Brassinosteróides na superação do estresse causado por chumbo em sementes de Brassica juncea (L.) Czern. & Coss

Abstract

O chumbo (Pb) é um metal pesado de grande relevância devido ao seu elevado potencial tóxico ao crescimento das plantas. A fitoremediação assistida por reguladores de crescimento como os brassinosteróides tem revertido os efeitos do estresse causado por metais pesados tanto na germinação como no crescimento das plantas. Assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito dos brassinosteróides na germinação de sementes e no crescimento de plântulas de Brassica juncea (L.) Czern. & Coss. sob condições de estresse causado por chumbo. Foram consuzidos dois experimentos no Laboratório de Rotina de Sementes da Universidade Federal de Viçosa. No primeiro avaliou-se a germinação das sementes nas concentrações de acetato de chumbo 0 (água), 2, 4 e 6 mM. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado (DIC) com 4 tratamentos e 4 repetições. Os dados foram submetidos à análise de variância e regressão para se determinar a concentração adequada para causar estresse, mas que permitisse germinação ≥ 50%. Tal concentração foi utilizada nos testes de germinação no segundo ensaio, onde foram avaliadas duas formas de aplicação do 24-epibrassinolídeo (EBL), na pré-embebição das sementes e durante o teste de germinação, utilizando-se 3 concentrações: 0 (água), 10 -10 , 10 -8 ,10 -6 M). As sementes foram colocadas para germinar sobre papel toalha umedecido com 4 mL da solução de acetato de chumbo (3 mM) em caixas gerbox a 20o C. O controle foi representado pelo teste de germinação em susbtrato umedecido com água. Foram realizadas as seguintes avaliações: porcentagem de germinação e protursão radicular, primeira contagem de germinação, índice de velocidade de protrusão radicular, índice de velocidade de germinação, tempo médio de germinação, comprimento da parte aérea e da raiz das plântulas, índice de tolerância da parte aérea e da raiz e índice de vigor. Determinou-se ainda a atividade das enzimas SOD, CAT, POX e APX e o teor de chumbo nas sementes e nas plântulas. O experimento foi conduzido em DIC e analisado em esquema fatorial (4 concentrações do EBL x 2 formas de aplicação + controle (sem estresse)). Esses dados foram, a seguir submetidos a testes de normalidade e à análise de variância. As médias foram submetidas ao teste de Tukey a 5% de probabilidade. Foi aplicado o teste de Dunnett para comparação com o controle. Houve efeito negativo do Pb na porcentagem e na velocidade de germinação das sementes. A partir da concentração de 3 mM de Pb houve redução de mais de 50% da germinação. O EBL na concentração de 10 -8 M, aplicado em pré-embebição ou no teste de germinação, foi efetivo para a superação do estresse causado por Pb, proporcionando valores de porcentagem e velocidade de germinação similares aos obtidos sem estresse. Maior teor de Pb foi constatado nas plântulas do teste de germinação em acetado de Pb em relação ao controle (água), o que não ocorreu para as sementes. A aplicação do EBL nas doses de 10 -8 e 10 -6 M em pré-embebição foi eficiente para promover a recuperação da germinação e ativar o sistema de defesa das enzimas antioxidantes nas plântulas sob estresse por exposição ao chumbo.

Lead (Pb) is a heavy metal with a huge relevance because of its high toxic potential for plant growth. Phytoemediation assisted by growth regulators, such as brassinosteroids, has supressed the effects of heavy metal stress on germination and plant growth. This study aims to evaluate the effect of brassinosteroids on seed germination and seedling growth of Brassica juncea (L.) Czern. & Coss. under stress conditions caused by Lead. Two experiments were carried out at the Laboratório de Sementes of Universidade Federal de Viçosa. In the Experiment 1, seed germination was evaluated using acetate of lead concentrations: 0 (water), 2, 4 and 6 mM. The experiment was conducted in a completely randomized design (DIC) with 4 treatments and 4 replicates. The data were submitted to analysis of variance and regression to determine the concentration for causing stress that allowed germination ≥ 50%. This concentration was used in the Experiment 2, which two forms of 24-epibrassinolide (EBL) application (pre-imbibition of the seeds and in the paper germination) and 4 EBL concentrations (0, 10 -10 , 10 -8 e 10 -6 M) were used. The seeds were placed to germinate on paper towels moistened with 4 mL of the solution of lead acetate (3 mM) in gerbox boxes at 20 o C. The control was represented by the germination test in substrate wetted with water. The following evaluations were carried out: percentage of germination and root protursion, first germination count, radicle protrusion speed index, germination speed index, mean germination time, shoot and root seedling length, tolerance index of shoot and root and vigor index. The enzymes activity of SOD, CAT, POX and APX and the Pb content in seeds and seedlings were also determined. The experiment was conducted in DIC and analyzed in a factorial scheme (4 EBL concentrations x 2 application forms + control (without Pb)). These data were submitted to the normality tests and analysis of variance. The means were compared by the Tukey test at 5% of probability. The Dunnett test was applied to compare to the control. There was a negative effect of Pb on the seed porcentage and germination speed. There was a reduction of more than 50% of the germination from 3 mM Pb. The EBL10 -8 M, applied in pre-soaking or in germination paper test, was effective to overcome the stress caused by Pb, providing percentage values and germination speed similar to those obtained without stress. The content of Pb in the seeds was lower than in the seedlings. Higher Pb content was observed in the seedlings of the germination test in Pb acetal compared to the control (water), which did not occur for the seeds. The EBL application using 10 -8 and 10 -6 M concentrations in pre-soaking seeds were efficient to promote the germination recovery and to activate the defense system of antioxidant enzymes in seedlings under Pb stress.