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Atividade de enzimas do metabolismo do carbono em função da razão área foliar/frutos em diferentes posições da copa do cafeeiro
(Embrapa Café, 2013) Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; DaMatta, Fábio Murilo; Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Celin, Elaine Facco
Neste trabalho, em março de 2007 foram coletados tecidos foliares em ramos plagiotrópicos com três razões área foliar/fruto (RAF) de plantas de café cultivadas em renques orientados norte-sul nas posições leste inferior, leste superior, oeste inferior e oeste superior da copa das plantas, enquanto em 2008 foram coletados tecidos foliares em ramos plagiotrópicos em apenas uma RAF. Foi determinada a atividade das enzimas da sintase da sacarose-fosfato-SPS, pirofosforilase da ADP-glicose-AGPase, invertase ácida e sintase da sacarose-Susy. Adicionalmente, não foi observado um padrão claro de resposta das atividades das enzimas AGPase, invertase, SuSy e SPS em 2007. Em 2008, por outro lado, observou-se tendência de menores atividades das enzimas supracitadas nas folhas da posição leste inferior, fato que pode estar associado com menor taxa de fotossíntese ao longo do dia, provavelmente em função de uma menor disponibilidade de luz nessa face.
Como a elevada [CO 2 ] pode impactar o desempenho hidráulico e as relações hídricas de cafeeiros cultivados sob diferentes intensidades de luz?
(Universidade Federal de Viçosa, 2022-03-11) Oliveira, Ueliton Soares; Damatta, Fábio Murilo; Cardoso, Amanda Ávila; Martins, Samuel Cordeiro Vitor
O café é uma espécie originalmente de sombra que foi melhorada para o cultivo a pleno sol, com produções de grãos normalmente maiores nessa condição que à sombra. Entretanto, é uma planta sensível às variações ambientais e mais recentemente tem sido classificada como potencialmente vulnerável às mudanças climáticas globais em curso. Atualmente, há um debate crescente sobre a utilização de sombreamento de cafeeiros como uma estratégia de grande potencial para minimizar os efeitos negativos das mudanças climáticas. Informações recentes também sugerem que a elevação da concentração atmosférica de CO 2 (eC a ) pode mitigar os efeitos de vários estresses abióticos, , como a seca e o calor. Hipotetizou-se aqui que a combinação de diferentes disponibilidades de luz e de CO 2 impactaria a performance fotossintética (e o ganho de biomassa) do cafeeiro via ajustes na sua arquitetura hidráulica, e que tais ajustes seriam mais contundentes em plantas sob alta irradiância, em função da maior demanda hídrica das plantas a pleno sol. Para testar essa hipótese, plantas de café foram cultivadas em vasos de 12 L dentro de câmaras de topo aberto num ambiente controlado de casa de vegetação. As plantas foram submetidas a duas concentrações de CO 2 : ambiente (ca. 457 ppm) ou elevada (ca. 704 ppm) e dois níveis de luz: alta luminosidade (ca. 9 mol de fótons m - dia -1 ) e baixa luminosidade, i.e. restrição de 89% da luz (ca. 1 mol de fótons m -2 dia -1 ). Indivíduos de ca. 12 meses foram utilizados para a avaliação de trocas gasosas, parâmetros hidráulicos e anatômicos, status hídrico, alguns metabólitos e morfologia do sistema radicular. A fertilização com CO 2 e a maior disponibilidade de luz aumentaram o ganho de biomassa e a taxa de assimilação líquida de CO 2 (A), e esses incrementos foram afetados pela interação entre os fatores CO 2 e luz, com efeitos (aumentos) mais marcantes nas plantas ao sol. Observou-se maior condutância estomática nas plantas ao sol que nos indivíduos à sombra. Em adição, verificou-se maior condutância estomática nas plantas ao sol sob eC a , o que foi associado a ajustes hidráulicos e morfológicos em nível de folha e de planta inteira, coordenados com o maior desenvolvimento do sistema radicular associado a uma maior capacidade de transporte de água para a parte aérea; em conjunto, tais ajustes devem ter contribuído para um melhorbalanço hídrico, explicando pelo menos em parte os incrementos observados em A e no acúmulo de biomassa, especialmente nas plantas ao sol sob eC a . Além disso, essas plantas exibiram menor temperatura, tanto em nível foliar quanto de planta inteira em relação às suas contrapartes sob concentração ambiente de CO 2 . As plantas ao sol sob eC a também exibiram valores mais negativos de potencial osmótico no ponto de perda de turgescência, o que permitiria ao xilema operar sob menor risco de colapso do sistema hidráulico. Como um todo, os resultados têm inegável importância para aumentar a sustentabilidade e a resiliência do setor cafeeiro num cenário de mudanças climáticas, especialmente com a maior frequência esperada de eventos de secas e ondas de calor. Nesse contexto, eC a poderia reduzir a importância do sombreamento como uma estratégia de manejo visando à redução dos impactos das mudanças climáticas sobre a produção do cafeeiro. Palavras-chave: Coffea arabica. Concentração de CO 2 . Hidráulica. Luz. Mudanças climáticas. Sombreamento. Temperatura. Trocas gasosas.
