O déficit hídrico interfere no metabolismo de carboidratos e
aminoácidos em feijão-caupi cultivar paulistinha
Auta Paulina da Silva Oliveira*1, Yuri Lima Melo2, Joan Carlos Santos de Assis3, Venâncio Eloy Almeida Neto4, Alberto Soares de Melo5
RESUMO: A restrição hídrica destaca-se como um dos principais fatores que afetam o desenvolvimento e a produtividade do feijão-caupi. Contudo, umas das principais respostas ao déficit hídrico é o acúmulo de solutos compatíveis. Assim, o presente estudo objetivou avaliar o status hídrico e osmorreguladores em plantas de feijoeiro caupi submetidas ao déficit hídrico. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado com cinco repetições, cujos tratamentos foram: W100, W50 e W25 (100; 50 e 25% da reposição hídrica, respectivamente), distribuídos em 15 parcelas, durante 7 dias. Observou-se que o déficit hídrico imposto às plantas de feijão-caupi da cultivar Paulistinha restringiu o aporte hídrico ao vegetal, diminuindo a concentração de carboidratos. Apesar dos aumentos nos níveis de aminoácidos totais e da prolina, em condições de déficit hídrico, a resposta sugere que distúrbios no metabolismo do nitrogênio possam preponderar sobre uma tentativa de ajustamento osmótico. Palavras-chave: Vigna unguiculata (L.) Walp. Osmorreguladores. Restrição hídrica.
ABSTRACT: The water restriction stands out as one of the main factors affecting the development and productivity of cowpea. However, one of the main responses to the water deficit is the accumulation of compatible solutes. Thus, the present study aimed to evaluate the water status and osmoregulators in cowpea plants subjected to water deficit. The experiment was conducted in a completely randomized design (DIC) with five replications, with treatments: W100, W50 and W25 (100, 50 and 25% of the water replenishment, respectively), distributed in 15 plots. It was observed that the water deficit imposed on the cowpea plants of the Paulistinha cultivar restricted the water supply to the vegetable, reducing the concentration of carbohydrates. Despite increases in total amino acid and proline levels under water deficit conditions, the response suggests that disturbances in nitrogen metabolism may prevail over an osmotic adjustment attempt.
Key words: Vigna unguiculata (L.) Walp. Osmoregulators. Water restriction.
*1autapaulina@outlook.com( Programa de pós-graduação em Ciências Agrárias, Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, Paraíba, Brasil), Rua Vereador José Severino, n°384-B, Maracujá, Itambé, Pernambuco, Brasil. CEP:55920-000.
2
Pós-doutorando (Programa de pós-graduação em Ciências Agrárias, Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, Paraíba, Brasil).
3Mestrando em Ciências Agrárias (Programa de pós-graduação em Ciências Agrárias, Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, Paraíba, Brazil)
4, Graduando em Ciências Biológicas (Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Departamento de Biologia, Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, Paraíba, Brasil).
5Doutor em Recursos Naturais; Professor do Curso de Ciências Biológicas e do Mestrado em Ciências Agrárias (Programa de pós-graduação em Ciências Agrárias, Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, Paraíba, Brazil).
INTRODUÇÃO
O feijão-caupi Vigna unguiculada L. (Walp.) possui ampla distribuição mundial em áreas produtivas situadas principalmente nas regiões tropicais e subtropicais, como o norte e nordeste do Brasil. A baixa produção do feijoeiro está relacionada à alta sensibilidade ao déficit hídrico no solo, aliada às variações pluviais entre os anos e locais de cultivo, que determinam os baixos rendimentos e a oscilação da produção anual desta cultura. Neste cenário, o déficit hídrico é o estresse abiótico que mais afeta negativamente o desempenho das plantas cultivadas, pois seus efeitos prolongados levam à desidratação e consequente morte do vegetal (MAIA et al., 2015).
