CANTÃO, F. R. de O.

MAGALHAES, P. C.

ROCHA, M. C. da

SOARES, M. O.

SOUZA, T. C. de

Repository Open Access to Scientific Information from Embrapa

Avaliação de Características Ecofisiológicas em Linhagens de Milho Submetidas aoEstresse HídricoPaulo César Magalhães1, Fernando R. de O. Cantão2, Marcelo O. Soares3,  Michel C. da Rocha3 eThiago C. de Souza41Pesquisador Embrapa Milho e Sorgo, Caixa postal 151, 35701-970 – Sete Lagoas, MG. E-mail:pcesar@cnpms.embrapa.br2Bolsista University of Illinois, E-mail: fcantao@uiuc.edu3Mestrandos em genética, UFV – Viçosa, MG. E-mails: marcelosoares2001@gmail.com;michelcastelani@yahoo.com.br4Mestrando UFLA, Lavras – MG. Email: thiagonepre@hotmail.comPalavras-chave: déficit hídrico, Zea mays L., fotossíntese, clorofilaA deficiência hídrica é considerada a maior causa de redução na produtividade de plantascultivadas em regiões de clima tropical (Pimentel, 1999). A síntese, translocação, partição eacúmulo de produtos fotoassimilados na planta são controlados geneticamente e influenciadospor fatores ambientais, como: CO2, luz, temperatura, aparato foliar, pela absorção e utilização denutrientes,  e pelo status hídrico. (Durães et al., 2002, 2005). De acordo com Pimentel (1999),95% do cultivo do milho em regiões tropicais é realizado em áreas sujeitas ao déficit hídrico,podendo reduzir a produção de 10% a 50% e em 80% da área cultivada (Bolaños & Edmeades,1995). No entanto, como existe uma variabilidade na tolerância à seca entre e dentro de espécies,torna-se de grande importância a identificação e a caracterização de genótipos, bem como osestudos sobre a interação e a sobreposição de mecanismos, tanto do ponto de vista fisiológicoquanto bioquímico e molecular (Durães et al. 2002).A fotossíntese é a base da produção vegetal e o conhecimento dos fluxos de CO2 tempermitido elucidar as diferentes etapas do processo fotossintético. O desenvolvimento de métodospara regulação da fotossíntese e aumento da sua eficiência na utilização da energia solar é omelhor mecanismo para se aumentar a produção de plantas cultivadas. Medidas da fluorescênciada clorofila têm auxiliado o processo, destacando-se como uma importante técnica em estudosfisiológicos de plantas. A eficiência do fotossistema II, revela o nível de excitação da energia nosistema de pigmentos que dirige a fotossíntese e tem-se constituído em potente ferramenta deseleção de plantas de milho tolerantes a condições adversas, principalmente sob estresse abióticoscomo baixos níveis de nitrogênio, fósforo, estresses de alumínio e seca (Durães et al. 2002b,2003, 2005; Cantão, 2007).Nesse sentido, a elucidação dos possíveis mecanismos responsáveis pelo comportamentodiferencial de genótipos sob condição de estresse facilitará o processo de geração de novosmateriais genéticos, além de contribuir para o desenvolvimento de técnicas de seleção que podemreduzir o tempo e o trabalho para avaliação de fontes genéticas de tolerância ao estresse hídrico.O trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência fotossintética de linhagens de milhocontrastantes para tolerância à seca em condição de déficit de água.Material e MétodosO experimento foi realizado na Embrapa Milho e Sorgo situada no município de SeteLagoas, MG. Foram avaliadas três linhagens de milho com background genético e origensdistintas, sendo duas tolerantes (L 31.2.1.2 e L 29.1.1) e uma sensível (L 2.3.2.1) à seca, oriundasdo Programa de Melhoramento da Embrapa Milho e Sorgo. O ensaio foi conduzido em casa devegetação com duas plantas  por vaso de 20 L com solo tipo Latossolo Vermelho DistróficoTípico. As adubações de base e cobertura foram realizadas de acordo com a recomendação para acultura no estado de Minas Gerais (Ribeiro et al., 1998). O delineamento experimental utilizadofoi o inteiramente casualizado, com seis repetições.O teor de água no solo foi monitorado diariamente nos períodos da manhã e tarde (9:00 e15:00 horas), com auxílio de um sensor de umidade modelo GBReader, N 1535 (MeasurementEngineering Austrália) instalado no centro dos vasos a uma profundidade de 20 cm. A reposiçãohídrica foi realizada com base nas leituras obtidas com o sensor e a água reposta até a capacidadede campo (CC). Esses calculos foram realizados com o auxílio de uma planilha eletrônica, feitaem função da curva de retenção de água do solo.No pré-florecimento o teor de água para os níveis sem estresse (SE) e com estresse (CE)foram definidos conforme descrito a seguir: sem estresse reposição diária