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Assunto: search.filters.subject.Agroclimatologia e fisiologia

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    Ecophysiological acclimation of coffee (Coffea arabica and C. canephora) plants to cope with temporal fluctuations of light supply
    (Universidade Federal de Viçosa, 2012-07-21) Rodríguez-López, Nelson Facundo; Damatta, Fábio Murilo; Barros, Raimundo Santos; Ventrella, Marília Contin
    It is generally assumed that the daily quantum input is what drives plant growth and productivity. However, as little is known about how temporal diurnal variations of light availability influence biomass accumulation and physiological performance, this study examined the morphological, physiological and biochemical traits of coffee plants in two independent experiments. In the first experiment, Arabica coffee (C. arabica) plants were grown in pots and subjected to seven light treatments as follows: plants grown entirely under 100%, 40% or 10% sunlight (S-100, S-40 and S-10, respectively); plants grown at either 40% or 10% sunlight throughout the morning (until midday) and then submitted to full sunlight until sunset (S-40/100 and S-10/100, respectively); and plants grown under full sunlight from sunrise to midday and then submitted to either 40% or 10% sunlight throughout the afternoon (S-100/40 and S-100/10, respectively). The S- 100 plants accumulated more biomass compared to plants grown under other treatments and showed minimal changes in biomass allocation. An increased biomass was associated with faster leaf area formation and increasing irradiance that was independent of the photosynthetic rates per unit leaf area and consequent changes in carbohydrate availability. In contrast, the lower biomass in S-10/100 and in S-10 individuals was likely a consequence of carbon limitations as well as decreased leaf areas. Changes in the photosynthetic rates between treatments were apparently unrelated to carbohydrate accumulation or photoinhibition. Overall, only minor physiological alterations in traits were observed at the leaf level; significant changes were only apparent in S-10 individuals with the other treatments. In summary, the growth and physiological performance of coffee plants depends on the total amount of photosynthetic active radiation (PAR) received by the plant per day and temporal order of diurnal variations in the PAR supply. That is, plants that received high light in the morning grew faster than those receiving high light in the afternoon. In the second experiment, a trial was designed with two Robusta coffee (Coffea canephora) clones that were intercropped with shelter trees in a way that allowed us to compare coffee bushes that were shaded in the morning (SM) with those shaded in the afternoon (SA), and we compared both treatments with bushes that received full sunlight over the course of the day (FS). The SM bushes displayed better gas exchange performance than their SA and FS counterparts, which means that the capacity for CO2 fixation was mainly constrained by stomatal (SA bushes) and biochemical (FS bushes) factors. The physiological traits associated with light capture were more responsive to temporal light changes rather than the amount of light received, although this behavior could be a clone-specific response. The activity of key antioxidant enzymes differed minimally when compared between the SM and SA clones but was much greater in the FS clones. No signs of photoinhibition or cell damage were observed regardless of the light treatment. Acclimation to varying light supplies had no apparent additional energy cost for constructing and maintaining the leaves regardless of the light supply. The SM and SA individuals displayed higher returns in terms of revenue streams (e.g., higher mass- based light-saturated photosynthetic rates, photosynthetic nitrogen use efficiencies and long-term water use efficiencies) than their FS counterparts. In summary, shading may improve the physiological performance of coffee bushes that are grown in harsh, tropical environments; however, it is important to select coffee genotypes with adequate phenotypic plasticity to cope with a reduced light supply, as was noted in clone 03.
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    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.
