pedro bento
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM
AGRONOMIA
UFAL
CECA
ASPECTOS FISIOLÓGICOS DE SEIS GENÓTIPOS DE CANA-DEAÇÚCAR SUBMETIDOS A ESTRESSE HÍDRICO
PEDRO BENTO DA SILVA
RIO LARGO, ESTADO DE ALAGOAS, BRASIL
JULHO DE 2010
Pedro Bento da Silva
ASPECTOS FISIOLÓGICOS DE SEIS GENÓTIPOS DE CANA-DEAÇÚCAR SUBMETIDOS A ESTRESSE HÍDRICO
Dissertação
apresentada
à
Universidade Federal de Alagoas
como parte das exigências do
programa de Pós-Graduação em
Produção Vegetal e Proteção de
Plantas, para obtenção do título
de mestre em agronomia.
Orientador: Profa. Dra. Vilma Marques Ferreira
Co-Orientador: Prof. Dr. José Vieira Silva
RIO LARGO, ESTADO DE ALAGOAS, BRASIL
JULHO DE 2010
Primeiramente a Deus, Criador do Céu e da Terra pelo dom da vida...
Aos meus amados pais, e Manoel Bento (in memorian) e Edite Ribeiro
pela educação e incentivo...
Aos meus irmãos: Francisco Bento, Maria Célia e Quitéria Bento pelo
apoio, amor fraterno e companheirismo de sempre...
DEDICO
AGRADECIMENTOS
Á Universidade Federal de Alagoas (UFAL) pela oportunidade da realização do curso
de mestrado.
Á Unidade Acadêmica Centro de Ciências Agrárias (CECA) pela possibilidade de
ingresso no curso de graduação e posteriormente na pós-graduação.
Á Profa. Dra. Vilma Marques Ferreira pela orientação confiança e ensinamento durante
a jornada de pós-graduação.
Ao Prof. Dr. José Vieira Silva pela confiança e ensinamentos como co-orientador.
Aos colegas de laboratório Manoel Vitor, Débora Teresa, Eduardo Rebelo, Tadeu
Patêlo, Weverton Góes, Polyana da Silva, Humberto Cristiano, Antonio Henrique, Laís
Fernanda, Israel Mariano, Filipe Cardoso, Romel Vilela e Clênio Santana pela ajuda
na instalação do experimento e análises laboratoriais.
Aos colegas de Turma de mestrado Hully Monaíse, Carlos Jorge, Alice Maria, Maria
Quitéria, Ricardo Araújo, Renan Cantalice, Sihélio Julio, Silvia Sianiele e aos demais
pelo companheirismo, partilha e lutas nas disciplinas.
Aos Professores Paulo Vanderlei Ferreira, Mauro Wagner de Oliveira, José Paulo
Vieira da Costa, Laurício Endres, Iracilda Maria de Moura Lima e Leila de Paula
Rezende pela contribuição e ensinamento no mestrado
À Residência Universitária Alagoana (RUA), pela estadia e aprendizado durante minha
vida acadêmica.
Ao programa de Melhoramento da Cana-de-açúcar (PMGCA), pelo apoio logístico.
Ao conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico (CNPq) pela
concessão da bolsa.
À Secretaria do curso da Pós-Graduação nas pessoas de Geraldo e Marcos...
...Meus sinceros agradecimentos.
SUMÁRIO
Pág.
LISTA DE TABELAS
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE APÊNDICES
RESUMO
ABSTRACT
1 INTRODUÇÃO GERAL .....................................................................................
17
2 REVISÃO DE LITERATURA.............................................................................. 18
2.1 Deficiência hídrica............................................................................................ 20
2.2 Resposta ao déficit hídrico............................................................................... 20
2.3 Estresse oxidativo............................................................................................
22
2.4 Ajustamento osmótico.....................................................................................
23
2.5 Cana-de-açúcar.................................................................................................
24
2.5.1 Aspectos gerais.........................................................................................
2.5.2 Características agronômicas.......................................................................
24
2.6 Respostas da cana-de-açúcar ao estresse hídrico.............................................
26
2.6.1 Crescimento................................................................................................
27
2.6.2 Relações hídricas.........................................................................................
28
2.6.3 Pigmentos fotossintéticos e clorofila a.........................................................
21
25
CAPÍTULO 1: Fluorescência do fotossistema II e pigmentos fotossintéticos em
genótipos de cana-de-açúcar sob deficiência hídrica.................. 31
1.1 Introdução...................................................................................................
31
1.2 Material e Métodos...................................................................................
32
1.3 Resultados e Discussão............................................................................
1.4 Conclusões................................................................................................
34
CAPÍTULO 2: Osmorreguladores e defesa oxidativa de seis genótipos de
cana-de-açúcar
submetidas
à
deficiência
hídrica.........................................................................................
18
44
45
2.1 Introdução ...............................................................................................
45
2.2 Material e Métodos .................................................................................
46
2.3 Resultado e Discussão .............................................................................
53
2.4 Conclusões................................................................................................
64
CAPÍTULO 3: Desenvolvimento inicial de seis genótipos de cana-de-açúcar
sob deficiência hídrica.
3.1 Introdução .................................................................................................
65
3.2 Material e Métodos ...................................................................................
66
3.3 Resultados e Discussão .............................................................................
68
3.4 Conclusões ................................................................................................
79
REFERÊNCIAS
BIBLIOGRÁFICAS......................................................
deficiência
hídrica sob deficiência
APÊNDICES................................................................................................
hídrica..................................................................
80
65
90
LISTA DE TABELAS
CAPÍTULO 1: Fluorescência do fotossistema II e pigmentos fotossintéticos em
seis genótipos de cana-de-açúcar sob deficiência hídrica
TABELA 1.1 Valores de F obtidos da análise de variância para atributos
fisiológicos: w, Fv/Fm, índice SPAD em seis genótipos de canade-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da
Água Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD)
e estresse severo (0 a 20% AD), cultivados em casa-de-vegetação.
...........................................................................................................
TABELA 1.2
Pág.
35
Leituras quinzenais de eficiência quântica potencial (Fv/Fm) e efetiva
(ΦPSII), em dois horários, de seis genótipos de cana-de-açúcar ao
submetidos ao tratamento controle (80 a 100% da Água Disponível
do solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse severo
(0 a 20% AD), cultivados em casa-de-vegetação, aos 170 após o
plantio.Os valores representam as médias de quatro épocas de
leituras distintas...................
38
TABELA 1.3
TABELA 1.4
TABELA 1.5
Índice SPAD e em seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos
tratamentos controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD),
estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD),
cultivados em casa-de-vegetação..................
40
Valores de F obtidos da análise de variância para clorofila a (Chl a),
clorofila b (Chl b), clorofila total (Chl Total), relação clorofila a/b
(Chla / Chlb) e carotenóides em seis genótipos de cana-de-açúcar
submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água
Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e
estresse severo (0 a 20% AD), cultivados em casa-de-vegetação,
aos
170
dias
após
o
plantio.
.........................................................................................................
Teores de clorofila a (Chl a), clorofila b (Chl b), clorofila total (Chl
Total), relação clorofila a/b (Chla / Chlb) e carotenóides em seis
genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle
(80 a 100% da Água Disponível do solo – AD), estresse moderado
(40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD), cultivadas em casade-vegetação, aos 170 dias após o plantio.
41
CAPÍTULO 2: Osmorreguladores e defesa oxidativa de seis genótipos de canade-açúcar submetidas à deficiência
Pág.
TABELA 2.1 Valores de F obtidos da análise de variância para os atributos
fisiológicos: Carboidratos Solúveis, N-α-aminossolúvel, Proteínas
Solúveis e Prolina Livre em seis genótipos de cana-de-açúcar
submetidos aos tratamentos controle (80 a 100 da Água Disponível
do solo - AD), estresse moderado (40 a 60%) e estresse severo (0 a
20% AD), cultivados em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o
53
plantio. ..............................................................................................
TABELA 2.2
TABELA 2.3
Teores de carboidratos solúveis, N-α-aminossolúvel, Proteínas
Solúveis e Prolina livre em seis genótipos de cana-de-açúcar
submetidos aos tratamentos controle (80 a 100 da Água Disponível
do solo - AD), estresse moderado (40 a 60%) e estresse severo (0 a
20% AD), cultivados em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o
plantio. ................................................................................................ 54
Valores de F obtidos da análise de variância para Aldeído Malônico
(MDA), Superóxido Dismutase (SOD), Catalase (CAT) e Ascorbato
Peroxidase (APX) em seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos
aos tratamentos controle (80 a 100 da Água Disponível do solo AD), estresse moderado (40 a 60%) e estresse severo (0 a 20% AD),
cultivados em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o plantio.
...........................................................................................................
57
CAPÍTULO 3: Desenvolvimento inicial de seis genótipos de cana-de-açúcar sob
deficiência hídrica
TABELA 3.1
TABELA 3.2
Valores de F obtidos da análise de variância para altura de Planta
(hplanta), Diâmetro do Colmo (Φcolmo), Número de Perfilhos (Unid)
e Área Foliar (AF) de seis genótipos de cana-de-açúcar
submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água
Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e
estresse severo (0 a 20% AD), cultivados em casa-de-vegetação,
aos 170 dias após o plantio. ............................................................
68
Altura de Planta (hplanta), Diâmetro do Colmo (Φcolmo), Número de
Perfilhos (Unid) e Área Foliar (AF) de seis genótipos de cana-deaçúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água
Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e
estresse severo (0 a 20% AD), cultivados em casa-de-vegetação,
aos 170 dias após o plantio.
.............................................................................................
69
TABELA 3.3
TABELA 3.4
TABELA 3.5
Equações de regressão e coeficientes de determinação para Área
Foliar (AF) de seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos
tratamentos controle (80 a 100% da Água Disponível do solo AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a
20% AD), cultivados em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o
plantio. .........................................................................................
73
Valores de F obtidos da análise de variância para produção de
Matéria Seca em Folhas, Colmos + Bainhas (C+B), e Parte Aérea
(PA), e Massa Seca de Raízes (MsR), Relação Raiz/Parte Aérea
(MsR/PA) e Matéria Seca Total (Ms.Total) de seis genótipos de
cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100%
da Água Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60%
AD) e estresse severo (0 a 20% AD), cultivados em casa-devegetação, aos 170 dias após o plantio. ..........................................
74
Produção de Matéria Seca em Folhas, Colmos + Bainhas (C+B), e
Parte Aérea (PA), e Massa Seca de Raízes (MsR), Relação
Raiz/Parte Aérea (MsR/PA) e Matéria Seca Total (Ms.Total) de
seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos
controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), estresse
moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD),
cultivados em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o plantio.
......................................................................................................
76
LISTA DE FIGURAS
CAPÍTULO 1: Fluorescência do fotossistema II e pigmentos fotossintéticos em
genótipos de cana-de-açúcar sob deficiência hídrica
FIGURA 1.1
Potencial Hídrico Foliar ( w) da Antemanhã (A) e ao Meio-dia
(B) em folhas de seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos
tratamentos controle (80 a 100% da Água Disponível do solo AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a
20% AD), cultivados em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o
plantio. ...........................................
Pág.
36
CAPÍTULO 2: Osmorreguladores e defesa oxidativa de seis genótipos de canade-açúcar submetidas à deficiência
FIGURA 2.1
FIGURA 2.2
FIGURA 2.3
Teor de aldeído malônico (MDA) em três variedades RB931011,
RB931013 e RB72910 (A) e em três Clones CL001, CL002 e
CL003 (B) de cana-de-açúcar submetidos aos níveis de estresse
hídrico em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o plantio C =
controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), EM =
estresse moderado (40 a 60% AD) e ES = estresse severo (0 a
20% AD).. ...................................................................
Atividade da superóxido dismutase (SOD) em três variedades
RB931011, RB931013 e RB72910 (A) e em três Clones CL001,
CL002 e CL003 (B) de cana-de-açúcar submetidos aos níveis de
estresse hídrico em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o
plantio C = controle (80 a 100% da Água Disponível do solo AD), EM = estresse moderado (40 a 60% AD) e ES = estresse
severo (0 a 20% AD).. ...................................................................
58
59
Atividade da Ascorbato peróxidase (APX) em três variedades
RB931011, RB931013 e RB72910 (A) e em três Clones CL001,
CL002 e CL003 (B) de cana-de-açúcar submetidos aos níveis de
estresse hídrico em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o
plantio C = controle (80 a 100% da Água Disponível do solo AD), EM = estresse moderado (40 a 60% AD) e ES = estresse
severo (0 a 20% AD).. ...................................................................
61
FIGURA 2.4
Atividade da catalase (CAT) em três variedades RB931011,
RB931013 e RB72910 (A) e em três Clones CL001, CL002 e
CL003 (B) de cana-de-açúcar submetidos aos níveis de estresse
hídrico em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o plantio C =
controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), EM =
estresse moderado (40 a 60% AD) e ES = estresse severo (0 a
20% AD).. ...................................................................
62
CAPÍTULO 3: Desenvolvimento inicial de seis genótipos de cana-de-açúcar sob Pág.
deficiência hídrica
FIGURA 3.1
Desenvolvimento da Área Foliar, em cm2, de seis genótipos de
cana-de-açúcar de 80 a 170 dias após o plantio, submetidos aos
tratamentos: Controle (80 a 100% da Água Disponível do solo AD),Estresse Moderado (40 a 60% AD) e Estresse Severo (0 a
20%
AD),
cultivado
em
casa-de- 72
vegetação..........................................................................................
LISTA DE APÊNDICES
APÊNDICE A
APÊNDICE B
APÊNDICE C
APÊNDICE D
Dados diários de temperatura mínima, máxima e média, em ºC, e
radiação fotossinteticamente ativa (PAR) observados na casa de
91
vegetação, durante o período de imposição dos tratamentos..........
Reduções no potencial hídrico foliar ( w) da antemanhã e ao meio-dia
em folhas de seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos ao tratamento
controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), estresse
moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD) cultivados em
casa-de-vegetação aos 170 dias após o plantio em vasos.
..............................................
92
Tabela de redução para os teores de clorofila a (Chl a), clorofila b (Chl
b), clorofila total (Chl Total), relação clorofila a/b (Chla / Chlb) e
carotenóides em seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos
tratamentos controle (80 a 100% da Água Disponível do solo – AD),
estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD),
cultivadas em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o plantio...........
93
Tabela de redução para teores de carboidratos solúveis, N-αaminosolúvel, proteínas solúveis e prolina livre em seis genótipos
de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100%
da Água Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60%)
e estresse severo (0 a 20% AD), cultivados em casa-de-vegetação,
aos 170 dias após o plantio...............................................................
94
APÊNDICE E
APÊNDICE F
Tabela de redução de altura de planta (hplanta), diâmetro do colmo
(Φcolmo), número de perfilhos (Unid) e área foliar (AF) de seis
genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle
(80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), estresse moderado
(40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD) cultivadas em
casa-de-vegetação aos 170 dias após o plantio................................. 95
Tabela de Redução da produção de massa seca em folhas, colmos +
bainhas (C+B), e parte aérea (PA), e massa seca de raízes (MsR), relação
raiz/parte aérea (R/PA) e matéria seca total (Ms.total) de seis genótipos
de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da
Água Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e
estresse severo (0 a 20% AD) cultivadas em casa-de-vegetação aos 170 96
dias após o plantio.
RESUMO
Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos a estresse
hídrico. 2010. 96p. Dissertação de mestrado (Agronomia – Produção Vegetal e
Proteção de Plantas)- Universidade Federal de Alagoas.
A deficiência hídrica dos solos é um problema que afeta boa parte das áreas cultivadas
no mundo, sobretudo aquelas situadas nas regiões semi-áridas. A cana-de-açúcar é uma
cultura em expansão no Nordeste do Brasil, onde a limitação da disponibilidade hídrica
afeta o crescimento e o desenvolvimento da planta, causando prejuízos sócioeconômicos. Assim, o presente trabalho teve como objetivo avaliar, de maneira
comparativa, aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar (RB931011,
RB931013, RB72910, CL001, CL002 e CL003) submetidos ao déficit hídrico, durante a
fase inicial de crescimento vegetativo, sob condições de casa-de-vegetação. O
experimento foi realizado no Centro de Ciências Agrárias da UFAL, em Rio Largo,
Estado de Alagoas, disposto em delineamento inteiramente ao acaso, em arranjo fatorial
6x3, com quatro repetições. Os níveis de água foram assim definidos: controle (80100% da água disponível no solo - AD); estresse moderado (40-60% AD); e estresse
severo (0-20% AD) e controlados pela pesagem diária dos vasos. Plantas de 19 dias de
idade foram transplantadas para vasos de 15 L, e aos 80 dias após o transplantio,
iniciou-se o experimento. Periodicamente foram realizadas leituras SPAD e de
parâmetros da fluorescência da clorofila (eficiência quântica potencial - Fv/Fm e
eficiência quântica efetiva - ΦPSII) e medições da área foliar. Ao final do experimento
foram realizadas medidas do potencial hídrico foliar ( w), diâmetro do colmo, altura de
plantas, número de perfilhos e massa seca de folhas, colmo mais bainha e parte aérea.
Também foram quantificados os teores de pigmentos fotossintéticos, osmorreguladores
(açúcares solúveis, prolina, N-amino e proteínas) e atividade das enzimas de defesa
oxidativa. Os dados foram submetidos à análise de variância e teste de média (Tukey a
5% de probabilidade). De modo geral, houve redução nos teores de pigmentos
fotossintéticos de acordo com a intensidade do estresse. O w foi reduzido pelo déficit
hídrico, entretanto, o genótipo RB931011 não apresentou redução significativa entre os
níveis de água na ante-manhã e, ao meio dia, foi o que apresentou menor redução
quando submetido ao estresse moderado. A relação Fv/Fm foi reduzida em função da
deficiência hídrica para os genótipos RB931011, RB72910 e CL002, ao meio dia,
apresentando alta taxa de recuperação durante o período noturno (leituras as 4:00h da
manhã). O RB72910 apresentou a maior redução em ΦPSII, no índice SPAD e nos
teores de clorofila a e b, clorofila total e relação chl a/chl b, porém manteve o teor de
carotenóides. Em relação aos osmorreguladores, houve aumento para N-α-amino
solúveis, prolina livre, carboidratos solúveis e redução para o teor de proteína solúvel,
em função dos níveis de água, independente dos genótipos. Houve aumento no teor de
aldeído malônico (MDA) em resposta ao estresse hídrico, sendo mais intenso nas
variedades RB931011 e RB931013. Para a atividade da ascorbato peroxidase (APX),
houve maior aumento no CL002, mesmo apresentando estabilidade para a catalase. O
estresse hídrico reduziu o crescimento inicial e a produção de matéria seca total, e
induziu a ativação das defesas oxidativas das plantas de cana-de-açúcar. A variedade
RB72910 e o CL001 apresentaram-se mais tolerantes ao déficit hídrico.
Palavras-chave: Saccharum sp.,
osmorreguladores, defesa oxidativa.
deficiência
hídrica,
tolerância
à
seca,
ABSTRACT
Physiological aspects of six genotypes of sugarcane submitted to water stress. 2010.
96p. Dissertation Master degree (Agronomy - Vegetable Production and Plant
Protection) - Federal University of Alagoas, Rio Largo, State of Alagoas, Brazil, 2010.
The soil water deficit is a problem that affects much of the cultivated areas in the world,
especially those located in semi-arid regions. The sugarcane is a crop growing in
northeastern Brazil, where the limitation of water availability affects growth and
development of the plant, causing social and economic damage. Thus, this study aimed
to evaluate, in a comparative way, the physiological aspects of six genotypes of cane
sugarcane (RB931011, RB931013, RB72010, CL001, CL002 and CL003) submitted to
water deficit during early vegetative growth under greenhouse conditions, at the Centre
for Agrarian Sciences of the Federal University of Alagoas, Rio Largo, State of
Alagoas, Brazil. The experimental design was completely randomized in factorial
arrangement 6x3 with four replications. Water levels were defined as follows: control
(80-100% of available water in soil - AW), mild stress (AW 40-60%) and severe stress
(0-20% AW). Plants of 19 days were transplanted to pots. The treatments were applied
to 80 days after transplanting and the pots were weighed daily to control of the
humidity. Were taken periodically the SPAD readings, chlorophyll fluorescence
parameters (quantum efficiency potential - Fv / Fm and effective quantum efficiency ΦPSII) and measurements of leaf area. At the end of the experiment were measured the
leaf water potential, plant height, tiller number and dry weight of leaf, stem plus sheath
and shoot. Were also quantified the levels of photosynthetic pigments, osmoregulators
(soluble sugars, proline, N-amino and proteins) and the enzyme activity of oxidative
defense. Data were subjected to analysis of variance and average test (Tukey, 5%
probability). Overall, there was reduction in the levels of photosynthetic pigments
according to the intensity of stress. The w was reduced by the drought stress,
however, the cultivar RB931011 showed no significant reduction in the water levels in
the predawn and at noon, showed the smallest reduction when subjected to moderate
stress. The Fv/Fm ratio was reduced by the treatments for genotypes RB931011,
RB72910 and CL002, at noon, with high recovery rate during the night time (readings at
4:00 am). The RB72910 showed the greatest reduction in ΦPSII, SPAD index, content
of chlorophyll b, total chlorophyll and ratio chla/chlb, but kept the carotenoids content.
Regarding the osmoregulators, were increased the N-α-amino-soluble, free proline,
soluble carbohydrate and were decreased the soluble protein amount, depending on
water levels, independent of the genotypes. There was an increase in the level of
malonilaldehyde (MDA) in response to water stress, more intense in RB931011 and
RB931013 varieties. For the ascorbate peroxidase activity, there was a greater increase
in CL002, even showing stability for catalase. Water stress reduced the initial growth
and total dry matter production, and induced the activation of the oxidative defenses of
sugarcane plants. RB72910 and CL001 genotypes showed higher tolerance to water
deficit.
