Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento 44

Suzy Taeko MitsuzonoAnna Cristina LannaMilene Alves de Figueiredo Carvalho

Deficiência Hídrica Induzida por PEG-6000 em Plântulas de Feijoeiro Comum

Embrapa Arroz e FeijãoSanto Antônio de Goiás, GO 2016

ISSN 1678-9601Setembro, 2016

Empresa Brasileira de Pesquisa AgropecuáriaEmbrapa Arroz e FeijãoMinistério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento

Mitsuzono, Suzy Taeko. DeficiênciahídricainduzidaporPEG-6000emplântulasdefeijoeirocomum/SuzyTaekoMitsuzono,AnnaCristinaLanna,MileneAlvesdeFigueiredoCarvalho.-Santo Antônio de Goiás : Embrapa Arroz e Feijão, 2016.

22p.-(Boletimdepesquisaedesenvolvimento/EmbrapaArrozeFeijão,ISSN1678-9601;44)

1.Feijão–Resistênciaàseca.2.Feijão-Seleçãogenótipa.3.Variaçãogenética.I.Lanna,AnnaCristina.II.Carvalho,MileneAlvesdeFigueiredo.III.Título.IV. EmbrapaArrozeFeijão.V.Série.

CDD635.652(21.ed.)

© Embrapa 2016

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1a ediçãoOn-line(2016)

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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)Embrapa Arroz e Feijão

Sumário

Resumo ......................................................................5

Abstract ......................................................................6

Introdução ...................................................................7

Material e Métodos .......................................................8

Resultados e Discussão ...............................................10

Conclusões ................................................................17

Referências ...............................................................18

Deficiência hídrica induzida por PEG-6000 em plântulas de feijoeiro comumSuzy Taeko Mitsuzono1

Anna Cristina Lanna2

Milene Alves de Figueiredo Carvalho3

1GraduandaemCiênciasBiológicas,UniversidadeFederaldeGoiás,Goiânia,GO.2 Química,doutoraemFisiologiaVegetal,pesquisadoradaEmbrapaArrozeFeijão,SantoAntôniodeGoiás,GO.3 Engenheira-agrônoma,doutoraemFisiologiaVegetal,pesquisadoradaEmbrapaCafé,Brasília,DF.

Resumo

Deficiênciahídricaocasionaalteraçõesmorfofisiológicasemplantascomomecanismosdesobrevivênciae/ouadaptaçãoaoambiente.Objetivou-sepadronizarmetodologiadeseleçãodegenótiposdefeijoeirocomum,emfaseinicialdedesenvolvimento,paratolerânciaàdeficiênciahídrica,sobcondicionamentoosmóticoinduzidoporpolietilenoglicol-6000(PEG-6000).Paraisso,foramcultivadosgenótiposdefeijoeirocomum,BAT477,PérolaeOlathePinto,comcaracterísticascontrastantesparatolerânciaàdeficiênciahídrica,emmeiocontendoPEG-6000nasconcentraçõesde20,40,60,80e100kgm-3.Parainduçãodoestresse,plântulascomoprimeiropardefolhassimplescompletamenteexpandido(estádioV2)foramexpostasàsubstânciaPEG-6000e,aosextodiaapósaplicação,foramsubmetidasàavaliaçãodosatributosmorfológicosefisiológicos.Osresultadosobtidosmostraramqueaconcentraçãode40kgm-3dePEG-6000simulouadeficiênciahídricaequeosatributosmorfofisiológicosrelativosàáreafoliar,àstaxasfotossintéticasetranspiratóriasforamosquemaiscontribuíramparaindicarcaracterísticasdetolerânciaàdeficiênciahídricaemplântulasdefeijoeirocomum.Atécnicadeseleçãodegenótiposdefeijoeirocomummaistolerantesàdeficiênciahídrica induzidaporPEG-6000éviávelepodecontribuircomoprogramademelhoramentogenéticodestaespécie.

Palavras-chave:Phaseolus vulgaris L.,tolerânciaàdeficiênciahídrica,variabilidadegenética,condiçõescontroladasdecrescimento.

Water Deficit Induced by PEG-6000 in Common Bean Seedlings

AbstractThis study aimed to standardize selection methodology of common bean genotypes, in early development, to tolerance to water deficit, under osmotic conditioning induced by polyethylene glycol-6000 (PEG-6000). Thereunto, the common bean genotypes BAT 477, Pérola and Olathe Pinto, which have contrasting characteristics for water deficit tolerance, were cultivated in a medium content 20, 40, 60, 80 and 100 kg m-3 of PEG-6000. For stress induction, seedlings with the first pair of fully expanded leaves (V2 stage) received, in the growth medium, PEG-6000 solutions and, on the sixth day after application, it was evaluated their morphological and physiological attributes. The results showed that the concentration of 40 kg m-3 of PEG-6000 simulated the water deficit and the morpho-physiological attributes leaf area, photosynthetic and transpiration rates were the main contributors to indicate characteristics of drought tolerance in common bean seedlings. The initial screening technique for selecting common bean genotypes more tolerant to water deficit is viable and can contribute to the breeding program of this species.

Index terms: Phaseolus vulgaris L., drought tolerance mechanism, genetic variability, controlled growth conditions.