A restrição hídrica reduz o potencial hídrico e o turgor celular, elevando as concentrações de solutos na matriz do citosol e extracelular (MERWAD et al., 2018). A compreensão dos efeitos do déficit hídrico e das suas respostas envolvem processos fisiológicos e bioquímicos, que são de fundamental importância para o desenvolvimento da cultura. Entre esses mecanismos, variações promovidas nos teores de aminoácidos e açúcares podem funcionar como osmorreguladores, garantindo o ajuste osmótico e assegurando a turgência indispensável para os processos vitais das células (ADAMS et al., 2013; SILVA GALDINO et al., 2018).
Dentre os aminoácidos estudados, a prolina desempenha um papel importante no processo de ajuste osmótico que contribui para o aumento da tolerância dos vegetais ao déficit hídrico (MERWAD et al., 2018). Mediante o exposto e visando a necessidade do desenvolvimento de estudos sobre o déficit hídrico em plantas, e suas repostas nos processos fisiológicos e bioquímicos, o presente estudo teve como objetivo avaliar o status hídrico e a concentração de solutos orgânicos relacionados ao ajustamento osmótico de plantas de feijão-caupi da cultivar Paulistinha, sob déficit hídrico.
MATERIAL E MÉTODOS
O estudo foi desenvolvido na Universidade Estadual da Paraíba, em Campina Grande-PB (07°12'42,99’’ de latitude Sul, 35°54'36,27’’ longitude Oeste e 521m de altitude). O clima do tipo BSw’h’ é semiárido quente, com precipitação média anual de 850 mm e temperatura média de 27 ºC. As sementes de feijão-caupi da cultivar ‘Paulistinha’ foram tratadas com fungicida Captan®
(0,22 g.100 g-1 de sementes) e alocadas em vasos de polietileno de 3,6 L (5 semente por vaso) preenchidos com solo de textura franco-argiloso (umidade em capacidade de campo). O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado (DIC), com cinco repetições.
Transcorridos 28 dias da emergência, realizou-se a aplicação dos tratamentos (estádio V5). Os tratamentos para simular o déficit hídrico foram: W100, W50 e W25, equivalentes a reposições hídricas de 100; 50 e 25% da evapotranspiração diária, distribuídos em 15 unidades experimentais. A evapotranspiração diária foi determinada
utilizando-se um evaporímetro EVAPOREMETER® JR-120, instalado na área
experimental. Após 7 (sete) dias sob estresse, as plantas foram avaliadas quanto ao conteúdo relativo de água (CRA) das folhas, através da equação: CRA(%) = [(MF – MS) / (MT – MS)] × 100, na qual MF, MS e MT representam as massas fresca, seca e túrgida, respectivamente (IRIGOYEN et al., 1992).
Os osmólitos compatíveis foram representados pela concentração de açúcares solúveis totais (AST), determinados pelo método “fenol-sulfúrico” (DUBOIS et al., 1956), expressos em mg.gMF-1, com leitura realizada em espectrofotômetro a 490 nm de absorbância. A concentração de aminoácidos livres totais (AALT) foi determinada pelo método de Peoples et al. (1989), expressa em µmol.gMF-1, com leitura realizada em espectrofotômetro a 570 nm de absorbância. Já a concentração de prolina (PRO) foi determinada segundo Bates (1973), expressa em µmol.gMF-1, com leitura realizada em espectrofotômetro a 520 nm.
Os dados foram submetidos a análise de variância pelo teste F (α ≤ 0,05), as médias foram comparadas pelo teste de Tukey por meio do programa computacional Sisvar 5.6 (FERREIRA, 2011).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Ao avaliar o conteúdo relativo de água (CRA), nos tratamentos com restrição hídrica, observou-se reduções significativas de 14 e 25% em W50 e W25, respectivamente, comparados ao grupo controle (W100) (Tabela 1). A aferição do CRA em folhas provavelmente seja a medida mais apropriada para avaliar o status hídrico e suas consequências fisiológicas em plantas submetidas ao déficit hídrico. Com isso, foi possível observar que a restrição hídrica provavelmente afetou a eficiência do uso da água e a turgidez foliar, ocasionando consequências drásticas aos processos fotossintéticos e de crescimento (MERWAD et al., 2018).