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    Incrementos na concentração atmosférica de CO2 aumentam o crescimento e o desempenho fotossintético do cafeeiro, independentemente da disponibilidade de luz
    (Universidade Federal de Viçosa, 2020-09-11) Marçal, Dinorah Moraes de Souza; Matta, Fábio Murilo Da
    Apesar de ter evoluído em ambientes sombreados, a maior parte do café (Coffea arabica L.) é cultivada sob sombreamento esparso ou a pleno sol, em todo o mundo. O café é classificado como muito sensível às mudanças climáticas, e o sombreamento é considerado uma importante estratégia de manejo para mitigar os efeitos negativos das mudanças climáticas à cultura. No entanto, não existem informações sobre os efeitos de uma elevada concentração de CO2 (eCa) no desempenho do café em resposta à disponibilidade de luz. Sendo assim, examinou-se como a assimilação e o uso de carbono são afetados pela eCa em combinação com níveis variáveis de luz e como isso pode mudar o crescimento e a partição de biomassa. Para tanto, cultivaram-se plantas em vasos, dentro de câmaras de topo aberto, em casa de vegetação. Durante seis meses, as plantas foram submetidas a dois níveis de luz (radiação fotossinteticamente ativa de c. 16 ou 7,5 mol fótons m-2 dia-1) em combinação com concentração de CO 2 ambiente (aCa: 382 ± 9 ppm) ou elevada (eCa: 744 ± 36 ppm). O estímulo às taxas fotossintéticas sob eCa ocorreu independentemente de variações nas condutâncias estomática e mesofílica; também não se observaram sinais de retrorregulação das taxas fotossintéticas, independentemente da intensidade luminosa. Particularmente sob sol e eCa, as plantas apresentaram reduções nas taxas de fotorrespiração e na pressão oxidativa em relação às plantas sob aCa, favorecendo um balanço positivo de carbono. Independentemente da intensidade luminosa, eC a promoveu maior crescimento e acúmulo de biomassa, bem como uma pequena alteração no padrão de alocação de biomassa, em função do incremento da fração caulinar. Adicionalmente, plantas sob a maior intensidade luminosa e eCa apresentaram a menor razão de área foliar e a maior razão de massa seca radicular/área foliar total. No geral, os presentes resultados sugerem que: (i) as plantas sob eCa estão preparadas para suportar melhor os impactos de outros estresses típicos de plantações a pleno sol, e; (ii) a eCa poderia agir em conjunto com o sombreamento para mitigar os efeitos negativos das mudanças climáticas, aumentando a sustentabilidade da cafeicultura. Palavras-chave: Aclimatação fotossintética. Mudanças climáticas. Sistema agroflorestal. Sombreamento.
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    Curso diário do balanço de carbono e do metabolismo primário foliar em três espécies lenhosas tropicais cultivadas
    (Universidade Federal de Viçosa, 2014-08-08) Morais, Leandro Elias; Matta, Fábio Murilo da; Araujo, Wagner Luiz
    A maioria dos estudos envolvendo variações diurnas do metabolismo vegetal tem-se concentrado em espécies herbáceas em condições controladas. Tem-se questionado a validade de extrapolação de modelos de alocação de carbono em plantas herbáceas para espécies lenhosas/perenes. Neste estudo, procurou-se explorar o curso diário de carboidratos e de outros metabólitos importantes quanto ao balanço energético em espécies lenhosas tropicais com taxas de crescimento (e origem evolutiva quanto à disponibilidade de irradiância) e capacidades fotossintéticas contrastantes, em condições de campo, na estação de crescimento ativo. Para tanto, utilizaram-se três espécies lenhosas, sendo duas evoluídas em ambientes de sombra e com baixa taxa de crescimento: café (Coffea arabica Citrus sinensis espécie evoluída em ambiente a pleno sol e com elevada taxa de crescimento, eucalipto (Eucalyptus grandis x urophylla Clone 3336). As plantas foram cultivadas em Viçosa, sudeste do Brasil, a pleno sol, sob práticas agronômicas usuais. Foram realizadas avaliações diárias de trocas gasosas, fluorescência da clorofila a, teores de metabólitos e atividades enzimáticas. Observaram-se decréscimos consistentes, ao longo do dia, nos valores de vários parâmetros fotossintéticos (e.g., condutância estomática, taxa de assimilação líquida de CO2, taxa de transporte de elétrons e coeficiente de dissipação fotoquímico), particularmente em citrus e café, cujas taxas fotossintéticas foram grandemente limitadas por fatores difusionais. Essas espécies também exibiram os maiores incrementos diurnos nos parâmetros relacionados aos processos não assimilativos de CO2 (e.g., fotorrespiração e coeficiente de dissipação não fotoquímico) e as menores taxas de respiração noturna. Em eucalipto, foi observado um padrão típico de turnover de carboidratos, isto é, acúmulo de amido (e outros carboidratos como sacarose) ao longo do dia, seguido de degradação noturna, mas este padrão não foi observado em café. Citrus, aparentemente, apresentou um padrão intermediário de turnover de carboidratos, caracterizado por um giro de sacarose e polióis, mas não de amido. Ao longo do dia, não se verificou alteração nas concentrações de glicose-6- fosfato, glicose-1-fosfato, frutose-6-fosfato, proteínas e aminoácidos. Em café, houve aumento significativo nas concentrações diurnas de fenóis solúveis totais, seguido por um decréscimo ao longo da noite. Nas três espécies, foram observados acréscimos na concentração de isocitrato e, em eucalitpto, observou-se acúmulo de succinato e níveis não detectáveis de malato. Esse ácido orgânico não variou ao longo do dia em café e citrus, entretanto, nessas espécies, houve acúmulo de piruvato e de glicina. A atividade catalítica das enzimas envolvidas no ciclo de Calvin não variou ao longo do dia em todas as espécies. Comparada a café ou citrus, em eucalipto, observou-se maior conteúdo relativo e também maior atividade total da rubisco; em adição, constatou-se a maior atividade catalítica da pirofosforilase da ADP-glicose, -amilase e fosforilase do amido. Em eucalipto, também se observou maior atividade das invertases, e semelhantemente a citrus, observou-se acréscimo diurno na atividade da sintase da sacarose-fosfato. Em suma, as espécies aqui estudadas apresentaram divergências nos mecanismos associados à capacidade de manter o equilíbrio entre os processos fotoquímicos/bioquímicos acoplados com a variação diária das condições ambientais. Discutem-se essas divergências num contexto de fornecimento de carbono e energia para a otimização do ganho de carbono e do acúmulo de biomassa.
