PLANTAS DE ALFACE TRATADAS COM ÁCIDO L-PIROGLUTÂMICO AUMENTAM

O RENDIMENTO SOB ESTRESSE HÍDRICO

1. INTRODUÇÃO

Escassez de água para a irrigação → preocupação mundial

No entanto, a pesquisa sobre a resposta das culturas à irrigação deficitária e ao

estresse causado pela seca está atraindo mais atenção do que as pesquisas sobre

o estudo do estresse pelo déficit hídrico.

Isso afetou a agricultura de perspectivas industriais, acadêmicas e governamentais,

em grande parte devido ao baixo apoio financeiro.

1. INTRODUÇÃO

Diminuição progressiva da disponibilidade de água →estresse por déficit de irrigação → segurançaalimentar

Até 2013: 56% das áreas sob agricultura irrigadaforam altamente afetadas

Atualmente: 36% da população habita zonas comdificuldade de acesso a fontes de água

A irrigação é a causa mais importante das perdasde água no mundo → até 90% da oferta

Portanto, é importante encontrar novas abordagenspara aumentar a produtividade das plantas em áreasde "água doce limitada". Encontrar soluçõesviáveis para esse problema é crucial para a segurançaalimentar, para evitar perdas de produtividadeagrícola que possam ameaçar uma população mundialem constante crescimento.

A alface é uma importante hortaliça cultivada

quase em todo o mundo:

China, EUA, Espanha, Itália, Índia e Japão.

Alta sensibilidade ao déficit de irrigação e à seca

folhas com alto teor de água

sistema radicular superficial

Novas estratégias se tornarão críticas para

aumentar a produtividade sob irrigação deficiente

1. INTRODUÇÃO

Intensificação de pesquisas sobre a aplicação de compostos naturais:

aumentar a produção e atenuar os efeitos de estresses abióticos

hormônios vegetais, bioestimulantes, aminoácidos e vitaminas

Tratamento com L-prolina:

fornece osmoproteção → aumenta ocrescimento das plantas sob estresses (déficithídrico)

Uso de hidrolisados protéicos comobioestimulantes:

modulam processos moleculares e fisiológicosde plantas → favorecem o crescimento,aumentam a produtividade e aliviam o impactodo estresse abiótico

A submissão de plantas ao estresse hídrico resulta em inibição ou retardamento docrescimento.

1. INTRODUÇÃO

Síntese de aminoácidos: precursores → aspartato, glutamina e glutamato

Glutamato se destaca como o aminoácido no qual o N é absorvido e assimilado

pelas plantas

Vários autores confirmam sua participação como substâncias redutoras de estresse,

precursoras de hormônios e carreadores de N.

No entanto, os pesquisadores estudaram a influência de um conjunto de

aminoácidos, mas os dados sobre sua eficácia, por si só, são escassos.

1. INTRODUÇÃO

Ácido piroglutâmico

Ácido L-piroglutâmico

5-oxoprolina

derivado de aminoácido nãoproteico sintetizado quando oácido glutâmico ou a glutaminasão ciclizados como lactama, ese torna um metabólito nociclo da glutationa

Convertido em glutamato

1. INTRODUÇÃO

De acordo com o efeito estudado da aplicação deglutamato (forma ionizada do ácido glutâmico) noaumento da capacidade antioxidante de plantas sobcondições ambientais adversas e no papel de espéciesreativas de oxigênio (ROS) no metabolismo de prolina,supomos que a aplicação exógena de PG poderia agircomo um precursor da prolina sob condições deestresse para enfrentar um desequilíbrio osmótico.

Os resultados obtidos destacam a capacidade desteaminoácido em aumentar a tolerância ao déficit hídrico.

Ácido L-piroglutâmico

1. INTRODUÇÃO

MATERIAL VEGETAL, TRATAMENTOS E DELINEAMENTO EXPERIMENTAL

Material: plantas de alface Iceberg (Lactuca sativa L.) com 30 dias

Local:

Escola de Capacitação Agrária de Tacoronte, Ilhas Canárias

Área coberta com telhado impermeável

Sistema de irrigação por gotejamento

Cada tratamento: duas repetições →100.000 plantas

Realizado durante três anos consecutivos

Controle: temperaturas máximas e mínimas, tipo de solo, evapotranspiração, volumede irrigação, umidade de solo

2. MATERIAL E MÉTODOS

MATERIAL VEGETAL, TRATAMENTOS E DELINEAMENTO EXPERIMENTAL

Regimes de irrigação:

Controle:WW, capacidade de campo de 95%

Irrigação deficiente: WD, 30% menor que o controle → inicio duas semanas após o

transplante

Ácido L-piroglutâmico:

Adição de 0,5 kg ha-1 através do sistema de irrigação

O tratamento começou uma semana após o transplante e foi repetido a cada

semana até o final do experimento (quando as cabeças de alface eram colhidas)

2. MATERIAL E MÉTODOS

2. MATERIAL E MÉTODOS

Avaliações:

Medições de produção, RWC (teor relativo de água) e vazamento de eletrólitos

Medições de troca de gás

Determinação de carboidratos totais e prolina

Capacidade antioxidante (ORAC)

Determinações microbiológicas

Análises nutricionais (Ca, K, Mg)

A alface é extremamente sensível à seca → sistema radicular curto e

alto teor de água contido nas folhas:

Estudos anteriores → déficit hídrico de 40% reduz drasticamente o

peso da alface e aumenta o dano oxidativo

Neste estudo → déficit hídrico de 30% também reduziu

consideravelmente o peso fresco da cabeça de alface e a produção

final

PG → efeito protetor nos parâmetros de produtividade

RESULTADOS E DISCUSSÃO

PESO FRESCO DE CABEÇA DE ALFACE, PRODUTIVIDADE E PERDA DE RWC

PG: aumento de 37% no peso fresco da cabeça de alface e de 31% na produção

+37% +31%

Peso fresco da cabeça de alface (g) Produção (Kg/m²)

