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Adaptações fisiológicas e morfológicas associadas à tolerância à seca em café robusta (Coffea canephora Pierre var. kouillou)
(Universidade Federal de Viçosa, 2004) Pinheiro, Hugo Alves; DaMatta, Fábio Murilo; Universidade Federal de Viçosa
Clones de Coffea canephora Pierre var. kouillou com tolerância diferencial à seca vêm sendo selecionados com base em diferenças de produtividade, em condições de déficit hídrico. Porém, pouco se sabe sobre os mecanismos fisiológicos determinantes de tal tolerância. Objetivou-se, assim, examinar características morfológicas, as respostas estomáticas ao déficit hídrico do solo e da atmosfera, as relações hídricas, a eficiência do uso da água (EA) e, também, examinar uma possível relação entre tolerância à seca e proteção contra o estresse oxidativo. Para isso, quatro clones (46 e 109A, sensíveis; 14 e 120, tolerantes à seca) foram cultivados em casa de vegetação, em vasos de 120 L, durante oito meses. O déficit hídrico foi imposto via suspensão da irrigação, até que o potencial hídrico na antemanhã (Yam) atingisse -3,0 MPa. Os clones 109A e 120, sob irrigação, apresentaram maior condutância hidráulica entre a raiz e a parte aérea (KL), maior potencial hídrico ao meio-dia e maior acúmulo de biomassa. Após 14 dias de suspensão da irrigação, Yam foi significativamente mais negativo no clone 109A que nos outros clones; sete dias após, Yam decresceu para -2,3 MPa nos clones sensíveis à seca, contra -0,8 MPa e -1,7 MPa nos clones 14 e 120, respectivamente. O clone 109A foi o primeiro a atingir -3,0 MPa na antemanhã, seguido pelo clone 46, clone 120 e, por fim, pelo clone 14. Não foi observado ajustamento elástico em nenhum dos clones, enquanto um ajuste osmótico de pequena magnitude foi limitado ao clone 109A, sob condições de seca. A condutância estomática (gs) foi reduzida fortemente em resposta aos decréscimos em Yam e, em menor extensão, aos incrementos no déficit de pressão de vapor entre folha e atmosfera. A sensibilidade estomática à seca, tanto do solo quanto da atmosfera, foi menor no clone 109A e similar entre os demais clones. A composição isotópica do carbono (d 13 C) aumentou significativamente, sob seca, em todos os clones, sugerindo incrementos em EA; o clone 109A, entretanto, apresentou valores mais negativos de d 13 C, independentemente do regime de irrigação. A profundidade do sistema radicular foi substancialmente maior nos clones tolerantes que nos sensíveis à seca. Isso pode explicar, pelo menos em parte, a manutenção de um status hídrico mais favorável nos clones tolerantes. O maior valor médio de KL no clone 120, sob seca, poderia explicar as diferenças de status hídrico entre ele e o clone 14. Em todos os clones, gs, KL e o potencial hídrico recuperaram-se rapidamente após a re-irrigação das plantas sob déficit hídrico; isso, aliado à forte sensibilidade estomática à seca, pode estar associado à resposta notável dessa espécie à irrigação. Independentemente do clone estudado, a seca pouco ou nada afetou o transporte de elétrons, a eficiência fotoquímica do fotossistema II e os coeficientes de extinção fotoquímico e não-fotoquímico. Comparativamente, o clone 120 apresentou maior tolerância de seu aparelho fotossintético ao estresse oxidativo mediado pela seca ou por ação do paraquat, com poucas diferenças observadas entre os demais clones nesse contexto. Sob seca, observaram-se incrementos significativos nas atividades da dismutase do superóxido (clones 109A e 120), peroxidase do ascorbato (clones 14, 46 e 109A), catalase e peroxidase do guaiacol (clones 46 e 109A), e redutase da glutationa (clone 46). As atividades da redutase do monodesidroascorbato e da redutase do desidroascorbato não foram afetadas pelos tratamentos aplicados; as atividades dessas enzimas foram substancialmente menores que a da peroxidase do ascorbato. O déficit hídrico acarretou danos oxidativos apenas no clone 109A. De modo geral, os clones avaliados foram capazes de manter, ou mesmo de aumentar, a atividade de seus sistemas de defesa contra danos oxidativos, mesmo a potenciais hídricos da ordem de -3,5 MPa. Em suma, combinação de mecanismos que efetivamente restringem a perda d’água, associada a sistemas radiculares profundos, deve ser decisiva para a sobrevivência e, ou, relativa estabilidade da produção dos clones de C. canephora tolerantes à seca, quando cultivados em ambientes sujeitos a secas prolongadas. Atributos como ajustes osmótico e elástico e proteção contra danos oxidativos mediados pela seca teriam uma importância secundária na determinação da tolerância à deficiência hídrica nessa espécie.
