FREITAS, J. B. S. Respostas fisiológicas ao estresse salino de duas cultivares de feijão-caupi. 2006. 135 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-05T21:22:06Z No. of bitstreams: 1 2006_tese_jbsfreitas.pdf: 1230964 bytes, checksum: f9df58fc52db01161b43f452d219edcc (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2015-01-06T16:11:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_tese_jbsfreitas.pdf: 1230964 bytes, checksum: f9df58fc52db01161b43f452d219edcc (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-06T16:11:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_tese_jbsfreitas.pdf: 1230964 bytes, checksum: f9df58fc52db01161b43f452d219edcc (MD5) Previous issue date: 2006 / The cultivation of cowpea is fundamental in the Northeast of Brazil due to its social features in employment and subsistence. In this region, cowpea develops under adverse environmental conditions, including irregular precipitation, high temperatures and salinizated soils. The excessive soil salinity could lower the soil water potential, causing osmotic stress in plants, as well as salt stress could induce ionic toxicity due to the accumulation of saline ions (Na+ and Cl-) in the plant tissues. The effects of salinity in the plant metabolism are complex and include processes associated to water deficit, nutritional imbalance, photosynthetic efficiency and carbon assimilation and allocation. In this work, two cowpea cultivars were confronted in relation to physiological mechanisms associated to salt stress. Cowpea seeds of the Pérola and Pitiúba cultivars were selected to this work after a preliminary screening among 55 genotypes. The resistance of these cultivars against NaCl-salinity were assessed during the germination and the initial growth under controlled (27±2C, photoperiod of 12 h, 240 mol.m-2 s-1) and greenhouse conditions, subjecting plants to increasing external concentrations of NaCl (0, 25, 50, 75 and 100 mM). At greenhouse conditions, watering were performed according to the substrate field capacity (70%). In the germination assays, the effects of the salt treatments were assessed in fresh weight, dry weight, Na+ , Cl- and K+ content, germination percentage (%G) and germination velocity index (GVI). During the initial growth, fresh weight, dry weight, relative water content and Na+, Cl- and K+ partitioning were determined in the whole plants, while electrolyte leakage, TBARS and the activity of antioxidative enzymes (SOD, CAT, APX e POX) were measured only in the leaves. The tested cultivars presented differential responses to NaCl-salinity, especially during seed germination. Although the Pérola seeds contained more food reserves, they appeared more sensible to the salt treatments, probably due to tegument permeability, which allowed fast imbibition and higher Na+ accumulation. Then, the tissues of Pérola seeds could be more exposed to membrane damages and metabolic disturbances caused by NaCl than that of the Pitiúba cultivar. Additionally, the salt treatments also affected severely the growth of both cultivars during the seedling establishment. This growth restriction was related to saline ion accumulation in the different organs of cowpea seedlings, without considerable changes in the K+ content. Cowpea seedlings excluded Na+ from the shoot and accumulated this ion preferentially in the roots. The Pitiúba seedlings accumulated more Cl- in the shoot than that of the Pérola cultivar and presented better growth performance, indicating that the accumulated Cl- probably did not reach toxic concentrations. Then, ionic toxicity in this species could be related more to Na+ than to Cl- accumulation. Although the salt treatment induced a considerable increase of the electrolyte leakage in cowpea leaves, it provoked only a slight augment of TBARS in these organs. In addition, the activity of SOD, APX and POX was increased in salt-treated plants of both cultivars, while the CAT activity was reduced, indicating a possible protective effect against oxidative damages in leaf tissue. In this way, it seems that the physiological disturbances caused by NaCl stress were not attributable to a secondary oxidative stress. Conversely, the TBARS content jointly with the activity of SOD, CAT, APX and POX could not be recommendable parameters to assess the oxidative damages caused by NaCl in cowpea leaves. Finally, the ability of cowpea leave to overcome salt-induced oxidative stress could involve different pathways of ROS scavenge. / O