de água até o soloatingir a umidade na CC, que correspondia a 40% do volume (ou 39,42% peso, densidade do solono vaso = 1,01 g.cm-3), nos vasos com estresse a reposição hídrica foi realizada diariamenteaplicando-se 50% da água total disponível (100% de reposição corresponderia à CC), sendo esseestresse mantido por sete dias.As avaliações foram realizadas cinco dias após a imposição do estresse hídrico nomomento em que as plantas encontravam-se no florescimento pleno. Foram avaliadas asseguintes características: taxa de fotossíntese foliar (A); condutância estomática (C) etranspiração foliar (T), medidos através do aparelho LI 6400 Portable Photosynthesis SystemLICOR, Nebraska, USA. Em folhas adaptadas ao escuro foi determinando a produção quânticamáxima relação Fv/Fm; produção quântica basal dos processos fotoquímicos no fotossistema IIrelação Fo/Fm e eficiência máxima do processo fotoquímico no fotossistema II relação Fv/Fo,avaliados por meio do aparelho Plant Efficiency Analyser, Hansatech Instruments King’s Lynn,UK e o teor de clorofila com leituras por meio do SPAD “Soil plant analysis development”,Minolta SPAD 502 Osaka, Japan. Todas as leituras foram realizadas no período da manhã entreas 8:00 horas e 10:00 horas, sempre na folha bandeira.Os dados foram submetidos a analise de variância, e o contraste entre as médias dostratamentos calculados pelo teste de Scott-Knott a 5%.Resultados e DiscussãoOs resultados relativos a fluorescência da clorofila (Tabela 1)  revelaram a superioridadeda linhagem L 29.1.1, na condição de estresse hídrico, sobretudo para as características de Fv/Fme Fv/F0. O déficit hídrico como um fator de estresse causa ação inibitória na fase bioquímica dafotossíntese. Sabendo-se que o fotossistema II é responsável pelo fornecimento de energia para afotossíntese, a avaliação de sua eficiência pode tornar-se um indicador da tolerância em plantassob estresse de seca. Portanto a fluorescência da clorofila pode ser utilizada na avaliação dedanos causados pelo estresse hídrico. O principal parâmetro utilizado para avaliação destes danosno sistema fotossintético é a razão Fv/Fm, indicando a eficiência fotoquímica do fotossistema II,sendo Fv a fluorescência variável e Fm a fluorescência máxima. Embora a razão Fv/Fmnormalmente decresça em plantas submetidas a algum tipo de estresse (Krause & Weis, 1991),alguns autores relatam que não detectaram reduções na eficiência fotoquímica do fotossistema IIem plantas sob déficit hídrico (Epron & Dreyer, 1993). Na presente pesquisa, sob déficit hídrico,houve decréscimo da relação Fv/Fm e Fv/F0 nas linhagens L 2.3.2.1 (susceptível) e L 31.2.1.2(tolerante). Por outro lado essas linhagens se mostraram superiores a L 29.1.1 na relação F0/Fm.Na média dos ambientes plantas sem estresse foram sempre superiores as plantas estressadas(Tabela 1).Para a avaliação da clorofila, através do SPAD, não foi detectada diferenças estatísticasentre linhagens com e sem estresse, no entanto a media dos ambientes revelou superioridade doambiente sem estresse (Tabela 2). O teor de clorofila é considerado uma característica secundáriae funciona como ferramenta para auxiliar na avaliação nutricional de nitrogênio em trabalhosvisando o aumento da eficiência e uso de N, uma vez que, existe uma elevada correlação positivaentre N e os teores de clorofilas, desde que, 50 a 70 % do N total das folhas integra enzimas queestão associadas aos cloroplastos (Durães et al., 2005).Tabela 1 – Produção quântica máxima (Fv/Fm), produção quântica basal dos processosfotoquímicos (F0/Fm), eficiência máxima do processo fotoquímico no fotosistema II(Fv/F0), em plantas de milho sem (SE) e com (CE) estresse hídrico. Sete Lagoas,MG. 2008.Características ecofisiológicasGenótipos                           Fv/Fm                           F0/Fm                              Fv/F0                                    SE              CE              SE             CE                 SE              CEL 2.3.2.1                  0,682 a       0,546 a       0,314 a       0,453 b          2,203 a       1,223 aL 29.1.1                   0,692 a       0,634 b       0,307 a       0,359 a          2,346 a       1,783 bL 31.2.1.2                0,679 a       0, 536 a      0,317 a       0,470 b          2,154 a       1,145 aMédia ambientes     0,684 B      0,572 A      0,313 A      0,427 B         2,234 B      1,383 ACV (%)                                10,40                           16,93                                19,81Média