Fotossíntese e mecanismos de proteção contra escaldadura em Coffea arabica L., cultivado em campo sob dois níveis de irradiância
(2005) Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; DaMatta, Fábio Murilo; Ribeiro, Aristides; Pinheiro, Hugo Alves; Moraes, Gustavo Adolfo Bevitori Kling de; Batista, Karine D.; Dias, Paulo Cesar; Araújo, Wagner; Caten, Ângela Ten; Ronchi, Cláudio Pagotto; Cunha, Roberto Lisboa; Loureiro, Marcelo Ehlers; Embrapa - Café
Procurou-se identificar potenciais mecanismos de proteção contra a escaldadura em cafeeiros cultivadas no campo, sob 50 e 100% da luz natural incidente. Foram analisadas folhas das faces do renque completamente expostas à luz, em três épocas: agosto e dezembro de 2003 e outubro de 2004. A fotossíntese líquida foi muito baixa e similar nas plantas de ambos regimes de luz em todas as épocas, especialmente à tarde. Tendência semelhante foi observada para a atividade da rubisco. Observou-se fotoinibição crônica em agosto e uma discreta fotoinibição dinâmica em dezembro e outubro nas plantas de ambos tratamentos. O ângulo foliar foi sempre maior nas plantas a pleno sol em relação às sob sombra. Na maioria das amostragens, a taxa de transporte de elétrons foi semelhante em plantas de ambos tratamentos. Verificou-se tendência de maiores níveis de ascorbato nas plantas a pleno sol que naquelas sob sombra. Não se observaram diferenças substanciais nas atividades das principais enzimas antioxidantes, bem como na extensão de danos celulares, entre plantas ao sol ou à sombra. Em suma, os resultados indicam que o sombreamento não resultaria em proteção adicional contra a escaldadura nas folhas mais expostas, tampouco contribuiria decisivamente para maximizar as trocas gasosas dessas folhas, mas poderia limitar grandemente a fotossíntese da folhagem mais interna, em função da menor disponibilidade de luz. Isso parece explicar, em boa extensão, o porquê de o sombreamento resultar em reduções na produtividade de cafezais, pelo menos em regiões com características climáticas próximas às ótimas para a cafeicultura.
