Avaliação do crescimento de Ocimum basilicum L. sob estresse hídrico. Avaliação do crescimento de Ocimum basilicum L. sob estresse hídrico

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1 Avaliação do crescimento de Ocimum basilicum L. sob estresse hídrico Avaliação do crescimento de Ocimum basilicum L. sob estresse hídrico Flávio Henrique de Oliveira Santos Marina Neiva Alvim RESUMO Esta pesquisa teve como objetivo avaliar o crescimento de Ocimum basilicum L., em resposta ao estresse hídrico mediante a quantificação de massa seca total, medição de área foliar e conteúdo hídrico relativo. A espécie Ocimum basilicum L. é de grande importância econômica devido ao potencial na produção de óleos essenciais utilizados na indústria de perfumaria, medicinal e culinária, além da espécie ser produzida em quase todo o território Brasileiro. O Experimento foi instalado no laboratório de botânica e na casa de vegetação do Centro Universitário Metodista Izabela Hendrix. Neste experimento as plantas controle apresentaram maior desenvolvimento em relação às plantas submetidas ao estresse. Palavras-chave: Crescimento Vegetal, Estresse Hídrico, Ocimum basilicum L. INTRODUÇÃO: Em condições naturais as plantas estão expostas a ação externa do ambiente podendo ser afetadas por diversos fatores. Segundo Blum (1997) citado por Maia (2007), a deficiência hídrica é considerada a maior causa na redução da produtividade agrícola em clima tropical. Durante o período de déficit hídrico a planta sofre diversas alterações entre elas a redução do crescimento é um dos efeitos notáveis. Segundo Silva (2002, p.1356) a ação do estresse hídrico severo nas plantas pode acarretar na redução das estratégias de defesa do vegetal, redução do crescimento e fotossíntese. Devido a este fator algumas plantas desenvolvem estratégias de defesa para sua sobrevivência produzindo respostas rápidas para inibir determinada ação, se tornando tolerante ao estresse. A adaptação das plantas em relação ao déficit varia de acordo com a duração e a intensidade do mesmo (MAIA, 2007). A espécie em estudo (Ocimum basilicum L.) é de grande importância econômica em virtude de sua exportação para extração de óleos essenciais úteis na indústria alimentícia, farmacêutica e de cosméticos. Biólogo, Graduado em Ciências Biológicas pelo Centro Universitário Metodista Izabela Hendrix (CEUNIH). fsantos.bio@hotmail.com Doutora em Biologia Vegetal. CEP: Belo Horizonte, MG, BRASIL Revista NBC - Belo Horizonte vol. 6, nº 12, novembro de

2 Seu cultivo no Brasil é realizado principalmente por pequenos produtores (PRAVUSCHI, 2008; TEIXEIRA et al., 2002), contudo, informações sobre seu desenvolvimento ainda são bastante escassas, portanto estudos relacionados a seu cultivo se faz necessário. Como esta planta é bastante cultivada no nordeste brasileiro especificamente em Sergipe, que oferece condições favoráveis para sua produção (MORAIS, 2006), espera-se que a mesma seja tolerante ao estresse hídrico. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o crescimento de Ocimum basilicum L. em resposta ao déficit hídrico, através da quantificação da incorporação de massa túrgida, biomassa, medição de área foliar e determinação de conteúdo hídrico relativo. A família Lamiaceae pertencente ao grupo das Angiospermas é de grande importância econômica por sua ampla distribuição. Segundo Judd et al., (2002) citado por Mendes (2007) esta família é composta por aproximadamente, 258 gêneros e 6970 espécies. A mesma tem ampla distribuição sendo mais presentes nas regiões mediterrâneas. Algumas espécies aromáticas são diretamente ligadas ao valor econômico devido à extração de óleos essenciais para uso aromático, farmacêutico, de cosméticos, culinária