Concentração de açúcares solúveis, amido e aminoácidos em cafeeiro em função da razão área foliar/número de frutos em diferentes posições na copa
(Embrapa Café, 2013) Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; DaMatta, Fábio Murilo; Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Celin, Elaine Facco
Em março de 2007, foram coletados segmentos de ramos plagiotrópicos com três razões ‘área foliar/fruto’ (RAF) em cafeeiros cultivados em renques orientados norte-sul nas posições leste inferior, leste superior, oeste inferior e oeste superior da copa das plantas, enquanto em 2008 foram coletados segmentos de ramos plagiotrópicos em apenas uma RAF. Foi determinada a concentração de açúcares solúveis, amido e aminoácidos no material vegetal coletado nos dois anos. Em 2007, não foi possível correlacionar as concentrações dos carboidratos e aminoácidos com as diferentes RAF's, o que pode ter ocorrido em função da perda da autonomia dos ramos, fenômeno que propicia maior movimentação de sacarose entre os ramos de diferentes RAF's. Por outro lado, em 2008, a alta RAF não alterou a concentração dos produtos, o que pode ter ocorrido em função da baixa carga de frutos nesse período.
Crescimento vegetativo e produção em função da razão área foliar/fruto em diferentes posições da copa do cafeeiro
(Embrapa Café, 2013) Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; DaMatta, Fábio Murilo; Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Celin, Elaine Facco
Neste trabalho, nas safras 2006-2007 e 2007-2008, foi avaliado o crescimento dos ramos em plantas de café cultivadas em renques orientados na posição norte-sul em ramos plagiotrópicos com três razões área foliar/fruto (RAF) nas posições leste inferior (LI), leste superior (LS), oeste inferior (OI) e oeste superior (OS) da copa das plantas. Adicionalmente, em cada posição e em cada face de orientação, foi avaliada a produção de frutos nas safras 2006-2007, 2007-2008 e 2008-2009. Pode-se observar a competição entre o crescimento vegetativo e reprodutivo, tendo em vista que os ramos com menor RAF apresentaram menor crescimento na safra 2006-2007. A produção de frutos não apresentou o padrão de bienalidade do cafeeiro nas faces de posição na copa, e maiores produções nas safras 2006-2007 e 2008-2009. Verificou-se maior produção na face leste, o que pode estar associado a maior disponibilidade de luz naquela posição.
Efeitos interativos da concentração de CO 2 e da disponibilidade de luz sobre o crescimento, o desempenho fotossintético e a plasticidade fenotípica do cafeeiro
(Universidade Federal de Viçosa, 2022-02-23) Souza, Antonio Henrique de; DaMatta, Fábio Murilo; Martins, Samuel Cordeiro Vitor
Apesar de o café arábica (Coffea arabica L.) ser uma espécie que evoluiu em ambientes sombreados, é cultivado, mais comumente, a pleno sol, como ocorre no Brasil. A espécie é classificada como muito sensível às mudanças climáticas, e o uso do sombreamento em cafezais é considerado uma importante estratégia de manejo para mitigar os efeitos negativos dessas mudanças, de sorte que a adoção do sombreamento em lavouras a pleno sol é assunto atual de destaque na cafeicultura. A cultura apresenta grande plasticidade fenotípica à irradiância, observada quando há diferenças marcantes na disponibilidade de luz. A elevada concentração atmosférica de CO 2 (eC a ) aumenta o desempenho fotossintético do cafeeiro, porém, ainda não se sabe se, e como, a eC a pode afetar o desempenho fotossintético do cafeeiro sob sombreamento mais denso e se a eC a poderia reverter as limitações difusionais impostas às plantas de café nessa condição, quando sua plasticidade fenotípica à luz é induzida. Isso posto, pretendeu-se avaliar como a assimilação e o uso de carbono, bem como o acúmulo e partição de biomassa, são afetados pela disponibilidade de luz e concentração de CO 2 , e como isso poderia impactar a plasticidade fenotípica do cafeeiro à irradiância. Para tanto, foram cultivadas plantas em vasos, dentro de câmaras de topo aberto, em casa de vegetação. Durante 12 meses, as plantas foram submetidas a dois níveis de luz (0% e 90% de restrição lumínica) em combinação com concentração de CO 2 ambiente (aC a : 457 ± 9 µmol mol -1 ) ou elevada (eC a : 705 ± 18 µmol mol -1 ). Foram realizadas avaliações de trocas gasosas e fluorescência de clorofila a, curvas fotossintéticas de resposta à concentração interna de CO 2 (A/C i ), partição e eficiência de uso de nitrogênio, além de análises bioquímicas, anatômicas e biométricas. Os resultados demonstraram que eC a melhorou a performance fotossintética, via aumentos na taxa fotossintética líquida (A) e redução da taxa de fotorrespiração e da pressão oxidativa nos cloroplastos, sem sinais de retrorregulação da fotossíntese. Por um lado, o incremento em C a atenuou os efeitos das limitações difusionais exacerbadas pelo drástico sombreamento, além de aumentar a velocidade máxima de carboxilação da RuBisCO (V cmax ), em paralelo a aumentos na eficiência fotossintética do uso do N, mas sem efeito direto na condutância estomática (g s ) e condutância mesofílica dessas plantas. Em adição, houve maior uso fotoquímico da luz absorvida sob condições de sombra (maior coeficiente de extinção fotoquímico e maioreficiência fotoquímica atual do FSII), em paralelo com maiores concentrações de clorofila e maior investimento em N como um todo na maquinaria fotossintética. Por outro lado, as plantas a pleno sol sob eCa apresentaram maiores valores de g s em paralelo a aumentos na densidade e no índice estomático, além dos maiores valores de A, V cmax e velocidade máxima de carboxilação limitada pela taxa de transporte de elétrons, bem como maior acúmulo de biomassa. Mesmo quando essas plantas foram analisadas sob baixa irradiância, não mostraram grande redução de g s , o que poderia ajudar no maior ganho de biomassa dessas plantas ao longo do tempo. Tanto a maior disponibilidade de luz como de CO 2 impactou positivamente o ganho de biomassa (e A), com efeitos interativos entre esses dois fatores. Sob eC a , o maior crescimento foi primordialmente governado por aspectos morfológicos à sombra (e.g. área foliar total), e fisiológicos ao sol (e.g. A). O sombreamento ora imposto permitiu uma exacerbação da plasticidade fenotípica à luz, sendo o CO 2 um importante fator no processo de manifestação dessa plasticidade. Coletivamente, os resultados oferecem novas informações sobre os efeitos positivos de eC a sobre o desempenho fotossintético e crescimento do cafeeiro, seja a pleno sol ou sob condições de baixa disponibilidade lumínica. Palavras-chave: Coffea arabica. Estômato. Fotossíntese. Luz. Mudanças Climáticas. Plasticidade Fenotípica. Sombreamento.
