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GAMA RADIOSSENSITIVIDADE EM FEIJOEIRO COMUM E CAUPI
Sandra da Silva Guimarães e Waldeciro Colaço
Departamento de Energia Nuclear - DEN-UFPE
Av. Prof. Luiz Freire, 1000 - Cidade Universitária
50740-540, Recife, PE, Brasil
RESUMO
A radiossensitividade gama das variedades PRINCESA e CARIOCA de feijão comum
(Phaseolus vulgaris L.) e da IPA-206 de feijão caupi [Vigna unguiculata, (L.) Walp] foi avaliada.
Grupos de sementes irradiadas com 100, 150, 200 e 250 Gy, em fonte de 60Co, foram
comparados a um controle sem irradiação (0 Gy), em condições de casa de vegetação. As
sementes de feijão comum foram infectadas com uma cultura de Rhizobium (SEMIA 4077) e as de
caupi com uma cultura de Bradyrhizobium (SEMIA 6145). A radiossensitividade foi avaliada pela
medida de altura de plântulas, aos 15 dias após emergência (DAE), sobrevivência e produção de
matéria seca da parte aérea e raízes. Numa segunda etapa, mudas sadias e vigorosas (15 dias após
plantio) foram transplantadas para sacos de plástico contendo solo e avaliadas (40-DAP) em
produção de massa seca da parte aérea, raízes e nódulos. Os resultados evidenciaram redução na
altura de plantas com o aumento das doses de radiação. O caupi (IPA-206) foi sensível à radiação,
evidenciando redução de 75% na altura das plântulas, com o aumento das doses; para ele, a faixa
ideal para induzir uma redução de 50% na altura de plântulas provenientes de sementes gamairradiadas deve estabelecer-se acima da estudada.
Keywords: gamma-radiosensitivity, bean, cowpea, Rhizobium, Bradyrhizobium
I. INTRODUÇÃO
O feijão comum (Phaseolus vulgaris L.), uma das
principais culturas para consumo humano nos países em
desenvolvimento,
representa
alimento
de
social
significância no Brasil [1,2]. Ao lado do seu caráter
econômico o feijoeiro é mais eficiente na produção de
aminoácidos essenciais que as não leguminosas ou fontes
animais, com a particularidade de ser produzido
predominantemente por pequenos agricultores [3,4]. No
Brasil, um dos maiores produtores mundiais, a
produtividade média é baixa (450-700kg.ha-1) contrastando
com países desenvolvidos com valores médios de
1400kg.ha-¹ [5] Razões para a ocorrência de tal situação
incluem más práticas culturais, efeitos climáticos, pragas e
doenças, pobre qualidade das sementes, empobrecimento do
solo [6]. As perdas de produtividade no feijão, devido às
pragas, têm sido estimadas variar na faixa de 33-86% [7].
Um dos meios de obter significante aumento em
produtividade é o investimento sistemático em
melhoramento genético usando meios disponíveis como
métodos de melhoramento convencional, melhoramento por
mutação, biotecnologia [8]. A indução de mutação, como
uma ferramenta auxiliar para o melhorista de plantas, tem
sido usada com sucesso em programas de melhoramento
[9]. Tanto os mutagênicos químicos como as radiações têm
sido usadas nessa cultura [10]. Contudo, é de grande
importância
o
estabelecimento
de
experimentos
preliminares para escolher as doses do mutagênico a ser
empregadas. Embora os dados de predição da
radiossensitividade de sementes de diferentes espécies
tenham sido publicados, diferenças na radiossensitividade
entre genótipos dentro de uma mesma espécie têm sido
informadas e em alguns casos podem ser relativamente
grandes [11]. Dessa maneira para melhoristas que desejam
induzir mutações, a radiossensitividade de uma variedade
cultivada particular, geralmente deverá de ser determinada
pela condução de experimentos preliminares de doseresposta.
II. MATERIAL E MÉTODO
Três experimentos preliminares foram instalados na
casa de vegetação do Departamento de Energia
Nuclear/Grupo de Radioagronomia - Laboratório de
Microbiologia do Solo para avaliar, paralela e
independentemente a radiossensitividade gama das
variedades de feijoeiro comum [Phaseolus vulgaris (L.)]