entre outras (Judd et al., 2002). Ocimum basilicum L. (manjericão) planta nativa da Ásia Tropical e introduzida no Brasil pela colônia italiana. É um subarbusto de 30 a 50 cm de altura, aromático de folhas simples de 4-7 cm de comprimento, muito ramificado, flores brancas reunidas em racemos terminais, multiplica por estacas e sementes (LORENZI E MATOS, 2004). Bastante cultivado no Brasil tem grande importância na culinária, medicina e na indústria de perfumaria. Segundo Coscolin (2012) a busca por informações sobre o uso e cultivo de Ocimum basilicum L. tem aumentado devido as qualidades medicinais atribuídas ao óleo essencial. ESTRESSE HÍDRICO Segundo TAIZ E ZEIGER (2004) um pequeno desequilíbrio no fluxo hídrico é capaz de causar estresses e mau funcionamento de algumas estratégias celulares de defesa. O estresse hídrico pode ser definido como um fator externo que influência desvantajosamente sobre a planta, ocorre quando o conteúdo de água é inferior do que é necessário para a sobrevivência da planta sendo que este dado é relativo de cada espécie. O processo mais afetado do déficit hídrico é o crescimento celular, sendo a intensidade deste mais severo pode causar de inibição de síntese de proteína e de parede até a inibição de fotossíntese. A tolerância da planta é essencial para manutenção do processo produtivo em condições de déficit hídrico (TAIZ E ZEIGER, 2004). Sendo de suma importância quantificar a água armazenada pelo solo e sua influência sobre os mecanismos de adaptação da planta sob a condição de estresse hídrico. Segundo Kiehl (1979) citado por Santos e Carlesso (1998) cada tipo de solo armazena diferentes quantidades de água, devido à suas características físicas. E essa quantidade específica faz com que os vegetais apresentem diferentes respostas em seus mecanismos de defesa. ESTRATÉGIAS DE DEFESA VEGETAL CONTRA O ESTRESSE HÍDRICO Revista NBC - Belo Horizonte vol. 6, nº 12, novembro de

3 FECHAMENTO ESTOMÁTICO: A planta durante o período de estresse hídrico fecha os estômatos em resposta da ação do ácido abscísico (ABA) para reduzir a evaporação foliar. O fechamento estomático é a primeira linha de defesa contra a seca. Fechamento hidropassivo: Provocado pelo decréscimo do turgor. Provavelmente este fechamento é acionado em ar de baixa umidade. Fechamento hidroativo: Fecha os estômatos quando toda a raiz e as folhas estão desidratadas (TAIZ E ZEIGER, 2004). ÁREA FOLIAR DIMINUÍDA: As expansões, celular e foliar também dependem de fatores bioquímicos e moleculares, além daqueles que controlam o fluxo de água. Devido á diminuição do fluxo de água na planta, as células se contraem e suas paredes afrouxam. A membrana plasmática torna-se mais espessa e mais comprida, pois ela cobre uma área menor do que antes. Plantas sob déficit hídrico tendem a se reidratar á noite e como consequência ocorre o crescimento substancial nesse período. (TAIZ E ZEIGER, 2004). ABSCISÃO FOLIAR: A planta sofrerá em suas folhas senescência (processo de desenvolvimento geneticamente selecionado) e subsequentemente cairão. A abscisão foliar é uma importante transformação a longo prazo para a planta por ser benéfica para maior adaptação em ambientes com limitação hídrica (TAIZ E ZEIGER, 2004). LIMITAÇÃO DA FOTOSSÍNTESE DENTRO DO CLOROPLASTO: A taxa fotossintética da folha raramente é tão responsiva ao estresse hídrico moderado quanto à expansão foliar, pois a fotossíntese é muito menos sensível ao turgor que expansão foliar (TAIZ E ZEIGER, 2004). Os estômatos fecham em fases iniciais do processo hídrico. AJUSTE OSMÓTICO AUXILIA O BALANÇO HÍDRICO DA PLANTA: Segundo Taiz e Zeiger (2004), é o aumento de solutos que ocorre nas células independente da perda de água. As plantas continuam