Osmorreguladores em Dois Híbridos de Palma de Óleo Expostos a
Deficiência Hídrica.
Liliane Corrêa Machado
(1); Jéssica Taynara da Silva Martins
(2); Thays Correa
Costa
(3); Susana Silva Conceição
(4); Maria Eunice Lima Rocha
(5); Cândido Ferreira de
Oliveira Neto
(6).
(1)Estudante de Agronomia; Universidade Federal Rural da Amazônia, Belém, PA; lilimachado.agro@gmail.com; (2)Estudante de Agronomia; Universidade Federal Rural da Amazônia, Belém, PA; jessicamartins1609@gmail.com; (3)Estudante de Agronomia; Universidade Federal Rural da Amazônia, Belém, PA; thayscosta.agro@gmail.com; (4)Estudante de Doutorado; Universidade Federal Rural da Amazônia, Belém, PA; su_tseliot@yahoo.com.br; (5)Estudante de Mestrado; Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel, PR; eunice_agronomia@yahoo.com.br; (6)Professor; Universidade Federal Rural da Amazônia/UFRA; Belém, PA, candido.neto@ufra.edu.br.
RESUMO: A palma de óleo (Elaeisguinnensis Jacq.), da família Arecaceae, destaca-se dentre as espécies oleaginosas. A deficiência hídrica representa um estresse abiótico de limitações agrícolas devido a negativa relação ao crescimento e desenvolvimento da planta. O estudo objetivou avaliar o comportamento dos ajustadores em dois genótipos de Elaeisguinnensis Jacq. submetidas à deficiência hídrica. Conduzido em casa de vegetação da Universidade Federal Rural da Amazônia-UFRA, campus Capitão Poço-PA, no mês de outubro de 2013, utilizando-se mudas jovens de palma de óleo. O delineamento experimental foi inteiramente casualisado, em fatorial 2 x 2 [duas condições hídricas (controle e deficiência hídrica) x dois genótipos de dendê (2501 e 2528)], com 5 repetições cada, Os dados foram analisados pela ANOVA utilizando Sisvar 5.3 e os gráficos por Excel (Microsoft Office 2010). As médias foram comparadas pelo teste de Tukey ao nível de 5% de significância. Quando submetidas à deficiência hídrica, o C.R.A e a proteína mostraram redução em seu comportamento, sendo causa no C.R.A pelo possível fechamento estomático, visando a manutenção da planta sob deficiência hídrica e para proteínas essa redução ocorreu devido ao aumento na atividade de enzimas proteolíticas, reduzindo a síntese proteica no vegetal. Para a prolina e glicina-Betaína, seus teores aumentaram em folhas e raízes, nos quais, esse aumento provavelmente está associado a uma melhor absorção e transporte de água do solo para a parte aérea por meio de ajustamento osmótico. Os resultados demonstraram que a palma de óleo apresentou mecanismos de tolerância a deficiência hídrica por meio dos ajustadores osmóticos.
Termos de indexação: palma de óleo, estresse, osmólito.
INTRODUÇÃO
A produção de biocombustíveis usando plantas oleaginosas é uma boa alternativa para a utilização de combustíveis renováveis e biodegradáveis e, a palma de óleo (Elaeisguinnensis Jacq.), pertencente à família Arecaceae, destaca-se neste cenário dentre as espécies oleaginosas mais produtivas, sendo uma fonte promissora para a produção de biocombustível comercial. Soares et al. (2011)
As exportações de óleo de palma da América Central e do Sul quase duplicaram nos últimos cinco anos. Os países americanos continuaram a aumentar em novembro, impulsionando as exportações acumuladas para um recorde de 1,79 milhões de toneladas em janeiro/ novembro de 2016. Em cinco anos suas exportações de óleo de palma quase dobraram em linha com o aumento da produção, estimando um recorde de 3,2 milhões de toneladas no ano civil de 2016. Oil Word (2017)
No entanto, fatores externos vêm prejudicando o desenvolvimento das culturas, afetando inclusive a palma de óleo, neste contexto, a deficiência hídrica representa um estresse abiótico, o qual é uma das maiores limitações agrícolas das culturas, devido à interferência negativa em relação ao crescimento e desenvolvimento da planta (Endres et al., 2010) e, a palma de óleo é extremamente responsiva às
variações climáticas com efeito no seu desempenho agronômico. Neumann (2008)
Concomitante a isto, a assimilação do nitrogênio (N) é um dos fatores interessantes a ser considerado diante da sua significância no metabolismo vegetal, na qual a deficiência desse elemento é, após o estresse hídrico, a limitação mais comum para o desenvolvimento da planta (Li et al., 2013) As diferentes formas de N - amônio (NH4+) e nitrato (NO3-) - afetam algumas características morfológicas e fisiológicas nas plantas, a
exemplo de crescimento de raízes, taxas fotossintéticas, condutância do mesofilo, conteúdo de N total e aminoácidos livres, bem como a quantidade de açúcares, além desses fatores, altera a absorção de íons minerais, o acúmulo de nutrientes nas plantas e produzem efeitos diferentes sobre as espécies reativas de oxigênio (EROS) e os níveis de enzimas antioxidantes. LI et al. (2013)
Dentro deste contexto, objetivou-se avaliar o comportamento dos ajustadores em dois genótipos de Elaeisguinnensis Jacq. observando as alterações bioquímicas quando submetidas à deficiência hídrica.
