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1.5: Reconhecer plantas adequadas para plantio em situações difíceis - Biologia

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objetivos de aprendizado

  • Reconhecer plantas adequadas para o plantio em situações difíceis.

Prática: Conclua as frases selecionando a condição de crescimento correspondente para cada planta. Clique nas imagens para ampliá-las. Revise as informações detalhadas sobre cada planta disponível neste link para o Banco de dados da planta KPU [Nova aba][1].

Um elemento interativo ou de mídia foi excluído desta versão do texto. Você pode vê-lo online aqui:
https://kpu.pressbooks.pub/plantidentification/?p=707

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  1. https://plantdatabase.kpu.ca/plant/search.gsp ↵

Reprodução em Plantas

A reprodução das plantas é o processo pelo qual as plantas geram novos indivíduos ou descendentes. A reprodução é sexual ou assexuada. A reprodução sexual é a formação de descendentes pela fusão de gametas . A reprodução assexuada é a formação de descendentes sem a fusão de gametas. A reprodução sexual resulta em descendentes geneticamente diferentes dos pais. Filhos assexuados são geneticamente idênticos, exceto por mutação. Em plantas superiores, a prole é embalada em uma semente protetora, que pode ter vida longa e pode dispersar a prole a alguma distância dos pais. Nas plantas com flores (angiospermas), a própria semente está contida dentro de um fruto, o que pode proteger as sementes em desenvolvimento e auxiliar na sua dispersão.


Biologia comparativa de diferentes patógenos de plantas para estimar os efeitos das mudanças climáticas nas doenças das culturas na Europa

Esta revisão descreve os fatores ambientais que influenciam a severidade das epidemias de doenças em plantações, especialmente no Reino Unido e no noroeste da Europa, a fim de avaliar os efeitos das mudanças climáticas no crescimento e produtividade das plantações e na severidade das epidemias de doenças. Enquanto o trabalho com algumas doenças, como cancro do caule de phoma da colza e praga da orelha fusarium do trigo, que combinam crescimento de safra, desenvolvimento de doenças e modelos de mudança climática é descrito em detalhes, projeções de mudanças climáticas e previsões das respostas bióticas resultantes a eles são complexos para prever e modelos detalhados que ligam o clima, o crescimento da cultura e o desenvolvimento de doenças não estão disponíveis para muitos sistemas de patógenos de culturas. Esta revisão usa uma nova abordagem de comparação da biologia do patógeno de acordo com o 'ecótipo' (uma categorização baseada em aspectos como tipo de epidemia, método de disseminação e biologia da infecção), guiada por modelos detalhados de progresso da doença, quando disponíveis, para identificar potenciais prioridades futuras de pesquisa para o controle da doença . As consequências das mudanças climáticas projetadas são avaliadas para fatores que impulsionam os elementos dos ciclos de doenças de patógenos fúngicos (nove patógenos importantes são avaliados em detalhes), vírus, bactérias e fitoplasmas. Outras doenças classificadas de acordo com "ecótipos" foram revisadas e as prováveis ​​mudanças em sua gravidade usadas para orientar doenças comparáveis ​​sobre as quais menos informações estão disponíveis. Os efeitos diretos e indiretos das mudanças climáticas são discutidos, com ênfase em exemplos do Reino Unido, e considerados no contexto de outros fatores que influenciam as doenças e, particularmente, o surgimento de novas doenças, como mudanças nas práticas agrícolas e introdução de materiais exóticos e efeitos de outras mudanças ambientais, como elevado CO2. Um bom controle de doenças nas plantações contribuirá para a mitigação das mudanças climáticas, diminuindo as emissões de gases de efeito estufa da agricultura, ao mesmo tempo que sustenta a produção. Estratégias de adaptação às mudanças climáticas são necessárias para manter o controle de doenças e a produtividade das safras no noroeste da Europa.

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1. INTRODUÇÃO

Os últimos dois anos viram a publicação de vários relatórios de síntese global importantes que coletivamente pintam um quadro desolador do estado atual do clima e da biosfera. Não estamos apenas falhando em estabilizar o clima (IPCC, 2014, 2018) ou conter a maré de perda de biodiversidade em terra (IPBES, 2019 NYDF Assessment Partners, 2019 WWF, 2020a) e no mar (IPCC, 2019a), mas estes as falhas estão aumentando a pobreza e a desigualdade em todo o mundo e minando seriamente os ganhos de desenvolvimento do século 20 (IPBES, 2019 WEF, 2020a, 2020b). Há uma percepção crescente de que esses desafios estão interligados e não podem ser tratados de forma independente (IPCC, 2019b Turney et al., 2020). À medida que aumenta a evidência de que os sistemas naturais dos quais dependemos estão se deteriorando além de um ponto sem retorno (IPCC, 2018 Rockström et al., 2009 Steffen et al., 2015), fica claro que uma escala maior e abordagens mais coerentes para lidar com o global desafios são necessários.

Soluções baseadas na natureza (NbS) - soluções para desafios sociais que envolvem trabalhar com a natureza - recentemente ganharam popularidade como uma abordagem integrada que poderia abordar as crises gêmeas de mudança climática e perda de biodiversidade (Seddon, Chausson, et al., 2020), ao mesmo tempo, apóia uma ampla gama de objetivos de desenvolvimento sustentável (Gómez Martín et al., 2020 Maes et al., 2019). NbS são ações amplamente categorizadas como proteção, restauração ou gestão de ecossistemas naturais e semi-naturais, gestão sustentável de terras de trabalho e sistemas aquáticos ou a criação de novos ecossistemas (Figura 1). Embora mais pesquisas sejam necessárias, uma base de evidências em rápido crescimento (Chausson et al., 2020 Hanson et al., 2020) demonstra que o NbS bem projetado pode oferecer vários benefícios (Seddon, Chausson, et al., 2020). Por exemplo, proteger e restaurar habitats ao longo da costa ou em bacias hidrográficas superiores pode contribuir para a adaptação às mudanças climáticas, protegendo comunidades e infraestrutura de inundações e erosão, ao mesmo tempo que aumenta o sequestro de carbono e protege a biodiversidade (Smith et al., 2017). Enquanto isso, o aumento do espaço verde e o plantio de árvores em áreas urbanas podem ajudar no resfriamento e redução de inundações, ao mesmo tempo em que mitigam a poluição do ar, proporcionando recreação e benefícios para a saúde e sequestrando carbono (Alves et al., 2019 Brink et al., 2016 Figura 1).

A lógica simples de "trabalhar e aprimorar a natureza para ajudar a enfrentar os desafios da sociedade" (Seddon, Chausson, et al., 2020 Seddon et al., 2019) facilitou a compreensão e o envolvimento em diversos setores, enquanto a amplitude do conceito se uniu comunidades díspares de pesquisadores, formuladores de políticas e profissionais em mudanças climáticas, biodiversidade e desenvolvimento (Cohen-Shacham et al., 2019 van Ham & Klimmek, 2017). Ao unir as abordagens baseadas na natureza em uma única estrutura (Tabela 1) e permitir uma abordagem flexível e integrada para enfrentar os diferentes desafios, o NbS pode - se devidamente projetado e implementado - permitir sinergias e minimizar os trade-offs entre ações para atingir diferentes objetivos. Isso tem incentivado a ampla aceitação do conceito por governos (Tabela 2) e pelo setor privado (Tabela 3 Cohen-Shacham et al., 2019 Nesshöver et al., 2017). NbS foram destacados em relatórios de avaliação global recentes conduzidos por órgãos como o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) e a Plataforma de Política Científica Intergovernamental sobre Biodiversidade e Serviços Ecossistêmicos (IPBES IPBES, 2018 IPCC, 2019a, 2019b) e são o foco de um número crescente de novos programas importantes sendo implementados por organizações governamentais e não governamentais, bem como por instituições do setor privado (Seymour, 2020).

