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TEOR DE CLOROFILA EM DUAS VARIEDADES DE CANA-DE- AÇÚCAR (Saccharum officinarum L.) INDUZIDAS A ESTRESSE SALINO Jean Gueiros Soares 1 , Rafaela Pereira de Souza 2 , Lilian Aline Candida da Silva 3 , Cinthya Mirella Pacheco 4 Caio Victor Santos Silva 5 Luísa Silva Braz 3 Rejane Jurema Mansur Custódio Nogueira 6 Introdução A cultura da cana-de-açúcar continua em plena expansão no Brasil, tendo uma área cultivada no ano de 2012/2013 de mais de 8 milhões de hectares, tendo um aumento na safra deste ano de 123 mil hectares. Essa área total produziu na safra 2012/2013 quase 600 milhões de toneladas, representando um aumento de 5% ao produzido na safra 2011/2012 (Conab, 2013). O desenvolvimento de tecnologias para a produção de veículos bicombustível está entre os motivos para a crescente demanda do setor sucroalcooeiro, a necessidade nacional e mundial de álcool combustível vêm crescendo de forma rápida, acentuando a expansão dos polos produtores o que evidencia a importância dessa atividade para os estados produtores e para o país (Souza, 2010). O estado de Pernambuco aparece entre os maiores produtores do país, com um pouco mais de 312 mil hectares destinados a essa atividade (Conab, 2013). Cerca de 7% do total das terras do planeta é atingido de alguma forma pela salinidade, esses efeitos são mais evidentes nas regiões áridas e semiáridas, onde existem baixos índices de pluviosidade, altas temperaturas e elevadas taxas de evapotranspiração (Wiladino & Camara, 2005). Esse é um dos fatores ambientais que mais afetam o crescimento e desenvolvimento da planta, em decorrência da acumulação de sais solúveis ou sódio trocável no solo, esse efeito é desencadeado principalmente pelo manejo inadequado da água de irrigação (Gheyi et al. 2005). O estresse salino desencadeia nas plantas uma série de respostas fisiológicas, morfológicas e bioquímicas, essas respostas variam muito de planta para planta, enquanto algumas possuem elevada tolerância à salinidade outras são extremamente vulneráveis (Azevedo, 2006). Entre as respostas do vegetais à salinidade destaca-se a redução no teor de clorofila a e b, que são abundantes em plantas verdes, encontradas nos cloroplastos e estão envolvidas no processo de fotossíntese, sendo responsáveis por receber a energia vinda da luz solar (Taiz & Zeiger, 2002). Esta redução pode ser observada através da degradação pela enzima catalase ou pela diminuição da síntese de clorofila. (Santos, 2003). Nesse contexto esse trabalho tem por objetivo avaliar os efeitos da salinidade nas variedades C90-176 e C90-178 de cana-de-açúcar com relação aos teores de clorofila a, b e total. Material e métodos O experimento foi conduzido em casa de vegetação do Laboratório de Fisiologia Vegetal do Departamento de Biologia da Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE), no período de junho a outubro de 2012. Nesse período a temperatura média e a umidade relativa do ar dentro da casa de vegetação foram medidas por um equipamento Data Logger e variaram entre 24,19 e 30,09º C; 58,06 e 90,75%, respectivamente. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com arranjo fatorial 2 x 2, correspondendo a duas variedades de cana-de-açúcar (C90-176 e C90-178), utilizando dois tratamentos salinos: 0 mM de NaCl (controle) e 200 mM de NaCl (Estresse), cada tratamento com quatro repetições, totalizando 16 plantas. As variedades utilizadas procederam da Estação Experimental de Cana-de-açúcar do Carpina (EECAC), a propagação foi executada assexuadamente através de rebolos, esses foram colocados em bandejas com areia lavada para que ocorresse o brotamento e após 30 dias as plântulas foram transplantadas para vasos de polietileno contendo 13 Kg de areia lavada cada. As plantas foram mantidas por 2 meses em aclimatação e nesse período foram regadas diariamente, alternando-se a rega com água destilada e solução nutritiva de Hoagland e Arnon (1950) a ½ força. Passado esse período de aclimatação 1 Graduando em Engenharia Florestal, Departamento de Ciência Florestal, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Av. Dom Manuel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife-PE, CEP: 52171-900. [email protected]. 2 Licenciada em Ciências Biológicas, Departamento de Biologia, Universidade Federal rural de Pernambuco. Av. Dom Manuel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife-PE, CEP: 52171-900. 3 Graduanda em Engenharia Florestal, Departamento de Ciência Florestal, Universidade Federal rural de Pernambuco. Av. Dom Manuel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife-PE, CEP: 52171-900. 4 Doutoranda em Biotecnologia, RENORBIO Universidade Federal rural de Pernambuco. Av. Dom Manuel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife-PE, CEP: 52171-900 5 Graduando em Engenharia Florestal, Departamento de Ciência Florestal, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Av. Dom Manuel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife-PE, CEP: 52171-900. 6 Professora Associado IV, Departamento de Biologia, Universidade Federal rural de Pernambuco. Av. Dom Manuel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife-PE, CEP: 52171-900

