Propagação vegetativa e respostas ao estresse hídrico de Arundo donax L.
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| Data de Publicação: | 2020 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Repositório Institucional da UnB |
| Texto Completo: | https://repositorio.unb.br/handle/10482/41091 |
Resumo: | Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Botânica, Programa de Pós-Graduação em Botânica, 2020. |
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Propagação vegetativa e respostas ao estresse hídrico de Arundo donax L.Arundo donaxEstresse hídricoPropagação vegetativaInvasão biológicaDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Botânica, Programa de Pós-Graduação em Botânica, 2020.Arundo donax L. (Poaceae), popularmente conhecida como Cana-do-Reino, é uma planta alienígena invasora no Cerrado do Distrito federal (DF) com um alto potencial de dano ao ambiente físico e à biodiversidade local, em especial a locais de áreas úmidas, consequentemente o manejo populacional da espécie é prioritário segundo o Instituto Brasília Ambiental (IBRAM). A fim, de mitigar a invasão da espécie, estudamos a reprodução, o desenvolvimento e a fisiologia e a regeneração após a poda do vegetal nas condições ambientais do Cerrado. Sobre a reprodução, investigamos se: (a) A. donax se reproduz por meio de sementes; (b) quais são os menores propágulos viáveis; (c) se a planta se reproduz assexuadamente no alagamento e em que taxa e (d) por quanto tempo os propágulos (pedaços de colmo) permanecem viáveis após o corte da planta. Após triagem de 1000 inflorescências de distintas áreas com auxílio de lupa, concluímos que a planta não se reproduz por sementes, somente por meio da fragmentação de colmos e rizomas na região do DF. Nos testes de determinação dos menores propágulos, foram cortados diferentes propágulos para que se encaixassem em uma das 10 classes distintas pelo comprimento (0,5 – 10 cm) e pela massa (0,1 – 5,0 g). Na sequência, foram embebidos três propágulos de cada classe para estimular a propagação vegetativa. Como resultado, foi observado que os menores propágulos capazes de originar novas plantas tiveram entre 2,1 – 3,0 cm de comprimento e entre 2,1 – 2,5 g de massa. O resultado demostra que a poda é ineficiente no controle populacional, afinal essa técnica origina propágulos diminutos e intensifica a invasão de A. donax. No experimento de alagamento, foram usados três tratamentos: o controle no qual os propágulos eram mantidos úmidos, e três tratamentos de alagamento distinguíveis pelas lâminas d’água (5 cm, 10 cm e 15 cm) nas condições controladas de 25o C, fotoperíodo de 12h, cada tratamento com 10 unidades amostrais. Todos os tratamentos resultaram em novas plantas, o que demonstrou a capacidade de A. donax em se reproduzir assexuadamente até mesmo no alagamento. As taxas de Propagação Vegetativa (PV%) foram de 65% no Controle; 75 % no Alagamento (5 cm); 60% no Alagamento (10 cm) e 70% no Alagamento (15 cm), não estaticamente diferentes F (3, 80) = 0,15; p<0,92) segundo teste ANOVA. Por outro lado, o Tempo Médio de Propagação Efetiva (TMPV) elevou-se ao longo do tempo, sendo de 48h (Controle e Alagamento 5 cm), 72 h (Alagamento 10 cm), e 144 h (Alagamento 15 cm), resultado estatisticamente diferentes para o Alagamento (15 cm) em relação aos demais de acordo com o teste ANOVA, F (3, 80) = 4,42; P<0,007). Por fim, no experimento de viabilidade, foram embebidos 10 diferentes propágulos a cada semana, durante 6 semanas. Concomitantemente, foi estimada a perda de água a partir da variação da massa dos propágulos ao longo das semanas. Como resultado notou-se que a viabilidade é decrescente ao longo do tempo, sendo as taxas de PV% de 100%, na 1a semana, de 70% na 2a semana, de 20% na 3a semana e inexistente nas semanas seguintes, e da mesma forma é a perda de água, sendo de 26,64% na 1a semana, 77,80% na 2a semana, de 97,22% na 3a semana, de 97,74% na 4a semana e absoluta nas semanas seguintes. Sobre ao desenvolvimento investigamos: (a) a taxa de crescimento; (b) a área foliar; (c) a mortalidade foliar e perfilhamento e (e) o incremento de biomassa. Já relação a fisiologia investigamos: (a) as taxas fotossintéticas; (b) a eficiência de uso de água (EUA); (c) as taxas de pigmentos fotossintéticos e (d) as taxas de açúcares solúveis e de amido. Para isso, submetemos 21 mudas de A. donax, com cerca de dois meses de vida, aos dois tipos de estresse hídrico. De forma aleatória, as mudas foram divididas nos tratamentos controle (com rega a cada dois dias na capacidade de campo), alagamento (lâmina de água de 5 cm) e seca (regas semanais com 25% do volume). Em relação a área foliar, não foram encontradas diferenças estatísticas (F (2, 9) = 0,39; p<0,68) por meio de teste ANOVA, contudo, a mortalidade foliar e perfilhamento foi diferente em função do estresse hídrico. Logo, provavelmente para evitar a perda de água, A. donax elimina folhas ao invés de limitar a área foliar dessas. Em relação a biomassa, houve diferenças estaticamente significativas tanto para a Biomassa da parte aérea (Bpa) - (F (2, 9) = 0,13; p<0,87) quanto para a biomassa da parte subterrânea (Bps) - (F (2, 9) = 6,96; p<0,027) segundo teste ANOVA, em ambos a biomassa aumentou no alagamento e diminuiu no déficit hídrico. O resultado indica o sucesso de A. donax na invasão de áreas úmidas, porém o menor sucesso em zonas secas. O ponto de saturação de luz foi de 1500 μmol.m-2 .s-1 . Não observamos diferenças estatísticas significativas na Fotossíntese máxima (A) - (F (2, 21) = 14,09; p<0,0001) em função do estresse hídrico, porém sim na Condutância estomática (gs) - (F (2, 21) = 22,25; p<0,0001) e na Transpiração (E) - (F (5, 21) = 34,69; p<0,0001) de acordo com teste ANOVAmr sendo que duas últimas aumentaram em função do maior aporte de água. Os resultados sugerem que A. donax é tolerante ao alagamento, mas não suscetível a seca. Além disso, as variações em gs e E, resultantes do fechamento estomático, correspondem a principal estratégia de A. donax em resposta ao estresse hídrico. Corroborando o resultado anterior a Eficiência no Uso da Água (EUA) foi significativamente diferente (F (2, 21) = 1,68; p<0,021) segundo teste ANOVA, sendo novamente maior no Alagamento e menor na Seca. Os pigmentos fotossintéticos clorofila-a, clorofila-b e carotenoides não apresentaram diferenças significativas (F (2, 9) = 4,07; p<0,07), (F (2, 9) = 0,42; p<0,67) e (F (2, 9) = 1,81; p<0,24 (respectivamente), provavelmente devido ao curto tempo de estresse. Por outro lado, os açúcares solúveis apresentaram diferenças significativas nas folhas (F (2, 9) = 16,41; p<0,023) e rizomas (F (2, 9) =14,38; p<0,01) sendo maiores no alagamento e menores na seca, porém não observamos diferenças significativas nos colmos (F (2, 9) =0,71; p<0,63). Concomitantemente, o conteúdo de amido diferiu em folhas (F (2, 9) = 17,23; p<0,001), colmos (F (2, 9) = 9,44; p<0,002) e rizomas (F (2, 9) = 3,92; p<0,04), sendo maior no alagamento e menor no déficit hídrico. Os valores das reservas de açúcares indicam a depleção metabólica de A. donax na seca e a resistência no alagamento. Além disso, também investigamos a taxa de regeneração de uma população de A. donax durante o período de chuvas, período de estresse hídrico de alagamento, após a podas, usamos 10 unidades amostrais. No experimento de poda então que regeneração é rápida, afinal 1 mês após o corte, todos os indivíduos podados estavam regenerados. Em relação ao crescimento, não foram encontradas diferenças estatísticas para o comprimento aéreo médio (F (8, 15) = 1,53; p<0,255) nem para o número de folhas (F (2, 15) = 2,87; p<0,095), mas sim para o diâmetro de colmos (F (2, 15) = 5,62; p<0,019) de acordo com teste ANOVAmr, tais resultados indicam a estratégia quiescente (LOQS) de A. donax no estresse hídrico. Diante dos resultados apresentados, concluímos que a reprodução de A. donax é fortemente dependente da disponibilidade água, sendo o potencial invasivo da espécie maior em áreas úmidas do Cerrado como veredas e murundus em comparação com áreas secas do Cerrado. Além disso, concluímos que o período ideal de concentração dos esforços de manejo populacional será entre os meses de abril a setembro, isto é, os meses de seca no Cerrado porque justamente nesse período a reprodução assexuada da planta é menos eficiente e encontramos a planta em estado de depleção metabólica.