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Scientia Agricola

Print version ISSN 0103-9016

Sci. agric. vol. 55 n. 2 Piracicaba May/Aug. 1998

http://dx.doi.org/10.1590/S0103-90161998000200010 

AVALIAÇÃO DE GENÓTIPOS DE CENTEIO, TRITICALE, TRIGO COMUM E TRIGO DURO QUANTO À TOLERÂNCIA AO ALUMÍNIO EM SOLUÇÃO NUTRITIVA

 

C.E. de O. CAMARGO1,2; A.W.P. FERREIRA FILHO1; J.G. de FREITAS1,2
1Seção de Arroz e Cereais de Inverno-IAC, C.P. 28, CEP:13001-970-Campinas, SP.
2Bolsista do CNPq.

 

 

RESUMO: Estudou-se o comportamento diferencial entre 9 genótipos de centeio, 2 de triticale, 5 de trigo comum (Triticum aestivum L.) e um de trigo duro (Triticum durum L.), empregando-se soluções nutritivas arejadas, com concentrações de alumínio (0, 3, 6, 10, 15 e 20 mgL-1), à temperatura constante de 25 ± 1oC e pH 4,0. A tolerância foi medida pela capacidade das raízes primárias continuarem a crescer em solução sem alumínio, após 48 horas em solução contendo uma concentração conhecida de alumínio. Todos os cultivares de centeio Branco, Bagé, FA (In Chansti), Soron, Padrela, Montalegre, Vila Pouco de Aguiar, Gimonde e Lamego e os cultivares de trigo BH-1146 e IAC-227 foram considerados muito tolerantes, por exibirem crescimento radicular após o tratamento em solução contendo 20mgL-1 de Al3+. Os genotipos de centeio Padrela, Montalegre e Vila Pouco de Aguiar foram os mais tolerantes, em função dos seus maiores índices de tolerância relativa. Os cultivares de triticale IAC-1 e CEP-15 e os cultivares de trigo comum IAC-5 e IAC-24 apresentaram uma tolerância intermediária, exibindo crescimento da raiz primária na presença de 15 mgL-1 de Al3+, porém não a 20. Os cultivares Anahuac (trigo comum) e Yavaros "S" (trigo duro) mostraram-se sensíveis ao Al3+ , não apresentando crescimento das raízes primárias após tratamento em soluções contendo 3 mgL-1 de Al3+.
Descritores:
centeio, triticale, trigo comum, trigo duro, alumínio, toxicidade

 

EVALUATION OF RYE, TRITICALE, BREAD AND DURUM WHEAT GENOTYPES IN RELATION TO THE TOLERANCE TO ALUMINUM IN NUTRIENT SOLUTION

ABSTRACT: Nine rye genotypes, two triticale, five bread wheat and one durum wheat were studied for aluminum tolerance in aerated nutrient solutions with six different levels of aluminum (0, 3, 6, 10, 15 and 20 mgL-1), under constant temperature at 25 ± 1oC and pH 4.0. Aluminum tolerance was evaluated by measuring the root growth in an aluminum-free complete nutrient solution after a treatment of 48 hours in an aluminum solution. All the rye cultivars Branco, Bagé, FA (In Chansti), Soron, Padrela, Montalegre, Vila Pouco de Aguiar, Gimonde and Lamego and the wheat cultivars BH-1146 and IAC-227 were considered tolerant because they showed root growth after treatment in solution containing 20 mgL-1 of Al3+. The rye genotypes Padrela, Montalegre and Vila Pouco de Aguiar were considered the most tolerant according to the index of relative tolerance. The triticale cultivars IAC-1 and CEP-15, and the bread wheat cultivars IAC-5 and IAC-24 presented an intermediate tolerance, showing root growth in the presence of 15 mgL-1 of Al3+, but no growth was found in the presence of 20. The cultivars Anahuac (bread wheat) and Yavaros "S" (durum wheat) were sensitive to Al3+, showing no root growth after treatment in solution containing 3 mgL-1 of Al3+.
Key Words:
rye, triticale, bread wheat, durum wheat, aluminum, toxicity

 

 

INTRODUÇÃO

A cultura do trigo e de outros cereais de inverno desenvolve-se no Estado de São Paulo, em quase sua totalidade, em condição de sequeiro, estando a maior parte das lavouras na Região Sul e no Vale do Paranapanema.

