Potencial fisiológico de sementes de milho crioulo submetidas ao estresse hídrico
e salino
Physiological potential of maize seeds under water and salt stress
DOI:10.34117/bjdv6n5-599
Recebimento dos originais: 21/04/2020 Aceitação para publicação: 28/05/2020
Luan Danilo Ferreira de Andrade Melo
7Professores da Universidade Federal de Alagoas – Campus de Engenharias e Ciências Agrárias
(CECA), Rio Largo - AL. E-mail: luan.danilo@yahoo.com.br
João Luciano de Andrade Melo Junior
Professores da Universidade Federal de Alagoas – Campus de Engenharias e Ciências Agrárias (CECA), Rio Largo - AL.
E-mail: luciiano.andrade@yahoo.com.br
Ewerton Lima Santos
Aluno do Curso de Agroecologia da Universidade Federal de Alagoas – Campus de Engenharias e Ciências Agrárias (CECA), Rio Largo - AL.
E-mail: ewertonlimasantos@gmail.com
Larice Bruna Ferreira Soares
Doutoranda do Programa de Pós-graduação em Biociência Animal da Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife-PE.
E-mail: brunaa_soares@hotmail.com.
Reinaldo de Alencar Paes
Professores da Universidade Federal de Alagoas
Campus de Engenharias e Ciências Agrárias (CECA), Rio Largo - AL. E-mail: reinaldoapaes@yahoo.com.br
Lívia Francyne Gomes Chaves
Doutoranda do Programa de Pós-graduação em Proteção de Plantas da Universidade Federal de Alagoas – Campus de Engenharias e Ciências Agrárias (CECA), Rio Largo - AL.
E-mail: liviagomezzz@gmail.com
Jaqueline Figueredo de Oliveira Costa
Professores da Universidade Federal de Alagoas
Campus de Engenharias e Ciências Agrárias (CECA), Rio Largo - AL. E-mail: jaquelinefigueredo@hotmail.com
Wesley Oliveira de Assis
Técnico em agropecuária da Universidade Federal de Alagoas Campus de Engenharias e Ciências Agrárias (CECA), Rio Largo - AL.
RESUMO
Analisando a importância do milho e das sementes crioulas para agricultura brasileira, se faz necessário o uso de novas tecnologias, buscando o aumento da produtividade e da lucratividade para o agricultor. Com base nisso, este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do estresse hídrico (PEG 6000) e salino (NaCl) na germinação e vigor de sementes de milho crioulo (Jabotão). Os dados foram submetidos à análise de variância e de regressão polinomial com cinco potenciais de PEG 6000 nas concentrações de 0,0; -0,1; -0,2; -0,3; -0,4 e -0,5 MPa e, cinco de cloreto de sódio (NaCl), cujas concentrações foram 0,0; -0,1; -0,2; -0,3; -0,4 e -0,5 MPa. Foram feitas as seguintes avaliações: determinação do teor de umidade, primeira contagem de germinação, germinação e índice de velocidade de germinação (IVG). A germinação e o vigor das sementes de milho crioulo foram reduzidos sob condições de estresse hídrico e salino induzidos por polietilenoglicol (PEG 6000) e cloreto de sódio (NaCl), respectivamente, sendo o potencial fisiológico prejudicado a partir da concentração de -1,0 Mpa.
Palavras-chave: Zea mays L., germinação, vigor.
ABSTRACT
Analyzing the importance of corn and creole seeds for Brazilian agriculture, it is necessary to use new technologies, seeking to increase productivity and profitability for the farmer. Based on this, this study aimed to evaluate the effect of water stress (PEG 6000) and saline stress (NaCl) on the germination and vigor of Creole corn (Jabotão) seeds. The data were subjected to analysis of variance and polynomial regression with five PEG 6000 potentials at concentrations of 0.0; 0.1; 0.2; 0.3; 0.4 and 0.5 MPa and, five of sodium chloride (NaCl), whose concentrations were 0.0; 0.1; 0.2; -0.3; -0.4 and -0.5 MPa. The following evaluations were made: determination of moisture content, first germination count, germination and germination speed index (IVG). Germination and vigor of Creole corn seeds were reduced under conditions of water and salt stress induced by polyethylene glycol (PEG 6000) and sodium chloride (NaCl), respectively, with the physiological potential impaired from the -1.0 concentration Mpa.
Keywords: Zea mays L., germination, vigor.
