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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.