UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRONÔMICA GABRIELA CONCEIÇÃO OLIVEIRA E SILVA INFLUÊNCIA DA INOCULAÇÃO DE FUNGOS MICORRÍZICOS NO DESENVOLVIMENTO INICIAL DE BARUEIRO (Dipteryx alata). Sete Lagoas 2016 GABRIELA CONCEIÇÃO OLIVEIRA E SILVA INFLUÊNCIA DA INOCULAÇÃO DE FUNGOS MICORRÍZICOS NO DESENVOLVIMENTO INICIAL DE BARUEIRO (Dipteryx alata). Trabalho de conclusão de curso de graduação apresentado a Universidade Federal de São João Del Rei como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel(a) em Engenharia Agronômica. Área de habilitação: Microbiologia do Solo Fisiologia Vegetal, Orientador: Prof. Dr. Leonardo Lucas Carnevalli Dias Sete Lagoas 2016 GABRIELA CONCEIÇÃO OLIVEIRA E SILVA INFLUÊNCIA DA INOCULAÇÃO DE FUNGOS MICORRÍZICOS NO DESENVOLVIMENTO INICIAL DE BARUEIRO (Dipteryx alata). Trabalho de conclusão de curso de graduação apresentado a Universidade Federal de São João Del Rei como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel(a) em Engenharia Agronômica. Sete Lagoas, 06 de Fevereiro de 2017. Banca Examinadora: __________________________________________ Profa. Dra. Alejandra Semiramis Albuquerque– Docente (UFSJ/CSL) ________________________________________ Prof. Dr. José Carlos Moraes Rufini– Docente (UFSJ/CSL) __________________________________________ Prof. Dr. Leonardo Lucas Carnevalli Dias – Docente (UFSJ/CSL AGRADECIMENTOS Em primeiro lugar, agradeço a Deus, porque nada disso seria possível se Ele não estivesse em meu coração. À Universidade Federal de São João del-Rei / Campus Sete Lagoas (UFSJ/CSL) e a todos os professores, em especial ao Prof. Dr. Leonardo Lucas Carnevalli Dias, por toda ajuda dada para realização deste trabalho e ao Prof. Dr. Juliano Cury, que sempre se dispôs em ajudar no desenvolvimento do trabalho. À minha mãe Maria da Conceição, por ser minha base e proteção, por estar sempre pronta a me ajudar e incentivar nos momentos em que mais precisei. À minha filha Clarisse por toda compreensão e paciência que sempre teve comigo. Ao meu esposo, Leandro, que sempre me apoiou mesmo em meio de tantas lutas, por todo seu afeto e amor. A todos os meus amigos da UFSJ, pelos bons momentos que passamos juntos, em especial à Pricila Santana, Ana Carolina, Thaís Fernanda, Aline Martinelli, Dardânia Cristeli, Isabela Custodio e Isabella Assis e a todos os meus amigos do galpão de melhoramento de sorgo que nesse finalzinho de graduação me acolherem tão bem. Aos meus familiares, por toda ajuda prestada. RESUMO Estudou-se o estabelecimento de plantas de barueiro (Dipteryx alata) com inoculação de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs). O experimento foi realizado em sacos plásticos, e conduzido em delineamento inteiramente casualizado com nove repetições e 1 planta por parcela. Foram utilizados três tratamentos: controle (sem inoculação de fungos micorrízicos); com inoculação de cerca de 250 esporos de diferentes inóculos por vaso; com inoculação de solo rizosférico de plantas de barbatimão (Stryphnodendron adstringens). Sementes de barueiro foram plantadas e cultivadas por 60 dias. Foi realizada a caracterização morfológica das plantas quanto aos seus parâmetros de crescimento e desenvolvimento. Realizou-se conjuntamente a análise dos parâmetros fotossintéticos, bem como a intensidade da colonização micorrízica. Para os parâmetros altura de planta, diâmetro de caule, número de folhas, massa seca da parte aérea, massa fresca da parte aérea e massa fresca da raiz não foi observada diferença significativa entre os tratamentos. Para comprimento da raiz principal, volume radicular e massa seca da raiz houve diferença entre os tratamentos. Para o tratamento com inoculação de cerca de 250 esporos de diferentes inóculos a porcentagem micorrízica foi de apenas 9,62%, enquanto o tratamento com inoculação com solo rizosférico de plantas de barbatimão (Stryphnodendron adstringens) foi de 11,54%. Não foi observada colonização no tratamento controle. Quanto aos parâmetros fotossintéticos verificou-se que apenas a transpiração foliar apresentou diferença significativa sendo que o tratamento com solo de barbatimão foi superior aos demais tratamentos. Nesse experimento a inoculação não influenciou a parte aérea das mudas. Mudas de barueiro inoculadas com Fungos Micorrízicos Arbusculares tem um melhor desenvolvimento da raiz e uma melhor eficiência no uso da agua. Palavras-chave: Cerrado; microbiologia do solo; transpiração ABSTRACT The establishment of barrow plants (Dipteryx alata) with inoculation of arbuscular mycorrhizal fungi (FMAs) was studied. The experiment was carried out in plastic bags, and conducted in a completely randomized design with nine replicates and one plant per plot. Three treatments were used: control (without inoculation of mycorrhizal fungi); With inoculation of about 250 spores of different inocula per pot; With inoculation of rhizospheric soil of barbatimão (Stryphnodendron adstringens) plants. Barrow seeds were planted and cultivated for 60 days. The morphological characterization of the plants was carried out in terms of their growth and development parameters. Analyzes of the photosynthetic parameters as well as the intensity of the mycorrhizal colonization were carried out. For the parameters plant height, stem diameter, leaf number, shoot dry mass, shoot fresh mass and fresh root mass, no significant difference was observed between the treatments. For root length, root volume and dry root mass there was difference between treatments. For the treatment with inoculation of about 250 spores of different inocula, the mycorrhizal percentage was only 9.62%, while the treatment with