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Master's dissertation
Title
Avaliação do fitness fisiológico da Lablab purpureus (L.) Sweet cultivada em condições salinas
Participants in the publication
Catarina Batista Mendes (Author)
Bernardo Duarte (Adviser)
Dep. Biologia Vegetal
MARE
Patrícia Vidigal (Adviser)
Summary
A salinização é um processo de acumulação de sais que pode ocorrer naturalmente, através de fenómenos naturais (modificações da rocha-mãe, ação do vento, inundações, entre outros), ou por ação antropogénica, como por exemplo práticas agrícolas desadequadas. Em ambos os casos, a acumulação de sais na rizosfera causa uma situação de stresse para a planta. A salinidade é ainda um fator crítico ao nível da produção agrícola, uma vez que altera a estrutura física, química e ecológica do solo, o que pode afetar o desenvolvimento das culturas e por consequente a sua produtividade. Nesta perspetiva, um aumento de salinidade traduz-se numa deficiência em termos de nutrientes disponíveis para a planta, um aumento do stresse osmótico, aumento da toxicidade iónica e consequentemente do stresse oxidativo, devido à formação de espécies reativas de oxigénio (ROS), levando a limitações ao nível da eficiência do uso da água por parte da planta. Também do ponto de vista de produção, morfologia e fenologia, a salinidade induz uma redução da expansão foliar, fecho estomático, redução na produção primária e consequente perda de biomassa e desenvolvimento de sintomas de carências nutricionais. Estima-se que, no mundo, exista 20% de terra disponível para produção agrícola, e 33% dos desses terrenos agrícolas são irrigados e afetados pela salinização; é ainda expectável que até 2050, devido à salinização mais de 50% dos terrenos agrícola deixem de ser produtivos. Face a esta perspetiva, é necessário encontrar estratégias de adaptação que permitam a realização de atividades agrícolas. Uma possível estratégia passa pela exploração de culturas tolerantes/resistentes à salinidade, que consigam oferecer uma variedade de produtos agrícolas versáteis ao mesmo tempo que contribuem para a melhoria da fertilidade e estrutura do solo e assim uma diminuição do uso de fatores de produção agrícola (mobilizações, fertilizantes e fitofármacos). As leguminosas multifuncionais que demostrem tolerância/resistência à salinidade, poderão ser uma resposta sustentável, ao permitirem ao produtor uma flexibilidade de produção em zonas críticas (solo e água) para a produção de culturas de elevado rendimento. Contudo, nem todas as leguminosas oferecem esta versatilidade enquanto possuem uma resposta positiva à salinidade. A Lablab purpureus (L.) Sweet, vulgarmente denominada de Lablab, pertence à família Fabaceae, e possui três subespécies. Esta espécie é uma das leguminosas domesticadas mais antigas, tendo sido documentada na Índia 1500 a.C., e na Núbia Egípcia no século IV d.C. Atualmente é utilizada com diversos objetivos: fonte de compostos fitofarmacêuticos, forragem e inclusive, como planta ornamental na Europa. Para além desta versatilidade, a Lablab tem uma elevada capacidade de adaptação a condições de seca, mesmo quando comparada com outras leguminosas como a Vigna unguiculata (L.) Walp ou Phaseolus vulgaris L. Esta característica levantou a questão de se esta espécie seria uma boa escolha para ser utilizada em campos salinos, uma vez que os mecanismos de resposta ao stresse hídrico são semelhantes ou comuns com os mecanismos de resposta ao stresse salino em várias espécies. Estes mecanismos podem variar de espécie para espécie, mas de uma forma geral envolvem a ativação de defesas enzimáticas antioxidantes, produção de componentes antioxidantes não enzimáticos, transportadores de iões, solutos osmocompatíveis, assim como mecanismos de compartimentação iónica. Um estudo sobre Lablab sob stresse salino demonstrou mecanismos de resposta à salinidade distintos entras as folhas e raízes, sendo que o sistema radicular apresentou uma resposta mais marcada ao stresse salino. No entanto, ainda existem algumas incógnitas no que refere aos mecanismos da Lablab em resposta ao stresse salino, tal como as respostas metabólicas e fisiológicas que ocorrem durante o ciclo vegetativo e reprodutivo da Lablab sob stresse salino. Posto isto, o presente estudo pretende contribuir para aumentar o conhecimento de alguns dos mecanismos fisiológicos e bioquímicos da Lablab em condições de stresse salino com o objetivo de compreender melhor a sua adaptação a este tipo de stresse. Com este objetivo em vista, foram selecionadas para este estudo três variedades de Lablab que apresentaram excelente rendimento em ensaios de campo no âmbito do projeto do Programa de Desenvolvimento Rural 2020 STEnCIL - SusTentável EfiCIente Lablab (Parceria n.