Keywords: Saccharum sp., water deficiency, drought tolerance, osmoregulators,
oxidative defense.
1. INTRODUÇÃO GERAL
A seca é um problema que afeta grande parte das áreas cultivadas no mundo,
principalmente, aquelas situadas nas regiões semi-áridas, que reduz a produção vegetal,
sobretudo, provocando enormes prejuízos de ordem sócio-econômica (MUNNS, 2002),
por alterar diversos processos do desenvolvimento das plantas, sendo de ampla
ocorrência nos cultivos agrícolas e nos ecossistemas naturais. Porém, como existe
variação na adaptação das plantas a esse fenômeno, tanto inter quanto intraespecífica,
torna-se necessário avaliar o comportamento de diferentes materiais genéticos em
condições de deficiência hídrica, visando recomendações de cultivo (BRAY, 1997;
PIMENTEL, 1999).
O estresse hídrico é decorrente dos fatores climáticos e afeta, principalmente, as
áreas não irrigadas, onde a distribuição das chuvas apresenta irregularidade temporal e
espacial. No Brasil, esse problema é percebido, sobretudo, na região Nordeste, onde
cerca de 54% da sua área está situada no semi-árido (FAO, 2000), abrangendo áreas
cultivadas, irrigadas ou não (GHEYI, 2000).
Moderadamente sensível ao estresse hídrico (MAAS & HOFFMAN, 1977), a
cana-de-açúcar (Saccharum sp.) é de grande importância sócio-econômica e ambiental
para o país, sendo cultivada por pequenos, médios e grandes produtores rurais, em áreas
que totalizam mais de 7,0 milhões de hectares (CONAB, 2010).
Devido à grande demanda por veículos bi-combustíveis e por combustíveis
renováveis, principalmente etanol, tem havido expansão no cultivo da cana-de-açúcar
(NÓBREGAS & DORNELAS, 2006), cultura que também é utilizada como fonte de
energia elétrica e na alimentação animal (SILVA et al., 2007). O país destaca-se como o
maior produtor e exportador mundial dos produtos açúcar e álcool, seguido por Índia e
Austrália, sendo que metade da produção é destinada ao mercado interno (SEAG-ES,
2008).
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
18
Atualmente, o Brasil estima uma produção de 629 milhões de toneladas para a
safra do ano de 2009/2010, apresentando um aumento de 10% em relação à safra do ano
de 2008. Do volume total estimado para o corrente ano, a região Centro-Sul, tem
participação em 90%, com uma produção aproximada de 566 milhões de toneladas,
tendo como maior produtor o Estado de São Paulo com aproximadamente 365 milhões
de toneladas, enquanto o Norte-Nordeste contribui com 63 milhões ou cerca de 10% do
total produzido no país. O Estado de Alagoas tem a maior produção do Norte-Nordeste
com uma produção de 26 milhões de toneladas. Parte dessa pequena participação do
Nordeste na produção nacional é devido à baixa produtividade obtida nessa região,
apesar do aumento observado nos últimos anos devido ao uso de variedades
selecionadas e melhoradas (CONAB, 2010).
Em regiões onde os estresses ambientais são fatores constantes e limitantes para
a produção vegetal, vêm se destacando a realização de pesquisas que visam á
identificação de característica de ordem morfológica, bioquímica e molecular durante a
adaptação ao estresse que, posteriormente, serão utilizadas na produção de variedades
resistentes, por meio de melhoramento genético ou de engenharia genética (MUNNS,
2002; ZHU, 2002).
No sistema de produção da cana-de-açúcar, o cultivo de variedades com boas
características agroindustriais é a forma mais consistente de se obter produtividade e
qualidade com baixo custo. No passado, a introdução da lavoura canavieira era
exclusivamente através de importações de materiais, até surgirem os mais recentes
programas de melhoramento genético e, com esse, as variedades RBs, oriundas de
eficientes métodos, pois são obtidos cultivares adequado para ambiente de cultivo na
região, através de cruzamentos genéticos (MATSUOKA, 2000).
Nas últimas décadas houve um significativo aumento do número de variedades
cultivadas pela empresas do setor sucroalcooleiro que são dotadas de grande diversidade
genéticas, de acordo com o manejo, solo, clima, épocas de plantio e colheita.
Características específicas de cada variedade para arquitetura foliar, riquezas de
açúcares, profundidade e distribuição do sistema radicular, resistências a seca, pragas e
doenças (OLIVEIRA et. al, 2007). Nesse sentido, estudos que tem como intuito
selecionar variedades tolerantes aos estresses abióticos, podem ser apontados como uma
alternativa para aumentar a produtividade da cana-de-açúcar na região Nordeste, sem
aumento de custo na produção.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
19
Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo avaliar a tolerância a seca,
através de respostas fisiológicas, bioquímicas e de crescimento, em seis genótipos de
cana-de-açúcar, sob condições de casa-de-vegetação.
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1 - Deficiência Hídrica
No ambiente de crescimento, as plantas cultivadas são freqüentemente
submetidas a condições adversas, que resultam em estresses, afetando de maneira
desfavorável seu crescimento, desenvolvimento e produtividade. Esses estresses podem
ser de origem biótica ou abiótica, podendo ocorrer de forma isolada ou concomitante.
Dentre os abióticos, os de ocorrência comum são: salinidade, déficit hídrico, deficiência
ou excesso de nutrientes minerais além de altas e baixas temperaturas (BRAY, 1997;
LAWLOR, 2002; CAMBRAIA, 2005).
Na maioria das vezes, a deficiência hídrica nas plantas é perceptível quando a
taxa transpiratória é superior à absorção de água e seu transporte para parte aérea, o que
é de ocorrência comum durante o ciclo de diversas culturas agrícola, inclusive da canade-açúcar. Assim, é de importância primordial, o conhecimento de como os vegetais
respondem ao estresse hídrico, sendo um dos pré-requisitos para escolha tanto da
variedade como de melhores práticas de manejo, sobretudo, para aperfeiçoar a
exploração dos recursos naturais (SMIT & SINGELS, 2006), tendo em vista o uso
eficiente da água (ROBERTSON et al., 1999).
2. 2 - Respostas das plantas ao déficit hídrico
O estresse hídrico em plantas inicia-se a partir de uma complexa via de
respostas, começando com a percepção do déficit hídrico, o qual desencadeia uma
seqüência de eventos de ordem molecular, finalizando com várias respostas fisiológicas,
metabólica e de desenvolvimento. Mudanças no potencial osmótico, através da
membrana plasmática, pode ser a maior causa de resposta ao estresse hídrico a nível
molecular (BRAY, 1997).
Segundo Larcher (2004), um organismo vegetal atravessa uma sucessão de fases
características ao estresse: fase de alarme, onde ocorre perda de estabilidade das
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
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estruturas e das funções vitais (processos bioquímicos e metabolismo de produção de
energia), onde a planta pode reagir e se restituir do efeito do estresse imposto; fase de
resistência, a qual é induzida sob estresse continuo, quando a planta está adquirindo
características de rusticidade e ajustamento, no entanto se o estresse persistir leva a
planta a fase de exaustão, causando suscetibilidade das plantas às infecções que ocorrem
em conseqüência da diminuição das defesas levando ao colapso prematuro.
Embora razoavelmente conhecidas, as respostas das plantas ao estresse
dependem da espécie, do genótipo, da duração e severidade, da idade e estágio de
desenvolvimento, do órgão e tipo de célula e do comportamento sub-celular. Dessa
forma, as plantas podem ser dotadas de mecanismos de tolerância ou resistência e
suscetibilidade em seu crescimento, podendo chegar à morte, dependendo da severidade
do estresse a que as mesmas são submetidas (CHAVES et al., 2003; CAMBRAIA,
2005).
De acordo com Artlip & Wisniewski (2001), a resistência ao estresse hídrico se
manifesta geralmente de quatro formas distintas: a) limitação do crescimento como
forma de economia de água; b) adaptações morfológicas; c) adaptações fisiológicas; e d)
alterações metabólicas. No entanto, a capacidade da planta responder e sobreviver ao
estresse hídrico celular depende dos mecanismos internos que integram as respostas
celulares. Tais respostas podem ocorrer em alguns segundos, minutos ou até mesmo em
horas (BRAY, 1997).
Gonçalves, (2008) afirma, ainda, que sendo o ácido abscísico sintetizado
continuamente em baixas taxas nas células do mesófilo e tende a se acumular nos
cloroplastos, sob condições ambientais favoráveis, a concentração de ABA nas raízes e
nas folhas é ng.g MF-1, sendo substancialmente elevada quando as plantas são
submetida a estresse hídrico. Esse hormônio promove uma proteção fisiológica contra
esse tipo de estresse, causando fechamento estomático e evitando perdas excessivas de
água da planta para a atmosfera.
Dependendo da espécie, fisiologicamente, as plantas podem apresentar respostas
diferenciadas, sendo a taxa fotossintética uma das variáveis que apresente maior
suscetibilidade à seca. Contudo, de forma contínua, as plantas podem realizar
fotossíntese por um tempo superior àquela destinada ao crescimento em expansão, pois
os estômatos respondem mais lentamente no início do estresse hídrico que o turgor,
responsável pelo alongamento celular que governa a expansão celular (INMANBAMBER & SMITH, 2005; TAIZ & ZEIGER, 2009).
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
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2.3 Estresse Oxidativo
Sob deficiência hídrica mais acentuada, reduções nas taxas fotossintéticas
podem ser devidas às fortes limitações bioquímicas no aparato de fixação do carbono do
que ao processo de captura e transferência de energia entre os fotossistemas
(PINHEIRO et al., 2004). Dessa forma, o contínuo transporte de elétrons gera um
excesso de energia na forma de poder redutor (NADPH), o qual deixa de ser consumido
de maneira adequada pela fase bioquímica da fotossíntese sob condições de déficit
hídrico. Como conseqüência disso, a cadeia de transporte de elétrons permanece
reduzida por um tempo maior e os elétrons provenientes da continua absorção de
energia pelos fotossistemas encontram-se potencialmente livres para reagir com o
oxigênio molecular livre no estroma, que resulta na produção de espécies reativas de
oxigênio (EROs), tais como o radical superóxido (O2-), peróxido de hidrogênio (H2O2),
oxigênio singleto (1O2) e clorofila tripleto (3Chl-) (NOCTOR, 1998; ASADA, 1999;
MITTLER, 2002).
Essas EROs são extremamente reativas às proteínas, DNA, RNA e,
principalmente, aos lipídios de membrana, ocasionando a perda de seletividade e a
capacidade de compartimentalização celular. O efeito negativo da ação das EROs
recebe o nome de estresse oxidativo e este, é responsável pela ocorrência de danos
fotoinibitórios e fotoxidativo em plantas sob condições de seca (ASADA, 1999), que se
manifesta nos tecidos das plantas em forma de necrose e/ou clorose devido à
degradação das clorofilas (KARPINSKI et al., 1999).
Os mecanismos detoxificadores das EROs são de origem tanto enzimática como
não-enzimática, que se encontram em diferentes compartimentos celulares (cloroplastos,
mitocôndrias, peroxissomos). Nos enzimáticos estão incluídas: as enzimas superóxido
dismutase (SOD), a qual catalisa a reação de dismutação do radical O2- em H2O2; as
enzimas do ciclo ascorbato-glutationa, como a ascorbato peroxidase (APX) que
detoxifica o H2O2 produzido pela SOD e a catalase (CAT), cuja função, também, é a
detoxificação do H2O2, formando água e oxigênio (ASADA, 1999; MITTLER, 2002).
Dentre os compostos antioxidantes não-enzimáticos pode-se citar o ascorbato (vitamina
C), a glutationa e o tocoferol (vitamina E) e alguns lipídios de membranas, com especial
atenção para os carotenóides, que agem na dissipação da excedente de energia na forma
de calor através do ciclo das violaxantinas (MITTLER, 2002). Portanto, a coordenada
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SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
ativação das enzimas e dos compostos antioxidantes (não-enzimáticos) de detoxificação
de EROs é de importância crucial em conferir tolerância à seca.
2.4 - Ajustamento osmótico
As plantas desenvolveram um mecanismo de adaptação à seca a nível celular,
que é a produção de solutos osmoticamente ativos, também conhecidos como
ajustamento osmótico ou osmorregulação (MOLINARI et al. 2004). Tais solutos podem
ser acumulados em altos níveis, sob baixos potenciais hídricos, no entanto, sem ocorrer
transtorno na função protéica (PIMENTEL, 1999; INMAN-BAMBER & SMITH,
2005), pois esses são hidrofílicos, possuindo alta afinidade com a água e protegem a
célula contra a desidratação (BOHNERT & SHEN, 1999).
Dentre os osmorreguladores estão incluídos aminoácidos (por exemplo, prolina),
carboidratos (frutose e glicose) e os compostos quaternário de amônia (glicinabetaína).
De forma semelhante, as enzimas envolvidas na síntese desses solutos compatíveis
permitem ajustamento osmótico ou acumulação líquida de solutos, resultando em
decréscimo do potencial osmótico, mantendo um fluxo de água a favor de um gradiente
de potencial hídrico, protegendo ainda a turgescência foliar (BRAY, 1997). Segundo
Pimentel (1999), a osmorregulação por si só, não é responsável pelo crescimento, pois a
turgescência gerada não é o único fator de controle do mesmo, sendo este dependente da
turgescência
celular,
mas
também
da
elasticidade
da
parede
celular
e,
conseqüentemente, do coeficiente de elasticidade desta. O ajustamento osmótico vai
promover o turgor necessário para o crescimento, mas, se não houver um ajustamento
da elasticidade da parede celular, aumentando a sua capacidade de extensão, não haverá
crescimento (PIMENTEL, 2004).
Possivelmente, as plantas ajustam seu potencial hídrico foliar de acordo com a
diminuição no potencial hídrico do solo, de forma a manter um gradiente no sistema
solo-parte aérea. Prisco (1980) relata que quando o potencial hídrico do solo decresce de
forma abrupta, a fase inicial do ajustamento osmótico é a desidratação, ou seja, há uma
diminuição de água nas células e como resultado tem-se um abaixamento no potencial
osmótico celular.
Segundo Larcher (2004), sob influência de estresses ambientais, a síntese de
proteínas é inibida e a degradação é acelerada, o que leva a um acúmulo de aminoácidos
e aminas livres, apresentando como característica marcante o distúrbio no metabolismo
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
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das proteínas, uma mudança nas proporções de aminoácidos e, possivelmente, um
aumento elevado na concentração de prolina livre, sendo este, talvez, o aminoácido
mais amplamente atribuído como osmólito compatível, cuja síntese, transporte,
acumulação e degradação podem ser atribuídas como respostas adaptativas das plantas
ao estresse hídrico (MITTLER, 2002).
Amplamente estudada, a prolina é um soluto compatível, sintetizado do ácido Lglutâmico via Δ1-pyrroline-5-carboxylate (P5C); a reação é catalisada por duas enzimas,
P5C sintetase (P5CS) e P5C redutase (P5CR). A enzima P5CS é induzida por estresse
hídrico, salinidade e ABA, porém, o mesmo não ocorre com a P5CR. A desintegração
de prolina à partir de P5C, catalisada pela prolina dehidrogenase, é reprimida pela
deficiência hídrica e induzida por prolina e reidratação (SAMARAS et al., 1995). O
papel da prolina em plantas pode não estar restrito ao de soluto compatível, pois,
durante o estresse hídrico, ao ser sintetizada, pode servir como reserva de nitrogênio
orgânico, podendo ser utilizado durante a reidratação (BRAY, 1997 MITTLER, 2002).
O transporte de prolina pode também ser controlado pelo conteúdo hídrico
celular. O gene codificado como o transportador específico de prolina, ProT2, é
induzido por estresse hídrico (apesar de nem todas os membros da família do gene ProT
serem induzidas por essa rota); isso pode indicar que a distribuição de prolina em toda a
planta pode ser um importante aspecto da função do osmólito (BRAY, 1997).
A síntese e acúmulo de outros solutos compatíveis também são regulados
durante o estresse hídrico. O transporte de proteínas, assim como os canais
transportadores de íons, também desempenha importante papel para evitar o déficit
hídrico através da osmorregulação. As aquaporinas, proteínas de membranas que
transportam água, podem estar envolvidas no controle do status hídrico celular em
células das raízes nas zonas mais velhas, em resposta a condição de baixa
disponibilidade de água (PIMENTEL, 2004; TAIZ & ZEIGER, 2009).
2.5 - Cana-de-açúcar
2.5.1 - Aspectos gerais.
A cana-de-açúcar (Saccharum sp) é uma planta que pertence a família das
Gramíneas ou Poáceas. Seis espécies de Saccharum são reconhecidas: S. officinarum, S.
sinense, S. barberi, S. edule. S. spontaneum e S. robustum. O centro de origem fica na
25
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
região leste da Nova Guiné (DANIELIS & ROACH, 1987). Na Antigüidade, o açúcar
não passava de uma especiaria exótica, sendo utilizada apenas como tempero ou
remédio, uma vez que o preparo de alimentos adocicados era feito com mel de abelhas.
O termo sânscrito sarkara deu origem a todas as versões da palavra açúcar nas línguas
indo-européias: sukkar em árabe, saccharum em latim, zucchero em italiano, seker em
turco, zucker em alemão, sugar em inglês (FAUCONNIER & BASSEREAU, 1975).
A espécie chegou ao continente europeu no século XII, a partir daí surgiram
importantes regiões produtoras, em especial no extremo Oriente. O interesse pela
especiaria foi bastante crescente depois do século XV, quando as novas bebidas, como
café, chá e o chocolate eram adoçados com açúcar. Já em 1493, o navegador Cristovam
Colombo iniciou o cultivo da cana-de-açúcar nas Antilhas. A partir daí, a história do
açúcar no mundo ganhou novas dimensões. Diferente da Europa, no Brasil, o açúcar é
produzido a partir da cana, enquanto na Europa é quase totalmente fabricado a partir da
beterraba açucareira. Hoje, o interesse mundial pela cultura da cana-de-açúcar é
crescente, dada sua importância na produção de energia elétrica (bagaço), combustível
(álcool
hidratado),
medicamento
(álcool
medicinal)
e
alimento
(açúcar)
(FAUCONNIER & BASSEREAU, 1975).
2.5.2 - Características Agronômicas
A cana-de-açúcar é uma gramínea perene, cujo crescimento pode variar de doze
a dezoito meses. Com o estabelecimento da cultura, o auto-sombreamento inibe o
perfilhamento e acelerar o crescimento do colmo principal. O crescimento em altura
continua até a ocorrência de alguma limitação no suprimento de água, ocorrência de
pouca luminosidade, baixas temperaturas ou ainda devido ao florescimento, sendo este
último, um processo indesejável em culturas comerciais (RODRIGUES, 1995). Em
condições tropicais, por ser dotada de metabolismo C4, a planta tem como principal
característica elevadas taxas fotossintéticas, sendo altamente eficiente na conversão de
energia luminosa em energia química. A planta produz muitos perfilhos, em seu
desenvolvimento inicial, cada qual com diversos nós separados por entrenós, que por
sua vez são responsáveis pelo armazenamento da sacarose nas células do parênquima e
tecido vascular, sendo o colmo o principal órgão de armazenamento dos fotoassimilados
(sacarose), havendo, porém, vários fatores que promovem a inibição ou favorecem o
desenvolvimento da cultura (OLIVEIRA et al., 2004).
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
26
Segundo Rodrigues (1995), características que definem números de colmos,
altura, diâmetro de colmos, comprimento e largura de folhas e a arquitetura da parte
aérea, são inerentes a cada genótipo, sendo a expressão dessas influenciada pelo clima e
práticas culturais. Além do mais, de modo geral, essas características das variedades
influenciam na eficiência fotossintética da cana-de-açúcar, assim como nas respostas às
variações climáticas que oscilam durante toda fase de desenvolvimento. Um menor
ângulo de inclinação da folha no colmo traduz-se em maior eficiência fotossintética,
sobretudo em populações de alta densidade, devido à penetração mais eficiente da luz
no dossel (RODRIGUES, 1995; OLIVEIRIA et al., 2007).
A cana-de-açúcar é uma espécie dotada de mecanismos morfológicos como
enrolamento das folhas, para diminuição da área foliar em resposta a intensa incidência
de radiação solar, e o controle estomático que reduz a transpiração (LISSON et al.,
2005). Mesmo assim necessita de uma grande quantidade de água para desenvolvimento
pleno, estimando-se 250 partes de água para formar uma parte de matéria seca, durante
seu período de crescimento (LARCHER, 2004; TAIZ & ZEIGER, 2009).
2.6 - Respostas da cana-de-açúcar ao estresse hídrico
2.6.1 - Crescimento
Na fase inicial da cultura, é de primordial importância o crescimento e
comportamento da arquitetura do dossel, pois o mesmo desempenha um papel
importante no rendimento final da cultura, pela interceptação de radiação solar, o que
influencia nos processos fotossintéticos e transpiração da cultura, além de controlar
ervas daninhas, sendo, portanto, fatores cruciais ao desenvolvimento final da cultura
(SMIT & SINGELS, 2006). O estresse hídrico afeta tanto o crescimento quanto a
estrutura do dossel (OLIVEIRA et al., 2007), tornando necessário investigar o efeito
deste em diferentes variedades.
