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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MATO GROSSO
CÂMPUS DE SINOP
INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E AMBIENTAIS
CURSO DE AGRONOMIA
TESTE DE TOLERÂNCIA A DESSECAÇÃO E REINDUÇÃO DA
TOLERÂNCIA A DESSECAÇÃO EM PLANTULAS DE FEIJÃO
CAUPI (Vigna unguiculata L. (WALP.))
VOLNEI JUNIOR LIESBINSKI
SINOP - MT
ABRIL - 2019
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MATO GROSSO
CÂMPUS DE SINOP
INSTITUTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E AMBIENTAIS
CURSO DE AGRONOMIA
TESTE DE TOLERÂNCIA A DESSECAÇÃO E REINDUÇÃO DA
TOLERÂNCIA A DESSECAÇÃO EM PLANTULAS DE FEIJÃO
CAUPI (Vigna unguiculata L. (WALP.))
VOLNEI JUNIOR LIESBINSKI
PROF. DR. CARLOS VINICIO VIEIRA
SINOP - MT
ABRIL – 2019
Trabalho de Conclusão de curso (TCC)
apresentado ao Curso de Agronomia do
ICAA/CUS/UFMT, como parte das
exigências para obtenção do Grau de
Bacharel em Agronomia.
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TERMO DE APROVAÇÃO DE Tcc
APROVADO PELA COMISSÃO EXAMINADORA:
PROF. DR. CARLOS VINICIO VIEIRA
Orientador
Co-orientador
DATA DA DEFESA: 23/04/2019
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO.................................................................................................6
RESUMO.............................................................................................................7
ABSTRACT..........................................................................................................8
2. REVISÃO LITERÁRIA......................................................................................9
2.1 Fisiologia da semente de feijão-caupi ..........................................................9
2.2 Aspectos de germinação do feijão-caupi......................................................10
2.3 Aspectos da tolerância a dessecação em sementes ...................................10
2.4 Reindução da tolerância a dessecação pós-protusão de radícula em
sementes.......................................................................................................................11
3. METODOLOGIA............................................................................................11
3.1 Germinação da semente do feijão-caupi.....................................................12
3.2 Método de secagem e reidratação da semente..........................................13
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO.....................................................................14
5. CONCLUSÃO................................................................................................18
REFERÊNCIA BIBLIOGRAFICA.......................................................................19
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1 INTRODUÇAO
Vigna unguiculata L. WALP. Popularmente conhecido como feijão-caupi, possui
ainda denominações de feijão-de-corda, feijão-macassar e feijão-fradinho (grãos
brancos). É cultivado sobretudo nas regiões Norte (55,8 mil hectares) e Nordeste (1,2
milhão de hectare) (SILVA, 2009), com o passar dos anos se tonou uma cultura
extremamente importante para o mundo, é rico em proteínas, minerais e fibras (FROTA
et al., 2008; SINGH, 2007), serve de base alimentar e como fonte de energia tanto para
animais através da ração quanto para a alimentação humana.
A produção mundial de feijão-caupi em 2014 foi aproximadamente 5,6 milhões de
toneladas, produzidas em 12,5 milhões de hectares, conforme registros da FAO (2015).
Provavelmente os dados estão subestimados em função de países como Brasil, Índia,
entre outros não apresentarem estatísticas separadas de feijão-caupi e feijão comum
(Phaseolus vulgaris L.) apesar de apresentarem volume expressivo de produção. A
produção nacional, anualmente, situa-se em torno de 482 mil toneladas (SILVA, 2009).
Constitui um componente alimentar básico das populações rurais e urbanas das
regiões Norte e Nordeste do Brasil onde sua produção se concentra, essa leguminosa
tem se expandido para as regiões Centro-oeste e cerrado no período de safrinha devido
a sua precocidade e tolerância ao déficit hídrico em relação ao milho, em áreas irrigadas
é uma opção para ser utilizado como terceira safra com baixo custo e um bom
rendimento.
Quanto à capacidade de perder água, o feijão-caupi é classificado como tolerante
à dessecação. A tolerância à dessecação é a capacidade que alguns organismos têm
de tolerar a perda de 80 a 90% do seu conteúdo total de água e retomar o metabolismo
e desenvolvimento normal após a reidratação (COLVILLE e KRANNER, 2010).
