Effects of water deficit and pH on seed germination and seedling development in Cereus jamacaru

Thiago Alberto Ortiz, Mariana Ragassi Urbano, Lúcia Sadayo Assari Takahashi

Abstract


The lack of water and soil acidity are current problems occurring in many regions around the globe. Therefore, it is essential to investigate the effects of seed germination and seedling development, in order to determine the species adaptability to the ever-changing environment. The aim of this study was to evaluate the effects of water deficit and pH on seed germination and seedling development in Cereus jamacaru. A completely randomized experiment was performed. A factorial scheme of 6 × 7, corresponding to six osmotic potential values (0.0, -0.2, -0.4, -0.6, -0.8, and -1.0 MPa) induced by PEG 6000, and seven pH levels (3, 4, 5, 6, 7, 8, and 9) with four replications was used. The variables analyzed were germination (G), germination speed index (GSI), mean germination time (MGT), normal seedling (NS), root length (RL), shoot length (ShL), seedling length (SL), and seedling dry mass (SDM). The statistical analysis included ANOVA and binomial models (G and NS), regression models with quadratic terms (GSI and MGT), and response surface method (ShL and SL) for the variables with at least one significant factor (p < 0.05). C. jamacaru showed susceptibility to water deficit at seed germination and seedling development stages, indicated by the decreases in G, GSI, NS, ShL, and SL at osmotic potential below to 0.0 MPa. The pH interaction with osmotic potential affected C. jamacaru seedling development. The increase in pH was favorable for seedling development, but not for seed germination.

Keywords


Cactaceae; Osmotic potential; Acidity; Polyethylene glycol; Viability; vigor.

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References


ÁVILA, M. R.; BRACCINI, A. L.; SCAPIM, C. A.; FAGLIARI, J. R.; SANTOS, J. L. Influência do estresse hídrico simulado com manitol na germinação de sementes e crescimento de plântulas de canola. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 29, n. 1, p. 98-106, 2007. DOI: 10.1590/S0101-31222007000100014

BEWLEY, J. D.; BLACK, M. Seeds: physiology of development and germination. 2th ed. New York: Plenum Press, 1994. 445 p.

BRACCINI, A. L.; RELS, M. S.; SEDIYAMA, C. S.; SEDIYAMA, T.; ROCHAS, V. S. Influência do potencial hídrico induzido por polietilenoglicol na qualidade fisiológica de sementes de soja. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 33, n. 9, p. 1451-1459, 1998.

BRADY, N. C.; WEIL, R. R. Elementos da natureza e propriedades dos solos. 3. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. 716 p.

BRASIL. Regras para análise de sementes. Brasília: Mapa/ACS, 2009. 399 p.

CARNEIRO, M. M. L. C.; DEUNER, S.; OLIVEIRA, P. V.; TEIXEIRA, S. B.; SOUSA, C. P.; BACARIN, M. A.; MORAES, D. M. Atividade antioxidante e viabilidade de sementes de girassol após estresse hídrico e salino. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 33, n. 4, p. 752-761, 2011.

CARVALHO, L. M.; CASALI, V. W. D. Plantas medicinais e aromáticas: relações com luz, estresse e insetos. Viçosa, MG: Arte Livros, 1999. 148 p.

CARVALHO, N. M.; NAKAGAWA, J. Sementes: ciência, tecnologia e produção. 5. ed. Jaboticabal: Funep, 2012. 590 p.

CAVALCANTI, N. B.; RESENDE, G. M. Efeito de diferentes substratos no desenvolvimento de mandacaru (Cereus jamacaru P. DC.), facheiro (Pilosocereus pachycladus RITTER), xiquexique (Pilosocereus gounellei (A. WEBWR EX K. SCHUM.) BLY. EX ROWL.) e coroa-de-frade (Melocactus bahiensis BRITTON & ROSE). Revista Caatinga, Mossoró, v. 20, n. 1, p. 28-35, 2007.

