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Aclimatação fisiológica e bioquímica a ciclos de deficiência hídrica em clones de Coffea canephora
(Universidade Federal de Viçosa, 2014-08-21) Silva, Paulo Eduardo de Menezes; DaMatta, Fábio Murilo
A aclimatação diferencial ou, como vem sendo chamada, a memória ao estresse,é um processo que só recentemente foi mais bem caracterizado em plantas. Contudo, a grande maioria dos trabalhos aborda esse processo de forma fragmentada, centrando apenas na expressão de alguns genes ou em poucas respostas morfológicas. Diante desses fatos, um dos principais objetivos do presente trabalho foi apresentar uma visão integrada do processo de aclimatação diferencial à seca, em dois clones de C. canephora com tolerância diferencial à seca (109 sensível à seca e 120, tolerante). Para tal, mudas com quatro pares de folhas, provenientes do enraizamento de estacas de ramos ortotrópicos, foram cultivadas em casa de vegetação, em vasos de 24 dm 3 . Quando atingiram, aproximadamente, um ano, as plantas foram submetidas a regimes hídricos diferenciais: um grupo de plantas foi continuamente irrigado (plantas-controle), um segundo grupo de plantas foi submetido a apenas um ciclo de déficit hídrico (C1), enquanto um terceiro grupo foi submetido a três ciclos de estresse (C3). Cada ciclo de déficit hídrico consistiu de duas fases, uma de desidratação e outra, de reidratação. A desidratação foi feita mediante suspensão da irrigação, até que a umidade atingisse 25% da água disponível no solo, em relação à capacidade de campo. As plantas foram expostas ao déficit hídrico por um período de 14 dias quando, então, foram avaliados parâmetros fisiológicos e coletadas amostras para análises bioquímicas. Após as avaliações, as plantas foram reidratadas via elevação da umidade do solo à capacidade de campo (recuperação). Na condição irrigada, foi possível observar grande similaridade fisiológica e metabólica entre os dois clones, em praticamente todas as variáveis avaliadas. De modo geral, a seca promoveu grandes reduções na condutividade hidráulica foliar (K F ) que, por sua vez, levou a decréscimos da condutância estomática (g s ) e, consequentemente, da taxa de assimilação líquida de carbono (A), principalmente no clone 109. A análise de perfil metabólico revelou uma profunda reprogramação metabólica em ambos os clones, com aumento nos níveis de praticamente todos os aminoácidos detectados, além de ácidos orgânicos e polióis. O aumento na biossíntese desses compostos esteve diretamente relacionado com o consumo de carboidratos (glicose, frutose, sacarose e amido) e com o aumento na atividade de enzimas da glicólise e do ciclo dos ácidos tricarboxílicos. Vias alternativas de dissipação do excesso de energia de excitação (fotorrespiração e biossíntese de compostos secundários), além de mecanismos de remoção de radicais livres (enzimas do estresse oxidativo), também foram fortemente induzidas pela seca, em ambos os clones. A ação conjunta desses vários mecanismos de defesa foi capaz de mitigar os efeitos deletérios da redução da disponibilidade hídrica, evidenciado pela ausência de danos celulares (avaliados pela concentração de aldeído malônico) e de fotoinibição (avaliada pela eficiência fotoquímica máxima do fotossistema II), além da manutenção do estado redox celular (razões NAD + /NADH e NADP + /NADPH) em todos os tratamentos, ressaltando, assim, a importância da integração metabólica nos processos de tolerância à seca. A análise de componentes principais revelou que as plantas do tratamento C3, de ambos os clones, tiveram comportamento distintos, em relação às plantas dos tratamentos C1. Com efeito, a maior parte dos ajustes induzidos pela seca foi mais aparente nas plantas do tratamento C3, de ambos os clones, em relação às plantas do tratamento C1, particularmente no clone 120. Uma vez que nas plantas C3 o aumento de A não esteve relacionado com K F , é provável que o conjunto de respostas diferencialmente moduladas foi o responsável por garantir o melhor desempenho dessas plantas na seca, em relação às plantas que foram submetidas à seca apenas uma vez.
Diversidade funcional da partição de biomassa, ganho de carbono e do uso da água em Coffea canephora em resposta à disponibilidade hídrica
(Universidade Federal de Viçosa, 2010-07-28) Silva, Paulo Eduardo de Menezes; DaMatta, Fábio Murilo
A divergência funcional associada à partição de biomassa, ganho de carbono e uso da água foi estudada em 10 clones de Coffea canephora. Mudas com quatro pares de folhas, provenientes do enraizamento de estacas de ramos ortotrópicos, foram cultivadas a pleno sol, em vasos de 24 dm 3 . Quando atingiram oito meses, as plantas foram submetidas a regimes hídricos diferenciais: um grupo de plantas foi irrigado continuamente (plantas-controle), enquanto o segundo grupo (10 plantas de cada clone) foi submetido à desidratação, imposta pela supressão da irrigação, até que a umidade do solo atingisse 66% da água disponível na capacidade de campo, permanecendo nessa condição durante 90 dias (déficit hídrico moderado). Metade das 10 plantas de cada clone foi então analisadas; à outra metade, permitiu-se que a água disponível decrescesse para 33% em relação à disponibilidade hídrica na capacidade de campo, mantendo-se as plantas nessa condição por mais 30 dias, quando foram, pois, avaliadas (déficit hídrico severo). Análises multivariadas com decomposição em componentes principais foram feitas, com o intuito de se avaliar a divergência funcional entre os clones e as possíveis estratégias desenvolvidas, em resposta à disponibilidade de água. 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, a despeito do aumento expressivo de densidade de caule na grande maioria dos clones avaliados. Nas plantas- controle, maiores taxas fotossintéticas estiveram associadas com maior condutância estomática e maior razão entre as concentrações interna e externa de CO 2 , mas não se observou correlação significativa entre trocas gasosas com a composição isotópica do carbono. Independentemente do regime hídrico, a composição isotópica do nitrogênio não variou consistentemente, em resposta aos tratamentos aplicados. De modo geral, clones com maior eficiência hidráulica (menor densidade de caule, maior razão de massa radicular, maior taxa de transpiração, maior condutância hidráulica aparente e potenciais hídricos mais negativos) exibiram maior ganho de carbono. Esses mesmos clones tenderam a manter maiores taxas de fotossíntese líquida sob deficiência hídrica moderada, às expensas de maiores taxas do uso da água. Sob déficit hídrico severo, a manutenção parcial das trocas gasosas foi, em grande extensão, dependente de um status hídrico mais favorável associado a características mais conservativas em termos de uso da água. Ressalta-se que, sob seca severa, as reduções nas taxas fotossintéticas ocorreram em paralelo com reduções na condutância estomática, resultando numa correlação negativa entre taxas de fotossíntese e a razão entre as concentrações interna e externa de CO 2 ; como conseqüência, houve uma correlação negativa entre trocas gasosas e a composição isotópica do carbono. Variáveis associadas ao uso da água, como densidade do caule, potencial hídrico ao meio-dia e taxa de transpiração, além da composição isotópica do carbono (sob déficit hídrico), podem ser ferramentas úteis na identificação de clones promissores, em resposta à disponibilidade hídrica, especialmente porque são de fácil medição e exibiram uma amplitude substancial entre os clones.
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.