METABOLISMO DO NITROGÊNIO EM SORGO SUBMETIDO À SALINIDADE E CONCENTRAÇÕES DE SILÍCIO
tonilson cardoso alves1, Luciana Ingrid Souza de Sousa2, Cândido Ferreira de Oliveira Neto3
1 - universidade federal rural da amazônia
2 - universidade federal rural da amazônia
3 - universidade federal rural da amazônia
2 - universidade federal rural da amazônia
3 - universidade federal rural da amazônia
RESUMO -
O sorgo possui tolerância moderada ao acúmulo de sais. A salinidade é limitante ao crescimento e a produtividade. O silício torna as células mais tolerantes. Objetivou-se estudar as variáveis: aminoácidos, proteínas e redutase do nitrato em plantas de sorgo submetidas ao estresse salino e concentração de silício. O experimento foi conduzido em casa de vegetação da Universidade Federal Rural da Amazônia, utilizando plantas de sorgo (Sorghum bicolor [Moench.]). O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em fatorial 5 x 3, com 5 doses de Si (0, 50, 100, 150 e 200 µM) e concentração salina (0, 1,5 e 2,0M) com 4 repetições. Foram feitas as análises de aminoácidos, proteínas e redutase do nitrato. O silício atenuou os efeitos negativos dos tratamentos nos compostos bioquímicos, causados pelas maiores concentrações salinas em plantas de sorgo. Os tratamentos 1,5 e 2,0 de CS afetaram negativamente os compostos bioquímicos tanto na folha quanto na raiz de sorgo.
Palavras-chave: Estresses Abióticos, Casa de Vegetação, Sorghum bicolor
Nitrogen metabolism of sorghum submitted to salinity and concentration of silicon
ABSTRACT - Sorghum has moderate tolerance to salt accumulation. Salinity is limiting to growth and productivity. Silicon makes cells more tolerant. The objective was to study the variables: amino acids, proteins and nitrate reductase in sorghum plants submitted to saline stress and silicon concentration. The experiment was conducted in a greenhouse at the Federal Rural University of Amazonia, using sorghum plants (Sorghum bicolor [Moench.]). The experimental design was completely randomized in 5 x 3 factorial, with 5 doses of Si (0, 50, 100, 150 and 200 μM) and saline concentration (0, 1,5 and 2,0M) with 4 replicates. Nitrate, amino acid, protein and reductase analyzes were performed. Silicon attenuated the negative effects of treatments on biochemical compounds caused by higher saline concentrations in sorghum plants. Treatments 1.5 and 2.0 of CS adversely affected biochemical compounds in both leaf and sorghum roots.Keywords: Abiotic stresses, Green house, Sorghum bicolor
Introdução
O sorgo possui tolerância moderada ao acúmulo de sais e apresenta genótipos com diversos níveis de tolerância ao excesso de sais (LACERDA et al., 2006). As plantas submetidas ao estresse salino não conseguem absorver água com facilidade, principalmente as mais sensíveis, porque pode ocorrer o processo de plasmólise (SILVEIRA et al., 2010). O silício é um elemento químico que atua na diminuição de sais, como o Na+ no sistema radicular das plantas (LIANG et al., 1999), reduzindo a translocação de Na+ para a parte área da planta (LIANG et al., 2007). Ajuda ainda a manter a integridade e a estabilidade da membrana das células (ZUCCARINI, 2008). No entanto, há poucos estudos relacionados à contribuição do Si na redução da salinidade, principalmente sobre o metabolismo do nitrogênio na cultura do sorgo. Então, o objetivo deste trabalho foi estudar o metabolismo do nitrogênio em plantas de sorgo submetidas ao estresse salino e concentração de silício.Revisão Bibliográfica
O sorgo é uma planta que possui tolerância moderada ao acúmulo de sais e, além disso, apresenta genótipos com diversos níveis de tolerância ao excesso de sais (LACERDA et al., 2006). Além disso, essa cultura consegue excluir íons considerados tóxicos, reduzindo o armazenamento desses íons na folha (TRINDADE et al., 2006). O silício é um elemento químico que atua na diminuição de sais, como o Na+ no sistema radicular das plantas (LIANG et al., 1999), reduzindo a translocação de Na+ para a parte área da planta (LIANG et al., 2007). Ajuda ainda a manter a integridade e a estabilidade da membrana das células (ZUCCARINI, 2008). O acúmulo de sais na solução do solo causa o estresse salino, pois as plantas submetidas a tal estresse não conseguem absorver água com facilidade, principalmente as mais sensíveis. Isso ocorre devido o excesso de sal na solução do solo que pode causar o processo de plasmólise. Além disso, com a expansão da irrigação no mundo, o problema da salinização secundária tem se tornado grave, particularmente nas regiões tropicais onde prevalecem condições climáticas adversas como evapotranspiração e temperaturas elevadas. Esses problemas são frequentemente associados com manejo inadequado da água e do solo e do uso de águas com elevado teor de sais, o que agrava intensamente o problema da salinização dos solos. (SILVEIRA et al., 2010). A obtenção do conhecimento sobre os mecanismos de ação do estresse salino, e relacioná-los àqueles que podem fornecer tolerância às plantas de sorgo, como a ação de silício, poderá estabelecer