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Tipo: Dissertação
Título: Tolerância de cultivares de feijão-caupi ao déficit hídrico na fase germinativa: alterações fisiológicas, bioquímicas e citoquímicas
Título em inglês: Tolerance of cowpea cultivars to water deficit in the germinative phase: physiological, biochemical and cytochemical changes
Autor(es): Oliveira, Letícia Kenia Bessa de
Orientador: Oliveira, Alexandre Bosco de
Palavras-chave: Estresse abiótico;Fisiologia e anatomia de sementes;Mobilização de reservas;Vigna unguiculata L. Walp
Data do documento: 2020
Citação: OLIVEIRA, Letícia Kenia Bessa de. Tolerância de cultivares de feijão-caupi ao déficit hídrico na fase germinativa: alterações fisiológicas, bioquímicas e citoquímicas. 2020. 101f. Dissertação (Mestrado em Agronomia-Fitotecnia) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Resumo: Diante do grave problema da seca na região Nordeste do Brasil, os estudos sobre fisiologia, citoquímica e bioquímica em diferentes cultivares surgem como uma abordagem promissora que pode fornecer informações relevantes para a identificação dos processos responsáveis pela tolerância de cultivares ao estresse hídrico. Nesse sentido, objetivou-se com a presente pesquisa obter informações básicas que auxiliem na compreensão dos mecanismos fisiológicos, citoquímicos e bioquímicos responsáveis pelo atraso e/ou inibição da germinação e da mobilização de reservas em sementes de feijão-caupi sob condições de déficit hídrico. O experimento foi conduzido em laboratórios da Universidade Federal do Ceará, situada em Fortaleza, Ceará, e foi dividido em cinco seções. Na primeira delas, foram avaliados os efeitos do déficit hídrico (0, -0,1, -0,2, -0,4MPa) na germinação e no vigor de sementes de 14 cultivares de feijão-caupi e, a partir disso, foram selecionadas duas cultivares com tolerância diferencial ao déficit hídrico e a concentração osmótica que mais afetou as variáveis analisadas. Na segunda seção, caracterizou-se a curva de embebição das duas cultivares selecionadas tanto em água destilada (0MPa) quanto em solução de PEG 6000 na concentração selecionada (-0,2MPa) e, a partir dos resultados, determinou-se os tempos de embebição em que as demais análises foram realizadas (0, 12, 24, 48 e 72 horas). Na terceira seção, foram realizadas análises citoquímicas nos cotilédones e nos eixos embrionários de acordo com os tempos de embebição. Na quarta seção, a fim de avaliar a mobilização de reservas e o sistema antioxidativo de defesa das células cotiledonares e dos eixos embrionários das sementes, utilizou-se um delineamento experimental inteiramente casualizado com quatro repetições, no esquema de parcelas subsubdivididas, em que as parcelas foram definidas pelas 2 cultivares, as subparcelas pelos 2 níveis de potencial osmótico (0 e -0,2MPa) e a subsubparcelas pelos 5 tempos de embebição. As cultivares BRS-Milênio e BRS-Pajeú foram classificadas, respectivamente, como sensível e tolerante ao déficit hídrico, tendo ambas seguido um padrão trifásico de embebição tanto no tratamento controle quanto na solução com -0,2MPa, havendo nesta última, retardo no processo de absorção de água. A análise citoquímica dos embriões de ambas as cultivares revelou células com formatos irregulares, paredes celulares delgadas e presença de núcleos, detectando também a presença de amido nos cotilédones e de corpos proteicos tanto nos cotilédones quanto nos eixos embrionários. O déficit hídrico promoveu retardo na mobilização de carboidratos solúveis e proteínas dos cotilédones para o embrião, proporcionou maior acúmulo de N-aminossolúveis e de prolina, tanto nos cotilédones quanto nos eixos embrionários, e provocou aumentos consideráveis na atividade das enzimas antioxidantes nos cotilédones, principalmente da peroxidase do ascorbato (APX). A cultivar BRS-Pajeú apresentou maiores teores de solutos compatíveis nos eixos embrionários, bem como a que exibiu maiores atividades da catalase e da APX. Com base nestes resultados, pode-se sugerir que as sementes de feijão-caupi da cultivar BRS-Pajeú têm um nível de tolerância ao déficit hídrico superior às demais cultivares avaliadas, apresentando uma maior probabilidade de resistir a um ambiente com baixa disponibilidade hídrica.
Abstract: Northeast of Brazil is a semiarid region where there is a serious problem of drought. Thus, studies on physiology, cytochemistry and biochemistry of different cultivars may be a promising approach to identify the processes responsible for water stress tolerance. This research aimed to enlighten the physiological, cytochemical and biochemical mechanisms responsible for the delay or inhibition of germination and reserves mobilization in cowpea seeds under water deficit conditions. In the first section of this research, we evaluated the effects of water deficit (0, -0.1, -0.2, -0.4 MPa) on the germination and vigor of seeds of 14 cowpea cultivars. Furthermore, we selected two cultivars with differential tolerance to water deficit and the osmotic concentration that most affected the analyzed variables. In the second section, the imbibition curve of the two selected cultivars was characterized both with distilled water (0 MPa) and with PEG 6000 solution at the selected concentration (-0.2MPa). From the results we determined the time of imbibition in which the following experiments should be evaluated (0, 12, 24, 48 and 72 hours). In the third section, cytochemical analyzes were performed on cotyledons and embryonic axes according to the imbibition times. In the fourth section, we assessed the mobilization of reserves and the antioxidative defense system of cotyledon cells and embryonic axis of cowpea seeds. To achieve this, we set up a completely randomized experimental design with four replications, in the scheme of subdivided plots, in which the plots were defined by the 2 cultivars, the subplots by the 2 levels of osmotic potential (0 and -0.2MPa) and the sub-subplots by the 5 soak times. The cultivars BRS-Milênio and BRS-Pajeú were classified, respectively, as sensitive and tolerant to water deficit, both having followed a three-phase pattern of imbibition in the control treatment and in the solution with -0.2MPa, with the latter having a delay in the process water absorption. The cytochemical analysis of the embryos of both cultivars revealed cells with irregular shapes, thin cell walls and the presence of nuclei, also detecting the presence of starch in the cotyledons and protein bodies both in the cotyledons and in the embryonic axes. The water deficit delayed the mobilization of soluble carbohydrates and proteins from cotyledons to the embryo, provided a greater accumulation of N-aminosoluble and proline, both in cotyledons and embryonic axes, and caused considerable increases in the activity of antioxidant enzymes in cotyledons, mainly of ascorbate peroxidase (APX). The cultivar BRS-Pajeú showed higher levels of compatible solutes in the embryonic axes, as well as the one that showed greater activities of catalase and APX. Based on these results, it can be suggested that the cowpea seeds of the BRS-Pajeú cultivar have a higher water deficit tolerance level than the other cultivars, presenting a greater probability of resisting an environment with low water availability.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/52936
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