ARTIGO

Teste da condutividade elétrica na avaliação fisiológica em sementes de Vigna unguiculata

Electrical conductivity test in the physiological evaluation of Vigna unguiculata seeds

Maria da Conceição Freitas Moura¹^,*, Lucas Kennedy Silva Lima², Camila Castro Santos¹ e Alek Sandro Dutra¹

¹ Universidade Federal do Ceará, Departamento de Fitotecnia, Fortaleza, Brasil.

² Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Departamento de Fitotecnia, Cruz das Almas, Brasil

(*E-mail: ceicaomoura@hotmail.com)

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RESUMO

Avaliou-se a qualidade fisiológica de sementes de cinco cultivares de feijão-caupi por recurso ao teste da condutividade elétrica comparativamente à análise clássica de vigor de sementes. As sementes foram submetidas, a seis diferentes períodos de embebição - 2, 5, 8, 16, 20 e 24 h - e a duas temperaturas em BOD, 25ºC e 30ºC. A análise tradicional de vigor foi avaliada em 200 sementes, pela germinação, primeira contagem de germinação, índice de velocidade de emergência e envelhecimento acelerado. O delineamento conduzido foi o inteiramente casualizado com quatro repetições de 50 sementes. Os resultados evidenciaram que a condutividade elétrica foi eficiente na distinção da qualidade fisiológica das cultivares de feijão-caupi independente da temperatura utilizada. As cultivares ‘Setentão’ e ‘Gurgueia’ apresentaram as melhores respostas na libertação de lixiviados, essa tendência também foi observada utilizando a metodologia tradicional de avaliação. As cultivares ‘BRS Paraguaçu’ e ‘BRS Guariba’ apresentaram maior libertação de lixiviados e esta última cv. também obteve resultado inferior no envelhecimento acelerado e primeira contagem de germinação. O teste da condutividade elétrica foi eficiente na determinação da qualidade fisiológica das cultivares avaliadas, com baixo efeito da temperatura, podendo ser reduzida para 20 h de embebição.

Palavras-chave: feijão-caupi, feijão-frade, germinação, qualidade fisiológica, vigor.

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ABSTRACT

This study evaluated the physiological quality of seeds of five cultivars of cowpea using the electrical conductivity test in comparison to the classical analysis of seed vigor. The seeds were previously submitted to six different imbibition periods - 2, 5, 8, 16, 20 and 24 h and at two temperatures in BOD (25ºC and 30ºC). The traditional vigor analysis was evaluated in 200 seeds, by germination, first germination count, and emergency speed index and accelerated aging. The design was completely randomized with four replicates of 50 seeds. The results showed that the electrical conductivity was efficient in distinguishing the physiological quality of cowpea cultivars independent of the temperature used, the cultivars ‘Setentão’ and ‘Gurgueia’, obtained the best responses for leachate release, this trend was also observed using the traditional vigor evaluation methodology. The cultivars ‘BRS Paraguaçu’ and ‘BRS Guariba’ showed higher leachate release and the latter also obtained lower result for accelerated aging and first germination count. The electrical conductivity test was efficient in determining the physiological quality of cowpea cultivars, with a low temperature effect, which could be reduced to 20 h of imbibition.

Keywords: cowpea, seed germination, physiological quality, vigor

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INTRODUÇÃO

O feijão-caupi (Vigna unguiculata L. Walp.) é um alimento básico que fornece grandes quantidades de proteínas, calorias, vitaminas e minerais essenciais para a alimentação humana em muitos países, principalmente na África, América Latina, sudeste da Ásia e regiões sudoeste da América do Norte, com uma produção global anual de 3,9 milhões de toneladas (Vasconcelos et al., 2010; Sreerama et al., 2012). No Brasil, é considerada uma das principais leguminosas no âmbito económico e social. Segundo Galvão et al., (2013) os maiores produtores do feijão-caupi encontram-se nas regiões Norte e Nordeste do país.

