Magnesium in the dynamics of carbohydrates and antioxidant metabolism of coffee seedlings in two irradiance levels

Abstract

The aim of this study was to verify the physiological impacts and the carbohydrate dynamics of Coffea arabica, seedlings subjected to increasing concentrations of magnesium (Mg) and two irradiance levels. Methods: The experiment was carried out in growth chambers with nutrient solution. The treatments were five concentrations of Mg (0, 48, 96, 192, and 384 mg L-1 ) and two irradiance levels (80 and 320 μmol of photons m-2 s-1 ). The coffee seedlings were under the treatments for 90 days. Results: The leaves with deficiency or excess of Mg exposed to the irradiance of 320 μmol of photons m -2 s-1 accumulated more carbohydrates than those exposed to 80 μmol of photons m 2 s-1 . The accumulation of carbohydrates in the leaves increased the activity of antioxidant enzymes due to the increased production of reactive oxygen species (ROS). Leaves exposed to 320 μmol of photons m-2 s-1 exhibited symptoms of scald by the sun caused by photo-oxidation. The scald was more intense in plants with abnormal concentrations of Mg. The antioxidant system of the coffee tree is closely relates to the Mg supply and irradiance levels. Concentrations of Mg between 48 and 96 mg L-1 functioned as a mitigating agent of oxidative stress under stressful conditions caused by high irradiance level.

O objetivo deste trabalho foi verificar os impactos fisiológicos e a dinâmica de carboidratos em mudas de Coffea arabica. cultivadas em solução nutritiva, com doses crescentes de magnésio (Mg) sob o efeito de dois níveis de irradiância. O experimento foi conduzido em câmaras de crescimento com mudas de café da cultivar Mundo Novo IAC 379/19. Os tratamentos foram cinco doses de Mg (0; 48; 96, 192 e 384 mg L-1 ) e dois níveis de irradiância (80 e 320 μmol fóton m-2 s-1 ) aos quais as mudas foram expostas, em delineamento em blocos casualizados, em arranjo fatorial 5x2, com 6 repetições, e uma planta por unidade experimental (n=60). As plantas supridas com concentrações de Mg menores ou maiores do que a recomendada para a cultura (48 mg L-1 ) expostas à irradiância de 320 μmol de fótons m-2 s-1 acumularam mais carboidratos do que as expostas a 80 μmol de fótons m-2 s-1 . A acumulação de carboidratos nas folhas aumentou a atividade de enzimas antioxidantes devido ao aumento da produção de espécies reativas de oxigênio. As folhas expostas a 320 μmol de fótons m-2 s-1 apresentaram sintomas de escaldadura de sol causada por foto-oxidação. A escaldadura foi mais intensa em plantas com concentrações anormais de Mg. O sistema antioxidante das mudas de café está intimamente relacionado às concentrações de Mg nas folhas. As concentrações de Mg entre 48 e 96 mg L-1 funcionaram como agente atenuante do estresse oxidativo em condições estressantes de alto nível de irradiância.