Antonio Costa de Oliveira

Fernando Irajá Félix de Carvalho

Luciano Carlos da Maia

Mauricio Marini Kopp

Rogério Oliveira de Sousa

Viviane Kopp da Luz

Ciência Rural

Portuguese

Crossref

2599Análise da germinação de cultivares de arroz submetidas a estresse por ácido acético.
Ciência Rural, v.38, n.9, dez, 2008.
Ciência Rural, Santa Maria, v.38, n.9, p.2599-2603, dez, 2008
ISSN 0103-8478
Mauricio  Marini  KoppI*   Viviane  Kopp  da  LuzI   Luciano  Carlos  da  MaiaI
Rogério  Oliveira  de  SousaII   Fernando  Irajá  Félix  de  CarvalhoI   Antonio  Costa  de  OliveiraI
Análise da germinação de cultivares de arroz submetidas a estresse por ácido acético
Germination  analisys  of  rice  cultivars  under  acetic  acid  stress
RESUMO
O objetivo do trabalho foi avaliar a germinação
de 12 genótipos de arroz submetidos ao estresse por ácido
acético, composto fitotóxico produzido em solos com drenagem
deficiente e alto teor de matéria orgânica. Foram realizados
os testes de primeira contagem da germinação (PCG) e
germinação (G) dos genótipos submetidos às concentrações
de 0mM, 4mM, 8mM e 12mM de ácido acético. As sementes de
cada genótipo foram colocadas em papel germitest, os quais
foram embebidos com as soluções-tratamento e acondicionados
em sacos individuais. A germinação foi executada em câmara
a 25°C e as contagens realizadas aos sete (PCG) e aos 14 dias
(G). O delineamento experimental utilizado foi fatorial
inteiramente casualizado, com quatro repetições de 50 sementes
por genótipo. As regressões estabelecidas para as variáveis
revelaram três genótipos com estabilidade de germinação frente
ao estresse por ácido acético.
Palavras-chave: estresse abiótico, ácidos orgânicos, Oryza
sativa, fitotoxidez
ABSTRACT
The objective of this research was to evaluate the
germination of 12 rice genotypes under acetic acid stress, a
phytotoxic compound produced in low drainage soils with high
organic matter content. The tests were conducted with the first
count of germination (PCG) and germination (G) of the
genotypes subjected to 0mM, 4mM, 8mM and 12mM acetic
acid concentrations. The seed of each genotype was placed in
germitest paper that was embedded with treatment solutions
and packaged in individual bags. The germination was
performed at 25°C and the counts were carried out at 7 (PCG)
and 14 days (G). A factorial random block design was
performed with four replications of 50 seeds per genotype. The
regressions set for the variables showed three genotypes with
germination stability under acetic acid stress.
Key words: abiotic stress, organic acids, Oryza sativa,
phytotoxicity.
A região Sul do Brasil apresenta uma área
de 6,8 milhões de hectares constituída por solos
hidromórficos, representando 20% da área total do
Estado do Rio Grande do Sul. Esses solos são
cultivados predominantemente por arroz irrigado
(GOMES & MAGALHÃES JR, 2004). Como a cultura
do arroz irrigado tem como característica principal a
manutenção de uma lâmina de água sobre o solo durante
a maior parte do seu desenvolvimento, o O2 presente é
consumido e os microorganismos anaeróbios passam
a atuar, produzindo elevada quantidade de produtos
intermediários fitotóxicos por meio da fermentação da
matéria orgânica presente no solo. Os principais
produtos fitotóxicos produzidos são os ácidos
orgânicos alifáticos de baixo peso molecular (acético,
propiônico e butírico), que ocorrem na faixa de
concentração de 0,1mM a 14mM (ANGELES et al., 2005)
e relação de 6:3:1, respectivamente (BOHNEN et al.,
2005). Os sistemas de plantio direto e cultivo mínimo
de arroz irrigado prevêem a manutenção de resíduos
vegetais sob a superfície do solo, ocorrendo maior
- NOTA -
ICentro de Genômica e Fitomelhoramento, Universidade Federal de Pelotas (UFPel), Campus Universitário, s/nº, CP 354, 96010-
900, Pelotas, RS, Brasil. E-mail: marinikopp@gmail.com. *Autor para correspondência.
