Metabolic behavior in the allocation of biomass of melon cultivars under water deficit conditions

Authors

  • Daniel Amorim Vieira Universidade Federal de Lavras/ Doutorando em Fisiologia Vegetal. https://orcid.org/0000-0001-7423-9629
  • Marília Mickaele Pinheiro Carvalho Universidade Federal de Lavras/ Doutoranda em Entomologia https://orcid.org/0000-0002-3988-3547
  • Biank Amorim Rodrigues Universidade do Estado da Bahia/ Graduanda em Engenharia de Bioprocessos e Tecnologia https://orcid.org/0000-0003-1892-2997
  • Lígia Borges Marinho Universidade do Estado da Bahia/ Professora Assistente no curso de Engenharia Agronômica das disciplinas de Drenagem e Métodos de irrigação e no Mestrado em Horticultura irrigada, nas disciplinas: Manejo de Irrigação e água e Relação água-solo-planta-atmosfera . https://orcid.org/0000-0001-6553-962X
  • Alessandro Carlos Mesquita Univerdade do Estado da Bahia/ Professor Titular do curso de Agronomia da Universidade do Estado da Bahia (UNEB), campus III - Juazeiro e professor permanente do curso de Mestrado em Horticultura Irrigada - UNEB/DTCS - campus III https://orcid.org/0000-0002-9754-1676

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i8.5128

Keywords:

Osmotic adjustment; Cucumis melo L; Irrigation management.

Abstract

Seeking to understand the mechanisms of tolerance of melon plants under water deficit, this study aimed to evaluate the biochemical behavior of melon cultivars and the allocation of biomass under water deficit. Two experiments were conducted in a shaded environment in the experimental area of the State University of Bahia, Juazeiro / BA; the first was carried out in 2015 and the second in 2016. The experimental design was in randomized blocks, replicated three times, with subdivided plots; the plots consisted of four water application rates (50, 75, 100 and 125% of the crop evapotranspiration), the subplots of two melon cultivars  'Yellow' and 'Piel de Sapo'. The sub-subplots were the sampling periods: 15; 30 and 45 days after transplantation. In the first experiment it was evaluated: total soluble sugars, reducing sugars, total proteins. In the second experiment, in addition to biochemical analyzes, the allocation of biomass of leaves, branches, roots, fruits and root / shoot ratio was evaluated. At the end of both experiments, root proline and aerial part were evaluated. Both cultivars showed similar biochemical behavior, except for the accumulation of proline obtained in the cultivar 'Piel de sapo', which allowed greater biomass allocation to the fruit than the cultivar 'Amarelo'.

Author Biographies

Daniel Amorim Vieira, Universidade Federal de Lavras/ Doutorando em Fisiologia Vegetal.

Doutorando em Agronomia/ Fisiologia Vegetal pela Universidade Federal de Lavras, Mestrado em Agronomia/ Horticultura Irrigada pela Universidade do Estado da Bahia,Engenheiro Agrônomo pela Universidade do Vale do São Francisco. (2014). Atuando nas áreas da Ecofisiologia do melão e arroz, Bioquímica, Fisiologia Vegetal de culturas e Produção Vegetal.

Marília Mickaele Pinheiro Carvalho, Universidade Federal de Lavras/ Doutoranda em Entomologia

Graduada em Engenharia Agronômica pela Universidade Federal do Vale do São Francisco- UNIVASF. Mestrado em Agronomia pela Universidade do Estado da Bahia- UNEB. Doutorado em andamento em Entomologia pela Universidade Federal de Lavras-UFLA. 

Biank Amorim Rodrigues, Universidade do Estado da Bahia/ Graduanda em Engenharia de Bioprocessos e Tecnologia

Graduanda em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia na Universidade do Estado da Bahia (UNEB). Possui experiência e desenvolve trabalhos na área de Fisiologia e Bioquímica Vegetal

Lígia Borges Marinho, Universidade do Estado da Bahia/ Professora Assistente no curso de Engenharia Agronômica das disciplinas de Drenagem e Métodos de irrigação e no Mestrado em Horticultura irrigada, nas disciplinas: Manejo de Irrigação e água e Relação água-solo-planta-atmosfera .

possui graduação em Engenharia Agronomica pela Universidade do Estado da Bahia (2004), Mestrado em Engenharia agrícola, com área de concentração: Engenharia de Água e Solo, pela Universidade Federal Rural de Pernambuco-PE (2008) . Doutorado em Ciências com área de concentração em Irrigação e Drenagem pela Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" , Universidade São Paulo, em Piracicaba-SP (2011). Pós- doutorado na Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, Cruz das Almas- BA, UFRB- NEAS. Atualmente Professora da Graduação em Engenharia Agronomica das disciplinas de Drenagem e Métodos de irrigação e no Mestrado em Horticultura irrigada, nas disciplinas: Manejo de Irrigação e água e Relação água-solo-planta-atmosfera na Universidade do Estado da Bahia- Uneb, Campus III, Juazeiro-BA. Atua principalmente nos seguintes temas:manejo da irrigação, estresse hídrico e salino.