inoculation with rhizospheric soil of barbatimão (Stryphnodendron adstringens) plants was 11.54%. No colonization was observed in the control treatment. As for the photosynthetic parameters, it was verified that only the foliar transpiration showed a significant difference and the treatment with barbatimão soil was superior to the other treatments. In this experiment inoculation did not influence the aerial part of the seedlings. Barrow seedlings inoculated with Arbuscular mycorrhizal fungi have a better root development and better water use efficiency. Keywords: Thick; Soil microbiology; perspiration SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO............................................................................................................8 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................11 3 MATERIAL E MÉTODOS ......................................................................................18 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO................................................................................21 5 CONCLUSÃO.............................................................................................................27 6 REFERÊNCIAS .........................................................................................................28 7 ANEXO.......................................................................................................................38 8 1 INTRODUÇÃO O Brasil abriga cerca de 10% de todas as espécies do planeta, resultando em uma diversidade elevadíssima (MYERS et al, 2000). Segundo Pivello (2003) o bioma do cerrado é detentor de imensa riqueza fisionômica e florística. Com mais de 6.000 espécies fanerogâmicas registradas contém uma das mais abrangentes floras dentre as savanas mundiais (MENDONÇA et al.,1998). O Cerrado brasileiro é reconhecido como a savana mais rica do mundo e biodiversidade com presença de distintos ecossistemas (IBAMA, 2001). Ocupa 25% do território brasileiro com uma área de aproximadamente 200 milhões de ha entre a sua área “core”, Região Centro-Oeste, e as áreas disjuntas nas regiões Sul, Sudeste, Norte e Nordeste (RIZZINI, 1979 e CÂMARA, 1993). O Cerrado brasileiro é considerado uma região “hotspot“ por apresentar uma riqueza de espécies endêmicas associada a um alto grau de perda dessa diversidade (Myers et al., 2000). A alta diversidade biótica do Cerrado é reflexo da considerável variedade de solos e climas associados (DIAS,1992, COUTINHO, 1978). Pode-se observar duas principais formações: as herbáceas e as arbóreas (RIZZINI,1963, COUTINHO,1978), as quais respondem diferentemente a outros inúmeros fatores climáticos como vento e fogo. Com relação a sua hidrografia, o Cerrado encontra-se recortado pelas bacias do Amazonas, Tocantins, Paraná, Paraguai, São Francisco e Parnaíba. Encontram-se ainda as nascentes das bacias Platina, Amazônica e Franciscana (DIAS, 1992). O barueiro (Dipteryx alata Vog.), leguminosa arbórea de ocorrência comum no Cerrado, faz parte de um grupo de cerca de 110 espécies nativas que apresentam potencial econômico e está entre as 10 mais promissoras para cultivo. É uma das poucas espécies que apresenta frutos com polpa carnosa durante a estação seca, sendo importante para alimentação da fauna nessa época (LORENZI, 2000; SANO et al., 2004). O baru é constituído por uma casca fina e escura de coloração marrom, polpa com sabor adocicado e adstringente a qual abriga uma amêndoa dura e comestível. A castanha do baru, que representa 5% do rendimento em relação ao fruto inteiro, possui valor de mercado considerável; a polpa, no entanto, ainda é pouco utilizada na alimentação humana. Considerando que a polpa possa ser usada para outras finalidades, 9 bem como na fabricação de sorvetes, o percentual de rendimento aproveitável do fruto aumenta para mais de 50% (ALMEIDA et al., 1987 apud RIBEIRO et al., 2000). A associação entre plantas e fungos micorrízicos é uma interação simbiótica mutualística que conduz a benefícios para ambos. Mudas de espécies arbóreas ou arbustivas se estabelecem melhor em campo se suas raízes estiverem colonizadas com fungos micorrízicos (MIRANDA 2008). Além disso, esses fungos também podem contribuir de maneira indireta para a proteção contra patógenos e metais pesados (CORREIA ET AL. 2004). As plantas, por sua vez, transferem os fotoassimilados produzidos durante a fotossíntese para os fungos micorrízicos (SMITH et al. 2010). De acordo com Carneiro et al. (1998), os estudos com associações micorrízicas em espécies vegetais diferenciadas são importantes pois essas associações apresentam maiores sucessos em reflorestamentos, auxiliando ainda para a preservação ambiental através da diminuição da aplicação de insumos agrícolas. Além da importância significativa sobre a nutrição, com o aumento na absorção de nutrientes e uso de formas menos disponíveis no solo, outros efeitos podem ser atribuídos aos Fungos Micorrízicos Arbusculares (FMAs), facilitando o desenvolvimento dos vegetais, como favorecer outros organismos, (fixadores biológicos de N2 e solubilizadores de fosfato), reduzir o estresse hídrico e a pressão de patógenos, aumento da agregação do solo, entre outros (MOREIRA E SIQUEIRA, 2006). Estudos a respeito da infectividade dos fungos micorrízicos nativos do bioma Cerrado são escassos, sendo que grande parte dos estudos trabalha com inóculos isolados em solos de plantas cultivadas. Soma-se ainda o fato de que poucas espécies vegetais do Cerrado foram caracterizadas quanto às associações com fungos micorrízicos. Pelas características dos solos predominantes do Cerrado, a presença de micorrizas pode trazer alterações positivas para o desenvolvimento vegetal (CORREIA ET AL. 2004). Considerando o exposto, este trabalho abordou a associação dos FMAs com a espécie Dipteryx alata. Os estudos abordaram o acompanhamento do crescimento das mudas de barueiro a meia sombra, mensurando parâmetros de crescimento e fisiológicos. Deste modo, esperou-se obter dados que sirvam para a utilização com êxito em programas de propagação, levando a produção de mudas de barueiro com maior 10 crescimento inicial, bem como avaliar a influência que a inoculação com FMAs exerce sobre a formação das mudas de Barueiro. 