7Deficiência hídrica induzida por PEG-6000 em plântulas de feijoeiro comum

Introdução

Ofeijoeirocomum(Phaseolus vulgarisL.)éolegumemaispopulardasAméricasedaÁfricaOrientaleMeridional(ASFAW;BLAIR,2012).Éumaleguminosaqueapresentaaltoteorproteico(~22%)enutrientesessenciaiscomovitaminas(folato)eminerais(Ca,Cu,Fe,Mg,Mn,Zn)paradietahumana,especialmenteparaapopulaçãodospaísesemdesenvolvimento(BEEBE,2012).

Contudo,umdosmaisrelevantesproblemasdessaespécieéofatodeque60%daproduçãoocorreemsolosagrícolaspropensosàdeficiênciahídrica,semsistemasdeirrigação,ondeperíodosdeestiagemresultamemperdasquepodemchegaramaisde80%dereduçãodeprodutividade(ROSALESetal.,2012).Aocorrênciadessesciclosnaturaisdedeficiênciahídrica(veranicosdeuma,duasouatétrêssemanas)podeseraindamaislimitante,dependendodaintensidadeedaduraçãodoestresse(RAMIREZ-VALLEJO;KELLY,1998),alémdafasededesenvolvimentodaplantaemqueocorre(SOUSA;LIMA,2010).

Oestresserelacionadoàdeficiênciahídricaéexpressoporumasériedemudançasmorfofisiológicas,anatômicas,bioquímicasemolecularesnasplantas,queafetamnegativamenteseucrescimentoeprodutividade(OMAEetal.,2012;SOUSA;LIMA,2012).Dentreosprincipaisprocessosqueocorrememplantassubmetidasàdeficiênciahídrica,citam-se,inibiçãooureduçãodocrescimentoocasionadopelaredução/inibiçãodaexpansãocelular;decréscimonopotencialhídricofoliar;reduçãodataxafotossintética;formaçãodeespéciesreativasdeoxigênio(EROs);acúmulodeácidoabscísico(ABA)parasinalizarfechamentoestomáticoe,consequentemente,reduziratranspiração;produçãodeosmoprotetorescomoprolina,manitolesorbitol;síntesedenovasproteínasemRNAs(KHAN;HAKEEM,2014).

Emfunçãodaposiçãodedestaquequeocupanaeconomiabrasileira,bemcomodosimpactosqueocorrerãocomasmudançasclimáticas,umdosprincipaisobjetivosdosprogramasdemelhoramentogenéticodofeijoeirocomuméintroduziremnovascultivarescaracterísticasdeinteresse

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agronômico,talcomotolerânciaaestressesabióticos(McCLEANetal.,2011).Noentanto,acaracterísticadetolerânciaàdeficiênciahídricaapresenta,pornatureza,umacomplexidadefisiológica,jáquerecebegrandeefeitodoambiente(CORTÉSetal.,2013).Arespostadaplantaàdeficiênciahídrica,emcondiçõesdecampooudecasadevegetação,podeestarcondicionadaàpresençadeoutrostiposdeestresse,comofertilidadeinadequadadosolo,intensidadeluminosaetemperaturaoucompactaçãodosolo,fatorestequeinduzareduçãonocrescimentodasraízese,consequentemente,limitaopotencialdaplantaemexpressartolerânciaàseca(MIKLASetal.,2006).

Assim,éestratégicorealizarexperimentosdeplantassobdeficiênciahídricaemambientescontroladosparaquehajaminimizaçãodecruzamentodeestresses.Ousodepolietilenoglicol-6000(PEG-6000)foiindicadoporBradford(1986)paraestudosdesimulaçãodedeficiênciahídrica,poisomesmoéconsideradoinerte,nãopenetranoapoplastodaraizporcausadoseualtopesomoleculare,comisso,nãocausatoxicidadeemplântulas(CARPITAetal.,1979).Suaeficácianasimulaçãodadeficiênciahídricavemsendocomprovadapormeiodeestudosnasmaisdiversasespéciesvegetaiscomofeijão(MORAESetal.,2005;TÜRKANetal.,2005;YANGetal.,2012),pinhãomanso(PEREIRA;LOPES,2011),soja(MORAES;MENEZES,2003),Medicago truncatula (SONGetal.,2012),amendoim(LAURIANOetal.,2000)efeijão-caupi(MURILLO-AMADORetal.,2002).Dentrodessefoco,estetrabalhofoidesenvolvidocomoobjetivodepadronizarmetodologiadeseleçãodegenótiposdefeijoeirocomum,emfaseinicialdedesenvolvimento,paratolerânciaàdeficiênciahídricaemcondiçõescontroladas,estabelecendoonívelótimodeestresseosmótico,causadoporPEG-6000(MICHEL;KAUFMANN,1973),bemcomoidentificandorespostasmorfofisiológicasindicadorasdetolerância.

Material e Métodos

OexperimentofoiconduzidonoLaboratóriodeBiotecnologiadaEmbrapaArrozeFeijão,noMunicípiodeSantoAntôniodeGoiás,GO.Foramutilizadostrêsgenótiposdefeijoeirocomum(Phaseolus vulgaris

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L.):BAT477,PérolaeOlathePinto,integrantesdoBancoAtivodeGermoplasma(BAG)daEmbrapaArrozeFeijão.Essesgenótiposdiferemquantoàtolerânciaàdeficiênciahídrica.AlinhagemBAT477,desenvolvidanoCIAT(CentroInternacionaldeAgriculturaTropical),possuitolerânciaamúltiplosestresses,incluindotolerânciaàsecaebaixofósforonosolo(SVETLEVAetal.,2012);ogenótipoPérolaéumacultivarprovenientedoprogramademelhoramentogenéticodofeijoeirocomumdaEmbrapaArrozeFeijão,queapresentaaltaprodutividadeeaceitabilidade(YOKOYAMAetal.,1999);eogenótipoOlathePintoéumavariedadedesenvolvidaelançadapelaColoradoStateUniversityExperimentStation(EUA),em1979(WOOD;KEENAN,1982),muitoutilizadaemexperimentosdetransgeniadefeijoeirocomum(PINHEIROetal.,2009).TantoPérolaquantoOlathePintosãoconsideradossensíveisàdeficiênciahídrica(BEEBEetal.,2008).

Assementesforamdesinfestadasporimersãoemetanol70%(v/v)por60segundoseemsolução2,5%dehipocloritodesódio(NaOCl)por10a15minutoselavadasoitovezesemáguadestiladaautoclavada.Emseguidaàdesinfestação,assementesforammantidasemáguadestiladaautoclavadaporumperíodode24hparafinsdeembebição.Apósesseperíodo,trêssementesforamcolocadasparagerminaremcaixatipoMagenta®(7x7x12cm)contendo30gdevermiculita.Apóstrêsaquatrodiasdaemergênciadohipocótilo,fez-seodesbasteparaquecadacaixacontivesseapenasumaplântula.Atéodesbaste,asplântulasforamirrigadascomáguaparamantercondiçõeshídricasideais.Apósodesbaste,asplântulasforamirrigadas,alternadamente,comáguaesoluçãonutritivadeHoaglandeArnon(1950),comreposiçãode,aproximadamente,10mLdiariamente.Ascaixascontendoassementesforammantidasemsaladecrescimentosobirradiânciadefótonsde90mmolm-2 s-1,temperaturade23±2ºC,fotoperíodode16heumidaderelativadoarde60%a70%.

Plântulascom18diasdeidade,comoprimeiropardefolhassimplescompletamenteexpandido(estádioV2)(FERNÁNDEZetal.,1986),receberamsoluçõescontendodiferentesconcentraçõesdopolímeropolietilenoglicol(PEG-6000).Foramtestadascincoconcentraçõesde

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PEG-6000:20,40,60,80e100kgm-3,asquaisequivalemaníveisdepotencialosmótico(ψs)de-0,014;-0,036;-0,066;-0,103e-0,148MPa,respectivamente(MICHEL;KAUFMANN,1973).Plântulascontroleeplântulasestressadas(tratadascomPEG-6000)continuaramaserirrigadas, diariamente, durante seis dias.

Noúltimodiadoestresse(sextodiaapósaaplicaçãodePEG-6000),foramavaliadososatributosmorfológicos:áreafoliar(cm2),determinadapormeiodomedidordeáreafoliarLI-COR,modelo3.100;biomassadamatériaseca(g)daparteaérea(BMSPA)edaraiz(BMSR),determinadaapósasecagemdasamostrasa65ºCemestufacomventilaçãoforçadaatéaobtençãodemassaconstante,aferidaembalançasemianalítica;earazãoBMSR/BMSPA.Quantoaosatributosfisiológicos,foramavaliados:taxasfotossintética(μmol CO2 m

-2 s-1)(A)etranspiratória(mmolH2O m-2 s-1)(E),determinadaspormeiodomedidorportátildegásnaregiãodoinfravermelho(LCpro+,ADCBioScientific);eaeficiênciadousodaágua(μmol CO2 mmol-1H2O)(EUA),expressacomoarazãoentreataxafotossintéticaeataxatranspiratória(PINZÓN-TORRES;SCHIAVINATO,2008).

Odelineamentoexperimentalutilizadofoiointeiramentecasualizado,emesquemafatorialduplo3x5(genótiposeconcentraçãodePEG-6000),com12repetiçõesportratamento,cadaumacompostaporumacaixatipoMagentacontendoumaplântula.Osresultadosforamsubmetidosàanálisedevariância,utilizando-seosoftwareestatísticoSisvar® (FERREIRA,2011)eadotando-seonívelde5%depropabilidadedeerro(p<0,05).

Resultados e Discussão

Osgenótiposdefeijoeirocomum(BAT477,PérolaeOlathePinto),emfaseinicialdedesenvolvimento,apresentaramrespostasdistintasemrelaçãoaosdiferentesníveisdedeficiênciahídricadecorrentesdascincoconcentraçõesdePEG-6000utilizadas,confirmandoestudosrealizadosporGhanbarietal.(2013)eRosalesetal.(2013).Issosignificaqueavariabilidadegenéticadentrodaespécie

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P. vulgariseafasededesenvolvimentodasplantasoferecemferramentasvaliosasparaestudodosmecanismosdetolerânciaaesse tipo de estresse.

