Teses e Dissertações
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Item 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 ContinIt 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.Item Indirect somatic embryogenesis in Coffea canephora and Coffea eugenioides: endogenous hormone levels and copy number of genes related to auxin biosynthetic pathway and morphogenic in vitro response(Universidade Federal de Viçosa, 2021-08-16) Santos, Luana Walquíria dos; Clarindo, Wellington RonildoCoffea canephora and Coffea eugenioides indirect somatic embryogenesis (ISE) has been established and compared during callus formation and somatic embryo regeneration, showing that these species exhibit the same response in vitro. However, intraspecific differences regarding ISE responses have also been reported. ISE is influenced by genetic and physiological aspects. We aimed to: (a) induce ISE in C. canephora and C. eugenioides; (b) identify and quantify the endogenous levels of indole-3-acetic acid (IAA), zeatin (Z) and gibberellic acid GA 3 and GA 4 during the callus induction; and (c) determine the number of gene copies of AUX/IAA33 and YUC4 that are involved in the auxin biosynthetic pathway, and of WOX4 and LEC1 that are involved in the morphogenic pathway. Using liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-MS), the identification and quantification of IAA, GA 3 , GA 4 and Z was performed in both Coffea. From the fluorescence in situ hybridization, the copy number of the AUX/IAA33, YUC4, WOX4 and LEC1 genes was verified. ISE was established for C. canephora and C. eugenioides, which exhibited the same in vitro response. However, the two Coffea differed in relation to endogenous hormone levels, with the exception of IAA at 90 days. These species possess two gene copies of AUX/IAA33, YUC4, WOX4 and LEC1, corroborating to their diploidy. Therefore, our results show that C. canephora and C. eugenioides differ in the physiological aspect, but not in the genetic aspect investigated here. Thus, our data contribute as a basis to understand the in vitro response and for the improvement of the in vitro propagation procedures. Keywords: Coffee. Plant Tissue Culture. In vitro regeneration. Somatic Embryo. Genetic. Plant Physiology.Item Mobilização de carboidratos pelos botões florais de café (Coffea arabica L.) em expansão(Universidade Federal de Viçosa, 1986-12-04) Melotto, Eunice; Barros, Raimundo SantosCom o objetivo de estudar a mobilização de carboidratos pelo botão floral de cafê em expansão após a quebra da dormência, três fontes alternativas de assimilados foram analisadas: a fotossíntese atual nas folhas, os recursos de carboidratos prê-existentes nas folhas e as reservas dos ramos. Dessas, a fotossintese que ocorre nas folhas, concomitantemente ao crescimento dos botões, mostrou ser a fonte mais importante no suprimento de carboidratos. Quando a entrada de carboidratos foi contínua (fotossintese atual), as correlações entre os níveis de carboidratos das folhas ou dos ramos e a expansão dos botões foram baixas, ou mesmo nulas, isto é, as duas variáveis mostraram-se independentes. Os botões florais não exauriram completamente os carboidratos das folhas ou dos ramos, quando estavam conectados a uma ârea foliar fotossinteticamente ativa. Em ausência dessa, houve uma correlação entre a depleção de carboidratos nas folhas ou ramos e a expansão dos botões florais. Ramos despidos de folhas e folhas impedidas de realizar fotossintese, pela cobertura com papel, forneceram amido e açúcares solúveis, resvectivamente, para os botões florais a eles conectados. O amido armazenado nos ramos foi mobilizado a grandes distâncias e pareceu ser mais importante que os açúcares solúveis das folhas, para o crescimento dos botões. Botões florais conectados a folhas cobertas cresceram menos e cairam prematuramente, quando comparados aos botões conectados a ramos.Item 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 daGeralmente, 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.