11 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 O Cerrado No Brasil, há dois hotspots: A Mata Atlântica e o Cerrado brasileiro. Quando se trata do Cerrado o mesmo possui uma área de 2,04 milhões de quilômetros quadrados, o que equivale a aproximadamente 22% do território nacional, sendo considerado o segundo maior bioma brasileiro, somente superado pela Amazônia. (SANO et al, 2008; SANO & FERREIRA, 2005; KLINK & MACHADO, 2005; SHIKI, 1997). Sua paisagem é caracterizada por extensas formações savânicas, interceptadas por matas ciliares ao longo dos rios e nos fundos dos vales (PIVELLO, 1999). O conceito de Cerrado confunde-se muitas vezes com o de Savana, que são áreas normalmente planas, cobertas de uma vegetação e formação vegetal peculiar, apresentando fundamentalmente um estrato herbáceo dominado por gramíneas. Com isso, EITEN (1986) afirma que o termo Savana só deveria ser empregado para indicar Cerrado quando for urgente enquadrá-lo no âmbito das formações universais. A controvérsia gerada a respeito da terminologia empregada ora como Cerrado ora Savana está relacionada às características topográficas e vegetacionais, como áreas normalmente planas cobertas por uma vegetação peculiar, fundamentalmente com um estrato herbáceo graminóide. Na área do Cerrado são encontradas um terço da biodiversidade brasileira e cerca de 5% da flora e fauna mundiais. A alta diversidade biótica do Cerrado é reflexo da considerável variedade de solos e climas associados (DIAS,1992, COUTINHO, 1978). Os latossolos predominam no Cerrado brasileiro e estes tipos de solo se caracterizam, principalmente, pela baixa fertilidade e alta acidez. Por outro lado, trata-se de solos antigos, profundos, com ótima drenagem e que se assentam em relevos planos ou levemente ondulados. Embora até a década de 1970 o solo do Cerrado tenha sido considerado praticamente impróprio para o cultivo agrícola, foram principalmente as características deste solo que, com o avanço tecnológico, possibilitaram a expansão agrícola na região abrangida por este bioma. Segundo Eiten (1994), o Cerrado inclui considerável variedade de fisionomias vegetais, tipos de solos e comunidades animais ocorrentes no Brasil central. É 12 constituído de cinco diferentes fitofisionomias, as quais apresentam dois extremos, uma fisionomia florestal denominada cerradão, onde há predomínio da vegetação lenhosa e uma fisionomia campestre, o campo limpo, onde, além da vegetação herbácea, se encontram também pequenos subarbustos. As demais fitofisionomias, cerrado sensu stricto, campo cerrado e campo sujo, são vegetações ecotonais entre o cerradão e o campo limpo (COUTINHO, 1978). Uma importante característica do Cerrado Brasileiro é a sua capacidade de armazenamento de carbono. A ausência de florestas densas é compensada pela grande extensão e pela vegetação com raízes profundas. Estas raízes formam uma imensa “floresta subterrânea”, que torna significativa a contribuição do Cerrado em termos de absorção de carbono na atmosfera terrestre (HOGAN et al, 2002; SAWYER, 2002). Em definição feita por FERRI (1977), o Cerrado divide-se a sua vegetação em 3 grupos: o das plantas permanentes que apresentam raízes profundas, o das espécies efêmeras com raízes superficiais e o das gramíneas que podem ser efêmeras ou permanentes. As espécies de plantas nativas do cerrado têm-se destacado por apresentar potencial nutritivo com forte apelo sensorial e econômico, constituindo matéria-prima disponível para formulação de novos produtos alimentícios (HIANE et al., 1992). 2.2 O barueiro Das espécies nativas do Cerrado, o barueiro (Dipteryx alata vog.) destaca-se pela amplitude de ocorrência e por convivência pacífica com o modelo de exploração praticado pelas populações rurais, em que as plantas são preservadas na abertura de pastos (CORRÊAS et al., 2000). Tem sua origem no cerrado do Brasil Central. Ocorre principalmente nos estados de Goiás, Minas Gerais, Mato Grosso do Sul e São Paulo Possui diversos nomes populares, tais como: fruta-de-macaco, castanha-deburro, cumaru, cumbaru, barujo, castanha-de-ferro, coco-feijão, cumaru-da-folhagrande, cumarurana, cumaru-verdadeiro, cumaru-roxo, cumbary, emburena-brava, meriparajé, e pau-cumaru (CORREA, 1931). 