Modificações nas características estomáticas de plantas de genótipos de milho (Zea mays L. spp mays) em função da morfologia foliar

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1 Modificações nas características estomáticas de plantas de genótipos de milho (Zea mays L. spp mays) em função da morfologia foliar Geovana Cremonini Entringer 1 ; Samara Arcanjo e Silva; Fabrício José Pereira.; Vanessa de Melo Cardoso; João Candido de Sousa; e Evaristo Mauro de Castro 2 1 Mestranda em Genética e Melhoramento de Plantas,Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG, CEP: geocremonini@yahoo.com.br 2 Professor Adjunto do departamento de Biologia da Universidade Federal de Lavras, Lavras-MG, CEP emcastro@ufla.br Palavras chave: anatomia, estômatos, milho, melhoramento genético * Apoio: CNPq e FAPEMIG Revisão Bibliográfica A morfologia foliar pode der influenciada pelos diferentes genótipos das plantas cultivadas e, essas modificações morfológicas podem ser características herdáveis, transmitidas para os descendentes (Johnston et al., 2004). As características estomáticas das plantas de milho podem ser modificadas em função mutações gênicas, e/ou, na presença de estresses ambientais (Souza et al., 2010). Algumas modificações na morfologia foliar podem ser relacionadas diretamente a determinados genótipos, como o enrolamento foliar que, pode ser relacionada com potencial para a tolerância à seca. Esse enrolamento parece estar relacionado com uma menor quantidade de células buliformes e menor quantidade de fibras de esclerênquima nas plantas de folhas enroladas em relação às folhas normais (Silva et al., 2009). Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivos a avaliação das modificações nas características estomáticas das folhas de plantas de milho de genótipos com folha enrolada e não enrolada e, entre os cruzamentos em função do microclima das folhas. Materiais e Métodos O experimento foi conduzido na área experimental do Departamento de Biologia (DBI), da Universidade Federal de Lavras (UFLA), no município de Lavras, localizado na região Sul de Minas Gerais. O local apresenta altitude de 910 metros e coordenadas geográficas de 21 o 58 de latitude Sul e 45º 22 de longitude Oeste. O delineamento experimental que foi utilizado é o inteiramente casualizados (DIC), onde cada planta será travada como uma repetição. Desse modo foram utilizadas: 5 plantas de cada parental (P 1 - folhas enroladas e P 2 folhas normais) para o controle 1 Mestranda em Genética e Melhoramento de Plantas,Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG, CEP: geocremonini@yahoo.com.br 2 Professor Adjunto do departamento de Biologia da Universidade Federal de Lavras, Lavras-MG, CEP emcastro@ufla.br 2992

2 que será um hibrido comercial (DKB333B) e para a geração F 1; 20 plantas para geração F 2 e 10 plantas para os retrocruzamentos. Estas foram plantadas em vasos de 3,5 litros em casa de vegetação. Os tratos culturais foram os mesmos recomendados para a cultura na região. Quando as plantas estavam no estádio 2 de desenvolvimento, foram coletadas fragmentos na região mediana de duas folhas de cada vaso, os fragmentos serão fixado em F.A.A. 70, por 48 horas e posteriormente preservado em etanol 70% até a data das análises (JOHANSEN, 1940), que foram realizadas no Laboratório de Anatomia Vegetal do Departamento de Biologia da Universidade Federal de Lavras. Amostras coletadas entre o bordo e a nervura central na região mediana foram seccionadas cortes paradérmicos. Os cortes foram submetidos ao processo de clarificação com hipoclorito de sódio a 50% durante 5 minutos e reidratados por 5 minutos, logo após os transversais foram corados com safranina (KRAUS & ARDUIN, 1997) e estes foram montados em lâminas semipermanentes com glicerina a 50%. Com auxílio de câmera digital acoplada a um microscópio ótico, foram feitas fotografias das lâminas, as quais foram utilizadas nas medições dos parâmetros anatômicos em um programa de análise de imagem Imagetool. Foram mensurados os seguintes caracteres: diâmetro polar dos estômatos (µm²), densidade estomática (mm²) e índice estomático (%). Foi realizada análise de variância com o teste F para detectar as diferenças entre os tratamentos e o teste SNK a 5% para estudo das médias. Resultado e Discussão Os caracteres diâmetro polar, densidade estomática e índice estomático dos genótipos avaliados são apresentados na Tabela 1. Como pode ser observado houve diferenças significativas (P 0,01) em todos os caracteres avaliados. Assim, pode-se inferir que existe variabilidade genética em todos os caracteres. Observa-se que para diâmetro polar dos estômatos na face abaxial, o P 1 apresentou desempenho, em média, 14,52% menor que a média da F 1 (Tabela 1). Na face adaxial, o desempenho do parental com folhas enroladas foi em torno de 14,86 % menor que a F 1. É importante mencionar que o caráter diâmetro polar é um indicador do tamanho do estômato. O Diâmetro dos estômatos pode variar em função de fatores ambientais e também pela constituição genética do indivíduo. (Souza et al., 2010). Estômatos menores podem reduzir a transpiração conferindo características de tolerância ao estresse hídrico às plantas de folha enrolada (Castro et al, 2009). As menores médias observadas para a densidade estomática na face abaxial ocorreram nas plantas de folhas enrolada, sendo em média 32,57% menor que o P 2 e o F 1. (Tabela 1 e Figura 1). A face adaxial exibiu resultados semelhantes, com os valores 28,32% inferiores à geração F1 e ao genótipo normal (Tabela 1). A densidade estomática está diretamente relacionada com as características de trocas gasosas foliares e, dessa forma tem influência na transpiração e na captação de CO 2 (Castro et al., 2009). Esse caráter, pode variar em relação aos fatores ambientais como o alagamento (Souza et al., 2010), estresse hídrico (Grisi et al., 2008). Assim como o diâmetro polar, a menor densidade estomática das folhas do genótipo com folha enrolada denota características de tolerância ao estresse hídrico, complementando a redução no tamanho dos estômatos observada. Entretanto, uma característica muito importante para os geneticistas é a heterose. Ela representa a superioridade do F 1 em relação à média dos 2993