Entre as dificuldades enfrentadas pelos produtores, destaca-se a baixa produtividade da cultura (Freitas et al., 2012) e, em parte, essa limitação está associada a baixa qualidade genética e fisiológica das sementes (Wamalwa et al., 2016). Nesse contexto, a manutenção da qualidade fisiológica é fundamental para formação de plântulas viáveis e consequente rendimento produtivo (Mendonça et al., 2003).

Diversas técnicas são utilizadas para avaliação da qualidade fisiológica das sementes, sendo os testes de vigor mais eficazes, pois fornecem índices mais sensíveis do potencial fisiológico, quando comparados aos testes de germinação (AOSA, 2002). Dentre as técnicas de vigor, a condutividade elétrica tem-se mostrado eficiente na estimativa do vigor, pois fornece informações rápidas, objetividade e de baixo custo, além de possuir base teórica consistente, sendo capaz de identificar a deterioração das sementes no seu estado inicial (Hampton e Tekrony, 1995).

O teste de condutividade elétrica (CE) é baseado no princípio de que, com o processo de deterioração, ocorre a lixiviação dos constituintes celulares das sementes embebidas em água devido à perda da integridade dos sistemas de membranas celulares (Gonzales et al., 2009). O valor da condutividade da solução de embebição da semente é função direta da quantidade de lixiviados, isto é, quanto maior o valor da condutividade elétrica, menor é o vigor das sementes, pois a condutividade elétrica tem como princípio o aumento da permeabilidade das membranas celulares à medida que a semente se deteriora, aumento este ocasionado pela desestruturação das membranas celulares (Tunes et al., 2008).

Vários estudos são encontrados na literatura utilizando a condutividade elétrica, em espécies florestais (Gonzales et al., 2009; Flavio e Paula, 2010; Ataide et al., 2012; Delazeri et al., 2016), hortícolas (Dutra e Vieira, 2006; Torres et al., 2015; Lima e Smiderle, 2013) e culturas anuais (Torres et al., 2009; Oliveira et al., 2012), de acordo com os autores a técnica apresenta eficácia substancial na determinação da qualidade fisiológica de sementes mesmo nos estágios iniciais de armazenamento. No feijão-caupi os estudos ainda são escassos em comparação com outras leguminosas (Araújo et al., 2011), havendo necessidade de avaliar esta técnica em diferentes cultivares e períodos de embebição. Assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar a qualidade fisiológica por meio do teste da condutividade elétrica comparativamente aos métodos de análise clássica de vigor em sementes de cinco cultivares de feijão-caupi (V. unguiculata), submetidas a duas temperaturas de germinação e seis diferentes períodos de embebição.

MATERIAL E MÉTODOS

O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Análise de Sementes do Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal do Ceará/UFC, (Campus do Pici - Fortaleza) utilizando cinco cultivares de feijão-caupi: ‘Setentão’, ‘BRS Paraguaçu’, ‘BRS Marataoã’, ‘BRS Guariba’ e ‘BRS 17-Gurguéia’. As sementes utilizadas foram oriundas do Banco de Germoplasma de feijão-caupi pertencente à UFC, armazenadas em câmara fria, a uma temperatura de (5 ºC ± 1 ºC e ≅ 80% de umidade relativa do ar).

O delineamento utilizado foi o inteiramente casualizado (DIC) com quatro repetições de 50 sementes por modalidade. Para o teste da condutividade elétrica, utilizaram-se 200 sementes, com quatro repetições de 50 sementes para cada cultivar, com seis períodos de embebição - 2, 5, 8, 16, 20 e 24 h - e mantidas em BOD nas temperaturas de 25 ºC e 30 ºC. As sementes foram pesadas em balança com resolução de 0,001 g e embebidas num volume de 75 mL de água destilada. Após cada período de embebição, a leitura da condutividade elétrica foi determinada em condutivímetro (MA521), cujos resultados foram expressos em µS.cm^‑¹.g^‑¹ de semente (Marcos Filho e Vieira, 2009).