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    Conservação de sementes de café arábica tratadas com óleos essenciais
    (Universidade Federal de Viçosa, 2024-01-04) Coelho, Ana Paula de Freitas; Araujo, Eduardo Fontes; Carneiro, Antônio Policarpo; Freitas, Marcelo Ribeiro de; Araujo, Roberto Fontes
    O controle de fungos associados às sementes de café arábica (Coffea arabica L.) armazenadas é um desafio para os produtores de sementes e viveiristas, pois não há registro de defensivos químicos recomendados para a cultura e os produtos alternativos são escassos ou as informações de uso são incipientes. Além disso, elas possuem tolerância intermediária à dessecação e temperaturas baixas, dificultando a conservação simultânea das características fisiológicas e sanitárias durante o armazenamento. Alguns óleos essenciais, extraídos de plantas medicinais e aromáticas, podem conter compostos bioativos com ação bactericida, inseticida e/ou fungicida com aplicabilidade no tratamento de sementes, contanto que não prejudiquem a qualidade fisiológica. Objetivou-se com este trabalho avaliar a qualidade fisiológica e a qualidade sanitária das sementes de café arábica, tratadas com diferentes óleos essenciais, durante o armazenamento. Nos testes de qualidade fisiológica de teor de água, germinação, protrusão radicular, envelhecimento acelerado, características morfológicas do eixo hipocótilo-radícula (comprimento e massa seca) adotou-se o delineamento experimental inteiramente casualizado, com fatorial 8 x 5, sendo seis tipos de óleo essencial, um fungicida sintético e um controle, por cinco tempos de armazenamento (0, 3, 6, 9 e 12 meses), com três repetições. Enquanto nos testes de emergência e índice de velocidade de emergência em leito de areia adotou-se o delineamento em blocos, com fatorial 8 x 4, sendo seis tipos de óleo essencial, um fungicida sintético e um controle, por quatro tempos de armazenamento (3, 6, 9 e 12 meses), com três repetições. Para a avaliação da qualidade sanitária foi utilizado o teste de Blotter, adotando-se o delineamento em blocos, com fatorial 8 x 5, sendo seis tipos de óleo essencial, um fungicida sintético e um controle, por cinco tempos de armazenamento (0, 3, 6, 9 e 12 meses), com três repetições. Foram avaliados o OE extraído de seis espécies medicinais e aromáticas (Rosmarinus officinalis, Cymbopogon citratus, Cymbopogon winterianus, Syzygium aromaticum, Eucalyptus globulus e Melaleuca alternifolia), aplicados na concentração de 1%, diretamente sobre sementes com pergaminho, com 25% de teor de água. Para controle, foi usado o fungicida sintético TECTO®, na dosagem de 1 ml kg-1 , e uma amostra sem tratamento, que recebeu apenas 5 ml de água destilada. As sementes tratadas foram acondicionadas em embalagem plástica (0,12 milímetros) e armazenadas em câmara fria (13 ±2 ºC e UR=70%) por 12 meses. Os resultados da qualidade fisiológica foram submetidos à análise de variância, sendo o efeito do fator tratamento comparado pelo teste Dunnett e o efeito do fator tempo analisado por regressão, ambos a 5% de probabilidade. Os dados de qualidade sanitária foram submetidos à análise estatística descritiva. As sementes tratadas com os óleos essenciais extraídos de Rosmarinus officinalis e Cymbopogon winterianus conservam a germinação e o vigor por nove meses de armazenamento. Os óleo essenciais extraídos de Rosmarinus officinalis, Cymbopogon citratus, Cymbopogon winterianus, Syzygium aromaticum, Eucalyptus globulus e Melaleuca alternifolia controlaram os fungos de armazenamento, Aspergillus e Rhizopus, e dos fungos de campo, Cladosporium e Fusarium, em sementes de café arábica por doze meses, mas não controlam os fungos de armazenamento do gênero Penicillium nas condições avaliadas.
