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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.11.2018.tde-28052018-160137
Documento
Autor
Nome completo
Guilherme Portes Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2018
Orientador
Banca examinadora
Silva, Sila Carneiro da (Presidente)
Paciullo, Domingos Sávio Campos
Pereira, Lilian Elgalise Techio
Ruggieri, Ana Cláudia
Sbrissia, André Fischer
Título em inglês
Ontogenetic development of Pennisetum purpureum cv. Napier: consequences for grazing management
Palavras-chave em inglês
Apical meristem
Axillary axis
Internode elongation
Morphogenesis
Tropical grass
Resumo em inglês
Characterization of the ontogenic program is essential to infer about palnts adaptation strategies. Frequently, morphogenesis of tropical forage grasses is reported to be analogous to that of temperate forage grasses. However, tropical grasses show stem development still during the vegetative phase of growth and under high light availability conditions. Stem elongation potentially impacts plants growth, with implications for grazing management. In tropical conditions, elephantgrass cv. Napier is considered one of the most productive grass species under grazing. The objective of this study was to characterize the ontogenic development of elephantgrass, coordination between phytomers, stem elongation and leaf and internode coordination in main and primary axes, using an isolated plant protocol. The experiment was conducted in Piracicaba, SP, during the Spring (2015), Summer (2016) and Autumn (2016), using a complete randomized block design, with 4 replicates. Eighty fiber cement tanks (0.343 m3) were used. Each block was composed of 20 tanks, 10 used to evaluate the morphogenic and developmental characteristics and 10 for the destructive evaluations. Measurements of leaf and stem elongation were performed every two days to determine the following variables: leaf appearance rate (LAR), leaf elongation rate (LER), leaf elongation duration (LED) and final leaf length (FLL). From day 10 of the evaluation period in Summer and Autumn and day 25 in Spring, 10 cuts were performed for destructive assessments every 5 days. At the time of the destructive evaluations, the following variables were measured: apical meristem heigth (AMH); sheath tube length (STL); number of expanding leaves (NEL); number of expanded leaves (NEXL). Measurements of sheath length (SL) and internode length (IL) were performed only on the main axis. On the main axis LAR (0.02 leaves degree-days-1) and LER (0.26 cm degree-days-1) were constant, whereas LED and FLL increased with leaf rank on the axis. LED ranged from 150 to 280 degree-days from phytomer 10 to 20. In Autumn, due to flowering, LED decreased with leaf rank. SL increased until reaching a maximum value of approximately 10-12 cm from the phytomer 12-13 onwards. When evaluated in phyllochronic units, similar pattern was observed across seasons of the year for a common leaf rank group. However, in all seasons, higher leaf ranks presented greater LED. Higher LAR were reported for topmost primary axes and LER increased with leaf rank until reaching a maximum, remaining constant afterwards. The LED increased with leaf rank in main and primary axes. The stem elongation began from phytomer 8 on the main axis in all seasons of the year, and in earlier phytomers for the other primary axes. In the main axis, internode length ranged from 0.5-2.0 cm for phytomer 8 until reaching a maximum value of 8-10 cm for phytomers 12-13 onwards, in Spring and Summer. During Autumn, maximum values of internode length were approximately 20 cm. Internode elongation begins concomitantly with the cessation of leaf elongation, and after 5 phyllochronic units from leaf appearance. In all axes, STL increased until reaching a maximum value of approximately 12-13 cm in Summer and 11-12 cm in Spring, coinciding with the beginning of stem elongation. The ontogenic development described for elephantgrass differs from that reported for temperate forage grasses. There was a seasonality effect. Axes development presents a hierarchical and synchronized organization. However, for the upper axes and topmost phytomers behavior is different and needs to be investigated. The stem elongation process can be described by the number of produced leaves. This study provides a key element for understanding phenotypic plasticity and corresponds to an useful information to identify the onset of stem elongation in field conditons. This result can potentially be used for functional-structural plant modelling.
