* Programa de Pós-Graduação em Ciências Agrárias, Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, PB, Brasil, valdeir.natal25@gmail.com, Sitio Mazagão, nº 63, Areia, PB. 58397-000
Programa de Pós-Graduação em Ciências Agrárias, Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, PB, Brasil, yurimelo86@gmail.com;
Programa de Pós-Graduação em Ciências Agrárias, Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, PB, Brasil,jucelinosousa@hotmail.com;
Programa de Pós-Graduação em Ciências Agrárias, Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, PB, Brasil, raphaeljovino@hotmail.com;
Programa de Pós-Graduação em Ciências Agrárias, Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, PB, Brasil, alberto@uepb.edu.br.
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Participação de carboidratos e aminoácidos no ajustamento osmótico de
feijão-caupi cv. paulistinha sob estresse salino
Participation of carbohydrates and amino acids in the osmotic adjustment
of cowpea cv. paulistinha under saline stress
Valdeir de Souza Oliveira*, Yuri Lima Melo, Jucelino de Sousa Lima, Raphael Silva Jovino, Alberto Soares de Melo
RESUMO: O presente estudo objetivou avaliar o status hídrico e osmorreguladores em plantas de feijão-caupi submetidas à irrigação com água salinizada. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado com cinco repetições, constituídos por reposições hídricas diárias com soluções de NaCl nas seguintes condutividades elétricas: 0,24 mS cm-1 (S0 - controle); 4,51 mS cm-1 (S1) e 8,32 mS cm-1 (S2), distribuídos em 15 unidades experimentais, durante 7 dias. Para tanto, foram avaliados o status hídrico do vegetal, bem como a concentração de açúcares, aminoácidos e prolina solúveis no tecido foliar. Observou-se que os níveis de salinidade impostos às plantas de feijão-caupi cv Paulistinha não restringiram o status hídrico do vegetal, provavelmente pelo aporte energético fornecido por açúcares e aminoácidos solúveis, além do ajustamento osmótico promovido pela síntese de prolina, principalmente no estresse salino mais severo.
PALAVRAS-CHAVE: Vigna unguiculata (L.) Walp.; Osmorreguladores; Salinidade.
ABSTRACT: The present study aimed to evaluate the water status and osmoregulators in cowpea plants submitted to irrigation with salinized water. The experiment was conducted in a completely randomized design with five replicates, consisting of daily water replenishments with NaCl solutions in the following electrical conductivities: 0.24 mS cm-1 (S0 - control); 4.51 mS cm-1 (S1) and 8.32 mS cm-1 (S2), distributed in 15 experimental units, for 7 days. For this, the water status of the plant was evaluated, as well as the concentration of soluble sugars, amino acids and proline in the leaf tissue. It was observed that the salinity levels imposed on the Paulistinha cowpea plants did not restrict the water status of the vegetable, probably due to the energy supply provided by sugars and soluble amino acids, besides the osmotic adjustment promoted by proline synthesis, mainly in saline stress more severe.
2 INTRODUÇÃO
A salinidade é um dos fatores abióticos mais graves nas regiões áridas e semiáridas da agricultura mundial. O estresse salino afeta o crescimento das plantas de diferentes maneiras, promovendo o estresse osmótico, a toxicidade por íons específicos e/ou provocando distúrbios nutricionais (SEHRAWAT et al., 2019). Quando o nível de salinidade do solo é alto, devido às condições edafoclimáticas ou à irrigação com água de má qualidade, induz um alto potencial osmótico nas plantas, levando a significativa inibição do seu crescimento (SIRINGAM et al., 2011).
Para contornar os efeitos deletérios do estresse salino, as plantas desenvolvem mecanismos fisiológicos e bioquímicos. Entre eles está a produção de osmólitos compatíveis, como açúcares e aminoácidos, que podem se acumular promovendo um ajuste osmótico. Tal mecanismo garante o status hídrico e oferta energia para a planta, restabelecendo o crescimento e diminuindo os efeitos deletérios da salinidade nas culturas (SANTOS et al., 2018; SILVA GALDINO et al., 2018).
Dentre as culturas com potencial para cultivo em regiões áridas e semiáridas do mundo, o feijão-caupi ganha destaque por ser uma das principais fontes de alimento principalmente em países em desenvolvimento. No entanto, informações escassas e respostas contrastantes a respeito de seus processos fisiológicos básicos envolvidos na tolerância ao sal, estimulam novas pesquisas (PRAXEDES et al., 2011). Neste sentido, o objetivo do presente estudo foi avaliar o status hídrico e a concentração de solutos orgânicos relacionados ao ajustamento osmótico de plantas de feijão-caupi cv Paulistinha submetidas ao estresse salino.
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 521 m de altitude). O clima do tipo BSw’h’ é semiárido quente, pela classificação de Koppen, com precipitação média anual de 850 mm e temperatura média de 27 ºC.
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 (3,6 L), preenchidos com solo de textura franco-argiloso (umidade em capacidade de campo), devidamente corrigido de acordo com as recomendações da análise do solo.
Após 28 dias da emergência, no estádio V5, foi realizada a aplicação dos tratamentos, conduzidos em delineamento inteiramente casualizado (DIC), com cinco repetições. Os tratamentos para simular o estresse salino foram constituídos por reposições hídricas diárias com soluções de NaCl nas seguintes condutividades elétricas: 0,24 mS cm-1 (S0 - controle); 4,51 mS cm-1 (S1) e 8,32 mS cm-1 (S2), distribuídos em 15 unidades experimentais, durante 7 dias. 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, onde 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
3 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 et al. (1973), expressa em µmol gMF-1, com leitura realizada em espectrofotômetro a 520 nm.