Áreafoliar(AF)ebiomassadamatériasecadaparteaérea(BMSPA)deplântulasdostrêsgenótiposdefeijoeirocomumforamreduzidassignificativamentequandocrescidasemmeiocontendoPEG-6000(Figuras1Ae1B).EmtodasasconcentraçõesdePEG-6000aAFdeplântulasdostrêsgenótiposfoireduzida,enquantosomenteasplântulasdeBAT477edeOlathePintoreduziramaBMSPAemtodasasconcentraçõestestadas.PlântulasdePérolareduziramaBMSPAsignificativamentesomenteapartirdomeiodecrescimentocontendo60 kg m-3dePEG-6000(ψs =-0,066MPa).Naconcentraçãode20 kg m-3dePEG-6000(ψs =-0,014MPa),areduçãodaAFfoide24%(107,84cm2),33%(105,53cm2)e39%(73,85cm2)paraosgenótiposPérola(141,33cm2),BAT477(158,52cm2)eOlathePinto(120,26cm2),quandocomparadasàsplântulascrescidasemmeiodecrescimentosemPEG-6000(tratamentocontrole)(Figura1A).

Nomeiocontendo20kgm-3dePEG-6000,areduçãodeBMSPAparaogenótipoPérolafoideapenas8%,enquantoplântulasdeBAT477eOlathePintotinhamreduzido25%e28%desuaBMSPA,respectivamente,quandocomparadosaostratamentoscontrole.Notratamento 60 kg m-3dePEG-6000ostrêsgenótipos,Pérola,BAT477eOlathePintojáapresentaramreduçãoacimade45%emsuaBMSPA(Figura1B).

Nesteestudo,operfildereduçãodaAFedaBMSPAfoisemelhanteentreosgenótiposdefeijoeirocomumavaliados,noentantoareduçãomaispronunciadafoiobservadaemplântulasdeOlathePinto.DeacordocomTardieu(2013),areduçãodeáreafoliaréumaestratégiautilizadapelasplantascrescidasemcondiçõesdedeficiênciahídricaparaminimizaraáreatranspiratóriadisponível.Poroutrolado,reduzaáreafotossintéticacomreflexodiretonaquantidadedebiomassaproduzida.

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Abiomassadamatériasecaderaiz(BMSR)tambémapresentoureduçãosignificativaemplântulascrescidassobdeficiênciahídrica(Figura1C).PlântulasdeBAT477começaramaapresentaralteraçõesnaquantidadederaizapartirdaadiçãode40kgm-3dePEG-6000(0,132g);enquantoplântulasdePérolaedeOlathePinto,apartirdaadiçãode60kgm-3dePEG-6000(0,107e0,180g,respectivamente),emcomparaçãoàquelascultivadassobcondiçõeshídricasótimas(0,226,0,182e0,246g,respectivamente).

Ésabidoqueplantasmaistolerantesàdeficiênciahídricapossuemcomopré-requisito,emperíodosmarcantes,amanutençãodocrescimentoradicularparaabsorçãodeáguanascamadasmaisprofundas(SOUSA;LIMA,2010).Entretanto,nesteestudonenhumdostrêsgenótiposapresentouaumentonaquantidadederaizemplântulascrescidasemmeiocontendoPEG-6000(Figura1C).Afaltadediferenciaçãoderespostadosistemaradicularemfunçãodosníveisdedeficiênciahídrica,entreosgenótiposavaliados,sedeve,provavelmente,àslimitaçõesdascondiçõesdoexperimento(duraçãodoperíododedeficiênciahídricaecaixatipoMagenta®comorecipienteparacrescimento).

Independentemente,foipossívelobservarqueplântulasdeBAT477apresentaramreduçãodeBMSRsignificativamentediferentedotratamentocontrole,emmeiocommenorconcentraçãodePEG-6000(40kgm-3),enquantoqueparaosgenótiposPérolaeOlathePinto,foiobservadareduçãosignificativadessavariávelemmeiocontendo60 kg m-3dePEG-6000.Sistemaradicularmaisrobusto,emtermosdeBMSR,foiapresentadopelasplântulasdeOlathePinto,seguidodeplântulasdeBAT477edePérola,respectivamente.

EmboradadosdeBMSRdemonstremumatendênciasimilarnasplântulasdostrêsgenótiposavaliados,grandesdiferençasforamdetectadasnarazãoBMSR/BMSPA(Figura1D).FoiobservadoumaumentodessarazãoemfunçãodaconcentraçãocrescentedePEG-6000nomeiodecrescimento,de28%(0,676),26%(0,504)e14%(0,374)paraasplântulasdeOlathePintocrescidasnomeiocontendo

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20 kg m-3;BAT477crescidanomeiocontendo40kgm-3dePEG-6000ePérolacrescidanomeiocontendo60kgm-3dePEG-6000,respectivamente,comparadasàsdotratamentocontrole(0,530;0,399;0,329,respectivamente).OaumentodarazãoemplântulasdePérola,nomeiodecrescimentocontendo20kgm-3dePEG-6000,foide2%(0,335),seguidodeumaumentode5%(0,346)naconcentraçãode40kgm-3dePEG-6000,emrelaçãoaocontrole(0,329).EnquantooaumentodarazãoemplântulasdeBAT477,nomeiodecrescimentocontendo20kgm-3dePEG-6000,foide17%(0,465)emrelaçãoaocontrole(0,399).OaumentodarazãoBMSR/BMSPApodeserexplicadopelareduçãomaissignificativadaBMSPAdoquedaBMSR.