MATERIAL E MÉTODOS
Plantas jovens de Elaeis guinennsis com 10 meses de idade provenientes da Embrapa Amazônia Oriental que apresentaram aspectos e tamanhos semelhantes foram selecionadas e colocadas em vasos de 20 L preenchidos com substrato constituído de solo e esterco bovino curtido (na proporção de 3:1 v/v). O experimento foi conduzido no mês de outubro de 2013 em casa de vegetação na Universidade Federal Rural da Amazônia, campus Capitão Poço - PA (Latitude 01º 44’ 47’’ e Longitude 47º 03’34’’), Brasil.
As plantas foram submetidas a dois regimes hídricos: irrigado (controle) e deficiência hídrica (suspensão total da irrigação no início do experimento), em um período de 30 dias. Durante o período experimental as plantas chamadas controle foram irrigadas diariamente para repor a água perdida, no qual o volume de água aplicado foi em razão do tamanho do vaso utilizado.
O conteúdo relativo de água (C.R.A) foi determinado conforme (Slavick, 1974). As Proteínas solúveis totais foram determinadas a partir do método descrito por (Bradford, 1976). Em tubos de ensaio adicionou-se 100 mg MS e 5,0 mL do tampão de extração (Tris-HCl 25 mM pH 7,6). Alíquotas de 100 mL da amostra foram homogeneizadas em 2,5 mL do reagente de Bradford. Após 15 min realizou-se as leituras a 595 nm e os resultados expressos em mg proteína g-1 MS.
Para determinação da Prolina, foram adicionados 1,0 mL de ninhidrina ácida e 1,0 mL de ácido acético glacial. Após 1 hora no banho – maria a 100º C, foi interrompida a reação em banho de gelo adicionando-se 2,0 mL de tolueno. A leitura foi feita a 520 nm e as concentrações de prolina determinadas a partir da curva-padrão com L-prolina p.a (Sigma) e os resultados expressos em mmol Prolina g-1 MS. Bates et al. (1973).
A determinação da Glicina-betaína segundo (Grieve & Grattan, 1983) foi realizada adicionando 250 mL de H2SO4 2N (diluição da amostra 1:2) e 200 mL de KI-I2 gelado, durante 16h a 0o C. O precipitado foi lavado 2
vezes com 2 mL de H2SO4 1N gelado com centrifugações por 5 min a 10.000 rpm em 0oC a cada lavagem.
Após as lavagens, foi dissolvido o precipitado em 3 mL de 1,2-dicloroetano. A leitura foi feita a 365 nm e uma curva padrão de Glicina-betaína foi preparada para a realização dos cálculos, sendo os resultados expressos em mmol kg-1 MS.
O experimento foi realizado em delineamento inteiramente casualizado com os tratamentos dispostos em fatorial 2 x 2 [duas condições hídricas (controle e deficiência hídrica) x dois genótipos de dendê (2501 e 2528)], com cinco repetições por tratamento. Os dados foram analisados por meio de ANOVA utilizando SISVAR 5.3 e os gráficos por Excel (Microsoft Office 2010). As médias foram comparadas pelo teste de Tukey ao nível de 5% de significância.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O teor do conteúdo relativo de água (C.R.A) sob controle da disponibilidade hídrica apresentou médias de 85,5 no genótipo 2501 e 81,55 no 2528. Quando submetidas à deficiência hídrica, o C.R.A mostrou redução no seu comportamento, com médias de 63,57 para o genótipo 2501 e 62,55 para o 2528, essa redução é causada pelo possível fechamento dos estômatos, sendo tomado como estratégia para a manutenção da planta no período de suspensão hídrica (Figura 1). Assim, a manutenção do status hídrico das plantas, por
meio do fechamento estomático, ocorre em resposta à sinalização desencadeada pelo ácido abscísico. Hong-Bo et al. (2008)
Figura 1. Concentração de C.R.A nas folhas de cultivares de palma de óleo em função dos dias de estresse hídrico. Letras distintas
indicam diferença significativa pelo teste de Tukey (p < 0,01). As barras representam o erro padrão da média.
Fioreze et al. (2013) estudando plantas de soja encontraram resultados semelhantes aos do presente estudo afirmando que as plantas utilizam outra estratégia para a manutenção do turgor celular, a qual pode estar associada ao ajustamento osmótico, por meio do acúmulo de compostos o osmoticamente ativos e não nocivos nas células.
As concentrações de proteínas solúveis totais nas folhas e raízes foram reduzidas significativamente nas plantas sob deficiência hídrica em comparação às plantas submetidas ao tratamento controle. Portanto, observou-se médias para o genótipo 2528 no tratamento controle de 15,97 e 12 mg de Proteína g-1 MS para
folha e raiz, respectivamente e, para o genótipo 2501 de 16,88 / 11,85 mg de Proteína g-1 MS (folha/raiz).
