Micropropagação de bananeira sob diferentes concentrações de

Micropropagação de bananeira sob diferentes concentrações
de potássio e magnésio
Ylana Cláudia Medeiros Paula1, Moacir Pasqual1, Leila Aparecida Salles Pio1, Paulo Jorge de Pinho2
e Dalilhia Nazaré dos Santos1
1
Universidade Federal de Lavras, Campus Universitário, CEP 37200-000, Lavras-MG, Brasil. Caixa Postal 3037. E-mail: [email protected]; [email protected]; [email protected] 2Universidade Federal do Pampa, Rua Luiz Joaquim de Sá
Britto, SN, Promorar, CEP 97650-000, Itaqui-RS, Brasil. E-mail: [email protected]
Resumo - A bananeira exige grandes quantidades de nutrientes para manutenção de um adequado desenvolvimento e
obtenção de altos rendimentos. Um dos nutrientes mais demandados é o potássio (K) e as interações nutricionais mais
estudadas no campo são entre K, magnésio (Mg) e cálcio (Ca). É importante que esse conhecimento esteja disponível
também na micropropagação da bananeira. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os parâmetros de crescimento e
desenvolvimento de plantas de bananeira micropropagadas, sob diferentes concentrações nutricionais de K e Mg, bem
como verificar os teores de K, Mg e Ca absorvidos pelas plantas. Foram micropropagadas as cultivares Caipira, Japira e
Tropical sob diferentes balanços de K e Mg (22:1, 20:3, 15:8, 10:13 e 5:18), em delineamento experimental
inteiramente casualizado com esquema fatorial 3 x 5, totalizando 15 tratamentos. Após 60 dias de cultivo, observou-se
que o meio de cultura MS com o balanço padrão 22:1 de K:Mg é satisfatório à micropropagação das cultivares Caipira e
Japira, enquanto para a cultivar Tropical, o meio de cultura MS deve ser ajustado em 20:3 de K:Mg, visando
superioridade na micropropagação desta cultivar. Com relação à absorção de K, Mg e Ca observou-se que as plantas
cultivadas in vitro absorvem menos K e o mesmo teor de Mg e Ca em relação ao cultivo ex vitro.
Palavras-chave: Musa, macronutrientes, in vitro.
Micropropagation of banana under different concentrations
of potassium and magnesium
Abstract - The banana plant requires large amounts of nutrients to maintain an adequate development and to get high
yields. One of the most demanded nutrients is potassium (K) and the nutritional interactions most studied in the field are
between K, magnesium (Mg) and calcium (Ca). It is important that this knowledge is available also in the
micropropagation of banana. The objective of this study was to evaluate the growth parameters and development of
micropropagated banana plants under different nutritional concentrations of K and Mg, and check the contents of K, Mg
and Ca absorbed by plants. The cultivars Caipira, Japira and Tropical were micropropagated under different balances of
K and Mg (22:1, 20:3, 15:8, 10:13 and 5:18), in completely randomized design, in a factorial 3 x 5, totaling 15
treatments. After 60 days of culture, it was observed that MS medium with the concentration pattern 22:1 of K:Mg is
suitable for micropropagation of Caipira and Japira cultivars. For the Tropical cultivar, the culture medium should be
ajusted to 20:3 of K:Mg, aiming superiority in micropropagation of this cultivar. With relation to absorption of K, Mg
and Ca, it was observed that the plants cultivated in vitro absorb less K and the same amount of Mg and Ca, in relation
to ex vitro cultivation.
Keywords: Musa, macronutrients, in vitro.
Introdução
A banana é uma das frutas mais apreciadas no mundo
(Ramu et al., 2015) e seu cultivo constitui uma atividade
agrícola de relevante papel socioeconômico e
agroecológico. O Brasil é o quinto maior produtor
mundial, ficando atrás da Índia, China, Filipinas e
Equador. A área plantada em território nacional é da
ordem de 490.000 hectares (IBGE, 2012).
O cultivo da bananeira demanda grandes quantidades
de nutrientes para manutenção de um adequado
desenvolvimento e obtenção de altos rendimentos. Isso
porque a bananeira produz muita massa vegetativa e
absorve e exporta elevada quantidade de nutrientes.
