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Tipo: Tese
Título: Importância da respiração radicular na tolerância ao déficit hídrico em soja
Importance of root respiration for water deficit tolerance in soybean
Autor(es): Fraiz, Ana Carla Resende
Abstract: O objetivo deste trabalho foi melhor compreender os mecanismos radiculares que tornam a cultivar de soja Embrapa 48 mais tolerante à seca que a cultivar BR16, e testar a hipótese de que diferenças na respiração radicular entre estes genótipos contribuem para esta tolerância diferencial. Foram conduzidos dois experimentos, no primeiro as plantas foram avaliadas em condições de plena irrigação (controle) ou submetidas a déficit hídrico, imposto pela suspensão da irrigação, até alcançarem um potencial hídrico na antemanhã (Ψam) de –1,0 ± 0,1 MPa e -1,5 ± 0,1 MPa, valores que caracterizam uma condição de estresse moderado e severo em soja, respectivamente. Além desses tratamentos, um quarto grupo foi mantido para serem reirrigadas após alcançarem o déficit severo. O segundo experimento foi realizado para avaliar o efeito do ácido abscísico (ABA) e de seu inibidor (fluridona) na tolerância à seca nas cultivares de soja Embrapa 48 e BR 16. O ensaio foi conduzido como descrito acima, com a diferença que o ABA (50μM) ou a fluridona (50 μM) foram aspergidas nas folhas e na região do coleto a partir da imposição do estresse. A cultivar tolerante retardou a desidratação foliar apresentando maior fotossíntese líquida no estresse severo e após a reirrigação, além de maior eficiência do uso da água. A cultivar tolerante também possuiu maior respiração radicular mas não alterou sua arquitetura radicular sob estresse, excluindo um papel do sistema radicular como um mecanismo de escape ao estresse. Maior nível de mecanismos antioxidativos radiculares contribuem para a tolerância à seca, como aumento do teor de ascorbato e de antioxidantes enzimáticos como catalase, APX, SOD e GR. A maior respiração durante o estresse hídrico na cultivar tolerante foi associado com alterações na expressão gênica. Além disso, a cultivar Embrapa 48 obteve maior atividade de algumas enzimas respiratórias analisadas. O estresse hídrico afetou diferentemente vários hormônios radiculares, aumentando ABA e reduzindo AIA e MeJA. O estresse hídrico promoveu aumentos nos teores de ácidos orgânicos e aminoácidos nas raízes da cultivar tolerante, e menores níveis de NAD+ sob estresse severo e reirrigação. A aplicação exógena de ABA reduziu a fotossíntese e aumentou a respiração radicular sob estresse e afetou diferentemente o metabolismo de aminoácidos e açúcares entre vias cultivares com diferenças na resposta de tolerância estudados aqui. A fluridona reduziu a fotossíntese e respiração nos dois genótipos e afetou pouco os níveis de ABA nas raízes. Além disso, de forma geral, a aplicação de fluridona proporcionou aumentos nos teores de aminoácidos e ácidos orgânicos em ambas cultivares. A partir dos diferentes testes realizados para estudar o mecanismo diferencial de tolerância à deficiência hídrica entre as duas cultivares, verificou-se que para as raízes de soja as maiores taxas respiratórias e o eficiente metabolismo antioxidativo foram essenciais para maior tolerância da cultivar Embrapa 48.
This study aimed to better understand the root mechanisms in soybean that render cultivar Embrapa 48 drought tolerance, in comparison with drought-sensitive BR16, and to test if root respiration is related to differential drought responses observed in both cultivars. Two experiments were conducted simultaneously. First, plants were evaluated under regular irrigation conditions (control), and under water deficit imposed by withholding irrigation until the pre-dawn leaf water potential reached (Ψam) –1.0 ± 0.1 MPa (moderate stress) or –1.5 ± 0.1 MPa (severe stress). Severe stressed plants from both cultivars were also evaluated after their complete rehydration. Second, effects of abscisic acid (ABA) and fluridone (ABA biosynthesis inhibitor) on drought tolerance were tested. ABA (50μM) or fluridone (50μM) were sprayed daily onto leaves and stems of both cultivars when moderate and severe drought stress imposition started. The drought tolerant cultivar presented a delay in leaf water dehydration, and higher values of net photosynthesis rate and water use efficiency under severe stress, and after rehydration. Drought tolerant cultivar also presented greater root respiration, but no changes in root architecture under stress were observed, excluding the importance of root system in drought avoidance. Higher levels of root antioxidant mechanism improve drought tolerance, as seen by the increase in ascorbate content and activities of antioxidative enzymes catalase, APX, SOD and GR. Under stress, the higher level of respiration observed in the drought tolerant cultivar was associated with changes in gene expression. Moreover, Embrapa 48 had greater activities of some respiratory enzymes evaluated. Water stress influenced differently plant hormone levels in roots, such as increase in ABA and decrease in IAA and MeJA. There was an increase of levels of organic acids and amino acids, and a decrease of NAD+ in roots of the tolerant cultivar, under severe stress and after rehydration. Exogenous application of ABA decreased photosynthesis and increased root respiration under stress, and differently affected amino acid and sugar metabolism in both cultivars. Fluridone decreased photosynthesis and root respiration of both cultivars, and little affected ABA levels in roots. In addition, fluridone led to an increase of amino acids and organic acids in roots of both cultivars. Altogether, our data indicate that higher levels of root respiration and an efficient antioxidant metabolism were essential to provide soybean cultivar Embrapa 48 greater tolerance to dehydration.
Palavras-chave: Soja
Glycine max
Soja - Consumo hídrico
Plantas e água
Raízes (Botânica) - Absorção de água
CNPq: Fisiologia Vegetal
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Citação: FRAIZ, Ana Carla Resende. Importância da respiração radicular na tolerância ao déficit hídrico em soja. 2015. 63 f. Tese (Doutorado em Fisiologia Vegetal) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2015.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/9923
Data do documento: 16-Jul-2015
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