Termo (acrônimo) Definição Referências
Soluções baseadas na natureza (NbS) Ações para proteger, administrar de forma sustentável e restaurar ecossistemas naturais ou modificados que abordem os desafios sociais de forma eficaz e adaptativa, proporcionando simultaneamente benefícios ao bem-estar humano e à biodiversidade. Cohen-Shacham et al. (2019) IUCN (2012)
As soluções baseadas na natureza visam ajudar as sociedades a enfrentar uma variedade de desafios ambientais, sociais e econômicos de maneiras sustentáveis. São ações inspiradas, apoiadas ou copiadas da natureza, tanto usando como aprimorando soluções existentes para desafios, bem como explorando soluções mais inovadoras, por exemplo, imitando como organismos não humanos e comunidades lidam com os extremos ambientais. Comissão Europeia (2015)
Termos abrangidos por soluções baseadas na natureza
Engenharia ecológica O projeto de ecossistemas sustentáveis ​​que integram a sociedade humana com seu ambiente natural para o benefício de ambos. Mitsch e Jørgensen (2003) Odum (1962)
Adaptação baseada em ecossistemas (EbA) O uso da biodiversidade e dos serviços ecossistêmicos como parte de uma estratégia geral de adaptação para ajudar as pessoas a se adaptarem aos efeitos adversos das mudanças climáticas. CBD (2009)
Redução de risco de desastres baseada em ecossistemas (eco-RRD) A gestão sustentável, conservação e restauração de ecossistemas para reduzir o risco de desastres, com o objetivo de alcançar um desenvolvimento sustentável e resiliente. Estralla e Saalismaa (2013) PEDDR (2010)
Infraestrutura verde / azul (GI / GBI / BI) Uma rede estrategicamente planejada e gerenciada, espacialmente interconectada de recursos verdes e azuis multifuncionais naturais, seminaturais e artificiais, incluindo terras agrícolas, corredores verdes, parques urbanos, reservas florestais, pântanos, rios, ecossistemas costeiros e aquáticos. Comissão Europeia (2013)
Uma rede integrada de áreas e recursos naturais e seminaturais, como espaços verdes urbanos, vias verdes, parques, jardins pluviais, vias verdes, silvicultura urbana, agricultura urbana, telhados e paredes verdes, etc. De la Sota et al. (2019)
Gestão integrada da terra (ILM), gestão sustentável da terra (SLM), gestão da bacia e a abordagem do ecossistema Várias abordagens para gerenciar paisagens inteiras de forma sustentável, com a participação de todas as partes interessadas. CBD (2000) Reed et al. (2017) Rollason et al. (2018) Thomas et al. (2018)
Agrossilvicultura, incluindo silvo-arável e silvo-pastagem A prática de plantar árvores em terras agrícolas, inclusive como fileiras entre as plantações ou como abrigo para o gado. Torralba et al. (2016)
Agroecologia, agricultura de conservação e agricultura orgânica Várias abordagens para a agricultura sustentável que visam proteger a saúde do solo. Warren et al. (2008)
Restauração florestal e paisagística (FLR) Um processo que visa recuperar a integridade ecológica e melhorar o bem-estar humano em uma paisagem florestal desmatada ou degradada. Maginnis e Jackson (2012)
Emissões reduzidas por desmatamento e degradação + (REDD +) Redução de emissões por desmatamento e degradação florestal e promoção da conservação, manejo sustentável de florestas e aumento dos estoques de carbono florestal em países em desenvolvimento. "Livro de regras" de REDD +, também conhecido como Estrutura de Varsóvia para REDD (UNFCCC, 2016) Acordo de Paris (Artigo 5) (UNFCCC, 2015)
Soluções climáticas naturais (NCS) ou soluções climáticas baseadas na natureza (NbCS) Ações de conservação e gestão que reduzem as emissões de gases de efeito estufa (GEE) dos ecossistemas e aproveitam seu potencial de armazenamento de carbono. Griscom et al. (2017)
Realinhamento Gerenciado Romper as defesas costeiras existentes para criar áreas úmidas para uma gestão sustentável do risco de inundação com benefícios ambientais adicionais. Esteves e Thomas (2014)
Conceitos chave associados a soluções baseadas na natureza
Carbono Azul Carbono orgânico que é capturado e armazenado pelos oceanos e ecossistemas costeiros, particularmente por ecossistemas costeiros com vegetação: prados de ervas marinhas, pântanos de maré e florestas de mangue. Macreadie et al. (2019)
Capital natural Elementos da natureza que direta ou indiretamente produzem valor para as pessoas, incluindo ecossistemas, espécies, água doce, terra, minerais, o ar e os oceanos, bem como processos e funções naturais. Janssen et al. (2020) NCC (2014)
Serviços de ecossistema (ES) Os benefícios fornecidos pelos ecossistemas que contribuem para o bem-estar humano. Avaliação do ecossistema do milênio (2005)
Contribuições da natureza para as pessoas (NCP) Todas as contribuições ou benefícios positivos e, ocasionalmente, contribuições, perdas ou prejuízos negativos que as pessoas obtêm da natureza. Díaz et al. (2018)
A contribuição da natureza para a adaptação (NCA) - anteriormente conhecida como serviços de adaptação Propriedades dos ecossistemas que fornecem opções de subsistência futura e adaptação a mudanças transformadoras. Colloff et al. (2020)
Nome Organizadores / financiadores Alvos e métodos
Iniciativas globais
Desafio Bonn Lançado pela IUCN e pelo governo alemão em 2011. Os governos nacionais trabalham com as partes interessadas para desenvolver estratégias. Comprometido com 350 Mha FLR até 2030173 Mha prometido (maio de 2020). Acompanhado pelo Atlas de 2.000 Mha de terras "desmatadas e degradadas" consideradas adequadas para o plantio de árvores que, problematicamente, incluem savanas e outros biomas gramíneos. De acordo com Lewis, Wheeler, et al. (2019), 43% das novas promessas florestais são plantações comerciais. https://www.bonnchallenge.org/
Declaração de Nova York sobre Florestas Compromisso voluntário assinado na cúpula da ONU em 2014. Governos, empresas, ONGs, comunidades. Reduzir o desmatamento pela metade e restaurar as florestas de 150 Mha até 2020. Meta não atingida (NYDF Assessment Partners, 2019). https://forestdeclaration.org/
Trilhões de árvores BirdLife International, Wildlife Conservation Society e World Wide Fund for Nature Acabar com o desmatamento / melhorar a proteção da floresta e restaurar as florestas. Ênfase em ‘árvore certa, lugar certo’. https://www.trilliontrees.org/
Campanha de trilhões de árvores Plant for the Planet (ONG apoiada pela ONU) Plantar 1 trilhão de árvores 13,8 bilhões plantadas até maio de 2020. Campanha iniciada por crianças baseia-se na meta anterior de bilhões de árvores da ONU. As doações financiam uma plantação produtiva no México e o aplicativo coleta detalhes de árvores plantadas em outros lugares. Assume que 1 trilhão de árvores compensará 25-33% do CO antropogênico2 emissões liberadas até agora. Declarações abrangentes usadas como "As árvores podem ser plantadas em quase qualquer lugar". https://www.trilliontreecampaign.org/
Plataforma de trilhões de árvores Fórum Econômico Mundial Conservar, restaurar e cultivar 1 trilhão de árvores até 2030. Plataforma para apoiar a comunidade de trilhões de árvores e a Década das Nações Unidas para a Restauração do Ecossistema 2021–2030, liderada pelo PNUMA e pela FAO. O site afirma que o plantio de árvores "não é uma bala de prata". https://www.1t.org/
WeForest ONG que oferece compensações de carbono para empresas Transforme 250 kha de paisagem florestal até 2021, restaure 25 kha de floresta com 25 milhões de árvores, use as melhores práticas de FLR em diferentes ecossistemas. https://www.weforest.org/
Ecosia Navegador de internet Ecosia Plante 1 bilhão de árvores 116 milhões de árvores plantadas até 2020, em 9.000 locais tropicais. Muitos projetos envolvem sistemas agroflorestais, por exemplo, com cacau ou bambu. Navegador de internet gratuito que usa o lucro das pesquisas para financiar o plantio de árvores. https://info.ecosia.org/what
Iniciativas regionais - relacionadas ao Desafio de Bonn e / ou Declaração de Nova York sobre Florestas
Iniciativa de restauração da paisagem florestal africana (AFR100) $ 1,4 bilhão da Alemanha e do Banco Mundial para governos africanos. FLR de 100 Mha em 2030. De acordo com Bond et al. (2019), grande parte disso serão plantações comerciais e grande parte será em savana. https://afr100.org/
Iniciativa 20 × 20 $ 2,4 bilhões até agora, de investidores e empresas de impacto. 20 Mha de terras degradadas na América Latina e Caribe trazidas para restauração (FLR) até 2020 alcançados. Próxima meta: 30 Mha adicionais até 2030. Inclui plantações de madeira. https://initiative20x20.org/
ECCA30 Governos e investidores europeus, caucasianos e da Ásia Central 30 Mha FLR na Europa, Cáucaso e Ásia Central até 2030. https://infoflr.org/bonn-challenge/regional-initiatives/ecca30
Compromisso de Agadir Governos e investidores mediterrânicos. 8 Mha FLR até 2030 na Argélia, França, Irã, Israel, Líbano, Marrocos, Portugal, Espanha, Tunísia e Turquia. Apoiado pelo Secretariado da CDB, FAO, IUCN, WRI, GPFLR, Banco Mundial, Mecanismo Global, União para o Mediterrâneo, Plan Bleu, EFIMED, MMFN, CTFC. https://www.unccd.int/news-events/agadir-commitment-restore-8-million-hectares-forest-ecosystems
Outras iniciativas regionais
Estratégia de biodiversidade da UE para 2030 União Européia Plantar 3 bilhões de árvores até 2030, inclusive em áreas urbanas e rurais (Comissão Europeia, 2020).
Iniciativas nacionais
Grain for Green Program Governo Chinês (1999–2018) 29 Mha de árvores plantadas em toda a China para reduzir a severa erosão e degradação do solo (Xian et al., 2020).
Nature for Climate Fund do Reino Unido £ 640 M do governo do Reino Unido. Plante 30 kha de árvores e restaure 35 kha de turfeiras na Inglaterra até 2025. https://www.gov.uk/government/news/budget-2020-what-you-need-to-know
Programas Legados Verdes Governo etíope Plante 20 bilhões de mudas em 4 anos. Plantou 4 bilhões de mudas em 2019, incluindo 350 milhões em um dia. A meta para 2020 era de 5 bilhões de mudas. Plantio em áreas rurais e urbanas. https://www.worldagroforestry.org/blog/2020/06/09/ethiopia-grow-5-billion-trees-second-green-legacy-campaign
Programa Um Bilhão de Árvores Governo da Nova Zelândia Plante 1 bilhão de árvores até 2028 149 milhões de árvores plantadas até agora. https://www.mpi.govt.nz/forestry/funding-tree-planting-research/one-billion-trees-programme/about-the-one-billion-trees-programme/
Programa Nacional de Ecologização Governo das Filipinas Restaurar 1,5 Mha de floresta degradada 2011-2016 - alcançado. Agora estendido para restaurar os 7,1 Mha restantes de terras florestais degradadas até 2028, com o objetivo de fornecer produtos florestais, reduzir a pobreza e aumentar o sumidouro de carbono (DENR, n.d.). https://www.denr.gov.ph/index.php/priority-programs/national-greening-program
Empresa Fundo (soma) Detalhes da promessa Referência
Amazonas Right Now Climate Fund ($ 100 milhões) Restaurar e conservar florestas, pântanos e turfeiras para armazenamento de carbono. O fundo faz parte da promessa da empresa de neutralidade de carbono até 2040. Amazon (2020)
Jeff Bezos Earth Fund ($ 10 bilhões) Financie ativistas, cientistas e ONGs para proteger o mundo natural. Cohen (2020)
maçã Carbon Solutions Fund Restaurar e proteger os ecossistemas naturais por meio de uma abordagem voltada para a comunidade, incluindo savanas no Quênia e 27.000 acres de manguezais na Colômbia. Isso faz parte da promessa da Apple de emissões líquidas zero em sua cadeia de suprimentos e ciclos de vida de produtos até 2030 75% disso virá de reduções de emissões, os 25% restantes de compensações por meio do NbS financiado pelo Carbon Solutions Fund. Apple (2020)
linhas Aéreas Delta Princípios de sustentabilidade ambiental da Delta (US $ 1 bilhão para neutralidade C nem todos especificados para NbS) Investimento de mais de 10 anos (2020–2030) na remoção de carbono por meio de silvicultura, restauração de áreas úmidas, conservação de pastagens, captura de carbono marinho e do solo e outras tecnologias de emissões negativas. Isso faz parte do objetivo da Delta de ser a primeira companhia aérea neutra em carbono. Delta (2020)
Aeroporto de Heathrow Heathrow 2.0 (soma não especificada) Compensação com sede no Reino Unido desde 2018, com foco na restauração de turfeiras, para compensar as emissões do próprio aeroporto. Heathrow também visa compensar as emissões de todos os voos, por meio do Esquema de Compensação e Redução de Carbono da ONU para a Aviação Internacional (CORSIA), que envolve o comércio de emissões. Eles também estão trabalhando com ONGs e setores públicos e privados para criar um mercado para serviços de ecossistemas do Reino Unido. O uso de compensações baseadas na natureza faz parte do roteiro de Heathrow para "crescimento neutro em carbono". Heathrow Airport Limited (2018)
Mastercard e parceiros Priceless Planet Coalition (soma não especificada) A coalizão (incluindo outros parceiros como Citibank, Santander UK e HIS Markit) se comprometeu a plantar 100 milhões de árvores em 5 anos (2020–2025), com plantio administrado pela Conservation International e pelo World Resources Institute. Mastercard (2020) Seymour (2020)
Microsoft Iniciativa de Biodiversidade (soma não especificada) Proteja mais terras do que as que a empresa usa até 2025, por meio da aquisição de terras, criação de parques nacionais e conservação liderada por comunidades ou indígenas. A Microsoft também se comprometeu a plantar 250.000 árvores apenas em 2020. Isso se soma à Carbon Initiative, que compromete a empresa a ser carbono negativa até 2030. Smith (2020)
Força de vendas Membro fundador da 1t.org Objetivo é apoiar e mobilizar a conservação, restauração e crescimento de 100 milhões de árvores até o final de 2030. Salesforce (2020)
Concha Programa NbS (£ 300 M / ano 2019–2021) Investimento em NbS, como restauração e proteção de florestas, pastagens e pântanos, como forma de compensação pelo uso de combustível por clientes em cerca de 1400 postos de combustível. O investimento em NbS vai além dos 3 anos iniciais, por exemplo, eles pretendem plantar 1 milhão de árvores em 5 anos na Escócia. Isso faz parte do plano da Shell para atingir emissões líquidas zero até 2050: 65% por redução de emissões e 35% por compensação, incluindo o programa NbS (mas consulte a Seção 6.1). Shell (2019a, n.d.)
Unilever Fundo para o Clima e a Natureza (€ 1 bilhão) Projetos de restauração, proteção e segurança hídrica de ecossistemas. Isso além de comprometer-se com cadeias de suprimentos livres de desmatamento até 2023 e emissões líquidas zero para todos os produtos até 2039. Unilever (2020)

Embora a simplicidade e a amplitude do conceito de NbS sejam um ponto forte, ele também gerou confusão. Muito trabalho foi feito para melhorar a conceituação de NbS (Eggermont et al., 2015), incluindo o desenvolvimento recente de um Padrão Global para NbS pela União Internacional para a Conservação da Natureza (IUCN Cohen-Shacham et al., 2019 IUCN, 2020). No entanto, ainda há incerteza quanto ao que "conta" como um NbS e até que ponto o NbS representa um afastamento dos conceitos e práticas existentes. No contexto das mudanças climáticas, surgiram preocupações de que o NbS está sendo usado para desculpar o consumo usual de combustíveis fósseis (Anderson et al., 2019 Edwards, 2020) de que há uma ênfase exagerada no plantio de árvores como um solução 'bala de prata' para as mudanças climáticas (Holl & Brancalion, 2020 Seymour, 2020) e que isso está distraindo da necessidade urgente de proteger e conectar uma ampla gama de ecossistemas intactos em paisagens e marinhas (Solan et al., 2020 Watson et al., 2018). Essas questões surgem em parte de incertezas na ciência subjacente, como o conjunto limitado de contextos nos quais os benefícios mais amplos do NbS foram demonstrados (Chausson et al., 2020). Eles também surgem como resultado de falhas de comunicação sobre o potencial de mitigação do trabalho com a natureza, como o recente meme de que o NbS pode fornecer "30% da solução climática". Também existem preocupações de que onde os direitos são fracos, especialmente em torno da posse da terra, o NbS pode ser implementado na ausência de consentimento da comunidade ou causar consequências sociais adversas. Tais violações de direitos podem impedir o sucesso e a sustentabilidade das intervenções (Ramprasad et al., 2020 Scheidel & Work, 2018 Vidal, 2008).