IIDepartamento de Solos, UFPel, Pelotas, RS, Brasil.
Recebido para publicação 19.02.08   Aprovado em 13.06.08
2600                                                                    Kopp  et al.
Ciência Rural, v.38, n.9, dez, 2008.
produção de ácidos orgânicos, que limitam o
crescimento e a produtividade das plantas (JOHNSON
et al., 2006).
A toxidez por ácidos orgânicos manifesta-
se, nas fases iniciais de desenvolvimento do arroz, pela
menor germinação (NEVES et al., 2006), pelo menor
crescimento radicular, pelo menor peso e pela menor
altura de plântulas (SOUSA & BORTOLON, 2002). Em
casos de toxidez mais severa, os prejuízos ao
crescimento das plantas podem se refletir em outras
fases, ocorrendo menor afilhamento, menor absorção
de nutrientes e menor rendimento de grãos
(CAMARGO et al., 2001). Como a maior produção de
ácidos ocorre na fase inicial do plantio, os efeitos
descritos podem estar mais intimamente relacionados
à fase de germinação.
Com relação ao efeito dos diferentes ácidos
orgânicos presentes no solo, quanto maior o tamanho
da sua cadeia de carbonos do ácido maior sua
fitotoxidez (RAO & MIKKELSEN, 1977; ANGELES et
al., 2005). KOPP et al. (2007a) demonstraram que 10mM
dos ácidos acético, propiônico e butírico reduziram o
crescimento radicular de arroz em torno de 44%, 70% e
77%, respectivamente. Apesar de ser menos fitotóxico,
a maior concentração de ácido acético no solo faz com
que esse ácido apresente elevada importância na
fitotoxidez total causada pelos ácidos orgânicos.
A acumulação de ácidos orgânicos no solo
afeta diretamente as culturas, principalmente, pela
inibição da respiração e pela degradação das
membranas celulares (ARMSTRONG & ARMSTRONG,
2001; ANGELES et al., 2005; JOHNSON et al., 2006).
A existência de variabilidade genética para
tolerância a ácidos orgânicos no período vegetativo já
foi identificada em aveia (KOPP et al., 2007b). No
entanto, para arroz ainda não há descrição da
variabilidade que poderá ser utilizada pelos programas
de melhoramento. A incorporação de genes
responsáveis pela manutenção da germinação sob
estresse por ácidos orgânicos em cultivares elite
poderá contribuir para a melhoria do estande de plantas
na lavoura e, conseqüentemente, o incremento da área
cultivada no sistema de semeadura direta de arroz
irrigado, aumentando a produtividade e reduzindo os
impactos ambientais do cultivo convencional e os
custos de produção.
O objetivo deste trabalho foi avaliar a
germinação de genótipos de arroz submetidos a
estresse por ácido acético para utilização no
melhoramento do estande de plantas, na lavoura de
arroz irrigado sob sistema de semeadura direta e/ou
cultivo mínimo.
O trabalho foi realizado no Laboratório de
Duplo-haplóides e Hidroponia, do Centro de Genômica
e Fitomelhoramento (CGF), da Faculdade de Agronomia
Eliseu Maciel, da Universidade Federal de Pelotas
(UFPel). Foram utilizados 12 genótipos de arroz do
grupo índica e japônica e dos sistemas de cultivo
irrigado e sequeiro, com diversas origens de lançamento.
O teste da germinação foi conduzido com
200 sementes, com quatro repetições de 50 sementes
por tratamento, utilizando como substrato rolos de
papel germitest previamente umedecidos com os
tratamentos de ácido acético nas concentrações de
0mM, 4mM, 8mM e 12mM. O pH foi ajustado para 4,7
com HCl 1N ou NaOH 1N, pois o pH da solução em
experimentos com ácidos orgânicos é variável e
interfere na toxicidade dos ácidos (RAO &
MIKKELSEN, 1977; KOPP et al., 2007c). Foi utilizado
um pH que mantivesse 50% do ácido acético na forma
não-dissociada. Os rolos relativos a cada tratamento
foram acondicionados em sacos plásticos lacrados para
evitar contaminação entre os tratamentos, em virtude
da volatilidade do ácido acético (CAMARGO et al.,
2001). Todos os sacos contendo os genótipos e os