geral                          0,628                            0,37                                  1,8Médias seguidas pela letra minúscula na vertical e maiúscula na horizontal não diferem entre sipelo teste Scott-Knott a 5% de probabilidade.A taxa de fotossíntese líquida nas linhagens com estresse foram semelhantesestatisticamente falando, enquanto que nas plantas sem estresse houve predominância dalinhagem L 29.1.1 sobre as demais. Na média dos ambientes predominou o ambiente sem estresse(Tabela 2).Tabela 2 – Teor de clorofila através do SPAD e taxa de fotossíntese foliar A, assimilaçãoem µmoles de CO2 m-2 s-1 e, em plantas de milho sem (SE) e com (CE) estresse hídrico.Sete Lagoas, MG. 2008.Características ecofisiológicasGenótipos                             Clorofila - SPAD                        A (µmoles de CO2 m-2 s-1)                                          SE                        CE                      SE                     CEL 2.3.2.1                        39,93 a                 32,41 a                32,26 a               10,07 aL 29.1.1                         40,30 a                 35,11 a                41,18 b               11,59 aL 31.2.1.2                      46,85 a                 38,45 a                38,58 a                9,18 aMédia ambientes           42,36 B                 35,32 A              37,34 B                10,28 ACV (%)                                         12,26                                               20,97Média geral                                  39,46                                                23,81Médias seguidas pela letra minúscula na vertical e maiúscula na horizontal não diferem entre sipelo teste Scott-Knott a 5% de probabilidade.Tabela 3 – Condutância estomática (C em mmol m-2 s-1) e transpiração (T em µg cm-2 s-1)em plantas de milho sem (SE) e com (CE)  estresse hídrico. Sete Lagoas, MG.2008.Características ecofisiológicasGenótipos                            C (mmol m-2 s-1)                                T (µg cm-2 s-1)                                          SE                        CE                      SE                     CEL 2.3.2.1                        0,210 a                 0,049 a                5,496 a               1,299 aL 29.1.1                         0,268 a                 0,038 a                9,208 b               1,306 aL 31.2.1.2                      0,248 a                 0,019 a                9,325 b                0,938 aMédia ambientes           0,242 B                0,035 A                8,009 B              1,181 ACV (%)                                         37,26                                               31,66Média geral                                  0,139                                               4,59Médias seguidas pela letra minúscula na vertical e maiúscula na horizontal não diferem entre sipelo teste Scott-Knott a 5% de probabilidade.Para a condutância estomática não foi possível detectar diferenças estatisticamentesignificativas entre os tratamentos, embora o ambiente sem estresse na média tenha superado oestressado (Tabela 3). A transpiração no ambiente estressado não resultou em diferenças entre aslinhagens, enquanto que nas plantas sem estresse a L 2.3.2.1 foi inferior em relação as demais. Namédia dos ambientes as plantas sem estresse voltaram a serem superiores as estressadas (Tabela3). Nas condições de baixa disponibilidade de água a redução da condutancia estomática constituiuma das primeiras estratégias usadas pelas plantas para diminuir as taxas de transpiração emanter a turgescência (Eckstein e Robinson, 1996). Enquanto que a perda de vapor de água setorna lenta devido ao processo de fechamento estomático, ele também reduz a absorção de CO2 econsequentemente a fotossíntese (Souza et al. 2001).Literatura CitadaBOLAÑOS, J.; EDMEADES, G.O. Maize breeding for drought tolerance. In: INTERNATIONALSYMPOSIUM ON ENVIRONMENTAL STRESS, 1992, Belo Horizonte. Maize in perspective:proceedings. Sete Lagoas: Embrapa-CNPMS/Ciudad del México: CIMMYT/UNDP, 1995. p.397-431.CANTÃO, F. R. O. 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Avaliação de características ecofisiológicas em linhagens de milho submetidas ao estresse hídrico.

http://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/bitstream/doc/491247/1/Avaliacaocaracteristicas.pdf

Avaliação de características ecofisiológicas em linhagens de milho submetidas ao estresse hídrico.

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