13 O barueiro é uma árvore majestosa e elegante, que alcança aproximadamente 15 a 25 m com maior altura em solos férteis, possuindo copa alongada ou larga de 6 a 11 m de diâmetro (SANO et al 2004). Sua copa é densa e arredondada, folhas compostas por 6 a 12 folíolos de coloração verde intensa, flores pequenas, que surgem de outubro a janeiro. De acordo com Borges, (2004) a madeira do barueiro é bastante pesada e resistente a fungos e cupins. Seu tronco é muito procurado para a fabricação de mourões, dormentes e tábuas, sendo também utilizado na construção civil e naval. Pode também ser usada para reflorestamento, urbanização de cidades, parques e jardins, e ainda, nos pastos são muito apreciadas e procuradas pelo gado, que descansam debaixo de sua sombra, comendo seus apetitosos frutos. O fato de se encontrar árvores de barueiro sozinhas, explica-se: são hermafroditas e autógamas, não precisando de polinizadores pré-existentes nas áreas (Ribeiro et al, 2000). Seu fruto é constituído por uma casca fina e escura de coloração marrom, polpa com sabor adocicado e adstringente a qual abriga uma amêndoa dura e comestível. A castanha do baru, que representa 5% do rendimento em relação ao fruto inteiro, possui valor de mercado considerável; a polpa, no entanto, ainda é pouco utilizada na alimentação humana. Considerando que a polpa possa ser usada para outras finalidades, o percentual de rendimento aproveitável do fruto aumenta para mais de 50% (ALMEIDA et al., 1987 apud RIBEIRO et al., 2000). É uma das poucas espécies que apresenta frutos com polpa carnosa durante a estação seca, sendo espécie importante para alimentação da fauna nessa época (LORENZI, 2000; SANO et al., 2004). O baru é um fruto comprovadamente rico em sabor e nutrientes, que pode também ser usado largamente como complemento alimentar, (ALMEIDA et al, 1987). Em estudo realizado por Takemoto et al, (2001), a semente de baru apresentou teores relativamente elevados de lipídios (38,2g/100g), de proteínas (23,9g/100g) e de calorias (502kcal/100g), além de fibras alimentares (13,4g/100g) e de minerais, como potássio (827mg/10g), fósforo (358mg/100g) e magnésio (178mg/100g). O óleo da semente revelou um elevado grau de insaturação (81,2%), conteúdo de α-tocoferol (5,0mg/100 g) e composição em ácidos graxos semelhante a do óleo de amendoim, 14 destacando-se os ácidos oléicos (50,4%) e linoléico (28,0%), este considerado essencial, o que favorece seu uso para fins alimentícios e como matéria-prima para as indústrias farmacêutica e oleoquímica. 2.3 Associação Micorrízica Micorriza (do grego: Mykes – fungos, rhiza – raiz) é a denominação dada para a associação simbiótica entre determinados fungos de solo e as raízes das plantas. Dentre as micorrizas, destacam-se os Fungos Micorrízicos Arbusculares (FMAs) pertencentes ao filo Glomeromycota (Schübler et al., 2001) que surgiram há cerca de 400 milhões de anos (TAYLOR et al., 1995; FITTER, 2005; PARNISKE, 2008) e teriam sido peça chave para que as espécies vegetais conseguissem se adaptar ao ambiente terrestre (PIROZYNSKI, 1981; TAYLOR et al., 1995). Os FMAs são considerados simbiotróficos obrigatórios, ou seja, não são capazes de completar seu ciclo de vida sem estarem associados com um hospedeiro metabolicamente ativo (SIQUEIRA et al., 2002; FITTER, 2005; MOREIRA & SIQUEIRA, 2006; PARNISKE, 2008; STURMER & SIQUEIRA, 2013), por terem perdido sua capacidade saprofítica durante sua evolução (PARNISKE, 2008). Esses micro-organismos possuem uma estrutura típica denominada arbúsculo, a qual é a ramificação repetidamente da hifa no formato de uma pequena árvore nas células do córtex da raiz (PARNISKE, 2008). Essa estrutura tem um pequeno tempo de vida, em torno de 8,5 dias (ALEXANDER et al., 1989), permitindo que a mesma célula possa ser colonizada várias vezes (PARNISKE, 2008). Os fungos micorrízicos eram classificados como pertencentes à ordem Glomales (MORTON; BENNY, 1990) e ao filo Zygomycota. Todos os fungos dessa ordem eram fungos micorrízicos, portanto, fungos que obtêm carbono pela sua simbiose obrigatória com as raízes de plantas, sem fase sexual conhecida, e que produzem arbúsculos nas células corticais da raiz. Atualmente, esses fungos foram classificados em um novo filo, Glomeromycota, juntamente com um fungo não micorrízico, Geosiphon pyriformis, que também forma simbiose obrigatória com cianobactérias do gênero Nostoc. Neste caso, o fungo é o macrossimbionte, e a alga verde-azulada é o microssimbionte. (SCHUßLER et al., 2001). 15 Micorrizas palavra composta pelos radicais gregos mykes, fungo, e rhizae, raízes, designa associações simbióticas não patogênicas entre fungos do solo e raízes de plantas, evoluídas em conjunto desde os primórdios da ocupação terrestre pelos vegetais. Essas associações são praticamente universais nos ecossistemas terrestres, pois a condição de raiz não associada é exceção na natureza (HARLEY, 1989). Segundo Moreira & Siqueira, (2006) dentre os tipos de micorrizas conhecidas, as micorrizas arbusculares, formadas por fungos da ordem Glomales, são simbioses entre raízes de plantas e fungos do solo do filo Glomeromycota, os mais comuns nos ecossistemas terrestres. Sendo importantes, não só por promover a interface entre a planta e o ambiente físico, mas também com o ambiente biológico, conferindo às plantas maior resistência e tolerância a estresses bióticos e abióticos, além de influenciar a diversidade vegetal (MILLER; KLING, 2000). A simbiose micorrízica arbuscular é a mais ancestral dentre todos os tipos de micorrizas conhecidas. Evidências fósseis indicam que as primeiras plantas terrestres já estavam colonizadas por fungos que apresentavam estruturas miceliais e esporos similares aos dos atuais fungos arbusculares (FMA), (REDECKER et al., 2000). Devido a essa ubiquidade, essa simbiose tem sido considerada a mais importante de todas as que envolvem plantas. Essa associação é simbiótica, pelo fato de os organismos coexistirem em um mesmo ambiente físico, raiz e solo, e mutualística, porque, em geral, ambos os simbiontes se beneficiam da associação. Ela é considerada como mutualista nutricional, em que a planta supre o fungo com energia para crescimento e manutenção via produtos fotossintéticos, enquanto o fungo provê a planta com nutrientes e água. Nesse sentido, essa simbiose amplia a capacidade de absorção de nutrientes por parte do simbionte autotrófico e, consequentemente, a sua competitividade interespecífica e