A Região Sul é caracterizada por solos ácidos, com baixa disponibilidade de fósforo, baixos teores de bases e elevadas concentrações de Al3+. O Vale do Paranapanema apresenta solos mais férteis, porém, em muitos casos com ocorrência de Al3+ abaixo da camada arável.

A tolerância à toxicidade ao alumínio é de grande importância nos cultivares de trigo e outros cereais de inverno. A prática da calagem pode diminuir ou até eliminar, na camada arável, os efeitos nocivos do alumínio, que pode permanecer, porém, no subsolo, impedindo que as raízes das plantas penetrem até uma maior profundidade. Como não é muito freqüente a ocorrência de chuvas no inverno, a presença do alumínio no subsolo, além de causar um dano direto, aumenta os efeitos da seca, afetando sensivelmente, em muitos anos, a produção de grãos por área.

O comportamento diferencial de 21 cultivares de trigo em soluções nutritivas mostrou que `BH-1146', `IAC-18', `IAC-28', `IAC-5', `IAC-74', `IAC-13', `PAT-72247', `IAC-22', `BR-2', `IAC-21' e `IAC-24' foram tolerantes a 10 mgL-1 de Al3+, `IAC-17', `IAC-161', `Mitacoré' e `CEP-7780' mostraram reação de média tolerância ao Al3+ (tolerantes a 6 mgL-1 e sensíveis a 10 mgL-1 de Al3+) e os cultivares `CNT-8', `Alondra-S-46', `IAC-162', `Paraguay-281' e `IAC-23' foram considerados sensíveis a 2 mgL-1 de Al3+ (Camargo et al., 1987). Avaliações realizadas com 23 linhagens de trigo duro (Triticum durum L.) em soluções nutritivas, mostraram que todas as linhagens estudadas foram sensíveis à presença de 1 mgL-1 de Al3+ (Camargo et al., 1992). Sete cultivares de triticale foram considerados os mais tolerantes entre 24 genótipos estudados, por exibirem os maiores índices de tolerância relativa na presença de 15 mgL-1 de Al3+ (Camargo et al., 1991). Camargo & Felicio (1984) verificaram que os cultivares de centeio Branco e Goyarowo apresentaram-se tolerantes a 20 mgL-1 de Al3+, enquanto diferentes cultivares de trigo e triticale mostraram-se sensíveis a 10 mgL-1 de Al3+ na solução nutritiva, concluindo que o centeio é mais tolerante do que trigo e triticale em relação à toxicidade de Al3+.

Resultados semelhantes mostrando que centeio é mais tolerante que trigo, foram obtidos por Mugwira et al. (1976); Aniol & Gustafson (1984) e Aniol (1986).

Genes para a tolerância à toxicidade de Al3+ foram encontrados nos cromossomos 6AL, 7AS, 2DL, 3DL, 4DL e 4BL, no cultivar de trigo Chinese Spring (Aniol & Gustafson, 1984) e um par de genes no cromossoma 4 do genoma D, no cultivar de trigo BH-1146 (Lagos et al., 1991). Genes para tolerância foram localizados nos cromossomos 3R, 6RS e 4R em centeio (Aniol & Gustafson, 1984).

O presente trabalho teve por objetivo estudar a tolerância de cultivares de centeio a diferentes níveis de alumínio em comparação com cultivares de triticale, trigo (Triticum aestivum L.) e trigo duro (T. durum L.), em solução nutritiva.