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TEOR DE CLOROFILA EM DUAS VARIEDADES DE CANA-DE-AÇÚCAR (Saccharum officinarum L.) INDUZIDAS A ESTRESSE

SALINO Jean Gueiros Soares1, Rafaela Pereira de Souza2, Lilian Aline Candida da Silva3, Cinthya Mirella Pacheco4 Caio Victor

Santos Silva5 Luísa Silva Braz3 Rejane Jurema Mansur Custódio Nogueira6

Introdução

A cultura da cana-de-açúcar continua em plena expansão no Brasil, tendo uma área cultivada no ano de 2012/2013 de mais de 8 milhões de hectares, tendo um aumento na safra deste ano de 123 mil hectares. Essa área total produziu na safra 2012/2013 quase 600 milhões de toneladas, representando um aumento de 5% ao produzido na safra 2011/2012 (Conab, 2013). O desenvolvimento de tecnologias para a produção de veículos bicombustível está entre os motivos para a crescente demanda do setor sucroalcooeiro, a necessidade nacional e mundial de álcool combustível vêm crescendo de forma rápida, acentuando a expansão dos polos produtores o que evidencia a importância dessa atividade para os estados produtores e para o país (Souza, 2010). O estado de Pernambuco aparece entre os maiores produtores do país, com um pouco mais de 312 mil hectares destinados a essa atividade (Conab, 2013).

Cerca de 7% do total das terras do planeta é atingido de alguma forma pela salinidade, esses efeitos são mais evidentes nas regiões áridas e semiáridas, onde existem baixos índices de pluviosidade, altas temperaturas e elevadas taxas de evapotranspiração (Wiladino & Camara, 2005). Esse é um dos fatores ambientais que mais afetam o crescimento e desenvolvimento da planta, em decorrência da acumulação de sais solúveis ou sódio trocável no solo, esse efeito é desencadeado principalmente pelo manejo inadequado da água de irrigação (Gheyi et al. 2005). O estresse salino desencadeia nas plantas uma série de respostas fisiológicas, morfológicas e bioquímicas, essas respostas variam muito de planta para planta, enquanto algumas possuem elevada tolerância à salinidade outras são extremamente vulneráveis (Azevedo, 2006).

Entre as respostas do vegetais à salinidade destaca-se a redução no teor de clorofila a e b, que são abundantes em plantas verdes, encontradas nos cloroplastos e estão envolvidas no processo de fotossíntese, sendo responsáveis por receber a energia vinda da luz solar (Taiz & Zeiger, 2002). Esta redução pode ser observada através da degradação pela enzima catalase ou pela diminuição da síntese de clorofila. (Santos, 2003).

Nesse contexto esse trabalho tem por objetivo avaliar os efeitos da salinidade nas variedades C90-176 e C90-178 de cana-de-açúcar com relação aos teores d e clorofila a, b e total.

Material e métodos

O experimento foi conduzido em casa de vegetação do Laboratório de Fisiologia Vegetal do Departamento de Biologia da Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE), no período de junho a outubro de 2012. Nesse período a temperatura média e a umidade relativa do ar dentro da casa de vegetação foram medidas por um equipamento Data Logger e variaram entre 24,19 e 30,09º C; 58,06 e 90,75%, respectivamente. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com arranjo fatorial 2 x 2, correspondendo a duas variedades de cana-de-açúcar (C90-176 e C90-178), utilizando dois tratamentos salinos: 0 mM de NaCl (controle) e 200 mM de NaCl (Estresse), cada tratamento com quatro repetições, totalizando 16 plantas. As variedades utilizadas procederam da Estação Experimental de Cana-de-açúcar do Carpina (EECAC), a propagação foi executada assexuadamente através de rebolos, esses foram colocados em bandejas com areia lavada para que ocorresse o brotamento e após 30 dias as plântulas foram transplantadas para vasos de polietileno contendo 13 Kg de areia lavada cada. As plantas foram mantidas por 2 meses em aclimatação e nesse período foram regadas diariamente, alternando-se a rega com água destilada e solução nutritiva de Hoagland e Arnon (1950) a ½ força. Passado esse período de aclimatação