Título em português
Desenvolvimento ontogênico do Pennisetum purpureum cv. Napier: consequências para o manejo do pastejo
Palavras-chave em português
Alongamento do entrenó
Gramínea tropical
Meristema apical
Morfogênese
Perfilhos axilares
Resumo em português
A caracterização do desenvolvimento ontogênico é de fundamental importância para inferir sobre estratégias de adaptação das plantas. Frequentemente, a morfogênese de gramíneas tropicais é reportada como análoga à de gramíneas de clima temperado. No entanto, gramíneas tropicais apresentam colmo ainda na fase vegetativa e com elevada disponibilidade de luz. O alongamento de colmo potencialmente altera a dinâmica do desenvolvimento, com implicações sobre o manejo do pastejo. Em condições tropicais, o capim-elefante cv. Napier é considerado uma das gramíneas mais produtivas sob condições de pastejo. Objetivou-se com esse estudo caracterizar o desenvolvimento ontogênico do capim-elefante, a coordenação entre fitômeros, o alongamento de colmo e a coordenação entre folha e entrenó em perfilhos principais e axilares, em condições de plantas isoladas. O experimento foi conduzido em Piracicaba-SP, durante a Primavera (2015), Verão (2016) e Outono (2016), utilizando um delineamento em blocos completos casualizados, com 4 repetições. Foram instalados 80 tanques de fibrocimento (0,343 m3). Cada bloco era composto por 20 tanques, sendo que 10 foram utilizados para avaliar as características morfogênicas e de desenvolvimento e os outros 10 para as avaliações destrutivas. Medições do alongamento da lâmina foliar e do colmo foram realizadas a cada dois dias, para determinação das variáveis: taxa de aparecimento de folhas (TAF), taxa de alongamento de folhas (TAlF), duração do alongamento de folhas (DAF) e comprimento final da folha (CFF). A partir do dia 10 do período de avaliação no Verão e no Outono e do dia 25 na Primavera, foram feitos 10 cortes para avaliações destrutivas, a cada 5 dias. Por ocasião das avaliações destrutivas, as seguintes variáveis foram medidas: altura do meristema apical (AMA); comprimento do tubo de bainha (CTB); número de folhas em expansão (NFE); número de folhas expandidas (NFEX). Medições da bainha foliar (BF) e do comprimento do entreno (CE) foram realizadas apenas para o eixo principal (perfilho basal). No eixo principal, a TAF (0,02 folhas graus-dias-1) e a TAlF (0,26 cm graus-dias-1) foram constantes, enquanto que a DAF e o CFF aumentou com nível de inserção da folha no perfilho. A DAF variou de 150 a 280 graus-dias do fitômero 10 ao 20. No Outono, em função do florescimento, a DAF diminuiu com o nível de inserção da folha. O comprimento da BF foi crescente até atingir um valor máximo de aproximadamente 10-12 cm do fitômero 12-13 em diante. Quando avaliado em unidades filocrônicas, padrão semelhante foi observado entre épocas do ano para um grupo comum de níveis de inserção de folhas. No entanto, em todas as estações, níveis de inserção de folhas superiores apresentaram maiores DAF. Maiores TAF foram reportadas para eixos primários (perfilhos axilares) localizados acima do nível do solo e a TAlF foi crescente com o nível de inserção da folha até atingir um nível máximo, apartir do qual foi constante. A DAF foi crescente com o nível de inserção da folha em todos os eixos. O alongamento do colmo ocorreu a partir do fitômero 8 no eixo principal em todas as estações do ano, e em fitômeros anteriores para os demais eixos primários. No eixo principal, o CE variou de 0,5-2,0 cm no fitômero 8 até atingir valores máximos de 8-10 cm do fitômero 12-13 em diante, na Primavera e Verão. No Outono, valores máximos de entrenó foram de aproximadamente 20 cm. O alongamento do entrenó inicia-se concomitantemente ao término do alogamento da folha, e a um tempo de 5 filocronos do aparecimento da folha. Em todos os eixos, o CTB aumentou até atingir um valor máximo de aproximadamente 12-13 cm no verão e 11-12 cm na primavera, momento que coincidiu com o início do alongamento do colmo. O desenvolvimento ontogênico descrito para capim-elefante diverge daquele descrito para gramíneas de clima temperado. Houve efeito de sazonalidade. O desenvolvimento dos eixos apresenta organização hierárquica e sincronizada. No entanto, para os eixos superiores e fitômeros acima do nível do solo, o comportamento é diferente. O alongamento do colmo pode ser descrito pelo número de folhas produzidas. Este estudo fornece um elemento-chave para a compreensão da plasticidade fenotítipa e informações úteis para identificar o início do alongamento do colmo no campo. Este resultado pode ser utilizado potencialmente para modelagem de processos estrutura-função da planta.
 
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Data de Publicação
2018-06-26
 
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