 

MATERIAL E MÉTODOS

Os cultivares de centeio (Secale cereale L.) Branco, Bagé, FA (In Chansti) e Soron , oriundos do Centro Nacional de Pesquisa de Trigo-EMBRAPA, e Padrela, Montalegre, Vila Pouco de Aguiar, Gimonde e Lamego, introduzidos da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Portugal, os de triticale (X Tritico secale Wittmack) IAC-1 e CEP-15, de trigo (Triticum aestivum L.), Anahuac, IAC-5, BH-1146, IAC-24 e IAC-227, e o de trigo duro (Triticum durum L.), Yavaros "S", selecionado pelo Centro Internacional de Melhoramento de Milho e Trigo (CIMMYT), México, foram avaliados em soluções nutritivas contendo 0, 3, 6, 10, 15 e 20 mgL-1 de alumínio.

O delineamento estatístico empregado foi o de blocos ao acaso, com parcelas subdivididas, com duas repetições, onde as parcelas foram compostas pelas seis concentrações de alumínio e, as subparcelas, pelos dezessete cultivares dos diferentes cereais de inverno citados. Os resultados foram analisados, considerando-se a média de crescimento das raizes das dez plântulas de cada genótipo após ocorrer a influência prejudicial do alumínio na solução de tratamento.

As sementes dos dezessete cultivares foram cuidadosamente lavadas com uma solução de hipoclorito de sódio a 10% e colocadas para germinar em caixas de Petri por 72 horas em refrigerador com temperatura de 12oC. Após esse tempo, as radículas estavam iniciando a emergência.

Foram escolhidas dez sementes uniformes de cada genótipo que foram colocadas, com o auxílio de uma pinça, sobre a superfície de cada uma das seis telas de náilon. Cada uma das telas, contendo as sementes dos dezessete cultivares, foi posta em contacto com a solução nutritiva completa em seis vasilhas plásticas de 8,3 litros de capacidade cada uma.

A concentração da solução nutritiva completa foi a seguinte: Ca (NO3)2 - 4 mM; Mg SO4 - 2 mM; KNO3 - 4mM; (NH4)2 SO4 - 0,435 mM; KH2 PO4 - 0,5 mM; Mn SO4 - 2mM; CuSO4 - 0,3mM; ZnSO4 - 0,8mM; NaCl - 30mM; Fe-CYDTA - 10mM; Na2 MoO4 - 0,10mM e H3 BO3 - 10mM. O pH da solução foi previamente ajustado para 4,0 com H2SO4 1N. A solução foi continuamente arejada e as vasilhas plásticas contendo as soluções foram colocadas em um banho-maria com temperatura de 25 ± 1oC, dentro do laboratório.

As plântulas desenvolveram-se nessas condições por 48 horas. Após esse tempo, cada plântula tinha três raízes primárias, sendo uma mais longa que media cerca de 4,5 cm e duas mais curtas, localizadas lateralmente à primeira.

As seis telas de náilon contendo dez plântulas de cada um dos genótipos estudados foram transferidas para vasilhas plásticas contendo as soluções de tratamento com respectivamente 0, 3, 6, 10, 15 e 20 mgL-1 alumínio na forma de Al2 (SO4)3 18 H2O.

A composição da solução de tratamento foi de um décimo da solução completa, exceto para fósforo, que foi omitido e o ferro foi adicionado em quantidade equivalente como Fe Cl3 em lugar do Fe-CYDTA, como foi descrito por Moore et al. (1976). O fósforo foi omitido para evitar-se uma possível precipitação do alumínio. Por causa da possibilidade da precipitação do alumínio como Al (OH)3, foi dada especial atenção a esse ponto. Antes de transferir as telas para as soluções de tratamento, quantidade suficiente H2 SO4 1N foi adicionado para trazer o pH para cerca de 4,2, e então a quantidade necessária de Al como Al2 (SO4)3 18 H2O foi colocada. O pH final foi ajustado para 4,0 com H2 SO4 1N, evitando-se adicionar NaOH, que poderia causar a precipitação do alumínio, pelo menos no local da adição da gota.