a absorver água enquanto seu potencial hídrico está menor que o do solo. A maior parte da água presente no solo e passível de absorção pela planta, em caso de déficit hídrico esta água é utilizada sendo uma pequena parte da mesma retida em pequenos poros. MATERIAIS E MÉTODOS: CONDIÇÕES DE CULTIVO: Foram obtidas mudas de Ocimum basilicum L. (manjericão) na região metropolitana de Belo Horizonte, cultivadas individualmente, em 12 (doze) potes de plástico de 1000 ml, contendo substrato composto por solo adubado e areia na proporção de 1:1, o experimento foi então instalado no laboratório de Botânica e na casa de vegetação do Centro Universitário Metodista Izabela Hendrix Campus Praça da Liberdade onde receberam os devidos tratamentos. As mudas de controle foram irrigadas com água de acordo com a capacidade de campo diariamente e as mudas submetidas ao estresse foram irrigadas com 50% da capacidade de campo a cada dois dias. Os tratamentos tiveram duração de 25 dias. INCORPORAÇÃO DE MASSA TÚRGIDA Para determinação de massa túrgida, as plantas foram retiradas dos potes, lavadas em água corrente, em seguida acondicionadas em sacos de papel devidamente identificadas colocadas na estufa a 60ºC por 72 horas pesadas posteriormente em balança de precisão, obtendo assim o valor de massa seca total. Revista NBC - Belo Horizonte vol. 6, nº 12, novembro de

4 Massa seca (g) ÁREA FOLIAR Para obtenção de área foliar foram retiradas três folhas do terceiro nó de 5 plantas do controle e submetidas ao tratamento. Foram retiradas fotos utilizando como escala régua de 30 cm, sendo a área foliar calculada através do programa IMAGE J. CONTEÚDO HÍDRICO RELATIVO (CHR) Para obtenção dos dados de massa fresca (MF) foram retirados discos foliares que foram lavados em água corrente, pesados imediatamente em balança analítica obtendo assim o valor de MF. Afim de obter a massa túrgida (MT) os discos foliares foram imersos em água destilada em placa de petri sendo condicionadas na geladeira por 24 horas e pesadas posteriormente, obtendo assim MT. Para obter massa seca (MS) os discos foliares foram condicionados em sacos de papel e colocados na estufa por 24 horas em temperatura de 60ºC, devidamente identificados e pesadas posteriormente em balança de precisão obtendo o valor de MS. Para avaliação de CHR foi efetuada segundo a expressão: CHR = (MF-MS) / (MT-MS) X 100% Em seguida, os dados foram tabulados no programa Excel 2010 (Microsoft, USA) e foram elaboradas tabelas e gráficos. A significância dos dados foi avaliada a partir do teste t student quando analisado dois parâmetros e one way ANOVA quando avaliados mais de dois parâmetros. Os dados foram considerados significativos quando p<0,05. RESULTADOS E DISCUSSÃO: A análise de massa seca total, medida como sendo a incorporação de biomassa (figura 1) das amostras de Ocimum basilicum L., após análise dos dados observa-se que as plantas irrigadas diariamente obtiveram acúmulo de biomassa superior em relação às plantas submetidas ao tratamento de déficit hídrico. Sendo este acúmulo 2x maior nas plantas controle (Controle= 2,195g / Tratamento= 1,25g). Figura 1 Massa Seca Total de plantas de Ocimum basilicum L., cultivadas em casa de vegetação sob diferentes regimes hídricos. N=6. 2,50 2,00 1,50 1,00 Controle Déficit Hidrico 0,50 0,00 Em relação ao conteúdo hídrico relativo (figura 2), observa-se a redução de 25% nas plantas submetidas ao tratamento, mas sem levar a morte (Controle = 0,79%/Tratamento = 0,59%). Na análise dos resultados de área foliar (figura 3) observa-se que as plantas Revista NBC - Belo Horizonte vol. 6, nº 12, novembro de

