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TOLERÂNCIA DO FEIJÃO CAUPI À SALINIDADE DO SOLO Joaquim Albenísio Gomes da Silveira UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOLOGIA.

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1 TOLERÂNCIA DO FEIJÃO CAUPI À SALINIDADE DO SOLO Joaquim Albenísio Gomes da Silveira UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULAR Laboratório de Metabolismo do Estresse de Plantas VI RENAC, MAIO 2006

2 Solos salinos no mundo A salinidade é o principal processo de degradação do solo, ocasionando a perda de 1,5 milhões de hectares de terras aráveis por ano (FAO, 2000)

3 Solos sódicos no mundo Irrigados: 260 Milhões de ha Afetados: 80 Milhões de ha

4 52% da região é semi- árida Solos sódicos (20-5%) Ministério do Meio Ambiente (2003)

5 Solos salinos Salinização Pedogenética (Oliveira, 1997): Ligeiramente salinos: 2 – 4; Moderadamente salinos: 4 – 8; Fortemente salinos: 8 – 15; Extremamente salinos: >15 dS m -1 Salinização secundária ( aumento progressivo nos níveis de sais em função de): Salinidade da água de irrigação; Evapo-transpiração elevada e baixa precipitação; Má drenagem do solo; Adubação

6

7 Fonte: Bray et al., 2000 UM POUCO DA TEORIA DO ESTRESSE......

8 Adaptação Tolerância AS PLANTAS TENTAM SE AJUSTAR AO ESTRESSE DE DIFERENTES MANEIRAS Genéticos Genéticos Moleculares Moleculares Morfológicos Morfológicos Fisiológicos Fisiológicos Aclimatação Mecanismos Resistência Transientes (Metabólicas) Permanentes (Genéticas)

9 (Fonte: Buchanan et al., 2000) EXISTE UM PARADIGMA

10 Zhu, 2002 Mecanismos de resposta aos estresses hídrico e salino

11 Mecanismos gerais da resistência ao estresse salino 1. Evitar os íons salinos externos → ↓absorção ↓crescimento 2. Evitar os íons salinos no citosol → ↑ compartimentalização vacuolar 3. Absorver íons e crescer → ↑resistência celular 4. Manter homoestase iônica, osmótica e metabólica 5. Manter estado hídrico favorável → ↑ condutividade hidráulica ↑ resistência estomática ↑ sistema radicular

12 Absorção de K + e Na + Apse, 2000 AKT1-Baixa-afinidade K + HKT1-Alta-afinidade K + VIC-Insensível a voltagem NORK-Sensível a voltagem Membrana Plasmática SOS1

13 Compartimentalização de Na + em vacúolos Maathuis, 1999 Tonoplasto NHX1 NHX1 – promove a compartimentalização do Na+ no vacúolo

14 Homoestase iônica Serrano, 2001  Durante o estresse salino - Redução na absorção de K + - Aumento no influxo de Na +

15 Influxo e compartimentalização de Na + Na + H + Maathuis, 1999

16 Fonte; Zhu Mecanismos da Percepção, transdução e eliminação do Na +

17 RESULTADOS COM FEIJÃO - CAUPI I – EM QUAL FASE DO DESENVOLVIMENTO O FEIJÃO É MAIS SENSÍVEL À SALINIDADE? II – QUAL É O TIPO DE RESPOSTA AO NaCl? III – QUAIS OS EFEITOS DO NaCl SOBRE PROCESSOS FISIOLÓGICOS CHAVES PARA O CRESCIMENTO? IV – QUAIS AS ESTRATÉGIAS PARA SELECIONAR MATERIAIS RESISTENTES?

18 ESTUDOS NAS FASES DE GERMINAÇÃO E ESTABELECIMENTO DA PLÂNTULA 0 mM 25 mM 50 mM 75 mM 100 mM Per Pit

19 48 horas 36 horas

20 Seleção de cultivares em substrato sólido

21 Perola Pitiúba Resposta a 100 mM

22 Desenvolvimento inicial

23 Resposta a 100 mM aplicado em vermiculita na fase de semeio

24 Resposta a doses de NaCl aplicadas após o estabelecimento da plântula

25 Após pré-tratamento com NaCl controle Pré-tratadas com naCl 100 mM 48h

26 2cm NaCl+H 2 O 2cm NaCl+H 2 O 2cm NaCl+H 2 O 2cm NaCl+seca 2cm NaCl+seca 2cm NaCl+seca 2cm controle 2cm controle 2cm controle 2cm seca 2cm seca 2cm seca EFEITOS ADITIVOS E INTERATIVOS DE TRATAMENTOS DE SECA E NaCl NA RESPOSTA ANTIOXIDATIVA DE RAÍZES DE FEIJÃO-DE-CORDA [Vigna unguiculata L. (Walp.)] Após tratamento com seca moderada (48h) e recuperação

