ESTUDO COMPARATIVO DO EFEITO FITOTÓXICO DOS ÁCIDOS ACÉTICO, PROPIÔNICO E BUTÍRICO EM GENÓTIPOS DE ARROZ

Luz, V.K.1*; Kopp, M.M.1; Silva, V.N.1; Carvalho, M.F.1; Malone, G.1; Carvalho, M.F.1; Sousa, R.O.2; Carvalho, F.I.F.1; Oliveira, A.C.1

1Laboratório de Genômica e Fitomelhoramento – DFT – FAEM/UFPEL
2 Departamento de Solos – FAEM/UFPEL
Campus Universitário  – Caixa Postal 354 – CEP 96010-900  
* vivikl@bol.com.br   

1.	INTRODUÇÃO

Os sistemas de plantio direto e cultivo mínimo de arroz irrigado prevêem a manutenção de resíduos vegetais na superfície do solo, que aliado a condição anaeróbia formada pela presença de uma lâmina de água favorecem o desenvolvimento de microorganismos anaeróbios que promovem a fermentação desta matéria orgânica [10]. Com isso, uma série de substâncias fitotóxicas como os ácidos orgânicos de cadeia curta e baixo peso molecular são formadas.  Dentre estes ácidos se destacam os ácidos acético com 2 carbonos na cadeia, propiônico (3 carbonos) e butírico (4 carbonos) [9], que exercem efeito negativo à cultura, limitando a germinação e o estabelecimento das plântulas, afetando de forma direta a produtividade final das lavouras cultivadas nestes sistemas [5].
BOHNEN et al. [3] relataram que as concentrações destes ácidos no solo, variam em função do sistema de cultivo, dias após alagamento, tipo e quantidade de resíduo incorporado, profundidade, temperatura e pH do solo, ocorrendo em geral na relação 6:3:1 respectivamente para acético, propiônico e butírico. Dada a sua volatilidade, estes ácidos possuem curta vida média na solução, porém são produzidos de forma continua pela reciclagem microbiana [2]. Em sistema de plantio direto de arroz irrigado, as concentrações destes ácidos variam 0,16 mmol L-1 para o ácido butírico a 2,0 mmol L-1 para o ácido acético [3]. 
Estes ácidos podem exercer efeito fitotóxico para plântulas de arroz na concentração de 1 mmol L-1 [7], principalmente pela inibição da respiração [5], causando diminuição no alongamento radicular e de parte aérea, redução do peso de matéria seca de raiz e parte aérea [9, 10], menor germinação [5] e menor absorção de nutrientes [9, 10].
O efeito fitotóxico de cada ácido é variável principalmente de acordo com o comprimento da sua cadeia carbonada. O ácido acético ocorre em maiores quantidades porém apresenta efeito fitotóxico menor pois é composto por apenas 2 carbonos, enquanto que o butírico composto por 4 carbonos encontra-se em menor quantidade mas apresenta efeito fitotóxico superior [7]. 
O trabalho teve como objetivo comparar o efeito fitotóxico dos ácidos acético, propiônico e butírico em duas cultivares de arroz de alta dissimilaridade genética.