As plântulas permaneceram crescendo por 48 horas nas soluções de tratamento, em banho-maria com temperatura de 25 ± 1oC. Após esse período, as telas contendo as plântulas foram transferidas para as vasilhas plásticas contendo as soluções nutritivas completas, onde haviam crescido no início do experimento. Nessas condições, permaneceram por mais 72 horas, com temperatura de 25 ± 1oC. O crescimento das raízes primárias das plântulas nessas 72 horas dependeu do nível de tolerância à toxicidade de alumínio, sendo que as sensíveis não crescem mais e permanecem grossas, mostrando no ápice uma injúria típica, com descoloração (Moore et al., 1976). A quantidade de crescimento das raizes de cada plântula foi determinada, medindo-se o comprimento da raiz primária central após 72 horas de crescimento na solução nutritiva completa, subtraindo-se do comprimento da mesma raiz, no final do crescimento na solução de tratamento.

Para a classificação dos níveis de tolerância, calculou-se o índice de tolerância relativa - ITR, para cada concentração de alumínio (3, 6, 10, 15 e 20 mgL-1) (Camargo et al., 1991), que foi dado pela seguinte fórmula:

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onde: CRC, CRS e CRT representam os valores do crescimento relativo (crescimento radicular na presença de Al3+/crescimento radicular na ausência de Al3+) de raízes dos genótipos avaliados (x) controle sensível (S) (genótipo de trigo Anahuac) e controle tolerante (T) (genótipo de centeio Vila Pouco de Aguiar). Desse modo considerou-se que o genótipo tolerante teria um ITR = 5 e o sensível um ITR = 1.

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os comprimentos médios das raízes dos genótipos de centeio, triticale, trigo comum e trigo duro, medido após 72 horas de crescimento nas soluções nutritivas completas depois de 48 horas de crescimento nas soluções de tratamento contendo seis diferentes concentrações de alumínio (0, 3, 6, 10, 15 e 20 mg/litro), são apresentados na TABELA 1.

 

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Considerando-se as médias dos diferentes genótipos estudados nas soluções de tratamento com ausência de Al3+, verificou-se que os cultivares de trigo comum BH-1146 e IAC-227 mostraram as raízes com maior crescimento, o que confirma os resultados obtidos por Camargo et al. (1987, 1995), onde, em uma solução com níveis adequados de nutrientes, na ausência de alumínio e com pH 4,0, o `BH-1146' apresentou o seu potencial genético no crescimento rápido das raízes, condição essa específica de cada genótipo. Como o IAC-227 é originário do cruzamento CNT-9/BH-1146, os resultados sugerem que o crescimento rápido das raízes desse cultivar foi herdado do genitor BH-116 (Felicio et al., 1994).

Nas soluções de tratamento contendo Al3+, todos os genótipos reduziram o crescimento radicular em relação ao das soluções de tratamento sem Al3+. Os cultivares Anahuac e Yavaros "S" de trigo comum e trigo duro, respectivamente, revelaram-se os mais sensíveis ao Al3+, uma vez que suas raízes primárias pararam de crescer em solução sem alumínio, após 48 horas de tratamento em solução contendo 3 mgL-1 de Al3+. Esses resultados confirmam os trabalhos de Camargo et al., (1991, 1995). Com o emprego de radiação gama foram obtidas linhagens mutantes do cultivar Anahuac tolerantes à presença de 10 mgL-1 de Al3+ (Camargo et al., 1997). Trabalhos visando a introdução de genes para a tolerância ao Al3+ da espécie T. aestivum para a espécie T. durum, através de cruzamentos seguidos de retrocruzamentos para a espécie T. durum estão sendo realizados no Instituto Agronômico. Desse modo, no futuro, novos genótipos de trigo duro, apresentando tolerância à toxicidade ao Al3+, poderão ser cultivados em solos ácidos. Os demais genótipos de centeio, triticale e trigo comum exibiram crescimento das raízes primárias e foram considerados tolerantes a essa concentração de alumínio (3 mgL-1).

