MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS FACULDADE DE AGRONOMIA ELISEU MACIEL

EFEITO DOS ÁCIDOS ACÉTICO E PROPIÔNICO SOBRE A QUALIDADE DE SEMENTES E O

CRESCIMENTO DE PLÂNTULAS DE ARROZ (cv BR IRGA-409)

LUIZ AUGUSTO SALLES DAS NEVES

Tese apresentada à Universidade Federal de Pelotas, sob a orientação do Prof. Dr. Dario Munt de Moraes, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Agronomia, Área de Concentração: Produção Vegetal, para obtenção do título de Doutor em Ciências (D. S.)

PELOTAS Rio Grande do Sul - Brasil

Setembro de 2005

Dados de catalogação na fonte: Ubirajara Buddin Cruz – CRB-10/901 Biblioteca de Ciência & Tecnologia - UFPel

N518e Neves, Luiz Augusto Salles das

Efeito dos ácidos acético e propiônico sobre a qualidade de sementes e o crescimento de plântulas de arroz (cv BR IRGA-409) / Luiz Augusto Sales das Neves ; orientador Dario Munt de Moraes. – Pelotas, 2005. – 57f. ; il. – Tese (Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Agronomia. Área de concentração: Produção Vegetal. Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel. Universidade Federal de Pelotas. Pelotas, 2005.

1.Arroz. 2.Oryza sativa. 3.Qualidade das sementes. 4.Fisiologia vegetal. 5.Germinação. 6.Vigor de sementes. I.Moraes, Dario Munt de. II.Título.

CDD: 633.1821

LUIZ AUGUSTO SALLES DAS NEVES EFEITO DOS ÁCIDOS ACÉTICO E PROPIÔNICO SOBRE A QUALIDADE DE SEMENTES E O CRESCIMENTO DE PLÂNTULAS DE ARROZ (cv BR IRGA-409)

Tese apresentada à Universidade Federal de Pelotas, sob a orientação do Prof. Dr Dario Munt de Moraes, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Agronomia, Área de Concentração: Produção Vegetal, para obtenção do título de Doutor em Ciências (D. S.).

APROVADA em 26 de setembro de 2005.

__________________________ ___________________________

Profª. Drª. Claudete Miranda Abreu Prof. Dr. Ronaldo do Nascimento --------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------

Prof. Dr. Luiz Antônio Veríssimo Corrêa Prof. Dr. Nilson Lemos de Menezes

_______________________ Prof. Dr. Dario Munt de Moraes (Orientador)

Se não existem frutos,

Valeu a intenção das flores.

Se não existem flores,

Valeu a intenção da folhas.

Se não existem folhas,

Valeu a intenção da semente.

Heifil

Mas, se não houver a semente, para tudo

A vida não se manifestará.

Luiz Augusto

A minha esposa Maria, aos meus filhos Ana Lúcia e João Augusto

e a meu neto Vinícius

OFEREÇO E DEDICO.

HOMENAGEM PÓSTUMA A João Augusto Gaspar das Neves, meu pai

e João Marcino Ribeiro Leal, meu sogro.

AGRADECIMENTOS

A Deus, que nos acompanha em todas as tarefas que realizamos como motivo

de evolução.

A minha família, pela compreensão que todos tiveram, devido as ausências

necessárias.

À Universidade Federal de Santa Maria, a qual estou vinculado, pelo incentivo

dado para o ingresso e realização do curso de pós-graduação.

Aos colegas do Departamento de Biologia, especialmente aos do Setor de

Genética, pelo interesse, incentivo e colaboração dados.

À Universidade Federal de Pelotas, pela oportunidade de participar do

Programa de Pós-Graduação em Agronomia para obtenção do grau de Doutor em

Ciências.

À Coordenação do PPGA, na pessoa do Prof. Dr. Carlos Mauch, pela amizade,

preocupação e interesse no desenrolar de todo o curso.

Aos Professores vinculados ao PPGA e demais áreas correlatas, pelas aulas

dadas com interesse e preocupação de que todos conseguissem os melhores

conceitos.

Ao Prof. Dr. Eloy Pauletto do Departamento de Solos/FAEM/UFPEL, pela

primeira recepção ao PPGA.

Ao Prof. Dr. Dario Munt de Moraes, que, com sua tranqüilidade, pode

sabiamente orientar-me na elaboração deste trabalho de tese.

Ao Prof. Dr. Nei Fernandes Lopes, pela co-orientação e, principalmente, pela

amizade e pelas conversas alegres fora das aulas.

Aos demais professores do Departamento de Botânica/UFPEL, que, de várias

formas, ajudaram-me para conclusão do curso e presente trabalho.

Aos Técnicos de Laboratório, nas pessoas, de Luisa dos Santos Meireles e

Rudinei da Silva Teixeira, pelo auxílio dado na elaboração da parte experimental

dessa tese.

À Secretária Suzi Braga, do Departamento de Botânica/UFPEL, pela amizade,

assim como as do PRPGP/UFSM, pelos cordiais atendimentos fornecidos.

Às Bibliotecárias da FAEM, do Instituto de Biologia e da UFSM, pela

cordialidade no empréstimo de referências bibliográficas que constituem essa tese.

A todos os colegas do PPGA, pela amizade que nos cercou durante o curso.

À CAPES/PIDCT pela concessão da bolsa de estudos durante todo o curso.

ÍNDICE

SUMÁRIO........................................................................................................... viii SUMMARY......................................................................................................... x 1.INTRODUÇÃO GERAL .................................................................................. 1 2.REVISÃO DE LITERATURA........................................................................... Efeitos dos ácidos orgânicos....................................................................... Crescimento caracterizado por meio da produção de clorofila e fatores

que afetam...................................................................................................

3 3

7 CAPÍTULO 1

GERMINAÇÃO E VIGOR DE SEMENTES DE ARROZ cv BR IRGA-409 SUBMETIDAS AOS ÁCIDOS ACÉTICO E PROPIÔNICO

1. INTRODUÇÃO............................................................................................... 9 2. MATERIAL E MÉTODOS............................................................................... 11 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO..................................................................... 14 4. CONCLUSÕES.............................................................................................. 31 CAPÍTULO 2

SOLUBILIZAÇÃO DE RESERVAS, ATIVIDADE ENZIMÁTICA E DETERMINAÇÃO DA CLOROFILA E DA ÁREA FOLIAR EM ARROZ cv BR IRGA-409 SUBMETIDO AOS ÁCIDOS ACÉTICO E PROPIÔNICO

1. INTRODUÇÃO............................................................................................... 32 2. MATERIAL E MÉTODOS............................................................................... 34 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO.................................................... ................. 38 4. CONCLUSÕES.............................................................................................. 49

CONCLUSÕES GERAIS................................................................................... 50 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................... 51

SUMÁRIO

NEVES, LUIZ AUGUSTO SALLES DAS, DS. Universidade Federal de Pelotas, setembro de 2005. Efeito dos ácidos acético e propiônico sobre a qualidade de sementes e o crescimento de plântulas de arroz (cv BR IRGA-409). Professor Orientador: Dr. Dario Munt de Moraes. Co-orientador: Dr. Nei Fernandes Lopes.

Resíduos vegetais em decomposição anaeróbica em lavouras irrigadas de arroz

produzem ácidos orgânicos, tais como, acético, propiônico, butírico, fórmico, vanílico,

que afetam o estabelecimento das plântulas. Portanto o presente trabalho teve por

objetivo analisar os efeitos dos ácidos acético e propiônico na qualidade fisiológica

de sementes e no crescimento de plântulas de arroz BR IRGA-409, nas

concentrações zero, 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1. Para isso, utilizou-se testes de viabilidade,

vigor, medidas de crescimento (comprimentos e biomassas fresca e seca da parte

aérea e das raízes e área foliar), determinação dos teores de clorofila a e b,

composição química (amido, açúcares solúvel totais e proteína), além da atividade

das enzimas a-amilase e fosfatase ácida. A germinação, o índice de velocidade de

emergência de plântulas, a emergência de plântulas e a condutividade elétrica foram

significativamente afetadas nas concentrações de 4 ml L-1 de ácido acético e 8 e 16

ml L-1 de propiônico. Os comprimentos da parte aérea e das raízes foram reduzidas

a partir da concentração de 4 ml L-1. As biomassas frescas da parte aérea e das

raízes, aos 14 e 21 dias, foram reduzidas a partir da concentração de 8 ml L-1, por

ambos os ácidos, sendo que as biomassas secas dessas partes tiveram inibição a

partir da concentração de 4 ml L-1, pelo ácido acético e de 8 ml L-1 pelo ácido

propiônico. O conteúdo de amido, açúcares solúveis totais e proteína foram

reduzidos a partir da concentração de 8 ml L-1, por ambos os ácidos. A atividade total

da a-amilase foi mais estimulada pelo ácido acético do que pelo propiônico,

enquanto que a fosfatase ácida reduziu-se a partir da concentração de 4 ml L-1. Os

teores de clorofila e a área foliar foram reduzidas com o incremento na concentração

de ambos os ácidos.

SUMMARY

NEVES, LUIZ AUGUSTO SALLES DAS, DS. Universidade Federal de Pelotas, Effects of acetic and propiônic acid on the quality of seeds and the growth of plants of rice (cv BR IRGA-409) September, 2005. Advisor: Prof. Dr. Dario Munt de Moraes. Co-advisor: Prof. Dr. Nei Fernandes Lopes.

Vegetal residues in anaerobic decomposition in irrigated farmings of rice

produce acid organic, such as, acetic, propionic, butiric, formic, vanilic, that affect the

establishment of seedlings. Therefore the present work had for objective to analyze

the effect acetic and the propionic acid in the physiological quality of seeds and

growth of rice BR IRGA-409 seedlings, treated with several concentrations ( zero;

1; 2; 4; 8 and 16 ml L-1) of acetic and propionic acids. In order to performer this

some assay were conducted such as: tests of viability, vigor, measurements of

growth (length and biomass of aerial part and roots and leaf area), chlorophylls

concentrations, chemical composition (starch, total soluble sugars and protein

contents), and determinations of the activity of a-amylase and fosfatase acid. The

germination, the emergency speed index of seedlings, the seedlings emergency and

the electric conductivity were significantly affected by acetic acid (= 4 ml L-1) and

propionic acid (=8 ml L-1). The lengths of shoot and roots were affected and high

concentration (= 4 ml L-1). The fresh biomass of shoot and the roots were diminished

on concentration higher than 8 ml L-1 for both acids, determined at 14 and 21 days,

while dry matter were inhibited by acetic acid (= 4 ml L-1) and propionic acid (=8 ml L-

1). Starch, total soluble sugars and protein contents were reduced on higher

concentrations (=8 ml L-1) for both acids. The total activity of a-amylase was more

enhanced by acetic acid than propionic acid, while the activity of phosfatase-acid was

inhibited on higher concentration of propionic acid (= 4 ml L-1) and acetic acid (=8 ml

L-1). These inhibitions on enzymes activity increased with augment of the time. The

chlorophyll contents and leaf area decreased with increment on concentrations of

acetic and propionic acids.

1

INTRODUÇÃO GERAL

O arroz é um dos cereais mais cultivados no mundo. É uma

Monocotiledoneae, pertence à família Poaceae e ao gênero Oryza. O gênero

Oryza L é de ampla utilização na alimentação humana na forma de grãos. Possui

como centro de origem o Japão, a Índia e a África com produção mundial de 596

milhões de toneladas (CONAB, 2004).

No Brasil o arroz ocupa uma área de 3,58 milhões de hectares, com

produtividade de 3,54 t ha-1. No Rio Grande do Sul o arroz é semeado em cerca

de 1,0 milhão de hectares com uma de 6,3 milhões de toneladas (IBGE, 2004).

Toda a tecnologia aplicada nas lavouras de grande expressão econômica,

entre elas o arroz, visa fornecer à semente o ambiente propício para que a

germinação, o desenvolvimento das plantas e a colheita ocorram uniformemente.

Com vistas à semente o melhoramento de plantas tem o objetivo de lançar

cultivares mais produtivas, além de, atualmente, pelo uso da Biologia Molecular,

criar técnicas de reconhecimento de genes capazes de controlar doenças, resistir

pragas e aumentar, com isso, a produtividade das culturas.

O vigor das sementes é uma das características mais utilizadas na análise

da qualidade fisiológica, porém esse parâmetro pode ser alterado devido a

diversidades de condições no ambiente, as quais estão sujeitas as sementes.

Entre essas, estão a salinidade, a ação de herbicidas, as alterações climáticas.

O uso intensivo de herbicidas nas lavouras levou ao acúmulo de resíduos

químicos no solo e determinou que algumas ervas daninhas tornassem-se

2

resistentes, como o caso do picão preto. Para minimizar esses problemas na

década de 1980, na região de Passo Fundo (RS), houve a implantação da

tecnologia do cultivo mínimo e do plantio direto. Em ambos os casos o revolver

contínuo do solo é evitado e as sementes são semeadas sobre os resíduos de

palha da cultura anterior com semeadeira adequada. Essas técnicas atingiram

todas as culturas de sequeiro assim como a do arroz irrigado em várzeas.

Essa forma de plantio reestrutura o solo que foi praticamente pulverizado

pelas múltiplas passagens do maquinário, na preparação do cultivo. Além disso,

possibilita o aumento da matéria orgânica recuperando o solo pelos aspectos

químico e físico. Por fim, o sistema de plantio direto permite maior retenção de

umidade no solo, dando condições para que a semente a absorva e germine,

expressando seu vigor.

Em solos de regiões altas são preconizadas a utilização de 5 a 7 toneladas

de matéria seca por hectare para a cobertura do solo. No cultivo de arroz, dado a

problemas de drenagem nos solos de várzeas, estas quantidades são menores,

situando-se entre 2 a 3 toneladas (Gomes et al. 2002).

Todavia, a matéria orgânica resultante da cobertura do solo libera produtos

muitas vezes fitotóxicos, derivados da sua metabolização, os quais podem

exercer efeitos negativos, como a redução da germinação das sementes e

limitação ao estabelecimento de plântulas. Entre os produtos fitotóxicos estão os

ácidos orgânicos alifáticos de cadeia curta, como os ácidos acético, propiônico,

butírico e fórmico (Camargo et al., 1993 a; 2001).

Esses ácidos são compostos hidrossolúveis de baixo peso molecular que

possuem alta capacidade de complexação com cátions e de competição na

adsorção de ânions em solo ácidos. Adsorvem Cu2+, Zn2+, Ca+, P,

indisponibilizando-os para as plantas, pelo menos, temporariamente (Dias et al.,

2003).

O efeito dos ácidos orgânicos sobre a qualidade fisiológica de sementes é

pouco descrita. No arroz, o problema é mais grave, pois existem poucos relatos

sobre a viabilidade, vigor, composição química e atividades enzimáticas das

sementes afetadas por ácidos orgânicos derivados da decomposição anaeróbica

de resíduos vegetais. Portanto, o objetivo do presente trabalho é o de analisar e

descrever os efeitos dos ácidos acético e propiônico sobre a qualidade fisiológica

das sementes de arroz cv BR IRGA-409.

3

REVISÃO DE LITERATURA Efeitos dos ácidos orgânicos

As plantas possuem compostos químicos, derivados do metabolismo

secundário em sua maioria, que podem agir sobre sementes inibindo ou

aumentando seu poder germinativo, além de poderem atuar sobre o

desenvolvimento das plântulas estabelecidas no campo.