Sementes com essa característica representam um modelo para estudos relacionados
à reindução da tolerância a dessecação, ou seja, a desidratação após a perda da
tolerância a dessecação durante a germinação, bem como os mecanismos que regem
a falta de tolerância a dessecação em sementes recalcitrantes (Sun, 1999).
Neste trabalho objetivou-se avaliar a capacidade de tolerância à dessecação em
plântulas de feijão-caupi, com protusão de raiz, e a sua reindução de tolerância à
dessecação, dispostas à secagem artificial lenta com o uso de sílica gel.
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RESUMO
Com o passar dos anos o feijão-caupi (Vigna unguiculata L. (WALP.)) se tonou
uma cultura extremamente importante para o mundo, servindo de base alimentar e como
fonte de energia tanto para animais através da ração quanto para a alimentação
humana. Plantado como safra no Nordeste ou safrinha no Centro-oeste o que mais afeta
a produção é o déficit hídrico por ser sua grande maioria plantada sequeiro e em climas
tropicais. É uma planta ortodoxa, portanto o feijão-caupi tem a capacidade de tolerar a
dessecação (perda de 90% de água da semente), essa tolerância é adquirida na fase
de acumulo de reserva.
Neste trabalho objetivou-se avaliar a capacidade de tolerância à dessecação em
plântulas de feijão-caupi, com protusão de raiz, e a sua reindução de tolerância à
dessecação, dispostas à secagem artificial com sílica gel.
Palavra-chave: reindução, dessecação, tolerância, (Vigna unguiculata L. (WALP.))
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ABSTRACT
Over the years cowpea (Vigna unguiculata L. (WALP.)) Has become an extremely
important crop for the world, serving as a food base and as a source of energy both for
animals through feed and for food. Planted as a crop in the Northeast or safrinha in the
Midwest, what affects production most is the water deficit because it is mostly planted in
the rainy season and in tropical climates. It is an orthodox plant, so the cowpea has the
capacity to tolerate desiccation (loss of 90% water from the seed), this tolerance is
acquired in the reserve accumulation phase.
This work aimed to evaluate the desiccation tolerance capacity of cowpea
seedlings with root protrusion and their resistance to desiccation, which were prepared
for artificial drying with silica gel.
Key words: reinduction, desiccation, tolerance, (Vigna unguiculata L. (WALP.))
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2. REVISÃO LITERÁRIA
2.1 Fisiologia da semente do feijão-caupi
O feijão-caupi é uma cultura de origem africana, a qual foi introduzida no Brasil
na segunda metade do século XVI pelos colonizadores portugueses no Estado da Bahia
(FREIRE FILHO, 1988) possivelmente em razão da grande variabilidade genética
existente na própria espécie (Vigna unguiculata (L.) Walp.) E nas espécies silvestres
geneticamente mais próximas, houve uma grande dificuldade para a classificação da
espécie domesticada. Desse modo, o feijão-caupi inicialmente foi classificado nos
gêneros Phaseolus e Dolichos, até ser classificado no gênero Vigna, o qual foi
estabelecido por Savi em 1894 (Phillips, 1951, citado por SELLSCHOP, 1962).
A classificação cientificamente aceita é que o feijão-caupi é uma planta
Dicotyledonea, da ordem Fabales, família Fabaceae, subfamília Faboideae, tribo
Phaseoleae, subtribo Phaseolineae, gênero Vigna, subgênero Vigna, secção Catyang,
espécie Vigna unguiculata (L.) Walp. e subespécie unguiculata, subdividida em quatro
cultigrupos Unguiculata, Sesquipedalis, Biflora e Textilis (MARÉCHAL; MASCHERPA;
STAINIER, 1978; PADULOSI; NG, 1997; SMARTT, 1990; VERDCOURT, 1970).
Paiva et al. (1972) utilizaram uma classificação que representa bem o ciclo do
feijão-caupi em condições tropicais. Ciclo precoce – a maturidade é atingida até os 60
dias após a semeadura; ciclo médio – a maturidade é atingida entre 60 e 90 dias após
a semeadura; e ciclo tardio – a maturidade é atingida acima de 90 dias após a
semeadura.