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Fundação de Apoio a Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF).Arundo donax L. (Poaceae), popularly known as Provence Cane, is an invasive alien plant in the Cerrado of the Federal District (DF) has a high potential for damage to the physical environment and local biodiversity, especially wetlands, therefore the population management of the species is a priority according to the Brasilia Environmental Institute (IBRAM). In order to mitigate the invasion of the species, we study the reproduction, development and physiology of the plant in the environmental conditions of the Cerrado. About reproduction, we investigate whether: (a) A. donax reproduces by means of seeds; (b) which are the smallest viable propagules; (c) if the plant reproduces asexually in flooding, at what rate and in how long, thus simulating the invasion of the plant in water bodies and (d) for how long the propagules remain viable after cutting the plant and exposed to continuous water loss. After the opening of 1000 inflorescences from different areas, the screening, with the aid of a magnifying glass, did not find viable seeds. Therefore, we corroborate that, in fact, A. donax only reproduces asexually through the fragmentation of stalks and rhizomes in the region of DF. In the tests to determine the smallest propagules, we cut different propagules so that they fit into one of 10 distinct classes by length (0.5 - 10 cm) and mass (0.1 - 5.0 g). In the sequence, we soaked three propagules in controlled conditions analogous to the Cerrado, thus stimulating vegetative propagation. We observed that the smallest seedlings capable of producing new plants were between 2,1 - 3,0 cm long and between 2,1 - 2,5 g in mass. The result shows that pruning is inefficient in population control, after all this technique originates small propagules and intensifies the invasion of A. donax. In the flooding experiment, we used three treatments: the control in which the propagules were kept moist, and three flooding treatments distinguished by the water slides (5 cm, 10 cm and 15 cm) under controlled conditions of 25o C, 12h photoperiod and each treatment with 10 sample units. In all treatments we observed q extrusion of shoots from the buds, demonstrating the ability of A. donax to reproduce asexually even in flooding. The Vegetative Propagation rates (PV%) were 65% in Control; 75% in Flooding (5 cm); 60% in Flooding (10 cm) and 70% in Flooding (15 cm), not statically different F (3, 80) = 0.15; p<0.92) according to ANOVA test. On the other hand, the Mean Time of Effective Propagation (TMPV) increases over time, being 48h (Control and Flooding 5 cm), 72 h (Flooding 10 cm), and 144 h (Flooding 15 cm), statistically different result for Flooding (15 cm) in relation to the others according to ANOVA test, F (3, 80) = 4.42; P<0.007). Finally, in the viability experiment, we soak 10 different controlled propagules each week for 6 weeks. At the same time, we estimated the loss of water from the variation in the mass of the propagules over the weeks. As result, we noticed that the viability is decreasing over time, being the PV% rates of 100% in the 1st week, 70% in the 2nd week, 20% in the 3rd week and nonexistent in the following weeks, and the same is the water loss, being 26.64% in the 1st week, 77.80% in the 2nd week, 97.22% in the 3rd week, 97.74% in the 3rd week and absolute in the following weeks. About development we investigate: (a) the growth rate; (b) the leaf area; (c) the leaf mortality and tillering and (e) the biomass increment. Regarding physiology we investigated: (a) photosynthetic rates; (b) water use efficiency (USA); (c) photosynthetic pigment rates and (d) rates of soluble sugars and starch. For this, we submitted 21 seedlings of A. donax, with about 2 months of life, to both types of water stress. Randomly, the seedlings were divided in the control treatments (with irrigation every two days in the field capacity), flooding (5 cm water sheet) and drying (weekly watering with 25% of the volume). Regarding the leaf area, no statistical differences were found (F (2, 9) = 0.39; p<0.68) by ANOVA test, however, leaf mortality and tillering were different due to hydric stress. Therefore, probably to avoid water loss, A. donax