Alessandro Carlos Mesquita, Univerdade do Estado da Bahia/ Professor Titular do curso de Agronomia da Universidade do Estado da Bahia (UNEB), campus III - Juazeiro e professor permanente do curso de Mestrado em Horticultura Irrigada - UNEB/DTCS - campus III

Graduado em Agronomia pela Universidade Federal de Lavras (1995) com mestrado em Agronomia pela Universidade Federal de Lavras (1999) e doutorado em Agronomia pela Universidade Federal de Lavras (2004). Atuou como pesquisador pós-doctor pelo CNPq e FAPEMIG durante o período de fevereiro de 2004 a agosto de 2007, sendo em ambos os casos, o trabalho conduzido na Universidade Federal de Lavras. Desenvolveu projeto de pesquisa na EMBRAPA Semiárido/PE como bolsista DCR (2011).Exerceu no período de 2015 a 2018 o cargo de coordenador do Núcleo de Pesquisa e Extensão (NUPE). Coordenador do Laboratório de Fisiologia Vegetal e Pós-colheita da UNEB/DTCS. Atualmente é professor Titular do curso de Agronomia da Universidade do Estado da Bahia (UNEB), campus III - Juazeiro e professor permanente do curso de Mestrado em Horticultura Irrigada - UNEB/DTCS - campus III. Exerce a vice coordenação do curso de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia. Tem experiência na área de Agronomia, com ênfase em Fisiologia Vegetal, atuando principalmente nos seguintes temas: grandes culturas, fruticultura, seringueira, micropropagação, cultura de tecidos, aspectos bioquímicos e enzimáticos, metabolismo do carbono e nitrogênio.

References

Alves, G. M. R., Pereira, J. W. L., Luz, L. N., Lima, L. M., & Santos, R. C. (2016). Genotypic variability of peanut lines in response to water deficit, based on biochemical descriptors. Revista Caatinga, v.29, p. 528-536. DOI:10.1590/1983-21252016v29n302rc

Barzegar, T., Lofti, H., Rabiei, V., Ghahreman, Z., & Nikbakht, J. (2017). Effect of water-deficit stress on fruit yield, antioxidant activity, and some physiological traits of four Iranian melon genotypes. Iranian Journal of Horticultural Science Special Issue. p.13-25. DOI: 10.22059/ijhs.2017.63643.

Bates, L. S., Waldren, R. P., Teare, I. D. (1973). Rapid determination of free proline for water deficit studies. Plant and Soil, v.39, p. 205-207. DOI:10.1007/BF00018060

Bradford, M. M. A.. (1976). Rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, v.72, p. 248-258. DOI: 10.1016/0003-2697(76)90527-3.

Colman, B. A., Nunes, C. M., Masson, G. L., Barbosa, R. H., & Nunes, A. S. (2014). Induction of tolerance to water stress in the cowpea seed germination. Comunicata Scientiae 5(4): 449-455. DOI:10.14295/cs.v5i4.276

Farias, L. A., Lima, E. M. C., Siqueira, W. C., Rezende, F. C., & Gomes, L. A. A. (2015). Qualidade de frutos de melão rendilhado cultivado em ambiente protegido sob diferentes lâminas de irrigação. Revista Brasileira de Agricultura Irrigada, v.9, p. 353-357. DOI: 10.7127/rbai.v9n600302

Hoagland, D. R, Arnon, DI. (1950). The water culture method for growing plants without soil. Publishing company Berkeley. 347p.

Koch, K. (2004). Sucrose metabolism: regulatory mechanisms and pivotal roles in sugar sensing and plant development. Current Opinion in Plant Biology, v.7, p. 235-246. DOI:10.1016/j.pbi.2004.03.014

Lobo, A. K. M., Martins, O. M., Lima Neto, M. C., Machado, E. C., Ribeiro, R. V., & Silveira, J. A. (2015). Exogenous sucrose supply changes sugar metabolism and reduces photosynthesis of sugarcane through the down-regulation of Rubisco abundance and activity. Journal of Plant Physiology. v. 179, p. 113-121. DOI: 10.1016/j.jplph.2015.03.007

Obermaier, M., & Rosa, L. P. (2013). Mudança climática e adaptação no Brasil: uma análise crítica. Estudos Avançados, 27(78), 155-176. DOI: 10.1590/S0103-40142013000200011

Miller, E. L. (1959). Use of dinitrosalicylic and reagent determination of sugar. Analytical Chemistry, v. 31, p. 426- 428. DOI:10.1021/ac60147a030

Moura, A. R. Nogueira, R. J. M. C., Silva, J. A. A., & Lima, T. V. (2016). Relações hídricas e solutos orgânicos em plantas jovens de Jatropha curcas L. sob diferentes regimes hídricos. Ciência Florestal, v.26, n. 2, p. 345-354. DOI:10.5902/1980509822735