DELL’AQUILA, A. Water uptake and protein synthesis in germinating wheat embryos under osmotic stress of polyethylene glycol. Annals of Botany, Oxford, v. 69, n. 2, p. 167-171, 1992. DOI: 10.1093/oxfordjournals.aob.a088322

FONSECA, S. C. L.; PEREZ, S. C. J. G. A. Ação do polietileno glicol na germinação de sementes de Adenanthera pavonina L. e o uso de poliaminas na atenuação do estresse hídrico sob diferentes temperaturas. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 25, n. 1, p. 1-6, 2003. DOI: 10.1590/S0101-31222003000100001

GUEDES, R. S.; ALVES, E. U.; GONÇALVES, E. P.; BRUNO, R. L. A.; BRAGA JÚNIOR, J. M.; MEDEIROS, M. S. Germinação de sementes de Cereus jamacaru DC. em diferentes substratos e temperaturas. Acta Scientiarum. Biological Sciences, Maringá, v. 31, n. 2, p. 159-164, 2009. DOI: 10.4025/actascibiolsci.v31i2.635

JALEEL, C. A.; MANIVANNAN, P.; SANKAR, B.; KISHOREKUMAR, A.; GOPI, R.; SOMASUNDARUM, R.; PANNEERSELVAM, R. Water deficit stress mitigation by calcium chloride in Catharanthus roseus: Effects on oxidative stress, praline metabolism and indole alkaloid accumulation. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, v. 60, n. 1, p. 110-116, 2007. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2007.06.006

KEMBEL, S. W.; KROON, H.; CAHILL JUNIOR, J. F.; MOMMER, L. Improving the scale and precision of hypotheses to explain root foraging ability. Annals of Botany, Oxford, v. 101, n. 9, p. 1295-1301, 2008. DOI: 10.1093/aob/mcn044

KERBAUY, G. B. Fisiologia vegetal. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. 446 p.

LARCHER, W. Ecofisiologia vegetal. São Carlos: Rima, 2000. 531 p.

LIMA, B. G.; TORRES, S. B. Estresses hídrico e salino na germinação de sementes de Zizyphus joazeiro Mart. (Rhamnaceae). Revista Caatinga, Mossoró, v. 22, n. 4, p. 93-99, 2009.

LIMA, J. D.; ALMEIDA, C. C.; DANTAS, V. A. V.; SIBA, B. M.; MORAES, W. S. Efeito da temperatura e do substrato na germinação de sementes de Caesalpinia ferrea Mart. ex Tul. (Leguminosae, Caesalpinoideae). Revista Árvore, Viçosa, MG, v. 30, n. 4, p. 513-518, 2006. DOI: 10.1590/S0100-67622006000400003

LIMA, J. L. S. Plantas forrageiras das Caatingas: usos e potencialidades. Petrolina: EMBRAPA-CPATSA/PNE/RBG-KEW, 1996. 44 p.

MAGUIRE, J. D. Speed of germination-aid in selection and evaluation for seedling emergence and vigor. Crop Science, Madison, v. 2, n. 2, p. 176-177, 1962. DOI: 10.2135/cropsci1962.0011183X000200020033x

MANIVANNAN, P.; ABDUL JALEEL, C.; SOMASUNDARAM, R.; PANNEERSELVAM, R. Osmoregulation and antioxidant metabolism in drought-stressed Helianthus annuus under triadimefon drenching. Comptes Rendus Biologies, Paris, v. 331, n. 6, p. 418-425, 2008. DOI: 10.1016/j.crvi.2008.03.003

MARCOS FILHO, J. Fisiologia de sementes de plantas cultivadas. 2. ed. Londrina: Abrates, 2015. 660 p.

