Water stress effects on chlorophyll fluorescence and chlorophyll content in sugarcane cultivars with contrasting tolerance / Efeitos do estresse hídrico na fluorescência e conteúdo de clorofila em cultivares de cana-de-açúcar com tolerância contrastante

ABSTRACT

One way to minimize the impacts caused by water deficit (WD) in agriculture is the use of tolerant cultivars. The physiological evaluation of plants through the potential quantum efficiency of photosystem II (Fv/Fm) and estimated chlorophyll content (SPAD index) can be an effective tool in the selection and recommendation of water deficit-tolerant cultivars. Within this context, the aim of this study was to evaluate the physiological responses of sugarcane cultivars classified as tolerant or susceptible to water deficit. The experiment was carried out near the city of Jaú, SP, Brazil in a greenhouse, between July and December 2013. The experimental design was completely randomized in a 4 x 2 factorial arrangement, with four replications. We studied four sugarcane cultivars RB72454, RB855453 (prone to WD), SP81-3250 and SP83-2847 (WD-tolerant) in two water management regimes (with and without deficit). WD reduced stems dry mass of all cultivars, however, the greatest decreases were observed in susceptible cultivars to WD, where the decrease was 58.3 and 74.5% for cultivars RB855443 and RB72454, respectively. As for the SP81-3250 and SP83-2847 cultivars (tolerant), the reduction was 44.1 and 47.7%, respectively. For water deficit-tolerant cultivars, there was lower reduction in potential quantum efficiency of photosystem II and SPAD index; therefore, the physiological characteristics (Fv/Fm and SPAD index) are features that can aid the identification and selection of water deficit tolerant cultivars, and also help the recommendation of these cultivars for harsh environments, minimizing the effects of water deficit on stem yield on the sugarcane crop.

RESUMO

Uma forma de minimizar os impactos causados pelo déficit hídrico (DH) na agricultura é o uso de cultivares tolerantes. A avaliação fisiológica das plantas através da eficiência quântica potencial do fotossistema II (Fv/Fm) e do índice SPAD pode se tornar uma ferramenta eficiente na seleção e recomendação de cultivares tolerantes ao déficit hídrico. Com base nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar as respostas fisiológicas de cultivares de cana-de-açúcar classificadas como tolerantes e susceptíveis ao déficit hídrico. O experimento foi realizado na região do município de Jaú/SP/Brasil em casa de vegetação, entre os meses de julho e dezembro de 2013. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado no esquema fatorial 4 x 2, com quatro repetições. Foram estudadas quatro cultivares de cana-de-açúcar RB72454, RB855453 (susceptíveis ao DH), SP81-3250 e SP83-2847 (tolerantes ao DH) em dois regimes hídricos (com e sem déficit). O DH reduziu a massa seca dos colmos de todas cultivares, porém, as maiores quedas foram observadas nas cultivares susceptíveis ao DH, em que nas cultivares RB855443 e RB72454 a queda foi de 58,3 e 74,5%, respectivamente. Já para as cultivares SP81-3250 e SP83-2847 (tolerantes), a redução foi de 44,1 e 47,7%, respectivamente. As cultivares tolerantes ao déficit hídrico tiveram menor redução na eficiência quântica potencial do fotossistema II e no índice SPAD, demonstrando, portanto, que os parâmetros fisiológicos (Fv/Fm e índice SPAD) são características que podem auxiliar a identificação e seleção de cultivares tolerantes ao déficit hídrico, e ainda, auxiliar a recomendação dessas cultivares para ambientes desfavoráveis, minimizando os efeitos do déficit hídrico sobre o rendimento de colmos na cultura da cana-de-açúcar.