Extratos alcalinos das algas pardas Ascophyllum nodosum e Sargassum cymosum como bioestimulantes de cultivares de Oryza sativa

Abstract

Nos últimos anos, o interesse em extratos de algas como promotores de crescimento e bioestimulantes em culturas agrícolas, tem aumentado acentuadamente. Entre as algas marinhas, a mais comumente utilizada para essa finalidade é a parda Ascophyllum nodosum. Neste trabalho foram aplicadas técnicas analíticas típicas da metabolômica, na investigação de efeitos bioestimulantes de extratos alcalinos das algas pardas Sargassum cymosum, de clima tropical e subtropical e A. nodosum, de ocorrência em clima temperado, usando como modelo agrícola plantas de arroz de pericarpos preto (variedade Ônix), vermelho (Rubi) e branco (Marques e EPAGRI106), avaliados por suas sementes, folhas e grãos. Os extratos de S. cymosum e A. nodosum foram formulados à base de KOH 1,5 M. Cinquenta sementes de arroz de três das quatro variedades foram dispostas em papéis Germitest® e pulverizadas com 2,5 vezes (o equivalente da massa seca do papel) de água destilada (controle) ou extratos das algas marinhas (nas concentrações de 0,1, 0,5, 0,75 e 1,0 g L-1) em quatro repetições para cada tratamento. As sementes foram mantidas em câmara de germinação por 7 dias a 25°C em fotoperíodo de 12 horas e medidos taxa de germinação e comprimento de plântulas. Plântulas das sementes de arroz tratadas com extratos de S. cymosum a 0,75g L-1 e 0,5g L-1 e de A. nodosum a 0,75g L-1 tiveram taxas de crescimento maiores (p <0,05) em relação às do controle. A maior concentração de extrato de A. nodosum (1,0 g L-1) foi inibitória para o crescimento radicular de plântulas nas três variedades e o extrato de S. cymosum, na mesma concentração, para Rubi e Marques. Os resultados mostraram destaque no efeito estimulante dos extratos de algas marinhas sobre o crescimento principalmente em plântulas do arroz preto nas menores concentrações, com desempenho superior de S. cymosum. Plantas de arroz das quatro variedades estudadas, foram tratadas por aspersão foliar com extratos a 0,5g L-1 (concentração T1 extrato de A. nodusum; T2 extrato de S. cymosum) ou com água destilada (T3 controle) ao longo de três ciclos da cultura em experimentos implantados nos anos de 2015 e 2016. Folhas e grãos foram coletados, para análises bioquímicas e espectroscópicas. Amostras das folhas e grãos e dos extratos de algas, foram analisados, através de ferramentas analíticas (espectrofotometria de UV-visível, cromatografia líquida de alta eficiência- CLAE, espectroscopia de infravermelho distante FT-IR e próximo NIR, e espectrometria - RMN e massas por MALDI-TOF) e quimiométricas, gerando conjuntos de informações que, cruzadas, permitiram inferências como a similaridade de efeitos dos dois extratos, nos arrozes, e a detecção de perfis bioquímicos muito semelhantes entre os extratos das duas algas. Considerando que A. nodosum já tem os atributos bastante estudados e estabelecidos na bioestimulação e nutrição de plantas de importância comercial, tais resultados forneceram informações relevantes para o uso da alga tropical S. cymosum para este fim.

Abstract : In recent years, interest in algae extracts as growth promoters and biostimulants in agricultural crops has increased sharply. Among marine algae, the most commonly used for this purpose is the brown Ascophyllum nodosum. In this work, typical analytical techniques of the metabolomics were applied in the investigation of the biostimulating effects of alkaline extracts of brown seaweed Sargassum cymosum, tropical and subtropical seaweed, and A. nodosum, temperate algae, using as a model rice plants of the varieties Ônix (black pericarp), Rubi (red pericarp), Marques and EPAGRI106 (white pericarp), in seeds, leaves and grains. The extracts of S. cymosum and A. nodosum were formulated with 1.5 M KOH. Fifty rice seeds of three of the four varieties were arranged in Germitest® papers and sprayed 2.5 times (the dry mass equivalent of paper) of distilled water (control) or seaweed extracts (at concentrations of 0.1, 0.5, 0.75 and 1.0 g L-1) in four replicates for each treatment. The seeds were kept in germination chamber for 7 days at 25 ° C in photoperiod of 12 hours and measured germination rate and seedling length. Rice seedlings treated with extracts of S. cymosum at 0.75g L-1 and 0.5g L-1 and A. nodosum at 0.75g L-1 had higher growth rates (p <0.05) in relation to the control group. The highest concentration of A. nodosum extract (1.0 g L-1) was inhibitory to the growth of the seedlings in the three varieties and the S. cymosum extract, in the same concentration, for Rubi and Marques. The results showed a prominent effect on the stimulating effect of seaweed extracts on growth, especially in black rice seedlings at the lowest concentrations, with better performance of S. cymosum. In another experiment, rice plants of the four varieties studied were treated by leaf spraying with 0.5g L-1 extracts (concentration T1 - extract of A. nodosum; T2 - extract of S. cymosum) or with distilled water (T3 - control) over three crop cycles in experiments implanted in the years 2015 and 2016. Leaves and grains were collected for biochemical and spectroscopic analyzes. Samples of the leaves and grains and algal extracts were analyzed using analytical tools (UV-visible spectrophotometry, high performance liquid chromatography-CLAE, FT-IR far infrared spectroscopy, and near-infrared infrared spectroscopy - NIR, and NMR-mass spectrometry by MALDI-TOF) and chemometrics, generating sets of information that, in cross-section, allowed inferences such as the similarity of effects of the two extracts in the rice fields and the detection of very similar biochemical profiles between the extracts of the two algae. Considering that A. nodosum already has the attributes well studied and established in the biostimulation and nutrition of plants of commercial importance, these results provided relevant information for the use of S. cymosum tropical algae for this purpose.