PLANTAS DE ALFACE TRATADAS COM ÁCIDO L-PIROGLUTÂMICO AUMENTAM O RENDIMENTO SOB ESTRESSE HÍDRICO

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1 PLANTAS DE ALFACE TRATADAS COM ÁCIDO L-PIROGLUTÂMICO AUMENTAM O RENDIMENTO SOB ESTRESSE HÍDRICO

2 1. INTRODUÇÃO Escassez de água para a irrigação preocupação mundial No entanto, a pesquisa sobre a resposta das culturas à irrigação deficitária e ao estresse causado pela seca está atraindo mais atenção do que as pesquisas sobre o estudo do estresse pelo déficit hídrico. Isso afetou a agricultura de perspectivas industriais, acadêmicas e governamentais, em grande parte devido ao baixo apoio financeiro.

3 1. INTRODUÇÃO Diminuição progressiva da disponibilidade de água estresse por déficit de irrigação segurança alimentar Até 2013: 56% das áreas sob agricultura irrigada foram altamente afetadas Atualmente: 36% da população habita zonas com dificuldade de acesso a fontes de água A irrigação é a causa mais importante das perdas de água no mundo até 90% da oferta Portanto, é importante encontrar novas abordagens para aumentar a produtividade das plantas em áreas de "água doce limitada". Encontrar soluções viáveis para esse problema é crucial para a segurança alimentar, para evitar perdas de produtividade agrícola que possam ameaçar uma população mundial em constante crescimento.

4 1. INTRODUÇÃO A alface é uma importante hortaliça cultivada quase em todo o mundo: China, EUA, Espanha, Itália, Índia e Japão. Alta sensibilidade ao déficit de irrigação e à seca folhas com alto teor de água sistema radicular superficial Novas estratégias se tornarão críticas para aumentar a produtividade sob irrigação deficiente

5 Intensificação de pesquisas sobre a aplicação de compostos naturais: aumentar a produção e atenuar os efeitos de estresses abióticos hormônios vegetais, bioestimulantes, aminoácidos e vitaminas

6 1. INTRODUÇÃO A submissão de plantas ao estresse hídrico resulta em inibição ou retardamento do crescimento. Tratamento com L-prolina: fornece osmoproteção aumenta o crescimento das plantas sob estresses (déficit hídrico) Uso de hidrolisados protéicos como bioestimulantes: modulam processos moleculares e fisiológicos de plantas favorecem o crescimento, aumentam a produtividade e aliviam o impacto do estresse abiótico

7 1. INTRODUÇÃO Síntese de aminoácidos: precursores aspartato, glutamina e glutamato Glutamato se destaca como o aminoácido no qual o N é absorvido e assimilado pelas plantas Vários autores confirmam sua participação como substâncias redutoras de estresse, precursoras de hormônios e carreadores de N. No entanto, os pesquisadores estudaram a influência de um conjunto de aminoácidos, mas os dados sobre sua eficácia, por si só, são escassos.

8 1. INTRODUÇÃO Ácido piroglutâmico Ácido L-piroglutâmico 5-oxoprolina derivado de aminoácido não proteico sintetizado quando o ácido glutâmico ou a glutamina são ciclizados como lactama, e se torna um metabólito no ciclo da glutationa Convertido em glutamato

9 1. INTRODUÇÃO De acordo com o efeito estudado da aplicação de glutamato (forma ionizada do ácido glutâmico) no aumento da capacidade antioxidante de plantas sob condições ambientais adversas e no papel de espécies reativas de oxigênio (ROS) no metabolismo de prolina, supomos que a aplicação exógena de PG poderia agir como um precursor da prolina sob condições de estresse para enfrentar um desequilíbrio osmótico. Os resultados obtidos destacam a capacidade deste aminoácido em aumentar a tolerância ao déficit hídrico. Ácido L-piroglutâmico

10 2. MATERIAL E MÉTODOS MATERIAL VEGETAL, TRATAMENTOS E DELINEAMENTO EXPERIMENTAL Material: plantas de alface Iceberg (Lactuca sativa L.) com 30 dias Local: Escola de Capacitação Agrária de Tacoronte, Ilhas Canárias Área coberta com telhado impermeável Sistema de irrigação por gotejamento Cada tratamento: duas repetições plantas Realizado durante três anos consecutivos Controle: temperaturas máximas e mínimas, tipo de solo, evapotranspiração, volume de irrigação, umidade de solo

11 2. MATERIAL E MÉTODOS MATERIAL VEGETAL, TRATAMENTOS E DELINEAMENTO EXPERIMENTAL Regimes de irrigação: Controle:WW, capacidade de campo de 95% Irrigação deficiente: WD, 30% menor que o controle inicio duas semanas após o transplante Ácido L-piroglutâmico: Adição de 0,5 kg ha-1 através do sistema de irrigação O tratamento começou uma semana após o transplante e foi repetido a cada semana até o final do experimento (quando as cabeças de alface eram colhidas)

12 2. MATERIAL E MÉTODOS Avaliações: Medições de produção, RWC (teor relativo de água) e vazamento de eletrólitos Medições de troca de gás Determinação de carboidratos totais e prolina Capacidade antioxidante (ORAC) Determinações microbiológicas Análises nutricionais (Ca, K, Mg)