2.	MATERIAL E MÉTODOS

O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Hidroponia do Centro de Genômica e Fitomelhoramento (CGF) da Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel (FAEM) da Universidade Federal de Pelotas (UFPel). Foram utilizados dois genótipos de arroz, um da spp indica (BRS 7 “Taim”) e outro spp japonica (Saiban), selecionados da coleção de trabalho do Banco de Germoplasma de Arroz do CGF/FAEM/UFPel com base em estudos moleculares de divergência genética. 
Foram realizados 3 experimentos um para ácido acético com os tratamentos de 0 (controle); 2,5; 5; 7,5; 10 e 15 mM, um para o ácido propiônico com tratamentos de 0; 1; 3; 5; 7 e 9 mM, e outro com ácido butírico e tratamentos de 0; 0,5; 2,25; 4; 5,75 e 7,5 mM.
O delineamento experimental foi em blocos casualizados com 4 repetições e 20 plântulas por repetição para ambos os experimentos. As sementes foram desinfetadas em solução de hipoclorito de sódio 10% (produto comercial), colocadas para germinar em câmara germinadora a 25 °C e umidade relativa de 100% por 72 horas. Após a germinação as sementes foram transferidas para o sistema de hidroponia contendo solução nutritiva descrita por CAMARGO & OLIVEIRA [4], adicionada dos tratamentos. 
O sistema de hidroponia do Laboratório de Hidroponia do CGF utiliza recipientes com volume de 5,5 L que possuem uma tela de nylon adaptada na tampa, permitindo o desenvolvimento das raízes para o interior do recipiente contendo a solução nutritiva. Para evitar a proliferação de qualquer microrganismo durante a condução do experimento, todos os equipamentos utilizados foram desinfetados com hipoclorito de sódio antes da utilização.
Para um melhor controle das condições experimentais, a solução nutritiva foi mantida sob aeração constante, banho maria a 25 °C e pH ajustado em 4,7 monitorado diariamente e corrigido, se necessário, com NaOH ou HCl pois segundo ARMSTRONG & ARMSTRONG [1] o pH das soluções hidropônicas utilizadas em estudos com ácidos orgânicos é variável e interfere no toxicidade dos ácidos. As plântulas se desenvolveram nestas condições por 12 dias, e após este período, foram procedidas as análises. As variáveis analisadas foram comprimento de raiz (CR) e de parte aérea (CPA) em cm, número de raízes(NR) e matéria seca de raiz (MSR) e de parte aérea (MSPA) em mg planta-1. 
Os dados obtidos foram submetidos a análise de variância, determinação das reduções relativas de cada variável para cada genótipo levando em consideração o tratamento testemunha (0mM) como desenvolvimento máximo (100 %) e efetuadas regressões da variável comprimento de raiz (CR) para cada genótipo em cada ácido [6].

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados da análise de variação mostrou significância para genótipos, tratamentos e interação genótipo x tratamento ao nível de 5 % de significância com exceção das variáveis NR e MSPA que não foram significativas para efeito dos tratamentos e interação no experimento com ácido butírico. A interação genótipo x tratamento significativa, implica no ajuste de regressão para cada genótipo analisado [6].
A Tabela 1 apresenta os resultados das reduções relativas das variáveis analisadas nos experimentos na dose mais elevada de cada ácido para que expresse a maior redução causada nas variáveis. A variável comprimento de raiz (CR) foi o que apresentou maior redução em ambos os experimentos, isso se deve ao fato da ação direta do elemento tóxico em contato com as raízes. Esta variável é indicada para estudos de toxicidade a ácidos orgânicos, pois apresenta maior responsividade ao efeito dos tratamentos, sendo desta forma, utilizada para o estabelecimento das regressões e inferências sobre os efeitos dos ácidos.

Tabela 1. Reduções relativas em percentagem das variáveis analisadas na dose mais alta em cada um dos experimentos para as duas cultivares estudadas. CGF/FAEM-UFPel, 2003

Ácido	Cultivar	Redução Relativa (%)	
		CR	CPA	NR	MSR	MSPA	
Acético	BRS 7 TAIM	71,12	30,39	50,26	33,57	26,15	
	SAIBAN	64,37	33,15	42,28	41,19	36,71	
Propiônico	BRS 7 TAIM	75,11	56,76	54,25	25,55	29,88	
	SAIBAN	63,74	59,68	46,15	26,04	28,57	
Butírico	BRS 7 TAIM	42,80	35,55	7,04	15,36	11,38	
	SAIBAN	39,90	25,15	3,77	12,64	11,45	

As menores reduções relativas podem ser observadas para o experimento com ácido butírico (Tabela 1). Apesar do efeito fitotóxico superior do ácido butírico, os valores baixos de redução das variáveis analisadas podem estar relacionados aos níveis relativamente inferiores dos tratamentos. 
As regressões para ambos os genótipos podem ser visualizadas na Tabela 2. Os coeficientes de determinação (R2) foram significativos e em ambos os casos e a regressão que melhor se ajustou aos valores foi de grau 1 (linear). Pode-se constatar que a cultivar BRS 7 “TAIM” apresentou coeficientes de regressão (b) superiores a cultivar “SAIBAN” demonstrando ser mais sensível ao efeito tóxico dos ácidos. 