Dosatributosmorfológicosavaliados,independentedogenótipoedaconcentraçãodePEG-6000,observou-sequeaparteaéreapercebeueativourespostasfisiológicas,antecipadamenteàsrespostasdadaspelosistemaradicular(BMSR),umavezquefoinecessárioumnívelmaiselevadodeestresseosmóticonomeiodecrescimentoparaocorrerreduçãodaBMSR.Porisso,padrãodeenraizamento,apesardeserumimportantemecanismodetolerânciaemplantasdefeijão(SOUSA;LIMA,2010),nãoéoúnicomecanismoaserconsideradoparaindicarmaiortolerância.Emadição,observou-sequeplântulasdeOlathePintoePérola,emtodasasconcentraçõesdePEG-6000testadas,reduziram,emmenorintensidade,aAFeBMSPAcomparativamenteaoBAT477,sugerindoqueplântulasdessesgenótipospercebemmaistardiamenteafaltadeáguanomeiodecrescimento.

ParamedidasdetrocasgasosasnasplântulassubmetidasàdeficiênciahídricaemdiferentesconcentraçõesdePEG-6000,foipossívelaobtençãodedadosatéaconcentraçãode60kgm-3 de PEG-6000(ψs=-0,066MPa)paraosgenótiposPérolaeBAT477;eatéaconcentraçãode40kgm-3dePEG-6000(ψs=-0,036MPa)paraogenótipoOlathePinto(Tabela1).Estefatosedeveaomurchamentoe/ouabscisãofoliarocorridosnostrêsgenótiposavaliadosemconcentraçõesdePEG-6000acimadasrelatadasacima.

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Figura 1.Atributosmorfológicos:áreafoliar(A),biomassadamatériasecadaparteaérea(B),biomassadamatériasecadaraiz(C)erazãodabiomassadamatériasecadaraiz/parteaérea(D)deplântulasdefeijoeirocomum(Phaseolus vulgaris L.)BAT477,PérolaeOlathePinto,crescidasemmeiocontendodiferentesconcentraçõesdePEG-6000:20,40,60,80 e 100 kg m-3,equivalentesaospotenciaisosmóticos(ψs)de-0,014;-0,036;-0,066;-0,103e-0,148MPa,usadosparasimulaçãodediferentesníveisdedeficiênciahídrica.

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Tabela 1.Parâmetrosfisiológicos:taxafotossintéticalíquida(A),taxatranspiratória(E)eeficiênciadousodaágua(EUA)emgenótiposdefeijoeirocomum,BAT477,PérolaeOlathePinto,crescidosemmeiocontendodiferentesconcentraçõesdePEG-6000:20,40,60,80e100kgm-3, equivalentesaospotenciaisosmóticos(ψs)de-0,014,-0,036,-0,066,-0,103e-0,148MPa,usadosparasimulaçãodediferentesníveisdedeficiênciahídrica.

PEG-6000 (kg m-3)

A (μmol CO2 m

-2 s-1)E

(mmol H2O m-2 s-1)EUA

(μmol CO2 mmol H2O-1)

BAT 477 Pérola Olathe BAT 477 Pérola Olathe BAT 477 Pérola Olathe

0 7,6 aA 8,9aA 6,8 aA 3,9bA 5,3aA 4,0bA 1,9aA 1,7 aA 1,7 aA

20 2,0bB 5,1aB 2,2bB 1,2bB 2,4aB 1,8bB 1,5bA 2,1 aA 0,9cB

40 1,5aB 4,0aB 0,9aB 0,7aB 2,0aB 1,1aB 2,1 aA 1,9aA 0,8bB

60 2,0aB 0,5aC ** 1,1aB 1,0 aC ** 1,6 aA 0,5bB **Médiasseguidaspormesmaletraminúsculanalinhaemaiúsculanacolunanãodiferementresi,pelotestedeScott-Knotta5%deprobabilida-dedeerro.**Medidas,noúltimodiadadeficiênciahídrica,nãorealizadasemfunçãodaimpossibilidadeemacoplarasfolhasaoequipamento,devidoaomurchamentoe/ouabscisãofoliarocorridosnogenótipoOlathePintonaconcentraçãodePEG-6000de60kgm-3.

Taxasfotossintética(A)etranspiratória(E)deplântulasdefeijoeirocomumforamsignificativamentereduzidasemfunçãodoaumentodoestresseosmóticono meiodecrescimento,comparadasàsdeplântulasdotratamentocontrole(Tabela1).Areduçãodataxafotossintéticaetranspiratóriafoide43%e55%paraplântulasdePérola;68%e55%paraplântulasdeOlathePinto;74%e69%paraplântulasdeBAT477,respectivamente,crescidasemmeiocontendo20kgm-3dePEG-6000.EstudoconduzidoporRosalesetal.(2012)mostrouqueareduçãodataxafotossintéticadeumacultivardefeijoeirocomum,BayoMadero,sensívelàdeficiênciahídricaquandosubmetidoàbaixadisponibilidadehídricanoperíododefloração,foimaiorcomparativamenteàapresentadapelacultivartolerante,PintoSaltillo.Contrariamente,nesseestudo,plântulasdePérola,genótipoconsideradosensívelàdeficiênciahídrica,apresentarammenorreduçãodetaxasfotossintética(A)etranspiratória(E)comparativamenteaogenótipoBAT477,consideradotoleranteàdeficiênciahídrica(Tabela1).Esseresultadopodeserdevidoàsdiferentesfasesdodesenvolvimentodasplantasquandoasmesmasforamsubmetidasàdeficiênciahídrica,bemcomoàseveridadedadeficiênciahídricasimuladaporPEG-6000.