Como o financiamento público e privado do clima é cada vez mais direcionado para o NbS, é vital garantir que o conceito não seja desviado, cooptado ou corrompido. Aqui, discutimos as origens e definições do conceito de NbS, mostramos como e por que o NbS ganhou popularidade nos últimos anos, resumimos a promessa e as armadilhas do enquadramento do NbS e apresentamos diretrizes sobre como transmitir a mensagem certa sobre o que constitui um sucesso, NbS sustentável.


A Importância da Biodiversidade para a Vida Humana

Pode não estar claro por que os biólogos estão preocupados com a perda de biodiversidade. Quando a perda da biodiversidade é considerada como a extinção do pombo-passageiro, do pássaro dodô e até mesmo do mamute peludo, a perda pode parecer emocional. Mas a perda é praticamente importante para o bem-estar da espécie humana? Do ponto de vista da evolução e da ecologia, a perda de uma espécie individual em particular não é importante (no entanto, a perda de uma espécie-chave pode levar a um desastre ecológico). A extinção é uma parte normal da macroevolução. Mas a taxa de extinção acelerada significa a perda de dezenas de milhares de espécies em nossas vidas, e é provável que tenha efeitos dramáticos no bem-estar humano por meio do colapso dos ecossistemas e em custos adicionais para manter a produção de alimentos, ar e água limpos e humanos saúde.

A agricultura começou depois que as primeiras sociedades de caçadores-coletores se estabeleceram em um lugar e modificaram fortemente seu ambiente imediato. Essa transição cultural tornou difícil para os humanos reconhecer sua dependência de seres vivos não domesticados no planeta. Os biólogos reconhecem que a espécie humana está inserida nos ecossistemas e depende deles, assim como todas as outras espécies do planeta são dependentes. A tecnologia suaviza os extremos da existência, mas, em última análise, a espécie humana não pode existir sem seu ecossistema.

Saúde humana

As sociedades contemporâneas que vivem perto da terra muitas vezes têm um amplo conhecimento dos usos medicinais das plantas que crescem em sua área. A maioria das plantas produzem compostos secundários de plantas, que são toxinas usadas para proteger a planta de insetos e outros animais que as comem, mas algumas das quais também funcionam como medicamentos. Durante séculos, na Europa, o conhecimento mais antigo sobre os usos médicos das plantas foi compilado em ervas - livros que identificavam as plantas e seus usos. Os humanos não são a única espécie a usar plantas para fins medicinais: os grandes macacos, orangotangos, chimpanzés, bonobos e gorilas já foram observados se automedicando com plantas.

Figura 8. Catharanthus roseus, a pervinca de Madagascar, tem várias propriedades medicinais. Entre outros usos, é fonte de vincristina, medicamento utilizado no tratamento de linfomas. (crédito: Forest e Kim Starr)

A ciência farmacêutica moderna também reconhece a importância desses compostos vegetais. Exemplos de medicamentos significativos derivados de compostos vegetais incluem aspirina, codeína, digoxina, atropina e vincristina (Figura 8). Muitos medicamentos eram derivados de extratos de plantas, mas agora são sintetizados. Estima-se que, ao mesmo tempo, 25 por cento dos medicamentos modernos continham pelo menos um extrato de planta. Esse número provavelmente diminuiu para cerca de 10% à medida que os ingredientes naturais das plantas são substituídos por versões sintéticas. Os antibióticos, responsáveis ​​por melhorias extraordinárias na saúde e na expectativa de vida nos países desenvolvidos, são compostos em grande parte derivados de fungos e bactérias.

Nos últimos anos, os venenos e venenos de animais têm estimulado pesquisas intensas por seu potencial medicinal. Em 2007, o FDA aprovou cinco medicamentos baseados em toxinas animais para tratar doenças como hipertensão, dor crônica e diabetes. Outros cinco medicamentos estão em testes clínicos e pelo menos seis medicamentos estão sendo usados ​​em outros países. Outras toxinas sob investigação vêm de mamíferos, cobras, lagartos, vários anfíbios, peixes, caracóis, polvos e escorpiões.

Além de representar bilhões de dólares em lucros, esses medicamentos melhoram a vida das pessoas. As empresas farmacêuticas estão procurando ativamente por novos compostos sintetizados por organismos vivos que possam funcionar como medicamentos. Estima-se que 1/3 da pesquisa e desenvolvimento farmacêutico seja gasto em compostos naturais e que cerca de 35 por cento dos novos medicamentos lançados no mercado entre 1981 e 2002 eram de compostos naturais. As oportunidades de novos medicamentos serão reduzidas em proporção direta ao desaparecimento de espécies.

Diversidade Agrícola

Desde o início da agricultura humana, há mais de 10.000 anos, grupos humanos têm criado e selecionado variedades de culturas. Essa diversidade de cultivo combinava com a diversidade cultural de populações humanas altamente subdivididas. Por exemplo, as batatas foram domesticadas há cerca de 7.000 anos na região central dos Andes do Peru e da Bolívia. As batatas cultivadas naquela região pertencem a sete espécies e o número de variedades provavelmente está na casa dos milhares. Cada variedade foi cultivada para prosperar em altitudes e condições de solo e clima específicas. A diversidade é impulsionada pelas diversas demandas da topografia, o movimento limitado de pessoas e as demandas criadas pela rotação de culturas para diferentes variedades que terão um bom desempenho em diferentes campos.

As batatas são apenas um exemplo da diversidade gerada pelo homem. Cada planta, animal e fungo que foi cultivado por humanos foi criado a partir de espécies ancestrais selvagens originais em diversas variedades decorrentes das demandas por valor alimentar, adaptação às condições de cultivo e resistência a pragas. A batata demonstra um exemplo bem conhecido dos riscos da baixa diversidade de culturas: a trágica fome da batata na Irlanda quando a única variedade cultivada na Irlanda tornou-se suscetível à praga da batata, destruindo a cultura. A perda da safra levou à fome, morte e emigração em massa. A resistência a doenças é o principal benefício para a manutenção da biodiversidade das culturas, e a falta de diversidade nas espécies de culturas contemporâneas acarreta riscos semelhantes. As empresas de sementes, que são a fonte da maioria das variedades de colheitas nos países desenvolvidos, devem produzir continuamente novas variedades para acompanhar a evolução dos organismos de pragas. Essas mesmas empresas de sementes, no entanto, participaram do declínio do número de variedades disponíveis, pois se concentraram na venda de menos variedades em mais áreas do mundo.

Figura 9. O Svalbard Global Seed Vault é uma instalação de armazenamento para sementes de diversas culturas da Terra. (crédito: Mari Tefre, Svalbard Global Seed Vault)

A capacidade de criar novas variedades de culturas depende da diversidade de variedades disponíveis e da acessibilidade de formas selvagens relacionadas à planta da cultura. Essas formas selvagens são freqüentemente a fonte de novas variantes de genes que podem ser cruzadas com variedades existentes para criar variedades com novos atributos. A perda de espécies selvagens relacionadas a uma cultura significará a perda de potencial no melhoramento da cultura. Manter a diversidade genética de espécies selvagens relacionadas às espécies domesticadas garante nosso suprimento contínuo de alimentos.

Desde a década de 1920, os departamentos de agricultura do governo mantêm bancos de sementes de variedades de culturas como uma forma de manter a diversidade de culturas. Esse sistema apresenta falhas porque, com o tempo, os bancos de sementes se perdem em acidentes e não há como substituí-los. Em 2008, o Svalbard Global Seed Vault (Figura 9) começou a armazenar sementes de todo o mundo como um sistema de backup para os bancos regionais de sementes. Se um banco regional de sementes armazenar variedades em Svalbard, as perdas podem ser repostas em Svalbard.

A abóbada de sementes está localizada nas profundezas da rocha de uma ilha ártica. As condições dentro da abóbada são mantidas em temperatura e umidade ideais para a sobrevivência das sementes, mas a localização subterrânea profunda da abóbada no ártico significa que a falha dos sistemas da abóbada não comprometerá as condições climáticas dentro da abóbada.

Pergunta Prática

O Svalbard Global Seed Vault está localizado na ilha de Spitsbergen, na Noruega, que tem um clima ártico. Por que um clima ártico pode ser bom para o armazenamento de sementes?

O sucesso da colheita depende muito da qualidade do solo. Embora alguns solos agrícolas se tornem estéreis com o uso de cultivo controverso e tratamentos químicos, a maioria contém uma enorme diversidade de organismos que mantêm os ciclos de nutrientes - decompondo a matéria orgânica em compostos nutritivos de que as lavouras precisam para crescer. Esses organismos também mantêm a textura do solo que afeta a dinâmica da água e do oxigênio no solo, necessários para o crescimento das plantas. Se os agricultores tivessem que manter o solo arável usando meios alternativos, o custo dos alimentos seria muito mais alto do que é agora. Esses tipos de processos são chamados de serviços ecossistêmicos. Eles ocorrem em ecossistemas, como ecossistemas de solo, como resultado das diversas atividades metabólicas dos organismos que vivem ali, mas fornecem benefícios para a produção de alimentos humanos, disponibilidade de água potável e ar respirável.

Outros serviços importantes do ecossistema relacionados à produção de alimentos são a polinização de plantas e o controle de pragas nas plantações. Mais de 150 safras nos Estados Unidos requerem polinização para produzir. Uma estimativa do benefício da polinização das abelhas nos Estados Unidos é de US $ 1,6 bilhão por ano, outros polinizadores contribuem com até US $ 6,7 bilhões a mais.

Muitas populações de abelhas são gerenciadas por apicultores que alugam os serviços de suas colmeias aos agricultores. As populações de abelhas na América do Norte têm sofrido grandes perdas causadas por uma síndrome conhecida como desordem do colapso das colônias, cuja causa não é clara. Outros polinizadores incluem uma grande variedade de outras espécies de abelhas e vários insetos e pássaros. A perda dessas espécies tornaria o cultivo de culturas que requerem polinização impossível, aumentando a dependência de outras culturas.

Finalmente, os humanos competem por sua comida com as pragas das plantações, a maioria das quais são insetos. Os pesticidas controlam esses competidores. No entanto, os pesticidas são caros e perdem sua eficácia com o tempo, conforme as populações de pragas se adaptam. Eles também levam a danos colaterais ao matar espécies não-pragas e colocar em risco a saúde dos consumidores e trabalhadores agrícolas. Os ecologistas acreditam que a maior parte do trabalho na remoção de pragas é, na verdade, feito por predadores e parasitas dessas pragas, mas o impacto não foi bem estudado. Uma revisão descobriu que em 74 por cento dos estudos que procuraram um efeito da complexidade da paisagem sobre os inimigos naturais das pragas, quanto maior a complexidade, maior o efeito dos organismos supressores de pragas. Um estudo experimental descobriu que a introdução de múltiplos inimigos dos pulgões da ervilha (uma importante praga da alfafa) aumentou significativamente o rendimento da alfafa. Este estudo mostra a importância da diversidade da paisagem através da questão de saber se uma diversidade de pragas é mais eficaz no controle do que uma única praga. Os resultados mostraram ser esse o caso. A perda de diversidade nos inimigos das pragas tornará inevitavelmente mais difícil e caro o cultivo de alimentos.

Fontes de alimentos silvestres

Além de cultivar safras e criar animais para se alimentar, os humanos obtêm recursos alimentares de populações selvagens, principalmente de peixes. Para aproximadamente 1 bilhão de pessoas, os recursos aquáticos são a principal fonte de proteína animal. Mas desde 1990, a produção global de peixes diminuiu. Apesar do esforço considerável, poucos pesqueiros no planeta são administrados de forma sustentável.

Extinções pesqueiras raramente levam à extinção completa das espécies colhidas, mas sim a uma reestruturação radical do ecossistema marinho em que uma espécie dominante é superexplorada a ponto de se tornar um ator secundário, ecologicamente. Além de os humanos perderem a fonte de alimento, essas alterações afetam muitas outras espécies de maneiras difíceis ou impossíveis de prever. O colapso da pesca tem efeitos dramáticos e duradouros nas populações locais que trabalham na pesca. Além disso, a perda de uma fonte de proteína barata para populações que não têm recursos para substituí-la aumentará o custo de vida e limitará as sociedades de outras maneiras. Em geral, os peixes retirados da pesca mudaram para espécies menores à medida que espécies maiores são pescadas até a extinção. O resultado final pode ser claramente a perda dos sistemas aquáticos como fontes de alimento.