Com o advento do plantio direto como prática conservacionista estabelecida

em culturas de milho, soja, trigo, principalmente, por serem cultivadas em

encostas, por um lado e como prática revitalizadora do solo, por outro lado, os

efeitos dos componentes químicos derivados das plantas começaram aparecer,

pois suas concentrações aumentaram pela degradação contínua dos resíduos

deixados sobre o solo ou nele incorporados antes da semeadura, principalmente

em terras baixas.

Há então questões a serem respondidas referentes à acumulação,

estabilidade, persistência e concentração dos componentes resultantes da

degradação no solo. Há dúvidas concernentes as concentrações acumuladas que

poderão causar efeitos tóxicos.

A decomposição dos resíduos vegetais no solo pode ocorrer sob condições

aeróbicas e anaeróbicas. Na primeira, as substâncias produzidas desaparecem

rapidamente e os resíduos se transformam em material orgânico capaz de ser

utilizado pelos microrganismos do solo. Porém quando o oxigênio é deficiente

4

devido a irrigação, a síntese microbiana é impedida de degradar os resíduos,

então o acúmulo desse produz ácidos orgânicos voláteis (Patrick, 1971). Entre os

ácidos orgânicos produzidos dessa forma estão os ácidos acético, propiônico,

butírico, fórmico e lático e, ainda, componentes fenólicos incluindo a vanilina e o

ácido ferúlico (Patrick, 1971; Lynch, 1980; Bhowmik & Doll, 1982; Camargo et al.

1993 a.).

Devido à presença desses compostos altos níveis de toxicidade foram

obtidos nos estágios iniciais da decomposição até cerca de três semanas. A partir

desse período até sete semanas houve redução da concentração dos ácidos e,

conseqüentemente, do poder fitotóxico, relata Welbank (1963) quando estudou o

comportamento da decomposição de Agropyron repens (L.) e Ponnamperuma

(1972) quando analisou solos submersos sob o ponto de vista químico.

Estudos realizados entre aeração do solo, atividade microbiana no solo e a

deposição de palhada, foram encontrados sítios de anaerobiose nos quais os

componentes químicos citados estavam presentes, pois em solos altos as chuvas

ou a água de irrigação, associada aos resíduos vegetais, propiciarão a formação

desses sítios. Em solos irrigados, como o de várzeas, a quantidade de sítios de

anaerobiose é maior e por isso maior é a possibilidade de formação dos ácidos

orgânicos nesses solos (Patrick, 1971; Camargo et al. 2001).

A concentração dos ácidos orgânicos no solo varia de acordo com a

quantidade e qualidade do resíduo vegetal. Palha de arroz na quantidade de 100

mg Kg-1 de solo produz 14 mmol Kg-1 de ácido acético, com 14 dias de incubação;

1,3 mmol Kg-1 de ácido propiônico, com 28 dias e 4,8 mmol Kg-1 de ácido butírico

com 3 dias de incubação; palha de azevém incorporada no solo produz, no total,

45,2 mmol Kg-1 de ácidos orgânicos com 28 dias de incubação (Camargo et al.

2001). Percebe-se com isso que os ácidos orgânicos variam sua concentração

em relação ao tempo.

A variação da concentração dos ácidos orgânicos tem como principal fator a

temperatura. Estudos em condições anaeróbicas da decomposição da palha de

trigo num sistema aquoso mostraram que os ácidos acético e butírico tiveram

suas concentrações aumentadas quando a temperatura da solução aumentou de

10ºC para 20ºC (Lynch, 1978; Wallace & Elliott, 1979).

Pelas mais diferentes metodologias de análise é variável a concentração dos

ácidos aplicados às plantas, pois alguns autores relatam a aplicação de soluções

5

aquosas de material vegetal incubado no solo de vasos ou sobre plantas

emergidas. Rao & Mikkelsen (1976), nesse caso, realizaram a incorporação da

solução aquosa de palha de arroz nas concentrações zero; 0,25% e 0,50%

juntamente com os resíduos sólidos, em vasos, para analisar o crescimento e a

nutrição de plântulas de arroz. Por sua vez, Rao & Mikkelsen (1977) verificaram

que concentrações de 0,5 mmoles 100g-1 de solo, os ácidos orgânicos

prejudicaram as plantas de arroz.

Experimentos para a quantificação dos ácidos orgânicos foram realizados

com a incorporação de palha de arroz em solo nas quantidades de zero; 5; 10; 20

e 40 t ha-1 solos glei pouco húmico, coletado no Vale do rio São João, no Rio de

Janeiro (Camargo et al.1993 a). Utilizando desses solos os horizontes A e Cg a

produção de ácidos orgânicos se deu inicialmente no horizonte A na quantidade

de 220 ?mol 100g solo-1 nas primeiras 24 horas de inundação e alcançou o

horizonte Cg somente 72 horas após e na quantidade de 100 ?mol 100g solo-1. Ao

final da primeira semana os autores perceberam estabilização da produção dos

ácidos.

Em meio de cultura, também os ácidos orgânicos foram estudados. A cultivar

de arroz BR IRGA-409 semeada em meio de cultura, onde os ácidos acético e

butírico foram adicionados nas concentrações de zero; 0,1; 1,0 e 10 mM

(correspondente a zero; 0,057; 0,577 e 5,70 ml L-1) (Camargo et al., 1993 b),

enquanto que Sousa & Bortolon (2002) analisaram o cultivar BRS 7 “Taim”

também em meio de cultura onde apenas o ácido acético foi adicionado nas

concentrações de zero; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0 e 15,0 mM (correspondente a zero.

1,24; 2,88; 4,33; 5,77 e 8,66 ml L-1). Em ambos, o objetivo foi o de conhecer a

dose fitotóxica desses ácidos na cultura do arroz. No primeiro os autores

concluíram que a dose de 10 mM foi a mais fitotóxica, além do que o ácido

butírico determinou variações mais acentuadas do que o acético. No segundo

experimento as doses entre 2,5 e 15 mM do ácido acético mostraram-se

fitotóxicas.

O efeito que os ácidos orgânicos produziram nas plântulas de arroz, desde a

simples aplicação do extrato aquoso, com ou sem os resíduos sólidos em vasos,

até a adição dos ácidos p.a. em meios de cultura, em laboratórios, foi o de

redução no alongamento da parte aérea e da raiz e diminuição da matéria fresca

e seca, de forma geral, em alface e fumo (Patrick, 1971); em trigo (Kimber, 1967);

6

em trigo, milho e aveia (Guenzi et al., 1967); em milho e soja (Bhowmik & Doll,

1982); em trigo (Wallace & Whitehand, 1980; Wallace & Elliott, 1979); em cevada

(Lynch, 1978); em arroz (Camargo et al., 1993 b; Sousa & Bortolon, 2002).

Resultados semelhantes foram encontrados por Colpas et al. (2003) quando

analisou o ácido ferúlico, um dos componentes fenólicos de resíduos vegetais, na

germinação da soja. A germinação foi reduzida com o aumento da dose, assim

como o comprimento da raiz primária medida aos 8 dias de tratamento. Os

autores concluíram que esse ácido é fitotóxico para as plantas de soja.

Particularmente lesões nos tecidos meristemáticos com a inibição da divisão

celular foram verificadas (Camargo et al., 1993 a). Além disso, diversos autores

(Radamoss, 1976; Wotjtzak, 1976; Chan & Higgin, 1978; Morre & Mollenhauer,

1979) citados por Camargo et al. (1993 a) relatam que os ácidos orgânicos

alifáticos são inibidores das funções mitocondriais, sendo que o desacoplamento

da fosforilação oxidativa, transporte de metabólico e de enzimas glicolíticas

solúveis no citossol e funções ligadas a endomembranas, como as responsáveis

pela síntese de polissacarídeos e a ATPase, são as mais afetadas.

Os efeitos dos ácidos orgânicos sobre a germinação de sementes são pouco

estudados, pois se acredita que as raízes sejam as mais afetadas, haja vista que

a produção dos ácidos em condições anaeróbicas ocorre durante a primeira

semana, tempo suficiente para que as sementes tenham germinado, assim como

a emergência das plântulas. Entretanto Lynch (1980) analisou os efeitos dos

ácidos acético, butírico, propiônico e lático em condições de anaerobiose e

aerobiose em cevada, trigo, milho, Brassica napus (L.) e trevo. Na primeira

condição, em seus resultados o autor descreveu que o mais fitotóxico foi o acético

seguido do propiônico, butírico e lático, apesar de que na germinação das

sementes os dois primeiros ácidos não diferenciaram entre si. A elongação das

raízes de cevada foi verificada pelo autor em baixas concentrações do ácido

acético, ao que explica como sendo reparo promovido pelo próprio ácido às

membranas no embrião da semente na sua rehidratação. Quando a solução de

tratamento foi oxigenada, segunda condição, houve aumento na porcentagem de

germinação com o aumento da concentração de O2 principalmente nas tratadas

com ácido acético.

O arroz, por ser cultura adaptada para solos de várzea e ter maiores

produções nessas áreas, desenvolveu espaços porosos no córtex (aerênquima)

7

que são capazes de diminuir os efeitos drásticos dos ácidos orgânicos,

evidenciados acima. O aerênquima é o tecido que forma uma camada com

oxigênio na rizosfera capaz de oxidar elementos tóxicos como Fe2+, Mn2+ , H2S e

ácidos orgânicos (Luxmoore et al., 1970; Andrade et al., 2003).

A nutrição mineral das plantas, na forma de adubação, permite que

quantidades razoáveis de N, P, K, Ca e Mg, além de micronutrientes permaneçam

disponíveis na solução do solo para serem absorvidos pelas raízes. Quando os

ácidos orgânicos estão presentes nesses solos há diminuição na disponibilidade

desses nutrientes, pois quando o ácido se dissolve na solução do solo dissocia-se

formando radicais livres RCOO- que podem atrair cátions dos elementos minerais,

indisponibilizando-os para as plantas. Por outro lado, elementos tóxicos como

manganês pode ter sua concentração aumentada, principalmente em solos

ácidos, devido sua redução causada pelos radicais livres formados na dissociação

do ácido orgânico na solução do solo (Luxmoore et al., 1970; Camargo et al.,

1999; Andrade et al., 2003).

Crescimento caracterizado por meio da produção de clorofila e fatores que a afetam.

A clorofila representa a principal classe de pigmentos responsáveis pela

absorção de luz no processo de fotossíntese. Diferentes tipos de clorofila ocorrem

no organismo fotossinteticamente ativo que são: a clorofila a e b.

Aproximadamente 1 g de clorofila está presente em 1 kg de matéria fresca de

folhas de plantas verdes. Destas clorofilas, a clorofila a é a mais importante, pois

é encontrada em todos os organismos que realizam a fotossíntese.

A clorofila a é a precursora da clorofila b por modificação da molécula da a,

na qual o carbono 3 é constituído por um grupo metil, enquanto na b, nesse

mesmo carbono, há um grupamento aldeído (Devlin, 1982).

A clorofila a é constituída por quatro anéis tetrapirrólicos ligados entre si por

um átomo de Mg, contendo longa cadeia de álcool terpeno. Enquanto que a

clorofila b difere da anterior por ter um grupamento formil (-CHO) no lugar do

grupamento metil (-CH3) no anel II (Nobel, 1999).

Alterações ao nível de molécula de clorofila foram verificadas em algodão,

quando plantas estressadas, por disponibilidade hídrica e submetidas a cloreto de

mepiquat, foram comparadas com plantas não estressadas, observando que, nas

8

primeiras, o tratamento com o regulador, proporcionou as folhas produzirem maior

teor de clorofila (Maurer 1998).

Em soja, foi observado que a cultivar Bossier mostrou-se sensível a chuva

simulada com flúor, pois houve redução significativa no teor de clorofila a pelo

aumento da concentração de flúor na água de irrigação, sendo que a clorofila b

somente se reduziu com 12 dias de exposição (Bustamante et al., 1993).

Comentam, esses autores, que a redução do conteúdo foliar da clorofila por

influência do flúor, ocorreu devido à inibição da incorporação do ácido ? -

aminolevulínico durante sua síntese.

Em plântulas de arroz cv El Passo L144 (Galina, 2004), BRS Bojurú, IAS 12-

9 Formosa (Lima et al., 2004), aos 21 dias, não mostraram alterações nos teores

de clorofila quando submeteram as sementes a concentrações crescentes de

NaCl, na água de irrigação. Todavia, a cultivar BRS Agrisul mostrou-se sensível à

salinidade, pois os teores de clorofila foram reduzidas com o incremento da

concentração de NaCl (Lima et al., 2004).

Por fim, Sharma & Hall (1991), trabalhando com cevada e sorgo, relatam que

o acúmulo de Na+ e Cl- inibe a síntese, acelera e antecipa a degradação de

pigmentos. O decréscimo na concentração de clorofila, em plantas salinizadas,

pode ser atribuído a atividade da clorofilase, enzima que degrada a clorofila.

Pelos dados dessa revisão, aqui expostos, pode-se verificar que o estudo

acerca dos efeitos dos ácidos orgânicos está restrito ao desenvolvimento de

plântulas, seja em meio de cultura, seja em vasos e que o número daqueles que

se referem as sementes é restrito.

Aos que se referem as sementes, usam, tão somente, extratos aquosos de

matéria vegetal em decomposição anaeróbica, com exceção de Lynch (1980) que

usou ácido acético em sementes de trigo. Sabe-se que no extrato aquoso, muitos

compostos estão misturados, de forma que é impossível saber-se qual afetou as

sementes e/ou as plântulas.

Além disso, não estão contemplados estudos acerca dos efeitos que os

ácidos orgânicos produzem em constituintes celulares, como amido, açúcares e

proteínas, e em enzimas, como a-amilase e fosfatase ácida. Por isso, esse

trabalho visa obter respostas acerca dos efeitos dos ácidos acético e propiônico

na qualidade fisiológica das sementes de arroz, cv BR IRGA-409, assim como no

crescimento de plântulas, medido pelo teor de clorofila e área foliar.

9

CAPÍTULO I

GERMINAÇÃO E VIGOR DE SEMENTES DE ARROZ cv BR IRGA-409

SUBMETIDAS AOS ÁCIDOS ACÉTICO E PROPIÔNICO

INTRODUÇÃO

Atualmente, o Brasil produz mais de doze milhões de toneladas de arroz

em casca, em todas as regiões, sendo, portanto uma lavoura de integração

nacional (IBGE, 2004). Contudo apenas na região sul o arroz é semeado em

várzeas com irrigação por gravidade, ficando, muitas vezes, exposta aos

poluentes que podem atingí-la através da água de irrigação.

O arroz, por ser de tão grande expressão agrícola, é necessário o

desenvolvimento de tecnologias para que, a cada ano, supere o produzido no

anterior. Dessa forma, o preparo do solo e a qualidade fisiológica das sementes

passam a ser características importantes. Todavia, com relação ao solo, a

intensidade de seu preparo, gerou problemas de fertilidade, pulverizando sua

camada arável. Para amenizar essa questão, em 1980 surgia no Rio Grande do

Sul a tecnologia do plantio direto.

10

Para o cultivo do arroz, também, é recomendada a semeadura sobre a palha.