estratégias de manejo do solo e da cultura, para tornar possível, por exemplo selecionar cultivares mais tolerantes a salinidade, de forma que o sorgo consiga expressar seu potencial produtivo mesmo sob estresse salino. No entanto, estudos relacionados à contribuição do Si na redução da salinidade ainda são incipientes, principalmente em relação ao metabolismo do nitrogênio na cultura do sorgo. Portanto, é preciso estudos que demonstrem a eficiência do Si com a finalidade de atenuar este tipo de estresse abiótico, contribuindo assim para o aumento da produção do sorgo. A maioria dos estudos refere-se aos aspectos nutricionais e ao papel benéfico do silício na resistência a estresse abiótico, visando à avaliação da produtividade do produto final (POZZA et al., 2009). O objetivo deste trabalho foi estudar o metabolismo do nitrogênio em plantas de sorgo submetidas ao estresse salino e concentração de silício.Materiais e Métodos
O experimento foi conduzido em casa de vegetação da Universidade Federal Rural da Amazônia (Campus de Capitão Poço), coordenadas geográficas 01º44’04’’S e 47º03’28’’W, com altitude média de 96 m. Utilizaram-se plantas de sorgo (Sorghum bicolor [Moench.]) forrageiro da variedade Plant Max. O cultivo foi em vasos Leonard contendo substrato de sílica: vermiculita (1:2) e irrigados com solução nutritiva de Hoagland e Arnon (1950). O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado (DIC) composto de um fatorial 5 x 3 tratamentos, referente a cinco doses de silício (0, 50, 100, 150 e 200 µM de Silício) e três concentrações salina (0M, 1,5 M e 2,0M), com 4 repetições, totalizando 60 unidades experimentais. A atividade da redutase do nitrato foi obtida pelo método Hageman e Hucklesb (1971); as proteínas solúveis totais, foi pelo método de Bradford (1976); e para aminoácidos solúveis totais foi pelo método de Peoples et al. (1989). Os resultados foram submetidos aos testes de normalidade pelo teste de Shapiro-Wilk e homogeneidade das variâncias pelo Teste Bartlett. E o efeito das doses de silício (Si) e concentração salina (CS) foi analisado por regressão pelo software Sisvar 5.4, considerando as regressões significativas com P<0,01.Resultados e Discussão
Para os teores de aminoácidos o tratamento 0 de CS apresentou maior teor tanto na folha quanto na raiz em relação aos tratamentos 1,5 e 2,0 de CS. Além disso, os teores de aminoácidos reduziram com o aumento nas doses de Si no tratamento 0 de CS. Enquanto nos tratamentos 1,5 e 2,0 de CS os teores de aminoácidos na folha e na raiz aumentaram até a dose 1,0 µM de Si e reduziram na dose 2,0 µM de Si (Figura 1A e 1B). Essas reduções podem ser consequência da inibição ou diminuição dos processos de desaminação, que transformaram esses aminoácidos presentes nas partes da planta. Em condições de salinidade houve a quebra da homeostase hídrica e iônica, ocasionando danos moleculares, restrição do crescimento ou mesmo levar à planta a morte (WILLADINO; CAMARA, 2010). O tratamento 0 de CS apresentou maior teor de atividade da redutase do nitrato (ARN) tanto na folha quanto na raiz quando comparado aos tratamentos 1,5 e 2,0 de CS. Porém, na folha o tratamento 0 de CS diminuiu o teor de ARN a medida que as doses de Si aumentaram (Figura 1C). Enquanto na raiz nesse mesmo tratamento houve aumento até a dose de 1,5 µM de Si (Figura 1D). Enquanto nos tratamentos 1,5 e 2,0 de CS os teores de ARN aumentaram e reduziram na dose 2,0 µM de Si respectivamente. O mesmo ocorreu na raiz. Quando ocorre a diminuição da ARN a formação de aminoácidos, proteínas e clorofilas ficam comprometidas, afetando consequentemente o crescimento das plantas (SOUZA et al., 2014). Em relação aos teores de proteínas o tratamento 0 de CS apresentou maior teor de proteínas tanto na folha quanto na raiz (Figura 1E e1F). Nos tratamentos 1,5 e 2,0 de CS houve aumento nos teores de proteínas na folha e na raiz até a dose de 1,5 µM de Si e redução nas doses de 2,0 µM de Si. O aumento na quantidade de sais reduz os teores de proteínas, isso pode ser devido à transformação dessas proteínas em aminoácidos e possivelmente em amônio, ou mesmo em consequência da desnaturação que as proteínas podem sofrer quando estão na presença de grande quantidade de sais. A dose máxima de silício reduziu as concentrações de proteínas, isso ocorreu por que as doses muito altas desse elemento podem favorecer o estresse ao invés de atuar como um controlador. Figura 1 - Concentrações de Aminoácidos Solúveis Totais em folhas (A) e raízes (B), da Atividade da Redutase do Nitrato em folhas (C) e raízes (D) e de Proteínas Solúveis Totais em folhas (E) e raízes (F) de sorgo submetidas à salinidade e diferentes concentrações de silício. **Significativo (p < 0,01) pelo teste F.Conclusões
O silício nas doses utilizadas atenuou os efeitos negativos dos tratamentos nos compostos bioquímicos, causados pelas maiores concentrações salinas em plantas de sorgo. Os tratamentos 1,5 e 2,0 de CS afetaram negativamente os compostos bioquímicos tanto na folha quanto na raiz de sorgo.Gráficos e Tabelas
