Physiological and biochemical changes in plants of Macroptilium lathyroides (L.) Urb subjected to drought and different sources of nitrogen

Autor: Martins, Angelita Celente
Přispěvatelé: Amarante, Luciano do
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFPEL
Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)
instacron:UFPEL
ISSN: 7526-7241
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Desta forma o presente trabalho teve por objetivos caracterizar as alterações morfo-fisiológicas e bioquímicas em plantas de M. lathyroides submetidas a diferentes períodos e intensidades de déficit hídrico e recuperação, e avaliar os efeitos das fontes de nitrogênio nitrato (NO3-) ou amônio (NH4+) quanto às respostas bioquímicas envolvidas na tolerância ao déficit hídrico e recuperação. Assim, foram conduzidos dois experimentos com plantas obtidas a partir de sementes coletadas a campo e cultivadas em casa de vegetação. As plantas destinadas aos experimentos, após 42 dias da semeadura, foram transferidas para hidroponia em vasos plásticos, com capacidade de 3 L com a solução de Hoagland 1/2 força. No primeiro experimento, foram mantidas quatro plantas por vaso e após 25 dias no sistema hidropônico, quando as plantas atingiram o estádio reprodutivo, foram iniciados os tratamentos com déficit hídrico pela aplicação de PEG 6000 com os potenciais hídricos: 0; -0,0125; -0,025; -0,05; -0,1MPa. Os tratamentos consistiram em controle (sem aplicação de déficit hídrico) e aplicação de déficit hídrico (24h-DH e 72h-DH), seguido por recuperação, quando as raízes foram lavadas com água destilada e mantidas em hidroponia por 24 e 72horas (24h-REC e 72h-REC) na ausência de PEG, para posterior avaliação. No segundo experimento, após 42 dias da semeadura, as plantas foram transferidas para hidroponia em vasos plásticos, com capacidade de 3 L, na presença das fontes de nitrogênio NO3-( 15mM) ou NH4+ (15mM). Após 26 dias da implantação do sistema hidropônico, no estádio reprodutivo, foi estabelecida a indução de estresse hídrico com PEG-6000 para os potenciais hídricos de zero e -0,025MPa. Os períodos de déficit hídrico e de recuperação foram os mesmos do experimento anterior. Os resultados obtidos permitem inferir que, os potenciais -0,05 e -0,1 MPa no primeiro experimento, foram os que induziram respostas fisiológicas, com efeito do estresse hídrico mais severo, interferindo significativamente nas características de crescimento de parte aérea e raiz, pigmentos fotossintéticos, potencial hídrico foliar, condutância estomática e extravasamento de eletrólitos em folhas e raízes. O sistema de defesa antioxidante enzimático foi acionado, fazendo com que os danos oxidativos, pela formação de EROs, fossem evitados ou minimizados nos potenciais -0,0125, -0,025 MPa e -0,05 MPa em folhas e - 100,0125 e -0,025 MPa em raízes, concomitantemente ocorreu o ajuste osmótico com acúmulo de prolina, aminoácidos e açúcares solúveis totais em folhas e raízes, favorecendo a absorção de água pelas plantas e promovendo a recuperação do estresse oxidativo. No segundo experimento, com a deficiência hídrica pode-se observar que as plantas responderam eficientemente às fontes de nitrogênio, apresentando aumento de prolina, aminoácidos e açúcares solúveis totais, o que possibilita à tolerância ao estresse frente às duas fontes, sendo diferenciadas estas respostas quanto ao acúmulo em folhas e raízes, além de maior atividade das enzimas NR e GS. A fonte de NO3- reduziu o estresse oxidativo em folhas e raízes de plantas submetidas ao estresse hídrico. As diferentes variáveis analisadas indicam que (M. lathyroides (L.) Urb.) apresenta elevada capacidade adaptativa ao estresse hídrico. Several works in the literature address the plant biochemical changes in response to drought such as the accumulation of osmoprotectants and antioxidants. It should be highlighted that the understanding of the effect of N sources such as nitrate and ammonium in the response of leguminous forages, mainly native species, such as “feijão dos arrozais” (Macroptilium lathyroides (L.) Urb) is extremely important because it allows to know the adaptative responses of this species, especially in the current scenario of climate change in relation to water deficit tolerance. The objectives of this study was to characterize the biochemical and morphophysiological alterations in M. lathyroides plants subjected to different periods and intensities of water deficit and recovery and, evaluate the effects of nitrogen sources, nitrate or ammonium in relation to biochemical responses to water deficit tolerance and stress recovery. Thus, two experiments were conducted with plants grown from seeds collected in the field and grown in greenhouse conditions. After 42 days of sowing, the plants were transferred to hydroponics in plastic pots, with capacity of 3 L containing half strength Hoagland´s nutrient solution. In the first experiment, four plants per pot were grown in hydroponic system and after 25 days, when plants reached the reproductive stage, they were subjected to water deficit treatments by the application of PEG 6000 with water potentials: -0; -0.0125, -0.025, -0.05 and - 0.1MPa. The treatments consisted of control (without application of water deficit) and application of water deficit (24h-DH and 72h-DH), followed by recovery, when roots were washed with distilled water and kept in hydroponics for 24 hours and 72 hours (24h-REC and 72h-REC) in the absence of PEG, for further evaluation. In the second experiment, the plants were transferred to hydroponics in 3 L plastic pots, containing the nitrogen sources NO3- (15mM) or NH4+ (15mM). After 26 days of grown in the hydroponic system, when the plants were at the reproductive stage, the water stress induction was established with PEG-6000 for the hydric potentials of zero and -0.025MPa. The periods of water deficit and recovery where the same of first experiment. The water potentials of -0.05 and -0.1 MPa in the first experiment were the ones that induced physiological responses, with the most severe effect of water deficit, interfering significantly in growth characteristics of shoots and roots. The enzymatic antioxidant defense system was activated avoiding ou minimizing oxidative damages by the EROs formation in the water potential -0.0125, -0.025 MPa and -0.05 MPa in leaves and -0.0125 and -0.025 MPa in roots. Osmotic adjustment occured concomitantly with proline, amino acids and total soluble sugars accumulation in leaves and roots, favoring the uptake of water by the plants and promoting recovery of oxidative stress. In the second experiment, plants under water deficiency responded efficiently to nitrogen sources, presenting increase of proline, amino acids and total soluble sugars, wich allow tolerance to stress under both sources. Accumulation of these osmolytes were differentiated in leaves and roots, besides higher activities of enzyme nitrate reductase and glutamine synthetase. Nitrate source reduced 12 oxidative stress in leaves and roots of plants subjected to water stress. Results indicate that M. lathyroides presents high adaptative capacity to water deficit and source of available nitrogen.
Databáze: OpenAIRE
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