1 INTRODUÇÃO
O milho (Zea mays L.) afirmou-se no Brasil com significativo crescimento em área, produção e produtividade, pois essa cultura possui elevado potencial produtivo e acentuada habilidade fisiológica (CONUS et al., 2009). É uma cultura muito versátil, podendo ser utilizada de forma direta na alimentação humana (diferentes tipos de farinhas e diversos produtos transformados e derivados), ou de forma indireta através do fabrico de rações para a alimentação animal. Pode dar origem a centenas de produtos diferenciados, tais como, flocos de cereais, óleos, margarinas, pipocas, produtos de pastelaria e panificação, bebidas, etc (SILVA, 2018).
A agricultura familiar possui estoques de sementes a partir da produção própria de variedades locais, conhecidas como sementes crioulas, da paixão ou da resistência, dependendo do local. São sementes resistentes e adaptadas por guardarem características relevantes deixadas como herança dos seus antepassados, os quais, gratuitamente, fizeram um serviço ambiental para preservação e perpetuação desse patrimônio genético (SANTOS et. al., 2012).
Para o incremento na produtividade em determinadas áreas, é significativo que se conheça cultivares apropriados às condições de estresse abiótico, tais como a seca e salinidade. Sendo assim, materiais com ampla variabilidade genética que lhes forneça tolerância ao estresse hídrico e salino, conseguem apresentar bons rendimentos, mesmo quando cultivados em condição de solo adversas (SENDEN, 2019). Sabendo que a tolerância à seca, não é uma característica de simples expressão em plantas, é necessário um estudo mais aprofundado por genótipos (crioulos) que apresentem uma maior eficiência sob condições de baixa disponibilidade de água e alta salinidade no solo, a fim de atender regiões produtoras que possuem escassez desse recurso durante a produção (MELO et al., 2016).
Para que as sementes germinem é necessário que existam condições favoráveis de luz, temperatura e disponibilidade de água (CARVALHO e NAKAGAWA, 2012). Mas, nem sempre essas condições são adequadas, especialmente em solos salinos e sódicos. Geralmente, solos afetados por sais são encontrados em zonas áridas e semiáridas, onde a evaporação é superior à precipitação, ocasionando assim, o acúmulo de sais solúveis e o incremento do sódio trocável na superfície dos solos. O estresse salino é um método utilizado para avaliar a capacidade de desenvolvimento das plantas em solos salinos (MARENCO e LOPES, 2007).
Potenciais hídricos negativos, principalmente no início da embebição, impedem a absorção de água, inviabilizando a sequência de eventos do processo germinativo (TAIZ et al., 2017). O polietilenoglicol é uma das soluções mais empregadas para estudos de restrição hídrica em trabalhos com sementes, pois é um agente osmótico, quimicamente inerte, atóxico para as sementes, que simula a seca e não penetra no tegumento devido ao grande tamanho de suas moléculas (MELO et al., 2016). Em condições de laboratório são feitos estudos, usando soluções aquosas, com diferentes potenciais osmóticos ou salinos para umedecer o substrato de germinação, procurando simular as condições de estresse no solo (MENDES et al., 2009). Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do estresse hídrico (PEG 6000) e salino (NaCl) na germinação e vigor de sementes de milho crioulo (Jabotão).
2 MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Propagação de Plantas, do Campus de Engenharias e Ciências Agrárias (CECA), da Universidade Federal de Alagoas (UFAL), Rio Largo, AL, Brasil. As sementes utilizadas foram da cultivar de milho crioulo Jabotão (safra 2019).
2.1 PROCEDIMENTOS
Na simulação do estresse hídrico, as sementes foram semeadas em substrato rolo de papel umedecido, com água destilada (testemunha) e soluções de polietilenoglicol (PEG 6000) (-0,1; -0,2;
-0,3; -0,4 e -0,5 MPa), na quantidade de 2,5 vezes seu peso seco (ARAUJO et al., 2012). Para simular o estresse salino foi utilizado como soluto o cloreto de sódio (NaCl), nas concentrações de 0,0 (controle); 0,1; -0,2; -0,3; -0,4 e -0,5 MPa, diluídas em água destilada, empregando a metodologia descrita por Villela et al. (1991). Consideraram-se germinadas as sementes que originaram plântulas normais, com todas as suas estruturas essenciais, mostrando, dessa maneira, potencial para continuar seu desenvolvimento e produzir plantas normais, quando desenvolvidas sob condições favoráveis (BRASIL, 2009). As contagens diárias de sementes germinadas foram efetuadas no mesmo horário, por setes dias e os rolos de papel acondicionadas em câmara de germinação tipo Biochemical Oxigen Demand (B.O.D.) regulada na temperatura de 30 °C.