Efeitos interativos da concentração de CO 2 e da disponibilidade de luz sobre o crescimento, o desempenho fotossintético e a plasticidade fenotípica do cafeeiro
(Universidade Federal de Viçosa, 2022-02-23) Souza, Antonio Henrique de; Matta, Fábio Murilo Da; Martins, Samuel Cordeiro Vitor
Apesar de o café arábica (Coffea arabica L.) ser uma espécie que evoluiu em ambientes sombreados, é cultivado, mais comumente, a pleno sol, como ocorre no Brasil. A espécie é classificada como muito sensível às mudanças climáticas, e o uso do sombreamento em cafezais é considerado uma importante estratégia de manejo para mitigar os efeitos negativos dessas mudanças, de sorte que a adoção do sombreamento em lavouras a pleno sol é assunto atual de destaque na cafeicultura. A cultura apresenta grande plasticidade fenotípica à irradiância, observada quando há diferenças marcantes na disponibilidade de luz. A elevada concentração atmosférica de CO 2 (eC a ) aumenta o desempenho fotossintético do cafeeiro, porém, ainda não se sabe se, e como, a eC a pode afetar o desempenho fotossintético do cafeeiro sob sombreamento mais denso e se a eC a poderia reverter as limitações difusionais impostas às plantas de café nessa condição, quando sua plasticidade fenotípica à luz é induzida. Isso posto, pretendeu-se avaliar como a assimilação e o uso de carbono, bem como o acúmulo e partição de biomassa, são afetados pela disponibilidade de luz e concentração de CO 2 , e como isso poderia impactar a plasticidade fenotípica do cafeeiro à irradiância. Para tanto, foram cultivadas plantas em vasos, dentro de câmaras de topo aberto, em casa de vegetação. Durante 12 meses, as plantas foram submetidas a dois níveis de luz (0% e 90% de restrição lumínica) em combinação com concentração de CO 2 ambiente (aC a : 457 ± 9 µmol mol -1 ) ou elevada (eC a : 705 ± 18 µmol mol -1 ). Foram realizadas avaliações de trocas gasosas e fluorescência de clorofila a, curvas fotossintéticas de resposta à concentração interna de CO 2 (A/C i ), partição e eficiência de uso de nitrogênio, além de análises bioquímicas, anatômicas e biométricas. Os resultados demonstraram que eC a melhorou a performance fotossintética, via aumentos na taxa fotossintética líquida (A) e redução da taxa de fotorrespiração e da pressão oxidativa nos cloroplastos, sem sinais de retrorregulação da fotossíntese. Por um lado, o incremento em C a atenuou os efeitos das limitações difusionais exacerbadas pelo drástico sombreamento, além de aumentar a velocidade máxima de carboxilação da RuBisCO (V cmax ), em paralelo a aumentos na eficiência fotossintética do uso do N, mas sem efeito direto na condutância estomática (g s ) e condutância mesofílica dessas plantas. Em adição, houve maior uso fotoquímico da luz absorvida sob condições de sombra (maior coeficiente de extinção fotoquímico e maioreficiência fotoquímica atual do FSII), em paralelo com maiores concentrações de clorofila e maior investimento em N como um todo na maquinaria fotossintética. Por outro lado, as plantas a pleno sol sob eCa apresentaram maiores valores de g s em paralelo a aumentos na densidade e no índice estomático, além dos maiores valores de A, V cmax e velocidade máxima de carboxilação limitada pela taxa de transporte de elétrons, bem como maior acúmulo de biomassa. Mesmo quando essas plantas foram analisadas sob baixa irradiância, não mostraram grande redução de g s , o que poderia ajudar no maior ganho de biomassa dessas plantas ao longo do tempo. Tanto a maior disponibilidade de luz como de CO 2 impactou positivamente o ganho de biomassa (e A), com efeitos interativos entre esses dois fatores. Sob eC a , o maior crescimento foi primordialmente governado por aspectos morfológicos à sombra (e.g. área foliar total), e fisiológicos ao sol (e.g. A). O sombreamento ora imposto permitiu uma exacerbação da plasticidade fenotípica à luz, sendo o CO 2 um importante fator no processo de manifestação dessa plasticidade. Coletivamente, os resultados oferecem novas informações sobre os efeitos positivos de eC a sobre o desempenho fotossintético e crescimento do cafeeiro, seja a pleno sol ou sob condições de baixa disponibilidade lumínica. Palavras-chave: Coffea arabica. Estômato. Fotossíntese. Luz. Mudanças Climáticas. Plasticidade Fenotípica. Sombreamento.