Tabela 1: Conteúdo relativo de água (CRA), açúcares solúveis totais (AST),
aminoácidos livres totais (AALT) e prolina livre (PRO) de plantas de feijão-caupi cv Paulistinha submetidas a 100% (W100 - controle); 50% (W50) e 25% (W25) da reposição hídrica diária da evapotranspiração, durante 7 dias.
Tratamentos Variáveis CRA (%) AST (mg.gMF-1) AALT (µmol.gMF-1) PRO (µmol.gMF-1) W100 87,69 a* 72,84 a* 8,28 b 5,02 c W50 74,75 b 65,79 ab 10,39 b 8,51 b W25 65,20 b 55,33 b 17,14 a 16,14 a DMS 10,47 11,04 2,21 2,45
*Médias com letras iguais na mesma coluna não diferem entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
Em consequência à restrição hídrica, verificou-se no presente estudo, reduções nas concentrações de açúcares solúveis totais (AST) em 9 e 24%, nos tratamentos com 50 e 25% da reposição hídrica diária, respectivamente, comparados ao grupo controle (Tabela 1). A redução nos níveis de AST, observados na cultivar Paulistinha submetida
ao déficit hídrico, pode estar relacionada a limitações estomáticas causadas pela perda de água e pela redução na área foliar que, reduzem a fotossíntese o suficiente para diminuir a disponibilidade de carboidratos necessários para suportar as demandas respiratórias (ADAMS et al., 2013).
Já as concentrações de aminoácidos livres totais (AALT) aumentaram em 25 e 107%, nos tratamentos W50 e W25, respectivamente (Tabela 1). As concentrações de prolina também aumentaram em 69 e 221%, nos tratamentos W50 e W25, respectivamente, todos comparados ao grupo controle (Tabela 1). Os acúmulos observados nos níveis de AALT e da prolina podem ser considerados alternativas para a manutenção do aporte hídrico celular, contribuindo para o ajustamento osmótico, através da redução do potencial hídrico celular e prevenção dos danos a moléculas essenciais ao metabolismo e anatomia do vegetal, principalmente no estádio inicial do estresse.
Contudo, com a redução no CRA, na cultivar Paulistinha, é possível que os aumentos nas concentrações de AALT e prolina estejam relacionados a distúrbios na síntese proteica ou ação de enzimas proteolíticas, as quais promovem uma maior disponibilidade de aminoácidos livres (SILVA GALDINO et al., 2018).
CONCLUSÕES
O déficit hídrico imposto às plantas de feijão-caupi da cultivar Paulistinha restringiu o aporte hídrico ao vegetal, causando diminuição na concentração de carboidratos solúveis. Apesar dos aumentos nos níveis de aminoácidos totais e da prolina, em condições de déficit hídrico, a resposta sugere que distúrbios no metabolismo do nitrogênio possam preponderar sobre uma tentativa de ajustamento osmótico.
AGRADECIMENTOS
A CAPES pela bolsa de incentivo à pesquisa e a Universidade Estadual da Paraíba por proporcionar a realização da pesquisa.
REFERÊNCIAS
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DUBOIS, M.; GILLES, K. A.; HAMILTON, J. K.; REBERS, P. A.; SMITH, F. Colorimetric 4194 Method for determination of sugars and related compounds.
FERREIRA D. F. SISVAR: a program for statistical analysis and teaching. Ciência e
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MAIA, J. M.; MACÊDO, C. E. C; SILVEIRA, J. A. G.; SILVA, A. F.; LIRA, E. H. A.; MELO, A. S. MENESES, C. H. S. G. Seca e salinidade na resposta antioxidativa de raízes de feijão caupi. Biofarm, v.11, n.1, p. 59-93, 2015.
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SILVA GALDINO, A. G.; DA SILVA, T. I.; DE SOUZA SILVA, J.; DA SILVA, C. L. Teor de aminoácidos como respostas adaptativas de milheto (Pennisetum glaucum) ao estresse hídrico e salino. Revista Desafios, v. 5, n.1, p. 94-99, 2018.