MARTINS, C. C.; PEREIRA, M. R. R.; MARTINS, D.; MARCHI, S. R. Germinação de sementes de Melaleuca quinquenervia em condições de estresse hídrico e salino. Planta Daninha, Viçosa, MG, v. 29, n. 1, p. 1-6, 2011. DOI: 10.1590/S0100-83582011000100001

MASETTO, T. E.; QUADROS, J. B.; RIBEIRO, D. M.; REZENDE, R. K. S.; SCALON, S. P. Q. Potencial hídrico do substrato e teor de água das sementes na germinação do crambe. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 33, n. 3, p. 511-519, 2011. DOI: 10.1590/S0101-31222011000300014

MASETTO, T. E.; RIBEIRO, D. M.; REZENDE, R. K. S. Germinação de sementes de Urochloa ruziziensis em função da disponibilidade hídrica do substrato e teor de água das sementes. Pesquisa Agropecuária Tropical, Goiânia, v. 43, n. 4, p. 385-391, 2013. DOI: 10.1590/S1983-40632013000400010

MEXAL, J.; FISHER, J. T.; OSTERYOUNG, J.; REID, P. P. Oxigen availability in polyethylene glycol solutions and its implication in plant-water relations. Plant Physiology, Illinois, v. 55, n. 1, p. 20-24, 1975. DOI: 10.1104/pp.55.1.20

MIZRAHI, Y.; NERD, A.; NOBEL, P. S. Cacti as crops. In: JANICK J. (Ed.). Horticultural reviews. New York: John Wiley & Sons, 1997. v. 18, p. 291-320.

MORAES, G. A. F.; MENEZES N. L.; PASQUALLI., L. L. Comportamento de sementes de feijão sob diferentes potenciais osmóticos. Ciência Rural, Santa Maria, v. 35, n. 4, p. 776-780, 2005. DOI: 10.1590/S0103-84782005000400004

MOTERLE, L. M.; SCAPIM, C. A.; BRACCINI, A. L.; RODOVALHO, M. A.; BARRETO. R. R. Influência do estresse hídrico sobre o desempenho fisiológico de sementes de híbridos simples de milho-pipoca. Ciência e Agrotecnologia, Lavras, v. 32, n. 6, p. 1810-1817, 2008. DOI: 10.1590/S1413-70542008000600020

OLIVEIRA, A. B.; GOMES-FILHO, E. Germinação e vigor de sementes de sorgo forrageiro sob estresse hídrico e salino. Revista Brasileira de Sementes, Londrina, v. 31, n. 3, p. 48-56, 2009. DOI: 10.1590/S0101-31222009000300005

ORTIZ, T. A.; GOMES, G. R.; TAKAHASHI, L. S. A.; URBANO, M. R.; STRAPASSON, E. Water and salt stress in germinating seeds of pitaya genotypes (Hylocereus spp.). African Journal of Agricultural Research, Cidade, v. 9, n. 50, p. 3610-3619, 2014. DOI: 10.5897/AJAR2014.9114

ORTIZ, T. A.; MORITZ, A.; OLIVEIRA, M. A.; TAKAHASHI, L. S. A. Effects of the hydrogen potential and fungicide treatment on Pitaya seed germination. Acta Scientiarum. Agronomy, Maringá, v. 37, n. 1, p. 69-74, 2015. DOI: 10.4025/actasciagron.v37i1.18088

PEREIRA, M. D.; LOPES, J. C. Germinação e desenvolvimento de plântulas de pinhão manso sob condições de estresse hídrico simulado. Semina: Ciências Agrárias, Londrina, v. 32, p. 1837-1842, 2011. Suplemento 1. DOI: 10.5433/1679-0359.2011v32Suplp1837

PEREIRA, M. R. R.; MARTINS, C. C.; MARTINS, D.; SILVA, R. J. N. Estresse hídrico induzido por soluções de PEG e de NaCl na germinação de sementes de nabiça e fedegoso. Bioscience Journal, Uberlândia, v. 30, n. 3, p. 687-696, 2014.

PEREIRA, M. R. R.; MARTINS, C. C.; SOUZA, G. S. F.; MARTINS, D. Influência do estresse hídrico e salino na germinação de Urochloa decumbens e Urochloa ruziziensis. Bioscience Journal, Uberlândia, v. 28, n. 4, p. 537-545, 2012.

R DEVELOPMENT CORE TEAM - R. R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria, 2019.

RIZZINI, C. T.; COIMBRA FILHO, A.; HOUAISS, A. Ecossistemas brasileiros. Rio de Janeiro: Index, 1988. 199 p.

