Avaliação de genótipos de trigo hexaplóide quanto a tolerância a toxicidade do alumínio

Hexaploid wheat genotypes evaluation to toxic aluminum tolerance

AVALIAÇÃO DE GENÓTIPOS DE TRIGO HEXAPLÓIDE QUANTO A TOLERÂNCIA A TOXICIDADE DO ALUMÍNIO¹

HEXAPLOID WHEAT GENOTYPES EVALUATION TO TOXIC ALUMINUM TOLERANCE

Ana Lúcia Cunha Dornelles² Fernando Irajá Félix de Carvalho³ Luiz Carlos Federizzi⁴ Maria Jane Cruz de Melo Sereno⁵ Adriane Amaral⁶ Patrícia Langlois⁷

RESUMO

Com o objetivo de testar e aprimorar o método de avaliação de trigo hexaplóide (Triticum aestivum L.), quanto a sua resposta a níveis tóxicos de alumínio com o uso de solução nutritiva, cinco genótipos de comportamento conhecido quanto a sua reação ao alumínio (Al⁺⁺⁺), foram submetidos a solução nutritiva em três concentrações de Al⁺⁺⁺ (4, 6 e l0ppm), em dois ensaios. Os resultados observados permitiram o ajuste do equipamento e aprimoramento do método de avaliação, assim como a definição da concentração ideal de Al⁺⁺⁺ para seleção de genótipos tolerantes a este elemento.

Palavras-chave: Triticum aestivum L., solução nutritiva.

SUMMARY

Aiming to test and improve lhe method of evaluation of hexaploid wheat (Triticum aestivum L.) to aluminum toxic levels in nutritive solution. Five genotypes with known reaction to toxic aluminum (Al⁺⁺⁺) were tested in nutritivo soluction in three different Al⁺⁺⁺ concentrations (4, 6 e l0ppm), in two experiments. The results allowed the equipament ajustment, the choice of best evaluation method to select tolerant wheat genotypes to toxic Al⁺⁺⁺ concentrations.

Key words: Triticum aestivum L, nutritive soluction.

INTRODUÇÃO

O alumínio (Al⁺⁺⁺) em níveis tóxicos no solo constitui um dos principais problemas para muitas espécies de plantas, entre elas o trigo hexaplóide. As regiões que possuem concentrações de Al⁺⁺⁺ no solo em níveis altamente tóxicos e de difícil controle com manejo são consideradas áreas periféricas de cultivo, e o melhoramento genético no sentido da obtenção de genótipos tolerantes a este elemento poderá ser um dos objetivos para o avanço da cultura nestas áreas.

Vários são os sintomas das injúrias causadas pelo Al⁺⁺⁺ (FOY et al., 1978), na parte aérea, são similares a algumas deficiências nutricionais, como de fósforo, cálcio e ferro; raízes danificadas pelo Al⁺⁺⁺ apresentam a região meristemática engrossada e mais escura, que, segundo os autores, são ineficientes na absorção de nutrientes e água.

Segundo FLEMING & FOY (1968), três aspectos demonstram a tolerância de uma variedade ao Al⁺⁺⁺: continuam a divisão celular e o elongamento enquanto sob condições de estresse induzido por este elemento; modificam o ambiente radicular, diminuindo a concentração de Al⁺⁺⁺ disponível e mantém áreas meristemáticas viáveis, das quais novos tecidos desenvolvem.

A tolerância ao Al⁺⁺⁺ é, também, um carácter fácil e rapidamente detectado em testes com solução nutritiva. O uso de solo tem como desvantagens o tempo consumido, a dificuldade de obter o substrato sem elementos que mascarem a toxicidade do Al⁺⁺⁺, e com níveis de pH e concentração de Al⁺⁺⁺ suficientes para reduzir o crescimento das plantas sensíveis sem inibir o crescimento dos genótipos mais tolerantes (FOY, 1976).

Trabalhos comparando métodos em solução nutritiva e em solo, mostraram ser os primeiros de grande valia para detecção e seleção em grande escala de genótipos tolerantes à toxicidade do Al⁺⁺⁺ ainda no estádio de plântula (REID et al., 1971; KERRIDGE et al., 1971; LAFEVER et al., 1977; CAMARGO & OLIVEIRA, 1981).

A avaliação de raiz (peso, coloração e ramificação) é, geralmente, mais eficiente que as medidas de parte aérea (FOY, 1976; ANDRADE, 1976; LAFEVER et al., 1977). Processos de avaliação rápida para tolerância à toxicidade do Al⁺⁺⁺, possuem alta potencialidade para identificação de genótipos sensíveis ou tolerantes a solos ácidos com condições de altos níveis de Al⁺⁺⁺ trocável (CAMARGO, 1981; LAGOS et al., 1991; RUIZ-TORRES et al., 1992).

Este trabalho foi realizado com o objetivo de testar e aprimorar o método de avaliação de genótipos de trigo hexaplóide, quanto a sua reação a níveis tóxicos de Al⁺⁺⁺ em solução nutritiva, desenvolvido no Instituto Agronômico de Campinas - IAC (CAMARGO & OLIVEIRA, 1981), adaptando-o às condições do Laboratório do Departamento de Plantas de Lavoura da UFRGS em Porto Alegre; além disto foram caracterizados para este tipo de método de avaliação, alguns dos genótipos em uso no Programa de Melhoramento Genético de Cereais de Inverno da UFRGS.

MATERIAIS E MÉTODOS

Esta avaliação foi realizada utilizando a metodologia descrita por CAMARGO & OLIVEIRA (1981), no laboratório do Departamento de Plantas de Lavoura da UFRGS em Porto Alegre, RS. Os genótipos utilizados possuem comportamento conhecido em relação a sua tolerância à toxicidade do Al⁺⁺⁺, intolerantes: Alondra (ALD), Batuíra (BAT) e Cajeme 71 (CAJ); tolerantes: BH1146 (BH), BR 23 (BR) e IAC 5 (MAR).

As sementes foram previamente desinfestadas e colocadas em placas de petri individualizadas forradas com papel germinador, molhado com água destilada, e levadas ao refrigerador onde permaneceram por 3 dias em uma temperatura de 5° C. Horas antes da semeadura, as sementes foram retiradas do refrigerador e mantidas em uma temperatura de 25 °C a 30°C, para iniciarem o processo de germinação. A semeadura foi feita sobre uma tela plástica adaptada à tampa de um pote (do tipo porta mantimentos, fabricado pela "Flexa Carioca", referência 348) com solução nutritiva, de modo que as sementes ficassem em contato com a solução. Os potes com solução nutritiva foram colocados em um tanque de banho-maria, onde a água era mantida a 25 °C com o auxílio de resistências e ar condicionado.

Foram utilizados dois tipos de solução nutritiva:

a) solução base - com a seguinte concentração final por litro: 4mM de Ca(N0₃)₂; 2mM de MgS0₄; 4mM de KNO₃,; 0,435mM de (NK₄)₂SO₄; 0,5mM de KH₂PO₄, 2µM de MnS0₄; 0,3µM de CuSO₄; 0,8µM de ZnSO₄; 30µM de NaCl; l0µM de FeEDTA; 0,10µM de Na₂MoO₄; l0µM de H₃BO₃; o pH foi ajustado para quatro com H₂SO₄ IN;

b) solução tratamento - um décimo da solução base, com exceção do fósforo, que foi omitido para evitar possível precipitação do Al⁺⁺⁺, e o Fe foi adicionado em quantidade equivalente à da solução base, neste caso na forma de FeCl₃, o pH foi também ajustado para quatro. As soluções tratamento continham Al⁺⁺⁺ em concentrações de 4,6 e l0ppm de Al⁺⁺⁺ na forma de AlK(S0₄)₂.12H₂0.

