Morpho-anatomical and ecophysiological studies of two peanuts cultivars (Arachis hypogaea L.) under different water regimes

Abstract

Arachis hypogaea L. é uma espécie economicamente importante para a indústria alimentícia, oleoquímica e biodiesel devido às características de suas sementes. A planta do amendoim é conhecida por apresentar mecanismos anatômicos e fisiológicos de tolerância ao déficit hídrico, entretanto, se houver deficiência hídrica durante o seu desenvolvimento, a produção final será comprometida. Partindo desse pressuposto, a avaliação anatômica das partes vegetativas da planta, assim como as alterações morfoanatômicas e fisiológicas, se fazem necessárias para compreender o mecanismo de tolerância à seca dessas plantas, auxiliando na seleção de cultivares mais resistentes ao estresse. Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação, no Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR), Londrina – PR. Foram avaliadas duas cultivares de amendoim: IAPAR 25 Tição e IAC Tatu ST, ambas de porte ereto e ciclo precoce (90-110 dias). O delineamento experimental foi blocos ao acaso, em esquema fatorial 2x3 (duas cultivares e três regimes hídricos). Os regimes hídricos foram: controle, no qual as plantas foram mantidas em condições de capacidade de campo (CC), estresse moderado (EM) e estresse severo (ES), com restrição de 50% e 75% de água em relação ao controle, respectivamente. Os estudos morfológicos e anatômicos envolveram os órgãos vegetativos (raiz, caule e folha) das duas cultivares. Para os estudos anatômicos da raiz, foram obtidos segmentos da região localizada a 10 cm abaixo do colo. Para estudos anatômicos do caule foi extraído um segmento da haste principal, 20 cm abaixo do ápice caulinar. Cinco folhas adultas totalmente expandidas foram coletadas e analisados aspectos morfológicos e anatômicos. Todos os segmentos foram fixados em FAA 70% e após 24 horas, submetidos a técnicas usuais de preparação de lâminas semi permanentes. Segmentos da epiderme foram analisados em microscopia fotônica e microscopia eletrônica de varredura. As variáveis fisiológicas analisadas foram: conteúdo relativo de água, trocas gasosas, massa de matéria seca da raiz, da parte aérea e dos grãos e teor de prolina das folhas. Os resultados indicam que as duas cultivares apresentam estrutura anatômica semelhante em todos os órgãos analisados. Para as duas cultivares, as plantas submetidas a deficiência hídrica moderada ou severa as características anatômicas foram quantitativamente diferentes das plantas cultivadas em capacidade de campo. Além disso, houve diferença entre as duas cultivares, em todos os tratamentos. Ao longo do ciclo ambas cultivares desenvolveram estratégias fisiológicas de aclimatação ao estresse hídrico. Pode-se concluir que as características anatômicas e fisiológicas apresentadas pelas duas cultivares indicam que em situações de restrição hídrica, as mesmas apresentam mecanismos de adaptação que permitem o seu desenvolvimento.Arachis hypogaea L. is an economically important specie to food industry, oilchemistry industry and biodiesel industry due to the characteristics of their seeds. The peanut plant is known for present anatomical and physiological mechanisms of drought tolerance, however, if water restriction occurs during the growth, the final productivity will be compromised. Based on that, anatomical evaluations of the vegetative parts of the plant as well as morpho-anatomical and physiological alterations are needed to understand the drought tolerance mechanism of those plants, helping in breeding research of cultivars more resistant to the stress. The experiments were conducted under greenhouse conditions, at Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR), Londrina – PR. Two peanuts cultivars were evaluated: IAPAR 25 Tição e IAC Tatu ST, both erected and early cycle (90-110 days). The experimental design was randomized blocks, 2x3 factorial (two cultivars and three water regimes) with 15 repetitions. The water regimes were: control, in which the plants were sustained under field capacity (CC), moderate stress (EM and severe stress (ES), with 50% and 75% of water restriction compared to the control group. The morphological and anatomical studies involved vegetative organs (root, stem and leaf) from both cultivars. For the anatomical studies of the root, segments were obtained from the section located 10 cm below the collar. For the anatomical studies of the stem, segments of the main branch were extracted 20 cm below the stem apex. Five mature and fully expanded leaves were collected and their morphological and anatomical aspects were analysed. All the segments were fixed in FAA 70% and after 24 hours, were submitted to usual techniques for preparation of semi permanent laminas. Segments of the epidermis were analyzed by scanning light and electron microscopy. The physiological variables analyzed were: relative water content, gas exchange, dry matter of root, shoot and grain, and proline content of leaves. The results indicate that both cultivars presents similar anatomical structure in all organs analyzed. For both cultivars, plants that were submitted to moderate or severe restriction of water anatomical characteristics are quantitatively different from those plants cultivated under field capacity. Besides, there were differences between both cultivars in all the treatments. During their cycle both cultivars developed strategies of physiological acclimation to water stress. It can be concluded that the traits presented for both cultivars indicates that in situations where water is restricted, the plants presents adaptation mechanisms that enable them to development