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Tipo: Tese
Título: Utilização de nitrato e ajustamento osmótico em plantas de feijão-de-corda [ Vigna unguiculata (L.) Walp ] submetidas a diferentes níveis de estresse salino
Autor(es): Melo, Antonio Roberto Barreto de
Orientador: Silveira, Joaquim Albenísio Gomes da
Palavras-chave: Feijão-caupi;Estresse salino;Fisiologia vegetal;Salinidade;Nitrato;Plantas - Efeito do sal
Data do documento: 1999
Citação: MELO, Antonio Roberto Barreto de. Utilização de nitrato e ajustamento osmótico em plantas de feijão-de-corda [Vigna unguiculata (L.) Walp] submetidas a diferentes níveis de estresse salino. 1999. 183 f. Tese (Doutorado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 1999.
Resumo: A salinidade é um dos principais fatores responsáveis pela baixa produtividade agrícola, principalmente nas regiões áridas e semi-áridas. O nitrato é a forma de N de maior disponibilidade no solo e que mais frequentemente limita o crescimento das plantas. Além disso, esse nutriente está envolvido com o ajustamento osmótico e a tolerância ao estresse salino. Neste trabalho, avaliou-se os efeitos de diferentes níveis de salinidade (NaCI) sobre alguns passosda utilização de NO-3,a partir da absorção, redução assimilatória de nitrato e assimilação de amônia, relacionados com mecanismos de adaptação e ajustamento osmótico em plantas de feijão-de-corda [Vigna unguiculata (L.) Walp.], cultivar Vita 7, espécie classificada como uma glicófita medianamente tolerante a salinidade. Foram conduzidos 4 experimentos em condições de casa-de-vegetação, em Fortaleza, Ceará, Brasil. As condições ambientais foram próximas daquelas naturais, com incidência de elevada intensidade de radiação solar, temperaturas médias diurnas de 26 - 36°C, noturnas de 22 - 26 °C e umidade relativa média de 39% (dia) a 80% (noite). As plantas de feijão-de-corda foram tratadas com diferentes níveis de NaCl (zero, 50, 100 e 200 mM) e sob diferentes períodos de duração do estresse, combinado com diferentes níveis de nitrato (zero, 5 e 10 mM). As plantas de feijão-de-corda, cultivar Vita 7, crescidas na presença de um nível moderado de NaCl (50 mM) desde a germinação (longa duração), apresentaram taxas de absorção de NO-3e atividade de redutase de nitrato compatíveis com a demanda por aminoácidos para a síntese protéica e crescimento. Apesar da atividade de glutamina sintetase ter sido menor nas folhas dessas plantas, é provável que a assimilação de amônia proveniente do nitrato não tenha sido limitante para o suprimento de aminoácidos. Nas raízes, a atividade dessa enzima não foi reduzida pela salinidade. A intensidade de absorção de nitrato parece ser regulada pela demanda metabólica para o crescimento das plantas sob estresse moderado. Vigna unguiculata exibiu mecanismos eficientes de ajustamento osmótico e adaptação ao nível moderado de NaCI.Os efeitos da salinidade foram mais drásticos no período de crescimento inicial das plantas. No início da fase de crescimento exponencial, as plantas mostraram uma intensa recuperação nas taxas de crescimento. Essa adaptação foi relacionada com a acumulação e compartimentação de Na+e Cl' nos tecidos de raízes e caules, promovendo uma eficiente exclusão desses íons das folhas, principalmente o cloreto. As plantas exerceram controles sobre a absorção de Cl a qual é proporcional a produção de fitomassa. A espécie não foi capaz de utilizar o K+ disponível para o ajustamento osmótico. Em nível elevado de NaCl (100 mM), a salinidade provocou, proporcionalmente, reduções nas taxa de absorção de NO-3,na taxa da transpiração e na atividade de redutase de nitrato. Os efeitos do NaCl sobre a atividade da enzima foram indiretos, devido, provavelmente a decréscimos no fluxo de nitrato para as folhas e diminuição na fotossíntese. Sob os níveis mais elevados de NaCl (200 mM), a atividade de redutase de nitrato e a taxa de transpiração foram drasticamente reduzidas, provavelmente devido a fatores diretos (toxicidade) e diversos fatores indiretos decorrentes dos profundos distúrbios metabólicos induzidos por efeitos osmótico e tóxicos provocados por Na+e Cl, Sob o nível de 100 mM de NaClas plantas foram capazes de desenvolver mecanismos eficientes de ajustamento osmótico e adaptação à salinidade. Apesar de sofrer intensa redução no crescimento, principalmente em caules e folhas, as plantas não exibiram perda de turgescência ou degradação de clorofila, mantendo o crescimento compatível com a taxa da transpiração e provavelmente com a taxa da fotossíntese. Entretanto, as plantas sob estresse salino não foram capazes de acumular prolina e aminoácidos livres nas folhas numa extensão suficiente para contribuir com o ajustamento osmótico. Os processos de absorção de NO-3,redução assimilatória de nitrato e assimilação de amônia não foram limitantes para a adaptação e crescimento de plantas de feijão-de-corda submetidas ao estresse moderado de NaCl. Entretanto, sob condições de níveis elevados de NaCl, aqueles dois primeiros processos podem limitar a capacidade de adaptação e produção de fitomassa. Apesar de Vigna inguiculata exibir um grau moderado de tolerância a salinidade, é viável melhorar geneticamente essa espécie através da introdução de caracteres fisiológicos mais efetivos no ajustamento osmótico, tais como acumulação de íons inorgânicos e solutos orgânicos.