Essa prática provoca a reestruturação do solo, retorno da matéria orgânica e da

fertilidade. Atualmente, se verifica que não há correlação direta entre maior

quantidade de matéria orgânica no solo e produção de arroz. O acúmulo de

matéria orgânica em decomposição e a condição de anaerobiose resultam na

produção de ácidos orgânicos que podem afetar a germinação e o

desenvolvimento das plântulas.

Entre os ácidos orgânicos produzidos estão o acético, o propiônico, o butírico,

o fórmico que, dependendo da qualidade e da quantidade da matéria orgânica, se

desprendem por anaerobiose diminuindo o estande da lavoura de arroz (Camargo

et al., 1993 a; 2001). Esses mesmos autores declaram a necessidade de se

estudar o comportamento dos ácidos orgânicos no solo, haja vista ser deficiente a

bibliografia sobre esse assunto.

Os trabalhos existentes descrevem o efeito desses ácidos sobre o

crescimento e desenvolvimento das plântulas, sendo omitidas as possíveis

alterações ocorridas ao nível de semente, pois, para germinar, é necessário

umidade, portanto é grande a possibilidade da presença de ácidos orgânicos no

solo que venham a prejudicar também a germinação.

Com isso, o objetivo do trabalho foi descrever os efeitos dos ácidos acético e

propiônico na qualidade fisiológica de semente e verificar seus possíveis prejuízos

no desenvolvimento das plântulas de arroz, cultivar BR IRGA-409, extensamente

usada nas lavouras do Rio Grande do Sul.

11

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi conduzido no Laboratório de Fisiologia de Sementes e em

Casa de Vegetação, do Departamento de Botânica, da Universidade Federal de

Pelotas. Sementes de arroz do cultivar BR IRGA-409, foram embebidas

previamente por 90 minutos, conforme curva de absorção realizada, em soluções

de ácido acético e em ácido propiônico nas concentrações de zero; 1; 2; 4; 8 e 16

ml L-1 e a seguir foram aplicados os seguintes teste para avaliação da qualidade

das sementes:

Teste de germinação (TG) – foi conduzido com 2.400 sementes divididas em

quatro repetições de 100 sementes por tratamento, utilizando-se como substrato

papel do tipo germitest previamente umedecido com água destilada (2,5 vezes o

peso do papel). As sementes tratadas foram semeadas no papel, enroladas,

colocadas em sacos plásticos escuros, vedados e postas em câmara BOD na

temperatura de 25ºC. A leitura foi realizada aos 14 dias após semeadura e os

valores foram expressos em porcentagem de germinação; primeira contagem da

germinação (PCG) – realizado conjuntamente com o teste de germinação aos 5

dias após semeadura. Os valores foram expressos em porcentagem de plântulas

normais (BRASIL, 1992).

Indice de velocidade de emergência (IVE) – 2.400 sementes divididas em

quatro repetições de 100 sementes por tratamento foram semeadas em bandejas

de poliestireno expandido com 200 células cada uma, sendo o substrato areia

lavada. A semeadura foi realizada manualmente a profundidade de três

12

centímetros aproximadamente e umedecidas freqüentemente. As observações

foram realizadas diariamente durante 21 dias e anotado o número de plântulas

emergidas por dia até que esse número permanecesse constante. Os valores

lidos foram colocados na seguinte fórmula, segundo metodologia de VIEIRA &

CARVALHO (1994):

IVE = (E1 – E0)N1 + (E2 – E1)/N2 +...+(En – En-1)/Nn; onde E0 é a contagem no

primeiro dia, E1 no segundo dia, ..., En no enésimo dia, N1 é o primeiro dia após

semeadura, N2 o segundo dia, ..., Nn o enésimo dia.

Emergência de plântulas em casa de vegetação (E) – foi instalado de forma

idêntica ao teste de velocidade de emergência em casa de vegetação, com

apenas uma contagem aos 21 dias após a data da semeadura e os resultados

foram expressos em porcentagem de emergência das plântulas.

Condutividade elétrica (CE) - foi determinada nos períodos de 3 e 24 horas de

incubação, utilizando-se 100 sementes divididas em quatro repetições de 25

sementes por tratamento, as quais foram colocadas em recipientes de vidro com

75 ml de água deionizada e mantidas em germinador com temperatura constante

de 25o C, após o pré-tratamento com os ácidos acético e propiônico. A leitura da

condutividade elétrica foi realizada em condutivímetro de bancada Digimed CD

21. As leituras foram transformadas pela seguinte fórmula:

CE = (leitura no condutivímetro – leitura da água deionizada)/ peso seco das

sementes. Os resultados foram expressos em ?Sm-1g-1 (VIEIRA & CARVALHO,

1994).

Determinação da biomassa fresca e seca e comprimento da parte aérea e da

raiz - determinado no teste de germinação (14 dias) e no de emergência de

plântulas (21 dias), em 10 plântulas por repetição, por tratamento, procedendo-se

a separação da parte aérea das raízes e logo efetuou-se a pesagem de cada uma

delas para obter a biomassa fresca. Os resultados foram expressos em g

plântula-1. A seguir realizaram-se as medidas da parte aérea e das raízes. Os

resultados foram expressos em milímetros. Após as partes das plântulas (a parte

aérea e raiz) foram colocadas em sacos de papel devidamente etiquetados e

levados para estufa a 70ºC até peso constante, sendo então novamente pesadas

para obter a biomassa seca. Os resultados foram expressos em g plântula-1.

O delineamento estatístico utilizado para todos os testes foi o inteiramente

casualizado, com exceção dos testes que envolveram biomassa fresca onde foi

13

usados blocos casualizados, para se evitar erros de coleta, devido ao calor na

casa de vegetação. As coletas, nesse caso, foram realizadas das oito horas até

as nove horas da manhã de cada dia. Os dados em porcentagem foram

previamente transformados pela fórmula: x = arc sen (X/100)1/2, e as médias

analisadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade, usando o programa

estatístico Statigraf 6.0 do Departamento de Estatística e Matemática da

Universidade Federal de Santa Maria.

14

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A porcentagem de germinação de sementes de arroz BR IRGA-409 tratadas

com diferentes concentrações do ácido acético variou de 94% a 37%, enquanto

que as tratadas com ácido propiônico de 94% a 69% (Tabela 1).

No teste de primeira contagem da germinação das sementes submetidas ao

ácido acético a variação foi de 88% a 31%, conforme a concentração do ácido,

apesar de que as concentrações zero; 1 e 2 ml L-1 não variaram estatisticamente.

As tratadas com ácido propiônico a variação ocorreu entre 88% a 50%,

decrescendo com o aumento da concentração. Nesse caso as concentrações 1;

2; 4 e 8 ml L-1 não variaram entre si, estatisticamente (Tabela 1).

Comparativamente o ácido acético reduziu significativamente tanto a germinação

e a primeira contagem da germinação, analisado pelas médias dos tratamentos,

em relação ao propiônico, demonstrando maior efeito fitotóxico.

A ação dos ácidos orgânicos sobre a germinação das sementes tem sido

pouco descrito, haja vista que a maior preocupação está voltada para o estágio de

plântula, quando os ácidos orgânicos estão em alta concentração no solo

(Camargo et al. 1993 a). Patrick (1971), verificou que altos níveis de fitotoxicidade

foram obtidos nos estágios iniciais da decomposição da matéria orgânica no solo,

tornando-se evidente nos três primeiros dias, o que culmina com a germinação

15

TABELA 1. Germinação (TG), primeira contagem da germinação (PCG); emergência de plântulas (E) e índice de velocidade de emergência (IVE) de sementes de arroz BR IRGA-409, submetidas as concentrações zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1 dos ácidos acético e propiônico, Pelotas, RS, 2003/2004

Tratamentos Ácido acético Ácido Propiônico

(ml L-1) TG (%) PCG (%) IVE E (%) TG (%) PCG (%) IVE E (%) Zero 94 a*

88 a 13 a 95 a 94 a 88 a 13 a 95 a

1 87 a

86 a 12 a 91 a 86 b 85 b 12 a 89 a

2 87 a

86 a 11 b 85 b 85 b 82 b 11 a 86 a

4 76 b

73 b 6 c 72 c 84 b 82 b 10 b 85 a

8 64 c

54 c 5 d 70 c 84 b 82 b 7 c 82 a

16 37 d

31 d 2 e 25 d 69 c 50 c 5 d 61 b

Média 74 69 8,1 73 83 79 9,6 83 CV (%) 6,81 2,50 4,29 5,29 3,49 8,07 9,89 2,57

F 112,75 152,65 12,17 43,16 37,08 67,23 3,74 30,94 * Valores com a mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

16

das sementes, atingindo a máxima concentração na terceira semana e declinando

após uma semana.

Esse mesmo autor observou redução da germinação de sementes de alface

colocadas sobre papel germitest umedecido com solução aquosa derivada da

decomposição anaeróbica, por 3 semanas, da palha de centeio. Igualmente Lynch

(1980) descreve que o ácido acético reduziu em 77% a germinação das sementes de

cevada, enquanto que o ácido propiônico as reduziu em apenas 35%.

Quanto ao índice de velocidade de emergência (Tabela 1) houve decréscimo

com o aumento da concentração dos ácidos acético e propiônico, entretanto verifica-

se que o ácido propiônico mostrou-se menos fitotóxico, pois as concentrações zero;

1 e 2 ml L-1 não variaram entre si, enquanto que com o ácido acético somente a

concentração de 1 ml L -1 é estatisticamente igual ao controle.

No teste de emergência de plântulas (Tabela 1) o ácido acético induziu

decréscimo significativo com o incremento da concentração do ácido, apenas as

concentrações zero e 1 ml L-1 não diferem entre si, mas diferem das demais,

demonstrando maior fitotoxicidade, enquanto que com o ácido propiônico as

concentrações zero; 1; 2; 4 e 8 ml L-1 não diferem entre si, apesar de haver redução

com o aumento da concentração do ácido. Apenas a concentração 16 ml L-1 foi a

que reduziu a emergência das plântulas, significativamente.

Poucas são as referências sobre a emergência de plântulas sob ação de

ácidos orgânicos. As que relatam utilizam-se de palhadas em incubação anaeróbica

onde os ácidos orgânicos são produzidos. Guenzi et al. (1967) verificaram que

palhadas de trigo, cevada, sorgo e milho em incubação produziram diferentes

quantidades de ácidos orgânicos. Em vista disso testaram suas fitotoxicidades na

cultura do trigo, analisando a emergência de plântulas durante dois anos

consecutivos. Dentre os resíduos vegetais, o de trigo foi o mais fitotóxico, pois

apresentou inibição de até 90%, na emergência das plântulas sendo considerado

pelos autores como autotoxicidade. A palhada do sorgo foi a menos fitotóxica, pois

somente 52% das sementes não emergiram.

Análises contidas na tabela 1 são comumente empregadas em laboratório e

casa de vegetação para fazerem estudos de diferenciação de lotes assim como

analisar a qualidade fisiológica das sementes, além disso, estudos como efeitos do

17

déficit hídrico, da ação de fitohormônios vegetais, de inseticidas aplicados em grãos

armazenados e alelopatia podem produzir alterações no vigor das sementes. É com

base nessas verificações que serão feitas as comparações com os dados aqui

obtidos.

Crocomo et al., (1989) verificaram o IVE para algodão, amendoim e feijão

tratadas com carbofuran; Pasin et al. (1991) utilizaram-se também do IVE para

verificar o comportamento das sementes de feijão ao déficit hídrico e Aragão et al.

(2001) avaliaram o efeito da citocinina no vigor de plântulas de milho. Em todos os

autores perceberam redução do IVE com o aumento da concentração dos

compostos nos tratamentos das sementes. Por fim, Medeiros e Luchesi, (1993)

verificaram que componentes alelopáticos, como extrato aquoso de Vicia faba L.

aplicado sobre sementes de alface reduziu drasticamente a germinação no período

de 48 horas, e no período de 96 horas, apenas 27% das sementes germinaram,

demonstrando efeito fitotóxico desse extrato e Rimando et al. (2001) verificaram que

extratos aquosos de raízes de arroz mostraram efeitos fitotóxicos na germinação do

milho, alface e plantas daninhas.

O teste da condutividade elétrica permite a medição da quantidade de

exsudatos liberados para a água de embebição durante o processo de germinação.

Essa liberação se deve a velocidade pela qual as membranas fosfolipídicas se

reorganizam. Quanto maior a velocidade de reorganização das membranas maior

será o vigor das sementes. Os exsudatos tais como íons inorgânicos, açúcares,

aminoácidos, enzimas, nucleosídeos e ácidos graxos, possuem cargas elétricas,

portanto são passíveis de medição por um condutivímetro (Dias e Marcos Filho,

1995).

No presente trabalho, a condutividade elétrica das sementes tratadas com os

ácidos acético e propiônico foi analisada nos períodos de 3 e 24 horas a partir do

início do teste (Tabela 2).

No período de 3 horas, nas sementes tratadas com ácido acético, as

concentrações zero; 1; 2 e 4 ml L-1 não diferiram entre si, porém diferiram das

concentrações 8 e 16 ml L-1, apesar de que essas últimas não diferiram entre si. No

período de 24 horas as concentrações zero; 1; 2 ml L-1 não diferiram entre si, mas

diferiram das demais, enquanto que as concentrações 4; 8 e 16 ml L1 não diferiram

18

entre si. Percebe-se que com o aumento da concentração e do tempo de incubação

houve aumento da liberação de eletrólitos para a água de embebição.

Para o ácido propiônico, na terceira hora as concentrações 1; 2; 4 e 8 ml L -1 não

diferiram entre si, mas diferiram das demais. A concentração zero diferiu da 16 ml

L-1, enquanto que na vigésima quarta hora as concentrações zero e 1 ml L-1 não

diferiram entre si, mas diferiram das demais, porém essas não diferiram entre si.

TABELA 2. Condutividade elétrica de sementes da cultivar BR-IRGA 409 tratadas com concentrações (zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1) de ácido acético e propiônico em dois períodos (3 e 24 horas), Pelotas, RS, 2003/2004

Tratamentos (ml L-1)

Acido acético (µS m-1 g-1)

Acido propiônico (µS m-1 g-1)

3º hora 24º hora 3º hora 24º hora

Zero 650 b*

2250 b 650 c 2250 b

1 650b

2240 b 840 b 2570 b

2 690b

2190 b 810 b 2930 a

4 880b

2700 a 880 b 2980 a

8 1250 a

2960 a 890 b 2970 a

16 1300 a

3070 a 1040 a 2960 a

Média 903,3 2568,3 851,6 2776,6 CV (%) 15,1 16,5 8,5 7,9

F 7,0 8,4 12,6 11,1 * Valores com a mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

É possível dizer que, pelos valores observados, houve acréscimo da 3ª hora

para a 24ª hora, como era de se esperar, pois ambos os ácidos provocaram aumento

de eletrólitos na água de incubação.

19

O teste da condutividade elétrica é realizado com freqüência nas análises de

sementes com a finalidade de determinar o seu vigor. É usado também para a

pesquisa de tratamentos de sementes com fitohormônios, com soluções salinas,

além de medirem diferenças genótípicas entre cultivares e variedades. Não há

descrição com referência aos ácidos orgânicos.

Para se realizar uma comparação entre os dados aqui obtidos e os descritos na

bibliografia existente, utilizou-se Aragão et al. (2002) que verificaram aumento de

exsudação na água de embebição de sementes de feijão quando submeteram essas

sementes a vários ciclos de hidratação-secagem, assim como Bittencourt et al.