produtividade. (RICARDO et al.,2006) Ainda segundo Ricardo et al. (2006), os serviços prestados pelo fungo vão muito além da nutrição de plantas individualizadas, pois eles também contribuem para a estruturação de comunidades vegetais. Ultimamente, em função dos efeitos benéficos que as micorrizas teriam sobre o crescimento das plantas, muitos trabalhos têm sido realizados com o objetivo da seleção 16 das espécies nativas e exóticas mais eficientes, uma vez que a principal contribuição da micorriza arbuscular para o crescimento das plantas é geralmente considerada a melhor nutrição mineral, principalmente no que diz respeito ao fósforo (MILLER; REINHARDT; JASTROW, 1995; NOGUEIRA; CARDOSO, 2000). Esses fungos atuam como simbiontes obrigatórios, trazendo benefícios à comunidade vegetal e ao ambiente, fornecendo nutrientes e água às plantas, assim como favorecendo a retenção de umidade, a agregação e a estabilidade dos solos (SYLVIA, 1992; AUGÉ et al., 2001). Por outro lado, o fungo também se beneficia muito com essa associação, pois consegue se nutrir de açúcares, aminoácidos e outras substâncias orgânicas que os vegetais produzem através da fotossíntese, podendo o fungo receber mais de 10% dos fotossintatos produzidos pela planta hospedeira. Em termos fisiológicos e bioquímicos, algumas respostas das plantas aos fungos arbusculares têm sido verificadas, principalmente em níveis baixos de P, tais como: aumento da atividade de ATPase na membrana periarbuscular, aumento da atividade de invertase, alteração do nível de hormônios, aumento da taxa de respiração das raízes, das taxas de fotossíntese, da absorção de nutrientes, da taxa de crescimento e de área foliar, aumento das taxas de transpiração e redução da resistência estomática e síntese de proteínas relacionadas com a simbiose (SMITH & GIANINAZZI-PEARSON, 1988; KOTHARI et al., 1990; DRÜGE & SCHÖNBECK, 1992; DANNEBERG et al., 1992; REKOSLAVSKAYA & BANDURSKI, 1994). 2.4 O barbatimão O barbatimão é caracterizado como uma planta nativa do Cerrado brasileiro onde pode ser encontrado desde o estado do Pará na região Amazônica, até o Planalto Central alcançando o Sudeste (FELFILI et al., 1999). Assim como o barueiro (Dipteryx alata Vog.), o barbatimão (Stryphnodendron adstringens) também é uma leguminosa de ocorrência comum no Cerrado e por esse motivo foi escolhido como fonte de inóculos micorrízicos. De acordo com Lorenzi & Matos (2002), o barbatimão é uma árvore de copa alongada, com 4 a 5 m de altura, tronco cascudo e tortuoso, nativa dos cerrados do 17 Sudeste e do Centro Oeste. Os frutos são vagens cilíndricas, com grande número de sementes de cor parda, cuja floração ocorre em janeiro. Segundo Almeida et al. (1998), o barbatimão fornece madeira de cerne vermelha, própria para construções civil e marcenaria. Na medicina popular, a casca do caule é usada externamente como anti-inflamatória e cicatrizante, internamente para curar úlcera. As mulheres fazem um banho de assento, com o cozimento da casca, para problemas ginecológicos: inflamações uterinas, doenças venéreas, ferimentos vaginais e também hemorroidas. O barbatimão é muito utilizado no curtume de couros devido ao excesso de taninos sendo que somente a casca apresenta 20 a 30% de substâncias tânicas em 12 sua composição, entretanto apresentam também alcalóides, amido, flavonóides, proantocianidinas, matérias resinosas, mucilaginosas, corantes e saponinas em sua composição química (SIMOES et al., 1999). 18 3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 Localização do Experimento O experimento foi conduzido no telado (sombrite 50%) e as análises realizadas no laboratório de Fisiologia e Genética Vegetal Aplicada e no laboratório de Microbiologia, Bioquímica e Biologia Molecular pertencentes ao Departamento de Ciências Exatas e Biológicas (DECEB) da Universidade Federal de São João del Rei, localizada no Campus Sete Lagoas, em Sete Lagoas/MG no período de 01 de agosto de 2015 à 31 de julho de 2016. 3.2 Delineamento Experimental O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com nove repetições e 1 planta por parcela. 3.3 Instalação e Condução do Experimento Foram utilizados três tratamentos: controle (sem inoculação de fungos micorrízicos); com inoculação de cerca de 250 esporos de diferentes inóculos por vaso, 5 ml de inóculo em cada vaso (Glomus clarum, Glomus etunicatum, Acaulospora morrowia e Scutellospora heterogama); com inoculação, por vaso, de solo rizosférico de plantas de barbatimão (Stryphnodendron adstringens) 5 ml de solo em cada vaso. O inóculo referente ao solo rizosférico de plantas de barbatimão foi obtido por meio de escavação na região de projeção da copa das árvores. Quando foram atingidas as raízes de maior espessura, o solo foi retirado e peneirado para ser utilizado como inóculo. A semeadura foi realizada em sacos plásticos de 3L contendo areia autoclavada, a partir de sementes pré-geminadas (as sementes ficaram imersas em agua destilada, por 24 horas, a fim de romper a proteção que a casca exerce), obtidas de frutos recémcoletados. A semeadura foi realizada no dia 27/01/2016, desde então foram feitas avaliações diárias, com regas periódicas quando se observava o solo seco. Trinta dias após a semeadura foi realizada uma adubação de cobertura com o formulado NPK + micronutrientes (5-5-5 +8) (Biofert®) na concentração indicada pelo fabricante com a finalidade apenas de garantir o desenvolvimento normal das plantas. 