Parâmetros fotossintéticos e suas respostas às variações no potencial hídrico de antemanhã e défice de pressão de vapor d´água em quatro clones de Coffea canephora em condições de défice hídrico
(2003) Pinheiro, Hugo Alves; DaMatta, Fábio Murilo; Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; Batista, Karine D.; Moraes, Gustavo Adolfo Bevitori Kling de; Loureiro, Marcelo Ehlers; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
Quatro clones de Coffea canephora (clones 14 e 120, tolerantes; e clones 46 e 109A, sensíveis à seca), cultivados em casa de vegetação, em vasos de 120 L, foram submetidos ao défice hídrico, com o objetivo de avaliarem-se possíveis alterações em parâmetros fotossintéticos, em resposta a variações no potencial hídrico na antemanhã (Yð am ) e ao défice de pressão de vapor d´água entre a folha e atmosfera (dðe). Oito meses após o plantio, o défice hídrico foi imposto por suspensão da irrigação, sendo a avaliação dos parâmetros fotossintéticos feita durante a manhã e ao meio-dia. Nos clones 14, 46 e 120, a condutância estomática (g s ) respondeu fortemente à redução de Yð am e, como consequência, a transpiração (E) e a taxa de assimilação líquida de carbono (A) foram reduzidas apreciavelmente, na medida em que o Yð am diminuiu. No clone 109A, tais respostas foram mais tênues. Em parte, isto explica a maior suscetibilidade do clone 109A à perda de água, visto que o Yð am = -3,0 PMa foi atingido em apenas 26 dias. Embora o clone 46 tenha requerido tempo similar para atingir o mesmo nível de Yð am , os resultados indicam que este clone apresenta um controle estomático das trocas gasosas mais eficiente. Por outro lado, reduções em DPV explicaram significativamente reduções em A e g s independentemente do clone estudado, com exceção do clone 109A, cujos estômatos pouco responderam às variações em dðe. Os resultados permitem inferir que pequenas variações em Yð am promovem eficiente controle do fechamento estomático nos clones 14, 46 e 120 e que estes clones responderam mais fortemente aos aumentos em dðe. Considerando-se apenas plantas irrigadas, o clone 109A apresentou razão raíz/parte aérea ligeiramente maior que os demais clones, apesar de uma maior volume de suas raízes concentrarem-se na superfície do solo. Em contraste, mesmo apresentando menor razão raiz/parte aérea em comparação ao clone 109A, os clones tolerantes 14 e 120 apresentaram sistema radicular mais profundo, o que possivelmente permite que o mesmo retire água de camadas mais profundas do solo. Conclui-se que a maior suscetibilidade do clone 109A à seca se dá, em parte, pela menor sensibilidade de seus estômatos ao Yð am superficiais do solo. Maiores distinções entre os demais clones não foram evidentes.
Trocas gasosas, fluorescência da clorofila e status hídrico em clones de Coffea canephora submetidos à seca
(2003) Pinheiro, Hugo Alves; DaMatta, Fábio Murilo; Chaves, Agnaldo Rodrigues de Melo; Batista, Karine D.; Moraes, Gustavo Adolfo Bevitori Kling de; Loureiro, Marcelo Ehlers; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café
Quatro clones de Coffea canephora (clones 14 e 120, tolerantes; e clones 46 e 109A, sensíveis à seca), cultivados em casa de vegetação, em vasos de 120 L, foram submetidos ao défice hídrico, com o objetivo de avaliarem-se possíveis relações entre trocas gasosas, fluorescência da clorofila, status hídrico e tolerância à seca. Oito meses após o plantio, o défice hídrico foi imposto por suspensão da irrigação, sendo a avaliação dos parâmetros fotossintéticos, de fluorescência e crescimento de ramos realizadas quando as plantas atingiram o potencial hídrico na antemanhã (Yð am ) em torno de -3,0 MPa. Reduções diferenciais em Yð am foram observadas, de modo que os clones 14 e 120 demoraram em torno de 30 dias para atingir -3,0 MPa, enquanto os clones sensíveis o fizeram em 26 dias. Reduções drásticas nas taxas de assimilação líquida do carbono (A), condutância dos estômatos ao vapor d´água (g s ) e transpiração (E) foram observadas nos clones 14 e 46, quando comparado aos demais clones, cujos parâmetros foram reduzidos de modo mais suave. Reduções em A foram apenas parcialmente explicadas por reduções em g s , visto que a concentração interna de CO 2 manteve-se inalterada em quaisquer dos clones, mesmo sob seca. Em adição, reduções em A também não puderam ser atribuídas a alterações na eficiência fotoquímica dos fotossistemas, coeficiente de extinção fotoquímica e não-fotoquímica e rendimento quântico do transporte de elétrons, em quaisquer dos clones. Apesar de se ter observado valores similares de potencial hídrico ao meio-dia entre os vários clones, uma tendência de redução na condutividade hidráulica das plantas foi observada, sendo significativa apenas para os clones 109A e 120, o que pode estar relacionado às reduções em E. Dos parâmetros avaliados, o Yð am foi o único que permitiu discriminar clones sensíveis em relação aos tolerantes à seca. Nos primeiros, o Yð am decresceu mais rapidamente, possivelmente uma consequência de controle estomático ineficaz da transpiração e/ou menor eficiência do sistema radicular para absorver água.