(2000) quando trataram sementes de milho com inseticidas sistêmicos. Silveira et al.

(2000 a) analisando o vigor de sementes de arroz com ácido salicílico perceberam

que as concentrações menores permitiram mais rápida organização do sistema de

membranas da semente, entretanto das concentrações maiores essa reorganização

foi mais lenta e, por fim, Roveri -José et al. (2001) utilizaram a condutividade elétrica

para diferenciar cultivares de pimentão.

Relacionando a condutividade elétrica (Tabela 2) com o teste padrão de

germinação (Tabela 1) percebe-se que ambos os ácidos causaram efeitos fitotóxicos

e que as maiores doses determinaram menor germinação e maior liberação de

exsudatos, portanto reduzindo a qualidade das sementes.

No final do teste de germinação, aos 14 dias, plântulas foram coletadas para

ser medido o comprimento da parte aérea e da raiz. As médias de cada tratamento

estão na tabela 3.

Nas sementes tratadas com ácido acético percebe-se que o comprimento da

parte aérea decresceu com o aumento da concentração, apenas na concentração de

16 ml L-1, que diferiu das demais, houve redução significativa no comprimento da

parte aérea. Já no comprimento da raiz, as concentrações de 8 e 16 ml L-1 não

diferiram entre si, mas diferiram das demais. A concentração de 1 ml L-1 promoveu

maior comprimento, embora não tenha diferido do controle e das concentrações 2 e

4 ml L-1.

Nas sementes tratadas com ácido propiônico, o comprimento da parte aérea

não variou estatisticamente com a variação da concentração, enquanto que para o

comprimento das raízes houve maior variação estatística. As concentrações zero; 1;

20

2 ml L-1 não variaram entre si e promoveram pequeno estímulo no alongamento da

raiz; a concentração 4 ml L-1 diferiu das demais e as concentrações 8 e 16 ml L-1

não diferiram entre si. As três últimas concentrações promoveram redução no

comprimento da raiz em relação as demais concentrações.

Ambos ácidos tiveram comportamento semelhante quanto ao comprimento da

parte aérea aos 14 dias, pois apenas a concentração de 16 ml L-1 do ácido acético

provocou redução significativa quando o ácido acético foi aplicado. Já para a raiz,

nesse mesmo tempo, a comparação entre os ácidos demonstra que, por um lado, o

ácido acético reduziu o comprimento para as concentrações de 8 e 16 ml L-1 e

apenas a concentração de 4 ml L-1 provocou alongamento acima da média. Por outro

lado, o ácido propiônico provocou alongamento acima da média nas concentrações

de 2 e 4 ml L-1 e pequena redução, não significativa, abaixo da média, na

concentração de 16 ml L-1.

21

TABELA 3. Comprimento das partes aéreas e das raízes, aos 14 dias, das sementes de arroz BR IRGA-409 tratadas com as concentrações zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1 ácido acético e ácido propiônico, Pelotas, RS, 2003/2004

Comprimento aos 14 dias (mm) Ácido acético Ácido propiônico

Tratamentos

(ml L-1)

Parte aérea Raiz Parte aérea Raiz

Zero 65 a*

73 a 65 a 73 a

1 70 a

75 a 66 a 78 a

2 62 a

67 a 63 a 74 a

4 61 a

59 a 61 a 69 b

8 59 a

37 b 61 a 53 c

16 18 b

15 b 61 a 49 c

Média 55,8 54,9 63,4 66,0 CV (%) 12,24 15,32 18,99 19,31

F 9,62 9,47 1,32 4,46 * Valores com a mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

Em meio de cultura as plântulas de arroz BRS 7 “Taim” tiveram suas partes

aéreas e suas raízes sensivelmente afetadas pelo ácido acético, apesar de que

Sousa & Bortolon (2002) tenham realizado essas análise aos 13 dias após

semeadura.

Estudos dos efeitos de resíduos vegetais, misturados a sílica e adicionados em

meio de cultura, sobre o comprimento da raiz e da parte aérea de milho, foram

realizados por Bhowmik & Doll (1982), que verificaram haver liberação de ácidos

orgânicos em mistura no meio e, portanto, atribuíram a essa mistura de ácidos o

efeito de inibição de ambas partes da planta com o aumento da concentração dos

resíduos vegetais.

Resultados semelhantes foram encontrados por Rao & Mikkelsen (1977)

quando analisaram comparativamente os ácidos acético, propiônico e butírico em

arroz. Esses autores concluíram que o ácido acético foi o que provocou maior

redução tanto da parte aérea quanto das raízes.

22

Reduções significativas na parte aérea e de raízes foram observadas por

Patrick (1971) em alface e Wallace & Whitehand (1980) em trigo, quando trataram

sementes com solução aquosa derivada da incubação da palha de centeio. Esses

últimos autores verificaram que o ácido acético foi o que mostrou maior porcentagem

de inibição, seguido pelo ácido propiônico e por último o butírico.

O ácido acético apresenta efeito mais fitotóxico do que o propiônico para as

raízes do que para a parte aérea (Camargo et al. 1993 a). Além disso, na raiz das

plântulas cujas sementes foram tratadas com ácido propiônico percebe-se efeito

estimulatório nas concentrações menores. Esse efeito tem como causa provável a

capacidade das raízes de plântulas de arroz amenizar os efeitos tóxicos dos ácidos

orgânicos através do aerênquima que as raízes possuem (Luxmoore et al. 1970;

Camargo et al. 1995), apesar do teste ter sido realizado com papel germitest,

portanto na ausência de solo.

Após medição pesou-se a parte aérea e a raiz separadamente para se obter a

biomassa fresca e seca, os valores médios estão na tabela 4.

A biomassa fresca da parte aérea e da raiz (Tabela 4) oriundas das plântulas

cujas sementes foram tratadas com ácido acético possui comportamento

semelhante, pois se verifica um estímulo na concentração de 1 ml L-1 para após

haver decréscimo. Esse estímulo, em ambas as partes da plântula não difere das

concentrações 1 e 2 ml L-1, entretanto a concentração de 4 ml L-1 não diferiu da

concentração zero, para a parte aérea. Nessa concentração, para a raiz, percebe-se

que não houve diferença das concentrações de 1 e 2 ml L-1 As concentrações 8 e 16

ml L-1 diferiram das demais, visto que reduziram significativamente a biomassa

fresca da parte aérea e da raiz.

23

TABELA 4. Biomassa fresca e seca da parte aérea e da raiz das plântulas de arroz BR IRGA-409 tratadas com as concentrações zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1 ácido acético e ácido propiônico, aos 14 dias, Pelotas, RS, 2003/2004

Tratam.

Biomassa fresca (g plântula-1) Biomassa seca (g plântula-1)

(ml L-1) Ácido acético

Ácido Propiônico

Ácido acético

Ácido propiônico

Parte aérea

Raiz Parte Aérea

Raiz Parte aérea

Raiz Parte aérea

Raiz

Zero 0,30b*

0,24b 0,30b 0,24a 0,05a 0,04a 0,05a 0,04a

1 0,41a

0,31a 0,35a 0,24a 0,05a 0,03a 0,05a 0,04a

2 0,39a

0,21ab 0,34ab 0,23a 0,05a 0,03a 0,05a 0,04a

4 0,31b

0,18a 0,35ab 0,22a 0,04b 0,03a 0,04b 0,03b

8 0,18c

0,08c 0,30ab 0,23a 0,04b 0,02b 0,04b 0,03b

16 0,17c

0,07c 0,19c 0,13b 0,02c 0,02b 0,04b 0,03b

Média 0,297 0,18 0,30 0,21 0,04 0,05 0,04 0,03 CV (%) 15,6 31,6 14,5 23,1 11,1 16,8 9,0 10,5

F 67,87 51,3 23,05 7,91 56,08 52,35 6,47 4,80 * Valores com a mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

A biomassa fresca da parte aérea das plântulas quando as sementes foram

tratadas com ácido propiônico (Tabela 4) apresentou pequeno estímulo nas

concentrações 1; 2 e 4 ml L-1 em relação à concentração zero, para, a partir daquela,

haver redução. A concentração de 16 ml L-1 reduziu significativamente a biomassa

fresca da parte aérea. Para a raiz percebe-se que não houve diferença significativa

entre as concentrações zero; 1; 2; 4 e 8 ml L-1, porém a concentração de 16 ml L-1

diferiu das demais, reduzindo significativamente a biomassa fresca da raiz.

A biomassa seca da parte aérea das plântulas cujas sementes foram tratadas

com ácido acético (Tabela 4) mostra decréscimo com o aumento da concentração do

ácido, apesar de que as concentrações zero; 1 e 2 ml L-1 não diferiram entre si. As

concentrações 4 e 8 ml L-1 não diferiram entre si, mas diferiram das demais e a

concentração de 16 ml L-1 diferiu das demais, reduzindo a biomassa seca. Para a

raiz, percebe-se redução com o aumento da concentração do ácido acético, apesar

24

de que as concentrações 1; 2 e 4 ml L-1 não diferem entre si e do controle. Já as

concentrações 8 e 16 ml L-1 não diferiram entre si, mas diferiram das demais,

reduzindo a biomassa seca.

A biomassa seca da parte aérea das plântulas oriundas das sementes tratadas

com ácido propiônico (Tabela 4) decresceu com o incremento da concentração do

ácido. As concentrações zero; 1; e 2 ml L-1 produziram o mesmo efeito, enquanto

que as concentrações 4; 8 e 16 ml L-1 não diferiram entre si. Para a raiz, percebe-se

uma semelhança na biomassa seca entre as concentrações zero; 1 e 2 ml L-1 pois

não diferiram entre si, mas diferiram das demais. As concentrações 4; 8 e 16 ml L-1

não diferiram entre si, mas diferiram das demais reduzindo a biomassa seca da raiz.

A análise do efeito da solução aquosa, resultante da matéria seca em

decomposição, no peso fresco da parte aérea e no sistema radicular de plântulas de

milho, comprovou aumento na porcentagem de inibição com o aumento da

concentração de palha na solução aquosa (Bhowmik & Doll, 1982).

O efeito dos ácidos acético e butírico sobre a biomassa seca da parte aérea de

plântulas de arroz BR IRGA-409 foi estudado por Camargo et al. (1993 b). Foi

verificado a redução na ordem de 36% e 62% respectivamente. Com relação ao

peso da parte aérea, a redução foi de 48% e 64% respectivamente. Os autores

observaram maior fitotoxicidade do ácido butírico em relação ao acético, apesar de

não terem explicitado a ação desses ácidos sobre a biomassa seca nas plântulas.

O crescimento da parte aérea e do sistema radicular de arroz BRS 7 “Taim” foi

analisado por Sousa & Bortolon (2002), em meio de cultura. Foi verificada a redução

do peso da matéria seca da parte aérea com o aumento das concentrações do ácido

acético. Para a raiz, os autores não observaram diferença estatisticamente

significativa, mas ressalvam que apesar da redução do comprimento com o aumento

da concentração do ácido as raízes ocupavam maior raio, o que talvez tenha

contribuído para igualar os pesos da matéria seca.

Com a finalidade de traçar um paralelo entre os efeitos dos ácidos orgânicos e

os efeitos que causam a salinidade em arroz e outras culturas, observa -se que

Campos & Assunção (1990 a; b) encontraram significância na redução da matéria

seca da parte aérea e da raiz quando trataram sementes de arroz IAC 25 e IAC 47

com soluções crescentes de NaCl. Resultados semelhantes foram encontrados por

25

Moraes & Menezes (2003) em soja, quando o efeito do NaCl provocou redução da

biomassa seca com o abaixamento do potencial osmótico.

Como se pode observar, a salinidade provoca extrusão de água das partes

vegetais, reduzindo o peso seco. Pelos resultados aqui obtidos, é provável que os

ácidos orgânicos, acético e propiônico, provoquem, mesmo que de forma diferente, a

liberação de água pelas células vegetais, reduzindo significativamente a biomassa

seca, principalmente nas concentrações maiores. Percebe-se igualmente que a

biomassa seca da raiz permaneceu sempre menor que a da parte aérea e, ainda, o

ácido propiônico produziu menor efeito deletério do que o ácido acético.

Com a finalidade de analisar os efeitos dos ácidos acético e propiônico no

desenvolvimento das plântulas em casa de vegetação, foi realizado no final do teste

de emergência, aos 21 dias, a coleta das plântulas de arroz. Separada a parte aérea

da raiz seus comprimentos foram medidos. As médias de cada tratamento estão

contidas na tabela 5.

O comprimento da parte aérea aos 21 dias das plântulas oriundas das

sementes que foram tratadas com ácido acético (Tabela 5) foi reduzido a partir da

concentração de 4 ml L-1 com o aumento da concentração. Percebe-se que a

concentração de 1 ml L-1 provocou pequeno estímulo no crescimento da parte aérea,

embora as concentrações zero; 1 e 2 ml L-1 não diferiram entre si. Houve drástica

redução no crescimento da parte aérea nas concentrações 8 e 16 ml L-1 com

diferença significativa entre essas concentrações. As reduções foram de 52% e 65%,

respectivamente, em relação à concentração zero.

O comprimento da raiz teve comportamento semelhante ao da parte aérea

(Tabela 5), inclusive as concentrações de 1 e 2 ml L-1 provocaram pequeno aumento

do comprimento, mas não significativo em relação ao controle. Nas concentrações 8

e 16 ml L-1 percebe-se igualmente drástica redução do comprimento da raiz na

ordem de 59% e 55%, respectivamente.

Para a parte aérea das plântulas cujas sementes foram tratadas com ácido

propiônico, aos 21 dias, (Tabela 5), teve seu comprimento reduzido com o aumento

da concentração, apesar de que as concentrações 1; 2 e 4 ml L-1 não diferiram entre

si, mas diferiram das demais. As concentrações 8 e 16 ml L-1 diferiram entre si e das

26

demais e provocaram maior redução no comprimento, na ordem de 21,6% e 38,8%,

respectivamente, em relação a concentração de 1 ml L -1.

TABELA 5. Comprimento da parte aérea e da raiz aos 21 dias de plântulas de arroz BR IRGA-409 tratadas com as concentrações zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1 dos ácidos acético e propiônico, Pelotas, RS 2003/2004

Comprimento aos 21 dias (mm ) Ácido acético Ácido propiônico

Tratamentos

(ml L -1) Parte aérea Raiz Parte aérea Raiz 0

189a* 118a 105b 188a

1 191a

134a 157a 195a

2 168a

124a 140a 195a

4 126b

111a 143a 169b

8 90c

70b 123b 161b

16 65c

53c 96c 122c

Média 138,1 101,6 123,1 171,6 CV (%) 12,6 13,9 17,1 19,8

F 50,93 21,13 16,35 27,30 * Valores com a mesa letra não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

O comportamento da raiz das plântulas derivadas das sementes tratadas com

ácido propiônico (Tabela 5) mostrou estímulo com o aumento da concentração até 2

ml L-1 apesar de não diferir estatisticamente da concentração zero e 1 ml L-1. Já as

concentrações 4 e 8 ml L-1 não diferiram entre si, mas diferiram das demais e

provocaram redução no comprimento da raiz. Por fim a concentração 16 ml L-1 foi a

que reduziu o comprimento da raiz na ordem de 24%, em relação ao controle.