27 Efeito do NaCl na germinação e acumulação de Na +

28 Mobilização de reservas para o estabelecimento da plântula e partição de Na +

29 Efeito do NaCl na fase de crescimento acelerado Fase de estabelecimento definitivo da planta

30 Plantas expostas a 0, 100 e 200 mM de NaCl durante 7 dias em condições controladas

31 Plantas expostas ao NaCl durante 14 dias

32 Sistema radicular após 7 dias

33 Folhas com a mesma idade cronológica

34 As cultivares pérola (A) e pitiúba (B) em condições de campo

35 As duas cultivares após 14 dias de tratamento

36 200 mM recup. cont

37 Efeito de NaCl 100 mM no crescimento

38 Partição de Na +

39 Partição de Cl -

40 Efeitos do NaCl sobre processos bioquímicos e fisiológicos chaves: 1. Fotossíntese 2. Relações hídricas 3. Assimilação do N 4. Fixação de N 2 5. Estresse Oxidativo 6. Homoestase iônica (seletividade Na + /K + ) 7. Expressão de proteínas (proteomas)

41 Sistema de hidroponia

42 Plantas em fase inicial de aclimatação

43 Plantas com 21 DAP com ou sem 50 mM

44

45

46

47 Plantas em processo de recuperação da taxa de crescimento (32 DAP)

48

49 Planta com intensa taxa de crescimento

50 Plantas em fase de pré-floração com intensa recuperação

51 Plantas tratadas com NaCl exibem verde intenso

52 Sistema radicular em recuperação

53 Sistema radicular em recuperação – 35 DAP

54 Parte aérea em recuperação após 32 dias de tratamento

55 Plantas para experimento com nodulação

56 Influência da dose de “arranque” de N mineral

57 Efeito de 50 mM de NaCl no desenvolvimento de caupi inoculada ou tratada com NO 3 -

58 Cultivar Vita 3 – 15 DAS

59 Cultivar Vita 7 – 15 DAS

60 Efeito do NaCl em plantas inoculadas e tratadas com N mineral

61

62 Crescimento, fotossíntese e potencial hídrico

63 Eficiência fotoquímica, assimilação de nitrato e fixação de N 2

64 Resposta oxidativa induzida por NaCl

65 Atividade de SOD e concentração de H 2 O 2

66 Atividades de POX e APX

67 CONCLUSÕES O feijão-caupi pode ser considerado como uma espécie resistente ao NaCl – como base no critério de sobrevivência; Para sobreviver, a espécie utiliza a estratégia de evitar o excesso de sal, restringindo a absorção, o fluxo de água e, consequentemente, o crescimento; As plantas são capazes de tolerar altos níveis de NaCl, mantendo o estado hídrico (altos potenciais) e o aparato fotossintético preservados; As plantas não são capazes de fazer ajustamento osmótico, aparentemente regulando o estado hídrico por aumento da condutividade hidráulica das raízes e diminuição na condutância estomática; O processos de absorção e assimilação do nitrato estão fortemente relacionados com o crescimento; A fixação de N 2 é menos afetada pelo NaCl do que o processo de fotossíntese; A resposta oxidativa induzida por NaCl sugere que os danos oxidativos não são importantes per si na redução do crescimento; O feijão é mais sensível ao NaCl na fase de estabelecimento definitivo da planta – formação do índice de área foliar para a fotossíntese.

68 Equipe Labplant Prof. Dr. Joaquim Albenísio Gomes da Silveira – Bolsista de produtividade do CNPq Iza Marineves Almeida da Rocha (DCR - CNPq) Fábio Rossi Cavalcanti (DCR – CNPq/Funcap) Eduardo Luiz Voigt (Doutorando - CNPq) Luiz Aguiar Ferreira Gomes (Doutorando) Theresa Christine Filgueiras Russo (Doutoranda - Funcap) João Paulo Matos Santos Lima (Doutorando - CNPq) Sérgio L. Ferreira da Silva (Doutorando - CAPES) Josemir Moura Maia (Doutorando - CNPq) João Batista S. Freitas (Doutorando) Jean Carlos Araújo Brilhante (Mestrando - CNPq) Sandro A. Marinho Araújo (Mestrando - Funcap) Flávia Carinne Furtado (I.C - CNPq) Antonio Rafael Coelho Jorge (I.C - CNPq) Francisco Abel Lemos Alves (I.C - CNPq) Geórgia Barguil Colares (I.C - voluntária)


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