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Respostas fisiológicas e bioquímicas na germinação e desenvolvimento inicial de dois genótipos de Jatropha curcas l. sob deficiência hídrica

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Previous issue date: 2018-02-28 / Jatropha curcas L., commonly known as jatropha, is a species of great economic importance, because the oil contained in its seeds has great potential for the production of biodiesel, besides being used in the manufacture of soap, in the pharmaceutical and cosmetic industries. Physic nut is not yet ready to be cultivated on a large scale, since there is a lack of further studies on the physiology and genetic improvement of the species, among others. On the other hand, water deficiency is one of the climatic factors that characterizes semiarid of the Northeast of Brazil and that most affects the development of the plant, from the germination to the end of its life cycle, and the species that inhabit there, are endowed with an adaptation to survive in these conditions of climate and soil. Thus, this research aimed to evaluate the tolerance to water stress induced by polyethylene glycol (PEG) 6000 in two jatropha genotypes. For that, two experiments were developed and the genotypes used (CNPAE 263 and CNPAE 256) were from Embrapa Agroenergia, Brasília-DF. The first experiment evaluated the percentage of germination (%G), the germination speed index (GSI) and the mean germination time (MGT) of the seeds, in treatments 0,0 (control); -0.2; (Total soluble amino acids, soluble proteins, total carbohydrates and free proline) and the activity of antioxidant enzymes (ascorbate peroxidase - APX, catalase - CAT and guaiacol peroxidase - GPX), in the seedlings of the control treatments and -0.2 MPa. The %G of CNPAE 263 was more affected than the control, from -0.4 MPa, whereas CNPAE 256, significantly reduced the %G in the treatment -0.2 MPa, in 64%, in relation to the control. The GSI of both genotypes was reduced from -0.2 MPa, but in the CNPAE 256 this reduction was more significant (95%). The MGT of the seeds under stress was higher than in the control condition, and these results were more expressive in the CNPAE 256. The seedlings of the genotype CNPAE 263 reduced the protein and carbohydrates contents and did not present changes in the levels of amino acids and proline. Seedlings of the genotype CNPAE 256 reduced the levels of amino acids, proteins and proline, and did not alter those of carbohydrates. With respect to the anti-oxidative enzymes, the genotypes present the same pattern of behavior, with differences in the magnitude of the values. The second experiment evaluated some mechanisms of response of the two Genotypes of jatropha used in the first experiment (CNPAE 263 and CNPAE 256), submitted to the water stress of -0.2 MPa induced by PEG 6000, in hydroponic culture medium. After 30 days of acclimation, the PEG was applied and the treatments were: control (without addition of PEG), after 2, 24 and 48 h of stress imposition. The water relations (leaf water potential - relative water content - RWC), gas exchanges (liquid photosynthesis - A, transpiration - E, stomatal conductance - gs and water use efficiency - WUE) were evaluated. (Total soluble carbohydrates, soluble proteins, total free amino acids and free proline), as well as the activity of antioxidant enzymes (catalase - CAT and ascorbate peroxidase - APX), photosynthetic pigments (chlorophyll a, b, total and carotenoids) In leaves and roots of plants. The experimental design was completely randomized, in a 2x2 factorial arrangement, corresponding to two genotypes (CNPAE 263 and 256) and two water treatments (control and stress - 0.2 MPa of PEG 6000). The water relations of both genotypes were little affected by stress, and there was no change of YL in CNPAE 263, in relation to the control. The RWC of both genotypes were recovered, being more evident in the CNPAE 263. The gas exchanges of both genotypes were affected by the water deficit, being more evident after 48 h, with emphasis on the USA, that after 2 and 24 h of stress were not reduced by this variable. The photosynthetic pigment contents were slightly altered by water stress in both genotypes, with increase of chlorophyll b to CNPAE 263 after 2 h. The organic solutes contents were higher in the leaves than in the roots. At CNPAE 263, water stress increased the carbohydrate, amino acid and proline levels in the leaves, and of carbohydrates and proteins in the roots, while in the CNPAE 256, promoted increase of proline in the leaves and of proteins and proline in the roots. The activity of the antioxidative enzymes was increased in leaves and roots due to stress, in both genotypes, with emphasis on the roots, when CAT and APX activity was significantly higher after 2 h of stress imposition. It can be concluded that both genotypes show differences in the degree of stress tolerance, where the CNPAE 263 showed a higher degree of germination in a stress condition of -0.2 MPa, besides not altering the water relations and accumulating more solutes With the aim of adjusting osmotically, both in the seedlings and in the jatropha plants. / Jatropha curcas L., vulgarmente denominada pinhão-manso, é uma espécie de grande importância econômica, pois o óleo contido em suas sementes tem potencial para a produção de biodiesel, além de ser utilizado na fabricação de sabão, nas indústrias farmacêuticas e de cosméticos. O pinhão-manso ainda não está pronto para ser cultivado em larga escala, pois faltam mais estudos sobre a fisiologia e melhoramento genético da espécie. A baixa precipitação pluviométrica é um dos fatores climáticos que