Inman-Bamber (2004) e Rodrigues (1995) ressaltam que o tempo de exposição à
seca afeta negativamente o crescimento da parte aérea, sobretudo a produção de folhas,
acelerando a senescência foliar e da planta como um todo, podendo, ainda, levar a uma
redução na interceptação da radiação, na eficiência do uso de água e na fotossíntese,
bem como ao aumento da radiação transmitida para a superfície do solo. Em adição,
estudos de área foliar em variedades de cana-de-açúcar permitem correlacioná-la com o
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
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potencial produtivo das mesmas, seja em massa seca, quantidade de açúcar ou taxas de
crescimento (OLIVEIRA et al., 2007).
A análise de crescimento aplicada à cultura da cana-de-açúcar permite avaliar e
quantificar as taxas de crescimento em diferentes condições ambientais, sendo ainda,
considerado como um método padrão para se medir a produtividade biológica de
espécies vegetais, permitindo o estudo de diferentes variedades de uma determinada
cultura em seu ambiente de produção (OLIVEIRA et al., 2004). No entanto, dois dos
componentes responsáveis pelo aumento da produtividade são biomassa e fração de
sacarose, onde o aumento de um ou de ambos, resulta em maior rendimento da cultura,
sendo que a biomassa pode aumentar devido à maximização da radiação interceptada e
a eficiência da fotossíntese (INMAN-BAMBER, 2004; SINGELS et al., 2005).
Também, de certa forma, se faz necessário o conhecimento de alguns mecanismos
fisiológicos de resposta das culturas. O potencial hídrico foliar, por exemplo, pode ser
uma relevante medida de sensibilidade da planta ao status hídrico do solo (TAIZ &
ZEIGER, 2009). Além deste, o fechamento estomático, a senescência de folhas e o
ajustamento osmótico também são mecanismos de tolerância à seca, cujas informações
são escassas para a maioria das variedades, sendo, no entanto, necessárias para se obter
melhor entendimento acerca das respostas das culturas à deficiência hídrica
(ROBERTSON et al., 1999; SMIT & SINGELS, 2006).
2.6.2 - Relações hídricas
O conhecimento das relações hídricas é fundamental para melhorar o manejo da
cultura nas regiões tropicais, em virtude do grande déficit hídrico existente em áreas
cultivadas com cana-de-açúcar. Assim em áreas desprovidas de irrigação, o
conhecimento das relações hídricas pode auxiliar os programas de melhoramento
genético de culturas, pois a resistência à seca pode ser uma importante característica
para seleção de novas variedades. Entretanto, a eficiência de uso da água na irrigação é,
provavelmente, a maneira mais eficaz de melhorar o conhecimento acerca das relações
hídricas em cana-de-açúcar (INMAN-BAMBER & SMITH, 2005).
Durante a transpiração vegetal, que é uma forma eficiente de dissipar o calor
proveniente do sol, os gradientes energéticos ou potenciais são desenvolvidos ao longo
de toda a planta. Isso se faz necessário para que ocorra o fluxo de água desde as raízes,
passando pelo xilema e chegando às células do parênquima das folhas. O status
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
28
energético da água na planta é expresso como potencial hídrico (Ψw), definido como o
trabalho mecânico requerido para transferir uma unidade de água, no estado padrão, de
um local com Ψw = 0 para uma situação onde o Ψw tem valor menor e definido (TAIZ
& ZEIGER, 2009), sendo o potencial hídrico da antemanhã (medido antes do
amanhecer) bastante informativo, pois corresponde aproximadamente ao potencial
hídrico do solo (LARCHER, 2004).
Apesar de estudos relevantes acerca das respostas das plantas ao potencial
hídrico do solo, Santos & Carlesso (1998) afirmaram que tal variável não indica, de
maneira geral, as condições de déficit ou excesso de água na profundidade do solo
explorado pelas raízes. Assim, os mesmos autores fazem restrição ao uso do potencial
hídrico do solo para caracterizar a intensidade de ocorrência de déficit hídrico,
sugerindo que a resposta fisiológica das plantas à seca seja avaliada em função da água
disponível no solo. Por outro lado, o potencial hídrico foliar da manhã tem sido relatado
como indicador de estresse hídrico em plantas de milho, refletindo o quanto de água
está disponível no solo para as plantas (BERGONCI et al., 2000; BIANCHI et al.,
2005).
2.6.3 - Pigmentos fotossintéticos e fluorescência da clorofila a
Nas plantas, a maior parte da radiação incidente na folha não é utilizada nos
processos fotossintéticos. Esta radiação é perdida de várias formas, sendo uma parte
refletida e outra transmitida, ou seja, atravessa a folha sem ser absorvida, enquanto uma
terceira fração é absorvida pelos pigmentos fotossintetizantes. No entanto, nem todos
esses fótons absorvidos pelos pigmentos são utilizados nos processos fotoquímicos
(TAIZ & ZEIGER, 2009). Dentre os pigmentos fotossintéticos, as clorofilas (a e b) e os
carotenóides são os mais abundantes pigmentos biológicos existentes no planeta. Por
sua estrutura química ser instável, as clorofilas são facilmente degradadas, resultando
em produtos de decomposição que modificam a percepção e qualidade dos vegetais
(STREIT et al., 2005). As clorofilas localizam-se nos cloroplastos organelas, onde
ocorre a fotossíntese, a qual possui duas reações importantes: a fotoquímica, nas
membranas dos tilacóides e a bioquímica, no estroma do cloroplasto. Tais organelas,
além das clorofilas, contêm outros pigmentos denominados de acessórios, tais como os
carotenóides (carotenos e xantofilas) (LARCHER, 2004; TAIZ & ZEIGER, 2009).
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
29
Ao absorver a energia luminosa, as moléculas de clorofila modificam
temporariamente suas configurações eletrônicas, passando do estado basal para o estado
mais energético, sendo ainda muito instável e de vida curta. Assim, após absorver os
fótons, esses pigmentos podem dissipar o excesso de energia proveniente da luz por
meio de quatro formas competitivas: dissipação fotoquímica (utilizada na fotossíntese),
fluorescência (re-emissão na forma de luz), conversão direta de energia (retorno da
clorofila ao seu estado base sem ocorrer emissão de fótons) e dissipação nãofotoquímica (re-emissão na forma de calor) (MAXWELL & JONHSON 2000;
CAMPOSTRINI, 2008; TAIZ & ZEIGER, 2009).
O déficit hídrico caracteriza-se como um dos estresses ambientais responsáveis
pala alterações dos pigmentos nas folhas, alterando a relação clorofila a e b, a qual pode
ser usada em plantas terrestres como indicativo de respostas a sombreamento e
senescência, e a relação clorofila:carotenóides que é usada em menor proporção para
diagnosticar senescência sob condições de estresse hídrico (HENDRY & PRICE, 1993).
Assim, métodos de quantificação e de estimativa de tais pigmentos, de certa forma,
também podem ser utilizados como ferramentas para seleção de genótipos tolerantes à
seca (SILVA et al., 2007). Métodos destrutivos são citados na literatura como sendo
relativamente eficiente, sobretudo, o de extração com acetona à 80% (v/v) e posterior
determinação em espectrofotômetro. Um método não destrutivo, caracterizado pela
simplicidade e rapidez, através de medidores de clorofila tais como o SPAD-502,
permite leituras instantâneas do teor relativo de clorofila na folha (ARGENTA et al.,
2001).
Por outro lado, o rendimento quântico potencial do fotossistema II (Fv/Fm) e
rendimento quântico efetivo (ΦPSII), obtido a partir da fluorescência da clorofila a,
pode estimar a integridade do FSII de uma determinada folha, pois revela o nível
energético de excitação dos pigmentos que dirigem à fotossíntese (O'NEIL et al. 2006).
Esse nível depende do balanço entre irradiação e da soma das taxas de fotossíntese e
dissipação térmica (SCHOLES & HORTON, 1993). Segundo Campostrini (2008), essa
técnica apresenta-se como uma ferramenta de grande potencial nos estudos relacionados
aos efeitos dos fatores do ambiente sobre o processo fisiológico em plantas, indicando
ausência ou presença de comprometimento no processo fotossintético.
As principais variáveis observadas nas medições da fluorescência da clorofila a
são: fluorescência inicial (F0), fluorescência máxima (Fm), fluorescência variável (Fv) e
rendimento quântico máximo do FSII (Fv/Fm). O F0 representa a fluorescência com
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
30
todos os centros de reação “abertos” e refere-se à emissão de fluorescência pelas
moléculas de clorofila a do complexo coletor de luz do FSII. O Fm indica a completa
redução da quinona A (QA) a partir da incidência de um pulso de luz saturante no
centro de reação QA, gerando fluorescência máxima. A diferença entre Fm e F0 resulta
na fluorescência variável (Fv), que representa o fluxo de elétrons do centro de reação do
FSII (P680) até a plastoquinona (PQH2). O rendimento quântico máximo é calculado
como: Fv/Fm = (Fm - F0)/Fm (MAXWELL & JOHNSON, 2000). Para a eficiência
quântica efetiva (Yield), determinada no claro. F'm = Fluorescência máxima em folhas à
luz ambiente; FS = fluorescência inicial em ambiente claro, sendo o rendimento
quântico efetivo obtido pela seguinte formula: (F'm - FS)/F'm.
Dessa forma, a habilidade em manter elevadas razões Fv/Fm e o ΦPSII sob
estresse hídrico pode ser um indicativo de eficiência no uso da radiação pela
fotoquímica e pela assimilação de carbono, assim como uma resposta relativamente
rápida de Fv/Fm ao estresse hídrico moderado pode ser um traço importante para seleção
de germoplasma de cana-de-açúcar tolerantes à seca (SILVA et al., 2007). Por outro
lado, a eficiência fotoquímica inalterada durante períodos de estresse indica que os
genótipos apresentam uma alta recuperação de danos temporários de fotoinibição no
fotossistema II, do contrário, para as duas variáveis, pode ser um indicativo de
fotoinibição associado a danos no FSII (MAXWELL & JONHNSON, 2000).
CAPÍTULO 1
Fluorescência do fotossistema II e pigmentos fotossintéticos em
genótipos de cana-de-açúcar sob deficiência hídrica
1.1 INTRODUÇÃO
A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma cultura de importância mundial, não
só apenas para a produção de açúcar e álcool, mas também como uma das culturas
bioenergéticas, devido à sua grande capacidade de produção de matéria seca. A seca é
um dos estresses ambientais que mais limita a produção mundial de cana (O'NEIL et al.
2006, SILVA et al., 2007). Devido à natureza irregular das chuvas, os produtores de
cana são dependentes de tecnologias de irrigação para atender seus objetivos de
produção. Entretanto, a disponibilidade de água para irrigação é limitada, necessitando
de uso criterioso e gestão eficaz, para diminuir os custos e garantir a manutenção da
produtividade. Dessa forma, estudos de natureza fisiológica envolvendo genótipos de
cana-de-açúcar, buscando identificar aqueles que são resistentes às condições adversas,
são cruciais nas áreas de maior limitação hídrica (HASEGAWA et al., 2000; MUNNS,
2002).
O máximo potencial fotossintético da cultura raramente é alcançado, devido aos
fatores ambientais desfavoráveis incluindo, principalmente, a seca. Salientando, ainda,
que o grau de limitação da produção pelo meio ambiente varia entre os genótipos dentro
de uma espécie (AGUILERA et al., 1999). As relações hídricas são indicadores de
estresse hídrico em plantas de milho, refletindo o quanto de água está disponível no solo
para as plantas (BERGONCI et al., 2000; BIANCHI et al., 2005). A exposição ao
déficit hídrico pode induzir alterações nos processos fotobiológicos nas plantas,
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
32
resultando em restrições estomáticas ao fornecimento de dióxido de carbono, a perda
de vapor de água, bem como as limitações de componentes não estomáticos, como
danos aos centros de reações dos fotossistemas I e II (FSI e FSII) comprometendo a
eficiência da fotossíntese (SILVA et al 2007).
Embora, medidas da taxa fotossintética em folhas tenham se mostrado
confiáveis para distinguir evidências de resistência à seca em alguns tipos de plantas
(GIMENEZ et al.,1992), essas técnicas de avaliação são trabalhosas e de pouca
praticidade (SILVA et al., 2007). O'Neil et al. (2006) e Silva et. al., (2007),
trabalhando com milho e cana-de-açúcar, respectivamente, mostram que os métodos
indiretos de medir atividade fotossintética e a integridade do fotossistema II, que
podem ser avaliadas através de medidas de emissão de fluorescência podem ser tão
eficazes quanto as técnicas de avaliação de trocas gasosas. A medida da emissão de
fluorescência pode ser determinada através da fluorescência inicial (F0), da
fluorescência máxima (Fm) e da fluorescência variável que permitem calcular a
relação Fv/Fm, a qual reflete o rendimento quântico potencial do FSII. Além de
medidas do rendimento quântico efetivo (ΦPSII), podemos incluir o teor de clorofila
estimada (índice SPAD).
O presente estudo teve como objetivo avaliar a tolerância à seca através da
análise do comportamento fotossintético medido por meio da emissão de fluorescência
da Clorofila a e dos teores de pigmentos fotossintéticos em seis genótipos de cana-deaçúcar submetidos à deficiência hídrica.
1.2 - MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi conduzido em casa-de-vegetação e no laboratório de Fisiologia
Vegetal do Centro de Ciências Agrárias, da Universidade Federal de Alagoas,
localizado no município de Rio Largo (09°28’ S, 35°49’ W e 127 m de altitude), no
período de 11/11/2008 a 07/04/2009. Foram utilizados seis genótipos de cana-deaçúcar (Saccharum spp.) oriundos do Programa de Melhoramento Genético da Cultura
da cana-de-açúcar (PMGCA/CECA/UFAL). Deste, três são variedades comerciais
(RB931011, RB931013 e RB72910) e três são materiais em processo de seleção,
identificados nesse trabalho como CL001, CL002 e CL003. O experimento foi
disposto em delineamento inteiramente ao acaso, em arranjo fatorial, 6 (genótipos) x 3
(níveis de água), com quatro repetições. Através da curva de retenção de umidade do
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
33
solo, obteve-se o ponto de murcha permanente (a -1,5 MPa) e a capacidade de campo
(a -0,03 MPa), sendo os mesmos de 10,5 e 25% da massa seca do solo,
respectivamente. Os níveis de água foram assim definidos: controle (80-100% da
água disponível no solo AD); estresse moderado (40-60% AD); e estresse severo (020% AD).
O material vegetal utilizado para plantio consistiu de toletes com uma gema,
previamente tratados com solução de hipoclorito de sódio a 0,1% (v/v) e com o
fungicida Derosal 500 na dose de 100 mL/100 kg e semeados em caixas plásticas
contendo substrato na proporção 2:2:1, solo:fibra de coco:torta de filtro,
respectivamente. No dia 07/11/2008, aos dezenove dias após a semeadura, foram
transplantadas duas plântulas para cada vaso plástico contendo 15 kg de solo,
previamente destorroado e peneirado. Após o estabelecimento das plantas, aos 80 dias
após o transplantio, os vasos foram pesados diariamente com o auxílio de uma balança
digital, para estabelecimento dos níveis de água de acordo com os tratamentos
adotados.
Os dados meteorológicos foram registrados a cada 15 minutos, em uma
estação meteorológica automática (Weather Station) modelo WS – GP1 (AT DELTA
– T Devices, Cambridge – England) localizada no interior da casa-de-vegetação, ao
longo do período de imposição dos tratamentos, os quais foram coletados e,
posteriormente, transformados para dados horários e calculados as medias diárias
(Apêndices).
As medidas fisiológicas foram realizadas a intervalo de 15 dias após o início do
transplantio, utilizando-se a folha +2. A intensidade de verde foliar foi determinada
com auxílio do SPAD-502 (Minolta Corporation, Ramsey, USA), sendo as médias
obtidas a partir de 10 leituras em cada planta, segundo Markwell et al. (1995). Para
medidas de fluorescência da clorofila a utilizou-se um fluorômetro portátil de luz de
freqüência modulada (Opti-Sciences, modelo OS1-FL, Hudson, USA), obtendo-se
fluorescência inicial (F0), a fluorescência máxima (Fm) e o rendimento quântico
potencial do FSII (Fv/Fm), sendo as leituras realizadas nos horários entre 4 a 5 horas
(ante-manhã) e entre 11 a 12 horas (meio-dia). Visando quantificar em cada planta o
grau de fotoinibição do fotossistema II provocado pelo estresse hídrico, no horário do
meio-dia, após cerca de 20 minutos de relaxamento do aparelho fotossintético ou
adaptação ao escuro com uso de presilhas plásticas, foram efetuadas duas leituras do
terço médio da folha, de acordo com Maxwell e Johnson (2000). Neste horário
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
34
também foram realizadas as leituras no claro, para obtenção da fluorescência efetiva
(ΦPSII). Estas leituras foram realizadas em quatro épocas distintas e calculadas as
médias das quatro épocas.
O potencial hídrico foliar (
w) foi medido na folha +2 de uma das plantas do
vaso (que se encontrava em estado intacto) ao final do experimento ( 170 DAT), com o
auxílio de uma bomba de pressão (Soil Moisture, Equipament corporation, Santa
Barbara, USA) em dois horários: ante-manhã (5:00 horas) e meio-dia (12:00 horas). A
mesma folha foi utilizada para extração dos pigmentos fotossintéticos (clorofilas e
carotenóides) em acetona a 80% (v/v), os quais foram quantificados segundo
metodologia descrita por Hendry & Grime (1993).
Os dados de
w, Fv/Fm, ΦPSII, leituras SPAD e teores de clorofilas e de
carotenóides foram submetidos à analise de variância e as médias comparadas entre si
pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade .
1.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
O potencial hídrico foliar (
w) sofreu efeito significativo de todos os fatores
estudados e de sua interação, enquanto que a eficiência quântica potencial (Fv/Fm)
sofreu efeito dos fatores isolados e a eficiência quântica efetiva (ΦPSII) sofreu efeito
apenas da condição hídrica (CH). O índice SPAD sofreu efeito dos fatores isolados
genótipo e condição hídrica, pelo teste F (Tabela 1.1).
Para todas as condições hidricas, as plantas apresentaram valores
significativamente mais elevados para
w, no predawn em relação ao meio dia com
diferença entre os genótipos (Figura 1.2). No predawn valores de
w para o nível de
maior restrição hídrica (-0,19 MPa), foram semelhantes aos encontrados por InmanBamber & Smith (2005), em plantas de cana-de-açúcar sob restrição de irrigação, que
observaram resultados de Ψw de -0,19 MPa. Em contrapartida, foram inferiores aos
valores encontrados por Gonçalves (2008), o qual trabalhando com níveis de estresse
hídrico semelhantes observou Ψw de -0,11 MPa na variedade RB72454 indicando
baixa tolerância a estresse hídrico.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
35
Tabela 1.1 Valores de F obtidos da análise de variância para atributos fisiológicos:
w, Fv/Fm, ΦPSII e índice SPAD em seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos ao
tratamentos controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), estresse
moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD) cultivados em casa-devegetação aos 170 dias após o plantio.
Fonte de
variação
Atributos fisiológicos
w
Fv/Fm
ΦPSII
SPAD
Genótipos (G)
18,75**
3,846*
1,68ns
8,14**
Cond. Hídrica (CH)
Horário (H)
265,24**
617,14**
7,147*
300,521**
44,93**
---
11,58**
---
G x CH
GxH
9,23**
4,93**
0,283ns
1,034ns
1,59ns
---
0,569ns
---
CH x H
141,93**
0,461ns
---
---
CH x G x H
5,96**
0,181ns
---
---
CV (%)
8,50
2,16
6,5
10,9
ns, ** , * não significativo, 1% e 5%de probabilidade, pelo teste F.
Esse comportamento pode ser considerado normal, pois segundo InmanBamber (2005), ao meio-dia, com o aumento da evapotranspiração, soma-se à
diminuição da disponibilidade hídrica e a redução da absorção da água e o seu
transporte da raiz a parte aérea. Provocando redução no
w foliar no final do dia, com
o declínio da evaporação, o potencial hídrico das folhas tende a reduzir e aproximar-se
do
w do solo durante o período noturno.
No início da manhã, os genótipos diferiram entre si quanto ao
w do predawn,
quando as plantas foram submetidas à deficiência hídrica severa, sendo que o CL003,
nessas condições apresentou maior capacidade de recuperação apresentando maior
valor (-0,14 MPa), enquanto o CL002 apresentou o menor valor de
w (-0,24 MPa)
(Figura 1.2A).
Ao analisar os genótipos dentro dos tratamentos, verifica-se que o
w foliar
predawn não apresentou diferença significativa entre os níveis de estresse hídrico na
RB931011 (Figura 1.1 A). Em contrapartida, houve redução no
w para os demais
genótipos à medida que a disponibilidade hídrica foi reduzida, sendo que no estresse
hídrico mais severo, a RB931013 e CL002 foram aqueles que apresentaram os
menores valores de
w foliar, bem como as maiores taxas de redução, em comparação
com o tratamento controle (cerca de 69%).
36
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
A
Controle
RB931011
Estresse moderado
RB931013
RB72910
Estresse severo
CL001
CL002
CL003
0,00
ψw 6h (MPa)
-0,06
-0,12
-0,18
ABa
ABa
ABa
ABa
ABa
Aa
Aa
Aa
* Bb
-0,24
Ba
Bc
*
Ab
*
BCb
Ab
BCb
*
Aa
Cb
Cc
*
*
-0,30
B
ψw 12h (MPa)
0,00
-0,30
-0,60
Aa
Aa
-0,90
-1,20
Aa Aa
Aa
Aa
Aa
Bb
Ac
*
*
-1,50
ABb
ABb
Ab ABb
Cb
ABc
*
*
ABc
*
*
ABb
Cc
Figura 1.1 Potencial hídrico foliar w da antemanhã (A) e ao meio-dia (B) em seis
genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água
Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a
20% AD) cultivados em casa-de-vegetação aos 170 dias após o plantio em vasos.
