Aplicação de silício em plantas de tomate cultivar micro-tom sob défice hídrico

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Data

2019-02-12

Orientador

Boaro, Carmem Silvia Fernades

Coorientador

Pós-graduação

Agronomia (Horticultura) - FCA

Curso de graduação

Título da Revista

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Tipo

Tese de doutorado

Direito de acesso

Acesso abertoAcesso Aberto

Resumo

Resumo (português)

Há grande preocupação com a utilização e conservação dos recursos hídricos. Neste aspecto a agricultura apresenta destaque, devido ao expressivo consumo de água. Além disso, são preocupantes as alterações climáticas caracterizadas por veranicos que comprometem a produção agrícola. Desta forma, busca-se a utilização mais eficiente da água, seja por meio de plantas resistentes à seca, ou de seu cultivo em condições que aumentem a eficiência do uso de água pelas plantas. Assim, pesquisas estão sendo conduzidas com silício por se tratar de um elemento capaz de aumentar a resistência das plantas ao défice hídrico. No entanto, embora seja conhecido seu efeito benéfico ao reduzir os danos causados por défice hídrico em vegetais, não se conhecem os mecanismos fisiológicos, enzimáticos, gênicos, hormonais e estruturais relacionados com este elemento. Desta forma, o objetivo desta pesquisa foi verificar possíveis relações do silício com enzimas, genes e hormônios envolvidos na redução de danos causados por défice hídrico, além da sua deposição nos tecidos vegetais, interferindo na fisiologia do tomate cultivar Micro-Tom. Para isso, foram utilizadas seis concentrações de silício (0.00; 0.50; 1.00; 1.50; 2.00 e 2.50 g L-1 de Si) e três regimes hídricos (sem défice hídrico, com défice hídrico e com défice hídrico e reidratação). A aplicação de silício aumentou a taxa de transpiração, condutância estomática, taxa de assimilação de CO2, atividade calculada da Rubisco e eficiência do uso da água em plantas com défice e reidratadas na concentração de 1,00 g L-1 de Si. Também atuou na manutenção da fluorescência da clorofila a reduzindo a fluorescência mínima adaptada ao escuro (Fo) e aumentando a máxima adaptada ao escuro (FM) e o rendimento quântico máximo (Fv/FM) em plantas estressadas. O elemento em baixas concentrações reduziu a degradação da clorofila a em plantas estressadas, e aumentou a atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), peroxidase (POD) e catalase (CAT), reduzindo a peroxidação lipídica. De modo geral, o défice hídrico prejudicou as trocas gasosas e a aplicação de silício contribuiu para a manutenção e melhora das trocas gasosas. O Si atuou na fluorescência da clorofila a, favorecendo a manutenção do aparato fotossintético e dos pigmentos, contribuindo para a reduçãoda peroxidação lipídica das membranas em condições de défice hídrico. Além disso, atuou na expressão gênica das enzimas antioxidantes tanto nas folhas como nas raízes, explicando a maior atividade dessas enzimas e, consequentemente, menor peroxidação lipídica tanto em folhas como em raízes de plantas de tomate. O silício também atuou no aumento das concentrações de osmorreguladores como prolina, açúcares solúveis totais e sacarose e aumentou a quebra de amido em açúcares solúveis, favorecendo o ajustamento osmótico e recuperação das plantas com défice e reidratadas. Também verificou-se efeito do silício no ácido abscísico(ABA), o que influenciou o fechamento estomático e consequentemente a eficiência do uso da água. A análise da ultraestrutura celular mostrou o efeito do silício na quebra de amido em açúcares solúveis, além da manutenção dos grana, o que contribuiu para a recuperação das plantas de tomates submetidas ao défice hídrico e reidratação.

Resumo (português)

There is great concern about water resources management, since agriculture stands out, due to it expressive consumption. Furthermore, climate change, as intense heatwave, affects agricultural productivity. Therefore, water use seems efficient either through plants resistance to drought or grown under well-developed water management. Lately, silicon studies are been conducted, since it increases plant resistance to water stress, but there is little information on physiological, enzymatic, genetic, hormonal and structural mechanisms related to silicon. Thus, this study aimed to verify possible relationships among silicon and enzymes, genes, hormones involved in the reduction of water stress damage; besides that, deposition in plant tissues that interferes in the species physiology.For this, six concentrations of silicon (0.00, 0.50, 1.00, 1.50, 2.00 and 2.50 g L-1 of Si) and three water regimes (without water deficit, water deficit and water deficit and rehydration). Results indicated that silicon application increased transpiration rate, stomatal conductance, CO2 assimilation rate, Rubisco activity and water use efficiency in water stressed plants and rehydrated at 1.00 g L-1 of Si. Also, maintained chlorophyll fluorescence by reducing dark fluorescence (Fd) and increasing dark maximum (FM), maximum quantum yield (Fv/FM), electron transport efficiency (ETE) and quantum yield (ɸPSII) in water stressed plants. The low Si concentration reduced the degradation of chlorophyll ain water stressed plants and increased activity of the enzymes superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD) and catalase (CAT), reducing lipid peroxidation. In general, the water stress impaired gas exchange, thus silicon application contributed to the maintenance and improvement of it. At low concentrations, Si worked on chlorophyll a fluorescence, favouring the maintenance of photosynthetic apparatus and pigments, contributing lipid peroxidation reduction in membranes under water stress. Additionally, it has been involved in gene expression of antioxidant enzymes in both leaves and roots, explaining the higher activity of these enzymes and, consequently, lower lipid peroxidation in leaves and roots of tomato plants. Silicon also increased the concentration of osmoregulators, such as proline, total soluble sugars and sucrose, and acted on starch breakdown in soluble sugars, favouring osmotic adjustment and plants recovery under stress and rehydration. It was also verified the performance of the silicon in the ABA synthesis, which influenced the stomatal closure; consequently, water use efficiency. The analysis of the cellular ultrastructure showed the effect of silicon on the breakdown of starch in soluble sugars, in addition to the maintenance of grana, which contributed to the recovery of tomato plants subjected to water deficit and rehydration.

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Português

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