19 Na última avaliação, feita aos 60 dias após a semeadura, realizou-se a caracterização fisiológica das plantas utilizando-se o analisador de fotossíntese, da marca CID, Inc., modelo CI-340 Handheld Photosynthesis System, em que foram obtidas as variáveis fotossintéticas e de transpiração: radiação fotossinteticamente ativa (PAR), em цmol m-2 s-1; temperatura do ar ambiente (Tair), dentro da câmara foliar, em ºC; temperatura da folha (Tleaf), mensurada pelo sensor de temperatura infravermelho, em ºC; quantidade de CO2 à entrada do analisador (CO2in), em ppm; quantidade de CO2 à saída da câmara foliar (CO2out), em ppm; quantidade de H2O à entrada do analisador (H2Oin), em kPa; quantidade de H2O à saída da câmara foliar (H2Oout), em kPa; taxa de fotossíntese líquida (Pn), em цmol m-2 s-1; taxa de transpiração (E), em mmol m-2 s-1; condutância estomática foliar (C), em mmol m-2 s-1; umidade relativa à entrada do analisador (RHin), em %; umidade relativa à saída da câmara foliar (RHout), em % e déficit de pressão de vapor (VPD), em kPa. O CI-340 dispõe de alguns parâmetros fixos como: a pressão atmosférica do local de análise (ATM), neste caso, 92,79 kPa; a taxa de fluxo estabelecida para o analisador (FLOW), em 0,30 L min-1 e a taxa de fluxo de massa (W), pré-definida para 0,30 mol m-2 s-1, com variação de + 0.01. Foram realizadas 3 avaliações por planta, sempre utilizando folhas completamente expandidas. Os dados foram armazenados no aparelho e em seguida transferidos para computador com a respectiva tabulação dos dados em planilha eletrônica. As avaliações ocorreram entre as 9 e 11h. Após a medição dos parâmetros fotossintéticos o experimento foi desmontado e analisou-se em cada amostra: altura de planta (AP, em cm), comprimento da raiz principal (CR, em cm), diâmetro de colo (DC, em mm), número de folhas (NF), massa fresca da parte aérea (MFPA, em g), massa fresca das raízes (MSR, em g), massa seca da parte aérea (MSPA, em g), massa seca das raízes (MSR, em g), e volume radicular (ml). Para obtenção dos valores de massa fresca e seca o material vegetal foi lavado, pesado e seco em estufa de circulação forçada de ar a 70°C até peso constante. Após as avaliações foi verificado se houve colonização por fungos micorrízicos, sendo que antes do procedimento de secagem das raízes, uma porção de 5g de cada uma foi retirada e colocada em frascos com álcool 70% como método de conservação de imediato. 20 Em seguida as raízes foram submetidas ao processo de coloração, que constituise em uma etapa de descoloração através de imersão em solução clareadora de hidróxido de potássio (KOH) a 5% e uma etapa de coloração com lactoglicerol com azul de tripan a 0,05%. Foi seguido o modelo segundo descrito por Miranda (2008), porém algumas modificações foram feitas, uma vez que no experimento conduzido por Miranda se utilizou estufa a 100 ºC e nesse experimento utilizou-se banho-maria a 90ºC. O processo de descoloração consistiu no aquecimento das raízes em banhomaria a 90ºC por 3h e 33min, em seguida a solução de KOH foi trocada e as raízes foram mantidas a temperatura ambiente por 1 hora, com troca da solução a cada 30 min. Em seguidas, as raízes foram lavadas com água destilada e imersas novamente na solução de KOH e levadas a banho-maria 90ºC por mais 1h e 10 min, sendo em seguida lavadas em água destilada e colocadas em ácido clorídrico (HCl) 2% durante 30 minutos. Finalmente, as raízes foram coradas em solução de lactoglicerol com azul de tripan a 0,05%. A porcentagem de colonização micorrízica (PCM) de segmentos de raízes de 5 cm de comprimento em cada parcela foi avaliada em estereoscópio (lupa), através do método de placa quadriculada, no qual 100 pontos de interseção são analisados, sendo consideradas positivas aquelas com presença de estruturas de FMAs (arbúsculos, hifas ou vesículas) e negativas aquelas com a sua ausência. 3.4 Análise Estatística Os dados experimentais, obtidos de todas as variáveis estudadas, foram submetidos a analise de variância. Utilizou-se o Programa GENES – aplicativo computacional em genética e estatística e para o agrupamento de médias utilizou-se Scott e Knott, a 5% de probabilidade. 21 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 Parâmetros de desenvolvimento da planta Para altura da planta, diâmetro do caule, número de folhas, massa seca da parte aérea, massa fresca da parte aérea e massa fresca da raiz não foi observada diferença significativa entre os tratamentos (tabela 1), diferente do encontrado por Caldeira et al. (1999), os quais verificaram que o tratamento com FMA, mesmo tendo ocasionado a menor porcentagem do comprimento de raízes colonizadas, foi superior ou equivalente à testemunha (sem inoculação) quanto à altura, ao diâmetro e à massa seca de raízes finas e grossas de Peltogyne venosa (Vahl) Benth (pau-roxo-da-várzea) e Sclerolobium paniculatum Vogel (taxi-branco). Tabela 1 - Altura (ALT), comprimento da raiz (CR), diâmetro do caule (DC), nº de folhas (NF), volume radicular (VR),; massa seca da parte aérea (MSPA); massa seca da raiz (MSR), massa fresca da parte aérea (MFPA), massa fresca da raiz (MFR) de mudas de barueiro associadas ou não a fungos micorrízicos arbusculares (FMA) e cultivada sem areia autoclavada por 60 dias após a inoculação. Tratamentos ALT CR DC NF VR MSPA MSR MFPA MFR (cm) (cm) (mm) (un) (mL) (g) (g) (g) (g) Controle 19,94 a 15,78 b 3,22 a 22,48 a 1,29 b 0,75 a 0,32 b 1,91 a 1,15 a Inoculação 18,44 a 17,78 b 3,30 a 25,22 a 2,50 a 0,88 a 0,40 b 2,11 a 1,23 a Solo de barbatimão 19,94 a 24,33 a 3,43 a 30,11 a 3,09 a 1,13 a 0,59 a 2,21 a 1,63 a Médias seguidas da mesma letra, nas colunas, não diferem pelo teste de Scott e knott (5%). Para comprimento da raiz principal, volume radicular e massa seca da raiz houve diferença entre os tratamentos (tabela 1), sendo os tratamentos com inoculação dos esporos e com a