Seed germination and antioxidant enzyme activity in seedlings of diploid and tetraploid bahiagrass under water restriction / Germinação de sementes e atividade de enzimas antioxidantes em plântulas de grama forquilha diplóide e tetraploide sob restrição hídrica

The objective of the following research was to investigate the physiological responses of two bahiagrass genotypes (Paspalum notatum Flügge) submitted to water restriction, induced by polyethylene glycol (PEG6000), during seed germination. Seeds of cv. Pensacola (diploid) and Bagual ecotype (tetraploid) were placed on paper moistened with osmotic solutions at potentials of 0.0; -0.1; -0.2 and -0.3 MPa. Composed of two subsamples of 100 seeds and four experimental units per treatment, the germination test was conducted in a germination chamber under alternating temperatures of 30 °C (8 hours) and 20 °C (16 hours), with presence of light during the higher temperature. Final germination percentage and germination speed index of the seeds, as well as early growth, activity and expression of antioxidant enzymes of seedlings were evaluated. The water restriction induced by PEG6000 reduced the percentage of germination in Pensacola (from 74% to 59%) and Bagual (34% to 10%). For the latter, the evaluation of seedlings showed higher dry mass in relation to cv. Pensacola (1.7 times higher in root and 1.6 times in shoot). In response to moderate water restriction, the genotypes showed increases in root growth (1.7 times higher in -0.1 compared to 0.0 MPa), both in expression and enzymatic activity (superoxide dismutase and catalase).(AU)

O presente estudo objetivou avaliar as respostas fisiológicas de dois genótipos de grama forquilha (Paspalum notatum Flügge) sob restrição hídrica induzida por polietileno glicol (PEG6000) durante a germinação de sementes. Sementes da cv. Pensacola (diplóide) e do ecótipo Bagual (tetraplóide) foram colocadas em papel umedecido com soluções osmóticas nos potenciais de 0,0; -0,1; -0,2 e -0,3 MPa. Composto de duas subamostras de 100 sementes e quatro unidades experimentais por tratamento, o teste de germinação foi conduzido em câmara de germinação sob temperatura alternada de 30-20 ºC, com presença de luz durante a maior temperatura. Foram avaliados a porcentagem final e o índice de velocidade de germinação das sementes, assim como o crescimento inicial, a atividade e a expressão de enzimas antioxidantes das plântulas. A restrição hídrica induzida por PEG6000 reduziu o percentual de germinação em Pensacola (de 74 para 59%) e Bagual (34 para 10%). Este último, na avaliação de plântulas, apresentou massa seca superior em relação à cv. Pensacola (1.7 vezes superior em raiz e 1.6 vezes superior em parte aérea). Em resposta à restrição hídrica moderada, os genótipos apresentaram aumentos tanto do crescimento radicular (1.7 vezes superior em -0.1 em comparação com 0.0 MPa), quanto da expressão e da atividade enzimática (superóxido dismutase e catalase).(AU)

Inoculação de Bactérias Promotoras do Crescimento de plantas em Brachiaria brizantha CV. BRS Paiaguás e Brachiaria Ruziziensis em deficit hídrico

