Ciências Biológicas e da Saúde
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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 Physiological and morphological adaptations as associated with drought tolerance in robusta coffee (Coffea canephora Pierre var. kouillou)(Universidade Federal de Viçosa, 2004-02-19) Pinheiro, Hugo Alves; Matta, Fábio Murilo; http://lattes.cnpq.br/4768379087600737Clones of Coffea canephora Pierre var. kouillou with contrasting tolerance to drought stress have been chosen on the basis of their productivities under rainfed conditions. As little is known about physiological mechanisms associated with differences in drought tolerance in those clones, this work aimed to examine morphological traits, stomatal responses to both soil and atmosphere drought, water relations, water-use efficiency (WUE) and, in addition, whether drought tolerance in C. canephora may be linked to protection against oxidative damage. For these purposes, four clones of C. canephora representing drought-tolerant (14 and 120) and drought-sensitive (46 and 109A) genotypes were grown under screen house conditions, in 120 L pots, during eight months. Drought stress was imposed by withholding irrigation until leaf water potential at predawn ( Ψ pd ) reached about –3.0 MPa. Under full irrigation, soil-to-leaf hydraulic conductance (K L ), midday leaf water potential and total biomass were all greater in clones 109A and 120 than in the other clones. After 14 days without irrigation, Ψ pd decreased significantly in clone 109A in comparison with the other clones; seven days latter, Ψ pd dropped to about –2.3 MPa in clones 46 and 109A, against –0.8 MPa in clone 14 and –1.7 MPa in clone 120. Clone 109A attained –3.0 MPa at predawn earlier, followed by clone 46, clone 120, and then clone 14, in this order. Under drought stress, there was no elastic adjustment, while a slight osmotic adjustment was only noted in the clone 109A. Stomatal conductance (g s ) was strongly decreased with decreasing Ψ pd ; it declined modestly with increasing leaf-to-air vapour pressure deficit. Stomatal sensitivity to both soil and atmospheric drought was lower in clone 109A and similar among the other clones. Drought stress led to a significant increase in carbon isotope composition (δ 13 C) for all clones, suggesting an increased WUE; however, absolute values of δ 13 C were lower in clone 109A than in the other clones irrespective of the irrigation treatments. Clones 14 and 120 exhibited deeper root systems than drought-sensitive clones. This at least partially explain their better avoidance to drought as compared with the sensitive clones. On average, the larger K L in clone 120 than in clone 14 might largely explain why the latter was better able to postpone dehydration. For all clones, water potential, g s and K L recovered rapidly following re-watering; these facts, associated with the remarkable stomatal sensitivity to drought, should explain greatly why C. canephora responds strongly to irrigation. Independently of the clone examined, little or no effect of drought on the quantum yield of electron transport, photosystem II photochemical efficiency and photochemical and non-photochemical quenching coefficients was observed. Comparatively, the clone 120 showed a more tolerant photosynthetic apparatus to both drought and paraquat-induced oxidative stress, with no clear distinction among the other clones in this regard. Drought triggered increases in superoxide dismutase (clones 109A and 120), ascorbate peroxidase (clones 14, 46 and 109A), catalase and guaiacol peroxidase (clones 46 and 109A), and glutathione reductase (clone 46). Monodehydroascorbate reductase and dehydroascorbate reductase were not induced in drought-stressed plants; their maximal activities were much lower than that of ascorbate peroxidase, irrespective of the clone investigated. Oxidative damage, however, appeared to be evident only in clone 109A. In general, the clones herein investigated were able to preserve, or even to increase, their antioxidant defences at water potentials as low as –3.5 MPa. The combination of mechanisms that effectively postpone dehydration, associated with deep root systems, should contribute to survival and/or stability of crop yield of drought-tolerant clones in regions with unpredictable precipitation. Attributes such as osmotic and elastic adjustments and protection against oxidative damage induced by drought should be of minor importance to drought tolerance in this specie.Item Interação entre parâmetros