2.2 TEOR DE ÁGUA
Para a determinação do teor de água das sementes, foi utilizado o método de estufa a 105 ± 3 ºC por 24 horas, conforme prescrições das Regras para Análise de Sementes (BRASIL, 2009). Essa determinação foi realizada, por ocasião da instalação dos ensaios, utilizando-se quatro amostras por tratamento.
2.3 ASSEPSIA
Foi realizada a assepsia das sementes através de imersão em álcool 70% por 1 minuto, seguida de lavagem em água corrente (RIOS et al., 2016).
2.4 VARIÁVEIS ANALISADAS
Germinação: 𝑔𝑖 = (Σ𝑘𝑖=1ni/N) x 100, sendo ni o número de sementes germinadas/plântulas emergidas no tempo 𝑖 e N o número total de sementes colocadas para germinar (CARVALHO et al., 2005).
Primeira contagem de germinação: Foi realizada conjuntamente com o teste de germinação,
computando-se a percentagem de plântulas normais obtidas a partir do quarto dia após a instalação dos testes.
Índice de Velocidade de Germinação: G1/N1 + G2/N2 + ... + Gn/Nn, sendo IVG = G1, G2 e Gn =
número de sementes germinadas computadas na primeira, segunda e última contagem e N1, N2 e Nn = número de dias da semeadura à primeira, segunda e última contagem (MAGUIRE, 1962).
2.5 ANÁLISES ESTATÍSTICAS
O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado (DIC), com quatro repetições de 50 sementes por tratamento. Os dados foram submetidos à análise de variância
(ANAVA) e de regressão polinomial. As análises foram realizadas com o auxílio do software SISVAR 5.6 (FERREIRA, 2011).
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
As sementes de milho crioulo por ocasião das análises apresentavam 8,07% de teor de água, podendo considerá-las secas. O potencial fisiológico destas, sob déficit hídrico induzido por PEG 6000 encontra-se na Figura 1. Notou-se uma redução na germinação à medida que o potencial osmótico aumentou. A partir do potencial de -0,1 MPa, obteve-se 90% de germinação, e constatou-se uma redução nesta com a diminuição das concentrações, mostrando o quanto a falta de água interfere na fisiologia das sementes. Segundo Melo et al., 2016 isso provavelmente ocorreu em consequência do alto peso molecular do polietilenoglicol, que dificulta a penetração de água através das membranas celulares, limitando também a disponibilidade de oxigênio por ação de sua alta viscosidade, influenciando o processo germinativo.
Figura 1. Germinação de sementes de milho crioulo submetidas a estresse hídrico induzido com polietilenoglicol (PEG 6000) (CECA/UFAL, 2020).
A fundamental e mais considerável resposta ao déficit hídrico é a redução da turgescência celular, que leva à diminuição do crescimento, uma vez que a divisão, alongamento e diferenciação celular são afetados negativamente por déficits hídricos (MARCOS FILHO, 2015). Em condições não tão rigorosas de déficit hídrico, o vegetal pode impedir a redução na turgescência celular criando medidas osmorregulatórias, como a síntese de compostos orgânicos e a conversão do amido em carboidratos solúveis, garantindo deste modo o influxo de água e a manutenção do volume da célula
y = 88,571x + 99,143 R² = 0,9806 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 G e rm ina çã o (% )
(TAIZ et al, 2017). O ajuste osmótico, ou seja, a redução do potencial osmótico pelo acréscimo real de solutos intracelulares é um expressivo mecanismo para resistir ao estresse hídrico (KERBAUY, 2008).
O desenvolvimento do déficit hídrico através do incremento nas concentrações de PEG 6000 na solução do substrato foi causado por decréscimos significativos nos valores referentes à primeira contagem de germinação, transcorrendo o menor percentual germinativo na concentração de -0,5 MPa (Figura 2). De acordo com Pereira e Lopes (2011) episódio pode ser solucionado pela diminuição no metabolismo das sementes em função da menor disponibilidade de água para a digestão das reservas e translocação dos produtos metabolizados. É primordial que se encontre um nível de hidratação adequado durante a fase de embebição das sementes, de modo que este venha a permitir a reativação dos processos metabólicos, resultando no crescimento do eixo embrionário (MELO, 2017).