Médias seguidas de letras iguais, tanto para tratamentos dentro de genótipos (letras minúsculas), como
para genótipos dentro de tratamentos (letras maiúsculas), não diferem entre si ao nível de 5% de
probabilidade pelo teste Tukey.
tratamentos.
* Indicam diferença significativa entre os horários para os três
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
Para o comportamento do
37
w das plantas ao meio-dia (Figura 1.1 B), foram
observadas diferenças significativas em todos os genótipos, sendo que a variedade
RB931011 apresentou a menor redução para o estresse severo em relação ao controle
(38,2%), essas plantas também apresentaram redução de mesma ordem para o estresse
moderado (36,4%).
Possivelmente, o genótipo RB931011 consegue sobreviver por um longo
período de tempo com os seus protoplasmas hidratados sob condições hídricas
adversas, como discutido por Silva et al. (2007), e também observado por Robertson et
al. (1999), onde ocorreu redução do potencial osmótico e, por conseguinte, um
incremento na absorção de água ao meio dia, em condições semelhantes. Por outro
lado os genótipos RB72910, CL001 e o CL002 apresentaram os maiores percentuais
de redução entre o estresse severo e o controle, com valores de 88,2, 88,3 e 82,2%,
respectivamente. Estas reduções severas no
w
podem ser atribuídas à menor
regulação do controle de abertura estomática ocasionando maiores perda de água das
folhas por transpiração, bem como à menor capacidade de absorção e houve e
transpiração de água ou a ambas.
Sob condições de campo, Smit & Sangels (2006), trabalhando com duas
variedades de cana-de-açúcar, encontraram correlações positivas entre o potencial
hídrico foliar e o conteúdo de água disponível no solo, as quais atingiram valores de
w
próximos de -2,0 MPa, quando o solo apresentava cerca de 20% da água
disponível.
De modo geral, a eficiência fotoquímica (Fv/Fm) dos genótipos em função do
estresse hídrico, no início da manhã e ao meio-dia, mostrou reduções significativas
(Tabela 1.2). Para o efeito entre os dois horários (5:00 e meio-dia) verificou-se
diferença significativa, ao nível de 5% de probabilidade pelo teste Tukey, com uma
redução de aproximadamente de 5% do primeiro para o segundo horário (Tabela 1.2).
Aparentemente os danos apresentados ao meio-dia foram recuperados durante o
período noturno, mostrando valores de Fv/Fm mais elevados na antemanhã.
Em geral, notou-se redução de 1,3% para o tratamento de maior restrição
hídrica, quando comparado ao tratamento controle, que não diferiu do estresse
moderado.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
38
Tabela 1.2 Leituras quinzenais de eficiência quântica potencial (Fv/Fm) e efetiva (ΦPSII),
em dois horários, de seis genótipos de cana-de-açúcar ao submetidos ao tratamento
controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60%
AD) e estresse severo (0 a 20% AD), cultivados em casa-de-vegetação, aos 170 após o
plantio.Os valores representam as médias de quatro épocas de leituras distintas.
ΦPSII
Fatores
Fv/Fm
Horarios (H)
5 hora da manhã
Meio-dia
Cond. Hidrica (CH)
Controle
Estresse Moderado
Estresse Severo
Genótipos
RB931011
RB931013
RB72910
CL001
CL002
CL003
Média
0,7822 a
0,7432 b
-----
0,7681 a
0,7623 ab
0,7577 b
0,676 a
0,649 b
0,619 c
0,7689 a
0,763 ab
0,7611 ab
0,7538 b
0,7678 a
0,7616 ab
0,642 a
0,654 a
0,654 a
0,636 a
0,656 a
0,647 a
Medias seguida de letras iguais, não diferem entre si ao nível de 5 % de probabilidade pelo teste Tukey.
Constatou-se um possível dano fotoxidativo no aparato fotossintéticos das
plantas devido a diferença de intensidade luminosa entres 4 as 5 horas da manhã e ao
meio-dia. Isso caracteriza a fotoinibição dinâmica ocorrida em alguns dos genótipos,
especialmente no CL001. Os genótipos diferiram entre si na relação Fv/Fm, sendo
que os RB931011 e o CL002 que apresentaram os maiores valores para a variável,
diferindo estatisticamente apenas do CL001 o qual apresentou o menor valor (Tabela
1.2). De acordo com Liberato et al.( 2006), esse mecanismo pode ser indicativo da
capacidade das plantas em recuperar sua atividade fotossintética sob condições
adversas, apresentando também proteção na proteína D1.
De acordo com Silva et al. (2007), plantas que estão com aparelho
fotossintético intacto, apresentam valores médios da relação Fv/Fm variando de 0,75 a
0,85, enquanto que, reduções desses valores refletem danos fotoxidativos causados por
fotoinibição no centro de reação do FSII. Os valores observados nos genótipos se
encontram dentro do intervalo citado anteriormente, mas são menores do que os
valores apresentados por Silva et al. (2007), que encontraram valores de 0,80 em
genótipos de cana-de-açúcar sob condições de irrigação.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
39
Silva et al., (2007) estudando variedades de cana-de-açúcar tolerantes à seca,
após 90 dias sob restrição hídrica, observaram redução de aproximadamente 6% na
eficiência quântica efetiva relação ao controle. Essa capacidade dos genótipos de
manter a relação Fv/Fm sob estresse hídrico, pode indicar uma alta eficiência do uso
da radiação, eventualmente, para a fase fotoquímica e assimilação de carbono
(COLOM
& VAZZANA, 2003). Alem disso, protegem o fotossistemas II de
inativação por fotoinibição, ocasionada pela degradação das proteínas D1 e D2,
responsáveis pelo transporte de elétrons da água para a clorofila associada ao mesmo
centro de reação (LIBERATO et al., 2006).
Para a eficiência quântica efetiva (ΦPSII), foi verificada diferença significativa
apenas para os níveis de deficiência hídrica, (Tabela 1.3). Isso indica uma redução de
utilização da energia luminosa para as reações fotoquímicas da fotossíntese nesses
genótipos (MAXWELL & JONHSON, 2000). Outros autores mostram que alterações
no fotossistema II sob baixa disponibilidade de água no solo estão diretamente
relacionadas com danos causados por fotoinibição (BAKER & ROSENQVIST, 2004).
Com a redução da disponibilidade hídrica do solo, observou-se decréscimo nos
pigmentos fotossintéticos das folhas, estimados pelo índice do clorofilômetro SPAD502 (Tabela 1.3). Entre os genótipos constatou-se a maior redução (13,1%) no
genótipo RB72910 para o estresse severo quando comparado ao controle. Os
genótipos RB931011 e CL003 apresentaram as menores reduções (8,4 e 9,2%,
respectivamente) para a mesma variável, quando comparado ao controle (Tabela 1.3).
Esses valores são superiores aos observados por Silva et al. (2007), trabalhando
com grupos de variedades tolerantes o déficit hídrico, encontraram reduções de 3,1%,
entre o estresse hídrico e o controle. Essa diferença pode ser atribuída ao fato de que
os autores trabalharam sob condições de campo, onde a deficiência hídrica se
estabelece de forma gradual.
Gonçalves (2008), estudando cana-de-açúcar sob restrição hídrica em casa-devegetação, observou reduções de 11,6%, na mesma variável, para a condição de
restrição hídrica severa quando comparado ao controle. Do mesmo modo, O’Niel et al,
(2006), obtiveram reduções de 7,8% em híbridos de milho submetidos a deficiência
hídrica.
40
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
Tabela 1.3 Índice SPAD em seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos
tratamentos controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), estresse
moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD), cultivados em casa-devegetação.
SPAD
Genótipos
Controle
Est. Moderado
Est. Severo
Média
RB931011
42,36 Aa
39,75 Aab
38,79 Ab
40,30 a
RB931013
43,07 Aa
40,39 Aa
39,15 Aa
40,87 a
RB72910
39,15 ABa
38,86 Aa
34,01 ABb
37,34 bc
CL001
CL002
38,97 ABa
40,11 ABa
38,87 Aa
38,34 Aa
37,57ABa
37,65 ABCa
38,85ab
38,70 abc
CL003
36,85 Ba
35,33Bab
33,43 Cb
35,20 c
Media
39,66a
38,27a
36,53b
Medias seguida de letras iguais, tanto para tratamentos dentro de genótipos ( letras minúsculas), como
para genótipos dentro de tratamentos ( letras maiúsculas), não diferem entre si ao nível de 5 % de
probabilidade pelo teste Tukey.
A degradação de clorofila é uma das conseqüências do estresse hídrico,
resultante da fotoinibição e do foto-branqueamento, que pode causar declínio no índice
SPAD, que por sua vez serve como uma medida rápida usada como ferramenta
indicativa da seca (LONG et al., 1994).
Para os teores de clorofila a, total e carotenóides houve efeito altamente
significativo, a nível de 1% de probabilidade, pelo teste F, para genótipos (G) e
condição hídrica (CH), sendo que para interação G x CH apresentou efeito
significativo a nível de 5% de probabilidade pelo teste F (Tabela 1.4).
O teor de clorofila total obtidos por extração apresentou coerência com os
índices obtidos com o clorofilômetro SPAD-502, sofrendo reduções significativas de
acordo com a severidade do estresse (Tabela 1.5). As reduções nos teores de clorofilas,
cerca de 20,6%, foram inferiores as obtidas por Cruz (2006), em milho sob níveis de
estresse hídrico, que observou reduções superiores a 30% nos teores de clorofila em
relação ao controle, indicando que essas plantas podem apresentar baixa eficiência na
absorção de radiação.
41
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
Tabela 1.4 Valores de F obtidos da análise de variância para os teores de clorofila a
(Chl a), clorofila b (Chl b), clorofila total (Chl Total), relação clorofila a/b (Chla /
Chlb) e carotenóides em seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos
controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60%
AD) e estresse severo (0 a 20% AD) cultivadas em casa-de-vegetação aos 170 dias
após o plantio.
FATORES
Pigmentos
fotossintéticos
Chl a
Chl b
Chl Total
Chl a/Chlb Carotenóides
-1
-1
-1
(mg.g MF) (mg.g MF) (mg.g MF)
(µmol.g-1 MF)
Genótipos (G)
16,514**
4,909**
15,447**
4,332*
9,610**
Cond. Hídrica (CH)
35,315**
1,220ns
27,381**
9,608*
31,410**
3,066*
6,66
G x CH
CV (%)
ns
1,538
9,54
2,974*
6,01
ns
1,120
10,81
4,784*
8,64
ns, ** e * = não significativo, significativo a 1 e a 5% de probabilidade, respectivamente.
Para os teores de clorofila b houve efeito altamente significativo altamente
significativo a 1% de probabilidade pelo teste F, apenas para genótipos. E por ultimo
para a relação Chla/Chlb houve efeito significativo ao nível de 5% de probabilidade
pelo teste F, para G e para interação G x CH (Tabela 1.4).
Analisando-se os genótipos na condição de controle observou-se que o
RB931011 apresentou os maiores valores de clorofila a e total (Tabela 1.5). Observouse ainda que o mesmo genótipo, quando submetido ao estresse moderado, comportouse de forma semelhante ao controle, apresentando valores de clorofilas a, b e total
superiores ou iguais aos demais genótipos na mesma condições hídrica (Tabela 1.5).
Gonçalves (2008) encontrou um decréscimo de 46,7% no teor de clorofila total
em variedades de cana-de-açúcar sob restrição hídrica, atribuindo tal redução às
mudanças na proporção de proteínas e lipídeos do complexo pigmento-proteína, ou
ainda devido ao aumento da atividade da clorofilase, enzima que degrada as moléculas
de clorofila existentes.
As respostas apresentadas pelo genótipo RB931011, quanto aos teores de
clorofilas, pode ser uma característica importante, pois o mesmo apresentou valores de
Fv/Fm mais elevados que os demais genótipos em condição de controle (Tabela 1.5).
O CL003 apresentou redução significativa apenas no teor de clorofila total de 13,2 %,
embora não apresentando redução no teor de carotenóides, em função da severidade do
estresse hídrico (Tabela 1.5).
42
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
Tabela 1.5 Teores de clorofila a (Chl a), clorofila b (Chl b), clorofila total (Chl Total),
relação clorofila a/b (Chla / Chlb) e carotenóides em seis genótipos de cana-de-açúcar
submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água Disponível do solo – AD),
estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD), cultivadas em
casa-de-vegetação, aos 170 dias após o plantio.
Pigmentos Fotossintéticos
Genótipos
Trat.
Chl a
Chl b
Chl Total Chl a/Chlb
-1
-1
(mg.g MF) (mg.g MF) (mg.g-1 MF)
Carotenóides
(µmol.g-1 MF)
RB931011
C
EM
ES
C
EM
ES
C
EM
ES
C
EM
ES
C
EM
ES
C
EM
ES
1,85 Aa
1,56 Ab
1,36 Abc
1,64 Ba
1,53 Aba
1,51 Aa
1,58 Ba
1,37 Ca
1,28 ABb
1,36 Aa
1,31 Ba
1,20 Ca
1,46 ABa
1,35 Ca
1,32 Ba
1,52 ABa
1,46 ABCb
1,52 Bb
0,54 Aa
0,53 Aa
0,53 Aa
0,54 Aa
0,54 Aa
0,52 Aa
0,53 Aa
0,49 Bab
0,41 Ab
0,54 Aa
0,53 Aa
0,48 Aa
0,46 Aa
0,46 ABa
0,45 Aa
0,52 Aa
0,51 ABa
0,48 Aa
2,39 Aa
2,09 Ab
1,88 ABc
2,19 ABa
2,05 ABa
2,05 Aa
2,07 BCa
1,90 Ca
1,70 ABb
1,90 Ca
1,84 BCab
1,68 Ab
1,92 Ca
1,81 BCa
1,77 Aa
2,02 BCa
1,97 ABa
1,77 Ab
3,43 Aa
3,00 ABb
2,58 Ac
3,04 Aa
2,94 ABa
2,79 Aa
3,28 Aa
3,17 Aa
2,60 Aa
2,56 Aa
2,52 Bab
2,51 Ab
3,15 Aa
2,96 ABa
2,91 Aa
2,99 ABa
2,85 ABa
2,69 Aa
0,58 Aa
0,56 Aa
0,51 Aa
0,57 Ba
0,48 Aa
0,43 BCb
0,55 Aba
0,51 Aa
0,51 Aa
0,48 Ba
0,39 Bab
0,38 Cb
0,53 Aba
0,44 BCa
0,43 ABb
0,48 Aa
0,48 Aa
0,48 BCa
7,10
9,54
6,10
10,80
8,64
RB931013
RB72910
CL001
CL002
CL003
CV (%)
Tratamentos: C = controle; EM = estresse moderado; ES = estresse severo. Médias seguidas de letras
iguais na mesma coluna, tanto para tratamentos dentro da variedade (letras minúsculas), como para
variedades dentro de tratamento (letras maiúsculas), não diferem estatisticamente entre si ao nível de 5%
de probabilidade pelo teste de Tukey.
Por outro lado, Gonçalves et al. (2008), estudando o desenvolvimento inicial da
variedade RB92579, observou uma redução de 33,5% no teor de clorofila total,
enquanto que os teores de carotenóides permaneceram inalterados. Plantas com este
comportamento podem ser classificadas como dotadas de eficientes sistemas de
fotoproteção, onde, mesmo apresentando reduções em seu teor de clorofila total,
mantêm os carotenóides intactos.
O genótipo RB72910 apresentou reduções significativas para os teores de
clorofila chla, chlb, e total relação a/b, como observado para o genótipo RB931011,
continuou com seus teores de carotenóides sem diferenciar do controle, em função do
estresse hídrico. Os demais genótipos quando (RB931013, CL001 e CL002) quando
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
43
submetidos à restrição hídrica severa, , foram os que apresentaram reduções nos teres
de carotenóides de 24,7, 38,6 e 18,6%, respectivamente, em relação ao controle.
Também reduções nos teores de carotenóides obtidas em estudos de restrições hídrica,
foram obtidas por Cruz (2006), em milho (41,2%), e por Zhang & Kirkham, (1996)
em sorgo (23,7%).
Os mais altos teores de carotenóides encontrados no tratamento controle foram
dos genótipos RB931011 e RB931013 (0,58 e 0,57 µmol g-1 MF). Estes, genótipos
juntamente com o CL001, apresentaram os maiores valores de clorofila b (0,54 mg.g-1
MF). Os genótipos RB931011 e RB72910 apresentaram os maiores valores para essa
variável nas condições de estresse hídrico severo (0,51 µmol g-1 MF) (Tabela 1.5).
Os genótipos que mantiveram os teores de carotenóides sob deficiência hídrica
apresentado pelo RB931011, RB72910 e CL003 pode ser indicativo de menor dano
fotooxidativo proveniente do estresse abiótico, assim como observado por Gonçalves
(2008) e Zhang & Kirkham, (1996) em cana-de-açúcar e sorgo, pois tais pigmentos
proporcionam fotoproteção dos vegetais (LARCHER, 2004; TAIZ & ZEIGER, 2009).
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
44
1.4 CONCLUSÕES
Dentre os genótipos estudados, a RB931011 e o CL003 apresentam capacidade
de manter a hidratação foliar mantendo
ws
mais elevados que as demais sob
condições de estresse hídrico.
Horário de leitura, condição hídrica e genótipos interferem na eficiência
quântica potencial, sendo que o período próximo ao meio-dia e sob estresse severo o
clone CL001 é mais suscetível aos fatores forooxidativos.
O estresse hídrico reduz a eficiência quântica efetiva, de forma pronunciada a
sua intensidade, independente do genótipo.
Os pigmentos fotossintéticos são reduzidos sob restrições hídrica, entretanto o
teores de carotenóides afetado pela seca nos genótipos RB931011 e RB72910 e
CL003, indicando que os mesmos apresentam capacidade de evitar danos
fotooxidativos ao aparato fotossintético.
CAPÍTULO 2
Osmorreguladores e defesa oxidativa em seis genótipos de cana-deaçúcar submetidos à deficiência hídrica
2.1 INTRODUÇÃO
O estresse hídrico é um fator que afeta negativamente a produção da cana-deaçúcar na região Nordeste. Nesse sentido, o desenvolvimento de variedades resistentes a
seca assume particular importância no panorama de alterações climáticas, em que há
perspectiva de aumento da temperatura e prolongamento das restrições hídricas,
causando alterações em níveis fisiológicos e metabólicos (Bruce et al., 2002).
Uma das respostas a deficiência hídrica, comumente observadas, refere-se ao
acúmulo de solutos orgânicos, tais como, proteínas, carboidratos, N- -amino e prolina
(BRAY, 1997). Estas respostas podem conduzir ao ajustamento osmótico e à
manutenção de um status hídrico favorável para o metabolismo. Neste caso, os solutos
são denominados osmorreguladores (INMAN-BAMBER & SMITH, 2005).
Dentre os osmorreguladores pode-se destacar a prolina que por sua vez, pode
inibir a degradação acelerada das proteínas e diminui o acúmulo de aminoácidos livres,
além do mais, uma característica marcante na mudança do metabolismo das proteínas
são mudanças na proporção dos aminoácidos e, freqüentemente, um aumento elevado
na concentração de prolina (FUMIS & PEDRAS, 2002). No entanto, este soluto
indicador e protetor do estresse hídrico, parece não ser um bom indicador de resposta ao
estresse hídrico, conforme observado por Pinho & Ansel (1995) avaliando os teores de
solutos osmoticamente ativos em folhas de milho e sorgo.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
46
A nível celular, as proteínas podem ser danificadas, por falta de hidratação, o
que proporciona aumento das espécies reativas de oxigênio (EROs) (CASTRILLO et
al., 2001). Uma vez formadas, os EROs devem ser eliminadas o quanto antes possível
para minimizar eventuais danos. Em particular, elas induzem peroxidação de lipídios
que causa danos irreversíveis à integridade estrutural e funcional das membranas
celulares (SAMARAS,1995). Por isto, a estabilidade das membranas celulares é
extensamente usada como indicativo de tolerância de plantas ao estresse (BAJJI et al.
2002). Uma das formas de se avaliar o dano às membranas é através do acúmulo de
aldeido malônico (MDA), sob condições de seca (BACELAR et al. 2006; MASIA
2003).
O mecanismo de detoxificação constitui a primeira linha de defesa contra os
efeitos prejudiciais das EROs (GRATÃO et al., 2005), portanto as células das plantas
são protegidas por um eficaz sistema antioxidante, incluindo sistemas não-enzimáticos
(ascorbato, glutationa e o tecoferol etc.) e enzimáticos, estes formados pela enzimas
superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e ascorbato peroxidase (APX) (NOCTOR
& FOYER, 1998).
Existem ainda lacunas do conhecimento sobre o comportamento destas enzimas
em plantas cultivadas sob condições adversas. Alguns autores afirmam que sob
condições de déficit hídrico, a SOD apresenta comportamento diverso podendo manterse inalterada, aumentar ou diminuir sua atividade (WANG & HUANG, 2004).
Vasconcelos et al. (2009) afirmam que em milho e soja o comportamento da CAT e
APX são semelhantes, aumentam de acordo com a intensidade do estresse.
O estudo tem como objetivo avaliar o comportamento de osmorreguladores,
peroxidação de lipídios e atividades das enzimas SOD, APX e CAT em folhas de seis
genótipos de cana-de-açúcar sob níveis de déficit hídrico.