Possui 4 tipos de arquitetura da planta. Segundo Rachie & Rawal (1976) e Freie
Filho et al. (1981) são as seguintes: tipo ereto, semiereto, semiprostrado e prostrado. O
melhoramento genético se adiantou as demandas dos produtores e, há vários anos,
vem buscando plantas com arquitetura chamada moderna, ou seja, mais ereta de porte
mais compacto com ramos mais curtos e resistente ao acamamento (Bezerra, 1997;
Lopes et al. 2001), afim de facilitar a colheita mecanizada.
O feijão caupi pode ser cultivado no Brasil, tanto no clima seco da Região
Nordeste que, segundo Duque (1980), numa avaliação aproximada, tem 60% de sua
área classificada como semiárida, como no clima úmido da Região Norte, abrangendo
as latitudes 5° N a 18° S (Araújo et al.1984).
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2.2 Aspectos da germinação do feijão-caupi
O feijão caupi desenvolve-se numa faixa de temperatura entre 20°C e 35°C
(Araújo et al. 1984). A faixa ideal de temperatura para a germinação da cultura é de
23°C a 32,5°C, independentemente do genótipo.
Segundo Carvalho e Nakagawa (1983), a germinação de sementes é definida
como o processo pelo qual, sob condições favoráveis, o eixo embrionário retoma o seu
desenvolvimento, que havia sido interrompido nas fases finais da maturidade fisiológica.
A embebição de sementes maduras e viáveis promove a reativação dos sistemas
metabólicos existentes, levando à síntese de novos componentes que promovem
expansão e divisão celular enquanto a plântula se estabelece (CASTRO; BRADFORD;
HILHORST, 2004).
O feijão-caupi é uma planta classificada como moderadamente tolerante tanto à
deficiência hídrica quanto ao excesso de água no solo (BOYER, 1978). A produtividade
do feijão-caupi pode ser afetada por uma série de estresses bióticos e abióticos, que
alteram o crescimento e o desenvolvimento da planta, dentre os quais se destacam os
estresses decorrentes da baixa disponibilidade hídrica, provocados por períodos de
estiagem e altas temperaturas (SILVA et al., 2012)
Segundo Bewley & Black (1994) e Kermode (1997), no desenvolvimento das
sementes ortodoxas, a tolerância à dessecação e a capacidade de germinação das
sementes não são características expressadas em todos os estágios de
desenvolvimento das sementes, mas adquiridas após a diferenciação dos tecidos, onde
há um aumento na massa fresca e deposição de reserva, e antes da fase de secagem
na maturação.
2.3 Aspectos da tolerância a dessecação em sementes
A habilidade das plantas para tolerar períodos de restrição de água durante o
ciclo de vida é fundamental para a adaptação e sobrevivência nos diferentes ambientes
onde se desenvolvem. A capacidade de tolerar quase completa dessecação foi um
passo evolutivo importante que desempenhou um papel fundamental na colonização da
terra seca (FARRANT e MOORE 2011).
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A habilidade para se reidratar com sucesso depois da remoção de 80% a 90%
da água protoplasmática, conduzindo o conteúdo de água abaixo de 0,3 g.g-1 (ou 23%
em base úmida), é caracterizada como tolerância à dessecação (Hoekstra et al., 2001).
Estudando a perda progressiva da tolerância a dessecação em sementes
germinadas de Pisum sativum, encontraram maior sensibilidade na região da raiz
primária, demonstrando ser esta a primeira a sofrer danos por secagem, (Buitink et al.
2003)
2.4 Reindução da tolerância à dessecação pós-protusão da radícula em
sementes
Hebling (1997) relatam que potenciais hídricos negativos, que estão
especialmente relacionados ao processo de embebição pela semente, são capazes de
inviabilizarem a sequência de eventos bioquímicos durante os períodos pré e pós
germinativos dependentes da absorção de água.
A secagem lenta propicia maior homogeneidade na perda de água,
proporcionando tempo necessário para que as sementes germinadas possam fazer
novamente síntese de moléculas e substâncias que atuam na proteção dos tecidos
durante a secagem (VIEIRA, 2008).