FOTOSSÍNTESE E METABOLISMO DO CARBONO EM FOLHAS DE Coffea arabica L. EM DIFERENTES RAZÕES ÁREA FOLIAR/N° DE FRUTOS
(2009) Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; DaMatta, Fábio Murilo; Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Wolfgramm, Ricardo; Antunes, Werner Camargos; Cecon, Paulo Roberto; Barros, Raimundo Santos; Embrapa - Café
Neste trabalho, foram investigadas alterações nas trocas gasosas e no metabolismo de carboidratos em folhas de ramos de plantas de café cultivadas em renques orientados na posição norte-sul, sob condições de campo, ao longo de dois anos. Foram realizadas avaliações em ramos em três classes de razão área foliar/número de frutos (RAF) [0 a 6 (R1); 6,1 a 14 (R2); >14 cm2 fruto-1 (R3)], em 2006-2007, e RAF >20 cm2 fruto-1, em 2007-2008, nas posições leste inferior (LI), leste superior (LS), oeste inferior (OI) e oeste superior (OS) da copa. As avaliações de trocas gasosas e metabolismo do carbono foram realizadas em março de 2007 e em março de 2008. Em 2007, a taxa fotossintética e a condutância estomática não variaram muito entre os tratamentos analisados, entretanto apresentaram queda ao longo do dia. Em contrapartida, em 2008 a taxa fotossintética e a condutância estomática decresceram apenas às 16:00 h, em todos os tratamentos avaliados. Nenhuma alteração substancial nas atividades de enzimas-chave associadas ao metabolismo do carbono e na concentração de carboidratos foi verificada entre os tratamentos analisados, nos dois anos. Registra-se, ainda, que a manutenção das trocas gasosas, ao longo do dia, pode estar muito mais associada a baixas demandas evaporativas da atmosfera do que propriamente com retroinibição da fotossíntese. Nesse sentido, os estômatos parecem responder fortemente ao aumento do déficit de pressão de vapor; porém, ritmos endógenos também podem estar associados ao fechamento estomático, especialmente no fim da tarde.
LIMITAÇÕES E POTENCIALIDADES DA FOTOSSÍNTESE NO CAFEEIRO EM FUNÇÃO DA IRRADIÂNCIA
(2011) Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Pereira, Lucas Felisberto; Reis, Josimar Vieira; Sanglard, Lilian Maria Vincis Pereira; Lópes, Nelson Facundo Rodriguez; Detmann, Kelly Coutinho da Silva; Morais, Leandro Elias; Silva, Paulo Eduardo Menezes; Cavatte, Paulo Cézar; DaMatta, Fábio Murilo; Embrapa - Café
O cafeeiro arábica é uma espécie caracterizada por apresentar baixas taxas fotossintéticas, havendo indícios de que as limitações difusivas, principalmente a mesofílica, sejam as principais responsáveis por essa característica. Dessa forma, o presente estudo foi conduzido procurando-se analisar as contribuições das limitações difusivas (estomática e mesofílica) à fotossíntese do cafeeiro e investigar possíveis limitações hidraúlicas na espécie. Para tal, plantas de café arábica (Coffea arabica L.) foram cultivadas em vasos durante 12 meses, sob duas intensidades lumínicas (0 e 90% de sombreamento). Comparadas com as plantas de sol, as plantas sombreadas exibiram menores densidade de venação (27%), condutâncias estomática (27%) e mesofílica (37%). Não houve diferenças, em base de massa, nos parâmetros de trocas gasosas, com exceção da velocidade máxima de carboxilação tomando-se por base a concentração de CO2 nos sítios de carboxilação, 24% maior nas plantas sombreadas em relação às plantas a pleno sol. Em contraste, em base de área, as plantas de sol exibiram maiores velocidade máxima de carboxilação (32%), taxa fotossintética máxima (45%) e taxa de transporte de elétrons (43%). Aparentemente, a condutância mesofílica tem importância igual ou inferior à da condutância estomática na explicação das baixas taxas fotossintéticas, independentemente da irradiância de crescimento. Sugere-se que a arquitetura hidráulica seja o fator primário mais limitante à fotossíntese no cafeeiro.