Entretanto, em relação à suspensão hídrica houve redução nos resultados (Figura 2, A e B).
Figura 2. Concentração de Proteína nas folhas (A) e raízes (B) de cultivares de palma de óleo em função dos dias de estresse hídrico.
Letras distintas indicam diferença significativa pelo teste de Tukey (p < 0,01). As barras representam o erro padrão da média.
Os valores supracitados condizem com aqueles encontrados nesta pesquisa, pois a deficiência hídrica reduz as concentrações de proteínas solúveis totais nos tecidos da planta devido ao aumento na atividade de enzimas proteolíticas, que quebram as proteínas de reservas e, ao mesmo tempo, reduz a síntese das mesmas. Esse tipo de estresse intervém essencialmente no metabolismo bioquímico da planta e, como forma de defesa contra o estresse hídrico, a planta altera seu comportamento metabólico degradando, por exemplo, várias proteínas para liberarem aminoácidos, como a prolina, que está diretamente ligada ao
ajustamento osmótico do tecido foliar das células. Souza et al. (2014)
Para a prolina observou-se um aumento na concentração nas folhas e raízes submetidas ao estresse hídrico, a qual apresentou médias de 10,5 e 13,97 mmol Prolina kg-1 MS de folha e raiz do genótipo 2528
respectivamente e, 14,15 mmol Prolina kg-1 MS de folha e 18,11 mmol Prolina kg-1 MS de raiz do genótipo
2501 (Figura 3, A e B), concordando com a literatura, na qual afirma que a prolina atua como indicadora de tolerância à seca em plantas (Fernandes, 2002). Esse aminoácido age como osmoprotetor, protegendo as estruturas das membranas, enzimas e tecidos celulares além de atuar como antioxidante. Pinheiro et al. (2004).
Figura 3. Concentração de Prolina nas folhas (A) e raízes (B) de cultivares de palma de óleo em função dos dias de estresse hídrico.
Letras distintas indicam diferença significativa pelo teste de Tukey (p < 0,01). As barras representam o erro padrão da média.
A metabolização da prolina pode ocorrer de diferentes formas no citosol, como por exemplo, conversão em outros aminoácidos, utilização na síntese de proteínas e, principalmente, conversão em intermediários do ciclo de Krebs, com estímulo à respiração e à síntese de ATP (Szabado & Savouré, 2010). Resultado semelhante foi observado por (Amorim et al. 2011), o qual verificou que as plantas não irrigadas tiveram um incremento nos teores de N-aminossolúveis e prolina, de cerca de 57,7 e 38,4%, respectivamente, sugerindo que essas variáveis sejam extremamente sensíveis à variação do estado hídrico das plantas, podendo ser utilizadas como sensores prévios de deficiência hídrica.
O aumento nas concentrações de glicina-betaína nas folhas e raízes submetidas à deficiência hídrica é observado nos genótipos de palma de óleo, os quais apresentaram médias de 1102 e 890 µmol de glicina-betaínag-1MS para folha e raiz, respectivamente em relação ao genótipo 2528 e, 1190 µmol de
glicina-betaína g-1MS para folha e 1185 µmol de glicina-betaína g-1MS para raiz do genótipo 2501 (Figura 4, A e B).
Figura 4. Concentração de Glicina Betaína nas folhas (A) e raízes (B) de cultivares de palma de óleo em função dos dias de estresse
Esse aumento provavelmente está associado a uma melhor absorção e transporte de água do solo para a parte aérea por meio de ajustamento osmótico, além de uma maior proteção da membrana celular, bem como proteção contra o mecanismo do estresse oxidativo das plantas. Ashraf & Haris (2004)
Não obstante, esse acúmulo ocorreu para proteger o metabolismo vegetal, uma vez que a glicina-betaína pode atuar como osmólito compatível mantendo o contrapeso da água entre a célula vegetal e o ambiente, estabilizando as macromoléculas (Carlin & Santos, 2009). (Silva, 2009) relatou um aumento nos conteúdos de glicina betaína em plantas jovens de C. guianensis submetidas a deficiência hídrica. Entretanto, (Albuquerque et al., 2013), analisando Khayaivorensis não observou o mesmo resultado.
CONCLUSÃO
As variáveis analisadas indicaram que os dois híbridos de palma de óleo apresentaram mecanismos de tolerância a deficiência hídrica, no qual, o incremento das concentrações de prolina e glicina-betaína na Elaeisguinnensis Jacq. podem ser vistos como sensores prévios de estresse hídrico, por essas variáveis atuarem como ajustadores metabólicos e osmoprotetores para o sistema bioquímico do vegetal.
AGRADECIMENTOS
Ao grupo de pesquisa do Estudo da Biodiversidade de Plantas Superiores (EBPS) e a Universidade Federal Rural da Amazônia-UFRA, pelo apoio a realização do estudo desenvolvido.
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