PRINCESA e CARIOCA e a radiossensitividade de feijão
caupi [Vigna unguiculata, (L.) Walp da variedade IPA-206.
Em cada um dos experimentos grupos de sementes (30
sementes/amostra) secas, viáveis, obtidas da Empresa
Pernambucana de Pesquisa Agropecuária (IPA), foram
mergulhadas, separadamente, numa solução de hipoclorito
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III. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Em condições de casa de vegetação, as plântulas
provenientes de sementes irradiadas de feijoeiro comum,
variedades Carioca e Princesa, apresentaram problemas de
vigor, embora tenham mostrado, em laboratório, uma
germinação da ordem de 70 a 80%. As plântulas da
variedade Carioca mostraram-se mais sensíveis que as da
variedade Princesa, não sobrevivendo mais que 13 dias
após início da emergência. As plântulas da variedade
Princesa apresentaram-se melhores, mas mesmo assim
sobreviveram somente até os 35-DAP. Também, foi
verificado que os tratamentos sem irradiação (0 Gy)
evidenciaram comportamentos idênticos ao observado para
os tratamentos com radiação gama, em termos de
sobrevivência de plantas germinadas. Tal fato orientou que
o efeito observado não parece ter ocorrido devido à
radiossensitividade gama das variedades, mas pode ter
acontecido provavelmente em resposta às temperaturas
registradas na casa de vegetação que oscilaram, no período
avaliado, entre 28 ± 2°C(noite) e 40 ± 3°C(dia). O feijoeiro,
em especial o comum, é sensível a altas temperaturas [13].
A radiossensitividade da variedade Princesa foi avaliada,
aos 17-DAP(15-DAE), pela redução na altura das plântulas
provenientes de sementes irradiadas (Fig.1). Assim sendo,
10,0
8,0
Altura (cm)
de sódio à 0,5% por 15 minutos, lavadas cinco vezes uma
hora antes da irradiação e expostas aos raios gama de uma
fonte de 60Co (Cobalt Irradiator, Radionics Laboratory,
Scotch Plains, New Jersey, USA; taxa de dose 20,6
Gy.hora-¹ ). As sementes irradiadas nas doses de 100, 150,
200 e 250 Gy foram comparadas com um controle sem
irradiação (0 Gy). As sementes irradiadas e não irradiadas
foram semeadas em caixas de isopor (72 divisões de 25cm2
de área e 12cm de profundidade) contendo solo aluvial a
70% da capacidade máxima de retenção de umidade,
determinada em laboratório. Nas unidades experimentais,
preparadas como descrito, foram semeadas 30 sementes
para cada bandeja com espaçamento de 5,0cm entre filas de
células contendo sementes. As sementes de feijoeiro comum
foram infectadas com 1,0cm3 da cultura de Rhizobium
(SEMIA 4077) em todos os tratamentos; as sementes de
feijão caupi foram infectadas com 1,0cm3 da cultura de
Bradyrhizobium (SEMIA 6145). Irrigações alternadas com
solução nutritiva [12], livre de nitrogênio, e água destilada
esterilizada, foram realizadas a cada três dias, a partir da
emergência e a avaliação da germinação (e sobrevivência)
por contagem das plântulas foi feita diariamente. O
delineamento experimental foi inteiramente casualizado,
contando, cada experimento com seis repetições.
A radiossensitividade das sementes irradiadas foi
avaliada pelo acompanhamento da germinação das
sementes, da sobrevivência das plantas e da altura das
plantas, aos 17 dias após plantio (DAP). Em uma segunda
etapa, as mudas sadias e vigorosas obtidas aos 17-DAP (ou
quinze dias após emergência, 15-DAE) foram retiradas para
unidades experimentais que constaram de sacos plásticos
contendo 1kg do mesmo solo utilizado; nestas,
individualmente, foram transplantadas as plantas de cada
tratamento. Aos 42-DAP(40-DAE), dez plantas de cada
tratamento foram selecionadas, ao acaso, para coleta e
obtenção dos dados de massa fresca e massa seca da parte
aérea, raiz e nódulo. Na coleta, as plantas foram cortadas a
1-2 cm acima do nível do substrato e suas raízes foram
cuidadosamente removidas, lavadas e medidas. Os nódulos
foram removidos das raízes. O material (separado em
folhas, raízes e nódulos) foi colocado em sacos de papel,
seco em estufa com circulação de ar (72 horas; 65ºC) e
pesado. Os dados foram analisados por meio de análise de
variância. Para todos os tratamentos a comparação de
médias foi realizada pelo teste Tukey ao nível de 5% de
probabilidade.