3 pais para o caráter avaliado (Ramalho et al, 1993). Deste modo, pode-se inferir que a heterose para o caráter em questão é alta, aproximadamente de 90%. Uma vez que o objetivo no melhoramento de milho é a síntese de híbridos com características agronômicas superiores, como por exemplo, tolerância a seca, esse resultado não é satisfatório O índice estomático na face abaxial foi mais baixo no genótipo com folha enrolada em relação aos demais tratamentos (Tabela 1). O valore encontrado para o P 1 é em média 16,21% inferiores em relação ao híbrido (F 1 ) e ao P 2, exibindo valores próximos aos do controle (C). Esse comportamento foi semelhante ao encontrado na face adaxial das folhas (Tabela 1). O índice estomático está relacionado com a porcentagem de células epidérmicas que se tornarão estômatos (Castro et al., 2009), e pode variar em função de fatores ambientais e/ou genéticos. Dessa forma, o genótipo enrolado parece exibir um menor número de estômatos e, uma menor porcentagem de células que se desenvolverão em estômatos em relação aos demais genótipos, corroborando os dados da densidade estomática encontrados para esse genótipo, demonstrando adaptação para uma redução na quantidade de estômatos e, dessa forma reduzindo a transpiração. Tabela 1 - Valores médios da freqüência estomática e medidas dos diâmetros polares e equatoriais de estômatos na epiderme abaxial e adaxial de folhas de diferentes genótipo de milho (Zea mays L. spp mays) Tratamentos P 1 Diâmetro Polar Densidade Estomática Índice Estomático (µm²) (mm²) (%) Abaxial Adaxial Abaxial Adaxial Abaxial Adaxial 54, b * 53,925b 31,414b 28,419bc 17,11c ab P 2 55,456 b 63,327a 42,562a 35,467ab 20,20ab 17,10a F 1 64,287 a 63,340a 46,587a 36,802a 20,42a 16,77a F 2 60,544ab 63,090a 40,595a 29,984abc 18,66bc 14,16ab RC 1 56,481 b 60,424a 31,994b 26,614c 17,08c 13,91ab RC 2 60,945ab 65,622a 43,481a 32,721abc 19,72ab 15,34ab Controle 62,226ab 60,397a 33,947b 27,667c 17,55c 14,02b * Médias seguidas de letras distintas na coluna diferem entre si pelo Teste SNK a 5% de probabilidade. Figura 1. Secções paradérmicas de plantas de milho de diferentes genótipos com morfologias foliares contrastantes. 2994

4 A= genótipo com folhas enroladas (P1) face abaxial; B= genótipo com folhas enroladas (P1) face adaxial; C= genótipo com folha normal (P2) face abaxial; D= genótipo com folha normal (P2) face adaxial; E= geração F1 entre P1 X P2 (F1) face abaxial; F= geração F1 entre P1 X P2 (F1) face adaxial; G= geração F2 face abaxial; H= geração F2 face adaxial; I= RC1 face abaxial; J= RC1 face adaxial; K= RC2 face abaxial; L= RC2 face adaxial; M= Controle face abaxial (C); N= Controle face abaxial (C). es= estômato; ce= célula epidérmica. Barras= 50 µm. Conclusões Houve diferenças significativas em todos os caracteres avaliados. Assim, podese inferir que existe variabilidade genética suficiente para que ganhos com a seleção sejam obtidos em todos os caracteres. Essas diferenças constituem em uma menor produção de estômatos e em estômatos menores no genótipo enrolado, que podem atribuir tolerância a seca por reduzir a transpiração. No entanto, o caráter em questão possui alta heterose, fazendo com que essas características não persistam no híbrido. 2995

5 Referências bibliográficas CASTRO, E. M.; PEREIRA, F. J.; PAIVA, R. Histologia Vegetal: Estrutura e Função de Órgãos Vegetativos. Lavras:UFLA, 2009, 234p. GRISI, F. A.; ALVES, J. D.; CASTRO, E. M.; OLIVEIRA, C.; BIAGIOTTI, G.; MELO, L. A. Avaliações anatômicas foliares em mudas de café Catuaí e Siriema submetidas ao estresse hídrico. Ciência e Agrotecnologia, v. 32, n. 6, p , SILVA, S. A.; ENTRINGER, G.C..; PEREIRA, F. J.; OLIVEIRA, C.; SOUZA, J. C.; CASTRO, E. M. Características anatômicas e seu papel no enrolamento foliar de diferentes linhagens de milho (Zea mays L. spp. Mays). 5º Congresso Brasileiro de Melhoramento de Plantas, Guarapari, JOHNSTON, J.A.; DONOVAN, L.A.; ARNOLD, F.L. Novel phenotypes among early generation hybrids of two Louisiana Iris species: flooding experiments. Journal of Ecology, v.92, p , RAMALHO, M. A. P.; SANTOS, J. B.; ZIMMERMANN, M.J. O. Genética quantitativa em plantas autógamas: aplicações ao melhoramento do feijoeiro. Goiânia: UFG, SOUZA, T. C.; MAGALHÃES, P. C.; PEREIRA, F. J.; CASTRO, E. M.; SILVA JUNIOR, J. M.; PARENTONI, S. N. Leaf plasticity in successive selection cycles of 'Saracura' maize in response to periodic soil flooding. Pesq. agropec. bras. [online]. 2010, vol.45, n.1, p ,