Atividade do metabolismo antioxidante em genótipos de cana-de-açúcar submetidos a déficit hídrico induzido por Polietilenoglicol 6000 em fase inicial de desenvolvimento

Abstract

A cana-de-açúcar (Saccharum spp.) é uma das principais culturas do agronegócio brasileiro, no entanto, o déficit hídrico tem comprometido a produtividade de canaviais. O melhoramento genético é a ferramenta que mais tem contribuído com o aumento de produtividade, através do desenvolvimento de variedades como maior potencial produtivo sob condições limitantes. A variabilidade genética, o elevado número de indivíduos e o ciclo da cultura, entretanto, fazem com que o tempo para obtenção de variedades seja longo. Sob condições de déficit hídrico, metabolismo antioxidante enzimático e não enzimático tem sido uma das principais variáveis associadas a seleção de materiais genético tolerantes. No entanto, a complexidade de avaliação de tais indicadores torna o processo árduo e oneroso, por isso, identificar características chave é fundamental para os programas de melhoramento genético da cultura. Diante disso, objetivo do presente trabalho foi quantificar a atividade das enzimas Superóxido dismutase (SOD), Catalase (CAT) e Peroxidase (POX), e a quantificação da peroxidação lipídica, através da concentração de Malondialdeído (MDA) em variedades de cana-de-açúcar submetidas a condições de déficit hídrico. Para isso, 30 variedades de cana-de-açúcar foram cultivadas em solução nutritiva e posteriormente submetidas a condições de déficit hídrico induzido por Polietilenoglicol 6000. Com base nos resultados obtidos, foram preditos os valores genotípicos individuais (BLUP). A partir dessas informações, foram estimados os componentes principais para identificação das variáveis de maior relevância para o melhoramento genético da cana-de-açúcar. Pelo Teste T verificou- se diferenças significativas entre médias dos tratamentos sob déficit hídrico comparado a situação controle, para as variáveis SOD, POX e MDA. Sob condições de déficit hídrico as variedades RB 097217, RB 92579, RB 72454, RB 98710, SP 80- 1842, CTC 4, RB 855453, RB 108519, RB 985476 e VAT 90-212, se destacaram com os menores conteúdos de Malondialdeído. Em relação ao índice SPAD, as variedades com maiores valores foram: RB 097217, RB 975033, RB 108519, CTC 9002, RB 127825, CTC 9003, RB 965902, RB 855156, RB 855536 e SP 80-3280. Sob condições de déficit hídrico, os Componentes Principais 1 e 2 abarcaram cerca de 69,8% da variabilidade genética existente, indicando como principais variáveis a atividade Peroxidase e o índice SPAD no CP1 e conteúdo de Malondialdeído e atividade da Catalase no CP2. Palavras-chave: seca; sucroenergético; melhoramento genético; enzimas antioxidantes; Saccharum; componentes principais; modelos mistos.Sugarcane (Saccharum spp.) is one of the main crops in Brazilian agribusiness; however, water deficit has compromised the productivity of sugarcane fields. Genetic breeding is the tool that has most contributed to productivity gains through the development of varieties with higher yield potential under limiting conditions. Nonetheless, the genetic variability, large number of individuals, and the crop’s growth cycle make the process of obtaining new varieties time-consuming. Under water deficit conditions, enzymatic and non-enzymatic antioxidant metabolism has been one of the main variables associated with the selection of drought-tolerant genotypes. However, the complexity of evaluating these indicators makes the process laborious and costly. Therefore, identifying key traits is fundamental for sugarcane breeding programs. In this context, the objective of the present study was to quantify the activity of the enzymes Superoxide Dismutase (SOD), Catalase (CAT), and Peroxidase (POX), as well as lipid peroxidation through the concentration of Malondialdehyde (MDA), in sugarcane varieties subjected to water deficit conditions. For this purpose, 30 sugarcane genotypes were grown in nutrient solution and later subjected to water deficit conditions induced by Polyethylene Glycol 6000 (PEG 6000). Based on the results obtained, individual genotypic values (BLUPs – Best Linear Unbiased Predictors) were predicted. Principal Component Analysis (PCA) was then conducted to identify the most relevant variables for sugarcane genetic improvement. A T-test revealed significant differences between treatment means under water deficit and control conditions for SOD, POX, and MDA variables. Under water deficit conditions, the varieties RB 097217, RB 92579, RB 72454, RB 98710, SP 80-1842, CTC 4, RB 855453, RB 108519, RB 985476, and VAT 90-212 stood out with the lowest Malondialdehyde contents. Regarding the SPAD index, the varieties with the highest values were RB 097217, RB 975033, RB 108519, CTC 9002, RB 127825, CTC 9003, RB 965902, RB 855156, RB 855536, and SP 80-3280. Under water deficit, Principal Components 1 and 2 explained approximately 69.8% of the total genetic variability, indicating Peroxidase activity and SPAD index as the most relevant variables in PC1, and Malondialdehyde content and Catalase activity in PC2. Keywords: drought; sugar-energy sector; plant breeding; antioxidant enzymes; Saccharum; principal components; mixed models.