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Estudo do metabolismo do dendê afetado pela restrição de água

Metabolic efect of drought stress on the leaves of young oil palm (Elaeis guineensis) plants using UHPLC–MS and multivariate analysis

Paulo Sérgio Rodrigues de Araújo

Abrão Rodrigues Neto

Leda Sampson

Patrícia Verardi Abdelnur

Iolanda Galvêas Fonseca de Oliveira

Jorge Candido Rodrigues Neto

Letícia Rios Vieira

José Antônio de Aquino Ribeiro

Carlos Antônio Ferreira de Sousa

Manoel Teixeira Souza Junior

Patrícia Verardi Abdelnur

Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações

Financiadora de Estudos e Projetos

A pesquisa foi desenvolvida pela EMBRAPA com o propósito de apresentar um método não orientado de alto rendimento que possa identificar vias metabólicas relacionadas à seca e permitir a melhoria do conhecimento sobre a resposta da palma em relação à expansão do stress hídrico.

Artigo de periódico

A literatura consultada pelos pesquisadores aponta que o país dispõe, atualmente, de maior capacidade para a produção do óleo de dendê, devido aos quase 75 milhões de hectares de terras aptas ao cultivo do dendezeiro, ultrapassando a produção de outros óleos vegetais como, por exemplo: a mamona, girassol e soja.

Em cada hectare cultivado com dendezeiro pode-se obter uma média de 4 a 5 toneladas de óleo de dendê por ano. Em 2021, a produção de óleo de palma (azeite de dendê) e de palmiste, ambos extraídos da mesma palmeira, alcançaram aproximadamente 84 milhões de toneladas métricas. A expansão desse cultivo em áreas não tradicionais, como o cerrado e o semiárido nordestino ou áreas degradadas pela pecuária extensiva, vem enfrentando desafios, seja pela demanda de correção nutricional do solo ou indisponibilidade de água, esta denominada de estresse hídrico, que influencia direta e indiretamente o crescimento da planta (desenvolvimento celular; decomposição do dióxido de carbono CO2; capacidade fotossintética), comprometendo o rendimento da produção de frutos e óleo.

A pesquisa teve o propósito de desenvolver uma análise que possibilitou caracterizar os efeitos de uma indução artificial do estresse hídrico nas vias metabólicas do dendezeiro. Foram analisados, em folhas jovens, os compostos químicos associados às reações internas das plantas, e às suas características externas, respostas similares às “impressões digitais”.

A pesquisa foi realizada na Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa Agroenergia), em Brasília - DF, com pesquisadores do Instituto de Química da Universidade Federal de Goiás e do Programa de Licenciatura em Biotecnologia Vegetal da Universidade Federal de Lavras, MG.

O método de análise bioquímica e tratativas estatísticas dos resultados foram baseados no controle de alterações dos produtos intermediários ou finais do metabolismo dos dendezeiros que sofreram estresse hídrico, comparados às plantas não submetidas à restrição de água. Dessa forma, foi possível medir os níveis de tolerância das plantas à supressão de água pela análise das vias metabólicas das folhas novas e suas respectivas características.

A primeira etapa da metodologia consistiu na coleta de plantas de dendezeiro provenientes de clones regenerados a partir de calos com capacidade de se regenerar, desenvolvidos nas folhas de uma planta adulta da mesma composição genética, mantendo as características similares das plantas cultivadas em áreas de produção de óleo e palmiste.

As amostragens foram subdivididas em dois grupos, ambos plantados em mesmos substratos, sendo: i) quatro mudas receberam água em condições recomendadas ao crescimento saudável; ii) seis mudas foram submetidas a estresse hídrico rígido, com reposição da água reduzida drasticamente.

Foram estabelecidos 7 e 14 dias de plantio, respectivamente, quando as folhas alcançam cerca de 50 mg, sendo coletadas para realização da análise metabólica laboratorial. As folhas foram moídas, misturadas a soluções químicas e mantidas a baixas temperaturas, para posterior centrifugação. Após o preparo, as amostras foram submetidas a um espectrômetro de massa para análise química dos íons presentes. Os resultados obtidos foram analisados estatisticamente, associando os íons encontrados e suas respectivas intensidades, em cada amostra. Desta forma, os íons puderam ser comparados entre os grupos controle e afetado, utilizando a estatística multivariada, correlacionando os parâmetros analisados entre si, verificando influencias e interações, relacionando causa e efeito a eventos que ocorram ao acaso.