As concentrações mais altas de ambos os ácidos podem ter provocado efeito

inibitório no processo de divisão celular, tanto para a parte aérea como para a raiz,

de forma a inibir o seu alongamento, apesar de que Rao & Mikkelsen (1976) tenham

27

sugerido inibição na translocação das reservas das sementes, provocando severas

injúrias na elongação das raízes. Enquanto que nas concentrações mais baixas, o

estímulo verificado, pode ter sido devido ao acúmulo de água nas células, permitindo

seu alongamento, mas não estímulo na divisão celular.

A comparação dos efeitos da adição de palha de arroz incubada, na qual havia

produção de ácido acético, com a não incubada, em plantio de arroz, em casa de

vegetação, foi realizado por no qual verificaram decréscimo na ordem de 51,5 cm

quando a palha de arroz incubada foi aplicada sobre o solo, enquanto que a não

incubada (controle) o comprimento foi de 71,3 centímetros.

O cultivo de plântulas de arroz em solução nutritiva com a adição de ácido

acético e butírico foi realizado por Camargo et al. (1993 a) onde observaram

significativa redução no comprimento da parte aérea e na elongação das raízes nas

concentrações mais elevadas, sendo que para o ácido butírico a significância foi

maior do que o ácido acético. Esses resultados corroboram para os aqui

encontrados, pois a concentração de 16 ml L-1 de ácido acético reduziu os

comprimentos da parte aérea e raízes.

Prejuízos na elongação da parte aérea e do sistema radicular foi observado por

Camargo et al. (1993 b) quando ácidos orgânicos voláteis foram produzidos em solo

glei pouco húmico onde o arroz foi cultivado. Os autores concluíram que adição de

20 t ha-1 de palha de arroz em solo alagado produziu altas taxas de ácidos orgânicos

voláteis em quantidades prejudiciais.

Reduções nos comprimentos de parte aérea e da raiz, como no acúmulo de

massa seca, na cultura do arroz, cultivado em solos que continham resíduos de

cultivo em elevada proporção, foi verificado por Camargo et al. (1995), e esses

autores concluíram que a redução foi devido a alterações a adsorção de nutrientes, e

que a adição de palha, pode diminuir a camada oxidada da rizosfera e, por

conseqüência, a atividade fisiológica da raiz fica prejudicada.

Já Sousa & Bortolon (2002), utilizando solução nutritiva, cultiva ram plântulas de

arroz da cultivar BRS-7 “Taim” em presença de acido acético e verificaram que

houve redução no comprimento da raiz e da parte aérea. Apesar dos autores

concluírem o experimento em 13 dias, é possível inferir que aos 21 dias o

28

comportamento dessa cultivar, em meio de cultura com ácido acético, também

apresentasse resultados análogos.

As reduções do comprimento da parte aérea e da raiz, observadas por Andrade

et al. (2003) devem-se ao fato de que os ácidos orgânicos afetaram o aspecto

nutricional das plântulas de arroz em situação de alagamento, pois, principalmente o

fósforo, transforma-se em fósforo inorgânico (Pi) e fósforo orgânico (Po) impedindo

sua absorção por parte das raízes.

A estimulação da raiz verificada pela ação dos ácidos acético e propiônico pode

ser devido ao fato do arroz possuir capacidade de amenizar efeitos tóxicos dos

ácidos pela presença de espaços porosos (aerênquima) no córtex da raiz, que é

capaz de oxidar a rizosfera (Camargo et al.1995). Todavia percebe-se que nas

concentrações 8 e 16 ml L-1 de ácido acético e propiônico houve redução

significativa, ao que se pode inferir que apesar da ação fitotóxica as raízes se

desenvolveram na presença dos ácidos.

Na tabela 6 verificam-se as biomassas fresca e seca, aos 21 dias, da parte

aérea e da raiz das plântulas de arroz cujas sementes foram tratadas com os ácidos

acético e propiônico.

A biomassa fresca da parte aérea e da raiz das plântulas oriundas de sementes

de arroz BR IRGA-409 tratadas com ácido acético (Tabela 6), tiveram estimulação na

concentração de 1 ml L-1 em relação ao controle. Entretanto a partir da

concentração 2 ml L-1 houve redução com o aumento da concentração do ácido. A

estimulação no alongamento da raiz foi maior do que a da parte aérea, chegando ao

percentual de 190%. A redução provocada pela concentração de 16 ml L-1, para a

parte aérea foi de 87%, enquanto que para a raiz foi de 48%, na mesma

concentração.

A biomassa fresca da parte aérea e da raiz das plantas derivadas das sementes

de arroz BR IRGA-409 tratadas com ácido propiônico (Tabela 6) demonstraram

comportamento semelhante àquelas tratadas com ácido acético. Houve igualmente

estimulação pela concentração de 1 ml L-1, em relação à concentração zero num

percentual de 290%. Entretanto as concent rações subseqüentes de 2 e 4 ml L-1

ainda permaneceram acima da concentração zero, para a parte aérea, enquanto que

para a raiz ainda mais a concentração de 8 ml L-1 permaneceu acima do controle. As

29

reduções, da parte aérea e da raiz, provocada pela concentração mais alta de ácido

propiônico foi de 52,9% e 34,2%, respectivamente.

TABELA 6. Biomassa fresca e seca da parte aérea e da raiz de plântulas de arroz BR-IRGA 409, oriundas de sementes tratadas com as concentrações zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1 dos ácidos acético e propiônico, aos 21 dias, Pelotas, RS, 2003/2004

Biomassa fresca (g plântula-1)

Biomassa seca (g plântula-1)

Ácido Acético

Acido Propiônico

Ácido acético

Acido propiônico

Tratam.

(ml L-1)

Parte aérea

Raiz Parte aérea

Raiz Parte aérea

Raiz Parte aérea

Raiz

Zero 0,85b*

0,35c 0,85c 0,35d 0,16b 0,17c 0,16c 0,17d

1 0,93a

1,29a 1,25a 1,60ª 0,22a 0,48a 0,37a 0,55a

2 0,88b

1,17a 1,63b 1,58ª 0,28a 0,42a 0,32a 0,47a

4 0,31c

0,77b 1,63b 1,20b 0,06c 0,31b 0,23b 0,37b

8 0,18c

0,19d 0,43d 0,58c 0,02c 0,10d 0,13d 0,21c

16 0,11d

0,18d 0,40d 0,23e 0,02c 0,10d 0,11d 0,10e

Média 0,54 0,65 1,03 0,92 0,12 0,31 0,22 0,40 CV (%) 12,7 17,9 15,9 19,9 18,6 16,9 18,5 14,2

F 675,38 305,39 212,42 168,57 467,70 288,51 53,96 278,53 * Valores com a mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

Baseado no percentual de estímulo e de redução é possível se verificar que o

ácido acético demonstrou maior efeito fitotóxico que o ácido propiônico, pois a

estimulação foi maior e as reduções menores.

A biomassa seca da parte aérea das plântulas provenientes das sementes de

arroz BR IRGA-409 das plântulas cujas sementes foram tratadas com ácido acético

(Tabela 6), mostrou maior crescimento nas concentrações 1 e 2 ml L-1 em relação ao

controle, atingindo cerca de 70% e, a partir dessa concentração, houve diminuição

da biomassa nas concentrações 4; 8 e 16 ml L-1, apesar dessas últimas não

30

apresentarem diferença estatística. A biomassa seca das raízes apresentou

igualmente estimulação nas concentrações de 1 e 2 ml L-1, embora não diferindo

entre si. O estímulo chegou a cerca de 600% em relação ao controle. A partir da

concentração de 4 ml L-1 se percebe redução significativa e nas concentrações de 8

e 16 ml L-1 houve decréscimo mais acentuado em relação as demais concentrações.

A biomassa seca da parte aérea das plântulas cujas sementes de arroz BR

IRGA-409 tratadas com ácido propiônico (Tabela 6), mostrou aumento nas

concentrações de 1 e 2 ml L-1, embora não diferindo entre si. Esse estímulo atingiu

cerca de 130%. A partir da concentração 4 ml L-1 houve decréscimo, sendo que as

concentrações 8 e 16 ml L-1 não diferirem entre si. A biomassa seca da raiz mostrou

o mesmo comportamento da parte aérea, embora nesse caso a estimulação tenha

atingido cerca de 69% na concentração de 1 ml L -1. Na concentração de 4 ml L-1 se

percebe redução significativa em relação as demais concentrações, sendo que esse

decréscimo se acentuou com o incremento da concentração do ácido propiônico. A

redução, nesse caso, atingiu cerca de 80% em relação a concentração de 1 ml L-1.

Os dados da tabela 5 demonstram coerência com os da tabela 6, pois o

estímulo apresentado no comprimento da parte aérea e da raiz das plântulas

tratadas com ácido acético e da raiz das tratadas com ácido propiônico refletiu-se em

suas biomassas fresca e seca. A exceção nesse caso foi a parte aérea das plântulas

derivadas das sementes tratadas com ácido propiônico, pois ocorreu redução no

comprimento com o aumento da concentração e estimulação da sua biomassa fresca

seca nas concentrações 1 ml L-1.

De forma geral, o incremento da concentração reduziu tanto as biomassas

frescas da parte aérea e da raiz, assim como suas biomassas secas,

indiferentemente se foram tratadas com ácido acético ou ácido propiônico.

A redução do sistema radicular, principalmente, foi observado por Camargo et

al. (1993 a) analisando plântulas de arroz BR IRGA-409 cultivado em solução

nutritiva. Embora tenha ocorrido redução nas raízes, observado pela massa seca, os

autores perceberam estimulação provocada pelos ácidos acético e butírico nas

concentrações menores, tendo o mesmo acontecido com a parte aérea. Acreditam

esses autores que o sistema radicular do arroz possui um mecanismo que permite a

31

proteção contra efeitos tóxicos de elementos químicos em suas formas reduzidas e

em pequenas concentrações, nos solos sob condições de anaerobiose.

A redução das biomassas secas da parte aérea e da raiz foi analisada por

Patrick (1971) e Rao & Mikkelsen (1976; 1977) em alface e arroz, respectivamente,

provocado pela redução da nutrição. Os autores relatam que os ácidos orgânicos

voláteis resultantes da decomposição da matéria orgânica no solo interferem na

absorção de nutrientes nas culturas citadas. Diversos autores (Takijima et al. 1960;

Mitisiu et al. 1960; Baba et al. 1965) citados por Camargo et al. (1995) relatam

reduções na absorção de P; K e Si na cultura do arroz irrigado em concentrações

acima de 1mmol L-1 de ácido acético.

Camargo et al. (1993 b) relatam que a diminuição da absorção desses

nutrientes pela raiz deve-se ao fato de ocorrer inibição dos metabólitos à respiração

celular da raiz. Somando-se a isso os ácidos orgânicos voláteis interferem no

transporte de metabólitos e de enzimas glicolíticas solúveis no citossol e as ligadas

ao sistema de endomembranas, com as responsáveis pela síntese de

polissacarídeos e a ATPase (Radamoss et al. (1976), citado por Camargo et al. 1993

b).

Extratos aquosos de solos que continham resíduos vegetais de centeio, cevada,

trigo e capim timóteo (Phleum pratense (L.), separadamente adicionados ao solo, em

vasos, em casa de vegetação, estimulou o crescimento e a biomassa fresca de

plântulas de milho colhidas aos 28 dias, entretanto as concentrações de 5 e 10g L-1

desses mesmos resíduos, reduziram na ordem de 35% as raízes e de 31% a parte

aérea (Bhowmik & Doll, 1982).

32

CONCLUSÕES

Em sementes de arroz, na cultivar BR IRGA-409, submetidas aos efeitos dos

ácidos acético e propiônico, a germinação, a primeira contagem da germinação, a

emergência das plântulas e o índice de velocidade de emergência de plântulas foram

reduzidas.

O efeito dos ácidos acético e propiônico foi o de aumentar a lixiviação de

metabólitos com o aumento da concentração.

Nos comprimentos da parte aérea e da raiz aos 14 dias e 21 dias, assim como

em suas biomassas fresca e seca, no mesmo período, houve pequeno estímulo na

concentração mais baixa e redução nas concentrações mais altas, em plântulas

oriundas de sementes tratadas com ambos os ácidos.

Maiores estudos se fazem necessário com a finalidade de se estabelecer a

ação dos ácidos orgânicos sobre o metabolismo das plantas de arroz.

33

CAPÍTULO II

SOLUBILIZAÇÃO DE RESERVAS, ATIVIDADE ENZIMÁTICA E

DETERMINAÇÃO DA CLOROFILA E DA ÁREA FOLIAR EM

ARROZ BR IRGA-409 SUBMETIDO AOS ÁCIDOS

ACÉTICO E PROPIÔNICO

INTRODUÇÃO

No Brasil o arroz ocupa atualmente uma área de 3,58 milhões de hectares com

um rendimento médio de 3,54 t ha-1, o que o faz um dos maiores produtores desse

cereal no mundo. No Rio Grande do Sul são cultivados cerca de 1,0 milhão de

hectares com arroz irrigado, fazendo com que seja um dos estados que mais

produzem (IBGE, 2004).

As tecnologias de cultivo do arroz fizeram com que, ano a ano, a sua produção

aumentasse de forma que os investimentos referentes ao uso de insumos e

maquinário se tornassem extremamente importantes para produzir cada vez mais.

Entretanto isso provocou a pulverização do solo, redução no teor de matéria

orgânica e, por conseqüência, o uso de mais adubo para, pelo menos, manter

produção.

34

Todavia na década de 1980, surgia a tecnologia do plantio direto. Nesse novo

sistema de cultivo a cultura é instalada sobre os resíduos do cultivo anterior somado

ao da pastagem que fora implantada com a finalidade de engorde de gado, no

inverno. Esse sistema permite a recuperação da estrutura física e química do solo,

sobretudo da matéria orgânica.

Entretanto, pelo uso dessa tecnologia, observou-se que o estande final da

cultura fica prejudicado, pois há a liberação de ácidos orgânicos devido a

decomposição da matéria orgânica. Dentre os ácidos produzidos dessa forma os

ácidos acético e propiônico são os principais. Além desses são produzidos também

os ácidos butírico, lático, vanílico (Patrick 1971; Camargo et al. 2001).

No processo de germinação ocorre o reinício do crescimento do embrião

paralisado nas fases finais do desenvolvimento da semente. Esse processo requer a

mobilização de reservas tais como amido, açúcares e prote ínas. Além disso, ocorre

também a ativação do sistema enzimático, pois enzimas hidrolíticas como a ? -

amilase e a fosfatase ácida são produzidas para desdobrarem as reservas

nutricionais e alimentarem o eixo embrionário no interior da semente.

No aspecto fisiológico a germinação inicia pela embebição das sementes,

enquanto que no físio-bioquímico está o aumento da respiração, a digestão

enzimática das reservas, mobilização e assimilação dessas reservas pelo embrião,

permitindo o alongamento e diferenciações celulares (Popinigis, 1977; Bewley &

Black, 1994).

Como a germinação necessita de água do solo e na solução do solo é onde

estão os ácidos orgânicos, o objetivo desse trabalho é o de verificar o efeito dos

ácidos acético e propiônico sobre o teor de amido, açúcares, proteína totais, clorofila

a e b e área foliar, assim como a atividade das enzimas digestivas ? -amilase e

fosfatase ácida no cultivar de arroz BR IRGA-409.

