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O déficit hídrico pode causar prejudicar o crescimento, morfologia e a produtividade por meio dos danos oxidativos em leguminosas.

Respostas de plantas leguminosas ao déficit hídrico

Figura 1. Sintoma visual do efeito do déficit hídrico moderado e severo na cultura do feijão-caupi (Vigna unguiculata) genótipo BRS Guariba. Foto: Andressa Melo.

A seca é um dos estresses abióticos mais difundidos que afeta negativamente o crescimento e a produtividade das culturas (Du et al., 2020). Os efeitos do estresse hídrico podem provocar alterações na fisiologia e anatomia das plantas. Entre essas alterações podem ser citados: redução de crescimento, modificações na estrutura das folhas, danos oxidativo, ativação de enzimas antioxidativas e redução da produtividade.

A primeira resposta das culturas submetidas a seca é o fechamento estomático, pois é um mecanismo que depende da turgescência das células guarda, essa reação evita que a planta perca água e é considerado um comportamento de cultivares tolerantes. No entanto, esse comportamento reduz a entrada de CO2 no interior das folhas desencadeando uma série de modificações, como: aumento da espessura da folha, aumento do número de tricomas, deposição de cera, aumento na espessura da cutícula, entre outras.

Além de alterações na anatomia e morfologia das plantas, o déficit hídrico induz alterações fisiológicas, como mudanças dinâmicas na atividade de enzimas antioxidantes apoplásticas, composição da parede celular e metabolismo primário das folhas (Clemente-Moreno et al., 2019). Estresses que limitam a fixação de CO2, promovem o excesso de energia disponível nos fotossistemas, gerando espécies reativas de oxigênio (EROs), como o peróxido de hidrogênio e o oxigênio singleto, que podem causar estresse oxidativo através da oxidação de proteínas, moléculas de RNA, DNA, lipídeos e pigmentos fotossintéticos, além de induzir a ativação da morte celular (Pyngrope et al., 2013).

Em leguminosas as modificações ocorrem em todas as estruturas das plantas, desde o nódulo até o ápice das plantas. Nos nódulos por exemplo pode ocorrer o aumento da espessura do córtex, já nas raízes pode ocorrer o acúmulo de açúcares e proteínas e nas folhas a redução de tamanho de células que consequentemente irá reduzir a superfície transpirante. O acúmulo de proteínas e açúcares ocorre como uma maneira de “garantir” solutos suficientes para que a cultura consiga produzir, o estresse hídrico aumentou os teores de açúcar solúvel e amido nas raízes da soja, regulando o metabolismo e o transporte do açúcar (Du et al., 2020). Munjonji et al. (2017), observaram na cultura de feijão-caupi que o déficit hídrico resultou em uma redução de 80% na biomassa de nódulos, essa redução influenciou na fixação de N, sendo que os genótipos submetidos ao estresse hídrico severo fixaram 57% menos N comparado com o cultivo sem estresse.

Os mecanismos propostos responsáveis pela inibição da fixação biológica de nitrogênio (FBN) em leguminosas são o fornecimento inadequado de oxigênio, a escassez de carbono e a retroalimentação de nitrogênio (Furlan et al., 2017). Evidências anteriores sugerem que deficiência hídrica durante os estágios iniciais de desenvolvimento reduz a formação, tamanho e atividade dos nódulos (King e Purcell, 2005), reduzindo a FBN e produtividade. É importante ressaltar que a ação do estresse hídrico moderado é diferente do estresse severo. Quando ocorre o estresse moderado na maioria das vezes ocorre ajuste osmótico e rearranjo celular, possibilitando a sobrevivência da planta. Já no estresse severo, o acúmulo de açúcares e compostos nitrogenados nas raízes impossibilita a redistribuição para o restante da planta, impedindo desenvolvimento e produção da cultura (Figura 1).

Para amenizar os danos causados pela seca e conseguir produzir alimentos para atender a demanda mundial é necessário a realização de estudos afim de tentar reduzir os danos causados pelo estresse. Além disso, é necessário compreender quais são os principais mecanismos que ditam a um genótipo tolerância ou sensibilidade ao estresse, dessa forma é possível investir em genótipos que apresentem características de plantas resistentes.

 

Referências

Clemente-Moreno, M.J., Gago, J., Díaz-Vivancos, P., Bernal, A., Miedes, E., Bresta, P., Liakopoulos, G., Fernie, A.R., Hernández, J.A., Flexas, J., 2019. The apoplastic antioxidant system and altered cell wall dynamics influence mesophyll conductance and the rate of photosynthesis. Plant J. https://doi.org/10.1111/tpj.14437

Du, Y., Zhao, Q., Chen, L., Yao, X., Zhang, W., Zhang, B., Xie, F., 2020. Effect of drought stress on sugar metabolism in leaves and roots of soybean seedlings. Plant Physiol. Biochem. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2019.11.003

Furlan, A.L., Bianucci, E., Castro, S., Dietz, K.J., 2017. Metabolic features involved in drought stress tolerance mechanisms in peanut nodules and their contribution to biological nitrogen fixation. Plant Sci. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2017.06.009

King, C.A., Purcell, L.C., 2005. Inhibition of N2 fixation in soybean is associated with elevated ureides and amino acids, in: Plant Physiology. https://doi.org/10.1104/pp.104.056317

Munjonji, L., Ayisi, K.K., Boeckx, P., Haesaert, G., 2017. Stomatal behavior of cowpea genotypes grown under varying moisture levels. Sustain. https://doi.org/10.3390/su10010012

Pyngrope, S., Bhoomika, K., Dubey, R.S., 2013. Reactive oxygen species, ascorbate-glutathione pool, and enzymes of their metabolism in drought-sensitive and tolerant indica rice (Oryza sativa L.) seedlings subjected to progressing levels of water deficit. Protoplasma. https://doi.org/10.1007/s00709-012-0444-0

Teka, T.A., Retta, N., Bultosa, G., Admassu, H., Astatkie, T. 2020. Protein fractions, in vitro protein digestibility and amino acid composition of select cowpea varieties grown in Ethiopia. Food Bioscience. 36, 100634. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2020.100634.

White, P.J., Broadley, M.R.J. 2009. Biofortification of crops with seven mineral elements often lacking in human diets – iron, zinc, copper, calcium, magnesium, selenium and iodine. New Phytologist. 182, 49-84. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2008.02738.x.

 

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Autor(a) do Post

Andressa Melo
Andressa Melo
Mestranda em Agronomia (Produção Vegetal) – UNESP – Ilha Solteira/SP

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