Além do teste de condutividade elétrica, realizou-se a caracterização fisiológica das cultivares por meio do método clássico para comparar as informações acerca das cultivares avaliadas de acordo com Brasil (2009), submetendo estas as seguintes avaliações: 1) teste de germinação: realizado com quatro repetições de 50 sementes, distribuídas em papel germitest, umedecidos com água destilada o equivalente a 2,5 vezes o peso do substrato seco, mantidas em câmaras de germinação do tipo BOD (Biochemical Oxigen Demand), a uma temperatura de 25 ºC e fotoperíodo de 8 h, com avaliação realizada aos oito dias após a sementeira, determinando a porcentagem das plântulas (Brasil, 2009) e 2) primeira Contagem de Germinação foi realizada cinco dias após a sementeira, sendo utilizada a mesma metodologia descrita anteriormente para o teste de germinação; 3) Índice de Velocidade de Emergência (IVE): realizado com quatro repetições de 50 sementes, semeadas em canteiros com uma profundidade de ± 3 cm, sendo o mesmo calculado conforme Maguire (1962); 4) envelhecimento acelerado: utilizaram-se quatro repetições de 50 sementes para cada cultivar, colocadas sobre a tela de inox numa caixa plástica (Gerbox), contendo 40 mL de água destilada. As caixas foram colocadas numa BOD regulada a uma temperatura de 40 ºC por um período de 24 h;

Os dados foram submetidos a análise de variância utilizando o Software SISVAR (Ferreira, 2011), não sendo transformados pois seguiram distribuição normal e homogênea. No teste de germinação, primeira contagem de germinação, envelhecimento acelerado e o índice de velocidade de emergência utilizou-se o teste de comparação de média (Tukey 5% de probabilidade) e análise de regressão em função dos períodos de embebição para a condutividade elétrica.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados demonstraram qualidade fisiológica distinta entre as cultivares testadas, com maior nitidez quando utilizada a condutividade elétrica que apresentou comportamento variado para a libertação de lixiviados. As cultivares ‘Setentão’ e ‘BRS Gurguéia’ foram as que apresentaram menor libertação de lixiviados ao longo do tempo de avaliação (Figura 1). Variação entre as temperaturas para a cultivar ‘Setentão’ ocorreu somente 5 h após a embebição, onde a temperatura de 25 °C foi 29,5% superior (Figura 1A). Já na cultivar ‘BRS Gurguéia’ houve maior libertação de lixiviados na temperatura de 25 °C (17,9%) no final do período de avaliação (24-h) (Figura 1B).

Com ressalva da temperatura de 25°C para a cultivar ‘Setentão’ que apresentou comportamento cúbico ao longo dos períodos de avaliação, as demais temperaturas seguiram tendência quadrática, onde foi observado maior acumulação de lixiviados as 19,9 h com CE de 84,2 μS cm^‑1 g^‑1 a 30°C na cultivar ‘Setentão’ (Figura 1A). Já na cultivar ‘BRS Gurgueia’ foi identificado maior acumulação as 22,4 h e 19,6 h com CE de 138,9 e 122,8 μS cm^‑1 g^‑1 para as temperaturas de 25 °C e 30 °C, respectivamente (Figura 1B). Esses resultados indicam uma tendência crescente na libertação de lixiviados até as 19 h de embebição e após esse período ocorre decréscimo na libertação de lixiviados, com isso, o período de embebição para ambas as cultivares pode ser reduzido para 20 h de condicionamento sem haver prejuízo para os resultados.

Dutra e Vieira (2006), ao estudarem o vigor de sementes de abobrinha (Cucurbita pepo L.), também verificaram que é possível reduzir o período de condicionamento das sementes sem prejudicar a confiabilidade dos resultados. Lopes e Franke (2010), ao trabalharem com o teste da condutividade elétrica para avaliar sementes de azevém (Lolium multiflorum Lam.), verificaram que no período de 1 h de imersão, já foi possível separar um lote dos demais, mostrando que este, mesmo num curto período de imersão apresentou maior potencial fisiológico.

A integridade fisiológica das sementes da cultivar ‘Setentão’ demonstrou ser superior a ‘BRS Gurguéia’ pois esta última liberou 45,8% mais lixiviados do que a cultivar ‘Setentão’ no pico de libertação aos 30 °C (Figura 1B). De acordo com Vieira e Krzyzanowski (1999), sementes com valores baixos de CE são classificadas como sementes de “alto vigor”. A cultivar ‘Setentão’ também obteve resultados favoráveis nos demais parâmetros fisiológicos testados (Quadro 1).