Tabela 2. Regressões, coeficientes de regressão (b) e coeficientes de determinação da variável Comprimento de raiz (CR) em cada um dos experimentos para as duas cultivares estudadas. CGF/FAEM-UFPel, 2003 

Ácido	Cultivar	Regressão	b	R2	
Acético	BRS 7 TAIM	Y = 11,30 - 0,577 x	- 0,577*	0,957	
	SAIBAN	Y = 10,57 - 0,474 x	- 0,474*	0,940	
Propiônico	BRS 7 TAIM	Y = 11,09 - 0,952 x	- 0,952*	0,951	
	SAIBAN	Y = 9,98 - 0,717 x	- 0,717*	0,910	
Butírico	BRS 7 TAIM	Y = 10,95 - 0,602 x	- 0,602*	0,856	
	SAIBAN	Y = 9,83 - 0,468 x	- 0,468*	0,845	
*  Significativa pelo teste t ao nível de 1 % de probabilidade de erro.

Os coeficientes de regressão também demonstram que o ácido propiônico é o mais fitotóxico mesmo possuindo tamanho da cadeia carbonada intermediária (3 carbonos), pois apresentou valores superiores para ambas as cultivares. Os ácidos acético (2 carbonos) e butírico (4 carbonos), apresentaram coeficientes de regressão similares, indicando que a toxicidade não está intimamente relacionada com o tamanho da cadeia carbonada, e sim, com o tipo de efeito fisiológico causado por cada ácido as plântulas.   

4. CONCLUSÕES

A variável mais responsiva ao efeito fitotóxico dos ácidos acético, propiônico e butírico em arroz foi comprimento de raiz. Os genótipos BRS 7 “TAIM” (indica) e “SAIBAN” (japonica) apresentaram respostas diferenciais a ação fitotóxica dos ácidos. O ácido propiônico de cadeia carbonada constituída por 3 carbonos se mostrou mais fitotóxico que os ácidos acético e butírico.

5.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

 [1] ARMSTRONG, J.; ARMSTRONG, W. Rice and Phragmites: effects of organic acids on growth, root permeability, and radial oxygen loss to the rhizosphere. American Journal of Botany, v.88, n.8, p.1359-1370. 2001.
[2] ARMSTRONG, W.; DREW, M.C. Root and Metabolism Under Oxygen Deficiency. In: Waisel, Y.; Eshel, A.; Kafkafi, U. (Eds.) Plant Roots. 3 ed. New York: Basel, 2002. Cap.42, p.729-761.
[3] BOHNEN, H.; SILVA, L.S.; MACEDO, V.R.M.; MARCOLIN, E. Ácidos orgânicos em sistemas de cultivo com arroz irrigado. In: IV Reunião Sul Brasileira de Ciências do Solo, POA –RS. Anais... 2002, p.32.
[4] CAMARGO, de O.C.E; OLIVEIRA, O.F. Tolerância de cultivares de Trigo níveis de alumínio em solução nutritiva e no solo. Bragantia, Campinas. v.49, p.21-23.1981.
[5] CAMARGO, F.A.; ZONTA, E.; SANTOS, G. de A.; ROSSIELO, R.O.P. Aspectos Fisiológicos e Caracterização de Toxidez a Ácidos Orgânicos  Voláteis em Plantas. Ciência Rural, Santa Maria, v.31, n.3, p.523-529, 2001.
[6] FREUND. R.J.; LITTELL, R.C. Sas for linear models. Cary. Sas Institute Inc. 1981. 229p.
[7] RAO, D.N.; MIKKELSEN, D.S. Effect of acetic, propionic, and butyric acids on rice seedlings growth. and nutrition. Plant and Soil, The Hague, v.47, p.323-334, 1977
[8] ROBSON, T.W.; TAYLOR, A.B. Effect of acetic acid on the respiration of parts of oat seedlings. American Journal of Botany, New York, v.28, n.10, p.135, 1974.
[9] SOUSA, R.O. Oxirredução em solos alagados afetada por resíduos vegetais. Porto Alegre, 2001. 164 p. (Tese, Doutorado em Ciência do Solo), Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, 2001.
[10] SOUSA, R.O.; BORTOLON, L. Crescimento radicular e da parte aérea do arroz (Oryza sativa L.) e absorção de nutrientes em solução nutritiva com diferentes concentrações de ácido acético. Revista Brasileira de Agrociência. v.8, n.3, p.231-235, 2002.