Limitações e potencialidades da fotossíntese no cafeeiro em função da irradiância
(Universidade Federal de Viçosa, 2011-02-16) Martins, Samuel Cordeiro Vitor; DaMatta, Fábio Murilo
O presente estudo foi conduzido procurando-se analisar as contribuições das limitações hidráulicas, difusivas (estomática e mesofílica) e bioquímicas à fotossíntese do cafeeiro, a partição do nitrogênio dentro da maquinaria fotossintética e a ativação desta maquinaria em resposta à irradiância. Para tal, plantas de café arábica (Coffea arabica L.) foram cultivadas em vasos durante 12 meses, sob duas intensidades lumínicas (0 e 90% de sombreamento). Comparadas com as plantas de sol, as plantas à sombra exibiram maiores área foliar específica (63%), concentrações (em base de massa) de clorofilas (76%), carotenóides (62%) e de nitrogênio (N) (15%), como também maior razão clorofilas/N (53%); em contraste, as plantas sombreadas exibiram menores densidade estomática (32%), índice estomático (20%), densidade de venação (27%), condutâncias estomática (27%) e mesofílica (37%) e concentração de N em base de área (30%). Não houve variações significativas nas concentrações de pigmentos em base de área e na razão clorofila a/b entre os tratamentos. A partição do N investido em Rubisco e em componentes envolvidos no transporte de elétrons pouco diferiu entre os fenótipos; porém, maior fração do N investida em componentes estruturais (13%) foi observada nas plantas à sombra em relação às plantas ao sol. Não houve diferenças, em base de massa, nos parâmetros de trocas gasosas, com exceção da velocidade máxima de carboxilação tomando-se por base a concentração de CO 2 nos sítios de carboxilação, 24% maior nas plantas sombreadas em relação às plantas a pleno sol. Em contraste, em base de área, as plantas de sol exibiram maiores velocidade máxima de carboxilação (32%), taxa fotossintética máxima (45%) e taxa de transporte de elétrons (43%). Aparentemente, a condutância mesofílica tem importância igual ou inferior à da condutância estomática na explicação das baixas taxas fotossintéticas, independentemente da irradiância de crescimento. Sugere-se que a arquitetura hidráulica seja o fator primário mais limitante à fotossíntese no cafeeiro. Os resultados suportam a hipótese de que as plantas sombreadas aproveitariam melhor a energia de sunflecks em relação às plantas de sol, em razão dos maiores estados de ativação e menores perdas de indução fotossintética, além de ausência de fotoinibição nas folhas de sombra. Os resultados ajudam a explicar, em parte, a baixa eficiência fotossintética do uso do N, em decorrência de alto investimento desse elemento em compostos não-fotossintéticos.
Metabolismo do carbono e limitações bioquímicas da fotossíntese em folhas de diferentes posições da copa do cafeeiro (Coffea arabica L.)
(2007) Araújo, Wagner Luiz; Cunha, Roberto Lisboa; Celin, Elaine F.; Dias, Paulo Cesar; Moraes, Gustavo Adolfo Bevitori Kling de; Antunes, Werner Camargos; Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Cavatte, Paulo Cezar; Matos, Fabio Santos; DaMatta, Fábio Murilo; Embrapa - Café
Neste trabalho, examinaram-se potenciais alterações do metabolismo do carbono, em folhas sujeitas a diferentes ambientes lumínicos, com o intuito de melhor compreender possíveis relações entre aquelas alterações e as causas da variação espacial diurna da fotossíntese, sob uma perspectiva bioquímica. Examinou-se, então, o curso diurno da concentração de carboidratos e do metabolismo do carbono em folhas de diferentes posições da copa de plantas de café cultivadas em campo. As atividades inicial e total da Rubisco, bem como seu estado de ativação, pouco variaram entre faces e estratos. As pequenas variações nas concentrações dos carboidratos e nas atividades de várias enzimas associadas com o metabolismo do carbono sugerem que o café apresenta uma baixa plasticidade para ajustar a sua maquinaria bioquímica para fixação do CO2, em resposta à redução da disponibilidade de luz. Verificou-se, também, que a maior atividade da invertase ácida foi acompanhada por maiores concentrações de hexoses e de amido, particularmente nas folhas superiores da face oeste. As maiores atividades da sintase da sacarose-fosfato e da fosfatase da frutose-1,6-bisfosfato nas folhas superiores, em relação às das inferiores, devem estar fortemente associadas com as maiores taxas fotossintéticas observadas nas primeiras, de modo a garantir-lhes a manutenção da síntese e da exportação de fotoassimilados.
Metabolismo e partição do carbono fotossintético em resposta à manipulação da relação fonte-dreno em Coffea arabica L.
(2007) Cunha, Roberto Lisboa; Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Villela, Fabio Gonçalves; Antunes, Werner Camargos; DaMatta, Fábio Murilo; Embrapa - Café
Investigaram-se alterações no metabolismo de carboidratos e no particionamento do 14carbono, em resposta à manipulação da relação fonte:dreno em folhas de plantas de café cultivadas em campo, por meio de desfrutificação e desfolhamento controlados, tendo em vista uma potencial alteração no metabolismo das folhas, em função da redução da relação fonte:dreno. Os tratamentos consistiram de: (i) remoção de todos os frutos, mas mantendo-se as folhas (T1); (ii) remoção da metade da carga de frutos, mantendo-se também as folhas (T2), e; (iii) manutenção de todos os frutos e redução da área foliar à metade (T3). Os frutos foram removidos no estádio de "chumbinho". As avaliações foram realizadas durante a fase de rápido ganho de massa seca do fruto. Observaram-se maiores valores médios diários de fotossíntese líquida e condutância estomática nas plantas do tratamento T3. De modo geral, a alteração na razão fonte:dreno promoveu pouca ou nenhuma alteração (i) na atividade das enzimas do metabolismo do carbono (carboxilase/oxigenase da ribulose-1,5-bisfosfato, pirofosforilase da ADP-glicose, invertase ácida, sintase da sacarose, sintase da sacarose fosfato, bisfosfatase da frutose-1,6-bisfosfato, fosforilase do amido, desidrogenase do gliceraldeído-3-fosfato), (ii) na concentração de glicose, frutose, sacarose e amido, (iii) na concentração dos intermediários fosforilados (RuBP, glicose-6-fosfato, frutose-6-fosfato, glicose-1-fosfato e ortofosfato), assim como (iv) no partição de 14C recentemente fixado. Os resultados indicam que a redução na razão fonte:dreno pode afetar positivamente fotossíntese líquida, via aumentos em condutãncia estomática, porém sem alterar a bioquímica da fotossíntese durante a fase de rápido crescimento dos frutos do cafeeiro.