hidráulicos e fotossintéticos em Coffea spp(Universidade Federal de Viçosa, 2015-07-29) Mauri, Rafael; Matta, Fábio Murilo da; http://lattes.cnpq.br/7461453962194939Existem lacunas consideráveis sobre a eficiência hidráulica em café (Coffea spp.), como também pouco se sabe sobre as inter-relações entre características hidráulicas foliares e características morfoanatômicas, e como tais características são associadas, com vistas à maximização das trocas gasosas em café. Neste estudo, explorou-se a variabilidade morfológica, hidráulica e fisiológica de oito genótipos de café a fim de se compreender como interagem entre si os principais fatores hidráulicos limitantes da fotossíntese no cafeeiro, bem como investigar as dicotomias entre eficiência e segurança hidráulica. Para tal, compararam- se diferentes genótipos de café, incluindo-se aí genótipos/espécies evoluídos em ambientes distintos no que respeita à disponibilidade hídrica, bem como cultivares antigas e modernas de café. O estudo foi conduzido em condições de campo e as medições fisiológicas e amostragens foram feitas entre outubro de 2014 e abril de 2015. A despeito da grande variabilidade morfológica em nível foliar em Coffea spp, demonstrou-se que os genótipos estudados apresentaram valores relativamente baixos de condutividade hidráulica foliar em paralelo a uma baixa capacidade transpiratória. Essas características estiveram associadas a fortes limitações difusionais à fotossíntese, fato adicionalmente ilustrado pela alta correlação entre taxa de fotossíntese líquida e condutância estomática. Registre-se, contudo, que, em condições de baixo déficit de pressão de vapor, as taxas fotossintéticas por unidade de área foliar parecem razoavelmente conservadas em Coffea spp. De modo geral, não se observaram correlações consistentes entre condutividade hidráulica foliar e densidade de venação (e vários outros parâmetros hidráulicos), sugerindo a existência de altas resistências extra-vasculares em café. Em todo o caso, os resultados evidenciaram uma moderada a alta resistência à disfunção hidráulica (com margens positivas de segurança hidráulica). Nesse sentido, o diâmetro de condutos do xilema parece estar diretamente envolvido na determinação da segurança hidráulica em Coffea spp., com uma maior proporção de condutos de menor diâmetro levando a uma maior segurança hidráulica. Observou-se uma alta correlação (r2=0,84) entre área foliar unitária e P50 (o valor de potencial hídrico associado à redução da condutividade hidráulica foliar em 50%), sugerindo que genótipos com folhas menores são mais tolerantes à cavitação. Em termos de coordenação entre parâmetros hidráulicos e de relações hídricas não houve relação entre valores de P50 e o potencial hídrico no ponto de perda de turgescência, mas houve correlações positivas entre P50 e o módulo de elasticidade (r2= 0,73) e o potencial osmótico em turgescência plena (r2= 0,57). Concernentes às características anatômicas relacionadas ao mecanismo de reforço em nível de vasos, não se observou relação entre o P50 e os valores de (t/b)3 (razão entre espessura da parede celular e diâmetro do lúmen dos vasos) tanto da nervura central como de nervuras minoritárias. Por outro lado, observaram-se correlações significativas entre P50 e parâmetros como diâmetro dos condutos do xilema (r2=0,60) e condutividade teórica do xilema (r2=0,41). Em suma, os resultados indicam que genótipos de Coffea spp. exibem características que lhes conferem uma média a alta tolerância à seca, e que a eficiência hidráulica relativamente baixa concorre, em última análise, para limitar o potencial fotossintético do cafeeiro.Item Aclimatação ecofisiológica do cafeeiro (Coffea arabica e C. canephora) para enfrentar às flutuações temporais da disponibilidade de luz(Universidade Federal de Viçosa, 2012-07-21) Rodríguez-lópez, Nelson Facundo; Barros, Raimundo Santos; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787859T6; Ventrella, Marília Contin; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4763436A2; Damatta, Fábio Murilo; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4784185Y9; http://lattes.cnpq.br/2953989907670714; Araujo, Wagner Luiz; http://lattes.cnpq.br/8790852022120851; Cavatte, Paulo Cezar; http://lattes.cnpq.br/8029279967950425; Silva, Diolina Moura; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4793517H8Geralmente, 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 conseqüência 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 Amax 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.