OdeclíniodeA,emmaioroumenorintensidade,observadonasplântulasdosgenótiposavaliados,éassumidoseroresponsávelpelodecréscimo

16 Deficiência hídrica induzida por PEG-6000 em plântulas de feijoeiro comum

naAFeBMSPA.Essesresultadosmostraram,novamente,queosgenótiposOlathePintoePérolaperceberamtardiamenteareduçãodadisponibilidadehídricanomeiodecrescimentoe,porisso,mantiveramafotossínteseeatranspiraçãosimilaràsdeplântulasdotratamentocontrole.AaltataxatranspiratóriaemplântulasdeOlathePintoePérola,comparadaàdeplântulasdeBAT477,podeterdadoorigemàdiferençanasensibilidadeàdeficiênciahídrica.

Comrelaçãoàeficiênciadousodaágua(EUA),nenhumdostrêsgenótipossedestacouemfunçãodoaumentodaconcentraçãodePEG-6000nomeiodecrescimento.Entretanto,comparadoaocontrole,plântulasdeBAT477mantiveramaEUAemtodasasconcentraçõesdePEG-6000testadas;plântulasdeOlathePintoreduziramaEUAjánomeiodecrescimentocontendo20kgm-3dePEG-6000(reduçãode47%)easplântulasdePérolaapresentaramreduçãodeEUAsomenteapartirdomeiodecrescimentocontendo60kgm-3(reduçãode71%)(Tabela1).OfatodeogenótipoBAT477nãoterapresentadoomecanismodeaumentodaEUA,nopresenteestudo,podeserdevidotantoàduraçãodadeficiênciahídrica(plântulasemcontatocomPEG-6000porseisdias),quantoaousodaáguasermaiseficienteemrespostaatratamentosmaisseverosdedeficiênciahídrica(ROSALESetal.,2012).Comparando-seaEUAdogenótipoBAT477ePérolanaconcentraçãode60kgm-3 de PEG-6000,foipossívelobservarasuperioridadedogenótipoconsideradotoleranteemrelaçãoaosensível(Tabela1).EsseresultadodemonstramaioreficiênciadousodaáguadogenótipoconsideradotoleranteàdeficiênciahídricanaconcentraçãomaiselevadadePEG-6000avaliada.

OsdadosdereduçãodeAeE,alémdamanutençãodaEUAnasplântulasdeBAT477,mostraramqueestegenótiposuperaperíodosdefaltad’águamaiseficientementedoqueosoutrosgenótiposestudados,noperíodoinicialdedesenvolvimentodaplanta.Sugere-se,então,queogenótipoBAT477podeproduzirácidoabscísico(ABA)anteriormentee,muitoprovavelmente,emnívelmaisalto,ouatémesmosejamaisresponsivoaessefitormôniodoqueosoutrosgenótipos,vistoqueoABAéconhecidocomooprincipalfatordecontroledacondutânciaestomática(KHAN;HAKEEM,2014).

17Deficiência hídrica induzida por PEG-6000 em plântulas de feijoeiro comum

Assim,mecanismosindicadoresdetolerânciaàdeficiênciahídricaobservadosnogenótipoBAT477,deacordocomosresultadosobtidosnopresentetrabalho,parecemtersidoorigináriosdeumconjuntoderespostasresultantedacombinaçãodemecanismosdeadaptaçãolocalizadosnaparteaérea:reduçãonaAeE(atributosfisiológicos)e,consequentementenaAFeBMSPA(atributosmorfológicos).Paraomelhoramentodofeijoeirocomum,entendimentoadicionaldosmecanismosdetolerânciaàdeficiênciahídrica,emestádiosiniciaisdodesenvolvimentodaplanta,faz-senecessário.Paraisso,éimportanteexplorarcaracterísticasquenãoforamcontempladasnesteestudocomocomprimentoderaiz,ajustamentoosmótico,conteúdorelativodeágua,potencialhídricofoliarantemanhãefrequênciaeatividadedeestômatos,relacionadasàtolerânciaàdeficiênciahídricainicial(ocorrênciadeperíodosdeestiagememplantasnoestádiovegetativo),possibilitandocontribuiçãonosprocessosdeseleçãodegenótiposdefeijoeirocomumtolerantesaesseestresse.

Emsíntese,omeiodecrescimentoacrescidodePEG-6000apresentaeficácianasimulaçãodadeficiênciahídricaemplantasdefeijoeirocomume,paraascondiçõesexperimentaisapresentadas,aconcentraçãode40kgm-3dePEG-6000(Ψs=-0,036MPa)foiamaisindicada,umavezque,porumlado,ativourespostasmorfofisiológicase,poroutro,nãodesencadeouoprocessodesenescêncianaplanta.Assim,atécnicadeseleção inicialemcondiçõescontroladasereprodutíveis,comoamostradanesteestudo,viabilizaaidentificaçãodemecanismosdetolerânciaàdeficiênciahídricaemplantasdefeijoeirocomumeacelera,preliminarmente,oprocessodeseleçãodecultivaresmaistolerantesparasuprimentodeinformaçõesnoprogramademelhoramentogenéticodofeijoeirocomum.

Conclusões

Aconcentraçãode40kgm-3dePEG-6000simulaadeficiênciahídricanomeiodecrescimentodeplântulasdefeijoeirocomumediscriminagenótiposcomcaracterísticasconstrastantesparatolerânciaàseca.