ROCHA, E. A.; AGRA, M. F. Flora do Pico do Jabre, Paraíba, Brasil: Cactaceae Juss. Acta Botanica Brasilica, São Paulo, v. 16, n. 1, p. 15-21, 2002. DOI: 10.1590/S0102-33062002000100004

ROSA, L. S.; FELIPPI, M.; NOGUEIRA, A. C.; GROSSI F. Avaliação da germinação sob diferentes potenciais osmóticos e caracterização morfológica da semente e plântula de Ateleia glazioviana BAILL (TIMBÓ). Cerne, Lavras, v. 11, n. 3, p. 306-314, 2005.

SANTOS, A.; SCALON, S. P. Q.; MASETTO, T. E.; NUNES, D. P. Disponibilidades hídricas do substrato na qualidade fisiológica de sementes de canola com diferentes teores de água. Agrarian, Dourados, v. 5, n. 18, p. 356-364, 2012.

SANTOS, A. R. F.; SILVA-MANN, R.; FERREIRA, R. A. Restrição hídrica em sementes de jenipapo (Genipa americana L.). Revista Árvore, Viçosa, MG, v. 35, n. 2, p. 213-220, 2011. DOI: 10.1590/S0100-67622011000200006

SANTOS, M. C. A.; AROUCHA, E. M. M.; SOUZA, M. S.; SILVA, R. F.; SOUSA, P. A. Condicionamento osmótico de sementes. Revista Caatinga, Mossoró, v. 21, n. 2, p. 1-6, 2008.

SILVA, L. R.; ALVES, R. E. Avaliação da composição físico-química de frutos de mandacaru (Cereus jamacaru P.). Acta Agronómica, Palmira, v. 58, n. 4, p. 245-250, 2009. DOI: 10.15446/acag

TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia vegetal. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013. 954 p.

VIEIRA, F. C. F.; SANTOS JÚNIOR, C. D.; NOGUEIRA, A. P. O.; DIAS, A. C. C.; HAMAWAKI, O. T.; BONETTI, A. M. Aspectos fisiológicos e bioquímicos de cultivares de soja submetidos a déficit hídrico induzido por PEG 6000. Bioscience Journal, Uberlândia, v. 29, n. 3, p. 543-552, 2013.

WANDSCHEER, A. C. D.; BORELLA, J.; BONATTI, L. C.; PASTORINI, L. H. Atividade alelopática de folhas e pseudofrutos de Hovenia dulcis Thunb. (Rhamnaceae) sobre a germinação de Lactuca sativa L. (Asteraceae). Acta Botanica Brasilica, São Paulo, v. 25, n. 1, p. 25-30, 2011. DOI: 10.1590/S0102-33062011000100005

YAMASHITA, O. M.; GUIMARÃES, S. C. Germinação das sementes de Conyza canadensis e Conyza bonariensis em função da disponibilidade hídrica no substrato. Planta Daninha, Viçosa, MG, v. 28, n. 2, p. 309-317, 2010. DOI: 10.1590/S0100-83582010000200010

YAMASHITA, O. M.; GUIMARÃES, S. C.; SILVA, J. L.; CARVALHO, M. A. C.; CAMARGO, M. F. Fatores ambientais sobre a germinação de Emilia sonchifolia. Planta Daninha, Viçosa, MG, v. 27, v. 4, p. 673-681, 2009. DOI: 10.1590/S0100-83582009000400005

YASSEEN, B. T.; ALOMARY, S. S. An analysis of the effects of water-stress on leaf growth and yield of three barley cultivars. Irrigation Science, New York, v. 14, n. 3, p. 157-162, 1994. DOI: 10.1007/BF00193138

YOSHIMURA, K.; MASUDA, A.; KUWANO, M.; YOKOTA, A.; AKASHI, K. Programmed proteome response for drought avoidance/tolerance in the root of a C3 xerophyte (wild watermelon) under water deficits. Plant and Cell Physiology, Kyoto, v. 49, n. 2, p. 226-241, 2008. DOI: 10.1093/pcp/pcm180




DOI: http://dx.doi.org/10.5433/1679-0359.2019v40n4p1379

Semina: Ciênc. Agrár.
Londrina - PR
E-ISSN 1679-0359
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