mistura do solo rizosférico do barbatimão superiores estatisticamente em comparação com o controle. O tratamento com solo rizosférico de barbatimão sobressaiu em relação aos outros tratamentos, isso pode ser explicado uma vez que a maior diversidade de fungos pode ter proporcionado efeitos complementares entre as espécies de FMAs que compuseram a comunidade ou ter permitido que determinada 22 espécie mais eficiente predominasse (VAN DER HEIJDEN et al., 1998; HOOPER et al., 2005; MIRANDA et al., 2005; LEKBERG et al., 2007; MAHERALI & KLIRONOMOS, 2007). Como foi realizada apenas uma adubação para tentar garantir o desenvolvimento normal para as mudas o maior investimento para produção de raiz já era esperado. Segundo Hodge (2004), quando o menor crescimento da parte área e maior investimento nas raízes ocorrem geralmente quando a disponibilidade de minerais no solo é baixa. Assim como no presente experimento, outros trabalham não tiveram sucesso no crescimento das plantas quando feita a inoculação isso pode ser explicado devido à existência de preferencialidade (MOREIRA & SIQUEIRA, 2006) onde não é apropriado assumir que associação estimula sempre o crescimento de planta (KLIRONOMOS, 2003) devendo ser levado em considerações vários fatores como a combinação entre espécies de FMAs e de plantas. Uma possível explicação para o não desenvolvimento da parte aérea é que além da inoculação micorrízica deve-se considerar também as reservas nutricionais da semente, pois caso estas reservas sejam limitadas, o encargo do dreno de fotoassimilados promovido pelos FMA pode resultar em menor crescimento da muda. (CHAER, 2011). Em estudos feito por Lacerda et al (2011), o barueiro não apresentou respostas à inoculação com Glomus clarum na fase de formação das mudas. Uma vez não estabelecida à simbiose, as mudas utilizam apenas as reservas nutricionais de suas sementes, o que não ocorre nas plantas micorrizadas, que além das reservas de suas sementes, obtêm nutrientes através das micorrizas. A ausência de resposta no período inicial de crescimento pode ser atribuída às próprias reservas nutricionais contidas nas sementes, ao tempo necessário para o estabelecimento da simbiose funcional, às diferenças de conformação do sistema radicular e à própria condição de micotrofia (dependência micorrízica) da planta, como verificado em vários estudos, em outras condições e ambientes, no Brasil e no exterior 23 (ALLSSOP; STOCK, 1995; PASQUALINI et al., 2007; SIQUEIRA et al., 1998; ZANGARO et al., 2005). Devido ao melhor estado nutricional da planta associada, diversas pesquisas têm demonstrado que a aplicação de FMA na fase de muda favorece o crescimento vegetal, reduzindo o tempo de viveiro (Silveira & Gomes 2007). No experimento de Tristão (2005), os valores de diâmetro do caule se relacionaram diretamente com os valores de crescimento em altura, sendo que ambos se mantiveram constantes até 60 dias após o transplante, independente da micorrização. A inoculação de FMAs no substrato pode contribuir para melhorar a qualidade das mudas, visto que as micorrizas auxiliam no crescimento da planta, pela melhoria na absorção de nutrientes, especialmente o fósforo, pelo aumento do volume de solo explorado e pelo aumento da tolerância a estresses bióticos e abióticos (KHADE; RODRIGUES, 2009; CHAER et al., 2011); Se fosse continuada a observação das mudas por mais tempos, poderia-se encontrar resultados diferentes, pois segundo Lacerda et al. (2011), plantas de barueiro são mais responsivas à inoculação trinta dias após a germinação. Ainda em estudos feitos por Lacerda et al. (2011), o barueiro não apresentou respostas à inoculação com Glomus clarum na fase de formação das mudas, além de apresentar menor percentual de colonização micorrízica, no entanto 60 dias após o transplante a inoculação com Glomus clarum aumentou o diâmetro do caule. Segundo Siqueira et al. (1998), espécies pioneiras assim como o barueiro, são altamente responsivas à inoculação com fungos micorrízicos arbusculares, enquanto as espécies clímax apresentam baixa ou nenhuma resposta á inoculação com FMA, durante os estágios iniciais de formação de mudas. O maior desenvolvimento nas plantas micorrizadas é atribuído à capacidade dos FMA em aumentar a área de exploração do solo, pela grande produção de hifas extrarradiculares e pela maior eficiência na absorção e translocação de nutrientes pelas hifas comparadas às raízes. A inoculação de FMAs no substrato pode contribuir para melhorar a qualidade das mudas, visto que as micorrizas auxiliam no crescimento da planta, pela melhoria na 24 absorção de nutrientes, especialmente o fósforo, pelo aumento do volume de solo explorado e pelo aumento da tolerância a estresses bióticos e abióticos (KHADE; RODRIGUES, 2009; CHAER et al., 2011); De modo geral os FMA nativos do próprio solo (solo rizosférico do barbatimão) conseguiram ser superiores a espécie de FMA inoculado demonstrando dessa forma que mesmo que se aumente a população de determinado FMA que se mostrou promissor na promoção do crescimento, diversos fatores, devem ser considerados, entre eles, a adaptação ao ambiente edáfico e a compatibilidade entre os simbiontes. Cardoso (1986) estudando FMA e tipos de solo observou que determinado fungo pode ser favorável a um solo e já não ser favorável em outro solo. 4.2 Porcentagem de micorrização Para o tratamento com inoculação de cerca de 250 esporos de diferentes inóculos, a porcentagem micorrízica foi de 9,62%; enquanto para o tratamento com inoculação com solo rizosférico de plantas de barbatimão (Stryphnodendron adstringens) foi de 11,54%. Não foi observada colonização no tratamento sem FMA. A ação benéfica dos FMAs sobre a produção de culturas anuais gera incrementos que variam de 5 a 290%, enquanto os benefícios para o crescimento ou produção de mudas variam de 50% a mais de 1.000%, conforme Siqueira et al. (2002). Dessa forma, as respostas da inoculação de FMA são maiores, mais consistentes e promissoras em plantas que passam por fase de formação de mudas (Siqueira et al., 2002), como ocorre com o barueiro. Cabe ressaltar que a percentagem de colonização nem sempre é uma característica segura para se definir o efeito que o endófito causa no crescimento de sua planta hospedeira. Em algumas plantas, taxas tão baixas, como 5%, já foram suficientes para um bom desenvolvimento (KARANIKA et al. 2008). 