2.2 MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi conduzido em casa-de-vegetação e no laboratório de Fisiologia
Vegetal do Centro de Ciências Agrárias, da Universidade Federal de Alagoas,
localizado no município de Rio Largo (09°28’ S, 35°49’ W e 127 m de altitude), no
período de 11/11/2008 a 07/04/2009. Foram utilizados seis genótipos de cana-de-açúcar
(Saccharum spp.) oriundos do Programa de Melhoramento Genético da Cultura da
cana-de-açúcar (PMGCA/CECA/UFAL). Deste, três são variedades comerciais
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
47
(RB931011, RB931013 e RB72910) e três são materiais em processo de seleção,
identificados nesse trabalho como CL001, CL002 e CL003. O experimento foi disposto
em delineamento inteiramente ao acaso, em arranjo fatorial, 6 (genótipos) x 3 (níveis de
água), com quatro repetições. Através da curva de retenção de umidade do solo, obtevese o ponto de murcha permanente (a -1,5 MPa) e a capacidade de campo (a -0,03 MPa),
sendo os mesmos de 10,5 e 25% da massa seca do solo, respectivamente. Os níveis de
água foram assim definidos: controle (80-100% da água disponível no solo AD);
estresse moderado (40-60% AD); e estresse severo (0-20% AD).
O material vegetal utilizado para plantio consistiu de toletes com uma gema,
previamente tratados com solução de hipoclorito de sódio a 0,1% (v/v) e com o
fungicida Derosal 500 na dose de 100 mL/100 kg e semeados em caixas plásticas
contendo substrato na proporção 2:2:1, solo:fibra de coco:torta de filtro,
respectivamente. No dia 07/11/2008, aos dezenove dias após a semeadura, foram
transplantadas duas plântulas para cada vaso plástico contendo 15 kg de solo,
previamente destorroado e peneirado. Após o estabelecimento das plantas, aos 80 dias
após o transplantio, os vasos foram pesados diariamente com o auxílio de uma balança
digital, para estabelecimento dos níveis de água de acordo com os tratamentos adotados.
Os dados meteorológicos foram registrados a cada 15 minutos, em uma estação
meteorológica automática (Weather Station) modelo WS – GP1 (AT DELTA – T
Devices, Cambridge – England), instalada no interior da casa-de-vegetação, ao longo do
período de imposição dos tratamentos, os quais foram coletados e, posteriormente,
transformados, para dados horários e calculados as medias diárias (Apêndices).
Na coleta final, aos 170 DAT, a folha +1 da planta principal foi coletado para
determinação dos solutos orgânicos, MDA e atividade enzimática. Adotados todos os
cuidados nos procedimentos de coleta, as folhas foram cortadas sem a nervura central e
colocadas em papel alumínio, devidamente identificados, para em seguida serem
congeladas em nitrogênio líquido e armazenada em ultra-freezer a -80 °C.
Posteriormente, apenas para os solutos orgânicos, o material foi liofilizado para em
seguida proceder às análises.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
48
Determinação dos Teores dos Osmorreguladores
Prolina livre
Para determinação dos teores de prolina livre, com auxílio de uma balança
analítica, pesou-se 100 mg de material vegetal liofilizado, macerado em almofariz com
8 mL de ácido sulfossalicílico a 3% , sendo a mistura deixada em repouso, com agitação
a cada 15 minutos, por uma hora, à temperatura ambiente (25°C). A após esse período
foi centrifugado à 3.000 x g por 5 minutos, em temperatura ambiente, sendo o
precipitado descartado e o sobrenadante (extrato) usado para determinação de prolina
livre pelo método descrito por Bates et al. (1973). Para a reação, foram usados tubos de
ensaio com tampas rosqueadas, nos quais foram adicionados 2 mL de cada extrato, 2
mL de ninhidrina ácida e 2 mL de acido acético glacial, deixando-se a mistura em
banho-maria à 100 °C por uma hora para desenvolvimento da cor. Logo em seguida, os
tubos de ensaio foram colocados em banho de gelo por 10 minutos para de cessar a
reação. A extração do cromóforo foi feita pela adição de 2 mL de tolueno à mistura de
reação, seguida de agitação vagarosa por 20 segundos. Após o repouso e formação da
mistura bifásica, com uso de uma pipeta de Pasteur a fase superior foi retirada, para
quantificação dos níveis de prolina livre. As leituras foram feitas através
espectrofotômetro no comprimento de ondas de 520 nm, utilizando-se o tolueno usado
como branco. Utilizou-se como padrão a prolina pura e os resultados foram expressos
em μmol g-1 MS. Cada repetição (amostra) foi representada por um extrato simples
dosado em triplicata.
Carboidratos Solúveis
Os carboidratos solúveis foram determinados a partir de amostras de 20 mg de
tecido foliar liofilizado, macerados em almofariz com 2 mL de água destilada, mais 2
mL para lavar a mistura a 4 mL. A mistura permaneceu em repouso durante uma hora,
sendo submetida a agitações a cada 15 minutos, posteriormente, à temperatura
ambiente, foi centrifugada à 3.000 x g, por 15 minutos. O precipitado foi descartado e o
sobrenadante foi colocado em micro tubos de 2 mL e levado novamente para centrífuga
a 6.000 g x 10 minutos. O sobrenadante (extrato) foi utilizado para determinação do
carboidratos solúveis pelo método descrito por Dubois et al. (1956).
Em tubos de ensaio, com tampas rosqueadas, foram adicionados 50 µL extrato
puro + 450 µL de água deionizada + 500 µL de fenol à 5% (agitando) + 2,5 mL de
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
49
ácido sulfúrico concentrado. Em seguida a mistura foi agitada vagarosamente por 20
segundos, logo após permanecendo em repouso por 20 minutos, para o resfriamento e
fixação da cor, em banho de gelo. As leituras de absorbâncias para carboidratos solúveis
foram realizadas em 490 nm, sendo usado como branco a mistura de 500 µL de água
deionizada + 500µL de fenol a 5% + 2,5 mL de ácido sulfúrico concentrado. Utilizou-se
como padrão glicose anidra, e sendo os resultados foram expressos em μmol g-1 MS.
Cada repetição (amostra) foi representada por um extrato dosado em triplicata.
N-α-aminossolúveis e proteínas solúveis
Para a determinação dos teores e N-α-aminossolúveis e proteínas solúveis,
amostras de 20 mg do tecido foliar liofilizado foram maceradas em almofariz,
homogeneizadas em banho de gelo, com 2 mL (1mL para macerar + 1 mL para lavar o
almofariz) de tampão Na-K-fosfato 0,01 M, pH 7,6, contendo NaCl 0,1 M, e mantidas
durante uma hora a 4 °C, sob agitação periódica (a cada 15 minutos). Decorrido este
período, os homogenatos foram centrifugados 3.000 x g por 5 minutos, à temperatura de
4 °C , sendo o precipitado descartado e o sobrenadante usado para determinação de Nα-aminossolúvel. Para determinação do osmorregulador, tomou-se uma fração de 1 mL
do sobrenadante de cada amostra, separadamente, e adicionou-se uma alíquota de 1 mL
de ácido tricloroacético (TCA) a 10% e, após uma hora de repouso as amostras foram
centrifugadas a 12.000 x g por 5 minutos, à temperatura de 4 °C, sendo o precipitado
descartado e o sobrenadante (extrato) usados para a determinação.
Para determinação do N-α-aminossolúvel, toma-se uma fração de 1 mL do
sobrenadante de cada amostra, separadamente, e adiciona-se uma alíquota de 1 mL de
ácido tricloroacético (TCA) a 10% (m/v) e agitar para homogeneizar. Após 1 h de
repouso, as amostras deverão ser centrifugadas a 12.000 x g por 5 min, à temperatura de
4oC, sendo o precipitado descartado e o sobrenadante (extrato) usado para determinação
de N-α-aminossolúvel. Em tubos de ensaio com tampa rosqueada, deverão ser
adicionados 0,5 mL do extrato; 0,25 mL de tampão citrato de sódio a 0,2 M e pH 5; 0,1
mL de ninhidrina a 5%, em metilcelosolve a 100%; e 0,5 mL de KCN a 0,2 mM em
metilcelosolve a 100%. Em seguida, os tubos deverão ser deixados em banho-maria a
100oC, por 20 min.
Após resfriamento dos tubos em banho de gelo, aproximadamente 10 min,
adiciona-se aos mesmos 3,65 mL de etanol a 60% para fixar a cor desenvolvida
(violeta), totalizando 5 mL ou, caso tenha ficado muito diluído e com leituras baixas de
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
50
absorbâncias, eleva-se para 2mL (adicionando apenas 650µL de etanol 60%). Como
“branco” um tubo de ensaio contendo 500 L (sendo 250µL de tampão extração+250µL
TCA 10%), 250 L de tampão citrato, 500 L de KCN e 100 L de ninhidrina 5% +
volume de etanol 60%. Os teores de N-α-aminossolúveis serão estimados pelas leituras
de absorbância a 570 nm. Como padrão utiliza-se a glicina ou um pool de aminoácidos,
sendo os resultados expressos em mol g-1 MS. Cada repetição (amostra) deverá ser
representada por um extrato simples dosado em triplicata.
Para determinação dos teores de proteínas solúveis foi usada uma fração de 0,1
mL do sobrenadante descrito anteriormente, não tratado com ácido tricloroacético a
10%, na qual se adicionou 1 mL do reagente coomassie brilliant blue (BRADFORD,
1976). Este reagente foi preparado dissolvendo-se 100 mg de coomassie brilliant blue
G-250 (Sigma Chemical Company) em 50 mL de álcool etílico a 95%, seguindo-se da
adição de 100 mL de ácido fosfórico à 85%. A solução teve seu volume final
completado para 1000 mL com água destilada. As proteínas solúveis foram, então,
determinadas pelas medidas de absorbância em 595 nm, utilizando-se como branco a
mistura de 0,1 mL do tampão de extração (Na-K-fosfato 0,01 M, pH 7,6, contendo NaCl
a 0,1 M) e 1 mL do reagente do Coomassie. Como padrão foi utilizado albumina sérica
bovina (BSA, Sigma Chemical Company) e os resultados foram expressos em mg g-1
MS. Cada repetição (amostra) foi representada por um extrato simples dosado em
triplicata.
Enzimas antioxidantes
Superóxido dismutase (SOD)
A atividade da SOD foi determinada de acordo com método descrito por
Giannopolitis e Reis (1977) com algumas modificações. O extrato vegetal foi obtido a
partir de 100 mg de tecido vegetal fresco, macerado em 2 mL do meio de extração. O
meio de extração foi preparado com Tampão Fosfato de Potássio (TFK) 100 mM pH
7,8; EDTA à 0,1 mM; DTT a 1 mM; ß-mercaptoenol 10 mM; Triton X 100 à 0,1%;
PVPP a 30% (p/p), completando-se o volume com água deionizada.
Após a centrifugação a 15000 g por 15 minuto a 4°C, foi retirada uma alíquota
de 30 L, a qual foi colocada no meio de reação. Sendo este preparado com TFK à 52,5
mM pH 7,8; EDTA à 0,0001 mM; Cloreto de Azul de Nitroblutetrazólio (NBT) (Sigma
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
51
Chimical Company) à 0,075 mM; Metionina a 13 mM (Sigma Chimical company) e
Riboflavina à 0,002 mM, completando-se o volume com água deionizada. Os tubos
contendo o meio de reação foram colocados em uma câmara escura com luz
fluorescente a 15 watts por 10 minutos, para ocorrência da reação. Após esse período,
transferiu-se o volume total para a cubeta de 3,0 mL e as leituras realizadas em
espectrofotômetro a 560 nm. A determinação da atividade da SOD é dada pelo fato da
enzima inibir a fotorredução do Cloreto de Azul de Nitroblutetrazólio (NBT) na
presença de luz, e a reação é paralisada com o apagar da luz. Deste modo, observou-se a
formação da formazana azul utilizando o meio de reação sem adição do extrato vegetal
por 10 minutos. Com isso, as unidades SOD foram calculadas pela seguinte fórmula.
Unidade SOD = [(ABS 560 formazana Azul / ABS 560 da amostra vegetal) -1]
E os valores expressos em unidade de SOD mg-1de proteínas
Ascorbato peroxidase (APX)
A atividade da APX foi determinada segundo metodologia adotada por Nakano e
Asada (1981), com algumas modificações. O extrato foi obtido a partir de 20 mg de
material foliar fresco, macerado em 2 mL do meio de extração. Este, por sua vez, foi
preparado com Tampão Fosfato de Potássio (TFK) 50 mM, pH 7,5; EDTA à 2 mM;
Ascorbato de Sódio à 20 mM; Triton X 100 à 0,1%; PVPP à 30% (p/p) completando-se
com água deionizada.
Após a centrifugação a 15000 g durante 15 minutos, a 4 °C, foi retirada uma
alíquota de 25 L e colocada no meio de reação. Sendo este preparado com TFK à 50
mM pH 7,5; H2O2 a 0,1 mM; Ascorbato de Sódio a 0,5 mM, completado-se o volume
com água deionizada para 1 mL. Os reagentes do meio de reação foram colocados a 25
°C, em banho-maria, exceto o extrato que ficou no gelo à 4 ºC.
A reação foi iniciada após a adição do extrato vegetal na cubeta de quartzo,
como o meio de reação. As leituras de absorbância foram realizadas a 290 nm, por um
minuto, observando decréscimo na concentração do ascorbato. Foi utilizado um
coeficiente de extinção do ascorbato de 2,8 mM-1 cm-1 à 290 nm para realização dos
cálculos e, posteriormente, os valores foram expressos em unidades de APX mg-1.g-1
proteína.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
52
Catalase (CAT)
A atividade da CAT foi determinada segundo metodologia adotada por Havir et
al., (1987), com algumas modificações. O extrato foi obtido a partir de 20 mg de
material foliar fresco, macerado em 2 mL do meio de extração. Este por sua vez foi
preparado com Tampão Fosfato de Potássio (TFK) 50 mM, pH 7,5; EDTA a 2 mM;
Ascorbato de Sódio a 20 mM; Triton X 100 a 0,1%; PVPP a 30% (p/p) completando-se
com água deionizada.
Após a centrifugação à 15000 g, por 15 minutos, à 4 °C, foi retirada uma
alíquota de 15 L e colocada no meio de reação, preparado da seguinte forma: TFK à 50
mM pH 7,5; H2O2 a 12,5 mM completando o volume com água deionizada para 1 mL.
A reação iniciou-se após a adição do extrato vegetal na cubeta de quartzo com o meio
de reação. As leituras foram realizadas na absorbância de 240 nm, durante um minuto,
observando-se o decréscimo da concentração de H2O2. Foi adotado um coeficiente de
extinção do H2O2 de 36 mM-1. cm-1 a 240 nm para os cálculos. Os valores foram
expressos em unidade de CAT mg-1 g-1 de proteína.
Peroxidação de Lipídeos
A peroxidação de lipídeos foi determinada pelo teor de substâncias reativas ao
Acido 2-Tiobarbitúrico (TBA) e expresso em equivalentes de Aldeído Malônico, MDA
(CAKMAK & HORST, 1991). A extração foi realizada com 100 mg de matéria fresca
da folha +1, macerada em almofariz, com 2 mL de Acido Tricloroacético a 0,1% (p/v) e
o homogenato foi centrifugado a 15000 g, por 15 minutos, a 4 °C. O sobrenadante foi
coletado em alíquotas de 500 L e, em seguida, adicionado a 1,5 mL de TBA a 0,5%
(preparado em ácido tricloroacético a 20%). Posteriormente colocados em tubos de
vidros rosqueados e, agitados, incubados a 90 °C, por 20 minutos. A reação foi
paralisada em banho de gelo e a mistura clarificada por centrifugação a 13.000 g, por 8
minutos, a 4 °C. As leituras de absorbância das amostras foram realizadas a 534 nm
(efetiva e específica) e 600 nm (inespecífica descontada). Os resultados foram expressos
em nmol de MDA g-1 de matéria fresca.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
53
2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os solutos orgânicos analisados apresentaram diferentes respostas aos fatores
estudados. Para prolina livre observou-se efeito altamente significativo ao nível de 1%
de probabilidade pelo teste F para todos os fatores estudados, enquanto que, os teores de
N-α-aminosolúveis apresentaram efeito altamente significativo ao nível de 1% pelo
teste F para genótipos (G) e condição hídrica (CH) e interação entre G e CH ao nível de
5% (Tabela 2.1). Diferentemente, os teores de proteínas solúveis, sofreram
efeito
significativo ao nível 5% de pelo teste F, para CH, e o efeito altamente significativo
para ao nível de 1% para G x CH condição hídrica. Para os carboidratos solúveis houve
efeito altamente significativo apenas para genótipos (Tabela 2.1).
Para os teores de N-α-aminossolúvel solúveis foram observou-se respostas
diferentes entre os genótipos, porém em média, houve aumento de 25% nesta variável
quando as plantas foram submetidas a estresse hídrico severo, em relação ao controle
(Tabela 2.2). Os genótipos CL001 e RB931013 aumentaram a concentração deste soluto
em suas folhas quando submetidos a estresse hídrico severo, enquanto os demais
genótipos não apresentaram alterações signifcativas. Sendo a variedade RB931011 o
que apresentou o maior acúmulo de N-α-aminosolúvel. Esse genótipo parece possuir
mecanismos que evitam uma maior degradação dos seus componentes celulares e
mantém suas atividades sem aumento de mobilização das suas reservas protéicas
(CRUZ, 2006).
Tabela 2.1 Valores de F obtidos da análise de variância para: carboidratos solúveis, Nα-aminosolúvel, proteínas solúveis e prolina livre em seis genótipos de cana-de-açúcar
submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD),
estresse moderado (40 a 60%) e estresse severo (0 a 20% AD), cultivados em casa-devegetação, aos 170 dias após o plantio.
Fonte de variação
Genótipos (G)
Cond. hídrica (CH)
G x CH
CV (%)
Solutos Orgânicos
N-α-amino
Carboidratos
Proteínas
Prolina Livre
solúveis
Solúveis
Solúveis
( mol g-1 MS)
-1
-1
( mol g MS) (mg.g MF)
( mol g-1 MS)
42,99**
45,14**
3,40*
6,28
27,02**
7,46*
6,01**
18,00
5,04**
204,57**
10,68**
15,4
6,32**
0,26ns
2,23ns
5,14
ns, ** e * = não significativo, significativo a 1 e a 5% de probabilidade, respectivamente.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
54
Para a concentração de proteína solúvel houve redução média de 16% para o
estresse severo em relação ao controle (Tabela 2.2). Para esse osmorregulador, os
genótipos apresentaram comportamentos diferentes, sendo que dois deles apresentaram
reduções para o estresse severo, que foram os genótipos RB931011 e CL002, com
reduções de 12,13 e 16,12%, respectivamente. Em estudos realizados por Gonçalves,
(2008), em quatro variedades de cana-de-açúcar submetidas a déficit hídrico observou
estabilidade das proteínas, onde atribui a características inerentes a cada genótipos. Por
outro lado, Arias et al. (1996) encontraram redução de 54,1% no acúmulo de proteínas
solúveis para o maior nível de déficit hídrico.
Tabela 2.2 Teores de carboidratos solúveis, N-α-aminosolúvel, proteínas solúveis e
prolina livre em seis genótipos de cana-de-açúcar submetidas aos tratamentos controle
(80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60%) e estresse
severo (0 a 20% AD), cultivados em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o plantio.
Solutos Orgânicos
Genótipos
Trat.
N-α-amino
solúveis
( mol g-1 MS)
Proteínas
Solúveis
(mg.g-1 MF)
Prolina Livre
( mol g-1 MS)
Carboidratos
Solúveis
( mol g-1 MS)
RB931011
C
EM
ES
C
EM
ES
C
EM
ES
C
EM
ES
C
EM
ES
C
EM
ES
64,50 Aa
66,79 Aa
69,47 Aa
50,35 BCb
54,05 Ab
68,02 ABa
59,97 Aa
61,84 Aa
66,12 ABa
51,19 BCb
51,87 Bb
61,40 Ba
60,81 ABa
68,17 Aa
68,49 ABa
44,00 Ca
48,60 Ba
48,88 Ca
15,39
17,26 ABa
16,21 ABab
15,22 Bb
14,50 Ca
15,68 ABa
14,68 BCa
16,51 Ba
14,87 BCa
13,86 BCa
18,60 Aa
17,25 Aa
17,12 Aa
15,52 BCa
13,30 Cb
13,96 Cb
15,53 ABa
14,91 BCa
14,00 Ca
58,64
0,52 Ab
0,54 Ab
1,85 ABa
0,38 Ab
0,45 Ab
1,15 CDa
0,57 Ab
0,64 Ab
1,53 BCa
0,46 Ab
0,75 Ab
1,41 Ca
0,36 Ab
0,47 Ab
2,11 Aa
0,60 Aa
0,73 Aa
0,83 Ca
21,76
459,65 Aa
419,81 ABa
419,87 ABa
419,87 ABa
404,09 Aa
418,28 ABa
418,31 ABa
460,51 Aa
377,58 Ba
358,49 ABb
417,04 Ab
545,95 Aa
547,81 Aa
452,51 Aa
450,23 ABa
498,41 Aa
327,12 Aa
355,50 Ba
431,07
RB931013
RB72910
CL001
CL002
CL003
Media Geral
Médias seguidas de letras iguais na mesma coluna, tanto para tratamentos dentro de genótipos
(letras minúsculas), como para variedades dentro de tratamento (letras maiúsculas), não diferem
estatisticamente entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
55
Esses valores, em media, inferiores aos encontrados por Gonçalves (2008) que
trabalhando com cana-de-açúcar sob condições déficit hídrica observou uma degradação
protéica de 16,3% na variedade RB72454. Segundo Pimentel (1999), esse fenômeno
ocorreu possivelmente devido à degradação das proteínas sob as altas temperaturas,
aliada ao estresse hídrico severo. De forma semelhante, Cruz (2006) estudando híbridos
de milho submetidos à restrições hídricas observou um aumento no teor de aminoácidos
solúveis quando comparando com o controle. Para a concentração de proteína solúvel
apresentou com redução média de 16% para o estresse severo em relação ao controle
(Tabela 2.2).