Os cultivares de centeio FA, Montalegre, Vila Pouco de Aguiar, Gimonde, Lamego, o cultivar de triticale CEP-15 e o de trigo comum IAC-5 revelaram índices de tolerância relativa (ITR) ³ 4,0, sendo considerados os mais tolerantes a 3 mgL-1 de Al3+ (TABELA 2).

 

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Os genótipos Anahuac (trigo comum) e Yavaros "S" (trigo duro) apresentaram paralisação irreversível no crescimento das raízes após permanecerem 48 horas em soluções com 6 mgL-1 de Al3+, mostrando um índice de tolerância relativa igual a 1,0. Nessa concentração, os genótipos de centeio FA, Padrela, Vila Pouco Aguiar, Gimonde e Lamego e o cultivar de trigo comum IAC-5 apresentaram-se como os mais tolerantes, levando-se em consideração o índice de tolerância relativa (TABELA 2).

Quando adicionou-se 10 mgL-1 de Al3+ nas soluções de tratamento, verificou-se que todos os genótipos estudados de centeio e os cultivares IAC-5, BH-1146 e IAC-227 de trigo comum exibiram maior tolerância em relação aos dois genótipos de triticale e ao cultivar de trigo comum IAC-24, levando-se em consideração os valores calculados para o ITR.

Todos os genótipos de centeio e o cultivar de trigo comum IAC-227 foram os mais tolerantes à presença de 15 mgL-1de Al nas soluções, apresentando um ITR ³ 3,0. Nessas condições, os dois cultivares de triticale, os cultivares de trigo comum Anahuac e IAC-24 e o de trigo duro Yavaros "S" foram os mais sensíveis (ITR £ 1,5).

Os cultivares de centeio foram mais tolerantes a 20 mgL-1 de Al3+que os cultivares das demais espécies estudadas concordando com resultados obtidos por Camargo et al. (1991), Camargo & Felicio (1984), Mugwira et al. (1976), Aniol & Gustafson (1984) e Aniol (1986). Os cultivares de centeio Padrela, Montalegre e Vila Pouco de Aguiar destacaram-se pela tolerância a essa concentração de Al3+, considerando-se os valores do ITR. Os cultivares de centeio avaliados seriam opções para plantio de inverno em solos ácidos com alta disponibilidade de alumínio no solo e subsolo, onde os cultivares de triticale e trigo comum não teriam condições de adaptação. Dentre os genótipos sensíveis a essa concentração pode-se destacar os cultivares de trigo comum BH-1146 e IAC-227, que apresentaram ITR>1 na solução tratamento contendo 20 mgL-1 de Al3+. Por isso esses cultivares têm sido empregados como fontes de tolerância à toxicidade ao Al3+, em cruzamentos onde essa característica for desejada, visando o desenvolvimento de cultivares mais produtivos, para ocupar áreas de solos com presença de alumínio, onde os cultivares de trigo sensíveis não teriam possibilidade de sucesso.

 

CONCLUSÕES

- Todos os cultivares de centeio e os cultivares de trigo comum BH-1146 e IAC-227 foram considerados muito tolerantes.

- Os cultivares de centeio Padrela, Montalegre e Vila Pouco de Aguiar foram os mais tolerantes.

- Os cultivares de triticale IAC-1 e CEP-15 e os cultivares de trigo comum IAC-5 e IAC-24 apresentaram uma tolerância inter- mediária.

- Os cultivares Anahuac (trigo comum) e Yavaros "S" (trigo duro) mostraram-se sensíveis ao Al3+.

 

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Recebido para publicação em 13.01.98
Aceito para publicação em 06.04.98