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Nov 10, 2023

Efeitos da adubação oxigenada na redução de danos em feijão-vagem alagado (Phaseolus vulgaris L.)

Relatórios Científicos volume 12,

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 4282 (2022) Citar este artigo

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A inundação é um dos principais estresses abióticos para a produção de hortaliças na Flórida. Ensaios hidropônicos e em vasos foram conduzidos com feijão-vagem para avaliar os efeitos da adubação com oxigênio no estado bioquímico e fisiológico de plantas de feijão-vagem alagadas. Houve três tratamentos nos ensaios hidropônicos: (1) inundado (controle), (2) aeração de bolhas com ar ambiente e (3) peróxido de hidrogênio (H2O2) aplicado no início do ensaio. A fitossanidade foi avaliada pela determinação das taxas de absorção de nitrogênio (N) e fósforo (P). Os experimentos com vasos em casa de vegetação foram usados ​​para quantificar os efeitos de três diferentes taxas de aplicação de fertilizantes sólidos oxigenados como peróxido de cálcio (CaO2) e peróxido de magnésio (MgO2). Os resultados mostraram que as taxas de absorção de N e P pelas plantas foram significativamente maiores (p < 0,05) com H2O2 do que sem H2O2. As taxas de absorção de N com H2O2 foram semelhantes àquelas com borbulhamento. A taxa de absorção de NH4+ foi significativamente maior que a de NO3− nas condições de borbulhamento e H2O2, mas a taxa de absorção de NO3− foi significativamente maior que a de NH4+ na condição de inundação. A altura da planta, o verde das folhas, a biomassa da parte aérea e o rendimento foram todos significativamente maiores com CaO2 ou MgO2 do que sem nenhum dos fertilizantes sólidos de oxigênio. O dano mínimo da vagem inundada foi encontrado com 2 g CaO2 ou 4 g MgO2 por vaso. Esses resultados indicaram que a fertilização com oxigênio pode potencialmente melhorar o rendimento de plantas de feijão-vagem inundadas.

A Flórida ocupa o primeiro lugar em área e valor total da produção de feijão-vagem (Phaseolus vulgaris), mas a produtividade do feijão-vagem costuma ser bastante reduzida por fortes chuvas resultantes de furacões e tempestades tropicais. O feijão-vagem é suscetível a inundações e sofre de estresse hipóxico, o que resulta em supressão do crescimento e redução da produtividade1. Segundo Holbrook e Zwieniecki2, a principal causa do estresse hipóxico é a deficiência de oxigênio no solo; o coeficiente de difusão de oxigênio é 10.000 vezes maior no ar (2,14 × 10–1 cm2 s−1) do que na água (1,97 × 10–5 cm2 s−1). Para a maioria das espécies de plantas3, a deficiência de oxigênio ocorre no solo da zona radicular com concentrações de O2 dissolvido inferiores a 2 mg L-1. Assim, plantas de feijão-vagem em campos alagados recebem O2 biodisponível insuficiente para o metabolismo normal da raiz e sofrem danos causados ​​pelo alagamento.

Na hipóxia, o metabolismo anaeróbico é ativado e a fosforilação oxidativa é interrompida. A taxa biossintética de ATP derivada da glicólise é baixa4,5,6,7. No ciclo de Krebs, devido à falta de O2 biodisponível como aceptor final de elétrons, os intermediários se acumulam, os níveis de NAD(P)+ diminuem, o piruvato se acumula e as concentrações de ATP diminuem. Essas mudanças afetam negativamente o metabolismo da planta, incluindo a absorção de nutrientes como nitrogênio (N) e fósforo (P) e sua assimilação3,8. Além disso, as plantas sofrem com o acúmulo de etanol e toxinas formadas no metabolismo anaeróbico9.

Álcool desidrogenase (ADH) é uma enzima bem estudada em plantas e é induzível em raízes após exposição a condições hipóxicas ou anaeróbias. Quando a biodisponibilidade de oxigênio na zona radicular é baixa, a atividade do ADH aumenta significativamente, melhorando a tolerância da planta à hipóxia ou anoxia10,11. A atividade do ADH é considerada essencial para a sobrevivência das plantas em condições hipóxicas ou anaeróbias12. Assim, a atividade de ADH nas pontas das raízes de plantas inundadas é usada como um indicador de tolerância potencial à inundação e severidade da inundação.

A fertilização com oxigênio da zona radicular é um método potencial para mitigar os danos causados ​​pelo estresse de inundação. Existem dois tipos de fertilizantes oxigenados: fertilizantes oxigenados sólidos (SOF), como CaO2 e MgO2, e fertilizantes oxigenados líquidos, como peróxido de hidrogênio (H2O2)13,14. Os fertilizantes de oxigênio sólidos listados aqui liberam oxigênio biodisponível lentamente, ou seja, fertilizante de oxigênio de liberação lenta, enquanto o fertilizante de oxigênio líquido, H2O2 libera oxigênio biodisponível rapidamente e é considerado um fertilizante de oxigênio rápido. O peróxido de hidrogênio pode ser decomposto biologicamente pela enzima catalase (EC 1.11.1.16). A decomposição do H2O2 libera 0,5 mol de O2 biodisponível por mol de H2O2 conforme a equação15: