título do resumo

AVALIAÇÃO DOS EFEITOS FISIOLÓGICOS EM PLANTAS DE MILHO
ASSOCIADAS A BACTÉRIAS PROMOTORAS DO CRESCIMENTO COM
LIMITAÇÃO DE NITROGÊNIO
Pedro Henrique Godoy Paiva / UEL, [email protected]
Renata Stolf-Moreira, [email protected]
José Antonio Pimenta, [email protected]
de Agronomia – Universidade Estadual de Londrina, Londrina, PR
do Departamento de Biologia Animal e Vegetal – Universidade
Estadual de Londrina, PR
1Aluno
2Docente
Área e Sub-área do CNPq: Botânica e Fisiologia Vegetal
Palavras-chave:
nitrogenada.
Gramínea.
Interação
planta-microrganismo.
Adubação
Resumo
O uso de bactérias promotoras do crescimento em plantas (BPCPs) tem sido
sugerido em substituição aos fertilizantes nitrogenados. O objetivo deste estudo
foi realizar uma análise ecofisiológica de plantas de milho submetidas a 30 dias
de limitação de nitrogênio em associação com Azospirillum brasilense (Ab-V5)
e Methylobacterium komagatae (ZM). Sementes de milho (DKB290 - Monsanto)
foram inoculadas com Ab-V5 ou ZM e cultivadas em substrato mantido a 20
ppm de nitrogênio (+N) e 2 ppm de nitrogênio (-N) em casa de vegetação.
Plantas de milho inoculadas com ZM apresentaram maior comprimento e
menor incremento de massa nas raízes no tratamento –N. Foi observado
aumento na taxa fotossintética e na eficiência de carboxilação nas plantas
inoculadas com ZM. Diferenças foram encontradas na redução da atividade da
enzima nitrato redutase (NR), assim como de nitrato nas folhas e raízes, uma
vez que o nitrato é substrato para a enzima. A interação de plantas de milho
com essas bactérias pode favorecer as trocas gasosas, além das alterações de
metabólitos primários, especialmente relacionados com a utilização de N dentro
da planta.
Introdução e objetivos
O Brasil é dependente de insumos externos em relação a adubação
nitrogenada, sendo importado cerca de 73% do nitrogênio utilizado como
fertilizante (HUNGRIA, 2011). Esse alto custo inerente da adubação
nitrogenada tem contribuído para o aumento nas pesquisas relacionadas aos
processos de fixação biológica de nitrogênio.
A utilização das BPCP em diversas culturas pode contribuir
significativamente com o incremento da produtividade, através do aporte direto
de nutrientes via fixação biológica de nitrogênio, pela disponibilização de
minerais através da ação de mecanismos enzimáticos específicos.
A hipótese a ser testada neste trabalho é que as BPCP associadas
otimizam a aquisição de nitrogênio nas plantas de milho. Portanto, o objetivo do
trabalho foi analisar o efeito da associação de BPCP (Azospirillum brasilense e
Methylobacterium komagatae) em plantas de milho submetidas a condições
limitantes de nitrogênio, através de parâmetros morfológicos, fisiológicos e
bioquímicos.
Procedimentos metodológicos
Para a montagem do experimento foram utilizados inóculos de
Azospirillum brasilense (Ab-V5) e Methylobacterium komagatae (ZM), a partir
de cultura pura das estirpes identificadas pelo alto potencial de aplicação como
biofertilizantes desenvolvido pelo Núcleo de Pesquisa para o Desenvolvimento
e Aplicação de Biofertilizantes da UEL.
O delineamento experimental utilizado foi inteiramente ao acaso, com
dez repetições para cada um dos seguintes tratamentos: 1) controle, 2) Ab-V5,
3) ZM. Um grupo de plantas foi tratado com a solução nutritiva completa
(solução +N: 20 ppm de N). O segundo grupo de plantas foi tratado com
solução nutritiva limitante em nitrogênio (solução –N: 2 ppm de N), totalizando
seis tratamentos. Análises fisiológicas: Os parâmetros fisiológicos analisados
foram taxa de fotossíntese líquida (A), condutância estomática (Gs),
transpiração e eficiência de carboxilação (A/Ci), utilizando-se um analisador
portátil de gás infravermelho (Irga) modelo LICOR 6400 XL. Extração e análise
de NO3: Foram coletadas porções apicais das raízes e folhas jovens
completamente expandidas para extração NO3- (OLIVEIRA e SODEK, 2013).
Determinação da atividade da NR: raízes e folha jovens completamente
expandidas foram coletadas e imediatamente utilizadas para a análise
enzimática. A atividade da enzima nitrato redutase (NR) foi determinada in vivo
(STEWART et al. 1986). Análises estatísticas: Os dados quantitativos foram
submetidos a uma análise de variância de dois fatores (3x2), e submetidos aos
testes de Burr Foster e Hartley para verificar homogeneidade e Shapirowilk
para verificar normalidade dos dados, e quando significativas, as médias foram
comparadas pelo teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade.