º 19 / Iniciativa n.º 27. PDR2020-101-031465). Assim, foram selecionadas duas variedades comerciais: Rongai (RG, com origem no Quénia) e Highworth (HW, com origem na Índia) e uma landrace – Wafula fupi (WF, também com origem no Quénia). Foram germinadas 18 sementes por variedade numa mistura de substrato comercial e perlite até atingirem a primeira trifoliada completamente expandida, momento após o qual foram transferidas para solução hidropónica. Ao fim deste período, e após nove dias de adaptação à solução hidropónica, foram estabelecidos três níveis de salinidade com a adição de NaCl ao meio de cultura (0 mM, 50 mM e 100 mM de NaCl) nos quais seis plantas de cada variedade foram mantidas durante 13 dias em condições de fotoperíodo de dia longo com 16 h /8 h (dia/noite). Durante o período de crescimento em hidroponia foram recolhidos diferentes dados: fluorometria de pulso de amplitude modulada (PAM) da clorofila a acompanhamento da área foliar, e no último dia de teste foi realizada a recolha de dados de termografia foliar. No fim dos ensaios, foram recolhidas amostras de folha da primeira trifoliada totalmente expandida a contar do ápice, assim como da raiz e caule de todas as plantas de todas as concentrações. Adicionalmente foram quantificados fenóis, flavonoides, produtos de peroxidação lipídica como malondialdeído (MDA), ácidos gordos, pigmentos (clorofilas, carotenóides, antocianinas e betacianinas), solutos osmocompatíveis (prolina) e hidratos de carbono na região foliar, assim como o teor hídrico na região foliar e caule e ainda o perfil iónico da raiz, caule e folha. Os resultados demonstraram que as três variedades de Lablab apresentam alguma tolerância à salinidade, principalmente no nível intermédio de salinidade (50 mM NaCl). A variedade WF exibiu melhor capacidade de dissipação de energia através do aparelho fotossintético, tendo sido também a variedade que demonstrou melhor capacidade de manutenção da turgescência ao nível foliar, contrariamente à RG que demonstrou maior concentração de água ao nível do caule. A variedade HW pareceu apresentar algumas limitações ao nível fotoquímico, ainda que tenha demonstrado uma boa capacidade de utilização e acumulação de compostos antioxidantes, por exemplo através do ciclo das xantófilas. Apesar das diferenças em determinadas respostas, todas as variedades demonstraram respostas comuns como o aumento da concentração de Na e Cl ao nível foliar, assim como o aumento da temperatura e diminuição da peroxidação lipídica. Estas respostas podem dever-se à tentativa de tolerância ao excesso osmótico, uma vez que a acumulação de Na ao nível foliar nos vacúolos pode atuar como medida de aprisionamento deste ião evitando a saída de K, assim como o aumento de temperatura pode ser sinal de emissão de excesso de energia sob a forma calor. A diminuição de MDA observada nas três variedades, poderá estar relacionada com o uso do Ca como antiporte do Na e K, uma resposta comum em alguns halófitos. Assim sendo, este estudo fisiológico às três variedades de Lablab sugere a possibilidade da existência de mecanismos de tolerância à salinidade, principalmente a 50 mM NaCl, considerado o limite para não halófitos. Desta forma, a Lablab revelou ser uma cultura com potencial para ser utilizada enquanto cultura para rotação e/ou recuperação de solos salinos, dado manter a sua capacidade de produção mesmo em solos salinizados contribuindo para a valorização agrícola da Lablab.
Institution
FACULDADE DE CIÊNCIAS DA UNIVERSIDADE DE LISBOA
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URL -
https://repositorio.ul.pt/handle/10451/48026
Keywords
Avaliação
fisiológico
Lablab