O uso de bactérias promotoras do crescimento de plantas (BPCP) em pastagens é uma alternativa sustentável ao meio de produção e pode incrementar a produção de massa de forragem, além de ser uma tecnologia inovadora capaz de mitigar os efeitos da seca. O objetivo geral deste estudo foi avaliar o efeito da inoculação de sementes com BPCP sobre os parâmetros morfológicos e fisiológicos da Urochloa brizantha cv. BRS Paiaguás e Urochloa ruziziensis em déficit hídrico. O experimento foi desenvolvido em estufa agrícola da Universidade Estadual de Maringá, Maringá-PR, Brasil, em dois ciclos experimentais: (ensaio I - novembro de 2017 a julho 2018 e ensaio II - setembro de 2018 a maio de 2019). As bactérias inoculadas foram Azospirillum brasilense Ab-V5, Pantoea ananatis AMG 521 e Pseudomonas fluorescens CCTB 03, mais o tratamento controle (não inoculada) e quatro níveis de déficit hídrico (80, 60, 40 e 20%). O delineamento experimental foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 4x4, com quatro repetições, totalizando 128 vasos (12 dm³ de capacidade) em cada ensaio. Foi realizada a correção da acidez do solo com elevação da saturação de bases para 55%, com incorporação de calcário dolomítico. Os vasos receberam adubações fosfatada e potássica, segundo análise de solo, e o equivalente a 20 kg de N ha-1. Os níveis de déficit hídrico foram determinados fazendo uso dos valores de água disponível, encontrados a partir dos valores de capacidade de campo e do ponto de murcha permanente dos solos dos vasos. As sementes das gramíneas foram inoculadas na concentração final de 108 células mL-1. Foram misturados 15 mL de inóculo para cada quilo de sementes. Foram semeadas cerca de 16 sementes por vaso. Aos 21 dias após a semeadura, foi realizado o primeiro desbaste, deixando-se oito plantas mais vigorosas por vaso, e o segundo desbaste com 30 dias após a semeadura, deixando cinco plantas. Aos 35 dias após a semeadura, foi realizado o corte de uniformização das plantas a 15 cm de altura de resíduo. Durante este período a umidade do solo foi mantida próxima da capacidade de campo e, somente após, foi feita a imposição do déficit hídrico. O nível de déficit hídrico em cada tratamento foi mantido por meio da pesagem dos vasos com balança digital, em intervalos de dois dias. Os cortes de massa realizados ao logo do período experimental, ocorreram quando as plantas atingiam entre 35 e 40 cm de altura, com 15 cm de altura de resíduo. O objetivo do Artigo I foi avaliar o efeito da inoculação com bactérias promotoras do crescimento de plantas sobre as características morfogênicas e estruturais da Urochloa brizantha cv. BRS Paiaguás e Urochloa ruziziensis submetidos ao estresse por seca. As bactérias inoculadas foram Azospirillum brasilense Ab-V5, Pantoea ananatis AMG 521 e Pseudomonas fluorescens CCTB 03, mais o tratamento controle (sem bactéria) e quatro níveis de déficit hídrico (80, 60, 40 e 20%). O delineamento experimental foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 4x4, com quatro repetições, totalizando 128 vasos preenchidos com 9 dm³ de solo em cada ensaio experimental. A morfogênese foi realizada entre os meses de fevereiro e maio de 2018 e 2019, correspondendo às estações de verão e outono. Não houve efeito de interação entre os fatores estudados. Para o capim Paiaguás (verão) as inoculações das estirpes Ab-V5 e AMG 521 proporcionaram aumento no aparecimento foliar. A redução do déficit hídrico diminuiu o alongamento de colmo e senescência foliar, e aumentou de aparecimento foliar. No outono, a estirpe CCTB 03 e tratamento sem bactérias ocasionou a diminuição da senescência foliar, e o menor déficit proporcionou maior alongamento de folha e colmo e número de folhas vivas, e diminuiu a senescência foliar. Para o capim Ruziziensis (verão), o tratamento com a estirpe CCTB 03 e sem bactérias promoveu aumento na senescência foliar. No outono, a estirpe AMG 521 proporcionou maior filocrono. Nesta estação não foi observado efeito do déficit hídrico. As estirpes foram mais eficientes em contribuir para a menor taxa de senescência foliar nas gramíneas. A imposição de maiores níveis de déficit hídrico contribuiu para a redução do aparecimento de novo tecidos e aumento da senescência foliar. No Artigo II o objetivo foi avaliar o efeito da inoculação de bactérias promotoras do crescimento de plantas (BPCP) sobre as respostas fisiológicas da Urochloa brizantha cv. BRS Paiaguás e Urochloa ruziziensis submetidas ao estresse por seca. As bactérias inoculadas foram Azospirillum brasilense Ab-V5, Pseudomonas fluorescens CCTB03 e Pantoea ananatis AMG521, mais o tratamento controle (sem bactéria) e quatro níveis de déficit hídrico (80, 60, 40 e 20%). O delineamento experimental foi em blocos casualizados, em esquema fatorial 4x4, com quatro repetições, totalizando 128 vasos preenchidos com 9 dm³ de solo em cada ensaio experimental. A inoculação das BPCP demonstrou efeito sobre a digestibilidade in vitro da matéria seca e índice de SPAD dos capins Paiaguás e Ruziziensis, sendo as respostas semelhantes ao tratamento sem bactérias. A maior imposição de déficit hídrico (80%) revelou influência sobre a gramíneas, com redução dos teores de matéria seca, fibra em detergente neutro e ácido e lignina, e aumento da proteína bruta, digestibilidade in vitro da matéria seca, acúmulo de nitrogênio total, carboidratos solúveis e índice de SPAD. As BPCP não foram eficientes em proporcionar a melhoria dos parâmetros fisiológicos dos capins Paiaguás e Ruziziensis em condição de estresse por seca.

