Caracterização de cultivares de grão-de-bico (Cicer arietinum L.) e seleção de microrganismos benéficos associados à cultura

Dissertação de Mestrado em Engenharia AgronómicaO grão-de-bico (Cicer arietinum L.) é uma cultura amplamente cultivada e uma das leguminosas de grão mais importantes, visto tratar-se de uma fonte de proteína vegetal para consumo humano de baixo custo. Devido ao grão-de-bico ser cultivado principalmente em ambientes de sequeiro, a seleção de genótipos de grão-de-bico e microrganismos benéficos associados a este hospedeiro é necessária para aumentar a sua produtividade e resiliência às alterações climáticas. No presente estudo, o ensaio de campo foi realizado no campus da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro (latitude 41º28’N; longitude 7º74; altitude 430 m) situado no concelho de Vila Real, e decorreu entre outubro de 2016 e julho de 2017. O dispositivo experimental foi um ensaio com duas épocas de sementeira (outono e primavera) e 12 linhas de grão-de-bico, entre as quais, oito do grupo Kabuli e quatro do grupo Desi, em blocos casualizados completos e quatro repetições de cada. Foram efetuadas análises de produção e fitoquímicas. A produtividade foi determinada a partir da pesagem e registo do peso seco dos diferentes componentes morfológicos da planta, entre os quais a parte aérea total, número de vagens e peso de cem sementes, enquanto os parâmetros produtivos foram definidos pela simples contagem, manual e/ou mecânica, das vagens, grãos e ramificações basais. Quanto à parte fitoquímica foram realizadas análises ao teor de proteína, fenóis totais, orto-difenóis, flavonóides, ABTS e DPPH. Procedeu-se ainda ao isolamento de rizóbios e outros microrganismos benéficos associados à cultura realizando de seguida a identificação molecular por análise filogenética e caracterização para uma seleção das estirpes mais eficientes na solubilização do fósforo e na valorização do crescimento da cultura. Os genótipos em estudo que obtiveram os melhores valores nos parâmetros produtivos foram o India e o CHK 3357 na primavera e outono, respetivamente. No que diz respeito ao teor de proteína, o genótipo Flip 97-171c, evidenciou-se nas duas datas de sementeira com os maiores valores. Relativamente à parte fitoquímica, nas análises de orto-difenóis, ABTS e flavonóides, foram os genótipos Flip a destacar-se, com os valores superiores do Flip 94-90c no primeiro teste e o Flip 99-46c nos dois seguintes. Já no que concerne à atividade antioxidante determinada pelo método DPPH e aos fenóis totais, foram dois genótipos do grupo Desi, Elite e Elf, que obtiveram os dados mais elevados. Este estudo revelou ainda múltiplos mecanismos biológicos de microssimbiontes de grão de bico com potencial para inóculos comerciais, que podem beneficiar a produção agrícola sustentável. O aumento de rendimento da cultura pode ser obtido através da aplicação combinada de uma sementeira precoce e variedades adaptadas à sementeira de Outono, tornando o grão de bico uma cultura promissora e alternativa para os sistemas agrícolas praticados em Portugal.Chickpea (Cicer arietinum L.) is a widely cultivated crop and one of the most important grain legumes. It is a low-cost source of vegetable protein for human consumption. Once chickpea is mostly grown in rainfed environments, the selection of chickpea lines and beneficial microorganisms associated to this host is required to enhance productivity and resilience to climatic changes. The field trial was carried out on the campus of the University of Trás-os-Montes and Alto Douro (latitude 41º28'N; longitude 7º74; altitude 430 m) located in the municipality of Vila Real, between October 2016 and July 2017. The experimental device was a trial with two sowing dates (autumn and spring) and 12 chickpea genotypes, including eight Kabuli and four Desi type, in completely randomized blocks and four replicates of each. Chemical, productive and phytochemical analysis were carried out. Productivity was determined by weighing and recording the dry weight of the different morphological components of the plant, including total aerial area, number of pods and weight of one hundred seeds, while productivity parameters was defined by simple manual and/or mechanical counting of pods, grains and basal branches. As for the chemical and phytochemical part, analyzes were carried out on protein content, total phenols, ortho diphenols, flavonoids, ABTS and DPPH. Isolation of rhizobia and other beneficial microorganisms associated with the culture were also carried out, followed by a molecular identification by phylogenetic analysis and characterization for a selection of the most efficient strains in phosphorus solubilization and growth enhancement. The genotypes in the study that obtained the best values in the productive parameters were India and CHK 3357, in the spring and autumn, respectively. In relation to the protein content, the line Flip 97-171c, presented the higher values in the two dates of sowing. Regarding the phytochemical analysis, the Flip genotypes presented the higher values for ortho diphenols, ABTS and flavonoids, with the upper values of Flip 94-90c in the first test and Flip 99-46c in the following two. Concerning the antioxidant activity by DPPH method and total phenols contents, two Desi genotypes obtained the highest values, Elite and Elf. This study also revealed multiple biological mechanisms of chickpea microsymbionts with potential for commercial inoculum, which may benefit sustainable agricultural production. Increased crop yields can be achieved through the combined application of early sowing and varieties adapted to autumn sowing, making chickpeas a promising and alternative crop for agricultural systems practiced in Portugal