Lignification of the plant and seed quality of RR soybeans sprayed with herbicide glyphosate

Lignificação da planta e qualidade de sementes de soja RR pulverizadas com herbicida glifosato

COMUNICAÇÕES

PRODUÇÃO, TECNOLOGIA E FISIOLOGIA DE SEMENTES

Lignificação da planta e qualidade de sementes de soja RR pulverizadas com herbicida glifosato

Lignification of the plant and seed quality of RR soybeans sprayed with herbicide glyphosate

Cristiane Fortes Gris^I; Edila Vilela de Resende Von Pinho^II; Maria Laene de Moreira Carvalho^II; Rafael Parreira Diniz^III; Thaís de Andrade^IV

^IEngenheira-Agrônoma, Doutora. Instituto Federal Sul de Minas, Câmpus Muzambinho, Bairro Morro Preto, Km 35, 37890-000, Muzambinho, Minas Gerais, Brasil. [e-mail] (autora para correspondência)

^IIEngenheiras-Agrônomas, Doutoras. Departamento de Agricultura, Universidade Federal de Lavras, Caixa Postal 37, 37200-000, Lavras, Minas Gerais, Brasil. [e-mail]; [e-mail]

^IIIEngenheiro-Agrônomo, Mestre. Departamento de Agricultura, Universidade Federal de Lavras, Caixa Postal 37, 37200-000, Lavras, Minas Gerais, Brasil. [e-mail]

^IVEngenheira-Agrônoma, Mestre. Departamento de Agricultura, Universidade Federal de Lavras, Caixa Postal 37, 37200-000, Lavras, Minas Gerais, Brasil. [e-mail]

RESUMO

Diferenças nos teores de lignina na planta entre cultivares transgênicos RR e convencionais, tem sido relatadas, por vários autores, no entanto, são escassos os trabalhos avaliando a influência da aplicação do glifosato sobre os teores de lignina na planta e em sementes de soja RR. Neste sentido, objetivou-se, com este trabalho, avaliar a qualidade fisiológica de sementes de soja transgênica RR e os teores de lignina de plantas submetidas à pulverização com o herbicida glifosato. Os ensaios foram conduzidos em casa de vegetação e em campo, no município de Lavras, MG, na safra 2007/08. O delineamento experimental, utilizado em campo, foi o de parcelas subdivididas, com quatro repetições, considerando-se como parcelas os tratamentos capina e herbicida glifosato, e, como subparcelas, cinco cultivares RR de soja (BRS 245 RR, BRS 247 RR, Valiosa RR, Silvânia RR e Baliza RR). No ensaio de casa de vegetação, utilizaram-se os cultivares BRS 245 RR e Valiosa RR, em delineamento de blocos casualizados, com quatro repetições. As aplicações com herbicida glifosato foram realizadas nos estádios de desenvolvimento V3, V7 e início de R5 (3 L/ha). Determinou-se o peso de 1000 sementes, dano mecânico, germinação e índice de velocidade de germinação, índice de velocidade de emergência, envelhecimento acelerado, condutividade elétrica e teste de imersão de sementes em água, além dos teores de lignina no tegumento das sementes, no caule e nos legumes. A aplicação do herbicida glifosato, em campo e em casa de vegetação, não alterou a qualidade fisiológica de sementes de soja RR nem os teores de lignina na planta.

Palavras-chave: soja transgênica, qualidade fisiológica, lignina.

ABSTRACT

Differences in levels of lignin in the plant between conventional and transgenic cultivars RR has been reported by several authors, however, there are few studies evaluating the influence of spraying of glyphosate on the lignin in the plant and RR soybean seeds. The aim of this study was to evaluate the physiological quality of RR transgenic soybean seeds and the lignin contents of plants sprayed with the herbicide glyphosate. The assays were conducted both in greenhouse and field in the municipality of Lavras, MG, in the agricultural year 2007/08. The experiment was arranged in a splitplot design with four replicates, considering the treatments hand weeding and herbicide glyphosate as plots, and five RR soybean cultivars (BRS 245 RR, BRS 247 RR, Valiosa RR, Silvânia RR and Baliza RR) as splitplots. In the greenhouse, the cultivars tested were BRS 245 RR and Valiosa RR in a randomized block design with four replicates. The sprayings were carried out at stages V3, V7 and early R5 (3L/ha). The 1000 seed weight, mechanical injury, germination and germination velocity index, emergence velocity index, accelerated aging, electrical conductivity and water soaking seed test, lignin content in the seed coat, in the stem and legumes were determined. The spraying of glyphosate herbicide, in greenhouse and field, did not alter the physiological quality of seeds and the lignin contents in the plant.

Key words: transgenic soybean, physiological quality, lignin.

INTRODUÇÃO

O advento da soja transgênica, tolerante ao herbicida Roundup Ready© (RR), revolucionou o mercado de soja mundial, sendo seu cultivo no Brasil, autorizado em 2005, com a Nova Lei de Biossegurança. Com a introdução da sequência CP4 EPSPS no genoma de cultivares comerciais de soja, a qual confere tolerância ao ingrediente ativo glifosato, é produzida a proteína CP4 enolpiruvilxiquimato3-fosfato-sintase (EPSPS), enzima que participa da biossíntese de aminoácidos aromáticos em plantas e microorganismos.

No caso de cultivares convencionais, ocorre a inibição dessas enzimas pelo glifosato e a planta não produz os aminoácidos para a síntese de proteínas (Padgette et al., 1995) e alguns metabólitos secundários, como os alcaloides, cumarinas, flavanoides, lignina, ácidos benzoicos, vitaminas K e E e hormônios (Trezzi et al., 2001; Amarante Junior et al., 2002), acumulando um composto intermediário, o chiquimato (Vidal, 1997), o qual provoca um colapso no metabolismo intermediário dos tecidos vegetais, metabolismo este totalmente modificado com a introdução da sequência gênica CP4-EPSPS no desenvolvimento da soja transgênica RR.

Segundo Cole & Cerdeira (1982), o bloqueio da rota do chiquimato, decorrente da ação do glifosato, leva ao acúmulo de ácido chiquímico, com muitas implicações fisiológicas e ecológicas, que, de acordo com Duke & Hoagland (1985) e Becerril et al. (1989), podem resultar em síntese de ácido indol acético e de outros hormônios vegetais, síntese de clorofila, síntese de fitoalexinas e lignina, síntese de proteínas, afetar a fotossíntese, respiração, transpiração, permeabilidade de membranas e outros processos.

Paralelamente à grande adesão à soja RR, por parte dos produtores, ocupando aproximadamente 80% da área da última safra de grãos de soja, no Brasil, o herbicida glifosato passa a ser cada vez mais utilizado em lavouras de soja, tornando-se, segundo alguns autores, uma das moléculas herbicidas mais estudadas mundialmente, em termos de segurança ambiental e de saúde humana, com uma das maiores bases de dados a respeito de pesticidas (Willians et al., 2000; Giesy et al., 2000). Segundo Bervald (2006), um número considerável e crescente de pesquisas científicas evidencia problemas de fitotoxicidade, redução da produtividade e presença de resíduos de herbicidas nas plantas e sementes, acarretando, muitas vezes, perdas no valor comercial e de qualidade do produto.

Neste sentido, diferenças nos teores de lignina nas plantas, entre cultivares transgênicas RR e convencionais, estão sendo relatadas por vários autores (Coghlan, 1999; Gertz Junior et al., 1999; Edmisten et al., 2000; Kuiper et al., 2001; Nodari & Destro, 2006). Segundo Coghlan (1999), há uma superprodução de lignina na soja resistente ao herbicida, em torno de 20% a mais, (Kuiper et al., 2001), o que estaria ocasionando rachaduras no caule em virtude do enrijecimento das plantas, sob condições de altas temperaturas, problema já detectado em lavouras de soja transgênica nos E.U.A. e no Rio Grande do Sul (Nodari & Destro, 2006).

Lacerda & Matallo (2008) enfatizam que existem variações na capacidade dos genes inseridos nos cultivares RR de expressarem tolerância ao herbicida glifosato, as quais podem ou não ocorrer de forma homogênea entre cultivares e, até mesmo, dentro do mesmo cultivar, além de outros fatores inerentes à genética de cada cultivar, o que torna relevantes estudos com um número maior de cultivares de soja RR.

Embora a causa exata do comportamento da lignina neste mecanismo ainda seja desconhecida (Coghlan, 1999), possivelmente as alterações dos teores na planta sejam devidas ao fato de os precursores da molécula de lignina serem formados no ciclo do ácido chiquímico, que é inibido pelo herbicida glifosato em plantas convencionais. No entanto, são escassos os estudos relacionando a quantificação dos teores de lignina em plantas e sementes de soja RR, além dos efeitos na qualidade fisiológica de sementes, uma vez que o acúmulo de lignina na semente pode estar associado a essa qualidade (McDougall et al., 1996). Dentro deste contexto, objetivouse estudar o efeito de pulverizações com o herbicida glifosato sobre a qualidade fisiológica de sementes e os teores de lignina em caules, legumes e tegumento de sementes de soja de cinco cultivares transgênicos RR.

MATERIAL E MÉTODOS

Foram conduzidos dois experimentos de produção de sementes, um em campo e outro em casa de vegetação, no ano agrícola 2007/08, na Universidade Federal de Lavras, em solo classificado como Latossolo Roxo distroférrico, fase cerrado. Em casa de vegetação foi conduzido neste mesmo ano, porém, em estufa com temperatura controlada para 27ºC. A cidade de Lavras está situada a 21º14' S, 45º00'W e altitude de 918m, tendo a região do sul de Minas Gerais, de acordo com a classificação de Koppen, clima tipo Cwa (Ometo, 1981). Os dados relativos à temperatura e à precipitação pluviométrica, registrados durante a condução do ensaio, são apresentados na Figura 1.

No experimento de campo, utilizaram-se cinco cultivares transgênicas RR de soja: BRS Valiosa RR, BRS Silvânia RR, BRS Baliza RR, BRS 245 RR e BRS 247 RR e, no experimento de casa de vegetação, os cultivares BRS Valiosa RR e BRS 245 RR. A adubação de semeadura foi realizada de acordo com a análise de solo e as interpretações realizadas segundo Ribeiro et al. (1999). Por ocasião do plantio, as sementes foram tratadas com o fungicida Vitavax Thiram 200 SC, na dosagem de 250 mL/100 kg de sementes, sendo, após, inoculadas com produto comercial turfoso, Nitral Urbana^©, de maneira a garantir população mínima de 1.200.000 células/semente. Por ocasião do desbaste, em campo, manteve-se densidade de 16 plantas por metro linear, sendo os tratos culturais, realizados segundo recomendações para a cultura.

O delineamento experimental utilizado em campo foi o de blocos casualizados, em parcelas subdivididas, com quatro repetições, sendo considerados como parcelas os tratamentos conduzidos com capina e herbicida e, como subparcelas, os cultivares de soja. As unidades experimentais foram constituídas de quatro linhas de 6m, considerando-se as duas linhas centrais como área útil. No experimento em casa de vegetação, utilizou-se o delineamento de blocos casualizados, com quatro repetições, em esquema fatorial 2 x 2, compreendendo dois cultivares e os tratamentos com e sem pulverização com herbicida glifosato.

Foram realizadas três pulverizações, na dosagem de 3L/ha de glifosato, nos estádios de desenvolvimento V3, V7 e início de R5, segundo Fehr & Caviness (1977). Nas parcelas em que o controle de plantas daninhas foi realizado com o herbicida, utilizou-se o produto comercial Roundup Ready©, princípio ativo glifosato, na dosagem de 3L/ha, sendo realizadas três pulverizações nos estádios de desenvolvimento V3, V7 e início de R5, segundo Fehr & Caviness (1977).

A colheita foi realizada manualmente, quando as plantas encontravam-se entre os estádios R7 e R8, segundo Fehr & Caviness (1977), sendo, após, secadas à sombra, até que as sementes atingissem teor de água próximo a 13%. Para as análises e determinações, foi utilizada a mistura das sementes retidas nas peneiras de crivo circular 5,55 mm e 6,35 mm, sendo que, para os testes fisiológicos, com exceção do teste de condutividade elétrica, as sementes foram tratadas com o fungicida Vitavax Thiran 200 SC, na dosagem de 250 mL/100 kg de sementes.

Foram determinados o peso de 1000 sementes (Brasil, 1992), incidência de dano mecânico - DM (Marcos Filho et al., 1987), germinação (Brasil, 1992), índice de velocidade de emergência - IVE (Edmond & Drapala, 1958), envelhecimento acelerado (Vieira et al., 1994), condutividade elétrica - CE (Vieira, 1994) e teste de germinação após a imersão de sementes em água, além dos teores de lignina no tegumento das sementes, no caule das plantas e nos legumes (Capeleti et al., 2005). Com exceção dos testes de germinação e envelhecimento acelerado, realizados com 400 sementes/tratamento, em todos os demais se utilizaram 200 sementes, conforme recomendações específicas.

Durante o teste de germinação, determinaram-se dois índices de velocidade de germinação (IVG), segundo Edmond & Drapalla (1958), para os quais utilizaram-se, como padrão, plântulas com raiz principal > 3 cm de comprimento (IVG 1) e plântulas com raiz principal > 3 cm de comprimento que continham pelo menos duas raízes secundárias (IVG 2). Para o teste de imersão de sementes em água, utilizaram-se as sementes oriundas do teste de condutividade elétrica, acondicionadas por 24 horas a 25ºC, em submersão completa em água, após o qual as sementes foram submetidas ao teste de germinação, avaliando-se, aos quatro dias, o número de plantas normais e o número de plântulas anormais deformadas enroladas.

A análise estatística foi realizada, utilizando-se o software estatístico R (R Development Core Team, 2008). Inicialmente, foi aplicado o teste F (Storck et al., 2000) e, quando verificado efeito significativo dos tratamentos, realizado o teste de contraste de médias Scheffé entre os tratamentos com e sem pulverização (ensaio em casa de vegetação) e capina x herbicida (ensaio de campo), e o teste de médias Scott-Knott entre as cultivares de soja.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Como pode ser observado nas Tabelas 1, 2 e ⁴, as pulverizações com o herbicida glifosato não alteraram a qualidade fisiológica das sementes de soja produzidas em campo e em casa de vegetação. No entanto, foi observado efeito significativo da interação cultivares e tratamentos (capina e herbicida), quando avaliada a condutividade elétrica das sementes produzidas em campo (Tabela 2).

Para os cultivares BRS 245 RR, Silvânia RR e Valiosa RR, a aplicação do herbicida glifosato não alterou os valores de condutividade elétrica das sementes produzidas. No entanto, os cultivares Baliza RR e BRS 247 RR apresentaram seus valores reduzidos e aumentados, respectivamente, quando realizadas as mesmas pulverizações. Essa resposta diferencial, possivelmente, pode ser explicada pela diferente capacidade dos genes, inseridos nos cultivares RR, de expressar tolerância ao herbicida glifosato, que, segundo Lacerda & Matallo (2008), pode ou não ocorrer de forma homogênea entre cultivares e, até mesmo, dentro da mesma cultivar, além de outros fatores inerentes à genética de cada cultivar.