Segundo Borges (2004) as interações nutricionais mais
estudadas no campo em bananeira são entre potássio (K),
magnésio (Mg) e cálcio (Ca).
O K tem inúmeras funções na planta como regulação
osmótica, transpiração devido ao controle de abertura e
fechamento dos estômatos, fotossíntese, translocação de
fotossintatos (Pervez et al., 2004). O Mg é considerado o
maior ativador de enzimas, especialmente daquelas
associadas ao metabolismo energético das plantas e faz
parte da molécula de clorofila. O Ca desempenha papel
importante na morfogênese e exerce também função
estrutural, por atuar na formação da parede e nos
processos de divisão celular (Arruda et al., 2000).
O cultivo da bananeira é influenciado também pelos
genótipos cultivados, porque existe uma eficiência
nutricional inerente a cada indivíduo, em função dos
mecanismos de absorção desenvolvidos pelas plantas.
Algumas desenvolvem extenso sistema radicular,
enquanto outras têm alta taxa de absorção por unidade de
comprimento de raiz, ou seja, alto influxo de nutrientes
(Lynch & Ho, 2005). Portanto há necessidade de avaliação
Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.9, n.3, p.43-47, jun. 2015
43
da eficiência nutricional em diferentes cultivares de
bananeira.
A cultivar Caipira (Yangambi km 5) do grupo AAA é
uma variedade de mesa com frutos pequenos e muito
doces. Possui porte médio a alto e destaca-se pelo vigor
vegetativo, resistência à sigatoka-amarela e negra, mal-dopanamá e broca-do-rizoma (Borges & Souza, 2004). A
cultivar Japira do grupo AAAB possui frutos similares à
banana Prata, mas com maior vida de prateleira. Apresenta
bom perfilhamento e crescimento, possuindo resistência à
sigatoka-amarela e negra, mal-do-panamá e antracnose
(Rodrigues et al., 2008). Já a cultivar Tropical do grupo
AAAB possui frutos com sabor semelhante à variedade
Maçã, mas maiores. As plantas são de porte médio,
resistentes à sigatoka-amarela, mas não à negra e tolerante
ao mal-do-panamá (Borges & Souza, 2004).
O método de propagação da bananeira mais adotado é
a micropropagação e isso se deve à obtenção de mudas
sadias, em alta escala e em curto período de tempo (150 300 mudas/matriz/6-8 meses) (Diniz et al., 1999). No
entanto, no processo micropropagativo há elevada
umidade relativa e baixa troca gasosa no frasco, fatores
que diminuem significativamente a taxa de transpiração da
planta, e consequentemente diminuem a absorção de água
e de nutrientes.
Portanto, existe a possibilidade de menor absorção de
nutrientes em explantes micropropagados e sendo K, Mg e
Ca as interações nutricionais mais estudadas em bananeira
cultivadas no campo, o conhecimento sobre tal conjuntura
in vitro também é demandado e válido.
Diante do exposto, o objetivo do presente trabalho foi
avaliar os parâmetros de crescimento e desenvolvimento
de plantas de bananeira micropropagadas, sob diferentes
concentrações nutricionais de potássio e magnésio, bem
como verificar os teores de K, Mg e Ca absorvidos por
propágulo, visando fornecer subsídios para um possível
ajuste do meio de cultura.
Material e Métodos
O experimento foi conduzido no Laboratório de
Cultura de Tecidos Vegetais do Departamento de
Agricultura da Universidade Federal de Lavras (UFLA).
Como material vegetal, utilizaram-se propágulos iniciais
de bananeira Caipira, Japira e Tropical, pré-estabelecidos
in vitro, por cultura de meristemas, fornecidos pela
Embrapa Mandioca e Fruticultura Tropical.
Brotações com cerca de 2,0 cm de comprimento foram
individualizadas e transferidas para meio de multiplicação
contendo sais minerais e vitaminas do meio MS
(Murashige & Skoog, 1962), acrescidos de 30 g.L-1 de
sacarose e 2,5 mg.L-1 de BAP (6-benzilaminopurina). O
pH do meio foi ajustado para 5,7 ± 0,1 e posteriormente
foram adicionados 1,75 g.L-1 de phytagel. O meio foi
autoclavado a 121 oC por 20 min a 1 atm e posteriormente,
distribuído na proporção de 50 mL por frasco, com
capacidade para 250 mL.