Esta investigação detalhada das alterações dos produtos intermediários ou finais do dendê nas diferentes vias metabólicas analisadas, forneceu informações importantíssimas para futuros estudos de melhoramento genético, pois permitiu a identificação de processos internos importantes que são desencadeados a partir do estresse hídrico induzido. Ou seja, os resultados encontrados confirmaram uma diferença marcante entre as mudas que sofreram restrição de água em comparação àquelas com disponibilidade, evidenciando que o perfil metabólico do dendezeiro é afetado quando há o estresse hídrico.

Constatou-se que as mudas de dendezeiro sentiram fisiologicamente a restrição de água no substrato, pelas alterações metabólicas observadas, havendo diminuição no potencial hídrico do solo, taxa de evapotranspiração e biomassa fresca.

Foi detectado que a baixa disponibilidade de água afeta a produção de metabólitos essenciais¹, elementos necessários às reações bioquímicas das plantas. Ou seja, em estado de privação de água, as plantas normalmente sofrem alteração da eficiência fotossintética, em consequência da redução na assimilação de CO2 líquido, com consequente redução na atividade celular enzimática. As amostras de dendê apresentaram uma diminuição linear na concentração de clorofila, pigmento responsável por captar a luz solar e transformá-la em glicose e oxigênio por meio de fotossíntese.

Pesquisas que reproduzem as condições de restrições de água em situações similares às condições de cultivo de dendezeiros, podem ser facilitadores para conhecer as reações internas e externas das palmeiras produtoras de óleo, possibilitando pesquisas sobre plantas mais resistentes nestas condições e mesmo a adequação de formas de manejo de irrigação e técnicas de cultivo, as quais possibilitam a expansão de plantio nas condições de solo e clima, tanto do cerrado como do semiárido.

Esta pesquisa apresentou métodos e modelos novos que facilitarão a outros pesquisadores a tomada de decisão sobre o diagnóstico de plantas cujo perfil metabólico é desconhecido, sem que haja a necessidade da realização de um novo estudo complexo, como executado neste trabalho.

<strong>Perspectivas Futuras</strong>

Com base nos resultados obtidos, as informações a respeito do estudo do metabolismo de mudas de dendezeiro submetidos à limitação de água estão à disposição da Embrapa para uso em projetos de melhoramento genético, através da chamada “multi-ômica, ou seja, analisando de forma multidisciplinar processos biológicos, para identificar, caracterizar e quantificar os componentes presentes, adotando as análises: proteômica (analisa as proteínas: quantidade, propriedades bioquímicas e funções), transcriptômica (analisa especificamente o mRNA total de um organismo vivo) e genômica (analisa os ácidos nucleicos), possibilitando selecionar um grupo de espécies correlatadas com características de interesse, para que se possa processar melhoramento genético, de forma a produzir espécies resistentes ao estresse hídrico, aumentando a produtividade não apenas do dendezeiro, mas de qualquer outra planta com foco produtivo, possibilitando aplicar o modelo utilizado nesta pesquisa.

<strong>Nota de rodapé</strong>

[1] Compostos orgânicos que participam ou são produzidos nas reações químicas que ocorrem em todas as células dos organismos vivos, que transformam alimentos e princípios químicos ativos em energia e produtos proveitosos ao organismo e remoção de substâncias não proveitosas, podem participar como materiais de partida, intermediários ou os produtos finais dessas reações químicas. Disponível em https://mundoplantasmedicinais.com.br/o-que-sao-metabolitos-primarios-e-secundarios/. Acesso em: 05 abr. 2023.

Ciências Agrárias

Português metabolismo

Português dendê

Português palmeiras

ODS 13: Ação Contra a Mudança Global do Clima

ODS 15: Vida Terrestre

RODRIGUES NETO, Jorge Candido; VIEIRA, Letícia Rios; RIBEIRO, José Antônio de Aquino; SOUSA, Carlos Antônio Ferreira de; SOUZA JÚNIOR, Manoel Teixeira; ABDELNUR, Patrícia Verardi. Metabolic effect of drought stress on the leaves of young oil palm (Elaeis guineensis) plants using UHPLC–MS and multivariate analysis. Scientific Reports, [S.L.], v. 11, n. 1, p. 1-9, 14 set. 2021. Springer Science and Business Media LLC. http://dx.doi.org/10.1038/s41598-021-97835-x. Disponível em: https://doi.org/10.1038/s41598-021-97835-x. Acesso em: 14 mar. 2023.

Criptograma sobre o estudo do metabolismo do dendê afetado pela restrição de água

Quebra-cabeça sobre método para análise de dendezeiros submetidos a estresse hídrico

Método para análise de Dendezeiros submetidos a estresse hídrico

March 14, 2023