Segundo Hoekstra et al. (2001) o ácido abscísico (ABA) previne a ocorrência da
germinação e desempenha importante papel nos eventos que determinam a tolerância
à dessecação. Segundo Buitink. et al. (2003) parâmetros que influenciam o
restabelecimento da tolerância à dessecação são temperatura, potencial hídrico e
tamanho da radícula protundida, assim como também observou que a radícula é a
primeira estrutura a perder tolerância à dessecação, e em um trabalho conduzido por
Costa (2016), afirma que radícula é o órgão mais sensível à dessecação, porém a
capacidade de produzir raízes laterais é a chave para a sobrevivência das sementes
germinadas.
3 METODOLOGIA
O experimento foi realizado no Laboratório de Sementes da Universidade
Federal de Mato Grosso, no Câmpus de Sinop.
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A semente do feijão-caupi (Vigna unguiculata L. WALP.) Utilizada para o
experimento foi da Embrapa, cultivar BRS Itaim, sementes filhas de básica C1,
sementes tratadas com fungicida, apresentando 98% de pureza e 96% de germinação.
As sementes foram caracterizadas quanto ao teor de água e porcentagem de
protrusão de raiz primária, sendo que o teor de água foi determinado pelo método estufa
a ±105°C por 24 horas (BRASIL, 2009), e a porcentagem de germinação foi avaliada
por meio da semeadura de quatro sub amostras de 30 sementes entre papel germinativo
(RP) umedecido com 2,5 vezes o volume de água, em relação à massa do papel seco,
à temperatura de 30ºC, com leitura após 72 horas em câmara de germinação.
3.1 Germinação das Sementes de feijão-caupi
As sementes de feijão-caupi a serem germinadas foram colocadas em papel
para germinação, com água destilada, adicionado 2,5 vezes o peso do papel em água.
Foram postas para germinação 150 sementes por tratamento, no total 10 tratamentos,
para que houvesse quantidade de embriões suficiente para suprir a demanda por
plântulas a serem retiradas para as repetições de cada tratamento (FIGURA 1).
Figura 1 - Sementes de feijão-caupi postas para germinar em papel germinativo. UFMT - Sinop,
2017.
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3.2 Método de Secagem e Reidratação das Sementes
As plântulas foram retiradas assim que protundidas, as repetições não foram
todas simultâneas, então cada tratamento foi dividido em 5 repetições de 30 plântulas,
1 repetição de 30 sementes foi usada para teste de umidade, onde todas foram
submetidas a secagem. As plântulas foram dispostas à secagem em telas de 11 x 11
cm, em secadores com sílica gel (Figura 2), com controle de umidade relativa (UR%) de
14%, medido com auxílio de Data logger (HOBO U14-001) e temperatura controlada a
26°C.
Figura 2 – sementes germinadas postas para dessecação em sílica gel. UFMT – Sinop, 2017.
A sílica gel, cuja fórmula química é SiO2, é uma substância sintética, trata-se de
um importante composto dessecante e desidratante, capaz de reter a umidade dos
ambientes, processo em que as moléculas de um líquido se aderem à superfície do
dessecante. As sementes não foram submetidas a nenhum pré-tratamento para
resistirem mais a desidratação. A secagem foi testada em 1 tratamento com as
sementes somente embebidas por 14 horas e submetidas há 24 horas de secagem e
em 8 tratamentos de sementes com raiz primária protundidas, em tempos de 6, 12, 24,
48, 72, 96,120 e 144 horas em sílica gel, onde 3 amostras de 10 sementes cada foram
retiradas para teste de umidade.
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Para o processo de reidratação foram realizadas 4 repetições de 30 sementes
postas novamente em papel para germinar, nas condições de 30°C e com 12 horas de
luz diárias para germinação.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
No teste realizado com sementes que ficaram um período de 14 horas de
embebição as sementes apresentaram um teor de água (g g-1 MS) de 1,187 e
germinação de 96% após a secagem e reidratação.
O tempo de embebição de 14 horas foi escolhido baseado em um padrão de
embebição (Figura 3) desenvolvido por SILVA (2015) em adaptação ao padrão trifásico
de embebição proposto por Bewley et al. (2013).