As sementes foram colocadas inicialmente na solução base onde permaneceram por 48 horas. Após, elas foram transferidas para a solução tratamento onde permaneceram por 48 horas, de onde retomaram para a solução base ficando por 72 horas, após o qual foram avaliadas. Durante todo o ensaio a iluminação e a temperatura foram mantidas constantes.

No ensaio I, com o objetivo de evitar o efeito da iluminação desigual e a heterogeneidade da temperatura da água dentro do tanque, foi delineado em quadrado latino com três filas de seis potes com três colunas de três potes, de acordo com o diagrama da Figura l, em que, nas filas cada conjuto de potes N (com solução normal) e T (com solução tratamento) constitue uma parcela, e cada genótipo uma subparcela, visto que em cada pote foram semeados todos os genótipos testados, seguindo sempre uma mesma organização, definida por sorteio.

No ensaio II constituiu-se em uma repetição do ensaio I, com as correções dos problemas de desuniformidade de iluminação detectados detectados neste, tendo sido realizadas. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados onde as filas (quatro) foram consideradas blocos, como pode ser observado na Figura 2 e a organização em parcelas e subparcelas feita da mesma forma que no ensaio I.

A avaliação foi feita com a medição do recrescimento da raiz principal de cada plântula a partir do dano causado pelo Al⁺⁺⁺ da solução tratamento até o momento em que elas foram retiradas da solução-base após as últimas 72 horas. A tolerância da planta ao Al⁺⁺⁺ pode ser medida dessa forma porque nas plântulas sensíveis as raízes primárias não crescem e permanecem grossas mostrando no ápice uma injúria típica.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Como os resultados dos ensaios I e II foram muito semelhantes e as condições de controle de luz e temperatura foram mais adequadas no ensaio II, serão apresentados e discutidos apenas os resultados deste.

Como pode ser observado na Tabela l, os genótipos ALD e BAT foram altamente intolerantes às diferentes concentrações de Al⁺⁺⁺. O CAJ e BR revelaram um comportamento intermediário embora o CAJ tenha desenvolvido um recrescimento de raiz bastante inferior ao BR. Por outro, lado o BH e o MAR foram os dois genótipos que demonstraram possuir tolerância bem superior aos demais genótipos testados, contudo mostraram-se diferentes na menor concentração de alumínio (4ppm). Nas maiores concentrações de Al⁺⁺⁺ (6 e l0ppm), os seis genótipos testados se agrupam em somente duas classes: tolerantes (BH, MAR e BR) e intolerantes (ALD, BAT e CAJ). A distinção entre estes grupos de genótipos caracteriza a existência de constituições genéticas distintas quanto a tolerância ao Al⁺⁺⁺, confirmando, desta forma, os resultados obtidos com metodologia similar por CAMARGO (1981) e CAMARGO & OLIVEIRA (1981).

Estes resultados não discordam da hipótese de que as diferenças de tolerância ao alumínio estejam intimamente ligadas à origem dos genótipos testados (ANDRADE, 1976). ALD, BAT e CAJ, criados e desenvolvidos sem pressão de seleção para tolerância a níveis tóxicos de alumínio, dificilmente teriam em sua constituição genes para este caráter. A diferença de resposta de recrescimento de raiz entre o CAJ e os outros dois genótipos, possivelmente se deva ao fato deste genótipo ter sofrido ciclos distintos de seleção, alguns em solos com alumínio. O fato do BH e do MAR, selecionados em ambiente com altos níveis de toxicidade determinados pelo alumínio, possuírem forte tolerância a maior concentração deste elemento tóxico era uma reação esperada.

CONCLUSÃO

O uso de solução nutritiva permite diferenciar genótipos de trigo com diferentes níveis de tolerância ao Al⁺⁺⁺, em concentrações iguais ou superiores a l0ppm deste elemento.