1Graduando em Engenharia Florestal, Departamento de Ciência Florestal, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Av. Dom Manuel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife-PE, CEP: 52171-900. [email protected]. 2 Licenciada em Ciências Biológicas, Departamento de Biologia, Universidade Federal rural de Pernambuco. Av. Dom Manuel de Medeiros, s/n,

Dois Irmãos, Recife-PE, CEP: 52171-900. 3Graduanda em Engenharia Florestal, Departamento de Ciência Florestal, Universidade Federal rural de Pernambuco. Av. Dom Manuel de

Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife-PE, CEP: 52171-900. 4Doutoranda em Biotecnologia, RENORBIO Universidade Federal rural de Pernambuco. Av. Dom Manuel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos,

Recife-PE, CEP: 52171-900 5Graduando em Engenharia Florestal, Departamento de Ciência Florestal, Universidade Federal Rural de Pernambuco. Av. Dom Manuel de

Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife-PE, CEP: 52171-900. 6 Professora Associado IV, Departamento de Biologia, Universidade Federal rural de Pernambuco. Av. Dom Manuel de Medeiros, s/n, Dois Irmãos, Recife-PE, CEP: 52171-900

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procedeu-se a diferenciação dos tratamentos salinos, impondo os níveis de 0 mM de NaCl (controle) e 200 mM de NaCl (estresse) adicionados na solução nutritiva e expressos pela condutividade elétrica (1,0 e 15,0 dS m-1) respectivamente. A condutividade elétrica do drenado foi mantida igual à da solução estoque com o auxílio de um condutivímetro digital portátil tipo caneta modelo CD-880. Passado o período de 4 e 72 horas da diferenciação dos tratamentos salinos foram avaliados os teores de clorofila a, b e total. Para tanto, foram utilizados 0,1 g de matéria fresca da terceira folha completamente expandida (+3), que foram cortados em pequenos pedaços e submersos em 10 ml de acetona a 80%. O material foi acondicionado em tubos rosqueáveis revestidos com papel alumínio, para evitar o contato com a luz e mantidos sob refrigeração por 24 horas. Após esse período, foram feitas as leituras em espectrofotômetro BIO-SPECTRO modelo SP-220 nos comprimentos de onda 663 nm e 647 nm para clorofila a e b, respectivamente. Os teores dos pigmentos foram calculados utilizando as formulas propostas por Lichtenthaler & Buschmann (2001). Os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e as médias comparadas entre si pelo teste de Tukey (p<0,05) com o uso do software Assistat, versão 7.7

Resultados e Discussão

Os resultados obtidos demostram que na primeira coleta (após 4 horas), as plantas da variedade C90-176 e C90-178 submetidas ao estresse salino não apresentaram diferença estatística significativa nos teores de clorofila a (figura 1A), clorofila b (figura 2A) e clorofila total (figura 3A), em relação ao controle, demonstrando que no período de 4 horas após a imposição do estresse ainda não houveram efeitos causados pelo excesso de NaCl.

No entanto na segunda avaliação (após 72 horas) as plantas da variedade C90-176 submetidas ao estresse salino obtiveram uma redução de 57,72%, 61,70% e 222,81% nos teores de clorofila a (figura 1B), clorofila b (figura 2B) e clorofila total (figura 3B) respectivamente, em relação ao controle. As plantas da variedade C90-178 , neste mesmo período de avaliação, mantiveram redução de 58,80%, 63,53% e 221, 99% para a clorofila a (figura 1B), clorofila b

(figura 2B) e clorofila total (figura 3B) respectivamente em relação ao controle.

Tim (2012) trabalhando com genótipos de aveia branca em desenvolvimento inicial, submetidos a concentrações de 0, 25, 50, 75 e 100 mM de NaCl, observou um decréscimo no teor das clorofilas de acordo com o aumento na concentração de NaCl. Já Souza (2013), trabalhando com genótipos de cana-de-açúcar submetidos a concentração de 200 mM de NaCl, observou um aumento nos teores de clorofilas nas primeiras 4 horas e uma diminuição após 72 horas comparadas com o controle (0 mM de NaCl), no presente trabalho foi encontrado uma tendência de aumento nos teores de clorofilas após 4 horas de imposição do estresse porém esse aumento não foi estatisticamente significativo.

Segundo Santos (2003), plantas sob estresse salino tendem a diminuir os teores de clorofilas tanto por um aumento na degradação dessas pela clorofilase - a presença de NaCl em excesso estimula a atividade da clorofilase, que degrada moléculas de clorofila - quanto a uma diminuição da síntese desses pigmentos.

Conclui-se com esse trabalho que as variedades C90-176 e C90-178 de cana-de-açúcar têm uma diminuição nos teores de clorofila a, b e total quando submetidos a estresse salino de 200 mM de NaCl por 72 horas.