feijão-caupi, de origem africana, é uma das espéces mais importantes no Nordeste brasileiro, principalmente no aspecto social, como geradora de empregos e garantia de subsistência, utilizando mão-de-obra familiar e técnicas de cultivo, que vão das rudimentares às mais modernas. Não obstante, o feijão-caupi se desenvolve no semi-árido brasileiro sob condições ambientais adversas, nas quais predominam irregularidades hídricas, temperaturas elevadas e solos salinizados. O excesso de sais na solução do solo pode causar estresse osmótico nas culturas, pela redução do potencial hídrico do solo, e toxicidade iônica específica, em função do acúmulo excessivo de íons salinos (Na+ e Cl-) no tecido vegetal. Os efeitos da salinidade sobre o metabolismo vegetal são complexos e atingem processos metabólicos associados ao déficit hídrico, desbalanço nutricional e iônico, comportamento estomático, eficiência fotossintética e capacidade de assimilação e alocação de carbono. Neste estudo, duas cultivares, (Pitiúba e Pérola) de feijão-caupi foram comparadas quanto a mecanismos fisiológicos ligados com a resistência ao estresse salino. Sementes de feijão-caupi das cultivares foram utilizadas após uma seleção entre 55 genótipos. A resistência destas cultivares ao estresse salino foi averiguada durante a germinação e o desenvolvimento inicial em condições controladas (27±2C, fotoperíodo de 12 h, 240 mol.m-2 s-1) e de casa de vegetação, nas quais as plantas foram submetidas a tratamentos com concentrações crescentes de NaCl (0, 25, 50, 75 e 100 mM). Em casa de vegetação, as irrigações foram baseadas em curva de absorção e retenção de água pelo substrato, mantendo-se a umidade equivalente à capacidade de campo (70%). Nos experimentos de germinação, os efeitos dos tratamentos salinos foram verificados sobre a massa fresca, massa seca, porcentagem de umidade, conteúdo de Na+ e K+, porcentagem de germinação (%G) e índice de velocidade de germinação (IVG). Durante o desenvolvimento inicial, massa fresca, massa seca, porcentagem de umidade, CRA e particionamento de Na+ e K+ foram determinados na planta completa, ao passo que a atividade de enzimas antioxidativas (SOD, CAT, APX e POX), %VE e TBARS foi determinada em folhas. As cultivares Pérola e Pitiúba apresentaram respostas diferenciais à salinidade causada pelo NaCl, especialmente durante a germinação. Apesar de apresentar maior conteúdo de reservas, a cultivar Pérola se mostrou mais sensível aos tratamentos salinos, possivelmente pela maior permeabilidade do tegumento, que permitiu rápida embebição e maior acúmulo de Na+. Assim, os tecidos desta cultivar estariam mais propensos a sofrer danos de membrana e distúrbios metabólicos que os da cultivar Pitiúba. O conteúdo de Na+ em folhas da cultivar Pérola foi maior quando comparado com a cultivar Pitiúba. O estresse salino afetou severamente o crescimento de feijão-caupi durante o estádio de estabelecimento das plântulas. Esta restrição de crescimento ocorreu associada ao acúmulo excessivo de Na+ e Cl- nos diferentes órgãos, sem alterações significativas do conteúdo de K+. Plantas de feijão-caupi apresentam caráter excluidor de Na+ da parte aérea, acumulando este íon preferencialmente nas raízes. A cultivar Pitiúba acumulou mais Cl- nas folhas e apresentou melhor performance de crescimento, indicando que o conteúdo de Cl- acumulado nas folhas não atingiu concentrações tóxicas, e que a toxicidade iônica na espécie está associada principalmente ao Na+. O efeito do NaCl no crescimento pode ser observado através da TCR das duas cultivares. As cultivares apresentaram redução da taxa de crescimento em torno de 70%, quando tratadas com NaCl 100 mM. Apesar do %VE ter sido aumentado devido ao tratamento salino em folhas, o conteúdo de TBARS sofreu aumento discreto. Além disso, as atividades de SOD, APX e POX foram aumentadas em ambas as cultivares, enquanto a atividade de CAT foi reduzida, indicando um possível efeito protetor dos tecidos foliares contra danos oxidativos. Assim, é provável que os danos fisiológicos causados por NaCl não foram, na sua maioria, causados por estresse oxidativo. Inversamente, o conteúdo de TBARS, juntamente com as atividades de SOD, CAT, APX e POX, podem não ser bons indicadores fisiológicos para explicar a intensidade dos danos oxidativos causados por NaCl em folhas de plantas de feijão-caupi. Contudo, a habilidade de folhas de feijão-caupi em resistir ao estresse oxidativo causado por salinidade, podem envolver diferentes vias de remoção de EROs.