eliminates leaves instead of limiting their leaf areA. In relation to biomass, there were statistically significant differences for both aerial biomass (Bpa) - (F (2, 9) = 0.13; p<0.87) and underground biomass (Bps) - (F (2, 9) = 6.96; p<0.027) according to the ANOVA test, in both biomass increased in flooding and decreased in water deficit. The result indicates the success of A. donax in the invasion of humid areas, but the lesser success in dry zones. The light saturation point was 1500 μmol.m-2.s-1. We did not observe significant statistical differences in maximum photosynthesis (A) - (F (2, 21) = 14.09; p<0.0001) as a function of hydric stress, but in stomach conductance (gs) - (F (2, 21) = 22.25; p<0.0001) and in Transpiration (E) - (F (5, 21) = 34.69; p<0.0001) according to the ANOVAmultivariate test, the latter two having increased as a function of higher water input. The results suggest that A. donax is tolerant to flooding, but not susceptible to drought. In addition, variations in gs and E, resulting from stomach closure, correspond to the main strategy of A. donax in response to water stress. Corroborating the previous result the Water Use Efficiency (USA) was significantly different (F (2, 21) = 1.68; p<0.021) according to the ANOVA test, being again higher in flooding and lower in drought. The photosynthetic pigments chlorophyll-a, chlorophyll-b and carotenoids showed no significant differences (F (2, 9) = 4.07; p<0.07), (F (2, 9) = 0.42; p<0.67) and (F (2, 9) = 1.81; p<0.24 (respectively), probably due to short stress time. On the other hand, soluble sugars presented significant differences in leaves (F (2, 9) = 16.41; p<0.023) and rhizomes (F (2, 9) =14.38; p<0.01) being higher in flooding and lower in drought, but we did not observe significant differences in stems (F (2, 9) =0.71; p<0.63). Concomitantly, the starch content differed in leaves (F (2, 9) = 17.23; p<0.001), stalks (F (2, 9) = 9.44; p<0.002) and rhizomes (F (2, 9) = 3.92; p<0.04), being higher in flooding and lower in water deficit. The values of sugar reserves indicate the metabolic depletion of A. donax in drought and resistance in flooding. Additionally, we investigated the regeneration rate of a population of A. donax during the rainy season, period of water stress of flooding, after pruning, we used 10 sample units. In the pruning experiment, we observed that regeneration is fast because after 1 month of cutting, all pruned individuals were regenerated. Regarding growth, no statistical differences were found for mean air length (F (8, 15) = 1.53; p<0.255) or number of leaves (F (2, 15) = 2.87; p<0.095), but for stalk diameter (F (2, 15) = 5.62; p<0.019) according to ANOVAmultivariate test, these results indicate the quiescent strategy (LOQS) of A. donax in water stress. Given the results presented, we conclude that the reproduction of A. donax is strongly dependent on water availability, with the invasive potential of the species being greater in wet areas of the Cerrado such as veredas and murundus in comparison with dry areas of the Cerrado. Besides, we concluded that the ideal period of concentration of the efforts of population management will be from April to September, that is, the months of drought in the Cerrado because exactly in this period the asexual reproduction of the plant is less efficient and we found the plant in a state of metabolic depletion.Instituto de Ciências Biológicas (IB)Departamento de Botânica (IB BOT)Programa de Pós-Graduação em BotânicaFerreira, Cristiane da Silvaelson.cz33@gmail.comCalazans Júnior, Elson Rangel2021-06-02T15:41:08Z2021-06-02T15:41:08Z2021-06-022020-01-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCALAZANS JÚNIOR, Elson Rangel. Propagação vegetativa e respostas ao estresse hídrico de Arundo donax L. 2020. 100 f., il. Dissertação (Mestrado em Botânica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2020.https://repositorio.unb.br/handle/10482/41091A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-02-06T17:32:09Zoai:repositorio.unb.br:10482/41091Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-02-06T17:32:09Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false |
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