²Engenheiro Agrônomo, Doutor em Fitotecnia, ProfessorAssistente, Departamento de Horticultura e Silvicultura, Faculdade de Agronomia, UFRGS, Avenida Bento Gonçalves 7712, 91501-970, Porto Alegre, RS. Autor para correspondência.

³Engenheiro Agrônomo, PhD., Bolsista do CNPq.

⁴Engenheiro Agrônomo, PhD., Professor Titular, Departamento de Plantas de Lavoura, UFRGS, Bolsista do CNPq.

⁵Biólogo, Doutora, Professora Adjunta, Departamento de Plantas de Lavoura, UFRGS. Bolsista do CNPq.

⁶Engenheiro Agrônomo, Aluna de Mestrado, Departamento de Plantas de Lavoura, UFRGS, Bolsista da CAPES.

⁷Bolsista de Iniciação Científica, CNPq.

Recebido para publicação em 13.04.95. Aprovado em 11.10.95.

• ANDRADE, J.M.V. Identificação e seleção em casa de vegetação, de genótipos de trigo {Triticum aestivum L.) tolerantes ao alumínio e ao manganês com modificações das características químicas do solo Porto Alegre, RS, 100 p. Tese (Mestrado em Agronomia), Curso de Pós-graduação em Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 1976.
• CAMARGO, C. E. de O. Melhoramento do trigo. I: Hereditariedade da tolerância a toxicidade do alumínio. Bragantia, Campinas, v. 40, p. 33-45, 1981.
• CAMARGO, C. E. de O., OLIVEIRA, O. F. de. Tolerância de cultivares de trigo a diferentes níveis de alumínio em solução nutritiva e no solo. Bragantia, Campinas, v. 40, p. 21-31, 1981.
• FLEMING, A. L., FOY, C. D. Root structure reflects differential aluminum tolerance in wheat varieties. Agron J, Madison, v. 60,p.172-176, 1968.
• FOY, C.D. General principals involved in screening plants for aluminum and manganese tolerance. In: WRIGHT, MJ.; FERRARI, A.S. (Ed.). Proc of workshop on plant adaptation to mineral stress in problem soils Beltsville: MD. Cornell Univ. Press., 1976. p. 255-267.
• FOY, C.D., CHANEY, R.L., WHITE, M.C. The physiology of metal toxicity in plants. Ann Rev Plant Physiol, Bethesda, v. 29,p.511-566, 1978.
• KERRIDGE, P.C., DAWSON, M.D., MOORE, D.P. Separation of degrees of aluminum tolerance in wheat. Agron J, Madison, v. 63. p. 586-591,1971.
• LAFEVER, H.M., CAMPBELL. L.G., FOY, C.D. Differential response of wheat cultivars to Al. Agron J, Madison, v. 69, p. 563-568, 1977.
• AGOS, M.B., FERNANDES, M.I.M., CAMARGO, C. E. de O., et al. Genetics and monossomic analysis of aluminum tolerance in wheat (Triticum aestivum L.). Rev Bras Genet, Ribeirão Preto v. 14,n.4,p.1011-1020, 1991.
• REID, D.A., FLEMING, A.L., FOY, C.D. A. Method for determining aluminum response of barley in nutrient solution in comparison to response in Al-toxic soil. Agron J, Madison, v. 63,p.600-603, 1971.
• RUIZ-TORRES, N., CARVER, B. F., WESTERMAN, R L. Agronomic performance in acid soils of wheat lines selected for hematoxilin staining pattem. Crop Sci, Madison, v. 32, p. 104-107,1992.

¹

Parte da Tese de Doutorado defendida pelo primeiro autor no Curso de Pós-graduação em Fitotecnia (Melhoramento de Plantas), Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  29 Set 2008
• Data do Fascículo
  Abr 1996

Histórico

• Aceito
  11 Out 1995
• Recebido
  13 Abr 1995