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    Physiological and hydraulic mechanisms of drought tolerance in plants : implications of CO2 and irradiance Mecanismos fisiológicos e hidráulicos da tolerância a seca: implicações de CO2 e irradiância
    (Universidade Federal de Viçosa, 2020-02-17) Avila, Rodrigo Teixeira; DaMatta, Fábio Murilo
    Herein, it is present a series of experiments divided into four chapters with the purpose to immerse deep into some physiological and hydraulic responses to drought and also how some of them interact with environmental variability such as elevated [CO2] and irradiance. On the first two chapters it is presented drought responses of coffee plants, one of the most important commodities worldwide, under elevated (700 ppm) and ambient (400 ppm) [CO2] On the first chapter we found that drought-stressed 700-plants were able to keep hydraulic conductance for longer, transpiring more than 400-plants. Correlative evidence is shown that aquaporins may play major roles in these processes. In addition, Well-watered 700-plants displayed lower whole-plant transpiration rates than their 400- counterparts. This was not associated with maximum gs per se, but rather with an increased stomatal closure rate upon vapor pressure deficit transitions, which occur innumerous times over the course of the day. On the second chapter we found that elevated [CO2] improved carbon assimilation, water use-efficiency and biomass accumulation regardless watering, in addition to decreasing the oxidative pressure under drought conditions. Elevated [CO2] also promoted key allometric adjustments linked to drought tolerance, e.g. more biomass partitioning towards roots with a deeper root system. Improved growth under enhanced air [CO2] was unlikely to have been associated with global changes on hormonal pools but rather with shifts on carbon fluxes. Altogether, results from the chapters 1 and 2 suggest that [CO2] is perceived by the plant as a key environmental factor having profound implications on how plants respond to drought, thus permitting 700-plants to have an improved fitness under drought when compared to 400- plants. In the third and fourth chapters, efforts were focused on analyzing hydraulic aspects of several different species. O the third chapter, we focused on finding anatomical drivers related to inter- and intraspecific xylem embolism resistance. Vessel lumen fraction was the only anatomical trait measured that correlated with xylem embolism resistance across scales and species. Light was found to drive only minor differences in stem and not leaf embolism resistance. Our data suggest that conduits highly dispersed in a matrix of imperforate elements may be better protected against the spread of embolism than conduits that are packed in close proximity, which may contribute to our understanding of the mechanisms behind air-seeding. Finally at the fourth chapter, it is presented deep insights into the possible existence of a well-established water potential threshold beyond which vessels and tracheids will embolize We found that, in vessel-based xylem species, individual xylem conduits had a more well-defined water potential at which embolism occur, with considerable pre-existing embolism being able to influence the vulnerability of the xylem. In contrast, conduits in tracheid-based xylem did not display a well-defined individual water potential threshold at which embolism occurs and thus pre-existing embolism did not alter the vulnerability of xylem.
