Mechanisms of tolerance to water deficit in species of native forages of the South Brazilian fields

Many native species from southern brazilian rangelands have elevated potencial to be cultivated as forage and could be used to develop more productive and adapted materials to stress caused by climate changes such as some legume species: Macroptilium lathyroides L., Vigna luteola Jacq. and Desmodium incanum DC. The aim of this work was to characterize some biochemical and physiological adaptation mechanisms to stress caused by soil water deficit in native legume species from southern brazilian rangelands. Seeds were collected from native rangelands plants and planted in foam box cells containing commercial substrate (turf with nutrients) and grown under green house conditions. Plants were transferred to 3 L perforate plastic pots containing turf and soil in a 1:1 proportion, 49 days after sowing. Water deficit treatments were applied by stopping the irrigation of plants and initiated 30 days after plants were tranferred to pots. Soil moisture levels were monitored by gravimetry and control plants were kept closed to the field capacity. Growth and biochemical analysis were done at four, 11 and 18 days after plants were submitted to water deficit and at two, five and nine days after rehydratation of substrate in a group plants upon 18 days of water deficit treatment. Experiments were carried out in a fully randomized block design and the data were analysed by one-way analysis of variance (ANOVA). When F was significant the treatments means were compared by Tukey’s test (p0.05). Each treatment consisted of four replicates and each replicate consisted of one pot containing three plants. Growth parameters (root and shoot dry mass and leaf area), photosynthetic pigments concentration (chlorophyll a, b and total, total carotenoids) and relative water content in leaves, electrolyte likage, total soluble sugars contents, proline levels, hydrogen peroxide and malondialdeyd contents in leaves and roots were quantified. Macroptilium lathyroides and Desmodium incanum growth, characterized by dry mass accumulation in shoot and root system, was affected by water deficit in a similar way as water leaf potential, leaf area and total chlorophyll content. In Vigna luteola plants the relatioship between these parameters was not observed. Compatible solute accumulation such as soluble sugars and proline constitutes an evident metabolic strategy for adaptation to water restriction in the three legume species.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESOs campos naturais sul-americanos apresentam várias espécies nativas com grande potencial forrageiro, que podem servir para o desenvolvimento de novos materiais cultivados mais produtivos e adaptados às mudanças climáticas. Dentre essas, destacam-se algumas leguminosas, como Macroptilium lathyroides L., Vigna luteola Jacq. e Desmodium incanum DC. O objetivo do trabalho foi caracterizar alguns mecanismos fisiológicos e bioquímicos de adaptação ao estresse, causado pela restrição hídrica no solo, em leguminosas nativas dos campos sul-brasileiros. As plantas foram obtidas a partir de sementes coletadas a campo e semeadas em bandejas multicelular de polipropileno expendido contendo substrato comercial (turfa fértil) e cultivadas em casa de vegetação. Após 49 dias da semeadura, as plantas foram transferidas para vasos plásticos, perfurados, com capacidade de 3L, mantendo-se três plantas por vaso. O substrato utilizado foi constituído de turfa fértil e solo, na proporção de 1:1. O tratamento com restrição hídrica foi iniciado 30 dias após o transplante por meio da suspensão da irrigação. O monitoramento do teor de umidade foi realizado por gravimetria. As plantas do tratamento controle foram mantidas na capacidade de campo. As avaliações foram realizadas aos quatro, 11 e 18 dias após a submissão ao déficit hídrico e aos dois, cinco e nove dias após a reidratação. O delineamento experimental utilizado foi em blocos ao acaso com quatro repetições. Os resultados obtidos foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e analisados por comparação de médias pelo Teste de Tukey a 5% de significância. A unidade experimental consistiu em um vaso contendo três plantas. Foram avaliados os parâmetros de crescimento, (massa seca da parte aérea e do sistema radicular e área foliar), concentração de pigmentos fotossintéticos (clorofilas a, b, total e de carotenoides totais) e o teor relativo de água em folhas, extravasamento de eletrólitos, teores de açúcares solúveis totais, prolina, peróxido de hidrogênio e malondialdeído em folhas e raízes. Os resultados obtidos permitem inferir que, em plantas de Macroptilium lathyroides e Desmodium incanum há uma relação direta entre o crescimento, caracterizado pelo acúmulo de massa seca na parte aérea e raiz respectivamente, o potencial de água nas folhas, a área foliar e o teor de clorofila total. Relação esta que não foi observada em Vigna luteola. O acúmulo de solutos compatíveis como açúcares solúveis e prolina constitui uma estratégia metabólica evidente para adaptação à restrição hídrica nas três espécies de leguminosas