Resultados e Discussão
Foi observado aumento na taxa fotossintética líquida nas plantas +N e
inoculadas com Ab-V5; e nas plantas -N e inoculadas com ZM, ambas
comparadas ao controle; e nas plantas -N, em todos os tratamentos, houve
redução da taxa fotossintética, quando comparadas com as plantas +N
(Figura 1A). A condutância estomática foi reduzida quando as plantas foram
limitadas em N, porém não houve diferença entre os tratamentos com as
BPCP (Figura 1B). A maior eficiência de carboxilação foi observada também
em plantas +N e inoculadas com Ab-V5; e foi reduzida em todos os
tratamentos -N (Figura 1C). A transpiração foi maior em plantas +N e
inoculadas com ZM e Ab-V5, comparadas ao controle. Nas plantas -N, em
todos os tratamentos, houve redução da transpiração (Figura 1D). A alta taxa
fotossintética também contribui para o aumento da eficiência de
carboxilação, decorrente da maior condutância do mesofilo, que favorece a
atividade carboxilase da Rubisco.
Figura 1. Análises de trocas gasosas. Taxa fotossintética líquida (A), condutância estomática
(B), eficiência de carboxilação (C) e transpiração (D) em plantas de milho cultivadas em areia
suplementada com solução nutritiva contendo nitrogênio (20 ppm (+N) e 2ppm (-N)) durante 30
dias. As análises estatísticas envolveram interações entre os diferentes tratamentos. Letras
maiúsculas comparam os tratamentos com bactéria e/ou fungo independente do tratamento e
letras minúsculas comparam as plantas submetidas ao déficit hídrico somente dentro de cada
tratamento. Letras iguais não diferem pelo teste de Tukey (p ≤ 0,05).
Na raiz houve redução da atividade da enzima nitrato redutase (NR) nas
plantas +N e inoculadas com ZM, quando comparadas aos demais
tratamentos. Além disso, nessas plantas inoculadas com ZM não houve
diferenças entre os diferentes níveis de N (Figura 2A). Na folha, as plantas +N
e inoculadas com ZM também apresentaram menor atividade da NR, porém na
condição limitante de N houve redução da atividade dessa enzima em todos os
tratamentos (Figura 2B).
Figura 2. Atividade da enzima nitrato redutase (nmol NO2- g-1 min-1) na raiz (A) e na folha (B),
em plantas de milho cultivadas em areia suplementadas com solução nutritiva contendo
nitrogênio (20 ppm (+N) e 2ppm (-N)) durante 30 dias. As análises estatísticas envolveram
interações entre os diferentes tratamentos. Letras maiúsculas comparam os tratamentos com
bactéria e/ou fungo independente do tratamento e letras minúsculas comparam as plantas
submetidas ao déficit hídrico somente dentro de cada tratamento. Letras iguais não diferem
pelo teste de Tukey (p ≤ 0,05).
A concentração de nitrato na raiz foi reduzida nas plantas +N e
inoculadas com Ab-V5, quando comparada ao controle. Na condição -N, em
todos os tratamentos, houve redução da concentração de nitrato nas raízes
(Figura 3A). Nas folhas, +N e inoculadas com Ab-V5 apresentaram maiores
concentrações de nitrato, quando comparadas ao controle. Assim como nas
raízes, as plantas -N apresentaram redução da concentração de nitrato, em
todos os tratamentos (Figura 3B).
Figura 3. Concentração de nitrato (mol g-1) na raiz (A) e na folha (B), em plantas de milho
cultivadas em areia acrescidas com solução nutritiva com nitrogênio e sem nitrogênio (com N e
sem N) durante 30 dias. As análises estatísticas envolveram interações entre os diferentes
tratamentos. Letras maiúsculas comparam os tratamentos com bactéria e/ou fungo
independente do tratamento e letras minúsculas comparam as plantas submetidas ao déficit
hídrico somente dentro de cada tratamento. Letras iguais não diferem pelo teste de Tukey (p ≤
0,05).
Embora plantas inoculadas com ZM +N tenham apresentado menor
atividade da enzima NR tanto em raiz quanto em folha, a atividade dessa
enzima foi maior em condições de maior conteúdo de N disponível no
substrato. Em geral, plantas inoculadas com BPCP têm um maior teor de N
do que plantas não inoculadas. O nitrato é o substrato para a enzima, o que
favorece a maior assimilação de nitrato nessas condições. Ainda, altas
concentrações de nitrato foram observadas nas folhas de plantas inoculadas
com Ab-V5, o que evidencia que a assimilação de nitrato ocorreu,
preferencialmente, nas folhas dessas plantas.
Conclusões
Neste estudo o uso das BPCP favoreceu as trocas gasosas, além das
alterações de metabólitos primários, especialmente relacionados com a
utilização de N dentro da planta e em condições de N disponível no substrato.
Referências
HUNGRIA, Mariangela. Inoculação com Azospirillum brasilense: inovação em rendimento
a baixo custo. Mariângela Hungria. Embrapa Soja, Londrina, 36p, 2011.
OLIVEIRA H. C, SODEK L. Effect of oxygen deficiency on nitrogen assimilation and amino acid
metabolism by soybean root segments. Amino Acids 44:743-755. 2013.
STEWART GR, POPP M, HOLZAPFEL I, STEWART JJ, DICKIE-ESKEW A (1986) Localization
of nitrate reduction in ferns and its relationship to environment and physiological characteristics.
New Phytol. 104: 373-384.