4.3 Parâmetros fotossintéticos Não foram observados resultados significativos entre os tratamentos quando se analisou Taxa de assimilação fotossintética (Pn umol/m^2/s), Condutância estomática (C mmol/m^2/s), Concentração interna de CO2 (int_CO2 ppm), porém quando se analisou a 25 transpiração foliar (E mmol/m^2/s) houve diferença estatística observando-se que o tratamento com solo de barbatimão foi superior aos demais tratamentos (tabela 2). Provavelmente isso ocorreu porque houve um melhor aproveitamento da água disponível para a planta não tendo a necessidade de fechamento dos estômatos a fim de evitarem as perdas de água, ou seja, quando os estômatos ficam abertos por maior tempo a taxa transpiratória é elevada. A planta com deficiência hídrica utiliza o controle do fechamento estomático para aumentar a eficiência do uso da água do solo (ELSHARKAWY 2004; MEDINA et al. 1999). Tabela 2 - Taxa de assimilação fotossintética (Pn umol/m^2/s), Condutância estomática (C mmol/m^2/s), Concentração interna de CO2 (int_CO2 ppm), Transpiração foliar (E mmol/m^2/s) em mudas de barueiro associadas ou não a fungos micorrízicos arbusculares (FMA) e cultivadas em areia auto clavada por 60 dias após a inoculação. Tratamentos Pn E C int_ umol/m^2/s mmol/m^2/s mmol/m^2/s CO2ppm Controle 10,62 a 1,44 b 40,82 a 559,93 a Inoculação 7,84 a 1,58 b 31,19 a 653,17 a Solo de barbatimão 4,20 a 2,09 a 32,57 a 517,45 a Médias seguidas da mesma letra, nas colunas, não diferem pelo teste de Scott e knott. A colonização de sistemas radiculares por FMAs pode afetar o comportamento estomático das plantas hospedeiras (AUGE 2000), mesmo sob condições de boa hidratação (NELSEN & SAFIR1982; AUGE et al. 1986), o que reflete em uma variação de resistência difusiva dos estômatos e, consequentemente, em alterações nas taxas de transpiração e absorção de CO2. Poucos são os estudos envolvendo alterações de características anatômicas de plantas em resposta à inoculação por FMAs. Para Jadoski et al. (2005), o aumento na taxa de assimilação de CO2 está relacionado à maior concentração de CO2 constatada no interior das folhas, o que pode decorrer do fechamento estomático, em resposta aos estresses abióticos. Rocha & Moraes (1997) observaram em plantas de Barbatimão-verdadeiro aumento na eficiência do uso da água, quando a condutância estomática e a transpiração 26 foram menores. Provavelmente, essa espécie esteja bem adaptada à deficiência hídrica, como é caso do barueiro. No trabalho pode-se observar que o aumento da eficiência do uso da água não é consequência somente da redução da condutância estomática e envolve outros fatores, tais como ajuste osmótico. Observa-se que os parâmetros foliares podem ser importantes para compreender o comportamento fisiológico de espécies do Cerrado quanto ao seu crescimento radicular e aéreo, sendo que ambos decrescem, respectivamente quando a temperatura foliar e a taxa respiratória aumentam com o excesso de luz. As taxas de assimilação máxima de carbono são reduzidas significativamente devido à diminuição da condutância estomática que pode ser afetada pelo aumento da exposição direta ao sol de algumas espécies arbóreas jovens e consequentemente pelo aumento da temperatura foliar (FRANCK E VAAST 2009). A irradiância é um dos principais fatores ambientais necessários para o crescimento e produção primária das plantas (RODRÍGUEZ-CALCERRADA et al. 2008). Segundo Gonçalves et al. (2012) plantas expostas a pleno sol quase sempre exibem maiores fluxos transpiratórios e desenvolvem maiores e eficientes sistemas radiculares; por isso, elas necessitam de sistemas vasculares preponderantes que irão favorecer o crescimento radial. O efeito da deficiência hídrica causa redução na condutância estomática e consequentemente nas taxas de transpiração, devido ao fechamento estomático e a queda do potencial hídrico foliar (OLIVEIRA et al. 2002), sendo uma adaptação evolutiva para conservar água, principalmente em regiões onde há alta demanda atmosférica (EL-SHARKAWY 2004; SYVERTSEN E LLOYD 1994; OLIVEIRA et al. 2002). 27 5 CONCLUSÃO Para o intervalo de tempo em que se procederam as análises não foi possível se observar diferenças significativas na parte aérea das mudas de barueiro entre os tratamentos. Entretanto, no sistema radicular notaram-se os primeiros efeitos da micorrização na planta, uma vez que a raiz é o local no qual simbiose ocorre. Mudas de barueiro inoculadas com Fungos Micorrízicos Arbusculares tem um melhor desenvolvimento da raiz e apresentam maior fluxo transpiratório. 28 6 REFERÊNCIAS ALEXANDER, T.; TOTH, R.; MEIER, R.; WEBER, H. C. 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FV GL QM Pn E (umol/m^2/s) (umol/m^2/s) Tratamentos 12 93,398 ns 1,055* Resíduo 39 168,037 0,309 Média 7,553 1,704 CV(%) 171,627 32,658 * significativos a 1% de probabilidade GL=26 C Int CO2 (umol/m^2/s) (ppm) 244,239 ns 43376,911 ns 297,905 34,859 49,513 94869,96 576,848 53,395