5 Área foliar (cm2) Conteúdo hidríco relativo (%) irrigadas diariamente obtiveram expansão foliar superior em relação às plantas submetidas ao tratamento. Figura 2 Conteúdo Hídrico Relativo de plantas de Ocimum basilicum L., cultivadas em casa de vegetação sob diferentes regimes hídricos. N=6. 1,00 0,80 0,60 0,40 Controle Déficit Hidrico 0,20 0,00 Figura 3 Área Foliar de plantas de Ocimum basilicum L, cultivadas em casa de vegetação sob diferentes regimes hídricos. N=5. 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 Controle Déficit Hidrico 0,50 0,00 A água é um componente de grande importância para a vida das plantas, por executar processos cruciais para o seu desenvolvimento; constitui cerca de 80% da massa total dos tecidos de crescimento vegetal (LARCHER, 2000; TAIZ E ZEIGER, 2004). Sendo um fator limitante para o desenvolvimento das plantas (KUDREV, 1994., GERVÁSIO et al., 2000; SOUZA et al., 2001). Em períodos de estresse hídricos inesperados ou níveis baixos de chuvas, a água pode afetar a diretamente produtividade das plantas (SALISBURY et al., 2014). Segundo Hasio (1973) citado por Farias (2010) pesquisas direcionadas a compreender os mecanismos de adaptação das plantas em déficit hídrico é de suma importância para compreensão das estratégias de defesa, tendo em vista que estes mecanismos são correlacionados com o desenvolvimento e produtividade da planta. A análise dos resultados obtidos demonstraram redução da incorporação de massa túrgida, revelado pela determinação da massa seca. Segundo Rego e Possamai (2006) a incorporação de biomassa permite avaliar o crescimento do vegetal, pois a quantidade de Revista NBC - Belo Horizonte vol. 6, nº 12, novembro de

6 massa seca total acumulada é reflexo de sua produção fotossintética e nutrientes absorvidos. A redução da massa seca quando as plantas são submetidas ao estresse hídrico é reflexo do fechamento dos estômatos e da redução da condutância estomática de CO2, no intuito de diminuir a perda de água, reduzindo a evaporação foliar. Ocasionando assim, a redução na taxa fotossintética e no acúmulo de massa túrgida (TAIZ E ZEIGER, 2013); esta estratégia compõe uma das importantes respostas adaptativas da planta quando submetida ao estresse para que seja evitada perda excessiva de água. Segundo Salisbury e Ross (2013), para que ocorra o fechamento estomático que possibilita a planta a redução na perca de água devido ao estresse, a planta realiza uma sequência de eventos, onde o acido absicico (ABA) faz com que o fechamento estomático ocorra, inibindo a produção de prótons dependentes de ATP, que normalmente transferiria estes prótons a para fora da células-guarda, para então ocorresse a absorção da agua e abertura estomacal. Estudos apontam que o aumento da produção de ABA em folhas em situações de estresse hídrico provavelmente esta relacionado á um sinal na membrana plasmática decorrente do decréscimo do turgor (SALISBURY et al., 2014). A concentração de ácido abscísico (ABA) em plantas submetidas tende a aumentar em até 50 vezes nas folhas, sendo esta a ação mais grave descrita a um hormônio em resposta a um sinal ambiental (TAIZ E ZEIGER, 2013). Em consonância aos resultados obtidos nos testes de massa túrgida, as plantas submetidas ao estresse hídrico apresentam redução da área foliar. Segundo Favarin et al., (2002) este método de medição de área foliar pode utilizado como parâmetro de produtividade das plantas, pois permite avaliar a expansão foliar resultante da pressão de turgor produzida pela água nas células vegetais. Este conceito também observado por Rigon et al., (2010) pois ao avaliar os genótipos de girassol, encontraram uma relação entre área foliar e produtividade, considerando este parâmetro eficaz na seleção de genótipos produtivos. A análise dos resultados observados nesta pesquisa demonstram