Nóbrega, J. S., Bruno, R. L. A., Figueiredo, F. R. A., Silva, T. I., Fátima, R. T., Ribeiro, J. E. S., Ferreira, J. T. A., Nascimento, R. G. S. (2020). Acúmulo de biomassa e pigmentos fotossintéticos em plantas de Mesosphaerum suaveolens (L.) Kuntze sob estresse salino e doses de ácido salicílico. Research, Society and Development, v. 9, n. 5, e121953286, 2020 (CC BY 4.0) | ISSN 2525-3409 | DOI: 10.33448/rsd-v9i5.3286

Pereira, J. W. L., Melo Filho, P. A., Albuquerque, M. B., Nogueira, R. J. M. C., & Santos, R. C. (2012). Mudanças bioquímicas em genótipos de amendoim submetidos a déficit hídrico moderado. Revista Ciência Agronômica, v.43, n. 4, p.766-77.

Pereira, F. H. F., SÁ, F. V. S., Puiatti, M., Finger, F. L., & Cecon, P. R. (2015). Crescimento de planta, partição de assimilados e produção de frutos de melão amarelo sombreado por diferentes malhas. Ciência Rural, 45(10), 1774-1781. Epub June 19. DOI:10.1590/0103-8478cr20141134

Pires, M. M. M., Santos, H. A., Santos, D. F., Vasconcelos, A. S., & Aragão, C. A. (2013). Produção do meloeiro submetido a diferentes manejos de água com o uso de manta de tecido não tecido. Horticultura Brasileira, v.31, n. 2, p.304-310. DOI:10.1590/S0102-05362013000200021

Poorter, H., Niklas, K. J., Reich, P. B., Oleksyn, J., Poot, P., & Mommer, L. (2012). Biomass allocation to leaves, stems and roots: meta-analyses of interspecific variation and environmental control. New Phytologist, 193: 30–50 DOI:10.1111/j.1469-8137.2011.03952.x

Ouzounidou, G., Ilias, I. F., & Giannakoula, A. (2014). Effect of water deficit and NaCl triggered changes on yield, physiology, biochemistry of broad bean (Vicia faba) plants and on quality of harvested pods. Biologia, v.69, n.8, p.1010-1017, 2014. DOI:10.2478/s11756-014-0397-1

Ribeiro, R. V., Machado, E. C., Magalhaes Filho, J. R., Lobo, A. K. M., Martins, M. O., Silveira, J. A. G., Yin, X., & STruik, P. C. (2017). Increased sink strength offsets the inhibitory effect of sucrose on sugarcane photosynthesis. Journal of Plant Physiology, v.208, p. 61-69. DOI: 10.1016/j.jplph.2016.11.005

Souza, L. C., Siqueira, J. A. M., Silva, J. L. S., Silva, J. N., Coelho, C. C. R. , Neves, M. G., Neto, C. F. O., & Lobato, A. K. S. (2014). Compostos nitrogenados, proteínas e aminoácidos em milho sob diferentes níveis de silício e deficiência hídrica. Revista Brasileira de Milho e Sorgo, v.13, n.2, p.117-128. DOI:10.18512/1980-6477/rbms.v13n2p117-128

Szal, B., & Podgórska, A. (2012). The role of mitochondria in leaf nitrogen metabolism. Plant, Cell and Environment. v.35, p.1756–1768. DOI:10.1111/j.1365-3040.2012.02559.x

Waseem, M,, Asghar, A,, Tahir, M,, Nadeem, M. A., Ayub, M., Tanveer, A., & Hussain, M. (2011). Mechanism of drought tolerance in plant and its management through different methods. Continental Journal Agricultural Science, v.5, n.1, p.10-25. DOI:10.5281/zenodo.839955

Yemm, E. W., & Willis, A. J. (1954). The estimation of carbohydrates in plant extracts by anthrona. The Biochemical Journal, v. 57, n. 3, p.508-514. DOI:10.1042/bj0570508

Tei, F., Scaife, A., & Aikman, D. P. (1996). Growth of lettuce, onion and red beet. Growth analysis, light interception, and radiation use efficiency. Annals of Botany, v.78, p.633-643. DOI:10.1006/anbo.1996.0171.

Zeng, C. Z., Bie, Z. L., & Yuan, B. Z. (2009). Determination of optimum irrigation water amount for drip-irrigation muskmelon (Cucumis melo L.) in plastic greenhouse. Agricultural Water Management, v.96, n.4, p.595-602. DOI:10.1016/j.agwat.2008.09.019

Downloads

Published

21/06/2020

How to Cite

VIEIRA, D. A.; CARVALHO, M. M. P.; RODRIGUES, B. A.; MARINHO, L. B.; MESQUITA, A. C. Metabolic behavior in the allocation of biomass of melon cultivars under water deficit conditions. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 8, p. e42985128, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i8.5128. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/5128. Acesso em: 18 nov. 2024.

Issue

Vol. 9 No. 8

Section

Agrarian and Biological Sciences

License

Authors who publish with this journal agree to the following terms:

1) Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.

2) Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.

3) Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work.