Figura 2. Primeira contagem de germinação de sementes de milho crioulo submetidas a estresse hídrico induzido com polietilenoglicol (PEG 6000) (CECA/UFAL, 2020).
Para o índice de velocidade de germinação (IVG) (Figura 3), observou-se que a partir do potencial -0,1 MPa (7,561) as sementes demostraram um declínio no vigor. Potenciais hídricos muito negativos influenciam a absorção de água pelas sementes, inviabilizando o processo de germinação (SENDEN, 2019). Ainda, como as sementes são heterogêneas em suas respostas ao estresse hídrico, a germinação é distribuída no tempo e no espaço, permitindo que, em condições naturais, as plântulas encontrem condições ambientais adequadas ao seu estabelecimento e desenvolvimento (BEWLEY e BLACK, 1994). Silva et al. (2014) estudando a germinação afirmaram que o IVG é um bom índice
y = 116x + 88,667 R² = 0,8848 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 P ri m e ir a C on ta ge m de G e rm ina çã o (% )
para avaliar a ocupação de uma espécie em um determinado ambiente, pois a germinação rápida é característica de espécies cuja estratégia é de se estabelecer no ambiente o mais rápido possível aproveitando condições ambientais favoráveis.
Figura 3. Índice de velocidade de germinação de sementes de milho crioulo submetidas a estresse hídrico induzido com polietilenoglicol (PEG 6000) (CECA/UFAL, 2020).
A germinação também apresentou decréscimos significativos na presença do NaCl, até o
potencial osmótico de -0,5 MPa, com 80% de sementes germinadas (Figura 4). A redução na
porcentagem de germinação e o atraso no início do processo germinativo com o aumento do estresse salino podem estar relacionados com a seca fisiológica produzida, pois quando existe elevação da concentração de sais no meio germinativo, há uma diminuição do potencial osmótico e, consequentemente, uma redução do potencial hídrico. Esta redução pode afetar a cinética de absorção de água pelas sementes (efeito osmótico), como também elevar a níveis tóxicos a concentração de
íons no embrião (efeito tóxico) (MARCOS FILHO, 2015).
Conforme Maciel et al. (2012) processo germinativo pode ter sido afetado devido à inibição da mobilização das reservas pode ser atribuída aos efeitos dos sais na síntese “de novo” e atividade das enzimas responsáveis pela hidrólise e translocação dos produtos hidrolisados dos tecidos de reserva para o eixo embrionário.
y = 5,3709x + 7,4007 R² = 0,815 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 índ ic e de V e loc ida de de G e rm ina çã o
Figura 4. Germinação de sementes de milho crioulo submetidas a estresse salino induzido com NaCl (CECA/UFAL, 2020).
Evidenciou-se também redução no vigor determinado pela primeira contagem de germinação e índice de velocidade de germinação das sementes de milho crioulo submetidas a crescentes níveis de salinidade imposta pelo NaCl, mostrando resposta semelhantes as observadas na germinação
(Figura 5 e 6). Isso é explicado devido a concentrações elevadas dos íons Na+ e Cl- causarem
intumescimento do protoplasma, afetando a atividade enzimática, causando alterações quantitativas e qualitativas no metabolismo (SILVA et al., 2011), o que resulta em baixa produção de energia, distúrbios na assimilação do nitrogênio, alterações no padrão de aminoácidos e no metabolismo das proteínas. y = 61,857x + 103,38 R² = 0,8926 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 G e rm in aç ão (% )
Figura 5. Primeira contagem de germinação de sementes de milho crioulo submetidas a estresse salino induzido com NaCl (CECA/UFAL, 2020).
Figura 6. Índice de velocidade de germinação de sementes de milho crioulo submetidas a estresse salino induzido com NaCl (CECA/UFAL, 2020).
4 CONCLUSÕES
A germinação e o vigor das sementes de milho crioulo foram reduzidos sob condições de estresse hídrico e salino induzidos por polietilenoglicol (PEG 6000) e cloreto de sódio (NaCl), respectivamente, sendo o potencial fisiológico prejudicado a partir da concentração de -1,0 Mpa.
y = 125,4x + 85,867 R² = 0,8581 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 P ri m e ir a C on ta ge m de G e rm ina çã o (% )
Concentrações de NaCl (MPa)
y = 10,452x + 6,9816 R² = 0,8762 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 índ ic e de V e loc ida de de G e rm ina çã o
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