6,0
4,0
125%
a
100%
b
b
c
bc
2,0
75%
50%
25%
0,0
0%
0 Gy 100 Gy 150 Gy 200 Gy 250 Gy
Dose
Figura 1. Efeito da radiação no crescimento de plântulas de
feijão comum
(P.vulgaris L.) variedade Princesa,
provenientes de sementes irradiadas, aos 17-DAE.
observou-se redução significativa na altura das plântulas
com o aumento na dose de radiação em relação ao
tratamento sem irradiação (0 Gy), particularmente na dose
de 150 Gy, cujo valor não se mostrou significativamente
diferente daquele do tratamento de 250 Gy. Considerando a
altura do controle não irradiado como 100%, observa-se
que as alturas das plântulas foram reduzidas para valores
variando em torno de 50%, em relação ao controle, embora
tenha sido observada leve estimulação na dose de 200 Gy,
com valores não significativamente diferente da de 250 Gy.
Estes resultados sugerem que a faixa para redução de altura
de plântulas da variedade Princesa está estabelecida entre
150 e 250 Gy. O resultado obtido está em acordo com
informações da literatura que recomendam para redução de
50% na altura de plântulas de P. vulgaris doses na faixa de
150-300 Gy [14].
O desenvolvimento das plantas de caupi, variedade
IPA-206, foi bem melhor do que o das variedades de
feijoeiro comum. As plantas não mostraram problemas de
germinação e sobrevivência, evidenciando certa resistência
da variedade estudada aos aumentos de temperatura
observados na casa de vegetação. O caupi é considerado a
principal cultura de subsistência no sertão semi-árido no
Nordeste do Brasil; além de sua rusticidade, destaca-se por
apresentar resistência a pragas e doenças, adaptabilidade às
condições climáticas da região, pouca exigência quanto à
fertilização do solo e boa produtividade, o que tem levado à
sua maior difusão [15,16,17]. A radiossensitividade da
variedade de caupi IPA-206 foi avaliada, aos 17-DAP, pela
Index
15,00
125%
a
Altura (cm)
12,00
a
b
100%
b
b
9,00
75%
6,00
50%
3,00
25%
0,00
0%
-1
)
com 100 Gy e 200 Gy apresentaram-se significativamente
mais elevados do que os observados para a dose de 250 Gy,
mas não foram significativamente diferentes entre si, nem
diferiram dos obtidos na dose de 150 Gy. Tendência de
decréscimos semelhantes foi observada para os valores de
matéria seca de nódulos (Fig. 5), evidenciando diminuição
significativa com o aumento da dose de radiação gama.
M.Seca das Raízes (g.pl
redução na altura das plântulas provenientes das sementes
irradiadas (Fig. 2). Assim, observa-se redução significativa
na altura das plântulas com o aumento na dose de radiação
em relação ao tratamento sem irradiação (0 Gy). Porém
esta redução na dose de 250 Gy, embora significativamente
diferente, estabeleceu-se em torno de 75%, o que indica que
a faixa para atingir a redução de altura de 50% deve ser
conseguida em doses mais elevadas do que as empregadas
na presente avaliação. A dose recomendada como referência
[14] para se obter redução de 50% na altura de plântulas de
V. unguiculata, se estabelece entre 300-500 Gy, o que
confirma as inferências feitas no presente trabalho.
1,50
a
b
1,00
b
bc
c
0,50
0,00
0Gy
100 Gy
150 Gy
200 Gy
250 Gy
Dose
Figura 4. Matéria seca produzida nas raízes de Caupi [ V.
unguiculata (L.) Walp], variedade IPA-206 proveniente
de sementes irradiadas, aos 40-DAE
0 Gy 100 Gy 150 Gy 200 Gy 250 Gy
Figura 2. Efeito da radiação no crescimento de
plântulas de Caupi [Vigna unguiculata (L.) Walp)],
variedade IPA-206, proveniente de sementes irradiadas,
aos 17-DAE.