RESULTADOS E DISCUSSÃO

WD: aumento de 47% → - 300g

Pouca ou nenhuma produção +400 e±350g

WW + PG: distribuição constante

WD + PG: semelhante a WW + PG comuma perda de 10% nas cabeças frescasacima de 400 g

PESO FRESCO DE CABEÇA DE ALFACE, PRODUTIVIDADE E PERDA DE RWC

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Distribuição das plantas de alface por

porcentagem de cada categoria de peso

+47%

*

Conteúdo relativo de água das folhas

WD: queda de 10% no RWC

foliar após duas semanas

PESO FRESCO DE CABEÇA DE ALFACE, PRODUTIVIDADE E PERDA DE RWC

RESULTADOS E DISCUSSÃO

PESO FRESCO DE CABEÇA DE ALFACE, PRODUTIVIDADE E PERDA DE RWC

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Efeito individual do WD e PG e sua interação → peso fresco da cabeça e o RWC

* * * * *

Alterações no carboidrato total durante 4 semanas:

FOTOSSÍNTESE, CARBOIDRATOS TOTAIS E ANÁLISE NUTRICIONAL

RESULTADOS E DISCUSSÃO

WD: inibição da fotossíntese →

redução ± 40% no total de

carboidratos

WD-PG: redução no total de

carboidratos

diferenças nunca foram

inferiores a 10% quando

comparadas com o tratamento

WW-PG

PG previne esses efeitos

negativos

3.2. FOTOSSÍNTESE, CARBOIDRATOS TOTAIS E ANÁLISE NUTRICIONAL

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Seca → deficiências nutricionais → propriedades físico-químicas do solo podem levar

à redução da mobilidade e à absorção de nutrientes individuais

PG → maior acúmulo de Ca, K e Mg

Ca → pós-colheita e vida útil da alface

K e Mg → abertura e fechamento de estômatos e da biossíntese clorofila.

Seca → limitação da fotossíntese → debilita a eficiência de todos os outros

processos biológicos → levando a um menor crescimento e produção

WD: redução da fotossíntese líquida e a condutância estomática

PG: valores mais altos → redução das perdas

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Fotossíntese líquida Condutância estomática Eficiência do uso da água

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Aparência das plantas:

A acumulação de osmólitos é frequentemente citada como um

mecanismo chave putativo para aumentar a produtividade das culturas

sujeitas a condições de seca:

L-prolina → a mais estudada sob condições de estresse

Eliminação de radicais e agente de osmo-proteção → protege a

célula contra danos

RESULTADOS E DISCUSSÃO

WW x WD:

Sem diferenças significativas

WD-PG:

≠ 2ª semana

aumento de 40% na última

semana: compensar a pressão

osmótica induzida pelo déficit

hídrico

3.3. PROLINA, CAPACIDADE ANTIOXIDANTE E PERDA DE ELETRÓLITOS

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Cinética do acúmulo de prolina (3semanas)

+40%

Mazelis e Pratt (1976) → o PG é convertido em ácido glutâmico em plantas

o ácido glutâmico é um precursor na biossíntese de prolina sob condições de

estresse

na soja, o tratamento direto com ácido glutâmico não aumentou o acúmulo de

prolina

Neste estudo:

PG → acumulação de prolina em plantas tratadas

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Esquema hipotético: efeito do PG

nos mecanismos de defesa contra

o estresse hídrico em plantas de

alface:

Condições bem regadas:

PG permanece como

reservatório

Condições de déficit hídrico:

PG → glutamato → prolina

RESULTADOS E DISCUSSÃO

WW x WD:

≠ durante a terceira semana

PG:

≠ com as não tratadas

melhora a eliminação de ROS,

elevando a capacidade

antioxidante total → maior

tolerância

3.3. PROLINA, CAPACIDADE ANTIOXIDANTE E PERDA DE ELETRÓLITOS

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Capacidade antioxidante:

Plantas sob estresses: produção de espécies reativas de oxigênio (ROS)

ROS podem reagir com proteínas, lipídeos e outras macromoléculas importantes e

desnaturar sua estrutura e função

O vazamento eletrolítico não apresentou diferenças em após a

submissão de plantas ao estresse por irrigação deficitária (dados não

mostrados):

baixo estresse oxidativo nas folhas de alface → alta umidade e

temperaturas suaves que sofreram

3.3. PROLINA, CAPACIDADE ANTIOXIDANTE E PERDA DE ELETRÓLITOS

RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.4. ESTUDO DE MICRORGANISMOS DO SOLO

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Análise microbiana: o PG não afetou negativamente os microrganismos do solo

PG: aumento de microrganismos solubilizadores de fosfato (PSM):

no solo, 99,9% do P está na forma insolúvel ou não absorvível → ação de MO

O PG mostra um efeito claramente protetor nos parâmetros de rendimento:

aumento de 37% no peso e 31% no rendimento

O PG parece promover a tolerância à deficiência hídrica agindo em diferentes níveis:

taxa de fotossíntese, balanço osmótico e hídrico e defesas antioxidantes, sem

evidência de efeitos tóxicos no solo

Destaques do estudo:

evidências para o efeito protetor do PG contra as limitações do suprimento de

água, usando o tratamento das raízes

uso potencial do PG como indutor para melhorar a tolerância da cultura a

condições ambientais adversas e sua aplicação prática na agricultura

CONCLUSÕES