13 A alface é extremamente sensível à seca sistema radicular curto e alto teor de água contido nas folhas: Estudos anteriores déficit hídrico de 40% reduz drasticamente o peso da alface e aumenta o dano oxidativo Neste estudo déficit hídrico de 30% também reduziu consideravelmente o peso fresco da cabeça de alface e a produção final PG efeito protetor nos parâmetros de produtividade

14 PESO FRESCO DE CABEÇA DE ALFACE, PRODUTIVIDADE E PERDA DE RWC Peso fresco da cabeça de alface (g) Produção (Kg/m²) +37% +31% PG: aumento de 37% no peso fresco da cabeça de alface e de 31% na produção

15 PESO FRESCO DE CABEÇA DE ALFACE, PRODUTIVIDADE E PERDA DE RWC Distribuição das plantas de alface por porcentagem de cada categoria de peso +47% WD: aumento de 47% - 300g Pouca ou nenhuma produção +400 e ±350g WW + PG: distribuição constante * WD + PG: semelhante a WW + PG com uma perda de 10% nas cabeças frescas acima de 400 g

16 PESO FRESCO DE CABEÇA DE ALFACE, PRODUTIVIDADE E PERDA DE RWC Conteúdo relativo de água das folhas WD: queda de 10% no RWC foliar após duas semanas

17 PESO FRESCO DE CABEÇA DE ALFACE, PRODUTIVIDADE E PERDA DE RWC Efeito individual do WD e PG e sua interação peso fresco da cabeça e o RWC * * * * *

18 FOTOSSÍNTESE, CARBOIDRATOS TOTAIS E ANÁLISE NUTRICIONAL Alterações no carboidrato total durante 4 semanas: WD: inibição da fotossíntese redução ± 40% no total de carboidratos WD-PG: redução no total carboidratos de diferenças nunca foram inferiores a 10% quando comparadas com o tratamento WW-PG PG previne esses efeitos negativos

19 3.2. FOTOSSÍNTESE, CARBOIDRATOS TOTAIS E ANÁLISE NUTRICIONAL Seca deficiências nutricionais propriedades físico-químicas do solo podem levar à redução da mobilidade e à absorção de nutrientes individuais PG maior acúmulo de Ca, K e Mg Ca pós-colheita e vida útil da alface K e Mg abertura e fechamento de estômatos e da biossíntese clorofila.

20 Seca limitação da fotossíntese debilita a eficiência de todos os outros processos biológicos levando a um menor crescimento e produção WD: redução da fotossíntese líquida e a condutância estomática PG: valores mais altos redução das perdas Fotossíntese líquida Condutância estomática Eficiência do uso da água

21 Aparência das plantas:

22 A acumulação de osmólitos é frequentemente citada como um mecanismo chave putativo para aumentar a produtividade das culturas sujeitas a condições de seca: L-prolina a mais estudada sob condições de estresse Eliminação de radicais e agente de osmo-proteção protege a célula contra danos

23 3.3. PROLINA, CAPACIDADE ANTIOXIDANTE E PERDA DE ELETRÓLITOS Cinética do acúmulo de prolina (3semanas) +40% WW x WD: Sem diferenças significativas WD-PG: 2ª semana aumento de 40% na última semana: compensar a pressão osmótica induzida pelo déficit hídrico

24 Mazelis e Pratt (1976) o PG é convertido em ácido glutâmico em plantas o ácido glutâmico é um precursor na biossíntese de prolina sob condições de estresse na soja, o tratamento direto com ácido glutâmico não aumentou o acúmulo de prolina Neste estudo: PG acumulação de prolina em plantas tratadas

25 Esquema hipotético: efeito do PG nos mecanismos de defesa contra o estresse hídrico em plantas de alface: Condições bem regadas: PG permanece como reservatório Condições de déficit hídrico: PG glutamato prolina

26 3.3. PROLINA, CAPACIDADE ANTIOXIDANTE E PERDA DE ELETRÓLITOS Plantas sob estresses: produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) ROS podem reagir com proteínas, lipídeos e outras macromoléculas importantes e desnaturar sua estrutura e função Capacidade antioxidante: WW x WD: durante a terceira semana PG: com as não tratadas melhora a eliminação de ROS, elevando a capacidade antioxidante total maior tolerância

27 3.3. PROLINA, CAPACIDADE ANTIOXIDANTE E PERDA DE ELETRÓLITOS O vazamento eletrolítico não apresentou diferenças em após a submissão de plantas ao estresse por irrigação deficitária (dados não mostrados): baixo estresse oxidativo nas folhas de alface alta umidade e temperaturas suaves que sofreram

28 3.4. ESTUDO DE MICRORGANISMOS DO SOLO Análise microbiana: o PG não afetou negativamente os microrganismos do solo PG: aumento de microrganismos solubilizadores de fosfato (PSM): no solo, 99,9% do P está na forma insolúvel ou não absorvível ação de MO

29 CONCLUSÕES O PG mostra um efeito claramente protetor nos parâmetros de rendimento: aumento de 37% no peso e 31% no rendimento O PG parece promover a tolerância à deficiência hídrica agindo em diferentes níveis: taxa de fotossíntese, balanço osmótico e hídrico e defesas antioxidantes, sem evidência de efeitos tóxicos no solo Destaques do estudo: evidências para o efeito protetor do PG contra as limitações do suprimento de água, usando o tratamento das raízes uso potencial do PG como indutor para melhorar a tolerância da cultura a condições ambientais adversas e sua aplicação prática na agricultura