Valor psicológico e moral

Finalmente, argumentou-se que os humanos se beneficiam psicologicamente por viver em um mundo biodiverso. Um dos principais proponentes dessa ideia é o entomologista E. O. Wilson. Ele argumenta que a história evolutiva humana nos adaptou para viver em um ambiente natural e que os ambientes construídos geram fatores de estresse que afetam a saúde e o bem-estar humanos. Há pesquisas consideráveis ​​sobre os benefícios psicológicos regenerativos das paisagens naturais que sugerem que a hipótese pode conter alguma verdade. Além disso, há um argumento moral de que os humanos têm a responsabilidade de infligir o mínimo de dano possível a outras espécies.


Testando Seu Solo

Você pode descobrir que tipo de solo você tem observando a textura do seu solo quando ele estiver molhado e seco. Pegue uma pequena quantidade de terra em sua mão e molhe-a. Em seguida, amasse até formar uma pasta e estenda-a entre as palmas das mãos para formar uma bola.

Em seguida, observe as características dessa bola para determinar que tipo de solo você possui.

  • Solo argiloso: enrola-se facilmente em uma bola, mas pode parecer áspero ou ter uma aparência brilhante por fora.
  • Solo arenoso: Rola em uma bola sem problemas, mas parece arenoso, OU não rola bem em uma bola e parece arenoso.
  • Solo argiloso: Parece pegajoso e arenoso, o que é a indicação do solo perfeito. Se misturado com areia, pode desmoronar.
  • Solo argiloso: Parece escorregadio e sedoso, mas rola em uma bola com algum trabalho.
  • Solo turfoso: enrola-se em uma bola, mas se quebra facilmente. Parece um pouco com uma esponja.
  • Solo calcário: não rola muito bem e tem textura seca.

V Silício e estresse abiótico: uma proliferação de mecanismos propostos

Notavelmente, o Si foi relatado para aliviar uma ampla gama de estresses abióticos, incluindo a radiação (Shen et al., 2010), hospedagem (Savant et al., 1997), ferindo (Kim et al., 2014), temperatura (Muneer et al., 2017), hipóxia (Fleck et al., 2011), salinidade (Flam-Shepherd et al., 2018), seca (Liu et al., 2014), deficiência de nutrientes, como a de ferro (Fe Pavlovic et al., 2016), P (Kostic et al., 2017) e K (Chen et al., 2016) e toxicidade de metal (por exemplo, cádmio (Cd), Shao et al., 2017 manganês (Mn), Che et al., 2016 arsênio (As), Sanglard et al., 2014 alumínio (Al), Wang et al., 2004 e cobre (Cu), Mateos-Naranjo et al., 2015). [Correção adicionada após a publicação online de 14 de julho de 2018: 'pesado' foi excluído da frase anterior.] Embora algumas dessas tensões estejam relacionadas, este é um conjunto diversificado e amplamente díspar de cenários e, portanto, é lógico que Si é fornecendo alguma proteção fundamental para plantas que confere uma ampla gama de benefícios. Surpreendentemente, uma pesquisa da literatura relevante parece sugerir o contrário, com o Si aparentemente envolvido em uma infinidade de processos e funções, incluindo expressão gênica (Manivannan & Ahn, 2017), homeostase redox e estresse oxidativo (Liang et al., 2003 Zhu et al., 2004 Farooq et al., 2016), assimilação de nitrogênio (Pereira et al., 2013), metabolismo de carboidratos (Zhu et al., 2016), sinalização celular (Detmann et al., 2012, 2013), fluxos de íons e água TM (Liang et al., 2006 Liu et al., 2014), regulação hormonal (Liang XL et al., 2015 Markovich et al., 2017), exsudação de raiz (Kidd et al., 2001 Wu et al., 2016), quelação de metal (Wang et al., 2004 Ma et al., 2015), arquitetura raiz (Gong et al., 2006 Fleck et al., 2011), transpiração (Gao et al., 2006) e fotossíntese (Shen et al., 2010 Detmann et al., 2012) (para revisões, ver Epstein, 1999 Ma, 2004 Liang et al., 2007 Meharg & Meharg, 2015 Cooke & Leishman, 2016 Coskun et al., 2016 Debona et al., 2017 Frew et al., 2018). [Correção adicionada após a publicação online em 14 de julho de 2018: "pesado" foi excluído da frase anterior.]

O estresse oxidativo é uma característica marcante do estresse (Mittler, 2002 Apel & Hirt, 2004 Gill & Tuteja, 2010) e sua redução por Si, pela regulação positiva da atividade antioxidante, é um modo de ação principal proposto (Liang, 1999 Liang et al., 2003, 2006 Zhu et al., 2004 Gong et al., 2005 Gunes et al., 2007 Farooq et al., 2016 Hasanuzzaman et al., 2017 Kim et al., 2017 cf. Mateos-Naranjo et al., 2015). Consequentemente, vários estudos ligaram o Si com atividades elevadas de rebento e raiz de antioxidantes, tanto enzimáticos (por exemplo, superóxido dismutase, peroxidase, catalase, ascorbato peroxidase e glutationa redutase) e não enzimáticos (por exemplo, ascorbato, glutationa, compostos fenólicos, etc.), bem como mudanças nas concentrações de marcadores comuns de estresse oxidativo, incluindo malondialdeído, peróxido de hidrogênio (H2O2) e prolina, sob vários estresses abióticos (para revisões, consulte Liang et al., 2007 Cooke & Leishman, 2016 Kim et al., 2017). Mais uma vez, no entanto, deve-se estar ciente dos pontos de referência e das distinções entre efeitos diretos e indiretos. De fato, em comparação com as condições de estresse sem suplementação de Si, o Si parece aliviar o estresse oxidativo, o que, entretanto, não significa que o Si esteja diretamente envolvido na atividade antioxidante e, de fato, não existe tal evidência atualmente. Além disso, como com outros processos bioquímicos (ver Seção III), o Si não tem efeito claro ou consistente sobre a atividade antioxidante na ausência de estresse (Tabela 1). Assim, uma explicação mais parcimoniosa é que o Si previne ou atenua as deformações impostas pelo estresse, que se reflete em uma redução da indução do estresse oxidativo (Fig. 4a). Isso talvez seja mais claramente suportado pelo fato de que o suprimento de Si reduz de forma consistente a translocação raiz para rebento de tóxicos (por exemplo, Na, As, Mn e Cd) e, portanto, seu acúmulo celular nos tecidos foliares (Yeo et al., 1999 Gong et al., 2006 Sanglard et al., 2014 Che et al., 2016 Shao et al., 2017 Flam-Shepherd et al., 2018 cf. Rogalla & Römheld, 2002 Blamey et al., 2018). Uma redução no acúmulo de tóxicos obviamente reduzirá as tensões impostas aos tecidos da parte aérea e, portanto, se refletirá na redução do estresse oxidativo.

As espécies reativas de oxigênio (ROS) são centrais para a sinalização celular e influenciam uma ampla gama de processos críticos e em cascata, incluindo a expressão de genes, crescimento, desenvolvimento, morte celular programada e um conjunto de respostas ao estresse (Mittler, 2002 Apel & Hirt, 2004 Gill & Tuteja, 2010). Assim, não é surpresa que as reduções em ROS com fornecimento de Si, sob condições de estresse, resultem em inúmeras mudanças a jusante (Liang Y et al., 2003, 2005, 2015 Zhu et al., 2004 Yin et al., 2016 Markovich et al., 2017) no entanto, isso não deve ser confundido com uma "função ativa" de Si. Por exemplo, a suplementação de Si foi reivindicada para influenciar muitos parâmetros fisiológicos com base em correlações com níveis elevados de poliamina (por exemplo, espermidina, espermina e putrescina) e sinalização reduzida de etileno em sorgo estressado em sal (Yin et al., 2016), mas tais observações estão longe de ser conclusivas em termos de evidências mecanicistas. Da mesma forma, as alegações de que o Si alivia a clorose foliar induzida pela deficiência de K + ao diminuir o acúmulo de putrescina são infundadas (Chen et al., 2016). Uma conclusão semelhante pode ser tirada de uma análise recente do papel do Si na promoção da biossíntese de citocinina e sua relação com o atraso da senescência em Arabidopsis e sorgo (Markovich et al., 2017). Outra alegação comum é que o Si pode influenciar o transporte de água e íons através das membranas. Por exemplo, no contexto de estresse hiperosmótico, aumentos na condutividade hidráulica com o fornecimento de Si foram atribuídos ao aumento da expressão de genes que codificam AQPs (Liu et al., 2014). Da mesma forma, com o estresse de salinidade (NaCl), alguns estudos sugeriram que o Si pode promover o sequestro vacuolar de Na + e, assim, proteger as funções citoplasmáticas vitais (Liang et al., 2007 e referências). Isso é amplamente baseado em observações de aumento de atividades H + -ATPase com fornecimento de Si (Liang, 1999 Liang et al., 2005, 2006) e especulações sobre os efeitos a jusante nos fluxos de Na + dependentes de H + (por exemplo, antiporters de tonoplasto (NHX1) ou membrana plasmática (SOS1)). Novamente, esses resultados são correlativos e apenas observados sob estresse, em oposição às condições de controle, sugerindo que, em vez de estimular a função AQP ou a atividade H + -ATPase, o Si está simplesmente mitigando sua diminuição (Fig. 4a). Até onde sabemos, as únicas tentativas de medir diretamente o efeito do Si nos fluxos de Na + da raiz não produziram efeitos observáveis ​​em mudas de arroz com estresse de sal (Malagoli et al., 2008 Flam-Shepherd et al., 2018). Da mesma forma, as medições eletrofisiológicas realizadas nas células da raiz epidérmica e cortical não demonstraram efeitos do fornecimento de Si nos potenciais de membrana em repouso ou despolarizações induzidas por NaCl, sugerindo que o Si não tem efeito nas correntes de TM (Flam-Shepherd et al., 2018). Com relação a outros tóxicos, afirma que o Si inibe o influxo de TM Cd e estimula o sequestro vacuolar da mesma forma, carece de evidência mecanística (Ma et al., 2016). No contexto da deficiência de nutrientes, a alegação de que o Si aumenta o influxo de P no trigo privado de P, com base em análises de expressão gênica (ou seja, aumentos na expressão de genes que codificam transportadores de P) e dados de conteúdo de tecido, não oferece evidências de um envolvimento direto de Si no processo (Kostic et al., 2017). Embora tais propostas não possam ser totalmente descartadas, deve-se sempre ter cuidado ao usar mudanças na expressão do gene para agir como um proxy para mudanças na abundância ou atividade de proteínas sem a verificação adequada (Tian et al., 2004 Schwanhausser et al., 2011 Ponnala et al., 2014 ).

O que poderia explicar esses efeitos generalizados, se eles refletissem apenas respostas (indiretas) a jusante? Em outras palavras, quais são as causas finais do alívio do estresse abiótico fornecido pelo Si? No caso dos tecidos da parte aérea, a deposição de Si nas cutículas tem demonstrado prevenir a perda de água via evapotranspiração, protegendo as plantas que enfrentam déficits hídricos (Ma et al., 2001 Ma, 2004). Nas raízes, o Si se acumula em torno das células que expressam os transportadores de Si, como a exoderme e a endoderme do arroz (Lux et al., 2003 Gong et al., 2006 Ma & Yamaji, 2015). Isso é crítico porque a deposição de Si em torno dessas camadas de células bloqueia a 'rota de desvio apoplástico', por meio da qual íons como Na +, Cl - e Cd 2+ entram na corrente de transpiração por meio de quebras e subdesenvolvimentos na banda de Cáspio (CB), e subsequentemente se acumulam em brotos, potencialmente a níveis tóxicos (Yeo et al., 1999 Ranathunge et al., 2005 Shi et al., 2005, 2013 Gong et al., 2006 Faiyue et al., 2010 Flam-Shepherd et al., 2018). Curiosamente, o Si parece não apenas "obstruir" as rotas de desvio apoplástico, mas também promover a própria formação de CB, contribuindo para a estimulação da biossíntese de suberina e lignina, protegendo ainda mais as plantas contra o desvio apoplástico de tóxicos (Fleck et al., 2011, 2015). O mecanismo pelo qual essas mudanças ocorrem ainda não está claro, embora haja a hipótese de que o Si interage e se cruza com os fenóis dentro das paredes celulares ou induz a precipitação de fenóis, levando a um maior desenvolvimento de CB. Por último, a co-precipitação de tóxicos de Si e metais, como Al, na matriz extracelular é outra consideração crítica (Kidd et al., 2001 Wang et al., 2004 Ma et al., 2015 Wu et al., 2016 ).