35

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi conduzido no Laboratório de Fisiologia de Sementes no

Departamento de Botânica, da Universidade Federal de Pelotas. Sementes de arroz

do cultivar BR IRGA 409, foram embebidas por 90 minutos em soluções de ácido

acético e em ácido propiônico nas concentrações zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1 e a

seguir determinada a composição química (açúcares totais, amido e proteínas),

atividade total das enzimas ? -amilase e fosfatase ácida e o crescimento das

plântulas por meio da clorofila a e b e área foliar.

Para a análise do açúcar solúvel, amido e proteína foram coletadas 10 gramas

de semente por tratamento e embebidas pelo tempo de noventa minutos. Após foram

secadas e moídas em moinho, colocadas em vidros etiquetados e armazenados em

dessecador.

Teor de açúcar solúvel – foram pesados 0,25 gramas de farinha por

tratamento e colocados em tubos de centrífuga onde se adicionou 20 ml de etanol

85%, agitou-se e centrifugou-se a 3.000 rpm por 10 minutos. O sobrenadante foi

coletado em tubos de ensaio. Desses foram retiradas quatro alíquotas de 0,5 ml,

colocados em tubos de ensaio onde se adicionou 0,5 ml de água e 3,0 ml de

antrona, conforme metodologia de Clegg (1956). Esses tubos foram levados ao

banho-maria fervendo pelo tempo de 3 minutos, retirados após foram colocados em

água fria. As leituras foram feitas em espectrofotômetro no comprimento de onda de

36

620 nm. O branco para calibração do aparelho foi feito com 1,0 ml de água e 3, ml de

antrona. Os valores lidos foram comparados a uma curva padrão de glicose a 0,01%

realizado conjuntamente com a análise. As leituras foram transformadas pela

fórmula:

Açúcar Solúvel = {[(? g. 72)/1000) (20/alíquota]}/ (1g de semente/0,25 de farinha)

onde ? g = (leitura – a)/ b; a e b são valores obtidos na curva padrão. Os resultados

foram expressos em ?g açúcar. g semente-1;

Teor de amido – no resíduo do açúcar, nos tubos da centrífuga, se adicionou

20 ml de H2SO4 a 0,2N e procedeu-se nova centrifugação a 3.000 rpm por 10

minutos. Coletou-se o sobrenadante em tubos de ensaio e colocou-se em banho-

maria fervendo por 10 minutos para hidrolizar o amido. Para a análise coletou-se

desses tubos quatro alíquotas de 0,5 ml, adicionou-se 0,5 ml de água e 3,0 ml de

antrona, conforme metodologia de McCready et al. (1950). Os tubos foram então

postos para ferver por 3 minutos e depois colocados em água fria. As leituras foram

feitas em espectrofotômetro a 620 nm e transformadas pela seguinte fórmula:

Amido Solúvel = [(? g. 72. 0,5)/1000].[20/(1g.0,2)]. Os resultados foram expressos em

? g amido g semente-1;

Teor de proteínas totais – da farinha foram coletadas quatro amostras de 0,5g

por tratamento e colocadas em tubos de centrífuga juntamente com 20 ml de

KH2PO4. Os tubos foram agitados e colocados na centrífuga a 3.000 rpm por 10

minutos. Após o sobrenadante foi recolhido em tubos de ensaio. Desses foram

separadas quatro alíquotas de 3,0 ml e colocadas em outros tubos que já continham

5,0 ml de comassie blue. Os tubos foram manualmente agitados até a mistura

completa e a obtenção da coloração azul. Essas alíquotas foram lidas em

espetrofotômetro a 595 nm, conforme metodologia descrita por Bradford (1976).

Conjuntamente ao preparo da análise foi determinado a curva padrão de proteína.

As leituras foram transformadas pela seguinte fórmula:

Proteína Solúvel = [(? g.167/1000) (20/alíquota)/(1g de semente/ 0,5 g de farinha)],

onde ? g = (leitura – a)/ b derivados da curva padrão de proteína solúvel. Os

resultados foram expressos em ? g g semente -1.

37

Para a determinação da atividade enzimática as extrações foram feitas nos

tempos zero (semente), aos 5 dias e aos 14 dias após semeadura (plântulas)

utilizando 0,5 g, sementes e plântulas, maceradas em graal com 20 ml de tampão

acetato de potássio. A mistura foi centrifugada a 3.000 rpm por 10 minutos; o

sobrenadante coletado em tubos de ensaio e colocados em refrigeração para as

análises a seguir:

Atividade total da ? -amilase - O extrato obtido foi colocado em banho-maria à

70ºC por 20 minutos. Após foi retirado quatro alíquotas de 0,1 mL e colocado em

tubos de ensaio juntamente com 1,0 ml de tampão acetato de potássio, 1,0 ml de

solução de amido e incubado por cinco minutos à 30ºC. Passado esse tempo foi

adicionado 1,0 ml de solução de lugol e 9,0 ml de água destilada. As leituras foram

realizadas em espectrofotômetro E – 225D a 620 nm (AOSA, 1983). Os dados das

leituras foram transformados pela seguinte fórmula: Atividade Total (? amil) =

[(substrato a 620 nm – leitura 620 nm)/5’x)].(20/ alíquota. 0,5g), onde x = (1?g de

amido) = substrato a 620 nm/1000. Os valores foram expressos em ? g de amido

hidrolizado min-1g de semente-1 ao zero dia e ? g de amido hidrolizado min-1 g de

plântula-1 aos 5 e 14 dias;

Atividade total da fosfatase ácida – Coletou-se quatro alíquotas de 1,0 ml do

sobrenadante armazenado, se adicionou 0,1 ml do substrato penitrofenil em cada

tubo e incubou-se a 30ºC por 5 minutos. Após acrescentou-se 1,0 ml de NaOH 0,5

N, aumentou-se o volume em cada tubo para 2,0 ml com água destilada e se

realizou a leitura em espectrômetro CELM, E- 225D a 400 nm. A mesma metodologia

foi usada para obter material de análise aos 14 dias. As leituras foram transformadas

pela fórmula:

Atividade Total(FosAc) = (leitura/0,019).(4,1/5’).[20/(0,5.alíquota)] e os

resultados expressos em nanomoles.minuto-1 g semente-1 ao zero dia e ?g de

amido hidrolisado min-1 g de plântula-1 aos 5 e 14 dias, conforme metodologia

descrita por Ching (1973).

Determinação da clorofila – foram determinadas à clorofila a (Cl a) e a

clorofila b (Cl b). Para tanto se usou 0,5 g da parte aérea, por repetição, por

tratamento, das plântulas coletadas aos 21 dias e macerou-se em graal com 20 ml

38

de etanol 80%, no escuro. Colocou-se em tubos de ensaio na geladeira durante a

coleta. Após centrifugou-se a 3.000 por 10 minutos e coletou-se o sobrenadante em

tubos de ensaio e novamente armazenou-se na geladeira. Após todas as coletas

realizou-se a leitura em espectrofotômetro E – 225D no comprimento de onda de 662

nm para clorofila a e a 644 nm para a clorofila b. As leituras foram transformadas

pelas seguintes fórmulas:

Cl a = [(9,78 . leitura a 622) – (0,99 . leitura a 644)] . 0,25 e

Cl b = [(21,4 . leitura a 644) – (4,65 . leitura a 622)] . 0,25. Os resultados foram

expressos em mg Cl g peso fresco-1;

Determinação da área foliar – realizada aos 21 dias após a instalação do teste

de emergência de sementes de arroz. Foram coletadas 10 plantas por repetição, por

tratamento e a parte aérea foi passada pelo medidor de área foliar da marca Li-Cor

3000. Os resultados foram expressos em mm2 plântula-1.

Todos os testes seguiram o delineamento inteiramente casualizados sendo as

médias analisadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade no programa Statigraf

6.0.

39

RESULTADOS E DISCUSSÃO

À medida que o processo de germinação tem início na semente, enzimas

hidrolases agem sobre substratos, amido e açúcares, para fornecer energia para o

desenvolvimento do eixo embrionário (Popinigis, 1977). Testou-se, portanto, se a

solubilidade do amido, açúcar e proteínas seriam influenciadas pela ação dos ácidos

acético e propiônico nas concentrações de zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1. As médias dos

tratamentos encontram-se na tabela 7.

O ácido acético estimulou a solubilidade do amido na concentração de 1,0 ml L-

1 na ordem de 56% (Tabela 7), as concentrações 1 e 2 ml L-1 não apresentaram

diferença estatística entre si, mas diferiram das demais. A concentração de 16 ml L-1

reduziu significativamente a solubilidade do amido.

O ácido propiônico, por sua vez, também estimulou a solubilidade do amido na

concentração de 1 ml L-1 em 45% (Tabela 7), sendo que após decresceu com o

aumento da concentração. A concentração de 16 ml L-1 reduziu significativamente a

solubilidade do amido.

Como as moléculas de amido são hidrolisadas para formação de açúcares a fim

de nutrir o embrião, a solubilidade do açúcar, pela ação do ácido acético, decresceu

com o aumento da concentração (Tabela 7), entretanto as concentrações 1; 2 e 4 ml

L-1 não diferiram entre si, mas diferiram das demais. A concentração de 16 ml L-1

reduziu significativamente a solubilidade do açúcar.

40

A solubilidade das proteínas foi afetada tanto pelo ácido acético quanto pelo

propiônico (Tabela 7). O ácido acético estimulou a solubilidade das proteínas na

ordem de 95% pela concentração de 1 ml L-1. As concentrações de 2 e 4 ml L-1,

apesar de serem maiores do que a concentração zero, não diferiram entre si,

entretanto as concentrações 8 e 16 ml L-1 não diferiram entre si e reduziram

drasticamente a solubilidade das proteínas. Para o ácido propiônico os resultados

foram semelhantes, porém o estímulo dado pela concentração de 1 ml L-1 foi de

81%. A partir dessa concentração houve decréscimo da solubilidade. As

concentrações 4; 8 e 16 ml L-1 reduziram significativamente a solubilidade das

proteínas.

TABELA 7. Teores de amido, açúcar e proteína, em sementes de arroz BR IRGA-409 submetidas as concentrações zero, 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1, Pelotas, RS, 2003/2004

Amido (µg g semente-1)

Açúcar (µg g semente-1)

Proteína (µg g semente-1)

Tratamentos (ml L-1)

Ácido acético

Ácido Propiônico

Ácido acético

Ácido propiônico

Ácido acético

Ácido Propiônico

Zero

11,6 b* 11,6 c 34,8 a 34,8 b 7,2 c 7,2 c

1

17,8 a 16,9 a 32,2 b 39,9 a 14,1 a 13,1 a

2

16,1 a 14,1 b 31,5 b 34,5 b 11,8 b 11,2 a

4

12,9 b 10,0 c 30,2 b 28,5 c 11,6 b 8,3 b

8

10,4 b 10,2 c 28,6 c 27,9 c 6,7 c 8,0 b

16

8,3 c 9,8 d 11,1 d 14,5 d 6,4 c 6,5 c

Média 12,85 12,10 28,06 30,01 9,63 9,05 CV (%) 4,3 4,0 10,6 6,1 27,8 18,4

F 60,53 132,01 37,17 18,12 17,35 28,33 * Valores seguidos pela mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

41

Relacionando a germinação (Tabela 1) com a solubilidade do amido, açúcar e

das proteínas (Tabela 7), percebe-se que, apesar do estímulo fornecido pelo ácido

acético, a porcentagem de germinação reduziu-se. Entretanto, de forma geral, pode-

se verificar que a diminuição da solubilidade dos constituintes citoplasmático

analisados provocou redução na germinação das sementes de arroz. Raciocínio

análogo pode ser feito para ação do ácido propiônico.

Na comparação da condutividade elétrica (Tabela 2) com a solubilidade do

amido, açúcar e das proteínas (Tabela 7), percebe-se que, nos períodos analisados,

há aumento de eletrólitos na água de incubação, sendo que nas concentrações 8 e

16 ml L-1 o aumento foi significativo. Esses dados culminam com os da tabela 7, pois

a despeito do estímulo sofrido pela concentração de 1 ml L-1, nas demais

concentrações houve decréscimo da solubilidade, sendo mais drástica na

concentração de 16 ml L-1 para amido e açúcar e na 8 e 16 ml L-1 para proteínas, o

que significa que os ácidos, nas concentrações mais altas provocaram maior

liberação de eletrólitos para a água de incubação, no teste da condutividade elétrica

Esse raciocínio abrange ambos os ácidos nas sementes de arroz na cultivar aqui

utilizada.

A ação dos ácidos orgânicos sobre a atividade dos constituintes celulares

durante a germinação, ainda não havia sido descrita ainda, haja vista que a maior

preocupação está voltada para o desenvolvimento das plântulas. Entretanto as

análises desses constituintes são verificadas por vários autores, os quais,

resumidamente, aqui se utiliza como termo de comparação.

Sementes de soja durante o período de armazenamento, quanto ao grau de

deterioração, foram estudadas por Salinas et al. (1998) que verificaram que quanto

maior o tempo de armazenamento, maior foi a porcentagem de amido que se

solubilizou, quando essas sementes foram postas para germinar. Já para proteína

solúvel os autores verificaram que não houve diferença estatística em função do

período de armazenamento.

O incremento no teor de amido e de proteína em sementes de arroz foi

verificado por Silveira et al. (2000 b) quando trataram essas sementes com ácido

salicílico. Resultados semelhantes foram obtidos por Nascimento et al. (1998)

quando estudaram a distribuição do amido em explante de soja sob ação de

42

diferentes concentrações de sacarose. Esses autores obtiveram incremento nas

concentrações de amido com o aumento da concentração de sacarose.

Estudando a atividade amilolíti ca na qualidade fisiológica de sementes de milho

super doce tratadas com AG3, Aragão et al. (2001) verificaram que o teor de

proteína total decrescia com o aumento da concentração, até a concentração de 100

mg L -1 para, a partir daí, crescer novamente.

A média da atividade total da ? -amilase em sementes de arroz cv BR IRGA 409

tratadas com ácido acético e propiônico ao zero dia (semente), aos 5 e aos 14 dias

estão na tabela 8.

43

TABELA 8. Efeito dos ácidos acético e propiônico sobre a atividade total da enzima ? -amilase, em sementes de arroz BR IRGA-409, na semente, aos 5 e 14 dias após a germinação (plântulas), nas concentrações zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1, Pelotas, RS, 2003/2004

a-amilase

Tratam.

(ml L-1) Ácido acético Ácido propiônico

Semente1

5 dias 2 14 dias2 Semente1 5 dias2 14 dias2

Zero 28,86 b*

32,17 c 18,01 c 28,86 b 32,17 a 18,01a

1 19,14 c

28,34 c 16,09 c 35,85 a 36,73 a 17,42a

2 77,52 a

88,00 b 45,57 b 31,35 a 29,83 b 15,43a

4 97,47 a

95,18 a 55,03 b 22,40 b 21,34 b 12,74 b

8 100,31 a

94,14 a 62,86 a 21,03 b 19,60 b 10,37 b

16 100,70 a

93,39a 69,57 a 11,95 c 11,25 c 9,11 b

Média 70,66 71,87 44,52 56,79 25,15 13,85 CV(%) 25,4 30,8 35,1 25,6 28,7 22,1

F 123,14 239,04 14,42 10,79 112,03 57,27 *Valores com a mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. 1Unidade: (mg amido hidrolisado g semente-1) 2Unidade: (mg amido hidrolisado g plântula-1)

A atividade total da ? -amilase em sementes de arroz tratadas com ácido acético

mostrou redução na concentração de 1 ml L-1 (Tabela 8). A partir dessa

concentração houve estímulo significativo que cresceu com o incremento da

concentração do ácido acético. A concentração de 16 ml L-1 foi a que mostrou maior

atividade, alcançando 248% em relação à concentração zero. Para o período de 5

dias o aumento nessa concentração foi de 195% e, aos 14 dias alcançou 286%.