18 Deficiência hídrica induzida por PEG-6000 em plântulas de feijoeiro comum

Dentreascaracterísticasmorfofisiológicas,áreafoliaretaxasfotossintéticaetranspiratóriasãoosindicadoresprimáriosderespostaàdeficiênciahídricaemtodasasconcentraçõesdePEG-6000testadas,independentementedogenótipoavaliado.

Aestratégiadeseleçãodegenótiposdefeijoeirocomummaistolerantesàdeficiênciahídricaéeficazepodeauxiliaroprogramademelhoramentogenéticodestaespécie.

Referências

ASFAW,A.;BLAIR,M.W.Quantitativetraitlociforrootingpatterntraitsofcommonbeansgrownunderdroughtstressversusnon-stressconditions.Molecular Breeding,Dordrecht,v.30,n.2,p.681-695,Aug.2012.

BEEBE,S.E.Commonbeanbreedinginthetropics.Plant Breeding Reviews,Westport,v.36,p.357-426,2012.

BEEBE,S.E.;RAO,I.M.;CAJIAO,C.;GRAJALES,M.Selectionfordroughtresistanceincommonbeanalsoimprovesyieldinphosphoruslimitedandfavorableenvironments.Crop Science,Madison,v.48,n. 2,p.582-592,Mar./Apr.2008.

BRADFORD,K.J.Manipulationofseedwaterrelationsviaosmoticpriming to improve germination under stress. Hortscience, Alexandria, v.21,n.5,p.1105-1112,1986.

CARPITA,N.;SABULARSE,D.;MONTEZINOS,D.;DELMER,D.P.Determinationoftheporesizeofcellwallsoflivingplantcells.Science, NewYork,v.205,n.4411,p.1144-1147,Sept.1979.

CORTÉS,A.J.;MONSERRATE,F.A.;RAMÍREZ-VILLEGAS,J.;MADRIÑÁN,S.;BLAIR,M.W.Droughttoleranceinwildplantpopulations:thecaseofcommonbeans(Phaseolus vulgarisL.).Plos One,v.8,n.5,p.e62898,May2013.

19Deficiência hídrica induzida por PEG-6000 em plântulas de feijoeiro comum

FERNÁNDEZ,F.;GEPTS,P.;LÓPEZ,M.Etapas de desarrollo de la planta de frijol común (Phaseolus vulgaris L.).Cali:CIAT,1986.33 p.

FERREIRA,D.F.Sisvar:acomputerstatisticalanalysissystem.Ciência e Agrotecnologia,Lavras,v.35,n.6,p.1039-1042,nov./dez.2011.

GHANBARI,A.A.;SHAKIBA,M.R.;TOORCHI,M.;CHOUKAN,R.Morpho-physiologicalresponsesofcommonbeanleaftowaterdeficitstress.European Journal of Experimental Biology,v.3,n.1,p.487-492,2013.

HOAGLAND,D.R.;ARNON,D.I.The water-culture method for growing plants without soil.Berkeley:UniversityofCalifornia,1950.32p.

KHAN,F.;HAKEEM,K.R.Cellsignalingduringdroughtandsaltstress.In:HAKEEM,K.R.;REHMAN,R.U.;TAHIR,I.(Ed.).Plant signaling: understandingthemolecularcrosstalk.NewDelhi:Springer,2014.p. 227-239.

LAURIANO,J.A.;LIDON,F.C.;CARVALHO,C.A.;CAMPOS,P.S.;MATOS,M.C.Droughteffectsonmembranelipidsandphotosyntheticactivityindifferentpeanutcultivars.Photosynthetica,Prague,v.38,n. 1,p.7-12,Oct.2000.

McCLEAN,P.E.;BURRIDGE,J.;BEEBE,S.;RAO,I.M.;PORCH,T.G.Cropimprovementintheeraofclimatechange:anintegrated,multidisciplinaryapproachforcommonbean(Phaseolus vulgaris).Functional Plant Biology,Victoria,v.38,n.12,p.927-933,Nov.2011.

MICHEL,B.E.;KAUFMANN,M.R.Theosmoticpotentialofpolyethyleneglycol6000.Plant Physiology,Bethesda,v.51,n.5,p. 914-916,May1973.

MIKLAS,P.N.;KELLY,J.D.;BEEBE,S.E.;BLAIR,M.W.Commonbeanbreedingforresistanceagainstbioticandabioticstresses:fromclassicaltoMASbreeding.Euphytica,Wageningen,v.147,n.1,p. 105-131,Jan.2006.

20 Deficiência hídrica induzida por PEG-6000 em plântulas de feijoeiro comum

MORAES,G.A.F.de;MENEZES,N.L.de.Desempenhodesementesdesojasobcondiçõesdiferentesdepotencialosmotico.Ciência Rural, SantaMaria,v.33,n.2,p.219-226,mar./abr.2003.

MORAES,G.A.F.de;MENEZES,N.L.de;PASQUALLI,L.L.Comportamentodesementesdefeijãosobdiferentespotenciaisosmóticos.Ciência Rural,SantaMaria,v.35,n.4,p.776-780,jul./ago.2005.

MURILLO-AMADOR,B.;LÓPEZ-AGUILAR,R.;KAYA,C.;LARRINAGA-MAYORAL,J.;FLORES-HERNÁNDEZ,A.ComparativeeffectsofNaClandpolyethyleneglycolongermination,emergenceandseedlinggrowthofcowpea.Journal of Agronomy and Crop Science,Weinheim,v.188,n.4,p.235-247,Aug.2002.