Medindo o crescimento da planta

Para capturar dados suficientes sobre a saúde geral de suas plantas, recomendamos que você registre pelo menos uma medida de peso final, uma medida de saúde da raiz e todas as medições de observação que pertencem ao tipo de planta que você está usando.

Pesando plantas: peso fresco vs. peso seco

  • Medindo Peso Fresco: Embora você possa medir tecnicamente o peso fresco de plantas sem prejudicá-las, o simples ato de remover uma planta de seu "meio" de cultivo pode causar trauma e afetar a taxa de crescimento contínuo e, portanto, seu experimento. Medir o peso fresco das plantas é complicado e provavelmente deve ser salvo como uma medida final de crescimento no final do experimento. Aqui está o processo para medir o peso fresco:
    1. Remova as plantas do solo e lave qualquer solo solto.
    2. Seque as plantas suavemente com uma toalha de papel macio para remover qualquer umidade da superfície livre.
    3. Pesar imediatamente (as plantas têm uma alta composição de água, portanto, esperar para pesá-las pode causar alguma secagem e, portanto, produzir dados imprecisos).
  • Medindo o peso seco: Como as plantas têm uma alta composição de água e o nível de água em uma planta dependerá da quantidade de água em seu ambiente (que é muito difícil de controlar), usar o peso seco como medida do crescimento da planta tende a ser mais confiável. Você só pode capturar esses dados uma vez como uma medida final na conclusão de seu experimento.
    1. Remova as plantas do solo e lave qualquer solo solto.
    2. Seque as plantas removendo qualquer umidade da superfície livre.
    3. Seque as plantas em um forno ajustado para fogo baixo (100 graus F) durante a noite.
    4. Deixe as plantas esfriarem em um ambiente seco (um saco Ziploc manterá a umidade do lado de fora) - em um ambiente úmido, o tecido da planta absorverá água. Assim que as plantas esfriarem, pese-as em uma balança.
    5. As plantas contêm principalmente água, então certifique-se de ter uma escala que desça para miligramas, já que uma planta seca não pesa muito.

Massa Raiz

A massa da raiz é recomendada como medida final, pois a planta deve ser removida de seu meio de cultivo para capturar dados precisos. Existem alguns métodos diferentes para medir a massa da raiz, dependendo do tipo e estrutura das raízes

  • Técnica de interseção de grade:
    1. Remova a planta do solo.
    2. Se você estiver trabalhando com raízes finas ou leves, pode querer tingir as raízes com uma tinta ácida.
    3. Coloque as raízes em um padrão de grade e conte o número de vezes que as raízes cruzam a grade.
  • Trace as raízes no papel, meça cada um dos traçados e calcule o comprimento da raiz a partir dos traçados.
  • Conte o número de raízes.
  • Meça o diâmetro da raiz. Isso é especialmente útil para vegetais de raiz, como beterraba, cenoura, batata, etc., que têm uma raiz grande.

Razão de broto de raiz

As raízes permitem que uma planta absorva água e nutrientes do solo ao redor, e um sistema radicular saudável é a chave para uma planta saudável. A razão raiz: broto é uma medida para ajudá-lo a avaliar a saúde geral de suas plantas. Seu grupo de controle de plantas fornecerá a você uma razão raiz: rebento "normal" para cada um dos seus tipos de planta. Qualquer mudança deste nível normal (para cima ou para baixo) seria uma indicação de uma mudança na saúde geral de sua planta . É importante combinar os dados da razão raiz: parte aérea com dados de observações para obter uma compreensão precisa do que está acontecendo com suas plantas. Por exemplo, um aumento na razão raiz: parte aérea pode ser uma indicação de uma planta mais saudável, desde que o aumento venha do maior tamanho da raiz e NÃO de uma diminuição no peso da parte aérea. Para medir a razão raiz: parte aérea:

  1. Remova as plantas do solo e lave qualquer solo solto.
  2. Seque as plantas removendo qualquer umidade da superfície livre.
  3. Seque as plantas em um forno ajustado para fogo baixo (100 graus F) durante a noite.
  4. Deixe as plantas esfriarem em um ambiente seco (um saco Ziploc mantém a umidade do lado de fora) - em um ambiente úmido, o tecido absorve água. Assim que as plantas esfriarem, pese-as em uma balança.
  5. Separe a raiz do topo (corte na linha do solo).
  6. Pesar e registrar separadamente a raiz e o topo de cada planta. (Peso seco para raízes / peso seco para topo da planta = razão raiz / parte aérea)
  7. A razão raiz / parte aérea pode ser calculada para cada tratamento.
  8. As plantas contêm principalmente água, então certifique-se de ter uma escala que desça para miligramas, já que uma planta seca não pesa muito.

Observação

Existem muitas características diferentes de uma planta que podem ser medidas por meio da observação para determinar a extensão do crescimento / saúde da planta. A tabela a seguir descreve algumas das medidas que você pode fazer e também recomenda com que freqüência você deve fazer essas observações durante o curso de seu experimento.


Extraindo DNA

Uma vez que o DNA é o projeto para a vida, tudo que vive contém DNA. Isolamento de DNA é uma das técnicas mais básicas e essenciais no estudo do DNA. A extração de DNA de células e sua purificação são de importância primordial para o campo da biotecnologia e da ciência forense. Extração e purificação de DNA são as primeiras etapas na análise e manipulação de DNA que permitem aos cientistas detectar distúrbios genéticos, produzir impressões digitais de DNA de indivíduos e até mesmo criar organismos geneticamente modificados que podem produzir produtos benéficos como insulina, antibióticos e hormônios.

DNA pode ser extraído de muitos tipos de células. o Primeiro passo é lisar ou quebrar a célula. Isso pode ser feito moendo um pedaço de tecido no liquidificador. Depois que as células se quebram, uma solução salina, como NaCl e uma solução de detergente contendo o composto SDS (dodecil sulfato de sódio) Está adicionado. Essas soluções quebram e emulsificam a gordura e as proteínas que compõem a membrana celular. Finalmente, o etanol é adicionado porque o DNA é solúvel em água. O álcool faz com que o DNA se precipite ou se dissolva na solução, deixando para trás todos os componentes celulares que não são solúveis em álcool. O DNA pode ser enrolado (ferido) em uma haste de agitação e retirado da solução neste ponto.

Detergent, eNzymes (amaciante de carne), UMAlcohol

Para extrair DNA de células.

Liquidificador, ervilhas, sal, detergente, água, copo medidor e colheres, coador, amaciante de carne, álcool, tubo de ensaio, vareta de mistura de vidro

  1. Primeiro, você precisa encontrar algo que contenha DNA, como ervilhas, espinafre fresco, fígado de frango, cebola ou brócolis.

  1. Meça cerca de 100 ml ou 1/2 xícara de ervilhas partidas e coloque-as no liquidificador.
  2. Adicione uma pitada grande de sal (menos de 1 ml ou cerca de 1/8 colher de chá) no liquidificador.
  3. Adicione cerca de duas vezes mais água fria do que a fonte de DNA (cerca de 200 ml ou 1 xícara) às ervilhas no liquidificador.
  4. Bata em fogo alto (tampa) por cerca de 15 segundos.
  1. O liquidificador separa as células de ervilha umas das outras, então agora você tem uma sopa de ervilha bem fina.

E agora, essas 3 etapas fáceis:

  1. Despeje sua sopa de células de ervilha em uma peneira e coloque em outro recipiente, como um copo medidor ou béquer.

  1. Faça uma estimativa da quantidade de sopa de ervilha que você ingere e adicione cerca de 1/6 dessa quantidade de detergente líquido (cerca de 30ml ou 2 colheres de sopa). Gire para misturar.

  1. Despeje a mistura em tubos de ensaio ou outros recipientes de vidro pequenos, cada um com cerca de 1/3 cheio.
  2. Adicione uma pitada de enzimas a cada tubo de ensaio e mexa delicadamente. Tome cuidado! Se você mexer com muita força, vai quebrar o DNA, tornando-o mais difícil de ver. (Use amaciante de carne para enzimas. Se você não conseguir encontrar amaciante, tente usar suco de abacaxi ou solução para limpeza de lentes de contato.)

  1. Incline o tubo de ensaio e despeje lentamente álcool isopropílico (70-95% de álcool isopropílico ou etílico) no tubo na lateral, de modo que forme uma camada sobre a mistura de ervilhas. Despeje até que você tenha aproximadamente a mesma quantidade de álcool no tubo que a mistura de ervilha.

  1. O álcool é menos denso que a água, por isso flutua no topo formando duas camadas separadas.
  2. Toda a gordura e proteína que quebramos nas duas primeiras etapas vão para a camada aquosa inferior.
  3. O DNA subirá da camada de ervilha para a camada de álcool. Você pode usar uma vareta de vidro ou uma vara de madeira para desenhar o DNA no álcool.
  4. Girar lentamente a haste de agitação enrolará (envolverá) o DNA ao redor da haste para que possa ser removido do líquido.

1. O DNA tem alguma cor?

2. Descreva a aparência do DNA.

3. Somente os seres vivos contêm DNA? Explique.

Perguntas frequentes: 1. Tenho certeza de que não estou vendo DNA. O que eu fiz errado?

Primeiro, verifique mais uma vez o DNA. Observe atentamente a camada de álcool em busca de pequenas bolhas. Freqüentemente, pedaços de DNA estão frouxamente presos às bolhas.

Se você tiver certeza de que não vê o DNA, a próxima etapa é certificar-se de que você começou com DNA suficiente em primeiro lugar. Muitas fontes alimentares de DNA, como uvas, também contêm muita água. Se a sopa de células combinadas for muito aquosa, não haverá DNA suficiente para ver. Para corrigir isso, volte à primeira etapa e adicione menos água. A sopa de células deve ser opaca, o que significa que você não pode ver através dela. Outra possível razão para não ver nenhum DNA é não permitir tempo suficiente para a conclusão de cada etapa. Certifique-se de misturar o detergente por pelo menos cinco minutos. Se a célula e as membranas nucleares ainda estiverem intactas, o DNA ficará preso na camada inferior. Freqüentemente, se você deixar o tubo de ensaio da mistura de ervilha e álcool descansar por 30-60 minutos, o DNA se precipitará na camada de álcool.

2. Por que o DNA se agrupa?

Moléculas únicas de DNA são longas e fibrosas. Cada célula do seu corpo contém um metro e oitenta de DNA, mas tem apenas um milionésimo de polegada de largura. Para caber todo esse DNA em suas células, ele precisa ser embalado de forma eficiente. Para resolver esse problema, o DNA se torce fortemente e se aglomera dentro das células. Mesmo quando você extrai o DNA das células, ele ainda se aglomera, embora não tanto quanto aconteceria dentro da célula.

Imagine o seguinte: o corpo humano contém cerca de 100 trilhões de células, cada uma das quais com um metro e oitenta de DNA. Se você fizer as contas, descobrirá que nossos corpos contêm mais de um bilhão de milhas de DNA!

3. Posso usar este DNA como amostra para eletroforese em gel?

Sim, mas tudo o que você verá é uma mancha. O DNA que você extraiu é genômico, o que significa que você tem toda a coleção de DNA de cada célula. A menos que você corte o DNA com enzimas de restrição, ele é muito longo e fibroso para se mover através dos poros do gel. Tudo o que você verá será uma mancha.

4. A coisa branca e fibrosa não é na verdade uma mistura de DNA e RNA?

Isso & # 8217s exatamente certo! O procedimento de extração de DNA é, na verdade, um procedimento de extração de ácido nucléico. No entanto, grande parte do RNA é cortado por ribonucleases (enzimas que cortam o RNA) que são liberadas quando as células são abertas.