44

A atividade da ? -amilase durante a germinação das sementes ocorre com a

síntese de novo nas camadas de aleurona induzida pela giberelina sintetizada no

embrião. A vida útil dessa enzima é curta, pois começa a decrescer com cerca de 12

dias de germinação, quando o substrato a ser desdobrado, o amido, começa a se

esgotar (Popinigis, 1977; Bewley e Black, 1994).

A ? -amilase por ser uma proteína de caráter enzimático, tem seu controle

regulado ao nível de DNA no núcleo das células da aleurona. Para o presente caso

em que o aumento da sua concentração, principalmente na semente, é considerável,

pode-se supor que moléculas do ácido acético interfiram no gene regulador dessa

enzima, estimulando sua síntese, a despeito do amido ter sua solubilidade diminuída

pela ação desse mesmo ácido. Portanto, o ácido acético, nesse caso e para essa

cultivar de arroz, agiria como mutagênico.

Atividade total da a-amilase foi analisada em sementes de arroz BRS 7 “Taim”

submetidas a doses crescentes de radiação gama (Cruz, 2004). Essa autora

verificou que, na semente, houve decréscimo com o aumento da dose de radiação

gama, entretanto aos 7 e 14 dias, na dose maior de 5 Gy, a atividade dessa enzima

cresceu. Esse resultado, pelo menos em parte, serve de comparação aos aqui

obtidos, pois com o aumento da concentração do ácido acético a atividade total da a-

amilase foi incrementada.

Concernente ao ácido propiônico (Tabela 7) nas sementes e aos 5 dias

percebe-se que pequeno estímulo foi dado pela concentração de 1,0 ml L-1, para, a

partir então, decrescer. Entretanto ao 14 dias houve decréscimo com o incremento

da concentração do ácido.

A atividade da ? -amilase sob ação de ácidos orgânicos ainda não foi descrita,

entretanto sua atividade já foi observada por vários autores sob várias

circunstâncias, os quais foram aqui utilizados como termo de comparação para os

dados aqui obtidos.

Na germinação de Amaranthus caudatus (L.) foi verificado incremento na

atividade a-amilase quando as sementes tratadas com o inibidor metil-jasmonato,

foram submetidas a doses exógenas de giberelina (Bialecka & kepczynski, 2003),

45

A atividade da a-amilase na germinação de sementes de arroz deficiente em

acido giberélico em condições anaeróbicas, foi incrementada quando GA3 foi

fornecida em solução (Frantz & Bugbee, 2002). Os autores observaram que após 12

dias da germinação a atividade da a-amilase decrescia.

Em sementes de soja tratadas com ácido jasmônico Maia et al. (2000)

verificaram que a dose intermediária de 20 µM ativou a enzima em relação a dose

de 30 µM, porém a partir dessa última houve incremento na ação da a-amilase. Já

Damiani (2001 a) verificou que a ação da a-amilase em sementes de trigo pré-

tratadas com cloreto de clorocolina era estimulada quando giberelina era fornecida

na dose de 0,7 mM, aos 4 dias após a germinação.

Ao analisar a atividade da a-amilase das sementes de arroz tratadas com os

ácidos acético e propiônico, dos 5 para os 14 dias percebe-se uma normalidade, pois

há um decréscimo nesse período assim como nas médias. Salinas et al. (2002) em

soja, Vieira et al. (2000) em arroz, Silveira et al. (2000 b) em arroz tratado com ácido

salicílico, encontraram resultados semelhantes aos aqui observados.

A atividade da fosfatase ácido foi medida na semente, aos 5 e aos 14 DAG na

cultivar de arroz BR-IRGA 409. Na tabela 9 estão sumarizadas as médias dos

tratamentos com os ácidos acético e propiônico.

A atividade da fosfatase ácida nas sementes, aos 5 dias e aos 14 dias (Tabela

9) teve estímulo na concentração de 1 ml L-1 do ácido acético na ordem de 28%, 6%

e 2%, respectivamente, apesar de que apenas na semente as concentrações 1; 2 e

4 ml L-1 diferiram do controle. A partir dessa concentração a atividade da enzima

decresceu com aumento da concentração do ácido. Aos 5 dias as concentrações 8 e

16 ml L-1 diferiram do controle e entre si. E aos 14 dias as concentrações 1 e 2 ml L-1

não diferiram entre si; a de 4 ml L-1 diferiu de todas as demais e as de 8 e 16 ml L-1

diferiram das demais, mas não diferiram entre si.

Quanto ao ácido propiônico (Tabela 9) na semente a atividade da fosfatase

ácida foi incrementada pela concentração de 1 ml L-1 na ordem de 18%, para

decrescer a partir daí, com o aumento da concentração do ácido. Nos demais

46

períodos estudados (5 e 14 dias) a atividade decresceu com o aumento da

concentração.

Analisando a atividade da fosfatase ácida em relação ao tempo de germinação,

percebe-se que há aumento da atividade da enzima aos 5 dias, em relação à

semente, e diminuição aos 14 dias, para ambos os ácidos.

TABELA 9. Ação dos ácidos acético e propiônico sobre a atividade total da enzima fosfatase ácida em arroz BR IRGA-409, na semente, aos 5 e 14 dias, após a germinação (plântulas), nas concentrações zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1, Pelotas, RS, 2003/2004

Fosfatase ácida

Tratam.

(ml L-1)

Ácido acético

Ácido propiônico

Semente1 5 dias2 14 dias2 Semente1 5 dias2 14 dias2

Zero

159,8 b* 314,4 a 290,5 a 159,8 b 314,4 a 290,5 a

1

204,8 a 333,3 a 296,5 a 188,8 a 286,9 b 178,7 b

2

190,3 a 317,7 a 272,4 a 172,7 a 282,6 b 153,6 c

4

185,5 a 305,9 a 203,4 b 148,5 b 244,5 c 143,8 c

8

161,1 b 264,7 b 160,9 c 119,6 c 236,2 c 135,5 c

16

133,2 c 198,5 c 153,6 c 117,5 c 190,7 d 123,7 d

Média 172,45 289,08 229,55 151,15 259,21 170,96 CV (%) 9,6 4,8 11,7 8,7 6,5 8,8

F 28,76 150,55 48,52 150,57 80,44 215,12 * Valores com a mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. 1Unidade: (nm semente-1 min-1) 2Unidade: (nm plântula-1 min-1)

47

Semelhante a a-amilase, a atividade da fosfatase ácida, sob ação de ácidos

orgânicos, ainda não foi descrita, entretanto seu estudo foi realizado por vários

autores sob várias circunstâncias. Utilizou-se, portanto, dessas referências como

termo de comparação para os dados aqui obtidos.

Segundo Popinigis (1977) e Bewley & Black (1994) a fosfatase ácida é ativada

após embebição das sementes para metabolizar reservas que serão utilizadas pelo

eixo embrionário. A atividade é lenta no início, atinge pico máximo em torno de 5 a 7

dias para após decrescer. Esse comportamento foi encontrado na maioria das

concentrações aqui estudadas.

O comportamento normal da atividade da fosfatase ácida foi estudada por

Salinas et al. (1998) na germinação de sementes de soja em vários períodos de

armazenamento. Quando colocaram as sementes para germinar, 4 dias após

verificaram que houve acréscimo na atividade da enzima em relação à semente para

haver, posteriormente, declínio aos 8 dias após a germinação. Resultados

semelhantes foram encontrados por Maia et al. (2000), pois a enzima fosfatase ácida

apresentou comportamento padrão quando as sementes de soja foram tratadas com

ácido jasmônico.

O aumento na atividade da fosfatase ácida aos 5 dias em relação ao período

inicial e decréscimo posterior foi encontrado por Damiani (2001a) quando analisou o

comportamento dessa enzima em sementes de trigo tratadas com solução de cloreto

de clorocolina. Entretanto Damiani (2001 b) demonstra que a combinação de cloreto

de clorocolina associado a AG3 modifica o comportamento da fosfatase ácida, pois

nos dois períodos que decorreram entre zero e 4 dias houve incremento na atividade

da enzima.

Os teores de clorofila a e b e a área foliar foram determinados no final do teste

de emergência, aos 21 dias. As médias de cada tratamento estão na tabela 10.

Percebe-se nessa tabela que a clorofila a e b diminuíram com o aumento da

concentração do ácido acético e do ácido propiônico.

O efeito dos ácidos acético e propiônico na clorofila a e b é significativo a partir

da concentração de 2 ml L-1, em relação ao controle.

A análise de teores de clorofila a e b em plântulas cujas sementes foram

tratadas com ácidos orgânicos não tem sido descrita. Por isso para se comparar os

48

resultados aqui obtidos, usar-se-á àqueles que foram verificados em plântulas

submetidas a estresse salino.

O teor de clorofila total, aos 21 dias, em plântulas de arroz cv El Passo L 144

cujas sementes foram submetidas a diferentes níveis de salinidade, não foi reduzido

com o aumento de sal nas soluções de embebição, entretanto em plântulas de feijão,

cv FT Nobre, cujas sementes foram tratadas nas mesmas concentrações, mostraram

redução de até 50% no teor de clorofila nas concentrações de 30, 60 e 90 mM de

NaCl (Galina, 2004).

TABELA 10. Ação dos ácidos acético e propiônico sobre o teor de clorofila a, clorofila

b e área foliar, aos 21 dias, em plântulas oriundas de sementes de arroz

BR IRGA-409, nas concentrações zero; 1; 2; 4; 8 e 16 ml L-1, Pelotas,

RS, 2003/2004

Ácido acético

Ácido propiônico

Cl a Cl b A. foliar Cl a Cl b A. foliar

Tratam.

(ml L-1) (mg g-1) (mm2 pl-1) (mg g-1) (mm2 pl-1)

Zero

4,1 a* 3,5 a 400 a 4,1 a 3,5 a 400 a

1

3,9 a 3,4 a 390 a 3,9 a 3,7 a 410 a

2

2,9 b 1,8 b 270 b 2,8 b 1,7 b 280 b

4

2,3 b 0,9 c 260 b 1,8 c 1,1 b 230 b

8

1,8 c 0,5 c 110c 1,5 c 0,5 c 130 c

16

1,6 c 0,1 d 30 c 1,0 c 0,1 c 80 c

Média 2,76 1,70 243 2,51 1,76 255 CV (%) 4,3 6,1 17,6 3,2 2,9 17,8

F 396,25 147,63 406,72 165,81 136,32 169,43 * Valores com a mesma letra, na coluna, não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

49

As concentrações de clorofila a e b foram determinadas nas cultivares de arroz

BRS Bojurú, IAS 12-9 Formosa e BRS Agrisul cujas plântulas foram irrigadas com

soluções de zero, 25, 50, 75 e 100 mM de NaCl. O aumento da salinidade reduziu

significativamente os teores de clorofila a e b na cultivar BRS Agrisul. Nas demais,

consideradas como resistentes, não houve redução, pelo contrário, a concentração

mais alta estimulou o teor de clorofila total (Lima et al. 2004).

Em trigo (Duarte, 2004) verificou decréscimo dos teores de clorofila a e b nas

cultivares BRS 179 e BRS 177 com o aumento da concentração salina. Esse

decréscimo, segundo Sharma e Hall (1991) se deve a ação da enzima clorofilase

que, em plantas salinizadas degrada a clorofila.

A molécula de sódio (Na +) em dissolução é capaz de competir com a molécula

de magnésio (Mg+) na formação da clorofila. Por isso, quando as plantas são

submetidas a estresse salino, nas concentrações mais altas, há decréscimo

significativo das clorofilas a e b. Nesse trabalho também se observou redução dos

teores das clorofilas com o aumento da concentração dos ácidos utilizados. Dessa

forma se pode, portanto, levantar a hipótese de que também moléculas dos ácidos

acético e propiônico interfiram no processo de síntese das clorofilas, reduzindo

significativamente o seu teor na matéria verde.

Pela ação dos ácidos acético e propiônico observa-se que houve redução da

área foliar com o incremento da concentração, em arroz cv BR IRGA-409, sendo que

a significância se deu a partir da concentração de 2 ml L-1. Na de 16 ml L-1 verifica-se

drástica redução da área foliar pelo efeito de ambos os ácidos.

Como a área foliar não havia sido ainda estimada em plântulas submetidas a

ação de ácidos orgânicos, usar-se-á, portanto, determinações de área foliar em

plântulas cujas sementes sofreram estresse salino, como termo de comparação aos

resultados aqui observados.

Em plântulas de arroz cv El Passo L 144, cujas sementes foram submetidas a

estresse salino, mostraram redução na área foliar com o aumento da concentração

de NaCl na água de embebição. E, em plântulas de feijão cv FT Nobre oriundas das

sementes tratadas com as mesmas concentrações, tiveram redução acima de 50% a

partir da concentração de 60 mM de NaCl. A concentração máxima de 150 mM de

sal provocou forte redução da área foliar (Galina, 2004).

50

O índice de área foliar diminuiu com o aumento da concentração salina em trigo

cv BRS 179 medidos aos 60 dias após a emergência. A cultivar BRS 177 sob o efeito

das mesmas concentrações que a anterior, mostrou-se mais sensível, pois sua área

foliar apresentou resultados inferiores a BRS 179, no mesmo período de cultivo

(Duarte, 2004).

51

CONCLUSÕES

O tratamento das sementes de arroz com os ácidos acético e propiônico, até 16

ml L-1 afeta a solubilidade do amido, açúcar e proteínas.

A atividade total da ? -amilase cresceu com o aumento da dose de ácido

acético e decresceu com o incremento do ácido propiônico, enquanto que a atividade

total da fosfatase ácida, na semente, pela ação dos ácidos acético e propiônico,

aumentou na dose mais baixa e decresceu nas mais altas.

Os teores de clorofila a e b e a área foliar foram afetadas com o incremento na

concentração dos ácidos acético e propiônico.

Estudos posteriores deverão ser realizados com a finalidade de se estabelecer

a ação dos ácidos orgânicos sobre as hidrolases das sementes em germinação,

sobre os teores de clorofilas a e b e área foliar.

52

CONCLUSÕES GERAIS

Os ácidos orgânicos (acético e propiônico), aqui testados, afetaram a qualidade

fisiológica das sementes de arroz BR IRGA-409. Em todos os testes ocorre inibição,

principalmente na germinação. No desenvolvimento das plântulas, de forma geral,

houve diminuição também, apesar de que os comprimentos da parte aérea e das

raízes terem sido incrementados nas concentrações mais baixas. Os compostos

bioquímicos analisados apresentaram resultados diferentes de acordo com o ácido

aplicado, apesar de que, de forma geral, observou-se efeitos mais drásticos

causados pelo ácido acético. Portanto, pode-se concluir que os objetivos

estabelecidos foram alcançados.