Considerando os parâmetros avaliados para as
plantas desenvolvidas de sementes submetidas à irradiação
com raios gama do 60Co, observou-se, aos 40 dias após o
início da emergência (42-DAP), que a massa seca da parte
aérea (Fig. 3) foi mais elevada no tratamento sem
a
ab
M.Seca - P. Aérea (g.pl
-1
)
1,50
ab
M.Seca nódulos (mg.pl -1)
Dose
15
a
b
bc
10
bc
c
5
0
0 Gy
100 Gy
150 Gy
200 Gy
250 Gy
Dose
Figura 5. Matéria Seca produzida nos nódulos de plantas de
Caupi [V. unguiculata (L.) Walp], variedade IPA-206,
proveniente de sementes irradiadas, aos 40-DAE.
ab
b
1,00
IV. CONCLUSÕES
0,50
0,00
0 Gy
100 Gy
150 Gy
Dose
200 Gy
250 Gy
Figura 3. Matéria seca produzida na parte aérea de
plântulas de Caupi [Vigna unguiculata (L.) Walp],
variedade IPA-206
proveniente
de sementes
irradiadas aos 40-DAE.
irradiação (0 Gy) e significativamente diminuída na dose de
150 Gy. Nas doses de 200 Gy e 250 Gy os valores não
diferiram dos obtidos no Controle não irradiado (0 Gy),
nem dos encontrados para a dose de 100 Gy. A matéria seca
de raízes apresentou-se maior no tratamento sem irradiação,
diminuiu significativamente com o aumento das doses de
radiação gama (Fig. 4). Os valores obtidos nos tratamentos
As variedades Princesa (de feijoeiro comum) e IPA206 (de caupi) foram sensíveis aos efeitos da radiação
gama, evidenciando redução na altura de plântulas com o
aumento da dose, na faixa estudada. Para a variedade
Princesa, a faixa de dose adequada para alcançar uma
redução de 50% na altura de plântulas provenientes de
sementes irradiadas com raios gama do 60Co, estabeleceuse entre 150 e 250 Gy. Para a IPA-206, a faixa de dose
estudada levou a uma redução de 75% na altura de plântulas
provenientes de sementes irradiadas com raios gama do
60
Co. A faixa de dose para proporcionar uma redução de
50% na altura de plântulas desta variedade não foi
alcançada, devendo se estabelecer entre 300-400 Gy.
Index
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à Empresa Pernambucana de
Pesquisa Agropecuária (IPA) pelas colaboração e sementes
utilizadas nos experimentos e ao CNPq/UFPE/PIBIC pelo
apoio financeiro.
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25.,1995,Viçosa. Anais... Viçosa: SBCS/UFV, 1995. v.2,
p.727-729.
ABSTRACT
An indispensable step in mutation induction
experiments is the determination of the sensitivity to
mutagens to be used. Taking this into consideration the
radiosensitivity of bean cultivars Carioca, Princesa (P.
vulgaris L.), and IPA-206 [V. unguiculata (L.) Walp] to
gamma rays from a 60Co source was evaluated. Sets of seeds
(40 seeds/sample) were irradiated with 100, 150, 200, 250
Gy, and compared to a control without irradiation (0 Gy),
under greenhouse conditions. Bean and cowpea seeds were
respectively inoculated with a suspension of Rhizobium
(SEMIA-4077) and Bradyrhizobium (SEMIA-6145) strains.
The radiosensitivity was evaluated through seedling height
reduction determined at 15 days after emergence (15DAE), and also through dry matter yield of above-ground
part and root nodules at 40-DAE. Seedling height was
significantly reduced with increased dose of radiation in
relation to the control. The dose causing reduciton of 50%
seedling height for P. vulgaris cultivar Princesa was set up
between 150-250 Gy. Cowpea (IPA-206) was less sensitive
to radiation than common bean cultivars, considering the
Index
dose range of radiation studied, and a 75% seedling height
reduction was reached in the range of 150-250 Gy. Dry
mater yield of the above-ground part, root and nodule, were
inversely related to the doses. It is recommended a dose
range of 300-350 Gy for mutation breeding purposes using
the cowpea cultivar (IPA-206).