respectivos tratamentos foram mantidos em germinador
sob temperatura constante de 25°C. As contagens
foram realizadas no sétimo e no 14º dia após semeadura
(BRASIL, 1992).
O delineamento experimental utilizado foi
inteiramente casualizado e as variáveis analisadas foram
a primeira contagem da germinação (PCG) e a
germinação (G). Os dados relativos às variáveis
mensuradas foram submetidos à análise descritiva e
de variância após transformação por x2, conforme os
resultados sugeridos pelo software utilizado (Statistical
Analysis System - SAS). Os resultados permitem
concluir que os genótipos apresentam respostas
diferenciais em relação ao efeito crescente das
concentrações de ácido acético, o que implica a
necessidade de decomposição de seus efeitos simples.
Ao analisar o comportamento dos genótipos
frente à primeira contagem da germinação (Figura 1),
pode-se verificar que, para o genótipo Gose Yonkoku,
existe uma estabilidade inicial no valor até a dose de
4mM, seguida de uma redução significativa entre as
doses de 4mM e 8mM, estabilizando novamente seu
desempenho em valores elevados de ácido acético. No
genótipo Toride-1, observou-se que, para doses
reduzidas de ácido, ocorre menor decréscimo na
primeira contagem da germinação, com elevada redução
nas doses mais elevadas principalmente a partir de
8mM do ácido. Para os genótipos BRS 7-Taim, Fanny,
Yonaochi, Supremo-1, Gbegbbete, IAS-Formosa e IAC-
47, pode ser constatado que as reduções na primeira
2601Análise da germinação de cultivares de arroz submetidas a estresse por ácido acético.
Ciência Rural, v.38, n.9, dez, 2008.
contagem da germinação foram constantes para as
faixas de doses utilizadas no trabalho.
Para a variável germinação (Figura 2), o
genótipo IAS-Formosa apresentou reduções elevadas
entre as doses de 0mM e 4mM e entre 8mM e 12mM. Já
o genótipo Gose Yonkoku apresentou as maiores
reduções entre as doses de 4mM e 8mM. O genótipo
Fanny apresentou elevada redução de germinação já
em doses reduzidas até 8mM, enquanto que o genótipo
Toride-1 apresentou maior nível de redução de
germinação em doses acima de 8mM. Os genótipos
BRS 7-Taim, Yonaochi, Supremo-1, Gbegbbete e IAC-
47 apresentaram variação constante para as três doses
utilizadas no experimento.
Como ainda não existe na literatura a
descrição de níveis de redução para considerar um
genótipo tolerante e não existem descrições de
genótipos já classificados como tolerantes ou sensíveis
para serem utilizados como testemunhas, foram
considerados tolerantes os genótipos que se
demonstraram insensíveis às concentrações de ácido
acético utilizadas, ou seja, aqueles cujas médias não
Figura 1 - Representação gráfica, ajuste das equações de regressão e coeficientes de determinação (R2) da variável primeira
contagem da germinação das 12 cultivares de arroz submetidas a quatro concentrações do ácido acético.
2602                                                                    Kopp  et al.
Ciência Rural, v.38, n.9, dez, 2008.
foram alteradas significativamente com a elevação das
doses utilizadas. Assim, os dados apresentados nas
figuras 1 e 2 demonstram que os genótipos Oryzica,
Guichow e Dawn foram classificados como tolerantes,
pois não apresentaram variação significativa quando
submetidos aos níveis de tratamento utilizados com
médias de 78%, 74% e 76% para PCG e 88%, 85% e 85%
para G, respectivamente.
Os ácidos orgânicos em arroz causam
principalmente degradação das membranas celulares e
perda do conteúdo celular para o meio, de acordo com
ARMSTRONG & ARMSTRONG (2001). Esses mesmos
pesquisadores relatam que plantas tolerantes devem
possuir genes que conferem maior capacidade de
formação de membranas celulares que tolerem estes
ácidos. Assim, os genótipos descritos como de elevada
capacidade de germinação sob estresse por ácido
acético neste trabalho foram aqueles que se