que as plantas submetidas ao estresse obtiveram menor desenvolvimento em relação às plantas controle. Estes resultados confirmam com Dhru et al., (1991) que aos estudar Nerium oleander e Urginea, demonstraram a diminuição da produção de biomassa em ambas. Também Chatterjee et al., (1995) que ao estudar Bangla e Meetha betel demonstraram que o estresse severo reduz a produção de óleos essenciais. As amostras de Ocimum basilicum L., podem ser consideradas tolerantes ao efeito das condições de cultivo estabelecidas, pois de acordo com Maia (2007) as plantas em condições naturais estão frequentemente expostas ao estresse ambiental o que pode interferir diretamente seu desenvolvimento. As condições de cultivo estabelecidas nesta pesquisa não levaram a morte das amostras, mas diminuiu a produtividade das mesmas. Pode se afirmar que este fator está diretamente ligado com a redução da área foliar e acúmulo de massa túrgida, conforme apresentado por Salisbury et al.,(2014). Revista NBC - Belo Horizonte vol. 6, nº 12, novembro de

7 CONSIDERAÇÕES FINAIS: As plantas de Ocimum basilicum L. (manjericão), submetidas ao estresse hídrico apresentou diminuição em sua produtividade em relação às plantas controle. Contudo, resistem bem ao déficit hídrico, devido a adaptações presentes no vegetal. Sendo estes dados de suma importância para seleção de plantas resistentes. Faz-se necessário a continuidade de estudos sobre a referida espécie devido a sua importância econômica para indústria farmacêutica, de cosméticos e outras. REFERÊNCIAS CHATTERJEE, S.K.; SVOBODA, K.P.; LAUGHLIN, J.C.; BROWN, V.E. Water stress effecton growth and yield of cymbopogon sp. and its alleviation by n-triacontanol. Acta Horticulturae, n. 390, p , COSCOLIN, r.b.s. Efeitos fisiologicos e bioquimicos induzidos por deficiencia hidrica em plantas de Ocimum basilicum L. (Dissertação) - UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JULIO DE MESQUITA FILHO,2012. DHRU, P.; GUPTA, S.K.; PAL, D. EFFECT OF MOISTURE, Temperature and radiation stress on therapeutic yield and biomass production in nerium oleander and urginea indica. Advances in Plant Sciences, v. 4, n.1, p , FARIAS, A.P. Avaliação ex vivo da tolerância de cultivares de mamoneira (Ricinus communis L.) AO DÉFICIT HÍDRICO (Dissertação) - UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS, FAVARIN, J. L.; NETO, D. D.; GARCIA, A, G.; VILLA NOVA, N. A.; FAVARIN, M. G.G. Equações para a estimativa do índice de área foliar para o cafeeiro. Pesquisa Agropecuária Brasileira. Brasília. v.27, n.6, p , GERVÁSIO, E.S., CARVALHO, J. A.; SANTANA, M.J. Efeito da salinidade da água de irrigação na produção da alface americana. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. Campina Grande (PB), v.4, n.1, p , JUDD W, CAMPBELL C, KELLOGG E, STEVENS P, DONOGHUE M. PLANT SYSTEMATICS: A phylogenetic approach. 2ª ed. Sinauer Associates, Inc. Sunderland, KUDREV, T. G. Água: vida das plantas. São Paulo: Ícone, p. LARCHER, W. Ecofisiologia vegetal (Tradução: Carlos H. Pedro), Ed. Rima, São Paulo, 531p LORENZI, H; MATOS, F.J.A. Plantas medicinais no brasil: nativas e exóticas. Nova Odessa: Instituto Plantarum, p. MAIA, P.S.P. NETO, C.F.O. CASTRO, D.S.; FREITAS, J.M.N.; LOBATO, A.K.S.;LOBO,R.C.; Conteúdo relativo de água, teor de prolina e carboidratos solúveis totais em folhas de duas cultivares de milho submetidas a estresse hídrico. Revista Brasileira de Biociências, Porto Alegre, v. 5, p , jul MENDES, M.D.S. Caracterização química e molecular de espécies das famílias lamiaceae e apiaceae da flora aromática de portugal- (Dissertação) - Universidade de Lisboa, Revista NBC - Belo Horizonte vol. 6, nº 12, novembro de

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