Segundo Delouche & Baskin (1973), a degradação das membranas celulares constitui-se, hipoteticamente, no primeiro evento do processo de deterioração de sementes, o que faz que testes, como o de condutividade elétrica, que avaliam a integridade das membranas sejam, teoricamente, mais sensíveis para estimar o vigor de sementes, o que, aliado às afirmativas de Lacerda & Matallo (2008), possivelmente explicaria as alterações somente dos valores de condutividade elétrica. No entanto, isolados, esses resultados de condutividade elétrica não representam diferenças substanciais que justifiquem queda de qualidade, quando utilizado o glifosato em plantas de soja RR.

De forma semelhante, nos dois experimentos de produção de sementes, não se observaram diferenças quanto aos teores de lignina na planta (caule e legumes) e em tegumento de sementes das cultivares de soja RR, quando utilizado o herbicida glifosato (Tabela 3 e ⁴). No entanto, quando comparados os resultados obtidos entre as diferentes cultivares de soja RR, observaram-se diferenças significativas na maioria das variáveis analisadas, com exceção do teste de envelhecimento acelerado, obtido com as sementes produzidas em casa de vegetação (^{Tabela 4}), e dos Índices de Velocidade de Emergência e Índices de Velocidade de Germinação (Tabela 1), obtidos com as sementes produzidas em campo.

No geral, observa-se, na Tabela 1, que as sementes do cultivar BRS Baliza RR apresentaram maior viabilidade e vigor, quando comparadas com as dos demais cultivares. Em contrapartida, quando observado o comportamento das sementes dos cultivares BRS 245 RR e BRS Valiosa RR, notou-se que o envelhecimento precoce reduziu significativamente a germinação, que apresentou, no teste de germinação, os melhores resultados quando produzidas em campo (Tabela 1).

Produzidas em casa de vegetação, as sementes do cultivar BRS 245 RR apresentaram qualidade superior à das sementes do cultivar BRS Valiosa RR, quando analisados os resultados de germinação, IVG 1 e IVG 2 (^{Tabela 4}). Segundo Panobianco (1997), cultivares de soja com tegumento menos permeável tem como características gerais o melhor potencial de conservação, os níveis inferiores de infecção por patógenos, o maior vigor e viabilidade, além da resistência à reabsorção de umidade após a maturidade fisiológica. No entanto, não foi possível relacionar, neste ensaio, qualidade e teor de lignina no tegumento de sementes, uma vez que, para esta variável, o cultivar Valiosa RR apresentou-se estatisticamente superior a BRS 245 RR (^{Tabela 4}).

De forma semelhante, os diferentes cultivares avaliadas em campo apresentaram diferentes respostas, quando as sementes foram submetidas aos testes de vigor e quantificação dos teores de lignina, resultado este já esperado, em função da grande variabilidade genética existente entre estes materiais. Mais uma vez não foi possível relacionar qualidade fisiológica e teor de lignina no tegumento de sementes das cultivares RR estudadas.

CONCLUSÕES

A utilização do herbicida glifosato em plantas de soja RR, em campo ou em casa de vegetação, de maneira geral não altera a qualidade fisiológica de sementes e os teores de lignina na planta.

As sementes dos cultivares de soja avaliadas apresentaram respostas diferenciadas, quando submetidas aos diferentes testes de vigor, não sendo possível relacionar estes dados aos teores de lignina em seus tegumentos.

AGRADECIMENTOS

À Embrapa Soja e à Embrapa Cerrados, pela concessão das sementes, e à FAPEMIG e CNPq pelo apoio financeiro.

Recebido para publicação em 27/09/2011 e aprovado em 05/02/2013

Trabalho extraído de Tese de Doutorado da primeira autora, defendida na Universidade Federal de Lavras. Financiado pela FAPEMIG.

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Publication Dates

• Publication in this collection
  23 May 2013
• Date of issue
  Apr 2013

History

• Received
  27 Sept 2011
• Accepted
  05 Feb 2013