44 Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.9, n.3, p.43-47, jun. 2015
Para instalação dos experimentos, brotações
padronizadas com 2,0 cm de comprimento foram
individualizadas e inoculadas em frascos contendo o
mesmo meio de cultura descrito, exceto pelos tratamentos.
Os tratamentos consistiram-se de alteração do balanço
nutricional entre potássio (K) e magnésio (Mg) a partir da
relação padrão do meio MS 22:1, estabelecidas de acordo
com a composição iônica dos macronutrientes. Portanto
os tratamentos constituíram-se dos seguintes balanços
potássio/magnésio: 22:1 (testemunha), 20:3, 15:8, 10:13 e
5:18. Após a inoculação, os propágulos foram mantidos
em sala de crescimento, à temperatura de 25±2°C, sob
irradiância de 36 μmol m-2 s-1 e fotoperíodo de 16 horas.
Foi utilizado o delineamento experimental inteiramente
casualizado, em esquema fatorial 5x3 (K:Mg x
Cultivares), totalizando 15 tratamentos. Cada tratamento
foi composto por 10 repetições contendo 4 propágulos
cada, perfazendo 600 propágulos.
As avaliações foram realizadas aos 60 dias de cultivo.
Avaliou-se altura da parte aérea (APA), número de folhas
(NF), matéria fresca da parte aérea (MFPA), matéria seca
da parte aérea (MSPA), comprimento da raiz (CR),
matéria fresca da raiz (MFR), matéria seca da raiz (MSR)
e teores de K, Mg e cálcio (Ca) absorvidos pelos
propágulos. Para determinação do teor de K absorvido
utilizou-se o método da fotometria de chama, enquanto os
teores de Mg e Ca foram determinados por
espectrofotometria de absorção atômica (Malavolta et al.,
1997).
As análises estatísticas foram conduzidas utilizando-se
o software SISVAR (Ferreira et al., 2011), utilizando-se o
teste de médias de Scott-Knott a 5% de probabilidade.
Resultados e Discussão
Pelos resultados apresentados na Tabela 1, pode-se
observar que estatisticamente as variáveis de crescimento
e desenvolvimento das cultivares Caipira e Japira foram
superiores sob o balanço padrão 22:1 de K:Mg utilizado
pelo meio de cultura MS, apresentando comportamento
inferior à medida que as concentrações são balanceadas
diferentemente. Exceção ocorreu com a cultivar Tropical,
a qual se comportou superiormente no balanço 20:3 de
K:Mg, demonstrando que está cultivar demanda um pouco
mais de magnésio para que o balanço nutricional lhe seja
favorável. Tal comportamento é devido provavelmente à
eficiência nutricional intrínseca a cada cultivar, em função
dos mecanismos de absorção desenvolvidos por cada
genótipo (Lynch & Ho, 2005). Sendo assim, quando se
tratar de micropropagação da cultivar Tropical,
recomenda-se ajuste do meio de cultura MS para o
balanço 20:3 de K:Mg, visando superioridade no
desenvolvimento das plantas.
Com relação à absorção de K, Mg e Ca (Tabela 2),
observa-se que para todas as cultivares, a absorção de K é
favorecida nos balanços onde as concentrações desse
nutriente são também superiores. Isso ocorre
provavelmente porque como o K é muito móvel, lixivia
com facilidade distanciando-se das pequenas raízes que
estão em formação in vitro. Portanto, concentrações
maiores em torno da raiz potencializam sua absorção.
Outro fator a ser observado é que a absorção de K foi
inibida quando a concentração de Mg foi elevada. Isso
ocorre devido a natureza das relações K:Mg, pois há
inibição competitiva entre esses nutrientes. Já o
comportamento do K em relação ao Ca é de sinergismo,
por isso é possível notar na Tabela 2 que os balanços que
proporcionam maior absorção de K, também
proporcionam maior absorção de Ca. Isso ocorre porque o
sistema radicular da bananeira tem capacidade de troca
catiônica (CTC) limitada, portanto a relação entre cátions
é muito importante (Borges, 2004).