OMAE,H.;KUMAR,A.;SHONO,M.Adaptationtohightemperatureandwaterdeficitinthecommonbean(Phaseolus vulgarisL.)duringthereproductiveperiod.Journal of Botany,v.2012,articleID803413,p. 1-6,Mar.2012.

PEREIRA,M.D.;LOPES,J.C.Germinaçãoedesenvolvimentodeplântulasdepinhãomansosobcondiçõesdeestressehídricosimulado.Semina: Ciências Agrárias,Londrina,v.32,p.1837-1842,2011.Suplemento 1.

PINHEIRO,P.V.;FARIA,J.C.de;NOGUEIRA,E.O.P.eL.;ARAGÃO,F.J.L.Transgeneinheritancesandgeneticsimilaritiesofnearisogeniclinesofgeneticallymodifiedcommonbeans.Pesquisa Agropecuária Brasileira,Brasília,DF,v.44,n.9,p.1168-1176,set.2009.

PINZÓN-TORRES,J.A.;SCHIAVINATO,M.A.Crescimento,eficiênciafotossintéticaeeficiênciadousodaáguaemquatroespéciesdeleguminosasarbóreastropicais.Hoehnea,SãoPaulo,v.35,n.3,p. 395-404,2008.

21Deficiência hídrica induzida por PEG-6000 em plântulas de feijoeiro comum

RAMIREZ-VALLEJO,P.;KELLY,J.D.Traitsrelatedtodroughtresistanceincommonbean.Euphytica,Wageningen,v.99,n.2,p. 127-136,Feb.1998.

ROSALES,M.A.;CUELLAR-ORTIZ,S.M.;DELAPAZ,A.M.M.;ACOSTA-GALLEGOS,J.;COVARRUBIAS,A.A.Physiologicaltraitsrelatedtoterminaldroughtresistanceincommonbean(Phaseolus vulgarisL.).Journal of the Science of Food and Agriculture, London, v. 93,n.2,p.324-331,Jan.2013.

ROSALES,M.A.;OCAMPO,E.;RODRÍGUEZ-VALENTÍN,R.;OLVERA-CARRILLO,Y.;ACOSTA-GALLEGOS,J.;COVARRUBIAS,A.A.Physiologicalanalysisofcommonbean(Phaseolus vulgarisL.)cultivarsuncoverscharacteristicsrelatedtoterminaldroughtresistance.Plant Physiology and Biochemistry,Paris,v.56,p.24-34,July2012.

SONG,S.;CHEN,Y.;ZHAO,M.;ZHANG,W-H.AnovelMedicago truncatulaHD-Zipgene,MtHB2,isinvolvedinabioticstressresponse.Environmental and Experimental Botany,Elmsford,v.80,p.1-9,Aug.2012.

SOUSA,M.A.de;LIMA,M.D.B.Índicedeáreafoliareprodutividadedofeijoeirosobestressehídricoeprofundidadesdeincorporaçãodoadubo. Global Science and Technology,RioVerde,v.5,n.2,p.45-55,maio/ago.2012.

SOUSA,M.A.de;LIMA,M.D.B.Influênciadasupressãodairrigaçãoemestádiosdedesenvolvimentodofeijoeirocv.Cariocacomum.Bioscience Journal,Uberlândia,v.26,n.4,p.550-557,jul./ago.2010.

SVETLEVA,D.;KRASTEV,V.;DIMOVA,D.;MITROVSKA,Z.;MITEVA,D.;PARVANOVA,P.;CHANKOVA,S.DroughttoleranceofBulgariancommonbeangenotypes,characterizedbysomebiochemicalmarkersforoxidativestress.Journal of Central European Agriculture,v.13,n. 2,p.349-361,2012.

22 Deficiência hídrica induzida por PEG-6000 em plântulas de feijoeiro comum

TARDIEU,F.Plantresponsetoenvironmentalconditions:assessingpotentialproduction,waterdemand,andnegativeeffectsofwaterdeficit.Frontiers in Physiology,Lausanne,v.4,p.1-11,Feb.2013.

TÜRKAN,I.;BOR,M.;ÖZDEMIR,F.;KOCA,H.Differentialresponsesoflipidperoxidationandantioxidantsintheleavesofdrought-tolerantP. acutifoliusGrayanddrought-sensitiveP. vulgarisL.subjectedtopolyethyleneglycolmediatedwaterstress.Plant Science,Limerick,v. 168,n.1,p.223-231,Jan.2005.

WOOD,D.R.;KEENAN,J.G.RegistrationofOlathebean(Reg.No.36).Crop Science,Madison,v.22,n.6,p.1259-1260,Nov./Dec.1982.

YANG,Z.B.;ETICHA,D.;ALBACETE,A.;RAO,I.M.;ROITSCH,R.;HORST,W.J.Physiologicalandmolecularanalysisoftheinteractionbetweenaluminiumtoxicityanddroughtstressincommonbean(Phaseolus vulgaris).Journal of Experimental Botany,Oxford,v.63,n. 8,p.3109-3125,May2012.

YOKOYAMA,L.P.;DELPELOSO,M.J.;DISTEFANO,J.G.;YOKOYAMA,M.Nível de aceitabilidade da cultivar de feijão “Pérola”: avaliaçãopreliminar.SantoAntôniodeGoiás:EmbrapaArrozeFeijão,1999.20p.(EmbrapaArrozeFeijão.Documentos,98).