Photosynthetic acclimation of coffee in response to water availability and fruiting: a hydraulic and hormonal approach
(Universidade Federal de Viçosa, 2018-09-25) Almeida, Wellington Luiz de; Matta, Fábio Murilo da; Ribeiro, Dimas Mendes; Martins, Samuel Cordeiro Vitor
The overall coordination between gas exchanges and plant hydraulics may be affected by the soil availability of water and source-to-sink relationships. Here we evaluated how coffee (Coffea arabica L. cv. Catimor) trees are able to acclimate their photosynthesis in response drought and fruiting. The plants, which were 6-yr- old at the beginning of trials, were grown in the field at full sunlight, and subjected to four treatment combinations: irrigated plants with fruits (I*F); irrigated plants with no fruits (I*NF); non-irrigated plants with fruits (NI*F) and non-irrigated plants with no fruits (NI*NF). A range of traits, encompassing from photosynthesis traits, water relations, growth and hormonal profile, were assessed. Over the course of the experiment, the non-irrigated plants displayed lower averaged values of predawn water potentials (-0.5 MPa) than their irrigated counterparts (-0.2 MPa). We showed that under mild water deficit conditions, irrigation per se did not impact growth rates but could reduce branch death significantly. These findings were unrelated to changes in leaf assimilate pools. We also demonstrated that fruiting provoked a feedforward effect on net photosynthesis rate that was fundamentally coupled to an enhanced stomatal conductance. Indeed both the mesophyll conductance and maximum rate of carboxylation by RuBisCO remained unchanged in response to the applied treatments. The increase in stomatal conductance was unrelated to varying abscisic acid levels or differential sensitivity to abscisic acid, although it was likely associated with a lower stomatal sensitivity to leaf-to-air vapor pressure difference. In parallel, the increases in transpiration rate were supported by coordinated alterations in plant hydraulics which should to a large extent explain the maintenance of plant water status regardless of fruiting-related variations in stomatal conductance and transpiration rate. In summary, we showed that stomatal conductance played a major role in the coordination between source capacity and sink demand regardless of irrigation, with concomitant changes in plant hydraulics. Therefore, these aspects should be considered in breeding programs to improve drought tolerance in coffee in face of the present and ongoing climate changes.
Photosynthetic induction and activity of enzymes related to carbon metabolism: insights into the varying net photosynthesis rates of coffee sun and shade leaves
(Sociedade Brasileira de Fisiologia Vegetal, 2013-05-21) Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Detmann, Kelly Coutinho; Reis, Josimar Vieira dos; Pereira, Lucas Felisberto; Sanglard, Lílian Maria Vincis Pereira; Rogalski, Marcelo; DaMatta, Fábio Murilo
The shade leaves of coffee (Coffea arabica L.) apparently retain a robust photosynthetic machinery that is comparable to that of sun leaves and can fix CO2 at high rates when subjected to high light intensities. This raises the question of why the coffee plant would construct such a robust photosynthetic machinery despite the low photosynthetic rates achieved by the shade leaves at low light supply. Here, we grew coffee plants at 100% or 10% full sunlight and demonstrated that the shade leaves exhibited faster photosynthetic induction compared with their sun counterparts, in parallel with lower loss of induction states under dim light, and were well protected against short-term sudden increases in light supply (mimicking sunflecks). These findings were linked to similar photosynthetic capacities on a per mass basis (assessed under nonlimiting light), as well as similar extractable activities of some enzymes of the Calvin cycle, including Rubisco, when comparing the shade and sun leaves. On the one hand, these responses might represent an overinvestment of resources given the low photosynthetic rates of the shade leaves when light is limiting; on the other hand, such responses might be associated with a conservative behavior linked to the origin of the species as a shade-dwelling plant, allowing it to maximize the use of the energy from sunflecks and thus ultimately contributing to a positive carbon balance under conditions of intense shading.