Segundo Robinson (1996), o teor médio de K
absorvido pelas bananeiras cultivadas é em média de 3%.
Observando a absorção desse nutriente nos melhores
tratamentos analisados na Tabela 1, para as cultivares
Caipira (22:1), Japira (22:1) e Tropical (20:3), constatamse que as médias foram de 1,8%, 2,0% e 1,7%
respectivamente.
Tabela 1. Parâmetros de crescimento e desenvolvimento das cultivares de bananeira Caipira, Japira e Tropical submetidas
a meios de cultura com diferentes concentrações de K e Mg.
APA
NF
MFPA
MSPA
CR
MFR
MSR
(cm)
(un.)
(g)
(g)
(cm)
(g)
(g)
22:1
17,2 a
6,0 a
4,4 a
0,21a
26,1 a
2,4 a
0,12a
20:3
17,2 a
5,8 a
4,2 a
0,19a
25,8 a
2,4 a
0,12a
Caipira
15:8
16,0 b
5,5 a
3,9 a
0,20a
26,0 a
2,3 a
0,10a
10:13
15,2 b
4,8 b
3,1 b
0,16b
23,9 a
1,9 b
0,10a
5:18
11,4 c
4,8 b
1,7 c
0,12b
18,6 b
0,2 c
0,03b
22:1
18,0 a
5,2 a
3,3 a
0,17a
18,6 a
2,0 a
0,07a
20:3
17,0 a
4,5 b
3,1 a
0,17a
18,1 a
1,9 a
0,07a
Japira
15:8
17,6 a
4,4 b
3,0 a
0,16a
18,6 a
1,9 a
0,07a
10:13
17,1 a
4,3 b
2,7 a
0,16a
18,5 a
2,0 a
0,07a
5:18
11,7 b
3,1 c
1,2 b
0,09b
17,8 a
1,0 b
0,03b
22:1
17,6 a
5,3 b
4,4 b
0,21b
16,0 b
1,4 b
0,07b
20:3
18,8 a
5,8 a
6,4 a
0,27a
25,3 a
2,3 a
0,10a
Tropical
15:8
17,4 a
5,2 b
4,8 b
0,22b
21,4 a
2,0 a
0,12a
10:13
16,9 a
4,9 b
3,5 c
0,19b
17,6 b
1,0 b
0,06b
5:18
14,0 b
4,0 c
3,0 c
0,17b
14,5 b
0,7 b
0,05b
Altura da parte aérea (APA), número de folhas (NF), matéria fresca da parte aérea (MFPA), matéria seca da parte aérea (MSPA),
comprimento da raiz (CR), matéria fresca da raiz (MFR), matéria seca da raiz (MSR). Médias seguidas pela mesma letra na vertical
pertencem a um mesmo grupo e não diferem estatisticamente pelo teste de Scott-Knott a 5% de probabilidade.
Cultivares
K:Mg
Com relação ao teor de Mg, Robinson (1996) cita que
o teor médio de absorção é de 0,3% e este teor foi
satisfeito por todas as cultivares testadas, considerando os
melhores tratamentos observados na tabela 1. A absorção
de K foi proporcionalmente superior em balanços de
K:Mg que favoreciam K, chegando a superar o valor de
referência, o que não é necessariamente favorável. Tal fato
ocorre por fluxo de massa, segundo Turner & Barkus
(1981), a concentração de Mg na solução ao redor das
raízes tem muita influência na absorção e essa condição
foi plenamente satisfeita para as três cultivares testadas.
Já para o teor de absorção de Ca, Robinson (1996) cita
que a média para as espécies de bananeira é de 0,5%. A
cultivar Caipira apresentou absorção de 0,7%, Japira de
0,3% e Tropical 0,5%, portanto somente a cultivar Japira
ficou abaixo do teor de absorção médio. Provavelmente
isso é uma característica da cultivar, pois a absorção de Ca
se manteve constante, independentemente dos balanços de
K:Mg testados. Segundo Arruda et al. (2000), o Ca
desempenha papel importante na morfogênese, por causa
da interação com substâncias reguladoras de crescimento,
havendo associação com as citocininas. Provavelmente o
Ca pode se manter constante em absorção, porque em
plantas cultivadas in vitro o Ca tem interação facilitada
com citocininas, já que por exemplo, está foi adicionada
ao meio na forma de BAP.