Agradecimentos

À Estação Experimental de Cana-De-Açúcar do Carpina (EECAC) por ceder o material vegetal e ao CNPq pelo financiamento da pesquisa. Referências

Azevedo Neto, A. D. de. Efect of salt stress on antioxidative enzymes and lipid peroxidation in leaves and roots of salt-tolerant and salt-sensitive maize genotypes. Environmental And Experimental Botany, Philadelphia, v. 56, p.87-94, maio 2006. Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098847205000109#>. Acesso em: 28 out. 2013.

Brasil. Companhia Nacional de Abastecimento. Ministério da Agricultura. Acompanhamento de safra brasileira: cana-de-açúcar, terceiro levantamento, abril/2013. Brasília, 2013. 18 p. Disponível em: <http://www.conab.gov.br/OlalaCMS/uploads/arquivos/13_04_09_10_30_34_boletim_cana_portugues_abril_2013_4o_lev.pdf>. Acesso em: 28 out. 2013.

Gheyi, H. R.; Correia, K. G.; Fernandes, P. D. Salinidade do solo e crescimento e desenvolvimento das plantas. In: Nogueira, R. J. M. C.; Araujo, E. L.; Willadino, L. G.; Cavalcante, U. M. P. Estresses ambientais: Danos e Benefícios em plantas. Recife: UFRPE, Imprensa universitária, 2005. 500 p.

Hoagland, D. R.; Arnon, D. I.; The water – cultures method for growing plants without soil. California: Agricultural Experiment Station, 1950, 32p. (CAES, Circular, 347).

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WILLADINO, L.; CAMARA, T. R. Aspectos fisiológicos do estresse salino em plantas. In: Nogueira, R. J. M. C.; Araujo, E. L.; Willadino, L. G.; Cavalcante, U. M. P. Estresses ambientais: Danos e benefícios em plantas. Recife: UFRPE, Imprensa universitária, 2005. 500 p.

Lichtenthaler, H. K.; Buschmann, C. Chlorophylls and carotenoids: Measurement and characterization by UV-VIS Spectroscopy. In: Wrolstad, R. E.; Acree, T. E.; AN, H.; Decker, E. A.; Sporns, P. Current protocols in food analytical chemistry. John Wiley & Sons, Inc: New Jersey. Unit F4.3, p. F4.3.1-F4.3.8, 2001.

Santos, C. V. Regulation of chlorophyll biosynthesis and degradation by salt stress in sunflower leaves. Scientia Horticulturae, Aveiro, v. 103, p.93-99, 31 dez. 2003. Disponível em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304423804000913#>. Acesso em: 28 out. 2013.

Souza, C. B.; Miziara F. Políticas de financiamento à expansão do setor sucroalcooleiro em goiás versus políticas ambientais. In: VIII Congreso Latinoamericano de Sociología Rural, 2010, Porto de Galinhas. Anais... Porto de Galinhas

Souza, R. P. de. Estresse salino de curta duração nos mecanismos fisiológicos de cana-de-açúcar. 2013. 49 f. Dissertação (Graduação) - Curso de Licenciatura Plena em Ciências Biológicas, Departamento de Biologia, Universidade Federal Rural de Pernambuco, Recife.

Taiz, L.; Zeiger, E. Plant physiology. 3 rd Sunderland: Sinauer Associates, 2002. 690 p.

Timm, F. C. Aspectos fisiológicos e bioquímicos de genótipos de aveia branca em resposta à salinidade. 2012. 85 f. Tese (Doutorado) - Programa de Pós-graduação em Fisiologia Vegetal, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas/RS.

Figura 1. Clorofila a de duas variedades de cana-de-açúcar (C90-176 e C90-178) submetidas a estresse salino. A - Após 4 horas de imposição ao estresse e B - Após 72 horas de imposição ao estresse. Letras minúsculas comparam as variedades e letras maiúsculas comparam os tratamentos. As médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, foi aplicado o teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade.

Figura 2. Clorofila b de duas variedades de cana-de-açúcar (C90-176 e C90-178) submetidas a estresse salino. A - Após 4 horas de imposição ao estresse e B - Após 72 horas de imposição ao estresse. Letras minúsculas comparam as variedades e letras maiúsculas comparam os tratamentos. As médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, foi aplicado o teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade.

Figura 3. Clorofila total de duas variedades de cana-de-açúcar (C90-176 e C90-178) submetidas a estresse salino. A - Após 4 horas de imposição ao estresse e B - Após 72 horas de imposição ao estresse. Letras minúsculas comparam as variedades e letras maiúsculas comparam os tratamentos. As médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, foi aplicado o teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade.

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