Sem restrição hídricas, o CL002 apresentou o maior acúmulo de proteínas
solúveis, enquanto a menor concentração deste soluto foi observada na RB931013.
Estes resultados corroboram aquele encontratos encontrados por Gonçalves (2008), em
estudos com déficit hídrico, em variedades de cana sob condições de estresse, em casade-vegetação.
Diferenças entres genótipos para o teor proteíco também foram observadas por
Arias et al. (1996) em cana-de-açúcar cultivada sob deficiência hídrica. Porém esta
variável, não demonstrou importância na caracterização da deficiência das seca das
variedades, corroborando com os estudos Almeida & Crócomo (1994), que não
recomendam a utilização de tal soluto como ferramenta de seleção para seca, por
apresentarem estabilidade entre os tratamentos.
Para a concentração de prolina livre foi observado incremento médio de 71%
para o estresse severo, em relação ao controle (Tabela 2.2). Os CL001 e CL003
apresentaram as menores concentrações deste soluto, na condição de estresse severo. Já
as maiores concentrações foram observadas nos genótipos CL002 e RB931011,
representando incremento de 87,7 e 71,9%, respectivamente, em relação aos respectivos
controles (Tabela 2.2).
Este aumento nos níveis de prolina livre ocorreu,
provavelmente, através do aumento da atividade e/ou concentração da enzima P-5CR
e/ou diminuição da degradação mitocondrial desse aminoácido (MAIA et al., 2007).
Incrementos na concentração de prolina livre, também foram observados por
Gonçalves (2008) em cana-de-açúcar submetida a condições de estresse hídrico, onde a
variedade SP79-1011, considerada tolerante à seca, apresentou os maiores valores.
Dentre os solutos orgânicos, a prolina livre talvez seja o primeiro a ter sua síntese e
acúmulo mais pronunciados em função do estresse hídrico nas plantas. Nesse sentido,
Cruz (2006), encontraram valores de aumento superior a quatro vezes a concentração de
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
56
prolina entre os tratamentos com e sem déficit hídrico. De forma semelhante, Arias et
al. (1996) também observaram incremento de prolina em cana-de-açúcar em condições
de campo, em três épocas de cultivo. Os autores observaram que nos três primeiros
meses do experimento houve aumento da concentração de prolina livre, apresentando as
maiores concentrações, em seguida houve redução, à medida que as plantas se
desenvolviam.
De acordo com Maia et al (2007), as respostas ao estresse hídrico podem
depender tanto da idade das plantas quanto das próprias variedades. Aos sete meses de
cultivo, mliho em condiçõe de campo, tais autores observaram comportamento
semelhante entre os genótipos, enquanto que aos nove, houve redução na síntese de
prolina com a redução do conteúdo de água do solo. Nesse sentido, Pinho & Ansel
(1995), observaram acúmulo pronunciado de prolina em milho e sorgo à medida que o
potencial hídrico do solo decrescia, havendo diminuição de tal soluto com a reidratação
das plantas. Ao contrário disso, com o decréscimo da disponibilidade hídrica do solo,
Cruz (2006) não encontrou reduções significativas nos teores de prolina em milho.
A relação do aumento de prolina e resistência à seca em diferentes culturas
encontra opiniões divergentes, pois alguns autores encontram relação direta entre a
capacidade de acumular prolina e a tolerância seca, enquanto outros acreditam que este
aminoácido pode ser indicativo do estagio de desenvolvimento e de variedades de maior
suscetibilidade (PINHO & ANSE, 1995).
Os teores de carboidratos solúveis (Tabela 2.2) apresentaram diferença entre os
regimes hídricos, com incremento médio de 23% para o estresse severo em relação ao
controle. Sob condições de estresse severo, o CL001 foi o único que apresentou
incremento significativo (23,8%) para o acúmulo deste soluto (Tabela 2.2),
evidenciando, que o mesmo pode apresentar uma característica de resistência a
condições adversas.
Maia at al. (2007), trabalhando com milho submetido à deficiência hídrica
encontraram um incremento superior a 30% em relação ao tratamento controle. Esse
maior acúmulo de açúcares deve ser causado pela aproximação da fase de maturação
das plantas, quando a mesma necessitará de mais reservas (PIMENTEL, 1999) ou até
mesmo de manter o nível de água nas folhas e induzir ajustamento osmótico na planta,
visando um equilíbrio osmótico celular (MAIA et al.,2007).
Por outro lado, Gonçalves (2008) observou redução significativa de (28%) de
carboidrato solúvel em variedades de cana-de-açúcar submetidas a estresse hídrico.
57
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
Considerando as variáveis relacionadas ao estresse oxidativo, observo-se efeito
significativo, pelo teste F, dos fatores G e CH e sua interação sobre MAD e a atividade
das enzimas CAT e APX. Para a atividade as SOD efeito isolado de G e CH (Tabela
2.3). Houve aumento na concentração de MDA (em média de 38,85%) quando as
plantas foram submetidas a estresse hídrico, sendo os genótipos CL002, RB931011 e
RB931013 os que apresentaram maiores incrementos (38,86%, 37,41% e 37,20%,
respectivamente) em comparação ao controle (Figura 2.1 A e B).
Considerando-se os genótipos na condição de controle, observou-se a maior
concentração deste soluto no clone CL003. Dessa forma, estes resultados corroboram os
encontrados em cana-de-açúcar por Chagas et al. (2007) e em alfafa por Wang et al.
(2009) ambos sob condições de restrições hídricas.
De modo geral tem sido observado que a magnitude dos danos de membrana é
diferente entre espécies ou genótipos e em resposta a intensidade e duração do estresse
(ASADA et al., 1999).
No presente trabalho, as concentrações foliares de MDA
evidenciaram claramente que as plantas de cana-de-açúcar sofreram danos oxidativos
aos lipídeos de membranas quando submetidos à seca. Segundo Costa (2009), os danos
oxidativos em plantas irrigadas, estão ligados a lipídeos de membranas, enquanto de
plantas estressadas a degradação de pigmentos fotossintéticos. Entretanto, a produção
destas espécies EROs, 1O2 e H2O2, sob condições de crescimento pode não ser limitante,
pois são comumente reduzidas pelas atividades das enzimas que compõem o sistema de
defesa oxidativa nas plantas (MITTLER, 2002).
Tabela 2.3 Valores de F obtidos da análise variância aldeído malônico (MDA),
superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e ascorbato peroxidase (APX) em seis
genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água
Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60%) e estresse severo (0 a 20%
AD), cultivados em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o plantio.
Fonte de Variação
Análise Oxidativa
Genótipos (G)
Cond. Hídrica (CH)
MDA
61,240**
57,083**
SOD
16,409**
42,409**
CAT
61,240**
46,154**
APX
248,039**
51,618**
G x CH
10,983**
0,976ns
2,952*
13,623**
CV (%)
16,15
6,62
9,90
6,62
ns, e **, * não significativo e significativo a 1 e a 5% de probabilidade.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
A
70
ABa
50
MDA
nmol g MF-1
Aa
ABa
60
40
58
Bb
ABb
ABb
ABb
ABb ABb
30
20
10
0
RB931011
RB931013
C
EM
RB72910
ES
B
70
60
Ba
Ba
MDA
nmol g MF-1
50
40
ABb Bb
Bb
Aa Aa
Ba
Bb
30
20
10
0
CL001
CL002
C
EM
CL003
ES
Figura 2.1 Teor de aldeído malônico (MDA) em três variedades RB931011, RB931013
e RB72910 (A) e em três Clones CL001, CL002 e CL003 (B) de cana-de-açúcar
submetidos aos níveis de estresse hídrico em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o
plantio C = controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), EM = estresse
moderado (40 a 60% AD) e ES = estresse severo (0 a 20% AD).
Médias seguidas de letras iguais na mesma coluna, tanto para tratamentos dentro de genótipos (letras
minúsculas), como para variedades dentro de tratamento (letras maiúsculas), não diferem estatisticamente
entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
A atividade das enzimas antioxidantes (SOD, APX e CAT) é geralmente
incrementada para promover melhor eliminação dos EROs e promover uma maior
proteção contra danos oxidativos (ASADA, 1999).
Em função dos níveis de estresse aplicados, observou-se um aumento médio na
atividade da enzima SOD (26,50%). A atividade desta enzima apresentou
59
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
comportamento diversificado entre os genótipos, sendo o RB931011 e o CL002 os que
apresentaram maior incremento na atividade da mesma enzima quando submetido a
estresse hídrico severo (26,5 e 23,3%, respectivamente) (Figura 2.2 A e B).
40
A
Aa
Superóxido Dismutase
(U mg Proteína -1 )
35
ABa
30
25
Aa
ABCab
ABb
ABa
ABa ABa Ba
20
15
10
5
0
RB931011
RB931013
C
EM
RB72910
ES
40
B
Superoxido Dismutase
(U mg Proteína -1 )
35
Aab
ABa
30
25
Aa
Ab
ABCa
ABa
Ba
Ba Ca
20
15
10
5
0
CL001
CL002
C
EM
CL003
ES
Figura 2.2 Atividade da superóxido dismutase (SOD) em três variedades RB931011,
RB931013 e RB72910 (A) e em três Clones CL001, CL002 e CL003 (B) de cana-deaçúcar submetidos aos níveis de estresse hídrico em casa-de-vegetação, aos 170 dias
após o plantio C = controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), EM =
estresse moderado (40 a 60% AD) e ES = estresse severo (0 a 20% AD).
Médias seguidas de letras iguais na mesma coluna, tanto para tratamentos dentro de genótipos (letras
minúsculas), como para variedades dentro de tratamento (letras maiúsculas), não diferem estatisticamente
entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
60
A variedade RB72910 apresentou maior atividade da SOD tanto para o controle
(26,97 U SOD mg proteina-1), quanto para o estresse moderado (32,67 U SOD mg
proteina-1) em relação aos demais genótipos. O que indica, possivelmente, que esse
genótipo é dotado de um sistema de defesa oxidativo eficiente. Esse efeito tão
expressivo na atividade da SOD é atribuído ao fato, de a enzima ser constantemente
associada como a primeira linha de proteção a seca (ZHANG et al., 2005; GRATÃO et
al., 2005).
Ao analisar o clone CL002 sob condições hídricas severa, observou um
incremento de 21,27% em relação ao controle (Figura 2.2 B). Na atividade a enzima
SOD esses valores foram superiores aos encontrados por Vasconcelos et al.,(2009) onde
os autores trabalhando com milho observaram incremento de 16,79 % ao 42 DAT, e
inferiores aos encontrados aos 60 após a aplicação dos tratamentos de restrições hídricas
(DAT) encontraram um aumento de 45,37% entres os tratamentos.
Para a atividade da APX, notou-se um pequeno incremento para o estresse
severo em relação ao controle (Figura 2.3 A e B). O genótipo CL002 foi o único que
apresentou aumento significativo quando as plantas foram submetidas a deficiência
hídrica severa, apresentando acréscimo de 30,23% em relação ao controle (Figura 2.3
B). Sem restrição hídrica as variedades RB931011 e RB72910 apresentaram maiores a
atividades 0,79 e 0,71 U APX mg proteína-1) da enzima enquanto o CL001 foi o que
apresentou a menor atividade (0,60 U APX mg proteína-1) (Figura 2.3 A).
O acréscimo na atividade da APX, foi semelhante aos relatados em milho por
Vasconcelos et al.,(2009), onde os autores encontram um acréscimo de 28,03% aos 60
apos a aplicação dos tratamentos de deficiência hidrica. A atividade da APX e da SOD,
são fatores importantes para neutralização das EROs geradas pela exposição das plantas
às condições adversas. Para evitar danos oxidativos, atividade da APX não deve ser
apenas alta, mas suficientemente equilibrada, de forma que possa eliminar o H2O2
gerado pela ação da SOD (ASADA et al.,1999).
61
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
1,40
A
Ascorbato Peroxidase
(U mg proteína -1 )
1,20
1,00
0,80
ABa Ba
Aa
Ba
Ba
Aa
ABa Ba
Aa
0,60
0,40
0,20
0,00
RB931011
RB931013
C
EM
ES
1,20
Ascorbato Peroxidase
(U mg proteína -1 )
RB72910
Aa
1,00
B
Ab
Ba
Ab
0,80
Aa
Ba Ba
Aa ABa
0,60
0,40
0,20
0,00
CL001
CL002
C
EM
CL003
ES
Figura 2.3 Atividade da Ascorbato peróxidase (APX) em três variedades RB931011,
RB931013 e RB72910 (A) e em três Clones CL001, CL002 e CL003 (B) de cana-deaçúcar submetidos aos níveis de estresse hídrico em casa-de-vegetação, aos 170 dias
após o plantio C = controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), EM =
estresse moderado (40 a 60% AD) e ES = estresse severo (0 a 20% AD).
Médias seguidas de letras iguais na mesma coluna, tanto para tratamentos dentro de genótipos (letras
minúsculas), como para variedades dentro de tratamento (letras maiúsculas), não diferem estatisticamente
entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
Para a atividade da CAT verificou-se um aumento médio nos genótipos de
24,24% quando as plantas foram submetidas ao estresse severo (Figura 2.4). Notou-se
62
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
as maiores atividades da catalase nos tratamentos de maior restrição hídrica nos
genótipos RB931011 e RB931013.
0,07
Aa ABa Aa
ABa
Catalase
(U mg proteína-1 )
0,06
Aa
Aa
A
BBCa
ABCa
0,05
CDb
0,04
0,03
0,02
0,01
0,00
RB931011
RB931013
C
EM
ES
ABa
ABa Aa
RB72910
0,07
B
Catalase
(U mg Proteína-1 )
0,06
Aa
0,05
BCDa BCa
Aa
Cab
0,04
Db
0,03
0,02
0,01
0,00
CL001
CL002
C
EM
CL003
ES
Figura 2.4 Atividade da catalase (CAT) em três variedades RB931011, RB931013 e
RB72910 (A) e em três Clones CL001, CL002 e CL003 (B) de cana-de-açúcar
submetidos aos níveis de estresse hídrico em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o
plantio C = controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), EM = estresse
moderado (40 a 60% AD) e ES = estresse severo (0 a 20% AD).
Médias seguidas de letras iguais na mesma coluna, tanto para tratamentos dentro de genótipos (letras
minúsculas), como para variedades dentro de tratamento (letras maiúsculas), não diferem estatisticamente
entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
63
O CL001 foi o único genótipo que apresentou aumento significativo (31,25%)
na atividade da CAT quando as plantas foram submetidas à restrição hídrica severa
(Figura 2.4). Com os elevados valores de atividade da SOD (figura 2.2), pela catálise de
radicais peróxidos O2- a oxigênio molecular e H2O2, enzimas como a APX e CAT
eliminam essas moléculas, embora que a última, por apresentar baixa afinidade pelos
radicais de peróxido de hidrogênio, requeira altas concentrações de EROs
(VASCONCELOS et al,. 2009).
Em alfafa a CAT demonstrou-se eficiente na
eliminação H2O2, e inibiu a ação das EROs, assim protegendo assim as plantas de danos
oxidativos causados por estresse salino (WANG et al., 2009).
A atividade da catalase do presente estudo foi inferior aos relatados por
Vasconcelos et al. (2009), com restrição hídrica em milho, os quais encontraram
redução de 45,8%
em relação ao controle. Já aos 60 DAP os mesmos autores
observaram um redução de apenas 6,9% da atividade desta enzima nas folhas das
plantas de milho. Em adição, Costa et al. (2005), observaram em folhas de sorgo um
aumento médio de 16,5%. Na atividade da catalase foram encontradas diferentes
respostas ao estresse hídrico, aumentando, diminuindo ao ate mesmo se mantendo
estável (VASCONCELOS et al. 2009).
Contudo, como as atividades das enzimas APX e CAT se mostraram estáveis
em alguns dos genótipos de cana-de-açúcar sob déficit hídrico, pode-se inferir que o
estresse hídrico desencadeou uma produção razoável de O2-. Assim, a detoxificação das
plantas pode ser atribuída à atividade da SOD nos cloroplastos (MITTLER, 2002), ou
como também com ação direta O2-, com o ascorbato e glutationa reduzida (ASADA,
1999).
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
64
3.4 CONCLUSÕES
As plantas de cana-de-açúcar apresentaram incremento nos teores de N-α-amino
solúveis e prolina livres e redução no teor de proteínas solúveis quando submetidas a deficiência
hídrica, sendo estes efeitos mais pronunciados no genótipo RB931011, indicando que o mesmo
apresenta maior capacidade de ajuste osmótico e proteção molecular, sob condições de estresse
hídrico.
Não houve contribuição de carboidrato solúvel nos genótipos de cana-de-açúcar para
ajuste osmótico, pois o déficit hídrico promoveu redução na concentração deste osmorregulador.
As plantas submetidas a deficiência hídrica sofrem danos oxidativos às membranas, e
componentes lipídicos indicado pelo teor de MDA, sendo mais pronunciado no clone CL002 o
qual apresenta respostas a este dano aumentando as atividades das enzimas SOD e APX.
CAPÍTULO 3
Desenvolvimento inicial de seis genótipos de cana-de-açúcar sob
condições de deficiência hídrica
3.1 INTRODUÇÃO
Na atualidade, o Brasil é o maior produtor mundial, tanto de açúcar quanto de
álcool anidro, para fins combustíveis o que o coloca em uma posição privilegiada para
atender às necessidades de maiores exportações. O país apresenta duas regiões
produtoras, com safras alternadas, podendo manter sua presença no mercado mundial ao
longo de todo o ano (CONAB, 2010), pois conta com uma avançada tecnologia de
produção de álcool anidro a partir da cana-de-açúcar (OLIVEIRA et al. 2007). A canade-açúcar é uma planta perene da família Poaceae, do gênero Saccharum, sendo que os
atuais cultivares são híbridos interespecíficos. É uma planta C4 com alta capacidade
fotossintética, especialmente nas condições tropicais, necessitando concentrações altas
de CO2 para seu metabolismo, apresentando maior desenvolvimento em regiões mais
quentes.
O estudo de componentes como área foliar, altura, diâmetro de colmos e massa
seca total em cultivares de cana-de-açúcar permite correlacioná-la com o seu potencial
produtivo. O limbo foliar é responsável pela produção da maior parte dos carboidratos
essenciais ao crescimento e desenvolvimento dos vegetais (HERMANN & CÂMARA,
1999). Benincasa (2003) relata que as folhas são os órgãos responsáveis por 90% da
massa seca acumulada nas plantas, resultante da atividade fotossintética. Assim,
períodos de estresse hídrico causam a diminuição da área foliar, devido à aceleração do
processo de senescência das folhas verdes (INMAM-BAMBER, 2004) e estreitamento
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
66
do terço médio do limbo foliar, em razão da redução na expansão e divisão celular
(TAIZ & ZEIGER, 2009).
A depender da severidade do estresse hídrico, o mesmo altera diversos processos
como: captação da radiação, condutância estomática, transpiração, respiração e
fotossíntese que em última instância determinam o rendimento da cultura, pois o total
de água usado por uma cultura está inteiramente associado com a atividade
fotossintética e produção de matéria seca (TOLLENAR & AGUILERA, 1992; QING et
al., 2001). Oliveira et al. (2007) acrescentam que em condições de estresses ambientais,
os genótipos sensíveis seriam mais prejudicados por reduzirem o número de perfilhos e
o diâmetro do colmo influenciando em sua produção total de matéria seca. Oliveira et
al. (2004), salienta ainda que pode haver redução no diâmetro devido ao alto custo de
demanda energética no caso de possível correlação entres as duas variáveis.
Diante do exposto, o presente trabalho tem por objetivo avaliar o crescimento
inicial de seis genótipos de cana-de-açúcar, cultivados em casa-de-vegetação, sob
diferentes níveis de deficiência hídrica.
3.2 MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi conduzido em casa-de-vegetação e no laboratório de Fisiologia
Vegetal da Unidade Acadêmica do Centro de Ciências Agrárias, da Universidade
Federal de Alagoas, localizado no município de Rio Largo (09°28’ S, 35°49’ W e 127 m
de altitude), no período de 11/11/2008 a 07/04/2009. Foram utilizados seis genótipos de
cana-de-açúcar (Saccharum spp.) oriundos do programa de melhoramento genético da
cultura (PMGCA/CECA/UFAL). Deste, três são variedades comerciais (RB931011,
RB931013 e RB72910) e três são materiais em processo de seleção, identificados nesse
trabalho como (CL001, CL002 e CL003). O experimento foi disposto em delineamento
inteiramente ao acaso, em arranjo fatorial, 6 (genótipos) x 3 (níveis de água) e quatro
repetições. Através da analise do solo através da curva de retenção de umidade, obtevese o ponto de murcha permanente (a -1,5 MPa) e a capacidade de campo (a -0,03 MPa),
sendo os mesmos de 10,5 e 25% da massa seca do solo, respectivamente. Os níveis
foram assim definidos: controle (80-100% da água disponível no solo AD); estresse
moderado (40-60% AD); e estresse severo (0-20% AD).
O material vegetal utilizado para plantio consistiu de toletes com uma gema,
previamente tratados com solução de hipoclorito de sódio a 0,1% (v/v) e com o
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
67
fungicida Derosal 500 na dose de 100 mL/100 kg e semeados em caixas plásticas
contendo substrato na proporção 2:2:1, solo:fibra de coco:torta de filtro,
respectivamente. No dia 07/11/2008, aos dezenove dias após a semeadura, foram
transplantadas duas plântulas para cada vaso plástico contendo 15 kg de solo,
previamente destorroado e peneirado. Após o estabelecimento das plantas, aos 80 dias
após o transplantio, os vasos foram pesados diariamente com o auxílio de uma balança
digital, para estabelecimento dos níveis de água de acordo com os tratamentos adotados.