Doença da ferrugem da ervilha causada por Uromyces Fabae- discutido! | Doenças de plantas

A ervilha é uma das seis principais culturas de leguminosas cultivadas globalmente e é a segunda leguminosa com maior rendimento, a seguir à fava. É consumido tanto na forma fresca como na forma desidratada, constituindo uma quantidade significativa de proteínas na dieta vegetariana.

Suas sementes são altamente nutritivas e são cultivadas para alimentação, bem como para benefícios de rotação na produção de grãos de cereais. A inclusão de ervilhas na rotação de culturas é agronomicamente muito significativa.

A ervilha é um bom predecessor de outras culturas, pois enriquece o solo com a bactéria nodular - rizóbio, que fixa o nitrogênio atmosférico. Além disso, as ervilhas têm maior capacidade de aproveitamento de minerais, que são praticamente difíceis de assimilar e não estão disponíveis para os cereais.

O sistema radicular das ervilhas penetra a uma profundidade de 1-1,5 m e, como resultado, as ervilhas podem extrair nutrientes minerais das camadas mais profundas do solo, ao contrário dos grãos.

O valor nutritivo da semente de ervilha seca é semelhante ao de outras leguminosas de grão e contém 18-30% de proteína, 35-50% de amido e 4-7% de fibra. A proteína da ervilha é deficiente em aminoácidos contendo enxofre, mas contém níveis relativamente altos de lisina, o que a torna um bom complemento alimentar para cereais. A ervilha ocupa o segundo lugar, depois do feijão seco, entre as leguminosas de grão para a produção mundial e o quarto em área colhida.

A ervilha seca é produzida em mais de 87 países. A Índia ocupa o quinto lugar em produção e o terceiro em área colhida (FAO, 2005). Na Índia, a ervilha ocupa uma área de 0,64 m ha com uma produção de 0,52 milhões de toneladas e produtividade de 890 kg / ha.

No entanto, essa produtividade é bastante baixa quando comparada com a produtividade mais alta de 58,0 Q / ha na Holanda. Mc Phee (2003) descreveu a ervilha seca foi domesticada 9.000 anos atrás.

A ervilha é originária das regiões do Oriente Próximo e do Mediterrâneo e é cultivada desde o início do período neolítico. As evidências indicam que a ervilha foi cultivada com cereais, como trigo e cevada, após a domesticação.

A ervilha pertence ao gênero Pisum, membro da família papilionaceae, tribo viciae e é composta pelas espécies Pisum sativum L. (Ps) e Pisum fulvum (Sibth e Sn). Pisum sativum L. foi posteriormente dividido para incluir várias subespécies Ps. ssp sativum, Ps ssp. elatuis, Ps ssp humile, Ps ssp arvense e Ps. ssp hortense. Na literatura, ssp elatius e ssp humile são os progenitores de Ps ssp sativum.

As principais limitações na produção de ervilha incluem doenças, pragas, geadas, seca e calor excessivo. As principais doenças que afetam a produção da ervilha são a podridão da raiz de Fusarium, a podridão de raiz de Aphanomyces, a murcha de Fusarial, o vírus do mosaico da ervilha, o oídio, o oídio, a ferrugem e Aschochyta.

Muitas outras doenças menores também afetam o rendimento desta importante safra. Na Índia, o problema do oídio foi superado pelo uso do gene de resistência ao oídio e é obrigatório incorporar apenas entradas resistentes ao oídio nos ensaios de Melhoria de Varietais Coordenados de Todas as Índias.

A ferrugem da ervilha causada por Uromyces fabae (Pers) de Bary é considerada a mais importante em climas quentes e úmidos. Tornou-se um grande problema nas condições de semeadura tardia na Índia.

Distribuição e perdas de Uromyces fabae:

Uromyces fabae foi relatado em diferentes partes da Europa, África Canadá Austrália. Na Índia, é relatado na Índia Oriental, Índia Central, partes do sul da Índia e região do Himachal Pradesh no Himachal Pradesh.

Uromyces fabae destruiu completamente a colheita na região submontana do Norte da Índia. Perdas de rendimento na ervilha devido à ferrugem também foram relatadas por Upadhyay e Gupta (1998). Singh (1999) relatou as perdas na produção de ervilha nas regiões de Tarai. Em uma média de cerca de 56,81%, a perda de rendimento foi relatada no ano de 1986-1988. Eles classificaram ainda as perdas e relataram que 22,21% da perda ocorre devido à redução no peso da semente da ervilha.

As perdas também dependem dos diferentes estágios de crescimento da planta. As infecções precoces destroem completamente a colheita. A ocorrência da doença na fase de formação da vagem reduziu a produtividade de grãos. O principal atributo da perda de rendimento é principalmente devido à redução no peso de 100 sementes.

Sintomas de ferrugem da ervilha:

A ferrugem da ervilha é caracterizada pelo aparecimento de dois tipos de sintomas na Índia. Os primeiros sintomas se desenvolvem no lado abaxial das folhas mais velhas e formam aecídia redonda a oval. Inicialmente, as aecidias formam pústulas de cor branca cremosa a amarelo claro a laranja brilhante na folha e no caule.

Em um ambiente favorável, essas pústulas se desenvolveram e se espalharam para outras partes das plantas. Uma aecidia é um aglomerado de várias pequenas taças como estrutura na planta. Aeciósporos liberados das taças especiais são depositados como um pó amarelo.

As pequenas pústulas aecidiais estão principalmente confinadas à folha. No entanto, também pode ser visto na haste. Em genótipos de gavinha de ervilha, também pode ser visto nas estípulas e gavinha também. As pústulas urediais desenvolveram-se na superfície da folha, mas principalmente confinadas ao caule. Eles aparecem como pústulas castanho-claras pulverulentas. A epiderme rompida na porção infectada do hospedeiro expõe uma massa pulverulenta preta a marrom.

Os sintomas teliais aparecem após infecção aecial / uredial no final da mesma estação ou na parte da planta que leva à senescência. Os teliosporos são formados nas pústulas aeciais ou urediais. Alguns também são formados de forma independente Telia são principalmente formados no caule e gavinha. O tamanho do grão é significativamente reduzido no genótipo mal infectado e a cor do grão torna-se opaca.

Organismo Causal:

O organismo causal da ferrugem da ervilha na maior parte da Índia é o Uromyces fabae (Pers.) De Bary. É uma ferrugem autóctone, biotrófica, macrocíclica. Pertence à Divisão: Basidiomicotina, Classe: Basidiomicetos, Subclasse: Teliomycetidae, Ordem: Uredinales, Família: Pucciniaceae.

Faixa de hospedeiros e ocorrência do patógeno:

Uppal (1933) e Prasada e Verma (1948) encontraram várias espécies de Vicia, Lathyrus, Pisum e Lentil suscetíveis a Uromyces fabae na Índia e no exterior. Na Índia, as espécies de Vicia, Lathyrus e Pisum são descritas como plantas hospedeiras de Uromyces fabae (Pers. De Bary).

Eles observaram infecção natural em Vicia sativa L. e V. hirsuta Gray, uma erva daninha comum encontrada nos campos de lentilha também na Índia. Vicia faba L., V. biennes L., V. hirsuta L. e V. arborensis L. foram descritos como altamente suscetíveis a Uromyces fabae e Vicia sativa e Lathyrus aphaca foram considerados livres de doenças.

Conner e Bernier (1982) relataram um total de 52 espécies de oiVicia faba e 22 espécies de Lathyrus infectadas por Uromyces viciae-fabae.

Eles também encontraram esse patógeno na ervilha, na lentilha e na fava. Butler (1912) relatou a ocorrência do patógeno da ferrugem Uromyces fabae em ervilhas e outras leguminosas da Índia. Sydow e Butler (1912) relataram esse fungo do estado de Maharastra.

A ferrugem da ervilha (Uromyces fabae) é de ocorrência mundial e ataca várias espécies hospedeiras pertencentes a diferentes gêneros da família das leguminoceas nas planícies indo-gangéticas. Prasada e Verma (1948) também relataram a ocorrência de Uromyces fabae na cultura de lentilhas de Delhi. Roy (1949) em sua lista de fungos de Bengala registrou a prevalência de Uromyces fabae nas folhas e caules de Pisum sativum.

Mitter e Tandon (1930) Patel (1934) Pavgi e Upadhyay (1966) e Kapooria e Sinha (1966) relataram a distribuição desse patógeno nas regiões de Uttar Pradesh, respectivamente. Bilgrami (1979) relatou a ocorrência desse patógeno em várias espécies hospedeiras de ervilha, lentilha e lathyrus. Baruah (1980) relatou que a infecção por ferrugem nas plantas de ervilha é causada por Uromyces fabae e U. pisi.

Dos quais U. pisi é de ocorrência rara na Índia. Choudhary (1998). relataram não especificidade de hospedeiro em Uromyces fabae e encontraram poucos gêneros de leguminosas infectados pelo patógeno. A ocorrência de Uromyces fabae também foi relatada no Canadá, Europa, Etiópia e Austrália em formas leves a graves em ervilha, lentilha e feijão faba.

Variabilidade Patogênica:

A variabilidade patogênica foi relatada na coleção de campo de Uromyces fabae. O urediósporo de Uromyces fabae foi o único esporo infectante em clima temperado e é usado em vários programas de triagem de resistência em ervilha e ervilha-doce.

A existência de cepas específicas de ervilha do NEPZ da Índia também foi relatada. Os aeciósporos atuam como esporos de repetição no caso de Uromyces fabae e desempenham um papel importante na eclosão da doença em condições quentes e úmidas.

Estado Aecidial:

O aecidium é pequeno, esbranquiçado e estrutura em forma de taça e carrega aeciósporos. Os aeciósporos são redondos a angulares ou elípticos, de cor amarela e possuem verrugas finas. Eles medem 14-22 pm de diâmetro.

Aeciósporos são sésseis e formados em uma cadeia de 7 -8 esporos. Aecidia está profundamente enraizada nas células esponjosas do mesofilo. Aeciósporos liberados após a ruptura do perídio de taças especiais. Grande quantidade de aeciósporos são depositados na superfície da planta com aspecto amarelo brilhante.

Os urediósporos são redondos a ovados, castanhos claros, espinhosos com 3-4 poros germinativos, medem 20-30 x 18-26 pm. Uredia desenvolveu-se com pouca frequência. Os urediósporos são esféricos, redondos a elípticos. Os urediósporos surgem em grupo após romper a epiderme do hospedeiro.

Teleosporos:

Eles são sub-globosos ovados ou elípticos com ápice redondo ou achatado que é consideravelmente espesso e aparece papilado os esporos são lisos medem 25-30 x 18-27 pm. Os caules são geralmente presistentes nos esporos destacados e marrom-amarelados claros, grossos e até 90 pm.

O basidiósporo de Uromyces fabae germinou 3 dias após a reidratação e não foi influenciado pelo fotoperíodo. A porcentagem de germinação dos basidiósporos era alta nos substratos, exceto nas lâminas de vidro.

Em ágar água (2%) basidiósporos produziram tubo germinativo longo 50-100 pm. A diferenciação no tubo germinativo começa após 3 dias. A estrutura da infecção resolveu melhor quando a germinação foi estudada em ágar água a 5%.

O tubo germinativo curto dilata-se apical e forma um pequeno apressório. Posteriormente, formou-se um pino de penetração e a vesícula oblonga foi expandida em ágar. Na lâmina de vidro, a formação de apressórios freqüentemente ocorre, porém a formação de vesículas raramente é observada.

A diferenciação de basidiósporos foi induzida de forma mais eficaz na membrana de nitrocelulose. Menos de 5% do basidiósporo produziu tubo germinativo longo e a maioria dos basidiósporos & # 8217 atingiu o estágio de apressório. Dois núcleos são sempre vistos no basidiósporo.

Durante o desenvolvimento inicial da estrutura da infecção, os dois núcleos migraram juntos do citoplasma para a vesícula. Posteriormente, o pino de penetração foi tampado e a vesícula cresceu apicalmente, formando uma hifa primária que por algum tempo foi delimitada por um septo. Até o estágio de hifa primária, não mais do que dois núcleos foram observados.

Fungos patogênicos de plantas biotróficos diferenciam estruturas de infecção especializadas chamadas haustório dentro das células vivas de suas plantas hospedeiras. Esses haustórios têm sido associados à absorção de nutrientes desde sua descoberta.

