Gas Exchange and Enzymatic Metabolism in Grain Sorghum Varieties Irrigated With Saline Water

Abstract

The objective of this study was to evaluate the effect of irrigation water salinity on gas exchange and antioxidative system responses of grain sorghum varieties. An experiment was conducted in a greenhouse located at the headquarters of Embrapa Semiarid Agriculture, Petrolina-PE, Brazil. The experimental design was randomized blocks, in a 6 x 5 factorial scheme. Six varieties of grain sorghum irrigated with saline water with five levels of salinity were evaluated. Photosynthesis and transpiration rate, stomatal conductance, leaf temperature, intrinsic and instantaneous water use efficiency, relative water content and leaf turgor potential were evaluated, as well as the activity of the enzymes catalase, ascorbate peroxidase and superoxide dismutase, and shoot biomass production. It was observed that irrigation with saline water causes reduction in the gas exchange and water status of grain sorghum varieties. The antioxidative system was activated in the six sorghum varieties to avoid the accumulation of reactive oxygen species, and the synchronism between the enzymes led to a better response of shoot dry mass production of the Ponta Negra variety.

Parâmetros bioquímicos, fisiológicos e produtividade de sorgo granífero irrigado com água salina

“…As variedades 2502-IPA e 1011-IPA apresentaram as maiores taxas fotossintéticas e de transpiração, bem como uma maior condutância estomática, resultando em menores valores de temperatura foliar, independentemente da fração de lixiviação aplicada. Isso foi observado por outros autores (Guimarães et al, 2020) os quais concluíram que as variáveis fotossintéticas avaliadas se correlacionam, de modo que quanto maiores as taxas fotossintéticas (A) e de transpiração (E), menor será a temperatura foliar (Tf), haja vista que a E é um dos principais mecanismos de regulação da temperatura das plantas, onde cerca de 95% da água que as plantas absorvem é utilizada na regulação da temperatura através da transpiração (Taiz et al, 2017).…”

“…A variedade 1011-IPA apresentou maior atividade enzimática das enzimas APX e CAT, não diferindo estatisticamente das demais variedades na atividade da SOD (Tabela 2). Essas diferenças de alteração do metabolismo enzimático dentro de uma mesma espécie foram observadas por Guimarães et al (2020), quando avaliaram o efeito de frações de lixiviação em variedades de sorgo forrageiro, concluindo que este comportamento é o reflexo da alta variabilidade genética do gênero Sorghum, o qual possui mais de 30 espécies, se dividindo em três grandes grupos de aptidão agrícola: forrageiro, granífero e sacarino.…”

“…Sabe-se que cerca de 95% da água que as plantas absorvem é utilizada na regulação da temperatura, por meio da transpiração (Taiz et al, 2017), logo, com a redução da gs, há uma diminuição da taxa de transpiração e, como consequência, um aumento da Tf. Tais resultados corroboram diversos estudos encontrados na literatura (Simões et al, 2021;Guimarães et al, 2020;Soares et al, 2013). Reduções nas trocas gasosas com o aumento da CEes pode ser utilizado para sinalizar variedades com baixa tolerância à salinidade, haja vista que uma menor eficiência fotossintética pode se refletir na redução do crescimento e da produtividade das plantas, quando não há a presença de mecanismos compensatórios para manter o pleno funcionamento do metabolismo fotossintético (Lacerda et al, 2006).…”

“…Nessas condições, ocorre redução da concentração intercelular de CO2, provocando quedas significativas na taxa fotossintética das plantas (Taiz et al, 2017). Esta redução é regulada pela diminuição da condutância estomática, a qual é um componente de fundamental importância na manutenção da turgescência, em resposta aos decréscimos no potencial hídrico das plantas (Guimarães, 2020).…”

“…A salinidade é um dos estresses ambientais mais severos e diversas são as respostas dadas pelas plantas. Estas se refletem em variáveis fisiológicas (condutância estomática, taxa de transpiração e fotossíntese) (Guimarães et al, 2020), biométricas (altura, área foliar, produção de biomassa) (Guimarães et al, 2019), a bioquímicas (solutos osmorreguladores, enzimas antioxidantes) (Barbosa et al, 2014). Sob condições salinas, as alterações no metabolismo, frequentemente promovem um estresse secundário, o oxidativo, o qual é resultante do aumento da produção e do acúmulo de espécies reativas de oxigênio (EROs) no metabolismo celular.…”