Non-destructive analysis of photosynthetic pigments in cotton plants

Abstract

ABSTRACT. Analytical techniques used to extract chlorophyll from plant leaves are destructive and based on the use of organic solvents. This study proposes a non-destructive quantification of the photosynthetic pigment concentration in cotton leaves using two portable chlorophyll meters, the SPAD-502 and the CLOROFILOG 1030. After obtaining 200 leaf discs, each with an area of 113 mm 2 , the greening rate in each disc was determined by the average of five readings from both meters. Immediately after measurement, 5 mL of dimethyl sulfoxide (DMSO) was added, and the samples were kept in a water bath at 70ºC for 30 min. After cooling, 3 mL of the liquid extract was used for analyses by spectrophotometry at 470, 646 and 663 nm. Mathematical models were adjusted from analytical results using the reading index obtained from both devices to predict the contents of chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll and carotenoids. Based on these results, it was concluded that both portable chlorophyll meters are an effective way to estimate the concentration of photosynthetic pigments in cotton leaves, thus saving time, space and the resources that are often required for these analyses.Keywords: Gossypium hirsutum, chlorophyll, carotenoids, cotton.RESUMO. Análise não destrutiva dos pigmentos fotossintéticos em plantas de algodoeiro. Técnicas analíticas empregadas na extração de clorofila em plantas são destrutivas e fundamentam-se no uso de solventes orgânicos. Este estudo propõe a quantificação não destrutiva da concentração de pigmentos fotossintéticos em folhas de algodoeiro utilizando os medidores portáteis de clorofila SPAD-502 e CLOROFILOG 1030. Com as folhas coletadas foram elaborados 200 discos foliares com área de 113 mm 2 . A determinação do índice de esverdeamento em cada disco foi realizada por meio da média de cinco leituras com ambos clorofilômetros portáteis e imediatamente após a determinação, adicionaram-se 5 mL de Dimetil sulfóxido (DMSO). Os discos foram mantidos em banho-maria a temperatura de 70ºC por um período de 30 min. Após o resfriamento do extrato líquido, uma alíquota de 3,0 mL foi utilizada para leitura utilizando espectrofotometria a 470, 646 e 663 nm. A partir dos resultados analíticos obtidos foram ajustados modelos matemáticos utilizando-se o índice das leituras efetuadas por ambos os equipamentos para estimar os teores de clorofila a, clorofila b, clorofila total e carotenóides. Considerando os resultados obtidos conclui-se que ambos medidores portáteis de clorofila poderão ser utilizados para estimar a concentração dos pigmentos fotossintéticos em folhas de algodoeiro, economizando tempo, espaço e recursos comumente demandados nessas análises.

Determination of photosynthetic pigments in fleabane biotypes susceptible and resistant to the Herbicide Glyphosate

“…Unlike, the portable readers of chlorophyll use non-destructive, simple and instant principles, allowing leaf ontogenetic studies of the crops (Salla et al, 2007). Portable chlorophyll meters are being used successfully in the determination of photosynthetic pigments in different species, as reported by Torres Netto;Campostrini, (2005) in coffee (Coffea arabica); Ciganda et al (2009) in corn (Zea mays); Busato et al (2010) in potato (Solanum tuberosum); Rigon et al (2012Rigon et al ( , 2013 in sesame (Sesamum indicum) and Jatropha (Jatropha curcas); and by Brito et al (2011) …”

Validação das unidades arbitrárias do teor de clorofilas obtido em folhas intactas de seringueira.

“…O melhor ajuste obtido foi o linear (p≤0,05), similar ao recomendado para plantas de couve (AMARANTE et al, 2008), milho (ARGENTA et al, 2001;AMARANTE et al, 2010) e videira (AMARANTE et al, 2009); e para Chl a e Chl tot para mamoneira (RIGON et al, 2012b). Este modelo difere daquele proposto para folhas de gergelim (RIGON et al, 2012a), algodoeiro (BRITO et al, 2011), Betula papyrifera (RICHARDSON et al, 2002), e para folhas de plantas de limão, cupuaçu e urucum e araçá-boi (JESUS; MARENCO, 2008), para as quais se recomendam ajustes quadráticos para as três variáveis.…”

“…Uma vez que a validação das unidades arbitrárias obtidas com uso de diferentes equipamentos pode requerer equações diferentes, apesar do modelo de ajuste ser o mesmo (RICHARDSON et al, 2002;BRITO et al, 2011), é recomendável que as equações empregadas sejam específicas para espécie e equipamento. O menor coeficiente de correlação (r) foi verificado para clorofila b. Com uso de equipamento similar ao desta pesquisa, Brito et al (2011) em determinações com folhas de algodoeiro verificaram menor valor para esta (0,80) do que para a clorofila a (0,91); para folhas de mamoneira, Rigon et al (2012b) consideraram o valor tão baixo (0,53) que o descartaram como uso de fator de calibração para este tipo de clorofila.…”

“…O menor coeficiente de correlação (r) foi verificado para clorofila b. Com uso de equipamento similar ao desta pesquisa, Brito et al (2011) em determinações com folhas de algodoeiro verificaram menor valor para esta (0,80) do que para a clorofila a (0,91); para folhas de mamoneira, Rigon et al (2012b) consideraram o valor tão baixo (0,53) que o descartaram como uso de fator de calibração para este tipo de clorofila. Por outro lado, em folhas de gergelim (RIGON et al 2012a), os coeficientes foram altos tanto para a clorofila a quanto para a clorofila b.…”

<b> Physiological characteristics of the Atlantic Forest native bromeliads: <i>Nidularium campo-alegrense</i> Leme and<i> Aechmea ornata</i> Baker </b> - doi: 10.4025/actascibiolsci.v36i1.20215

“…The results obtained with bromeliads by Kurita et al (2012), show the relationship between photosynthetic pigments content and nitrogen content in the environment. The ratio of chlorophyll a/b can indicate the composition of the chloroplast (BRITO et al, 2011) and according to Nakazono et al (2001) this ratio is increasing the greater the amount of light. However, the epiphytic bromeliad Guzmania monostachia L. Rusby ex Mez var.…”