No presente trabalho foram descritos os efeitos que os ácidos acético e

propiônico causaram nas sementes e no desenvolvimento das plântulas de arroz.

Ainda é necessário que novos estudos se realizem, visando a ação dos ácidos

orgânicos sobre o metabolismo vegetal, a fim de complementar aos aqui realizados.

53

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANDRADE, F. V.; MENDONÇA, E. S.; ALVAREZ, V. H. et al. Adição de ácidos

orgânicos e húmicos em latossolo e adsorção de fosfato. Revista Brasileira de Ciência do Solo. Viçosa, v.27, n.6, p.1003-1011, 2003.

AOSA – ASSOCIATION OF OFFICIAL SEED ANALYSTS (Ed.) Seed vigor testing

handbook. Contrib. n.32 to the handbook on seed testing. 1983. 88p. ARAGÃO, C. A.; LIMA, M. W. P.; MORAIS, O. M. et al. Fitorreguladores na

germinação de sementes e no vigor de plântulas de milho super doce. Revista Brasileira de Sementes. Londrina, v.23, n.1, p.62-67, 2001.

ARAGÃO, C. A.; DANTAS, B. F.; ALVES, E. et al. Sementes de feijão submetidas a

ciclos de período de hidratação-secagem. Scientia Agrícola. Piracicaba, v.59, n.1, p.87-92, 2002.

BEWLEY, J. D.; BLACK, M. Seeds. Physiology fo development and germination.

New York: Plenum Press. 2.ed. 1994. 445p. BHOWMIK, P. C.; DOLL, J. D. Corn and soybean to allelopathic effects of weed and

crop residues. Agronomy Journal. Madison, v.74, p.601-606, 1982

54

BIALECKA, B.; KEPCZYNSKI, J. Regulation of ? -amylase activity in Amaranthus caudatus seeds by metil-jasmonate, gibberelin A3, benzyladenina and ethylene. Plant Growth Regulation. Netherlands, v.39, n.1, p. 51-56, 2003.

BITTENCOURT, S. R. M.; FERNANDES, M. A.; RIBEIRO, M. C. E. et al.

Desempenho de sementes de milho tratadas com inseticidas sistêmicos. Revista Brasileira de Sementes. Brasília, v.22, n.2, p.88-93, 2000.

BRADFORD, M..M. A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of proteindye binding. Analytical Biochemistry, v.72, p. 246-254, 1976.

BRASIL. Ministério da Agricultura e Reforma Agrária. Regras para análise de

sementes. Brasília: SNDA/DNDV/CLAV. 1992. 365p. BUSTAMANTE, M.; OLIVA, M. A.; SANTANNA, R. et al. Sensibilidade da soja ao

flúor. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal. Londrina, v.5, n.2, p.151-157, 1993.

CAMARGO, F. A. O.; SANTOS, G. A.; ROSSIELLO, R. O. P. et al. Efeito dos ácidos

acético e butírico sobre o crescimento de plântulas de arroz. Pesquisa Agropecuária Brasileira. Brasília, v.28, n.9, p.1011-1018, 1993 a.

CAMARGO, F. A. O.; SANTOS, G. A.; ROSSIELLO, R. O. P. et al. Produção de

ácidos orgânicos voláteis com adição de palha de arroz em glei sob condições anaeróbicas. Revista Brasileira de Ciência do Solo. Viçosa, v.17, n.3, p.337-342, 1993 b.

CAMARGO, F. A. O.; SANTOS, G. A.; ROSSIELLO, R. O. P. et al. Acúmulo de

nutrientes pelo arroz influenciado pela incorporação da palha em gleissolo. Revista Brasileira de Ciência do Solo. Viçosa, v.19, n.2, p.243-247,1995.

CAMARGO, F. A. O.; ZONTA, E.; SANTOS, G. A. et al. Aspectos fisiológicos e

caracterização da toxidez de ácidos orgânicos voláteis em plantas. Ciência Rural. Santa Maria, v.31, n.3, p.523-529, 2001.

55

CAMPOS, I. S.; ASSUNÇÃO, M. V. Efeitos do cloreto de sódio na germinação e no vigor de plântulas de arroz. Pesquisa Agropecuária Brasileira. Brasília, v.25, n.6, p.837-843, 1990 a.

CAMPOS, I. S.; ASSUNÇÃO, M. V. Estresse salino e hídrico na germinação e vigor

do arroz. Pesquisa Agropecuária Brasileira. Brasília, v.25, n.6, p.857-862, 1990 b.

CHING, T. M. Biochemical aspects of seed vigor Seed Science & Technology,

Zürich, v 1, n 1, p.73-88, 1973.

CLEGG, K. M. The application of the anthrone reagent to the estimation of starch in cereals. Journal of the Science of Food and Agriculture, v. 7, p. 40-44, 1956.

COLPAS, F. T.; ONO, E. O.; RODRIGUES, J. D.; et al. Effects of some phenolic

compounds on soybean seed germination and an seed-borne fungi. Brazilian Archives of Biology and Technology. Brasília, v.46, n.2, p.155-161, 2003.

CONAB – Companhia Nacional de Abastecimento. Indicadores da economia

mundial. Disponível em: http://www.conab.gov.br/. Acesso em 12 de maio 2004. CROCOMO, W. B.; GUASSÚ, C. M. O.; NAKAGAWA, J. Avaliação da qualidade

fisiológica de sementes de algodão, amendoim e feijão tratadas com inseticidas sistêmicos. Científica. São Paulo, v.17, n.1, p.157-167, 1989.

CRUZ, H. L. Efeitos fisiológicos da radiação gama (Co60) em sementes de arroz.

Pelotas, 2004. 42f. Dissertação (Mestrado em Fisiologia Vegetal). Instituto de Biologia. UFPEL, 2004.

DAMIANI, C. R. Alterações bioquímicas e fisiológicas em sementes de trigo

(Triticum aestivum L.) induzidas por reguladores de crescimento vegetal. Dissertação (Mestrado em Fisiologia Vegetal). Instituto de Biologia. UFPEL. 2001 a.

DAMIANI, C. R. Alterações fisiológicas e bioquímicas em sementes de trigo

(Triticum aestivum L.) induzidas pelo cloreto de clorocolina. Dissertação (Mestrado em Fisiologia Vegetal). Instituto de Biologia. UFPEL. 2001 b.

56

DEVLIN, P. C. Fisiologia vegetal. Barcelona: Ediciones Omega. 1982. p. 189-215. DIAS, D. C. F. S.; MARCOS FILHO, J. Testes de vigor baseado na permeabilidade

das membranas celulares. I. Condutividade elétrica. Informativo ABARATES. Londrina, v.5, n.1, p.26-36, 1995.

DIAS, A. C. B.; PAVAN, M. A.; MIYAZAWA, M.; et al. Plant residues: short term effect

on sulphate, borate, zinc and Cooper adsorption by an acid oxisol. Brazilian Archives of Biology and Technology. Brasília, v.46, n.2, p.199-202, 2003.

DUARTE, G. L. Qualidade fisiológica de sementes, crescimento e alterações

bioquímicas em trigo, sob estresse salino. Pelotas, 2004. 96f. Dissertação (Mestrado em Fisiologia Vegetal). Instituto de Biologia, UFPEL. 2004.

FRANTZ, J. M.; BUGBEE, B. Anaerobic conditions improve germination of a gibberelic acid deficient rice. Crop Science. Madison, v.42, n.2, p.651-654, 2002.

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Levantamento sistemático da

produção agrícola. Disponível em: <http:// www.ibge.gov.br>. Acesso em 15 de março de 2004.

GALINA, S. Efeito da salinidade na qualidade fisiológica de sementes de arroz

(Oryza sativa L.) cv El Passo L 144 e de feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) cv FT Nobre. Pelotas, 2004. 30f. Dissertação (Mestrado em Fisiologia Vegetal). Instituto de Biologia. UFPEL, 2004.

GOMES, A. S.; SOUSA, R. O. e PAULETTO, E. A. Plantio direto e cultivo mínimo em

solos de várzea, com ênfase ao arroz irrigado. In: Encontro de Arroz Irrigado - Uso intensivo e sustentável de várzeas. 2002. Santa Maria, Anais.... p.19-41.

GUENZI, W. D.; McCALLA, T. M.; NORSTADT, F. A. Presence and persistence of

Phytotoxic substances in wheat, oat, corn, and sorghum residues. Agronomy Journal. Madison, v.59, n.2, p.163-165, 1967.

KIMBER, R. W. Phytotoxicity from plant residues. I. The influence of rotted wheat

straw on seedling growth. Australian Journal Agriculture Research. Collingwood, v.18, p.361-374, 1967.

57

LIMA, M. G. S. Sensibilidade de genótipos de arroz (Oryza sativa L.) ao estresse salino. Pelotas, 2002. 51p. Dissertação (Mestrado em Fisiologia Vegetal). Instituto de Biologia. UFPEL. 2002.

LUXMOORE, R. J.; STOLZY, L. H.; LETEY, J. Oxygen diffusion in the soil-plant

system. Agronomy Journal. Madison, v.62, p.317-332, 1970. LYNCH, J. M. Production and phytotoxicity of acetic acid in anaerobic soil containing

plant residues. Soil Biology and Biochemistry. Great Bretain, v.10, n.2, p.131-135, 1978.

LYNCH, J. M. Effects of organic acids on the germination of seeds and growth of

seedlings. Plant Cell and Environment, v.3, p.255-259, 1980. MAIA, F. C.; MORAES, D. M.; MORAES, R. C. P. Atividade total da fosfatase ácida

e da ? -amilase induzidas por ácido jasmônico em sementes de soja. Revista Brasileira de Sementes. Londrina, v.22, n.1, p.259-263, 2000.

MAURER, C. J. Fotossíntese e translocação de assimilados em algodoeiros

submetidos a déficit hídrico após aplicação de cloreto de mepiquat. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal. Londrina, v.10, n.1, p.59-64,1998.

MEDEIROS, A. R. M.; LUCCHESI, A. A. Efeitos alelopáticos da ervilhaca (Vicia faba

L.) sobre a alface em teste de laboratório. Pesquisa Agropecuária Brasileira. Brasília, v.28, n.1, p.9-14, 1993.

MCREADY, R. M.; GUGGOLZ, J.; WENZ, H. S. Determination of start an amylase in

vegetables. Analytical Chemistry. Washington, n.22, p.1156-1158, 1950. MORAES, G. A. F.; MENEZES, N. L. Desempenho de sementes de soja sob

condições diferentes de potencial osmótico. Ciência Rural. Santa Maria, v.33, n.2, p.219-226, 2003.

NASCIMENTO, R.; MOSQUIN, P. R.; ARAÚJO, E. F. et al. Distribuição do amido,

açúcares solúveis e atividade da invertase em explantes de soja sob várias concentrações de sacarose e diferentes fontes de nitrogênio. Revista Brasileira de Fisiologia Vegetal. Londrina, v.10, n.2, p.125-130,1998.

58

NOBEL, P. S. Plant physiology. San Diego: Academic Press. 2.ed. 1999. p.183-221.

PASIN, N. H.; SANTOS FILHO, B. G.; SANTOS, D. S. B.; et al. Desempenho de

sementes de feijão provenientes de plantas submetidas a déficit hídrico em dois estádio de crescimento. Pesquisa Agropecuária Brasileira. Brasília, v.26, n.2, p.183-192, 1991.

PATRICK, Z. A. Phytotoxic substances associated with the decomposition in soil of

plants residues. Soil Science. USA, v.3, n.1, p.13-18, 1971. PONNAMPERUMA, F. N. The chemistry o submerged soils. Advances in

Agronomy. New York, v.24, p.29-96, 1972. POPINIGIS, F. Fisiologia de sementes. Brasília: AGIPLAN. 1977. p. 115-131. RAO, N.; MIKKELSEN, D. S. Effect of acetic, propionic and butyric acids on Young

rice seedling growth. Agronomy Journal. Madison, v.69, n.4, p.923-928, 1977. RAO, N.; MIKKELSEN, D. S. Effect of rice straw incorporation on rice plant growth

and nutrition. Agronomy Journal. Madison, v.68, n.3, p.752-755. 1976. RIMANDO, A. M.; OLOFSDOTTER, M.; DAYAN, F. E. et al. Searching for rice

allelochemicals an example of bioassay-guided isolation. Agronomy Journal. Madison, v.93, n.1, p.16-20, 2001.

ROVIERI-JOSÉ, S. C. B.; CARVALHO, M. L. M.; RODRIGUES, R. Teste de

condutividade elétrica para avaliação da qualidade fisiológica de sementes de pimentão (Capsicum annuun L.). Revista Brasileira de Sementes. Londrina, v.23, n.1, p.35-61, 2001.

SALINAS, A. R.; SANTOS, D. S. B.; VILLELA, F. A. et al. Fisiologia da deterioração

em sementes de soja durante o armazenamento. Revista Científica Rural. Bagé, v.3, n.2, p.106-118,1998.

59

SALINAS, A. R.; YOLDJIAN, A. M.; DIETRICH, M. L. et al. Comportamento da glucinina, ? -conglicinina e ? -amilasa em semillas de soja deterioradas e no deterioradas. Pesquisa Agropecuária Brasileira. Brasília, v.37, n.8, p.1175-1181, 2002.

SHARMA, P. K.; HALL, D. O. Interaction of salt stress and photo inhibition on

photosynthesis in barley and sorghum. Journal Plant Physiology. Rockville, v. 138, p. 614-619, 1991.

SILVEIRA, M. A. M.; MORAES, D. M.; LOPES, N. F. Germinação e vigor de

sementes de arroz (Oryza sativa L.) tratadas com ácido salicílico. Revista Brasileira de Sementes. Londrina, v.22, n.2, p.145-152, 2000 a.

SILVEIRA, M. A. M.; MORAES, D. M.; LOPES, N. F. Germinação e alterações bioquímicas em sementes de arroz tratadas com ácido salicílico. Revista Brasileira de Sementes. Londrina, v.22, n.2, p. 200-205, 2000 b.

SOUSA, R. O.; BORTOLON, L. Crescimento radicular e da parte aérea do arroz

(Oryza sativa L.) e absorção de nutrientes em solução nutritiva com diferentes concentrações de ácido acético. Revista Brasileira de Agrociências. Pelotas, v.8, n.3, p.231-235. 2002.

VIEIRA, A. R.; VIEIRA, M. G. G. C.; OLIVEIRA, J. A. et al. Alterações fisiológicas enzimáticas em sementes dormentes de arroz armazenadas em diferentes ambientes. Revista Brasileira de Sementes. Brasília, v.22, n.2, p.53-61, 2000.

VIEIRA, R. D.; CARVALHO, N. M. Testes de vigor de sementes. Jaboticabal:

FUNEP. 1994. 164 p. WALLACE, J. M.; ELLIOTT, L. F. Phytotoxins from anaerobically decomposing

wheat straw. Soil Biology and Biochemistry. Great Britain, v.11, n.4, p.325-330, 1979.

WALLACE, J. M.; WHITEHAND, L. C. Adverse synergistic effects between acetic,

propionic, butyric and valeric acids on the growth of wheat seedling roots. Soil Biology and Biochemistry. Great Britain, n.12, p.445-446, 1980.

WELBANK, D. C. Toxin production during decay of Agropyron repens (conch grass)

and other species. Weed Research. United King, n.3, p.205-214, 1963.