser inferir que o 24-epibrassinolídeo é capaz de reverter o efeito do estresse salino em sementes de arroz, suscetíveis a salinidade, não atuando da mesma forma em cultivares mais tolerantes.