Batista et al. (2012), ao trabalharem com o teste da condutividade elétrica na temperatura de 25 ºC e diferentes períodos de embebição (2, 4, 8, 12 e 24 h) e dois diferentes volumes de água, também verificaram eficiência na separação dos lotes de feijão-caupi cv. ‘BRS Guariba’. Os referidos autores também verificaram que a libertação foi consideravelmente maior quando as sementes foram submetidas a períodos de 12 e 24 h, independentemente das combinações de números de sementes e quantidade de água, demonstrando-se assim, menor lixiviação nos períodos menores de avaliação.

As cultivares ‘BRS Paraguaçu’ e ‘BRS Guariba’ apresentaram os maiores valores de CE entre as cultivares testadas, indicando que a qualidade fisiológica dessas variedades era inferior às demais. No entanto, quando analisado em função dos demais atributos fisiológicos (Quadro 1), não foram identificadas variações entre as cultivares, com ressalva da primeira contagem de emergência (PCE) que foi inferior na cultivar ‘BRS Guariba’. Esses resultados sinalizam para uma maior acurácia na avaliação do potencial fisiológico de sementes de feijão-caupi utilizando o teste de condutividade elétrica, pois a técnica é capaz de identificar a deterioração das sementes em seu estado inicial (Hampton e Tekrony, 1995).

A maior libertação de lixiviados não esteve diretamente relacionado com a perca do poder germinativo da semente. Porém, pode estar associado ao menor crescimento e velocidade na protrusão da radícula como observado por Silva et al. (2014) em sementes de feijão (Phaseolus vulgaris L.). Diferenças no valor da condutividade também podem estar relacionadas a certas características intrínsecas da cultivar, como o teor de lignina no tegumento da semente (Alvarez et al., 1997). No entanto, Teixeira et al. (2010) não identificaram associação com o aumento do teor de lignina e libertação de lixiviados no feijão-caupi. De acordo com Munizzi et al. (2010) sementes com baixo vigor, no campo, apresentam desigualdade na emergência e plântulas menos vigorosas do que as das sementes com alto vigor, consequentemente diferenças nas taxas de crescimento durante o período juvenil.

Na cultivar ‘BRS Paraguaçu’ foi observado comportamento bastante semelhante na libertação de lixiviados em função das temperaturas, com distinção somente às 20 h de embebição (Figura 2A). Já na cultivar ‘BRS Guariba’ a temperatura de 25 °C apresentou tendência linear ao longo do tempo de embebição, com máxima acumulação de lixiviados às 24 h de embebição, com CE de 201,1 μS cm^‑1 g^‑1. Em função desse comportamento, variação entre as temperaturas foram observadas as 16, 20 e 24 h de embebição (Figura 2B). A temperatura de 30 °C influenciou a libertação de lixiviados de forma crescente até 22,6 h, com CE de 150,5 μS cm^‑1 g^‑1 (Figura 2B).

Entre os vários fatores que envolvem o teste de condutividade elétrica, o período de embebição pode afetar os resultados, mas precisa ser monitorizado com cuidado para assegurar a precisão desses valores (Marcos Filho, 2005). Outro fator importante é a temperatura durante o período de embebição que, segundo Vieira e Carvalho (1994), a elevação da temperatura de embebição provoca danos térmicos nas membranas, o que proporciona aumento da energia de ativação das moléculas, modificando assim a viscosidade da água e, consequentemente, ocorre aumento dos valores da condutividade elétrica. Neste estudo as temperaturas apresentaram resultados semelhantes ao longo das avaliações, com sutil libertação de lixiviados na temperatura de 25 °C utilizando a cultivar ‘BRS Guariba’ (Figura 2B).