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    Tolerância ao alagamento em clones de Coffea canephora: respostas hídricas, fotossintéticas e metabólicas
    (Universidade Federal de Viçosa, 2019-05-31) Juarez, Marco Antonio Toral; Matta, Fábio Murilo da
    O alagamento do solo impacta negativamente o desempenho da planta devido à redução da disponibilidade de oxigênio na raiz e acúmulo de espécies reativas de oxigênio (ERO). Nesta pesquisa, avaliou-se a relação entre a tolerância ao alagamento e a expressão do sistema antioxidante em dois clones (120 e 109A) de Coffea canephora caracterizados, respectivamente, como tolerante (com sistema antioxidante mais robusto) e sensível (com sistema antioxidante menos robusto) à seca. A hipótese basou-se no fato de que clones mais tolerantes à seca, que apresentam um sistema antioxidante mais eficiente, também mostrariam maior tolerância ao alagamento. Os clones foram submetidos a dois tratamentos de irrigação (controle e alagado), por seis dias, seguidos de 40 dias de recuperação. Foram avaliados: potencial hídrico, condutância hidráulica, trocas gasosas, fluorescência da clorofila a, partição de carboidratos, concentração de ácido 1- aminociclopropano-1-carboxílico (ACC) e alguns fitormônios, dano oxidativo e sobrevivência. Em resposta ao alagamento, a atividade antioxidante nas raízes dos clones envolveu incrementos na atividade da dismutase do superóxido e da peroxidase do ascorbato (APX). Entretanto, foi observado apenas aumento de APX foliar do clone 120. O alagamento ocasionou diminuição de absorção de água radicular com perda de 70% na condutância hidráulica em ambos os clones, reduções nas suas taxas de fotossíntese líquida (A) e condutância estomática, esgotamento de açúcares e altas concentrações de ACC e etileno em raízes. Entretanto, no clone 120, houve uma queda mais tênue de A ao longo da imposição do estresse, menor afetação por déficit hídrico, menor alteração no fluxo de elétrons, dissipação eficiente de excesso de energia por meio de processos não fotoquímicos e acúmulo tardio de ACC em raízes. As diferenças entre clones foram maiores na fase de recuperação, sendo as plantas do clone 109A as mais afetadas em danos à maquinaria fotossintética, menor taxa de transporte de elétrons, maior dano oxidativo acompanhado de redução de área foliar, e menor taxa de sobrevivência. Contudo, houve pouca diferença na capacidade antioxidante entre os dois clones, sugerindo que o melhor desempenho do clone 120, durante o alagamento, possivelmente não esteja associado com o metabolismo antioxidante; outras estratégias, portanto, devem estar envolvidas na diminuição do dano oxidativo e no retardo na queda de A, bem como maior dissipação de excesso de energia, na fase de alagamento.
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    Impacts of drought on coffee: integrating physiological and morphological processes from the leaf to the whole-plant scale
    (Universidade Federal de Viçosa, 2018-04-09) Perez, Junior Pastor Molina; Matta, Fábio Murilo da
    The water deficit negatively impacts plant growth and development through morphophysiological alterations, either at the leaf level or at the whole plant level. This study focused on the dynamics of ecophysiological and canopy architecture traits of two coffee cultivars, cv. RUBI MG1192 (Rubi: drought sensitive) and cv. IAPAR59 (I59: drought tolerant). The trials were conducted over two years; three irrigation treatments were applied (irrigated and non-irrigated during the dry seasons, and irrigated during the second dry season only). Samplings and measurements were performed at six times (7- 10 plants per treatment combination, totalling 211 plants). The following parameters were evaluated: relative growth rate, net primary productivity, leaf composition (C, N, and Δ13C), water-use efficiency, phenotypic plasticity, leaf water potential (ΨL), sap flow (SF), canopy conductance (gC), total soil-to-leaf hydraulic conductance (gL), branch setting (number and length), number of phytomers, leaf shedding and renewal, dynamics of leaf area and internode length; in addition, the patterns of light intercepted by the canopy was modelled. The cultivar which retained its leaves under severe drought (I59) proved to be more isohydric and more plastic for hydric functioning (SF, gC, and gL), demonstrating precocious adjustments to drought. In contrast, the leaf-shedding cultivar (Rubi) was more anisohydric and more plastic for late reactions to drought through, e.g. an increased root dry mass-to-leaf area ratio and leaf shedding with faster leaf renewal due to greater number of branches of second order. Despite marked differences in their hydric functioning, the two cultivars expressed similar vegetative growth, yield and recovery. Overall, drought had effects on all of the studied variables but no architectural trait appeared to be specifically responsive to water stress. Rubi displayed a greater proportion of higher order branches allowing a fast recovery of its leaf area from drought. This was associated with a high number of phytomers that in turn supported faster development of axillary buds (leaves and/or floral buds). The fitness of coffee plants submitted to climatic events depends on the adequacy of physiological and organo-morphogenetic features and, consequently, these aspects should be accounted for in breeding programs aimed at improving drought tolerance in coffee.
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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.