Potencial de cafeeiros híbridos de Timor para tolerância à deficiência hídrica
(Universidade Federal de Viçosa, 2023-07-20) Miranda, Felipe Rodrigues; DaMatta, Fábio Murilo; Martins, Samuel Cordeiro Vitor
As mudanças climáticas globais causam incertezas para a agricultura atual. As previsões apontam que secas, o principal estresse a prejudicar as plantas, se tornarão cada vez mais presentes e impactantes. Isso causa preocupações quanto ao futuro de culturas de extrema importância socioeconômica no Brasil, como o café. Nesse cenário, abordagens que favoreçam a produção mesmo em condições de restrição hídrica ganham um destaque ainda maior, dentre elas, o melhoramento genético. Trabalhos recentes verificaram genes relacionados à resistência a doenças serem coexpressos em cafeeiros tolerantes à seca. Em decorrência de tais observações se suscitou o presente trabalho. Quatro genótipos de cafeeiro (Catiguá MG2 e três genótipos de Híbridos de Timor) foram submetidos ao déficit hídrico, imposto de forma lenta, para avaliar características fisiológicas e verificar se existe uma diferença genotípica de tolerância à seca. O status hídrico das plantas sob seca, avaliado pelo potencial hídrico de antemanhã, foi essencialmente similar entre os genótipos testados. De forma geral, impactos nas trocas gasosas foram observados em todos os genótipos após a imposição da deficiência hídrica, como decréscimos na taxa fotossintética líquida em paralelo a reduções na condutância estomática. Sugere-se que as reduções na performance fotossintética estiveram associadas a limitações estomáticas e não-estomáticas à fotossíntese. As plantas sob seca responderam, ainda, via aumentos na temperatura da copa e reduções na transpiração da planta inteira. Foi observado ajustamento osmótico nos genótipos H.T. 376-31 e H.T. 408-11, em condições de seca. Além da mudança ativa em seu potencial osmótico, o genótipo H.T. 376-31, juntamente com o Catiguá MG2, exibiu reduções no módulo global de elasticidade e aumentos na capacitância foliar. De modo geral, houve aumento na expressão do sistema antioxidante enzimático de todos os genótipos, e apenas no genótipo H.T. 408-11 houve danos oxidativos, a julgar-se pelas maiores concentrações de peróxido de hidrogênio e aldeído malônico. À luz dos dados apresentados e nas presentes condições experimentais, não houve diferenças claras entre os genótipos testados no que respeita à tolerância diferencial à seca. Palavras-chave: Coffea sp.. Fotossíntese. Restrição hídrica. Tolerância à seca.
PRODUÇÃO E “SECA DE RAMOS” EM DIFERENTES POSIÇÕES DA COPA DO CAFEEIRO
(2009) Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; DaMatta, Fábio Murilo; Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Wolfgramm, Ricardo; Antunes, Werner Camargo; Cecon, Paulo Roberto; Barros, Raimundo Santos; Embrapa - Café
Neste trabalho, foram investigadas alterações na produção e na “seca de ramos” em plantas de café cultivadas em renques orientados na posição norte-sul, sob condições de campo, ao longo de dois anos. Foram realizadas avaliações em 2006-2007 e em 2007-2008, nas posições leste inferior (LI), leste superior (LS), oeste inferior (OI) e oeste superior (OS) da copa das plantas de café. A produção de frutos foi avaliada em abril de 2007 e em maio de 2008, enquanto a seca de ramos, em julho de 2007 e 2008. Em 2007, a produção total de frutos e de frutos normais nas faces leste e oeste foi maior no estrato superior em relação ao inferior, enquanto a produção de frutos-bóia foi maior em OS que em OI. Entre as faces do renque, tanto a produção total de frutos, a de frutos normais e a de frutos-bóia, bem como a morte de ramos, no estrato superior, foram maiores na face leste em comparação com a oeste. A produção total de frutos foi sobremodo maior em 2006-2007 que em 2007-2008, em todas as posições e faces avaliadas. Entretanto, não se verificaram variações de bienalidade de produção entre faces do dossel; possivelmente, maior produção da face leste poderia estar associada com maior disponibilidade de luz, nas condições deste experimento.
Relação da morte de ramos com a razão área foliar por fruto, crescimento vegetativo e produção em diferentes posições da copa do cafeeiro
(Embrapa Café, 2013) Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; DaMatta, Fábio Murilo; Celin, Elaine Facco; Martins, Samuel Cordeiro Vitor
Neste trabalho, o objetivo foi avaliar a correlação entre a “morte de ramos” e a razão área foliar por fruto, taxa de crescimento e produção de frutos em ramos de Coffea arabica L. cv. Catuaí Vermelho – IAC 99, cultivado a campo. Para isso foram selecionadas 30 plantas de café cultivadas em renques orientados na posição norte-sul, e nelas selecionados 24 ramos com três razões de área foliar por fruto nas posições leste inferior, leste superior, oeste inferior e oeste superior da copa das plantas. O ensaio foi realizado na safra 2006-2007. Em cada posição foi realizado o acompanhamento do crescimento de ramos, da produção de frutos nos ramos e do número de ramos mortos. Foram estimadas as correlações entre a “morte de ramos” e as variáveis: área foliar por fruto, taxa de crescimento dos ramos, produção total de frutos, produção de frutos normais e produção de frutos-bóia. Observou-se que, à medida que aumenta a razão da área foliar por fruto, ocorre aumento da taxa de crescimento de ramos, redução da produção de frutos-bóias e redução do número de ramos mortos.
Trocas gasosas, parâmetros de fluorescência e concentração de pigmentos e nitrogênio em resposta à manipulação da relação fonte-dreno em Coffea arabica L.