Tabela 2. Teores de K, Mg e Ca em %/Kg de matéria seca
absorvidos por propágulos de bananeira, no meio de cultura MS,
em função da concentração de K:Mg. Valor de Referência
(Robinson, 1996).
Cultivares
K:Mg
K (3%)
Mg (0,3%)
Ca (0,5%)
22:1
1,8 a
0,3 d
0,7 a
20:3
1,8 a
0,5 c
0,7 a
Caipira
15:8
1,7 a
0,7 b
0,8 a
10:13
1,3 b
0,9 a
0,8 a
5:18
0,3 c
0,9 a
0,6 b
22:1
2,0 a
0,3 c
0,3 a
20:3
1,7 a
0,4 b
0,3 a
Japira
15:8
1,8 a
0,5 b
0,3 a
10:13
1,2 b
0,6 a
0,3 a
5:18
0,4 c
0,7 a
0,3 a
22:1
1,7 a
0,2c
0,5 b
20:3
1,8 a
0,3 c
0,5 b
Tropical
15:8
1,7 a
0,5 b
0,6 a
10:13
1,7 a
0,7 a
0,5 b
5:18
0,8 b
0,8 a
0,3 c
Médias seguidas pela mesma letra na vertical pertencem ao mesmo
grupo e não diferem estatisticamente pelo teste de Scott-Knott a 5% de
probabilidade.
Tecnol. & Ciên. Agropec., João Pessoa, v.9, n.3, p.43-47, jun. 2015
45
Considerando K, Mg e Ca nas três cultivares e nos
melhores tratamentos observados, infere-se que os níveis
de Mg e Ca foram satisfeitos. Somente K ficou abaixo do
teor médio recomendado que é de 3%. Como o K é um
dos nutrientes mais absorvidos pela bananeira (Borges,
2004), tal comportamento deve ser analisado.
O K participa de diversos processos bioquímicos da
planta, como o metabolismo de carboidratos no que diz
respeito à fotossíntese e respiração (glicólise);
osmorregulação, transpiração e translocação de
fotossintatos (Taiz & Zeiger, 2013). No entanto, sabe-se
que plantas cultivadas in vitro possuem metabolismo mais
heterotrófico do que autotrófico (Kozai & Kubota, 2001).
No cultivo in vitro o K deixa de ser requerido em
grandes quantidades no processo de fotossíntese porque
esta é praticamente nula (Kozai & Kubota, 2001), devido à
baixa intensidade luminosa pelo uso de lâmpadas
artificiais e baixa difusão de CO2 devido ao ambiente
fechado. Tem sua requisição normal no processo de
respiração (Glicólise), pois como a fotossíntese é
insuficiente o carboidrato é fornecido ao meio de cultura
na forma de sacarose. O K acaba sendo pouco requerido
também em osmorregulação, pois os estômatos não
possuem in vitro o dilema de abertura para captura de CO2
e fechamento para evitar perda de água. Na transpiração
também é pouco requerido, pois esta é minimizada devido
à elevada umidade do ambiente in vitro. Na translocação
de fotossintatos continua sendo muito demandado, pois a
sacarose é consumida na glicólise e precisa ser distribuída
dentro do metabolismo do vegetal.
Portanto, dentre as 5 funções essências do K no
metabolismo vegetal, 3 são praticamente omitidas in vitro
(fotossíntese, osmorregulação e transpiração), restando 2,
respiração e translocação de fotossintatos. Diante disso, se
justifica o fato da absorção de K ter se mantido abaixo da
média de 3% demandada pelas plantas cultivadas a campo.
Em função das condições do cultivo in vitro serem menos
laboriosas para a planta, o K pode ser menos absorvido e
mesmo assim, ser suficiente para manter o metabolismo
em níveis adequados.
Conclusões
1. O meio de cultura MS com o balanço padrão 22:1 de
K:Mg é mais adequado para micropropagação das
cultivares Caipira e Japira e para cultivar Tropical é o
balanço 20:3.
2. As bananeiras cultivadas in vitro absorvem menos K
e o mesmo teor de Mg e Ca em relação ao cultivo ex vitro.
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