Os dados meteorológicos foram registrados a cada 15 minutos, em uma estação
meteorológica automática (Weather Station) modelo WS – GP1 (AT DELTA – T
Devices, Cambridge – England) localizada na casa-de-vegetação, ao longo do período
de imposição dos tratamentos, os quais foram coletados e posteriormente coletados e
transformados, para dados horários e calculados as medias diárias (Apêndices).
As variáveis analisadas foram: área foliar (AF), diâmetro do colmo (Φcolmo),
altura de plantas (hplanta), número de perfilhos (Unid), massa seca de folhas, massa seca
de colmo mais bainha (C+B), massa seca parte aérea (PA), massa seca das raízes (R),
relação raiz parte aéra (R/PA) e material seca total (Ms.Total).
A área foliar (AF) foi determinada semanalmente a partir dos 80 da, imposição
dos tratamentos, contando-se o número de folhas verdes (folha totalmente expandida
com no mínimo de 20% de área verde, contada a partir da folha +1), medido-se o
comprimento e largura do terço médio do limbo na folha +3 da planta principal, com o
auxilio de uma trena métrica. Procedeu-se o cáculo utilizando a fórmula proposta por
Hermann e Câmara (1999):
AF= C x L x 0,75 x (N+2),
C= é o comprimento do limbo da foliar,
L= é largura do terço médio da folha +3 e o 0,75 é fator de correção para a área foliar
das gramíneas,
N= o número de folhas expandidas, com no mínimo 20% de área verde.
Os resultados de área foliar, após serem aplicadas as equações polinomiais de
terceiro grau como descrito por Benincasa (2003) (Tabela 3.3), aplicou-se a derivada
primeira para calcular o mínimo e máximo pico de crescimento.
Aos 170 DAT, na coleta final do experimento, foram determinados o diâmetro
do colmo e altura de plantas com a ajuda de um paquímetro digital e de uma trena
métrica e contou-se o número de perfilhos. Após a coleta, os colmos foram seccionados
para melhor secagem, e as raízes peneiradas e lavadas em água corrente.
68
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
Posteriormente, o material vegetal, foi levado a estufa de circulação forçada de ar, a
65°C, até a secagem (folhas e raízes necessitam de 72 horas e colmo + bainha de 96
horas) até atingir o peso constante.
Os dados foram submetidos a análise de variância e, dependendo da variável,
procedeu-se teste de médias (Tukey a 5% de probabilidade) ou análise de regressão.
3.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Houve efeito altamente significativo pelo teste F, a nível de 1% de
probabilidade, para número de perfilhos e área foliar dos fatores genótipo (G) e
condição hídrica (CH) e sua interação. Para diâmetro notou-se efeito altamente
significativo, a nível de 1%, de G e (CH) isoladamente pelo teste F. Para altura de
plantas notou-se efeito altamente significativo a nível de 1% pelo teste F de (G) e (CH)
e da interação G x CH a nível de 5% de probabilidade pelo teste F. Tabela 3.1.
Em geral, houve redução do perfilhamento de acordo com a intensidade do
estresse hídrico. Verificou-se respostas diferenciadas para os genótipos, sobretudo para
o CL001 que, em condições de estresse severo apresentou o menor número de perfilhos
quando comparado aos demais.
As variedades RB931011 e RB931013 apresentaram número de perfilhos
semelhantes na condição de controle.
Tabela 3.1 Valores de F obtidos da análise variância para altura de planta (hplanta),
diâmetro do colmo (Φcolmo), Número de perfilhos (Unid) e área foliar (AF) de seis
genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água
Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20%
AD) cultivadas em casa-de-vegetação aos 170 dias após o plantio.
Análise de Crescimento
Perfilhos(unid)
61,240**
57,083**
Φcolmo (cm)
G x CH
CV (%)
Fonte de Variação
Genótipos (G)
Cond. Hídrica (CH)
16,409**
42,409**
hcolmo(cm)
61,240**
46,154**
AF(cm)
248,039**
51,618**
10,983**
0,976ns
2,952*
13,623**
16,15
6,62
9,90
6,62
ns, ** e * não significativo, significativo a 1 e 5% de probabilidade, pelo teste F.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
69
Na condição de controle, o genótipo CL001 apresentou o maior número de
perfilhos enquanto que o genótipo CL003 o menor número. A variedade RB72910
apresentou uma alta capacidade de perfilhamento, sem redução significativa devido a
severidade do estresse, indicando apresentar uma tolerância à restrição hídrica (Tabela
3.2). Esse comportamento corrobora os encontrado por Oliveira et al. (2004), em
variedades de cana-de-açúcar, sob níveis de irrigação em condições de campo.
Porém, Gonçalves (2008), trabalhando com níveis de estresse hídrico em casade-vegetação verificou respostas diferentes em quatros variedades de cana-de-açúcar,
em que apresentaram o menor número de perfilhos de acordo com a intensidade do
estresse. Da mesma forma, Oliveira et al. (2004), trabalhando em condições de campo
com a variedade RB72454 aos 135 após o plantio encontraram valores de perfilhamento
superiores.
Tabela 3.2 Altura de planta (hplanta), diâmetro do colmo (Φcolmo), número de perfilhos
(Unid) e área foliar (AF) de seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos
tratamentos controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), estresse moderado
(40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD) cultivadas em casa-de-vegetação aos
170 dias após o plantio.
Perfilhos
hcolmo
AF
Φcolmo
(Unid)
(cm)
(cm2)
(cm)
Variedades
x Estresse hidrico
2,75 BCa
1,79 Aa
104,25ABa 3007,53 ABa
RB931011
C
2,25 Cab
1,74 ABab
83,45 Bb
2817,49 Aa
EM
2,00Bb
1,60 Ab
79,750Ab
2733,53 Aa
ES
3,00BCa
1,85 Aa
71,48 Da
2590,05 Ba
RB931013
C
2,75Ba
1,81 Aab
69,63 Ba
2474,03 Aa
EM
1,00Cb
1,67 Ab
48,00 Bb
2392,87 Aa
ES
3,75 Ba
1,27 Ba
82,83 CDa 3147,60 ABa
RB72910
C
3,75Aa
1,24 Ca
75,08 Ba
2659,98 Aa
EM
3,25Aa
1,23 Ba
60,33 Bb
2626,80 Aa
ES
4,75Aa
1,69
Aa
75,75
Da
2697,85 Ba
CL001
C
4,25 Aa
1,56 Ba
57,25 Cb
2431,72 Aa
EM
2,65 Bb
1,54Aa
54,80 Bb
2241,85 Aa
ES
2,75BCa
1,73Aa
91,13 Ca
2924,80 ABa
CL002
C
1,00 Db
1,69ABab
81,20 Ba
2763,74 Aab
EM
1,00 Cb
1,55Ab
61,60 Bb
2339,63 Ab
ES
2,25Ca
1,67 Aa
112,83 Aa 3397,66 Aa
CL003
C
1,75 Dab
1,64 ABa
108,68 Aa 3042,12 Aab
EM
1,25 BCb
1,53 Aa
81,33 Ab
2578,98 Ab
ES
2,53
1,59
77,75
2322,15
Media Geral
Médias seguidas de letras iguais na mesma coluna, tanto para tratamentos dentro de
genótipos (letras minúsculas), como para variedades dentro de tratamento (letras
maiúsculas), não diferem estatisticamente entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo
teste de Tukey.
Genótipos
Trat.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
70
Para diâmetro de colmos, as variedades RB931011 e RB9391013 foram as que
apresentaram os maiores valores no tratamento controle, sendo a primeira, aquele que
apresentou a maior redução no diâmetro do colmo (10,5%) quando submetido ao
estresse severo, comportando-se como o mais sensível quando comparado aos outros,
para essa variável. Outros genótipos como a RB72910 e os clones CL001, CL003 não
apresentaram reduções significativas no diâmetro do colmo com a severidade dos níveis
de deficiência hídrica (Tabela 3.2).
Resultados semelhantes foram observados por Gonçalves (2008), o qual testou
níveis de déficit hídrico em quatros variedades de cana-de-açúcar, em casa-devegetação, observando que as variedades SP79-1011 e RB98710 não apresentaram
reduções significativas no diâmetro do colmo. Nesse sentido, Oliveira et al. (2004)
relataram que, ao analisar o ciclo completo de plantas de cana-de-açúcar, nem sempre a
variedade que apresenta maior capacidade de perfilhamento, será mais produtiva no
final da safra.
Quando se avaliou altura de colmos, as plantas apresentaram reduções medias de
25%, com o aumento da deficiência hídrica. Os genótipos RB72910, CL001, CL003 se
comportaram de modo semelhante com reduções de 27,2, 27,6 e 27,9 %,
respectivamente. A variedade RB931011 sofreu a menor redução (23,5%) (Tabela 3.2).
Com a severidade da deficiência hídrica, as maiores reduções (32,9 e 32,4%) foram para
os RB931013 e CL002, respectivamente, de modo que, o primeiro apresentou a menor
altura para o estresse severo, aos 170 DAT.
Decréscimos na altura também foram observados por Árias et. al., (1996), em
cana-de-açúcar, onde os mesmos encontraram reduções de 30% em plantas em níveis de
déficit hídrico de 80 à 20% da capacidade de campo, tendo o primeiro como controle e
o segundo como estresse severo. Assim, os genótipos RB72910 que não apresentaram
reduções significativas para o número de perfilhos, poderiam investir maior quantidade
de suas energias metabólicas para crescimento de colmos e produção total (Olivera
et.al., 2004) (Tabela 3.2).
Sob condições de déficit hídrico houve na área foliar das plantas de
aproximadamente, com redução média próximos a 25% para a deficiência hídrica mais
severa em comparação ao controle (Tabela 3.2). Mesmo não apresentando diferença
estatística entre os níveis de água, as variedades RB931013 e RB72910 foram as que
apresentaram os menores valores médios de área foliar. Durante o estudo, observou-se
também, que as plantas da variedade RB72910 apresentaram folhas mais numerosas,
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
71
porém com limbo mais estreito e curto, em comparação aos demais genótipos (dados
não mostrados).
Estatisticamente os clones CL002 e CL003 foram os que apresentaram as
maiores reduções no valor médio de área foliar aos 170 DAT (20,1 e 24,1%), sob
condições de deficiência hídrica severa. Nessas condições CL002 foi o que apresentou o
menor número de perfilhos, o que possivelmente resultou em maior investimento de
recurso, em altura de colmos e área foliar (OLIVEIRA et al., 2004).
De acordo com o estudo do desenvolvimento da área foliar no período de 80 a
170 DAT, (Figura 3.1) em função dos tratamentos impostos, calculados a partir da
derivada primeira das equações polinomiais cúbicas, apresentadas na Tabela 3.3, os
genótipos apresentaram comportamentos diferenciados. O tratamento controle e estresse
moderado apresentaram as maiores médias para área foliar. O clone CL003 foi aquele
que apresentou os maiores valores de área foliar no tratamento controle aos 144 DAT, e
para o estresse moderado aos 156 dias.
Da mesma forma observou-se a menor área foliar para o clone CL001 aos 147
DAT tanto para o tratamento controle quanto para o estresse moderado. Para o estresse
severo a variedade RB931011 e o clone CL002 apresentaram a maior e menor área
foliar aos 148 dias.
Esses valores corroboram aqueles obtidos por Oliveira et al. (2004), trabalhando
com níveis de irrigação, em três variedades de cana-de-açúcar, sob condições de campo,
quando comparado ao controle, que observaram ainda, que nesta época essa cultura é
capaz de translocar seus fotossimilatos para produção de novos perfilhos, reduzindo
assim, a capacidade de crescimento do seu limbo foliar. Já Gonçalves, (2008) estudando
déficit hídrico em quatro variedades de cana-de-açúcar encontrou valores superiores
para o tratamento controle.
72
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
4000
C L001
R B 931011
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
4000
C L002
R B 931013
Áre a F o lia r c m 2
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
4000
R B 72910
C L003
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
60
80
100
120
140
160
60
80
100
120
140
160
Figura 3.1 Estudos de desenvolvimento da área foliar, em cm2, de seis genótipos de
cana-de-açúcar de 80 a 170 DAT submetidos aos tratamentos:
controle (80 a 100%
AD), estresse moderado,
(40 a 60% AD) e estresse severo,
(0 a 20% AD)
cultivados em casa-de-vegetação aos 170 dias após o plantio.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
73
Todos os genótipos apresentaram uma alta taxa de senescência foliar devido
provavelmente, ao aumento da taxa de etileno nas folhas, em respostas a deficiência
hídrica (TAIZ & ZEIGER, 2009). Além das limitações causadas as planta pelo espaço
onde foram cultivadas, durante o período de estudo, o que agravou o efeito do estresse
hídrico, pois segundo INMAN-BAMBER (2004) as temperaturas elevadas em períodos
de estresse hídrico causam a diminuição da área foliar, pois aceleram o processo de
senescência das folhas verdes.
Tabela 3.3 Equações de regressão e coeficientes de determinação para área foliar (AF)
de seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da
Água Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0
a 20% AD) cultivadas em casa-de-vegetação aos 170 dias após o plantio.
Genótipos Trat.
Equações cúbicas
AF= -0,0024x3 + 0,4679x2 + 21,537x - 2311,4
RB931011 C
EM AF= -0,0086x3 + 2,8573x2 - 278,49x + 9516,2
AF= -0,0138x3 + 4,8452x2 - 525,44x + 19408
Es
R =0,949
R2=0,977
R2=0,949
N. Sig (%)
P<0,0001
P<0,0001
P<0,0001
RB931013 C
EM
Es
AF= -0,0192x3 + 6,7141x2 - 731,83x + 26621
AF= -0,0196x3 + 7,0052x2 - 783,46x + 29042
AF= -0,0135x3 + 4,923x2 - 563,88x + 21826
R2=0,946
R2=0,981
R2= 0,875
P<0,0001
p< 0,0001
p< 0,0005
RB72910
C
EM
Es
AF= -0,0052x3 + 1,7038x2 - 154,55x + 5526,5
AF= -0,0101x3 + 3,5366x2 - 378,9x + 14218
AF= -0,0104x3 + 3,8385x2 - 440,49x + 17463
R2= 0,944
R2= 0,949
R2= 0,882
p< 0,0001
p< 0,0001
p< 0,0002
CL001
C
EM
Es
AF= -0,0126x3 + 4,2989x2 - 446,76x + 15824
AF= -0,0128x3 + 4,5197x2 - 493,93x + 18419
AF= -0,0127x3 + 4,5431x2 - 506x + 19222
R2= 0,954
R2= 0,954
R2= 0,915
p< 0,0001
p< 0,0001
p< 0,0001
CL002
C
EM
Es
AF= -0,0033x3 + 0,801x2 - 23,159x - 273,47
AF= -0,0023x3 + 0,6001x2 - 22,817x + 532,22
AF= -0,0066x3+2,2000x2-226,33x+8543,4
R2= 0,961
R2= 0,942
R2= 0,955
p< 0,0001
p< 0,0001
p< 0,0001
CL003
C
EM
Es
AF= -0,0057x3 + 1,6564x2 - 123,51x + 3976
AF= -0,0117x3 + 3,9397x2 - 399,7x + 14396
AF= -0,0099x3 + 3,2405x2 - 316,99x + 11107
R2= 0,959
R2= 0,932
R2= 0,859
p< 0,0001
p< 0,0001
p< 0,0009
2
74
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
Considerando-se a produção de massa seca, foram observadas diferentes respostas
ao déficit hídrico entre os genótipos. Para massa seca foliar houve efeito altamente
significativo de genótipos e condição hídrica a nível de 1% de probabilidade, pelo teste
F, e interação significativa entre os fatores a nível de 5%. Para as variáveis
colmo+bainha (C+B), massa seca da parte aérea (PA), massa seca das raízes (MsR) e
MStotal houve efeito altamente significativo de todos os fatores estudados e de sua
interação a nível de 1% de probabilidade, pelo teste F. A relação entre a massa seca da
raiz e da parte aérea (R/PA) apresentou efeito altamente significativo de genótipos e da
interação x genótipos condição hídrica a nível de 1% de probabilidade pelo teste F e
condição hídrica, a nível de 5% de probabilidade, pelo teste F (Tabela 3.4).
As plantas submetidas a níveis reduzidos de água disponível (AD), apresentaram
diferentes patamares de redução na produção de matéria seca, diferindo tanto do
controle quanto entre os genótipos (Tabela 3.5).
Assim, os genótipos CL002 e CL003 apresentaram a maior massa seca foliar no
tratamento controle, entretanto o primeiro apresentou a maior redução nesse variável
quando submetido deficiência hídrica severa (32,02%). Além de apresentar a menor
massa seca foliar para o estresse severo, as variedade RB931013 e RB72910
apresentaram reduções na massa foliar de mesma ordem para o estresse moderado
(25,03 e 28,59%, respectivamente).
Tabela 3.4 Valores de F obtidos da análise de variância para produção de matéria em
folhas, colmos + bainhas (C+B), e parte aérea (PA),e massa seca de raízes (MsR) ,
relação raiz/parte aérea (R/PA) e matéria seca total (MS.Total) de seis genótipos de
cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água Disponível do
solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD)
cultivadas em casa-de-vegetação aos 170 dias após o plantio.
Massa seca (g)
MsR
Fonte de Variação
Folha
C+B
PA
Genótipos (G)
Cond. hídrica (CH)
153,58**
30,46**
346,05**
144,87**
354,58**
97,48**
8,88*
5,50
14,23**
7,35
11,44**
5,54
G x CH
CV (%)
R/PA
Ms.Total
198,59**
73,58**
7,54**
2,35*
433,07**
128,79**
14,15**
6,27
2,94**
6,39
16,73**
4,79
ns, ** e * não significativo, significativo a 1 e 5% de probabilidade, pelo teste F.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
75
Por outro lado, os genótipos RB931911 e CL001 apresentaram comportamentos
semelhantes para o controle, em contrapartida, o segundo apresentou uma redução de
24,29% para o estresse severo em relação ao controle (Tabela 3.5). Superiores a esses,
Gonçalves (2008) estudando cana-de-açúcar sob condições de restrições hídricas
moderadas encontrou redução na massa seca foliar de 39,5% para a variedade RB72454.
Reduções na matéria seca de folhas também foram observadas por Galbiatti et al.
(2004), que encontraram decréscimo de 28,5% entre o tratamento controle e o
tratamento que não recebeu irrigação, durante a fase de crescimento vegetativo, em
milho.
Quanto à matéria seca do C+B, notou-se diferença significativa, entre os níveis
de água pelo teste Tukey, com reduções superiores a 40,0%. Observou-se, que quando
bem suprida (tratamento controle) a variedade RB931011 apresentou o rendimento mais
elevado em comparação às demais (Tabela 3.5). Nas variedades essa variável é de
fundamental importância para o setor da agro-indústria açucareira. Analisando as
respostas na, nota-se que os genótipos RB931011, RB931013 e CL003 apresentaram
comportamentos semelhantes quando comparado com o tratamento controle,
apresentando respectivas reduções de 40,20, 40,25 e 48,20 %, nos C+B sendo que, o
primeiro apresentou a menor redução para o estresse moderado (12,34%).
De forma diferente o RB72910 não apresentou diferença significativa para o
estresse moderado com relação ao controle. Contudo, os CL002 e CL001 se
comportaram de maneira semelhantes apresentando a maior (53,03%) e a menor
(32,7%) redução no estresse severo quando comparado ao controle , respectivamente.
Resultados diferentes, em condições de campo, foram obtidos por Silva et al. (2007), os
quais encontraram redução na matéria seca de colmos + bainhas de até 20,9% quando
comparado ao controle, em oito variedades de cana-de-açúcar sob deficiência hídrica.
Da mesma forma, Robertson et al. (1999), estudando a fisiologia e
produtividade de cana-de-açúcar submetida a deficiência hídrica, em três experimentos
no inicio e no meio do ciclo da cultura em condições de campo, encontraram redução
média na matéria seca de colmos superior a 30%.
76
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
Tabela 3.5 Produção de massa seca em folhas, colmos + bainhas (C+B), e parte aérea
(PA), e massa seca de raízes (MsR), relação raiz/parte aérea (R/PA) e matéria seca total
(Ms.total) de seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80
a 100% da Água Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse
severo (0 a 20% AD) cultivadas em casa-de-vegetação aos 170 dias após o plantio.
Genótipos Trat.