O fluxo de açúcares do hospedeiro Vicia faba para o fungo da ferrugem Uromyces fabae parece ocorrer principalmente através do complexo haustorial. Um dos genes mais abundantemente expressos em haustórios da ferrugem, cuja expressão é desprezível em outras estruturas fúngicas, codifica um transportador de hexose.

A expressão funcional do gene denominado HXT1 em oócitos de Saccharomyces cerevisiae e Xenopus laevis atribuiu uma especificidade de substrato para D-glicose e D-frutose e indicou um mecanismo de simporte de prótons. Abs contra HXT1p marcou exclusivamente haustórios em microscopia de imunofluorescência e a membrana plasmática haustorial em microscopia eletrônica.

Esses resultados sugerem que o fungo concentra esse transportador em haustórios para aproveitar um compartimento especializado do complexo haustorial. A matriz extra-exaustiva, delimitada pelas membranas plasmáticas do hospedeiro e do parasita, constitui um compartimento apoplástico recém-formado com qualidades distintas daquelas do apoplasto volumoso.

Essa organização pode facilitar a competição do parasita com os órgãos naturais do hospedeiro.

Modo de sobrevivência do patógeno em Uromyces fabae:

Os aeciósporos e urediósporos de Uromyces fabae não sobreviveram a uma temperatura superior a 30 ° C por uma semana, portanto, eles não deveriam sobreviver à alta temperatura da safra intermediária. Os teliósporos sobrevivem durante a estação intermediária e germinam para produzir basidiósporos que produziram picnia e, subsequentemente, causam infecção na ervilha.

Os restos da planta de ervilha carregando telelia inoculados na planta de ervilha e nenhuma espermagonia foram encontrados nas plantas. No entanto, infecção especial foi observada em algumas plantas. Este resultado precisa ser verificado em diferentes locais, a fim de confirmar o papel do teleósporo no início da infecção primária.

Sendo um patógeno de ampla gama de hospedeiros, Conner e Bernier (1982) sugeriram o papel do hospedeiro colateral na ocorrência da doença na ervilha.

Eles relataram as espécies de Vicia e Lathyrus como hospedeiros colaterais de Uromyces fabae e o patógeno sobrevive nesses hospedeiros durante a ausência da cultura principal. Não há informações sobre a migração de patógenos de hospedeiros colaterais da Índia e de outros países. A ervilha é cultivada ao longo do ano em diferentes partes da Índia, mas seu papel na multiplicação e disseminação do Uromyces fabae não é conhecido.

No experimento A.I.C.P.I.P (2005) recentemente concluído, a incidência de ferrugem foi observada mais cedo em Pant Nagar do que em Varanasi e Dholi. Há necessidade de uma extensa pesquisa de hospedeiros colaterais e culturas de ervilha cultivadas fora de temporada em regiões temperadas, subtropicais e tropicais da Índia para confirmar o papel dos hospedeiros colaterais na perpetuação do patógeno de ano para ano.

Germinação de diferentes esporos:

A germinação de esporos é independente do hospedeiro. Verificou-se que o ágar água (0,2%) induziu 46,67% de germinação em urediósporos e 9,67% de germinação em eciósporos. Germinação ocasional foi observada em teliosporos que foram armazenados por três anos após a incubação a 18 ° C por 15 dias.

A germinação dos teliosporos foi inferior a 1%. Aeciósporos, urediósporos e teliósporos germinados por um único tubo germinativo. A germinação no aeciósporo foi iniciada após 8 horas em 0,2% de ágar água a 25 ° C. Os urediósporos também germinaram em ágar água a 0,2% a 15 ° C após 4 horas de incubação.

Efeito da umidade relativa e da temperatura na germinação de aeciósporos e urediósporos:

A condição ótima para a germinação do aeciósporo foi de 25 ° C em combinação com 100% de umidade relativa. A porcentagem de germinação dos aeciósporos diminuiu gradualmente com a diminuição da temperatura abaixo de 25 ° C.

Nenhum dos aeciósporos germinou em umidade relativa de 88,5% e temperatura abaixo de 25 ° C. A germinação dos aeciósporos foi mínima (0,17%) a 5 ° C em combinação com 100% de umidade relativa. A umidade relativa de 98% em combinação com 15 ° C favoreceu a germinação máxima de urediósporos (3,5%). O maior tempo de molhamento foliar aumentou a severidade da ferrugem.

Relação entre temperatura e gravidade da doença:

A temperatura média durante o início da doença variou entre 15-20 ° C. A incidência da doença foi retardada quando a temperatura ideal de ocorrência '(25-30 ° C) estava no final da estação devido ao início tardio do tempo frio.

Urediósporos de U. viciae-fabae (ferrugem do feijão) germinaram bem na faixa de 5-26 ° C, com germinação mais rápida a 20 ° C. A exposição a 30 ° C deu má germinação e danificou os esporos. A infecção das folhas de Vicia faba dependeu de uma película úmida.

A 20 ° C, alguma infecção ocorreu com apenas 4 horas de umidade das folhas, mas períodos mais longos de chuva até 24 horas aumentaram a infecção. Em temperaturas mais baixas, o processo de infecção foi mais lento e o número final de pústulas também foi menor. A germinação dos esporos foi atrasada pela luz do dia e por todas as fontes de luz artificiais que continham comprimentos de onda vermelhos distantes (700-800 nm).

O atraso foi aumentado em intensidades de luz mais altas. Quando os esporos foram submetidos a períodos alternados de luz e escuridão, verificou-se que 40 min de escuridão foram suficientes para a indução irreversível da germinação a 20 ° C.

Penetração por Uredia:

A fase de pré-penetração:

Os uredosporos do fungo da ferrugem Uromyces fabae formam uma almofada de adesão e liberam uma cutinase e duas esterases específicas após entrarem em contato com a cutícula do hospedeiro. Aparentemente, a adesão das almofadas é melhorada por essas enzimas. Os esporos têm capacidade reduzida de se anexar à superfície da folha quando essas enzimas são inativadas.

Percepção da superfície do hospedeiro:

A formação de apressórios por tubos germinativos de urediospbre da ferrugem do feijão Uromyces appendiculatus é induzida por diferenças físicas na topografia da superfície foliar, como lábios estomáticos de células-guarda, ou por cristas definidas de 0,5 m de altura formadas em uma superfície artificial. Além disso, foi demonstrado que muitos fungos de ferrugem exibem respostas específicas da espécie em membranas com topografias definidas.

Degradação da parede celular (por ação enzimática):

No entanto, a penetração de parasitas obrigatoriamente biotróficos, como fungos de ferrugem e oídio ou alguns hemibiotrofos, requer apenas pequenos danos à parede celular. A degradação da parede celular é limitada ao local de penetração, conforme mostrado por Xu e Mendgen (1997). A secreção de enzimas celulíticas desses patógenos é regulada pelo desenvolvimento ou desencadeada por sinais ambientais.

Por exemplo, a atividade da celulase de germlings de Uromyces fabae mostrou ser estritamente regulada por diferenciação. Ela aumenta durante a formação de apressórios e atinge o máximo durante o desenvolvimento de hifas de infecção e células-mãe haustorial.

Além disso, a produção das enzimas pécticas pectina metilesterase e poliglacturonato liase e proteases extracelulares desse fungo da ferrugem depende da diferenciação das estruturas de infecção.

Aparentemente, a ação combinada de enzimas de degradação da parede celular permite o crescimento de hifas através do tecido foliar, mas evita a maceração extensa da parede celular e a morte celular, o que também interfere no estilo de vida biotrófico do fungo.

O fungo penetra através dos estômatos da folha e forma uma vesícula subestomática fusiforme. As células-mãe haustoriais se alongam e tentam penetrar nas células do mesofilo da folha.

Se a penetração for bem-sucedida, um haustório que absorve nutrientes se desenvolve na célula mesofílica e permite o crescimento de fungos de hifas subsequentes. A infecção por ferrugem pode ser dificultada nos estágios iniciais do desenvolvimento do fungo, desde a deposição de esporos até o reconhecimento dos estômatos, resultando na redução da infecção. No entanto, a maioria dos esporos em germinação prossegue e desenvolve células-mãe haustorial normais.

No entanto, a formação de haustório pode ser evitada pela formação de papila dentro das células do mesofilo. As papilas têm uma matriz calosa e contêm vários constituintes inorgânicos e inorgânicos, incluindo proteínas antimicrobianas e compostos fenólicos de autofluorescência.

As papilas são depositadas na superfície interna das paredes celulares do mesófilo, onde o fungo tenta penetrar e atuar como uma barreira física ou química quando a resistência à penetração falha & # 8217s e haustórios se desenvolvem dentro das células hospedeiras.

Desenvolvimento pós-penetração:

Aeciósporos germinam para dar origem ao tubo germinativo e, posteriormente, esse processo leva cerca de 48 a 72 horas no tecido do hospedeiro. Mais tarde, há a formação de um pino de infecção que cresce intercelularmente dentro do tecido do hospedeiro após entrar pela abertura estomática, em seguida, a vesícula subestomática é formada. ascensão à célula-mãe haustorial que dá origem ao primeiro haustório formado dentro da célula hospedeira.

O processo de pós-penetração consiste na disseminação do micélio nos espaços intercelulares e, posteriormente, na substituição de algumas células do mesofilo esponjoso do hospedeiro.

Uma camada perdial de célula única foi formada em torno da agregação micelial. Essas estruturas se expandiram ainda mais e atingiram um tamanho (pM). Ao longo de todo o desenvolvimento do micélio de aécio foi dicariótica.

Mais tarde, o micélio dicariótico que forma células esporogênicas da aecium ou aeciosporóforos sua forma na base do primórdio aecial cada célula contém dois núcleos que se dividem conjugadamente durante a formação de um aeciósporo inicial. Dois dos núcleos filhos permanecem na célula esporógena e os outros dois se movem em direção às iniciais dos aeciósporos.

Após a inicial ser delimitada da célula-mãe pelo septo, os núcleos na inicial dividem-se novamente e um septo transverso separa a inicial em aeciósporos binucleados e pequenas células estéreis binucleadas, binucleadas, intercalares ou disjuntoras. Todo o processo se repetiu várias vezes resultando na formação de uma cadeia de aeciósporos uma célula disjuntor.

O arranjo dos aeciósporos é mais jovem na base, enquanto que mais velho no ápice - a inicial surgiu na cavidade aecial. As células periféricas da base aecial passam por sucessivas divisões para produzir uma parede que envolve as cadeias de esporos. Essa parede é o perídio. Em uma jovem aecium que não rompeu a epiderme do hospedeiro, o perídio envolve as cadeias de esporos em todos os lados, formando uma cúpula completa sobre elas.

À medida que o aecium amadurece, as cadeias de esporos passam pelo teto do perídio e formam uma borda ao redor da taça aecial. À medida que uma aecium se desenvolve, as células disjuntoras se desintegram e os esporos se separam. Quando as aecia se desenvolvem em uma folha, geralmente se localizam na parte inferior e rompem a epiderme inferior.

No caso de variedade extra-sensível de ervilha, geralmente um grande número de iniciais aeciais começa e forma o aecidiofóere, mas o desenvolvimento de aeciósporos é dificultado e resultou em aecidia não oxidante. Nestes genótipos de ervilha, também foi observado que o número de aecidiosporóforos é significativamente menor do que os outros genótipos. Mas o número de aeciosporos na cadeia era quase 3-6 por aeciosporophore.

A redução do número de aecisporoforos vem principalmente da redução de aecisporofos. Em Uromyces fabae, o número de aecidiosporos variou de 10 & # 8211 40. Os aecidiosporóforos crescem na cavidade em direção à epiderme. A camada perdial substitui a célula do mesofilo alcançada abaixo da epiderme. Depois de algum tempo, a pressão exercida pelos aeciósporos maduros rompem a epiderme.

Os basidiósporos eram binucleados. A vesícula contém dois núcleos e o septo & # 8217 separa dois núcleos na estrutura da infecção. A coloração nuclear do eciósporo e urediósporo revelou claramente a estrutura binucleada. Os dois núcleos ficaram juntos durante a formação do septo no tubo germinativo.

Efeito do fator hospedeiro no surto da doença:

Efeito das temperaturas e estágios de crescimento da planta nos esporos Produção:

Os aeciósporos foram produzidos abundantemente em ambos os regimes de temperatura, isto é, 10-15 ° C e 20-25 ° C em todos os estágios de crescimento da cultura. Em regime de temperatura mais elevada (20-25 ° C), durante a formação da vagem, o número de aecídia / pústulas / folha foi maior.