Abstract: Salinity is largely the main environmental factor accountable for reduced agricultural productivity, mainly in arid and semi- arid regions. Nitrate ion is the most available form of nitrogen in the soil, often limiting plant growth. In addition, N-N03- seems related to plant osmotic adjustment and salinity tolerance. In this work, we have evaluated the salinity (NaCl) effect on some steps of the N03- utilization, from its uptake, N03- assimilatory reduction and ammonium assimilation in relation to the adaptive mechanisms and osmotic adjustment in cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp] plants, cv vita 7 - a moderately salinity tolerant glicofitic species. The plants were subjected to different salinity intensity (O, 50, 100 and 200 NaCImM) and N03- levels (O, 5 and 10 mM), under the experimental condition of summer season in Fortaleza, Ceará, Brazil, under high solar radiation and temperature rates from 26 to 36°C during the day and from 22 to 26°C during the night and relative humidity of 39 (day) to 80% (night). When cultured from germination with NaCI 50mM the plants presented N03- uptake rates and NR activity values at a levei compatible with the requirement of amino acids to support protein synthesis and plant growth. In spite of a low leaf GS activity, it seems likely that NH4+ assimilation from exogenous N03- was not a limiting step for the plant amino acids supply. Thus, under moderate stress, the intensity of the N03- uptake appeared to be adjusted by the metabolic neecl for the plant growth. At that condition, the cowpea plants did show a sharply adaptive response to salinity through an efficient mechanism of the osmotic adjustment. The salt effect was more pronounced at the initial stage of the plant growth. Already from the onset of the exponential growing there was a clear recovery in the rates of the plant growth. This salt adaptive response was related to a compartmentalization and accumulating of the Na+ And CI- ions at the root and stem tissues preventing its accumulation on the leaves, mainly chloride. The plants performed a efficient control on the cr uptake that, in turn, was proportional to the plant growth rate. On the other hand, the plants were not able to use the available K for osmotic adjustment. At a high NaCl levei (100 mM), the salinity led to a decrease on the N03- uptake, water transpiration and NR activity rates. On that salt condition, the plant was able to develop an efficient mechanism of osmotic adjustment. The NaCl effect on the NR activity seemed to be indirect most likely through a decrease on the N03- flux coming from leaf and fali in the photosynthesis rate. When the NaCl levei was raised to 200 mM, both NR activity and transpiration rates, were drastically reduced. It could be taken in account the salt direct effect such as lonlc toxicity and still due to some other indirect effect from plant metabolic disturbance induced by the Na+ and CI- ions. Despite a strongly reduction on the growth, the plants did not exhibite turgescency 1055 or chlorophyll degradation. However, salt treated plants were not able to accumulate free amino adds, mainly proline in the leaves, enough to contribute with the osmotic adjustment. The plant processes such as N03- uptake, nitrate reduction and ammonium assimilation pathway were not limiting for the adaptation and growth of cowpea plants subjected to a moderate NaCl leveI. However, under high NaCI levei, N03 uptake and nitrate reduction might llrnlt plant adaptation and growth. Despite Vigna unguiculata to show a moderate tolerance to salinity, it seems to be important to introduce genetic improvement related to salinity tolerance by the introduction of physiological traits more efficient to accumulate inorganic ions and compatible organic solute in response to environrnental stress such as soil salinity, water deficit and high temperature.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/43287
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