Os dados foram submetidos à análise de variância pelo teste F (α ≤ 0,05) e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey por meio do programa computacional Sisvar 5.6 (FERREIRA, 2011).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Após 7 dias em condição de estresse, não foram observados efeitos significativos da irrigação com água salinizada no conteúdo relativo de água das plantas de feijão-caupi cv Paulistinha (Tabela 1). Este resultado sugere a manutenção do status hídrico celular por meio de solutos compatíveis, que agem como osmorreguladores que garantem a turgescência celular mesmo em condições de estresse (SEHRAWAT et al., 2019).
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 reposições hídricas com águas nas condutividades elétricas de 0,24 mS.cm-1 (S0); 4,51 mS.cm-1 (S1) e 8,32 mS.cm-1 (S2), durante 7 dias. Tratamentos Variáveis CRA (%) AST (mg.g-1 de MF) AALT (µmol.g-1 de MF) PRO (µmol.g-1 de MF) S0 86,11a 78,78a 6,62b 5,37b S1 82,34a 35,12b 7,79a 4,89b S2 84,74a 36,02b 3,62c 7,07a DMS 6,47 6,72 0,89 0,82
*Médias com letras iguais na mesma coluna não diferem entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
Em relação ao conteúdo de AST, houve um declínio de aproximadamente 55% com o aumento da salinidade na água de irrigação (S1 e S2), comparado ao grupo controle (S0) (Tabela 1). Em algumas culturas, os açúcares solúveis estão relacionados ao ajustamento osmótico pelo seu acúmulo nos tecidos. Entretanto, a sua redução pode estar associada ao transporte desse soluto do órgão fonte (folhas) para os drenos (caules e raízes, por exemplo). Tal mecanismo é importante quando as plantas estão sob estresse para garantir a osmorregulação de órgãos basais e também para servir como aporte energético prontamente disponível para ser utilizado em outros processos metabólicos de combate ao estresse (SIRINGAM et al., 2011; SANTOS et al., 2018).
Para o conteúdo de AALT houve diferença estatística entre todos os tratamentos, com um incremento de 17% na concentração de AALT apenas no tratamento S1, comparado ao grupo controle (Tabela 1). No entanto, observou-se uma redução de 45% na concentração deste osmólito no maior nível de salinidade (S2), comparado ao tratamento S0 (Tabela 1).
O aumento nos teores de aminoácidos após a submissão ao estresse salino (S1) pode resultar do processo de degradação das proteínas, que modifica a síntese desses compostos, no intuito de aumentar os níveis de osmólitos compatíveis para o processo de ajustamento osmótico. Já a redução de AALT observada no tratamento S2, assim como a redução de AST, sugere outro papel desses solutos como fonte de nitrogênio e carbono prontamente utilizáveis
4 na tentativa de reverter os efeitos causados pelo estresse salino (SILVA GALDINO et al., 2018).
Os níveis de prolina foram influenciados com o aumento da salinidade apenas no tratamento S2 (7,07 µmol PRO/gMF), correspondendo a um aumento médio de 24%, comparado ao tratamento controle (5,37 µmol PRO/gMF) (Tabela 1). No estresse salino mais severo (S2) é possível que o aumento nos níveis de prolina esteja contribuindo para a manutenção do status hídrico das plantas de feijão-caupi, representado pelo CRA, já que houve uma redução nos níveis de AALT. Aumentos nos níveis de prolina são comumente relacionados à osmorregulação em plantas de feijoeiro sob estresse salino, pois a presença desse osmorregulador em níveis adequados é característica da tolerância da espécie ao estresse ambiental (SANTOS et al., 2018).
CONCLUSÃO
Os níveis de salinidade impostos às plantas de feijão-caupi cv Paulistinha não restringiu o status hídrico do vegetal, provavelmente pelo aporte energético fornecido por açúcares e aminoácidos solúveis, além do ajustamento osmótico promovido pela síntese de prolina, principalmente no estresse salino mais severo.
REFERÊNCIAS
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FERREIRA D. F. SISVAR: a program for statistical analysis and teaching. Ciência e Agrotecnologia, v.35, n. 10, p. 39-42, 2011.
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PRAXEDES, S. C.; DE LACERDA, C. F.; FERREIRA, T. M.; PRISCO, J. T.; DAMATTA, F. M.; GOMES-FILHO, E. Salt tolerance is unrelated to carbohydrate metabolism in cowpea cultivars. Acta Physiologiae Plantarum, v. 33, n. 3, p. 887-896, 2011.
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5 nitrogen–carbon metabolism in cowpea under salinity stress. Brazilian Journal of Microbiology, v. 49, n. 4, p. 685-694, 2018.
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SIRINGAM, K.; JUNTAWONG, N.; CHA-UM, S.; KIRDMANEE, C. Salt stress induced ion accumulation, ion homeostasis, membrane injury and sugar contents in salt-sensitive rice (Oryza sativa L. spp. indica) roots under isoosmotic conditions. African Journal of Biotechnology, v. 10, n. 8, p. 1340-1346, 2011.