(2007) Cunha, Roberto Lisboa; Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Moraes, Gustavo Adolfo Bevitori Kling de; Cavatte, Paulo Cezar; Matos, Fabio Santos; DaMatta, Fábio Murilo; Embrapa - Café
Em geral, um aumento da razão fonte:dreno, e.g., via remoção parcial de frutos, pode ocasionar decréscimos correspondentes na taxa de assimilação líquida de carbono, devido à retroinibição derivada do acúmulo de carboidratos na folha. Investigaram-se alterações na composição isotópica do carbono, nas trocas gasosas e no conteúdo de pigmentos e nitrogênio em folhas de plantas de café cultivadas em campo, em resposta à manipulação da relação fonte-dreno, por meio de desfrutificação e desfolhamento controlados, tendo em vista uma potencial alteração na capacidade fotossintética das folhas, em função da redução da relação fonte:dreno. Os tratamentos consistiram de: (i) remoção de todos os frutos e 100% da área foliar (T1); (ii) metade da carga de frutos e 100% da área foliar (T2); e (iii) carga completa de frutos e 50% da área foliar (T3). Os frutos foram removidos no estádio de "chumbinho". As avaliações foram realizadas durante a fase de rápido ganho de massa seca do fruto. Observaram-se, que plantas do tratamento T3 apresentaram valores mais negativos de composição isotópica do carbono, porém maiores taxas diárias de assimilação de carbono e condutância estomática, além de menor temperatura foliar (particularmente durante os períodos mais quentes). Aparentemente, não ocorreu fotoinibição da fotossíntese. As concentrações de pigmentos e nitrogênio não sofreram alterações em resposta aos tratamentos aplicados. Os resultados indicam que a redução na razão fonte:dreno pode afetar positivamente a fotossíntese líquida, via aumentos na condutância estomática, porém sem afetar a fotoquímica da fotossíntese durante a fase de rápido crescimento dos frutos do cafeeiro.
Variações no crescimento vegetativo e reprodutivo em resposta à manipulação da razão fonte:dreno, em Coffea arabica L. sob condições de campo
(2007) Cunha, Roberto Lisboa; Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Celin, Elaine F.; Wolfgramm, Ricardo; Batista, Karine D.; Caten, Ângela Ten; Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; DaMatta, Fábio Murilo; Embrapa - Café
Investigaram-se alterações no crescimento vegetativo e reprodutivo em ramos plagiotrópicos de plantas de café cultivadas em campo, em resposta à manipulação da relação fonte-dreno, por meio de desfrutificação e desfolhamento controlados, tendo em vista uma alteração nas taxas de crescimento dos ramos, em função da redução da relação fonte:dreno. Os tratamentos consistiram de: (i) remoção de todos os frutos, mas mantendo-se as folhas (T1); (ii) remoção da metade da carga de frutos, mantendo-se também as folhas (T2), e; (iii) manutenção de todos os frutos e redução da área foliar à metade (T3). As avaliações de crescimento foram realizadas a partir da aplicação dos tratamentos, quando os frutos atingiram o estádio chumbinho. As taxas de crescimento de ramos plagiotrópicos, do número de nós formados e do ganho de área foliar foram significativamente menores nas plantas do tratamento T3 em relação às de T1. A massa seca média dos frutos foi significativamente maior (39%) em T2 que em T3. Por outro lado, a produção de frutos-bóia por planta e a abscisão de frutos por ramo foram maiores (32% e 25%, respectivamente) em T3 que em T2. Além disso, a razão área foliar:fruto, mesmo nas plantas de T2, foi consideravelmente inferior aos cerca de 20 cm2 de área necessários para suportar o desenvolvimento de cada fruto de café. Isso poderia largamente explicar a porcentagem relativamente alta de frutos chochos, evidenciando que a planta não conseguiu levar a cabo, de modo eficiente, o enchimento de todos os frutos. Isso sugere que os frutos concorrem fortemente com o crescimento vegetativo, por serem considerados fortes drenos metabólicos. Os resultados indicam que a redução na razão fonte:dreno pode afetar negativamente o crescimento vegetativo do cafeeiro, concorrendo para o desenvolvimento de ciclos bienais de produção.
VARIAÇÕES NOS PADRÕES DE ALOCAÇÃO DE BIOMASSA EM NOVE CLONES DE Coffea canephora SUBMETIDOS À DEFICIÊNCIA HÍDRICA
(2011) Silva, Paulo Eduardo de Menezes; Cavatte, Paulo Cesar; Moraes, Leandro Elias; Martins, Samuel Cordeiro Vitor; Medina, Eduardo Ferreira; Sanglard, Lilian Maria Vincis Pereira; DaMatta, Fábio Murilo; Embrapa - Café
O efeito do déficit hídrico nas variações dos padrões de alocação de biomassa foi estudado em nove clones de Coffea canephora. Os clones foram submetidos a regimes hídricos diferenciais: um grupo de plantas foi irrigado continuamente, de forma que a umidade do solo permanecesse próxima à capacidade de campo (plantas-controle); outros dois grupos foram submetidos à desidratação, imposta pela supressão da irrigação, de maneira gradual, até que a água disponível (AD) do solo dos vasos atingisse 66% (déficit hídrico moderado) e 33% (déficit hídrico severo) em relação à AD na capacidade de campo (CC). Foram determinados: altura de planta, comprimento de ramos plagiotrópicos, área foliar específica total, área foliar total, massa seca da parte aérea (caules, folhas e pecíolos), massa seca de raízes e densidade de caule. De maneira geral, o déficit hídrico acarretou reduções significativas na biomassa acumulada, com incrementos na razão de massa radicular e redução na razão de massa foliar, enquanto a razão de massa caulinar pouco variou. Foi possível observar uma grande divergência nos padrões de alocação de biomassa entre os clones avaliados, o que pode ser reflexo das diferentes estratégias de aclimatação ao déficit hídrico dentro da espécie.