caracteriza regiões áridas e semiáridas, que mais afetam o desenvolvimento do vegetal, desde a germinação até o final do seu ciclo de vida e, as espécies que ali habitam, são dotadas de uma adaptação para sobreviver nessas condições de clima e de solo. Dessa forma esta pesquisa objetivou avaliar a tolerância ao estresse hídrico induzido pelo polietilenoglicol (PEG) 6000 em dois genótipos de pinhão-manso. Foram desenvolvidos dois experimentos e os genótipos utilizados (CNPAE 263 e CNPAE 256) foram provenientes da Embrapa Agroenergia, Brasília-DF. O primeiro experimento avaliou a porcentagem de germinação (%G), o índice de velocidade de germinação (IVG) e o tempo médio de germinação (TMG) das sementes, nos tratamentos 0,0 (controle); -0,2; -0,4 e -0,6 MPa. Também foram quantificados os teores de solutos orgânicos (aminoácidos solúveis totais, proteínas solúveis, carboidratos totais e prolina livre) e determinada a atividade de enzimas antioxidantes (ascorbato peroxidase - APX, catalase - CAT e guaiacol peroxidase - GPX), nas plântulas dos tratamentos controle e -0,2 MPa. A %G do CNPAE 263 foi mais afetada do que o controle, a partir de -0,4 MPa, enquanto que CNPAE 256, reduziu significativamente a %G no tratamento -0,2 MPa, em 64%, em relação ao controle. O IVG de ambos os genótipos foi reduzido a partir de -0,2 MPa, porém no CNPAE 256 esta redução foi mais significativa (95%). O TMG das sementes sob estresse, foi maior que na condição controle, sendo estes resultados mais expressivos no CNPAE 256. As plântulas do genótipo CNPAE 263 reduziram os teores de proteínas solúveis e de carboidratos totais e não apresentaram alterações nos teores de aminoácidos solúveis totais e prolina livre. Plântulas do genótipo CNPAE 256 reduziram os teores de aminoácidos solúveis totais, proteínas solúveis e prolina livre, e não alteraram os de carboidratos totais. Com relação às enzimas antioxidantes, os genótipos apresentam o mesmo padrão de comportamento, com diferenças na magnitude dos valores. O segundo experimento avaliou alguns mecanismos de resposta das mudas dos dois genótipos de pinhão-manso utilizados no primeiro experimento, submetidos ao estresse hídrico de -0,2 MPa, em meio de cultivo hidropônico. Após 30 dias de aclimatação, foi aplicado o PEG e os tratamentos foram: controle (sem adição de PEG), após 2, 24 e 48 h de imposição do estresse. Foram avaliadas as relações hídricas (potencial hídrico foliar - f e teor relativo de água - TRA), as trocas gasosas (fotossíntese líquida - A, transpiração - E, condutância estomática - gs e eficiência do uso da água - EUA), os teores de pigmentos fotossintetizantes e acessórios (clorofilas a, b, total e carotenoides), os teores de solutos orgânicos (carboidratos solúveis totais, proteínas solúveis, aminoácidos livres totais e prolina livre), além da atividade de enzimas antioxidantes (catalase - CAT e ascorbato peroxidase - APX) em folhas e raízes das plantas. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2x2, correspondendo a dois genótipos (CNPAE 263 e 256) e dois tratamentos hídricos (controle e estresse - 0,2 MPa). As relações hídricas de ambos os genótipos foram pouco afetadas pelo estresse, não havendo alteração do f no CNPAE 263, em relação ao controle. O TRA de ambos os genótipos foi recuperado, sendo mais evidente no CNPAE 263. As trocas gasosas de ambos os genótipos foram afetadas pela deficiência hídrica, sendo mais evidente após 48 h, com destaque para a eficiência o uso a água, que após 2 e 24 h de imposição do estresse não tiveram redução desta variável. Os teores de pigmentos fotossintéticos foram alterados pelo estresse hídrico em ambos os genótipos, havendo aumento da clorofila b para o CNPAE 263 após 2 h. Os teores de solutos orgânicos foram maiores nas folhas do que nas raízes. No CNPAE 263, o estresse hídrico aumentou os teores de carboidratos totais, aminoácidos solúveis totais e prolina livre nas folhas, e de carboidratos totais e proteínas solúveis nas raízes, enquanto que no CNPAE 256, promoveu aumento da prolina livre nas folhas e de proteínas solúveis e prolina livre nas raízes. A atividade das enzimas antioxidativas foi aumentada nas folhas e nas raízes em função do estresse, em ambos os genótipos, com destaque para as raízes, quando a atividade da CAT e da APX foi significativamente maior já a partir de 2 h de imposição do estresse. Pode-se concluir que ambos os genótipos apresentam diferenças no grau de tolerância ao estresse, onde o CNPAE 263 evidenciou ter maior grau, por germinar em condição de estresse de -0,2 MPa, além de não alterar as relações hídricas e acumular mais solutos orgânicos com o objetivo de ajustar-se osmoticamente, tanto nas plântulas, quanto nas plantas de pinhão-manso.

Identiferoai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2:tede2/7256
Date28 February 2018
CreatorsSANTOS, Cibele Alves dos
ContributorsNOGUEIRA, Rejane Jurema Mansur Custódio, PORTO, Ana Lucia Figueiredo, SILVA, Cláudia Ulisses de Carvalho, CORTEZ, Jarcilene Silva de Almeida, MELO FILHO, Péricles de Albuquerque
PublisherUniversidade Federal Rural de Pernambuco, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia (Renorbio), UFRPE, Brasil, Rede Nordeste de Biotecnologia
Source SetsIBICT Brazilian ETDs
LanguagePortuguese
Detected LanguageEnglish
Typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Formatapplication/pdf
Sourcereponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE, instname:Universidade Federal Rural de Pernambuco, instacron:UFRPE
Rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
Relation7794227690756777355, 600, 600, 600, -8104576588452276421, 6209957791494323825

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