Figura 3 – padrão de embebição de feijão-caupi. SILVA, 2015.
O tamanho da raiz é um fator que influencia na tolerância a dessecação, uma
vez que teoricamente a partir da protusão acontece a perda dessa tolerância, alguns
estudos apresentam um tamanho de raiz entre 3 mm e 3,5 mm para que ocorra a
retomada do crescimento. Porém, devido a desuniformidade apresentada pelas
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sementes de feijão-caupi, algumas sementes podem apresentar tamanho de raiz
superior a isso e ainda assim elas retomaram o seu crescimento.
SILVA (2016) observou em seu estudo que a taxa de sobrevivência de sementes
de soja declinou rapidamente após 60 horas de dessecação. A redução do teor de água
de 1,336 g g-1 de M.S. até 0,4258 g g-1 M.S. resultou em apenas 65% de sobrevivência
das sementes após 100 horas de dessecação.
No estudo com o feijão-caupi o teor de água foi reduzido para pouco menos da
metade do tempo 12 para 24 horas de secagem, passando de 0,521 g.g-1MS para 0,252
g.g-1MS (Tabela 1), ocasionando uma queda na taxa de sobrevivência de 80% para 65%
respectivamente.
Tabela 1 – Resultado das avaliações das sementes de feijão-caupi após secagem e reidratação.
Tempo de secagem(h)
Peso Fresco - PF (g)
Peso Seco - PS (g)
Teor de Água (g.g-1M.S)
Sobrevivência (%)
6 3,359 2,044 0,709 85,83
12 2,688 1,767 0,521 80
24 2,816 2,252 0,252 65
48 2,611 2,237 0,166 30,83
72 2,621 2,359 0,111 23,33
96 2,503 2,286 0,099 2,5
120 2,378 2,162 0,098 0,83
144 2,428 2,232 0,087 0
A taxa de sobrevivência declinou rapidamente a partir de 72 horas de secagem.
O teor de água passou de 0,111 g.g-1 MS para 0,099 g.g-1 MS, resultando em apenas
2,5% de sobrevivência após 96 horas de secagem.
O teor de massa seca nas sementes se manteve em torno de 0,252 g.g-1 MS até
24 horas de dessecação, e reduziu para valores em torno de 0,08 g.g-1 MS até 144 horas
de dessecação. Embora após 24 horas de dessecação tenha havido redução
significativa no teor de água o efeito se manifestou após 72 horas de dessecação.
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Figura 4 – sementes de feijão-caupi que retomaram o crescimento após secagem lenta. UFMT
– Sinop, 2017.
Figura 5 – Gráfico de sobrevivência em relação ao teor de água das sementes. UFMT, Sinop,2017.
Houve queda da taxa de sobrevivência, porém ainda se mostrou positivamente
significativa, uma vez que em um extremo de 0,111 de teor de água (g g-1 M.S.) a
sobrevivência foi de 23%, expressando assim uma boa média de sobrevivência.
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SILVA (2015), observou que sementes de feijão-caupi com raiz primária com 2
mm de comprimento não submetidas ao condicionamento osmótico, a capacidade de
tolerar a dessecação foi de 43%, podendo ser considerada bastante elevada, o que
evidencia uma capacidade intrínseca das sementes de feijão-caupi para tolerar a
dessecação.
É possível que tal característica tenha sido obtida ou incrementada por meio da
seleção natural, em função do provável centro de origem do feijão-caupi, Centro-Oeste
do Continente Africano, onde há predominância altas temperaturas e baixa
disponibilidade hídrica, bem como por meio do melhoramento genético da espécie.
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5 CONCLUSÃO
O estudo do grau de tolerância à dessecação da semente do feijão-caupi é muito
importante para a tomada de decisão no manejo da cultura caso o solo ainda não tenha
umidade suficiente ou ocorra um período de seca (veranico) após a semeadura, o que
é comum na região nordeste onde a cultura é mais cultivada.
As sementes de feijão-caupi apresentaram a reindução da tolerância a
dessecação, pois mesmo após 72 horas de secagem e um teor de água de 0,111 (g g -
1 MS) houve a retomada do crescimento e a sobrevivência de 23,33% das plântulas.
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