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    Ecophysiological acclimation of coffee (Coffea arabica and C. canephora) plants to cope with temporal changes of light supply
    (Universidade Federal de Viçosa, 2012-07-21) Rodríguez-López, Nelson Facundo; Matta, Fábio Murilo da
    Geralmente, assume se que a quantidade total de luz disponível é o condutor principal para o crescimento e produtividade das plantas. Porém, como pouco se conhece acerca dos efeitos das variações temporais diurnas na disponibilidade da luz, no acúmulo de biomassa e no desempenho fisiológico, neste estudo se examinaram caracteres morfológicos, fisiológicos e bioquímicos em plantas de cafeeiro em dois experimentos independentes. No primeiro experimento, plantas de café arábica (C. arabica) foram submetidas a vários tratamentos de luz: totalmente sob 100%, 40% ou 10% de luz solar (S 100, S 40 e S 10, respectivamente), sob 40% ou 10% de luz solar durante a manhã e, em seguida, submetidas a 100% de luz solar até o anoitecer (S 40/100 e S 10/100, respectivamente), e em 100% de luz solar do amanhecer ao meio dia e depois submetidas a 40% ou 10% de luz (S 100/40 e S 100/10, respectivamente). As plantas em S 100 acumularam maior biomassa, com alterações mínimas nas razões alométricas, quando comparadas com indivíduos de outros tratamentos. Essa maior biomassa foi, aparentemente, independente das taxas fotossintéticas por unidade de área foliar e de alterações na disponibilidade de carboidratos; sendo associado principalmente à rápida formação de área foliar com o aumento da disponibilidade de irradiância. Em contraste, o menor acúmulo de biomassa nas plantas em S 10/100 e S 10 deve ter sido consequência das limitações de carbono e de uma menor área foliar. O acúmulo de biomassa não foi dependente apenas da irradiância total interceptada, mas também das variações temporais do fornecimento de luz, como evidenciado pela comparação da maior biomassa (35%) em indivíduos em S 100/10 do que em S 10/100. As alterações nas taxas fotossintéticas entre os tratamentos foram aparentemente não relacionadas com o acúmulo de carboidratos ou fotoinibição. Em geral, em nível de folha, apenas pequenas alterações nos caracteres fisiológicos respondentes à luz foram observadas, principalmente, quando comparado os indivíduos em S 10 com aqueles dos outros tratamentos. É pouco provável que o maior acúmulo de biomassa e melhor desempenho fisiológico das plantas em S 100 sejam diretamente associados a ganhos de carbono por unidade de área foliar, mas sim a processos morfogenéticos induzidos pela luz relacionados a uma rápida formação de área foliar, que, por sua vez, devem ter levado a uma maior produtividade fotossintética em nível de planta inteira. O acúmulo de biomassa em grande parte depende não unicamente da quantidade total de luz interceptada, mas também das escalas temporais de variações diurnas no suprimento de luz, isto é, a quantidade de luz recebida pelas plantas durante a manhã teve um papel importante para incrementar a biomassa. Esta informação tem importância prática para o uso de árvores de sombra em fazendas localizadas em zonas montanhosas, onde o uso do sombreamento deve ser evitado em terrenos com exposição para o oeste se um melhor crescimento (e produção) é o principal objetivo a ser alcançado. No segundo experimento, foi usado um desenho experimental onde dois clones de café robusta (C. canephora) foram consorciados com árvores de seringueira de modo que foi permitido a comparação de arbustos de café sombreados na manhã (SM) com aqueles sombreados na tarde (SA), e então comparando ambos com arbustos expostos a pleno sol durante o curso do dia (FS). Os arbustos em SM apresentaram melhor desempenho nas trocas gasosas ao longo do dia em comparação com aqueles em SA e FS, os quais exibiram limitações devido a fatores estomáticos (arbustos em SA) e bioquímicos (arbustos em FS). Os caracteres fisiológicos associados com a captura de luz mostraram uma maior resposta às variações temporais da luz do que à quantidade de luz recebida, embora esse comportamento possa ser uma resposta específica dos clones estudados. As atividades de enzimas do sistema antioxidativo exibiram diferenças mínimas quando comparando os clones em SM e SA, e, em contraste, foram maiores nos clones em FS. Independentemente dos tratamentos de luz, não foram encontrado sinais de fotoinibição ou danos celulares. A aclimatação à variação temporal da luz não teve custos adicionais aparentes para a construção e manutenção das folhas entre os tratamentos. Ambos os indivíduos em SM e SA apresentaram um alto retorno em termos de fluxo de investimento (maiores A max em base de área e massa, PNUE e WUE no longo prazo, por exemplo) do que sua contraparte FS. Em resumo, o sombreamento na manhã pode melhorar o desempenho fisiológico do cafeeiro em ambientes marginais tropicais, no entanto, é importante selecionar genótipos com adequada plasticidade fenotípicos, como encontrada no clone 03, para lidar com a redução na disponibilidade de luz.