The use of plant growth promoting bacteria (PGPB) in pastures is a sustainable alternative to increment forage production. Besides, it is an innovative technology that can mitigate the effects of water deficit. The aim of this study was to evaluate the effect of seed inoculation with PGPB on the morphological and physiological parameters of Urochloa brizantha cv BRS Paiaguás and Urochloa ruziziensis under water deficit. The experiment was performed in a greenhouse at the State University of Maringá, Maringá-PR, Brazil, in two experimental cycles (Test I - November 2017 to July 2018, and Test II - September 2018 to May 2019). The inoculated bacteria strains were Azospirillum brasilense Ab-V5, Pantoea ananatis AMG 521 and Pseudomonas fluorescens CCTB 03, plus noninoculated control and four water deficit levels (80, 60, 40 and 20%). The experiment was performed in a complete randomized block design, in a 4x4 factorial scheme with four replicates, totaling 128 pots (12 dm³ capacity) in each test. Soil acidity was corrected by increasing the base saturation to 55% by incorporating dolomitic limestone. All pots received phosphate and potassium fertilizations according to soil analysis and the equivalent of 20 kg N ha-1. Water deficit levels were determined using the available water values, found from the values of field capacity and the permanent wilting point of the soil pots. Grass seeds were inoculated at a final concentration of 108 cells mL-1. 15 mL of inoculum were mixed per kilogram of seed. About 16 seeds were sown per pot. On the 21st day after sowing, the first thinning was carried out, leaving eight most vigorous plants per pot, and the second thinning at 30 days after sowing, leaving five plants. At 35 days after sowing, the uniformity cut plants was performed at 15 cm of residue. During this period, soil moisture remained close to field capacity, only afterwards, the water deficit was imposed. The level of water deficit in each treatment was maintained by weighing the pots with digital scale at intervals of two days. Forage cuts made during the experimental period occurred when the plants reached 35 to 40 cm, with 15 cm of residue. The aim of Article I, was to evaluate the effects of inoculation with plant growth promoting bacteria (PGPB) on the morphogenic and structural characteristics of Urochloa brizantha cv. BRS Paiaguás and Urochloa ruziziensis under drought stress. The inoculated bacteria strains were Azospirillum brasilense Ab-V5, Pantoea ananantis AMG 521 and Pseudomonas fluorescens CCTB 03, in addition to the non-inoculated control, all submitted to four water deficit levels (80, 60, 40 and 20%). The experimental design was a completely randomized block design, in 4x4 factorial scheme with four replicates, totaling 128 pots filled with 9 dm³ of soil. Morphogenesis was evaluated during summer and autumn seasons (February to May of 2018/2019). No interaction effects between the factors were observed. For Paiaguás grass (summer), the inoculation with the Ab-V5 and AMG 521 strains increased leaf appearance rate. Reducing the water deficit decreased stem elongation and leaf senescence, and increased leaf appearance in Paiaguás grass. In autumn, the CCTB 03 strain and the non-inoculated control resulted in decreased leaf senescence, and the smallest water deficit provided greater leaf and stem elongation and the number of live leaves, and decreased leaf senescence. For Ruziziensis grass (summer), inoculation with strain CCTB03 and non-inoculated control, increased leaf senescence. In autumn, strain AMG521 provided higher phyllochron. In the summer season, there was no drought effect. PGPB, in general, were not efficient to improve the morphogenesis of Paiaguás and Ruziziensis grasses. The imposition of higher water deficit levels reduced the appearance of new tissues and increased leaf senescence rate. In Article II, the aim was to evaluate the effect of the inoculation of plant-growth promoting bacteria (PGPB) on the physiological responses of Urochloa brizantha cv. BRS Paiaguás and Urochloa ruziziensis under drought stress. The inoculated bacteria strains were Azospirillum brasilense Ab-V5, Pantoea ananantis AMG 521 and Pseudomonas fluorescens CCTB 03, in addition to the non-inoculated control, all submitted to four water deficit levels (80, 60, 40 and 20%). Experimental delineation was done in random blocks, in 4x4 factorial scheme, with four repetitions, totaling 128 vases filled with 9 dm³ of soil in each experimental trial. The inoculation of PGPB had an effect on the in vitro digestibility of the dry matter and the SPAD index of Paiaguás and Ruziziensis grasses, with responses that were similar to those of the control treatment. The greatest imposition of water deficit (80%) revealed influence over the grasses, with a reduction in the levels of dry mass, neutral and acid detergent fiber and lignin, and an increase in crude protein, in vitro digestibility of the dry matter, accumulation of total nitrogen, soluble carbohydrates and the SPAD index. The PGPB were not efficient in promoting improvement of the physiological parameters of Paiaguás and Ruziziensis grasses under drought stress.