Folha (g)
RB931011 Cont 28,89 ABa
Est.M 25,97 Cb
Est.S 23,42 Bc
RB931013 Cont 26,76 Ba
Est.M 25,25 Ca
Est.S 20,06 Cb
RB72910 Cont 30,92 Aa
Est.M 30,74 Aa
Est.S 21,95 BCc
CL001
Cont 27,54 Ba
Est.M 27,30 BCa
Est.S 20,82 BCb
CL002
Cont 31,26 Aa
Est.M 29,18 ABa
Est.S 21,25 BCb
CL003
Cont 31,72 Aa
Est.M 30,62 Aa
Est.S 29,33 Aa
Massa seca (g)
C+B
PA
61,40 Aa 90,29 Aa
41,89 Ab 67,86 Ab
36,72 Ac 60,14 Ac
31,58 Ca
58,34 Ca
26,42 Cb 51,67 Bb
18,87 CDc 38,92 BCc
32,26 Ca
63,18 Ca
32,01 Ba
62,75 Aa
16,69 Db 37,22 Cb
30,40 Ca
57,91 Ca
27,08 Ca
54,39 Ba
21,67 BCb 42,50 BCb
51,06 Ba
82,33 Ba
37,70 Ab 66,88 Ab
23,99 BCc 45,47 Bc
49,23 Ba
80,94 Ba
39,89 Ab 70,52 Ab
25,50 Bc
54,84 Ac
MsR
R/PA
31,78 Aa 0,35 Bb
28,89 ABb 0,40 Aa
25,11 Ab 0,42 ABa
21,58 Ba 0,37 ABa
19,69 Cb 0,38 Aa
14,64 Cc 0,38 Ba
23,67 Ba 0,37 ABa
23,13 ABb 0,37 Aa
16,59 BCc 0,38 Aa
21,88 Ba 0,38 ABb
21,75 Ca 0,40 Aab
18,40 Bb 0,43 Aa
28,55 Aa 0,35 Aa
24,05 Bb 0,36 Aa
17,69 BCc 0,39 Ba
31,32 Aa 0,39 ABa
29,20 Aa 0,41 Aa
23,04 Ab 0,42 ABa
Ms.Total
122,07 Aa
95,75 Ab
85,25 Ac
79,92 Ca
71,36 Ba
53,56 Cb
86,85 Ba
85,88 Aa
53,81 Cb
79,79 Ca
76,14 Ba
60,90 BCb
110,88 Ba
90,93 Ab
63,16 Bc
112,26 Ba
99,72 Ab
77,88 Ac
26,94
33,57
60,34
25,50
0,42
86,04
Media Geral
Médias seguidas de letras iguais na mesma coluna, tanto para tratamentos dentro de genótipos
(letras minúsculas), como para variedades dentro de tratamento (letras maiúsculas), não diferem
estatisticamente entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey.
Ao analisar a massa seca da parte aérea (PA=Folhas+C+B), observou-se
ocorrência de reduções significativas superiores a 40%, nas plantas submetidas ao
estresse severo quando comparado ao controle, sendo essa redução inferior a encontrada
por Gonçalves, (2008) em cana (52,6%), e superior a de Inman-Bamber (2004) (18,1%)
e Robertson et al. (1999) (25%) que encontraram reduções na biomassa final de canade-açúcar submetida a estresse hídrico. Com exceção de Gonçalves (2008), os demais
autores trabalharam em condições de campo o que explica as menores reduções.
A variedade RB931011 foi a que apresentou a maior produção de massa seca da
parte aérea tanto para o controle, quanto para o estresse severo, indicando que essa
variedade mesmo sob deficiência hídrica severa se destaca dos demais.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
77
O CL002 apresentou a maior redução da massa seca da parte aérea para o
estresse severo quando comparado ao controle (44,70%), demonstrando evidencias de
uma maior suscetibilidade desse genótipo à seca. Já os genótipos RB72910 e CL003
apresentaram comportamento semelhante com reduções de 30,90 e 32,25 %,
respectivamente e o clone CL001 foi aquele que a menor redução (26,61%) entre os
tratamentos, com a diminuição da disponibilidade hídrica.
Nable et al., (1999) afirmaram que osefeitos do estresse hídrico em curto
período de tempo, podem ser reversíveis ou não, interferindo, talvez, em perdas de
rendimento. Em contrapartida, Santos & Carlesso (1998) e Robertson et al. (1999),
relatam que a ocorrência de déficit hídrico quando a cultura da cana-de-açúcar está
estabilizada pode proporcionar impactos deletérios no rendimento final, pois afeta o
desenvolvimento das estruturas vegetativas das plantas.
Os genótipos RB931013 e CL002 foram os que apresentaram maior
sensibilidade ao déficit hídrico, com as reduções de 32,20 e 38,00% no estresse severo
em relação ao controle para massa seca da parte aérea.
Quando submetidos ao tratamento controle, os RB931011 e o CL003
comportaram-se de modo semelhante quanto ao acúmulo de massa seca de raízes, esses
genótipos apresentaram o mesmo comportamento na produção da massa seca da PA. Os
genótipos RB72910 e CL001 apresentaram valores de massa seca de raiz semelhantes
para o tratamento controle, com reduções de 29,91 e 15,90%, respectivamente, para o
estresse severo.
Silva et al. (2005) em estudos sobre sistema radicular de cana-de-açúcar sob
condições de campo, afirmaram que algumas variedades apresentam uma quantidade
significativa de raízes em camadas mais profundas do solo, seja na linha de plantio ou
em distancias de 30 cm da mesma. Esses autores afirmaram que o aprofundamento das
raízes, como mecanismo de tolerância a seca, é de grande importância para os solos da
região Nordeste, fazendo com que estas variedades, possivelmente, se diferenciem de
outras plantadas na região. Assim, a limitação da exploração do solo devido ao cultivo
em vasos plásticos, como realizado neste trabalho, pode ter interferido nestes genótipos,
os quais não conseguiram expressar todo o seu potencial, tanto na parte aérea quanto no
sistema radicular, sobretudo em condições de estresse hídrico severo.
Para a relação raiz / parte aérea observou-se aumento médio de 20% no estresse
severo, quando comparado ao controle. Os genótipos RB931011 e CL001 apresentaram
comportamento semelhante para esta variável, foram os únicos que apresentaram
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
78
diferenças significativas, com incremento de 20,0 e 13,16% respectivamente (Tabela
3.5). Essas reduções foram inferiores as 24,1% encontradas por GONÇALVES (2008)
estudando variedades de cana-de-açúcar sob restrição hídrica severa. Em virtude dos
dados de massa seca do sistema radicular na tabela 3.5, mostras que tais genótipos pode
esta vinculado a menor inibição do sistema radicular, pois foi verificado diferença
significativa na massa seca das raízes entre os tratamentos, em função da
disponibilidade hídrica do solo.
Para massa seca total observou-se efeito significativo, com reduções superiores a
40% para o estresse severo em relação ao controle (Tabela 3.5). Os genótipos CL002 e
RB72910 foram aqueles que apresentaram as maiores reduções na massa seca total, com
reduções de 43,03 e 38,04% respectivamente, sendo que o primeiro apresentou a maior
redução para o estresse moderado que, possivelmente, foi influenciada pela redução da
massa seca da parte aérea e de raiz, quando comparado com o controle. Notou-se
também, que os genótipos RB931011, RB931013 e o CL003 apresentaram
comportamentos semelhantes com reduções de 28,84, 32,98 e 30,62% para o estresse
severo quando comparado ao controle, com o primeiro apresentando a maior massa seca
total, influenciada pela PA, tanto para o estresse severo quanto para o controle quando
comparado aos demais.
O clone CL001 foi aquele que apresentou a menor redução de (23,67%) na
massa seca total com o aumento restrição hídrica quando comparado ao controle, essa
redução pode ter sido influenciada pelas reduções mais acentuadas nas variáveis de
massa seca foliar, da parte aérea e raiz.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
79
3.4 CONCLUSÕES
Á exceção da variedade RB 72910, as plantas de cana-de-açúcar, sob deficiência
hídrica severa, apresentam reduções no número de perfilhos, diâmetro de colmos, altura
de plantas e área foliar, sendo estas mais pronunciadas no clone CL002, o qual mostrase mais suscetível ao estresse imposto.
A variedade RB72910, sob deficiência hídrica, apresenta menor redução na
massa seca da parte aérea mostrando-se mais tolerante à seca.
Dentre os clones, o CL001, quando submetido à deficiência hídrica severa,
apresenta-se mais tolerante à seca por apresentar menor taxa de redução de massa seca
de folhas, colmo + bainha, massa seca da parte aérea e massa seca total.
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APÊNDICES
91
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
42
Temperatura do ar(°C)
39
36
33
30
27
24
21
Jan
18
Fev
Abr
Mar
-1
dia )
16
PAR (MJ m
-2
12
8
4
0
0
20
40
60
80
100
120
Dia do ano
tmin
tmax
tmed
par
APÊNDICE A Dados diários de temperatura mínima, máxima e média, em ºC, e
radiação fotossinteticamente ativa (PAR) observados na casa de vegetação, durante o
período de imposição dos tratamentos.
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
92
APÊNDICE B- Reduções no potencial hídrico foliar ( w) da antemanhã (A) e ao meio-dia (B)
de seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água
Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD)
cultivados em casa-de-vegetação aos 170 dias após o plantio em vasos.
w 6h (MPa)
Genótipos
RB931011
RB931013
Horário 1
RB72910
5 as 6hs
antemanhã CL001
CL002
CL003
Controle
-0,12
-0,12
-0,12
-0,12
-0,15
-0,11
Estresse Moderado
-0,14 (16,32%)*
-0,18 (44,89%)*
-0,15 (25,00%)*
-0,17 (43,75%)*
-0,21 (41,66%)*
-0,12 (4,34%)*
Estresse Severo
-0,16 (26,53%)*
-0,21 (69,38%)*
-0,18 (50,00%)*
-0,22 (66,66%)*
-0,24 (60,00%)*
-0,14 (23,91%)*
w 12 h (MPa)
Genótipos
Controle
Estresse Moderado
Estresse Severo
-0,65
-1,05 (36,36%)*
-1,07 (38,31%)*
RB931011
-0,65
-0,87 (32,56%)*
-1,05 (57,85%)*
RB931013
-0,65
-1,06
(64,59%)*
-1,20 (57,85%)*
RB72910
Horário 2
Meio-dia CL001
-0,65
-0,96 (49,61%)*
-1,21 (87,74%)*
-0,74
-0,93 (24,74%)*
-1,36 (82,27%)*
CL002
-0,64
-0,66 (3,11%)*
-1,06 (65,36%)*
CL003
* Reduções entre os tratamentos de maior restrição hídrica em relação ao controle
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
93
APÊNDICE C Tabela de redução para os teores de clorofila a (Chl a), clorofila b (Chl b), clorofila total (Chl Total), relação clorofila a/b (Chla / Chlb) e
carotenóides em seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água Disponível do solo – AD), estresse moderado (40
a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD), cultivadas em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o plantio.
Pigmentos Fotossintéticos
Genótipos
Trat.
RB931011
C
EM
ES
C
EM
ES
C
EM
ES
C
EM
ES
C
EM
ES
C
EM
ES
RB931013
RB72910
CL001
CL002
CL003
Chl a
(mg.g-1 MF)
1,85Aa
1,56Ab (15,65%)*
1,36Abc (26,64%)*
1,64Ba
1,53Aba
1,51Aa
1,58Ba
1,37Ca (13,25%)*
1,28ABb (18,87%)*
1,36Aa
1,31Ba
1,20Ca
1,46ABa
1,35Ca
1,32Ba
1,52ABa
1,46ABCb (3,94%)*
1,52Bb (15,26%)*
7,10
Chl b
(mg.g-1 MF)
0,54Aa
0,53Aa
0,53Aa
0,54Aa
0,54Aa
0,52Aa
0,53Aa
0,49Bab (8,13%)*
0,41Ab (22,35%)*
0,54Aa
0,53Aa
0,48Aa
0,46Aa
0,46ABa
0,45Aa
0,52Aa
0,51ABa
0,48Aa
9,54
CV (%)
* Reduções entre os tratamentos de maior restrição hídrica em relação ao controle
Chl Total
(mg.g-1 MF)
2,39Aa
2,09Ab (12,46%)*
1,88Abc (21,15%)*
2,19ABa
2,05ABa
2,05Aa
2,07BCa
1,90Ca (8,06%)*
1,7ABb (18,06%)*
1,9Ca
1,84BCab (3,17%)*
1,68Ab (11,40%)*
1,92Ca
1,81BCa
1,77Aa
2,02BCa
1,97Aba (3,33%)*
1,77Ab (13,24%)*
6,10
Chl a/Chlb
Carotenóides
(µmol.g-1 MF)
3,43Aa
0,58Aa
3,00ABb (12,47%)* 0,56Aa
2,58Ac (24,82%)* 0,51Aa
3,04Aa
0,57Ba
2,94ABa
0,48Aa (15,88%)*
2,79Aa
0,43BCb (27,79%)*
3,28Aa
0,55Aba
3,17Aa
0,51Aa
2,60Aa
0,51Aa
2,56Aa
0,48Ba
2,52Bab (16,60%)* 0,39Bab (37,73%)*
2,51Ab (18,63%)* 0,38Cb (38,81%)*
3,15Aa
0,53Aba
2,96ABa
0,44BCa (16,60%)*
2,91Aa
0,43ABb (18,63%)*
2,99ABa
0,48Aa
2,85ABa
0,48Aa
2,69Aa
0,48BCa
10,80
8,64
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
94
APÊDICE D Tabela de redução para teores de carboidratos solúveis, N-α-aminosolúvel, proteínas solúveis e prolina livre em seis genótipos de cana-deaçúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60%) e estresse severo (0 a 20% AD),
cultivados em casa-de-vegetação, aos 170 dias após o plantio.
Solutos Orgânicos
N-α-amino
Carboidratos
Proteínas
Trat.
Genótipos
Prolina Livre
solúveis
Solúveis
Solúveis
( mol g-1 MS)
-1
-1
(mg.g MF)
( mol g MS)
( mol g-1 MS)
RB931011
64,50 Aa
17,26 ABa
0,52 Ab
459,65 Aa
C
66,79 Aa
16,21 ABab (6,11%)*
0,54 Ab (41,47%)*
419,81 ABa
EM
69,47 Aa
15,22 Bb (11,83%)*
1,85 Aba (82,79%)*
419,87 ABa
ES
50,35 BCb
14,50 Ca
0,38 Ab
419,87 ABa
RB931013
C
54,05
Ab
(3,85%)*
15,68
ABa
0,45
Ab
(16,11%)*
404,09 Aa
EM
68,02 Aba (11,83%)*
14,68 BCa
1,15 CDa (67,03%)*
418,28 ABa
ES
59,97 Aa
16,51 Ba
0,57 Ab
418,31 ABa
RB72910
C
61,84 Aa
14,87 BCa
0,64 Ab (11,32%)*
460,51 Aa
EM
66,12 ABa
13,86 BCa
1,53 BCa (62,96%)*
377,58 Ba
ES
51,19 BCb
18,60 Aa
0,46 Ab
358,49 ABb
CL001
C
51,87 Bb(15,52%)*
17,25 Aa
0,75 Ab (11,32%)*
417,04 Ab (23,87%)*
EM
61,40 Ba (16,63%)*
17,12 Aa
1,41 Ca (67,43%)*
545,95 Aa (23,61%)*
ES
60,81
ABa
15,52
BCa
0,36
Ab
547,81 Aa
CL002
C
68,17 Aa
13,30 Cb (2,5%)*
0,47 Ab (22,87%)*
452,51 Aa
EM
68,49 ABa
13,96 Cb (16,29%)*
2,11 Aa (82,77%)*
450,23 ABa
ES
44,00 Ca
15,53 ABa
0,60 Aa
498,41 Aa
CL003
C
48,60 Ba
14,91 BCa
0,73 Aa
327,12 Aa
EM
48,88 Ca
14,00 Ca
0,83 Ca
355,50 Ba
ES
15,39
58,64
21,76
431,07
Media Geral
* Reduções entre os tratamentos de maior restrição hídrica em relação ao controle
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
95
APÊNDICE E Tabela de redução de altura de planta (hplanta), diâmetro do colmo (Φcolmo), número de perfilhos (Unid) e área foliar (AF) de seis genótipos de
cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a
20% AD) cultivadas em casa-de-vegetação aos 170 dias após o plantio.
Genótipos
Trat.
Perfilhos (Unid)
Φcolmo
(cm)
Variedades
x Estresse hidrico
2,75 BCa
1,79 Aa
RB931011
C
2,25 Cab (11,11%)*
1,74 ABab (8,05%)*
EM
2,00Bb (27,27%)*
1,60 Ab (10,61%)*
ES
3,00BCa
1,85 Aa
RB931013
C
2,75Ba (63,64%)*
1,81 Aab (7,73%)*
EM
1,00Cb (66,67%)*
1,67 Ab (9,73%)*
ES
3,75 Ba
1,27 Ba
RB72910
C
3,75Aa
1,24 Ca
EM
3,25Aa
1,23 Ba
ES
4,75Aa
1,69 Aa
CL001
C
4,25 Aa (37,65%)*
1,56 Ba
EM
2,65 Bb(41,21%)*
1,54Aa
ES
2,75BCa
1,73Aa
CL002
C
1,00 Db
1,69ABab (8,28%)*
EM
1,00 Cb (63,61%)*
1,55Ab (10,25%)*
ES
2,25Ca
1,67 Aa
CL003
C
1,75 Dab (28,57%)*
1,64 ABa
EM
1,25 BCb (44,44%)*
1,53 Aa
ES
2,53
1,59
Media Geral
* Reduções entre os tratamentos de maior restrição hídrica em relação ao controle
hcolmo
(cm)
104,25ABa
83,45 Bb (14,34%)*
79,750Ab (23,50%)*
71,48 Da
69,63 Ba (31,06%)*
48,00 Bb (32,85%)*
82,83CDa
75,08 Ba (19,65%)*
60,33 Bb (27,16%)*
75,75Da
57,250Cb (4,28%)*
54,80 Bb (27,66%)*
91,13 Ca
81,20Ba (24,14%)*
61,60 Bb(32,40%)*
112,83 Aa
108,68 Aa (25,17%)*
81,33 Ab (27,92%)*
77,75
AF
(cm2)
3007,53ABa
2817,49Aa
2733,53Aa
2590,05Ba
2474,03Aa
2392,87Aa
3147,60ABa
2659,98Aa
2626,80Aa
2697,85Ba
2431,72Aa
2241,85Aa
2924,80ABa
2763,74Aab (15,35%)*
2339,63Ab (20,01%)*
3397,66Aa
3042,12Aab (15,22%)*
2578,98Ab (24,10%)*
2322,15
SILVA, P. B. 2010 Aspectos fisiológicos de seis genótipos de cana-de-açúcar...
96
APÊNICE F Tabela de redução da produção de massa seca em folhas, colmos + bainhas (C+B), e parte aérea (PA), e massa seca de raízes (MsR), relação
raiz/parte aérea (R/PA) e matéria seca total (Ms.total) de seis genótipos de cana-de-açúcar submetidos aos tratamentos controle (80 a 100% da Água
Disponível do solo - AD), estresse moderado (40 a 60% AD) e estresse severo (0 a 20% AD) cultivadas em casa-de-vegetação aos 170 dias após o plantio.
Genótipos
Trat.
Folha (g)
28,89ABa
RB931011 Cont
Est.M 25,97Cb (9,82%)*
23,42Bc (18,93%)*
Est.S
26,76Ba
RB931013 Cont
Est.M 25,25Ca (20,55%)*
20,06Cb (25,04%)*
Est.S
30,92Aa
RB72910 Cont
Est.M 30,74Aa (28,59%)*
21,95BCc (29,01%)*
Est.S
27,54Ba
CL001
Cont
Est.M 27,30BCa (23,74%)*
20,82BCb (24,40%)*
Est.S
31,26Aa
CL002
Cont
Est.M 29,18Aba (27,18%)*
21,25BCb (32,02%)*
Est.S
31,72Aa
CL003
Cont
Est.M 30,62Aa
29,33Aa
Est.S
Massa seca (g)
C+B
61,40Aa
41,89Ab (12,34%)*
36,72Ac (40,20%)*
31,58Ca
26,42Cb (28,58%)*
18,87CDc (40,25%)*
32,26Ca
32,01Ba (32,24%)*
16,69Db (32,77%)*
30,40Ca
27,08Ca (19,98%)*
21,67BCb (28,72%)*
51,06Ba
37,70Ab (36,37%)*
23,99BCc (53,02%)*
49,23Ba
39,89Ab (36,07%)*
25,50Bc (48,20%)*
PA
90,29Aa
67,86Ab (11,38%)*
60,14Ac (33,39%)*
58,34Ca
51,67Bb (24,68%)*
38,92BCc (33,29%)*
63,18Ca
62,75Aa (30,45%)*
37,22Cb (30,93%)*
57,91Ca
54,39Ba (21,86%)*
42,50BCb (26,61%)*
82,33Ba
66,88Ab (32,01%)*
45,47Bc (44,77%)*
80,94Ba
70,52Ab (22,23%)*
54,84Ac (32,25%)*
26,94
33,57
60,34
Media Geral
* Reduções entre os tratamentos de maior restrição hídrica em relação ao controle
** Aumento entre os tratamentos de maior e menor restrição hídrica em relação ao controle
Ms.Total
MsR
31,78Aa
28,89ABb (6,62%)*
25,11Ab (20,99%)*
21,58Ba
19,69Cb (25,63%)*
14,64Cc (36,32%)*
23,67Ba
23,13ABb (29,94%)*
16,59BCc (40,42%)*
21,88Ba
21,75Ca (15,39%)*
18,40Bb (15,90%)*
28,55Aa
24,05Bb (33,58%)*
17,69BCc (48,93%)*
31,32Aa
29,20Aa (21,64%)*
23,04Ab (26,44%)*
R/PA
0,35Bb
0,40Aa (5,12%)**
0,42Aba (18,42%)**
0,37ABa
0,38Aa
0,38Ba
0,37ABa
0,37Aa
0,38Aa
0,38ABb
0,40Aab (8,28%)**
0,43Aa (14,64%)**
0,35Aa
0,36Aa
0,39Ba
0,39ABa
0,41Aa
0,42ABa
122,07Aa
95,75Ab (10,97%)*
85,25Ac (30,16%)*
79,92Ca
71,36Ba (24,94%)*
53,56Cb (32,98%)*
86,85Ba
85,88Aa (37,34%)*
53,81Cb (37,07%)*
79,79Ca
76,14Ba (20,02%)*
60,90BCb (23,67%)*
110,88Ba
90,93Ab (30,54%)*
63,16Bc (43,04%)*
112,26Ba
99,72Ab (21,90%)*
77,88Ac (30,63%)*
25,50
0,423
86,04