Treatment of soybean with selenium and the physiological and morpho-anatomical responses, under water deficit

Condições ambientais adversas têm prejudicado o crescimento e o desenvolvimento de plantas de soja (Glycine max L.). Diante disso, várias pesquisas vêm sendo realizadas, a fim de minimizar os efeitos dos diferentes estresses abióticos sobre essa cultura. Dentre elas, merecem destaque as que envolvem a aplicação de selênio (Se), um elemento químico benéfico por induzir respostas morfológicas, fisiológicas e metabólicas favoráveis ao desenvolvimento de diferentes espécies agrícolas, sob condições ambientais adversas. Nesse sentido, poucas pesquisas retratam os efeitos do Se em soja, existindo, assim, uma grande lacuna a respeito de qual (is) concentração (ões) e modo (s) de aplicação de Se que pode (m) favorecer, possíveis, respostas de defesa das plantas ao estresse. Nesse sentido, fez-se necessário, primeiramente, investigar os efeitos do fornecimento de Se, aplicado na forma de selenato de sódio a 5, 10, 20, 30, 40 e 80 μM via pulverização, solução nutritiva e priming, em plantas de soja do cultivar EMBRAPA 48 no estádio vegetativo, sob condições de plena hidratação. Posteriormente, a concentração e o modo de fornecimento de Se, identificados como indutores das respostas mais favoráveis ao crescimento e ao desenvolvimento das plantas, foram aplicadas antes de induzi-las ao déficit hídrico, por meio do fornecimento de polietilenoglicol (PEG 6000). Para as duas condições experimentais, as plantas foram cultivadas em solução nutritiva de Clark, sob aeração constante e em câmara de crescimento de plantas, em condições de temperatura, luminosidade e umidade controladas. Foram realizadas avaliações do crescimento, trocas gasosas e de fluorescência da clorofila a, além de avaliações anatômicas e bioquímicas, em busca de diferentes efeitos do fornecimento de Se às plantas. Os resultados indicaram que as respostas das plantas estiveram em função do acúmulo de Se em seus tecidos. Nesse sentido, identificou-se a pulverização com 80 μM como o modo e a concentração de Se ideais, por terem incrementado a An, o qP, o Y(II) e a ETR das plantas, dessa forma, representando potenciais indutores de respostas de proteção ou evitação, ao estresse por déficit hídrico. Assim, as respostas das plantas sob déficit hídrico, previamente pulverizadas com 80 μM de Se, indicaram que o cultivar EMBRAPA 48 recorreu ao efeito antioxidante do Se, para atenuar alguns dos principais sintomas do déficit hídrico. Os mecanismos envolvidos nessa resposta compreenderam, principalmente, modificações anatômicas na espessura da epiderme adaxial, do parênquima esponjoso e na área da secção transversal total da raiz, além de alterações nos teores de espécies reativas de oxigênio. Diante da inexpressiva atividade das principais enzimas do sistema antioxidativo, mesmo havendo o acúmulo de espécies reativas, e da ausência de acúmulo de prolina e aminoácidos solúveis, não foi possível esclarecer os mecanismos bioquímicos envolvidos nas respostas de evitação ao déficit hídrico. Nesse sentido, há indícios de que o tempo de exposição das plantas ao déficit hídrico tenha sido excessivo, suprimindo, assim, seu sistema antioxidativo enzimático.Adverse environmental conditions have impaired the growth and development of soybean plants (Glycine max L.). Therefore, several researches have been carried out in order to minimize the effects of different abiotic stresses on this culture. Among them, deserve special mention the use of selenium (Se), a beneficial chemical element for inducing morphological, physiological and metabolic responses favorable to the development of different agricultural species, under adverse environmental conditions. In this sense, few researches portray the effects of Se on soybean, thus, there is a large gap regarding which concentration (s) and mode (s) of application of Se that can favor possible responses from plant defense to stress. In this sense, it was first necessary to investigate the effects of the Se supply, applied as sodium selenate at 5, 10, 20, 30, 40 and 80 μM via spraying, nutrient solution and priming, in soybean plants, EMBRAPA 48 grow crop, at the vegetative stage, under conditions of full hydration. Later, the concentration and mode of supply of Se, identified as inducers of the most favorable responses to the growth and development of the plants, were applied before inducing them to the water deficit, through the supply of polyethylene glycol (PEG 6000). For the two experimental conditions, the plants were grown in nutrient solution of Clark, under constant aeration and in a chamber of growth of plants, under conditions of controlled temperature, luminosity and humidity. It was realized growth assessments, gas exchange and fluorescence of chlorophyll a, as well as anatomical and biochemical evaluations, were carried out in search of different effects of the supply of Se to the plants. The results indicated that the responses of the plants were due to the accumulation of Se in their tissues. In this sense, the 80 μM spray was identified as the mode and concentration of Se, for having increased the Pn, the qP, the Y(II) and the ETR of the plants, thus, representing potential inducers of protection or avoidance, to stress due to water deficit. Thus, the responses of plants under water deficit, previously sprayed with 80 μM of the Se, indicated that the EMBRAPA 48 grow crop resorted to the antioxidant effect of Se to attenuate some of the main symptoms of water deficit. The mechanisms involved in this response mainly comprised anatomical changes in the thickness of the upper epidermis, the spongy parenchyma and in the total cross- sectional area of the root, as well as alterations in the contents of reactive oxygen species. In view of the inexpressive activity of the main enzymes of the antioxidative system, despite the accumulation of reactive species and the absence of accumulation of proline and soluble amino acids, it was not possible to clarify the biochemical mechanisms involved in the avoidance responses to water deficit. In this sense, there is evidence that the time of exposure of the plants to the water deficit has been excessive, thus suppressing their enzymatic antioxidative system