Aspectos hidráulicos da tolerância à seca em cultivares de feijão-caupi (Vigna unguiculata)

Abstract

Há um crescente interesse no desenvolvimento de cultivares mais tolerantes à seca e na busca de marcadores que possam auxiliar na seleção de genótipos promissores. Para tal, características hidráulicas como a vulnerabilidade à cavitação tem se mostrado importantes em espécies lenhosas, mas estudos com espécies herbáceas ainda são escassos. De modo a preencher essa lacuna, utilizou-se plantas de feijão-caupi (Vigna unguiculata), uma leguminosa que apresenta grande variabilidade genética em resposta ao déficit hídrico, e, portanto, uma ferramenta interessante para compreender o papel da vulnerabilidade a cavitação na tolerância à seca. Plantas das cultivares Pingo de Ouro 1-2 (PO; tolerante) e Santo Inácio (SI; sensível) foram cultivadas a partir de sementes em vasos de 4 L durante 30 dias, sendo então submetidas a dois regimes hídricos: irrigadas (CT) e déficit hídrico seguido por reidratação (DH). Foram realizadas as caracterizações morfológica, anatômica e fotossintética, determinação da arquitetura hidráulica, vulnerabilidade à cavitação e capacidade de recuperação após déficit hídrico. Dentre as características anatômicas foliares avaliadas, poucas diferenças foram encontradas entre regimes hídricos e entre cultivares. A arquitetura hidráulica da nervura central foi conservada, mas uma maior plasticidade foi encontrada nos pecíolos. As cultivares não diferiram quanto à vulnerabilidade hidráulica, apresentando em média P 50 e P 88 igual a -1,64 e -1,69 MPa, respectivamente. Foi encontrado que ambas cultivares operam sob estreita margem de segurança hidráulica quando irrigadas; entretanto, os potenciais hídricos sob déficit hídrico não foram suficientes para causar falha hidráulica, mesmo sob 15 dias de déficit hídrico. Os parâmetros de trocas gasosas e fluorescência da clorofila foram reduzidos significativamente em ambas as cultivares sob déficit hídrico, mas houve total recuperação dois dias após a reidratação. Os caules apresentaram melhor status hídrico, quando comparados com as folhas, porém, ambos órgãos tiveram severas reduções na massa seca, indicando consumo e/ou remobilização de reservas. Interessantemente, o menor conteúdo de massa seca nesses órgãos não foi acompanhado por reduções no conteúdo de água, resultando em grande aumento na suculência dos tecidos. Futuros experimentos são necessários para compreender se a vulnerabilidade hidráulica de caules e raízes pode ter papel na tolerância à seca e averiguar quais alterações na composição bioquímica governam as mudanças na massa seca de folhas e caule sob déficit hídrico e como estas reduções afetam o desenvolvimento da planta após a reidratação. Palavras-chave: Vulnerabilidade hidráulica. Déficit hídrico. Herbácea.

There is a growing interest in the development of more drought-tolerant cultivars and in the search for markers that may help in the selection of promising genotypes. Hydraulic characteristics such as vulnerability to cavitation have been shown to be important in woody species, but studies with herbaceous species are still scarce. In order to fill this gap, we used cowpea plants (Vigna unguiculata), a legume that presents great genetic variability in response to water deficit, and, therefore, it is an interesting tool to understand the role of vulnerability to cavitation in drought tolerance. Plants of the cultivars Pingo de Ouro 1-2 (PO; tolerant) and Santo Inácio (SI; sensitive) were cultivated in 4 L pots for 30 days, and were submitted to two water regimes: irrigated (CT) and water deficit followed by rehydration (WD). Morphological, anatomical and photosynthetic characterizations, determination of the hydraulic architecture, vulnerability to cavitation and the capacity of recovery after water deficit were performed. Among the leaf anatomical characteristics evaluated, few differences were found between water regimes and cultivars. The hydraulic architecture of the major vein was conserved, but a greater plasticity was found in the petioles. The cultivars did not differ in their hydraulic vulnerability, with P50 and P88 equal to -1.64 and -1.69 MPa, respectively. We found that both cultivars operate under narrow hydraulic safety margins when irrigated; however, water potentials under drought were not sufficient to cause hydraulic failure, even under 15 days of water deficit. The gas exchange and chlorophyll fluorescence parameters were significantly reduced in both cultivars under drought, but there was complete recovery two days after rehydration. The stems presented a better water status when compared to the leaves, however, both organs had severe reductions in dry mass, indicating consumption and/or remobilization of reserves. Interestingly, the lower dry mass content in these organs was not accompanied by reductions in water content, leading to a large increase in the tissue succulence. Future experiments are needed to understand whether hydraulic vulnerability of stems and roots may play a role in drought tolerance and to determine which changes in the biochemical composition are responsible for the changes in the dry mass of leaves and stem under water deficit and how these reductions affect the plant development after rehydration. Keywords: Hydraulic vulnerability. Water deficit. Herbaceous.