demonstraram insensíveis à toxicidade pelo ácido, pois
apresentam maior possibilidade de possuírem genes
Figura 2 - Representação gráfica, ajuste das equações de regressão e coeficientes de determinação (R2) da variável germinação das
12 cultivares de arroz submetidas a quatro concentrações do ácido acético.
2603Análise da germinação de cultivares de arroz submetidas a estresse por ácido acético.
Ciência Rural, v.38, n.9, dez, 2008.
responsáveis pela manutenção da capacidade celular
em manter a germinação mediante a presença do
elemento tóxico.
Ao analisar as figuras 1 e 2, é possível
constatar que os genótipos tolerantes não
necessariamente são também os genótipos com maior
potencial em germinação, ou seja, eles são genótipos
que apresentaram baixas características germinativas
na dose controle (0mM), mas que possuem genes que
mantém a viabilidade celular por meio da manutenção
de suas membranas, garantindo a estabilidade
germinativa frente à ação das doses do ácido. Além
disso, os genótipos tolerantes são característicos de
sistema de cultivo de irrigação por inundação. O
processo de melhoramento desses genótipos nesse
sistema provavelmente tenha ocorrido sob sistema de
inundação, o que propiciou um ambiente com maiores
concentrações de ácidos orgânicos e uma seleção
indireta para o caráter pode ter sido decisiva para que
um maior número de genótipos tolerantes fosse
evidenciado dentro desse grupo de cultivares.
REFERÊNCIAS
ANGELES, O.R. et al.  Soil solution sampling for organic acids
in rice paddy soils.  Soil Society American Journal, v.70,
p.48-70, 2005.
ARMSTRONG, J.; ARMSTRONG, W.  Rice and Phragmites:
effects of organic acids on growth, root permeability, and radial
oxygen loss to the rhizosphere.  American Journal of Botany,
v.88, p.1359-1370, 2001.
BOHNEN, H. et al.  Ácidos orgânicos na solução de um gleissolo
sob diferentes sistemas de cultivo com arroz irrigado.  Revista
Brasileira de Ciência do Solo, v.29, p.475-480, 2005.
BRASIL. Ministério da Agricultura e Reforma Agrária.  Regras
para análise de sementes.  Brasília, 1992.  365p.
CAMARGO, F.A. et al.  Aspectos fisiológicos e caracterização
de toxidez a ácidos orgânicos  voláteis em plantas.  Ciência
Rural, v.31, p.523-529, 2001.
GOMES, A.S.; MAGALHÃES JR., A.M.  Arroz irrigado no
sul do Brasil.  Brasília: Embrapa-Informação Tecnológica.
2004.  899p.
JOHNSON, S.E. et al.  Faster anaerobic decomposition of a
brittle straw rice mutant: implications for residue management.
Soil Biology & Biochemistry, v.38, p.1880-1892, 2006.
KOPP, M.M. et al.  Efeito do pH da solução nutritiva na
fitotoxidez causada por ácidos orgânicos em arroz.  Magistra,
v.19, p.40-46, 2007c.
KOPP, M.M. et al.  Níveis críticos dos ácidos acético, propiônico
e butírico para estudos de toxicidade em arroz em solução
nutritiva.  Acta Botanica Brasílica, v.21, p.147-154, 2007a.
KOPP, M.M. et al.  Organic acid tolerance in M
3
 families of oat
mutants.  Crop Breeding and Applied Biotechnology, v.7,
p.59-66, 2007b.
NEVES, L.A.S. et al.  Influencia do ácido acético na qualidade
fisiológica de sementes de arroz.  Revista Brasileira de
Agrociência, v.12, p.435-442, 2006.
RAO, D.N.; MIKKELSEN, D.S.  Effect of acetic, propionic,
and butyric acids on young rice seedlings growth.  Agronomy
Journal, v.69, p.923-928, 1977.
SOUSA, R.O.; BORTOLON, L.  Crescimento radicular e da
parte aérea do arroz (Oryza sativa L.) e absorção de nutrientes
em solução nutritiva com diferentes concentrações de ácido
acético.  Revista Brasileira de Agrociência, v.8, p.231-
235, 2002.


Análise da germinação de cultivares de arroz submetidas a estresse por ácido acético

http://www.scielo.br/pdf/cr/v38n9/a29cr270.pdf

Análise da germinação de cultivares de arroz submetidas a estresse por ácido acético

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Crossref

Crossref