A temperatura mais alta promoveu mais número de pústulas aeciais do que a temperatura mais baixa. Os teliosporos foram produzidos quando as plantas entraram na fase de senescência (110-130 dias após a semeadura).

Componentes de resistência no hospedeiro:

Existem vários componentes de resistência que individualmente ou em conjunto com outros componentes reforçam a resistência. A maioria desses componentes é influenciada por fatores ambientais, ou seja, temperatura e umidade relativa. Portanto, um teste plurianual e em vários locais desses componentes é mais essencial para capitalizar essas características no melhoramento da cultura.

Na maioria dos casos, essas características estão espalhadas entre as linhas de germoplasma de ervilha, lentilha e vicia. Os efeitos individuais desses componentes são muito menos difíceis de demonstrar em condições de campo. No entanto, usando técnicas moleculares, eles podem ser detectados.

A eficiência de proteção dessas características pode ser verificada comparando a severidade da doença, AACPD, peso de teste sob condições protegidas e desprotegidas. O ganho de rendimento sob proteção fungicida será sempre maior no genótipo suscetível do que a oxidação lenta.

Efeito da incubação e do período latente na gravidade da ferrugem:

O período de incubação de aeciospre variou de 7,17-17,84 dias em diferentes genótipos de ervilha. A correlação entre o período de incubação e a AACPD foi negativa -0,68. O período de incubação mais alto foi mostrado pelo Pant P 13 e o período de incubação mais baixo foi representado pelo HUVP 1.

variou de 8,23 a 17,83 dias entre os genótipos de ervilha. O período latente afeta a gravidade da doença e sua propagação. O genótipo com maior período latente atrasou o aparecimento da doença. A correlação (r) entre o período latente e AACPD foi negativa -0,58.

Existem muitos genótipos com maior período de latência. O período latente tem grande significado em retardar o início da doença e sua propagação. A maioria dos genótipos de ervilha resistentes selecionados em pontos críticos de ferrugem, como Bangalore, Pune e Varanasi, geralmente possuem um período latente mais alto.

Diferença significativa foi relatada entre as cultivares de lentilha para o período latente para urediósporos nas cultivares suscetíveis foi observada 8 dias enquanto a mesma quantidade de pústula foi observada após 15 dias nas cultivares resistentes.

Houve diferença significativa no período latente nas linhagens de germoplasma de Vicia. A maioria das linhas de enferrujamento lento teve um período latente mais longo do que o suscetível. O período latente foi negativamente correlacionado com a gravidade da doença, AACPD e a taxa de propagação. O LP correlacionou-se negativamente com CS, AACPD, DS e r.

Diferenças significativas são relatadas para o tamanho da colônia aecial que variou de 1,9 a 4,9 mm 2. O tamanho pequeno da colônia está freqüentemente associado aos genótipos de ferrugem lenta. No entanto, em alguns casos, o efeito do tamanho pequeno da colônia é anulado pela alta frequência de colônia / área unitária.

A diferença no tamanho das pústulas foi relatada em lentilhas que variaram de 0,096 0,56 mm 2.

As colônias medidas após a inoculação eram maiores nas mudas do que na planta adulta. No controle suscetível, o tamanho da colônia era quase o dobro do tamanho da planta adulta. As linhas hipersensíveis mostraram as menores colônias em ambos os estágios de maturação da planta. Poucas linhas não hipersensíveis também mostraram colônias menores do que o teste suscetível.

Freqüência de infecção:

Em condições de campo, parte da linha da ervilha mostrou menos número de colônias na folha quando os esporos estavam soprando em todas as linhas. Mas a frequência de infecção aumentou quando a água livre se prolongou por um período mais longo na superfície da planta com uma temperatura de 25-30 ° G.

Os genótipos de lentilha apresentaram variação suficiente para a frequência de infecção. A maioria das linhas com baixa frequência de infecção retardam o desenvolvimento da doença e são identificadas como tipos de ferrugem lenta.

Uma diferença significativa foi registrada entre os genótipos de vicia para a freqüência de infecção quando inoculados com a mesma quantidade de urediospre em condições idênticas de desenvolvimento da doença. A maioria das linhas de ferrugem lenta mostrou baixa infecção em comparação com a suscetível. Essa tendência também foi observada em situação de campo.

Herança de resistência:

Várias fontes de feijão faba mostraram dois tipos diferentes de resistência incompleta a U. viciae & # 8211 fabae. Um tipo de resistência é expressa como uma redução da gravidade da doença sem qualquer necrose microscopicamente visível. Em outros casos, a resistência hipersensível foi descrita como resistência incompleta associada à necrose de ação tardia & # 8211 do tecido hospedeiro, resultando em uma redução do tipo de infecção.

Ambos os tipos de resistência incompleta diferem apenas na presença ou ausência de necrose microscopicamente visível. A base genética da resistência hipersensível foi sugerida como monogênica. Emeran (2001) sugeriu a natureza específica da raça da resistência hipersensível. As evidências de especialização fisiológica em U. viciae fabae implicam que o uso de um único gene de resistência em cultivares provavelmente não resultaria em controle de ferrugem em longo prazo.

O progresso no desenvolvimento de variedades resistentes tem sido lento devido à falta de fontes resistentes bem caracterizadas na ervilha. A resistência incompleta torna o problema complicado para os criadores de ervilhas. As fontes resistentes disponíveis são do tipo de ferrugem lenta e retarda a taxa, resultando em níveis de doença intermediários a baixos contra o patógeno prevalente.

No entanto, nenhum estudo foi realizado para caracterizar os componentes de ferrugem lenta em ervilhas, que são urgentemente necessários para selecionar linhas de ferrugem lenta apropriadas contra este patógeno. Contra uma população variável de patógenos, apenas linhas de ferrugem lenta são conhecidas por exibir resistência durável.

A oxidação lenta é uma forma de resistência quantitativa e a resistência quantitativa é muito afetada pelos estágios de crescimento das plantas e pelas condições ambientais, que mascaram o desempenho real da resistência.

Portanto, é necessário verificar o desempenho real dos vários genótipos e separar a influência ambiental na resistência e seus componentes para estabelecer sua utilidade em um programa de melhoramento. Esses componentes de resistência podem, portanto, auxiliar os procedimentos de seleção em um programa de melhoramento de ervilhas.

Os estudos de herança sobre a resistência à ferrugem em ervilhas são limitados e ainda não estão bem estabelecidos. Houve relatos da existência de formas monogênicas e poligênicas de resistência à ferrugem na ervilha. A falta de reação de hipersensibilidade na ervilha contra Uromyces fabae sugere a ausência de formas de resistência monogênicas específicas da raça.

Informações claras sobre a herança da resistência à ferrugem na ervilha ajudariam a projetar uma estratégia adequada para aumentar a resistência existente na ervilha e poderia ser útil em qualquer programa de melhoramento da ervilha. Também permitiria o desenvolvimento de estratégias adequadas de gestão de doenças a longo prazo.

A criação de resistência seria muito facilitada se informações sobre a biologia desse patógeno e sua interação com o meio ambiente estivessem disponíveis.

Os estágios de crescimento da planta também afetam a infecção e influenciam a perda total de produção. Apenas, caracteres de atribuição de rendimento específico são afetados sob tais condições. Uma vez que a doença aparece durante os estágios vegetativos finais, apenas o peso da semente é mais afetado na ervilha.

Portanto, torna-se necessário estabelecer uma relação entre a doença e a redução do peso da semente por ela incorrida. Isso também permitirá aos trabalhadores prever as perdas na produção, conhecendo o estágio de incidência da doença e sua gravidade.

Seleção do componente de resistência em campo:

A seleção para resistência à ferrugem no programa de melhoramento implica um processo de triagem de doenças que é difícil ou não confiável em alguns casos. Da mesma forma, a natureza obrigatória de U. viciae fabae torna difícil manter o patógeno em cultura e aplicá-lo na triagem da população segregada sob condições de crescimento controlado. É provável que a complicação aumente quando os esporos urediais e aecidiais criam doenças.

Desde então, o processo de infecção de ambos os estados de esporos é diferente. A infecção por uredia está principalmente confinada às células epidérmicas e a poucas camadas de células mesofílicas. Já no caso de um estado aecial, a infecção ocorre profundamente no mesofilo e nos tecidos esponjosos, a fim de formar os cálices aeciais.

Portanto, o nível de resistência do mesmo genótipo pode variar com os diferentes esporos e precisa ser determinado. A ocorrência natural de doenças no campo dependia de condições ambientais adequadas, o que complica ainda mais o programa de reprodução resistente.

No entanto, os componentes resistentes máximos junto com as características de rendimento provavelmente serão selecionados quando a distribuição de ferrugem no campo de triagem for normal com 90% de severidade de ferrugem na verificação de suscetibilidade e & lt20% na verificação de resistência.

O ganho de seleção dessas linhagens pode ser verificado em termos de menor severidade da doença, baixo AACPD, peso de teste de semente mais alto do que os testes suscetíveis. O ganho em rendimento e peso de teste aumentados seria menor em genótipos resistentes quando cultivados em condição protegida e desprotegida com fungicida.

Marcadores moleculares de resistência:

Dois marcadores RAPD viz.SC10-82360 (primer, GCCGTGAAGT) e SCRI-711000 (primer, GTGGCGTAGT), flanqueando o gene de resistência à ferrugem (Ruf) com a distância de 10,8 cM (0,097 rf e LOD de 5,05) e 24,5 cM (0,194 rf e LOD de 2,72) foram identificados.

Esses marcadores RAPD não são próximos o suficiente de Ruf para permitir um marcador confiável e seleção assistida # 8211 para resistência à ferrugem. No entanto, se os dois marcadores que flanqueiam Ruf forem usados ​​juntos, a eficácia do MAS será consideravelmente melhorada.

A análise segregante em massa foi usada para identificar marcadores RAPD ligados a um gene que determina a resistência de hipersensibilidade. A natureza monogênica da resistência foi determinada pela análise do F2 população de um cruzamento entre linha resistente e suscetível. A ligação dos marcadores RAPD foi confirmada pela triagem 55 F2 plantas segregando para resistência.

Três marcadores RAPD (OPD13736 e.OPI20900) foram mapeados na fase de acoplamento ao gene de resistência para a raça l (Uvf-l). Sem recombinação entre OPI20900 e Uvf -1 foram detectados. Dois marcadores adicionais (OPP201172 e OPR07930) foram ligados ao gene em fase de repulsão a uma distância de 9,9 e 11,5 cM, respectivamente.

Gestão de doenças:

Embora, os fungicidas sejam um meio eficaz para o controle da ferrugem. No entanto, não é rentável e está associado a vários riscos ambientais e de saúde. Portanto, o cultivo de variedades resistentes a doenças fornece um meio barato, eficaz e seguro de controle de doenças. Variedades resistentes como um componente do manejo integrado também são recomendadas para esta doença.

A população ideal e a semeadura oportuna ajudam a evitar a ferrugem. A incidência de ferrugem no norte da Índia apareceu principalmente a partir da segunda semana de janeiro nas enfermarias. A safra semeada em outubro geralmente é afetada em um estágio posterior, após o enchimento de grãos. A safra semeada tardia coincide principalmente com o estágio mais vulnerável.

A incidência de ferrugem em diferentes partes do país, especialmente nas colinas do norte e do sul, deve ser investigada. A faixa hospedeira da população de ferrugem na área de cultivo de ervilha deve ser determinada. O envolvimento regional de uredial e acecial na eclosão da ferrugem fornecerá uma melhor visão da biologia da ferrugem. Os fatores metrológicos que influenciam o aparecimento da ferrugem devem ser estudados em detalhes.

Várias características do hospedeiro que influenciam a doença ainda precisam ser estudadas. Estudos relacionados à herança dos componentes da resistência à ferrugem são essenciais para a pirâmide dos diferentes componentes da resistência em bases agronomicamente adequadas.

Períodos latentes que influenciam a doença foram caracterizados em poucos doadores e linhagens consanguíneas recombinantes criadas em áreas de fundo suscetíveis precisam ser mapeadas por ferramentas moleculares. Junto com as mudanças bioquímicas que atrasaram o início da doença, o conjunto da doença precisa ser investigado minuciosamente.


Assista o vídeo: clasificacion de plantas (Junho 2022).


Comentários:

  1. Ararisar

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