A cultivar ‘BRS Maratao㒠apresentou ajuste quadrático para ambas as temperaturas, que diferiram entre si em 8 e 16 h de embebição, sendo libertado mais lixiviado na temperatura de 25°C. O ponto máximo de CE foi alcançado com 22,2 h e 22,5 h para as temperaturas de 25°C e 30°C equivalendo a 172,9 e 162,3 μS cm^‑1 g^‑1, respectivamente (Figura 3). De acordo com Rosa et al. (2000), a libertação inicial de eletrólitos é intensa, tanto pelas sementes vigorosas quanto pelas sementes deterioradas, tornando-se difícil diferenciar lotes no começo da embebição. Assim, à medida que as sementes vão reorganizando as suas membranas, a libertação de íons estabiliza, sendo possível a diferenciação dos lotes em níveis de qualidade (Dalanhol et al., 2014).

Quando analisado o potencial fisiológico das cultivares de feijão-caupi a partir das variáveis clássicas, foi observado maior vigor na cultivar ‘BRS Gurgueia’ (Quadro 1) que também obteve reduzida libertação de lixiviados (Figura 1B). Essa cultivar, foi semelhante estatisticamente a ‘Setentão’ e ‘BRS Paraguaçu’, uma vez que, pelo teste de condutividade elétrica, esta última obteve os maiores valores de lixiviados independentemente da temperatura utilizada (Figura 2A).

Avaliando o potencial fisiológico de diferentes cultivares de feijão-caupi Teixeira et al. (2010) obtiveram comportamento semelhante para ‘BRS Gurguéia’, ‘BRS Paraguaçu’ e ‘BRS Maratao㒠que, no entanto, ficaram abaixo das médias obtidas neste estudo. Teófilo et al. (2008), verificaram qualidade fisiológica superior, nas cultivares de feijão-caupi ‘Aparecido’ e ‘BRS Marataoã’, resultados que estão de acordo com os encontrados neste trabalho, pois ao avaliar o teste de germinação e o envelhecimento acelerado observou que a cultivar ‘BRS Maratao㒠apresentou resultados promissores nestas avaliações (Quadro 1). Porém, os dados encontrados pelos autores para a cultivar ’Setentão’ são inferiores quando comparados a ‘BRS Marataoã’.

A germinação das cultivares ficou acima de 90% indicando excelente potencial germinativo em todas as cultivares (Quadro 1), no entanto, o teste da primeira contagem de germinação (PCG) e envelhecimento acelerado (EA) apresentaram redução para cultivar ‘BRS Guariba’ que também obteve elevada libertação de lixiviados (Figura 2B), além disso, como não foi contabilizado a porcentagem de plântulas normais e anormais não sendo possível verificar se as cultivares com maior libertação de lixiviados também apresentaram formação de plântulas anormais. Vanzolin et al. (2007) verificaram que o lote de sementes de soja (Glycine max (L.)Merr.) que apresentou maior CE resultou na redução do comprimento do hipocótilo, epicótilo e comprimento da plântula. 

Os resultados identificados neste estudo demonstram a importância e eficácia da utilização da condutividade elétrica na determinação do potencial fisiológico de diferentes cultivares de feijão-caupi, promovendo expressiva antecipação na obtenção de resultados precisos e confiáveis, que estão disponíveis com 20 h de embebição das sementes.

CONCLUSÃO

O teste de condutividade elétrica mostrou-se eficaz na determinação da qualidade fisiológica das cultivares de feijão-caupi testadas. A sensibilidade do teste de condutividade elétrica foi maior do que os testes clássicos de vigor de sementes. As cultivares ‘Setentão’ e ‘BRS Gurguéia’ apresentaram melhor potencial fisiológico com base no teste de condutividade elétrica, que também seguiram a mesma tendência na metodologia tradicional. As cultivares ‘BRS Paraguaçu’ e ‘BRS Guariba’ apresentaram inferior qualidade fisiológica pelo teste de condutividade, enquanto a cultivar ‘BRS Maratao㒠obteve resposta intermédia. 

O tempo de imersão pode ser reduzido para 20 h em todas as cultivares testadas com temperatura de 20 ou 30 °C.

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Recebido/received: 2017.02.19

Recebido em versão revista/received in revised form: 2017.05.15

Aceite/accepted: 2017.05.18