UFV - Teses
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Item 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 LuizA 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.Item 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 daThe 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.Item Respostas fisiológicas de cultivares de Coffea arabica, em função da disponibilidade de luz e nitrogênio(Universidade Federal de Viçosa, 2014-11-25) Godoy, Alice Gontijo de; DaMatta, Fábio MuriloA compreensão dos detalhes que governam o espectro econômico das plantas sob diferentes ambientes é um dos principais objetivos dos estudos atuais em ecologia vegetal, por ser necessária aos modelos preditivos de fluxo de nutrientes e limites vegetacionais em função de alterações nas condições ambientais. A alocação de fotoassimilados e de minerais absorvidos em diferentes compostos químicos influencia diretamente o crescimento e os custos de construção e de manutenção dos tecidos das plantas. Este trabalho teve como objetivo detectar possíveis estratégias diferenciais de uso da radiação solar em cultivares de Coffea arabica tradicionalmente cultivadas em ambientes luminosos distintos, assim como os padrões de alocação de recursos entre crescimento e defesa em plantas submetidas a diferentes disponibilidades de nitrogênio e luz. A cultivar KP, com genótipo de ambiente sombreado, apresentou sempre características funcionais morfológicas mais ajustadas ao sombreamento que aquelas exibidas por Catuaí, cultivar selecionada para plantio a pleno sol. Valores de V cmax , J max e A max indicam capacidades fotossintéticas potenciais similares entre as cultivares, quando sob condições não-limitantes de luz e/ou CO 2 . Os dados obtidos indicam que o ambiente de cultivo foi mais determinante nas características de trocas gasosas das cultivares que seu histórico evolutivo, com efeito mais marcante da disponibilidade de nitrogênio que do ambiente luminoso nas características potenciais (medidas sob condições não limitantes) e efeitos similares de ambos os fatores nas condições efetivas de cultivo. Cerca de 60% do nitrogênio foliar das plantas avaliadas esteve alocado em componentes estruturais, dentro dos quais contabilizam-se os compostos de defesa nitrogenados, como alcalóides e metilxantinas. O dreno de nitrogênio para a síntese desses compostos, associadas às baixas taxas de assimilação de carbono decorrentes de limitações difusivas levariam à baixas PNUEs como característica constitutiva da espécie, independentemente das condições ambientais. Observaram-se maiores custos de construção nas plantas a pleno sol que nas sombreadas, positivamente correlacionados à síntese de metilxantinas e fenóis solúveis totais, que poderiam explicar a diferença observada. Os diferentes contextos evolutivos das cultivares avaliadas resultaram em genótipos capazes de se manifestar de forma diferenciada às variações ambientais, principalmente na magnitude das respostas (plasticidade), não sendo observadas tendências diferenciadas na síntese de grupos de compostos químicos e características morfofisiológicas. As características ecofisiológicas diferenciais entre as cultivares seriam fortemente explicadas pelas diferentes arquiteturas de copa, que resultam em diferentes intensidades de interceptação da irradiância pelas folhas.