Respostas fotossintéticas, metabólicas e produtivas de cannabis medicinal (Cannabis sativa L.) sob déficit hídrico

Abstract

A seca é uma das principais limitações para a produtividade e o rendimento de canabinoides em Cannabis sativa, mas os mecanismos fisiológicos que explicam a variação genotípica nas respostas à seca ainda são pouco compreendidos. Hipotetizou-se que (i) genótipos mais vigorosos manteriam taxas fotossintéticas mais elevadas; (ii) a seca restringiria a fotossíntese tanto por limitações difusionais quanto não difusionais; e (iii) o déficit hídrico alteraria a produção de canabinoides de forma dependente do genótipo. Para testar essas hipóteses, dois genótipos contrastantes — um dominante em tetrahidrocanabinol (THC) e outro dominante em canabidiol (CBD) — foram cultivados em vasos sob condições de casa de vegetação, com a imposição de déficit hídrico no início da floração. As relações hídricas foliares permaneceram estáveis entre genótipos e tratamentos, indicando que os parâmetros hidráulicos não explicaram as diferenças de desempenho dos genótipos. Embora as plantas CBD tenham se mostrado mais vigorosas, elas não apresentaram maiores taxas fotossintéticas sob boa disponibilidade de água. Sob seca, as plantas THC dependeram principalmente da regulação estomática, enquanto as plantas CBD exibiram limitações adicionais no mesofilo e no metabolismo bioquímico, resultando em reduções mais acentuadas na taxa de fotossíntese. Apesar dos ajustes fotoprotetores contrastantes, ambos os genótipos apresentaram níveis semelhantes de dano oxidativo, sugerindo que a fotoproteção não foi um fator decisivo para sua divergência fisiológica. Em nível agronômico, as plantas THC mantiveram maior índice de colheita sob seca, maiores concentrações basais de canabinoides e biomassa de inflorescências com maior valor energético. Já nas plantas CBD, as reduções no conteúdo de canabinoides e no índice de colheita induzidas pela seca refletiram, em grande parte, uma maior limitação fotossintética e menor eficiência no uso de carbono. De modo geral, a resiliência de C. sativa à seca imposta no início da floração parece depender menos da estabilidade hidráulica e mais da manutenção do desempenho fotossintético, do metabolismo secundário e da partição eficiente de biomassa. Essas características representam alvos importantes para o melhoramento de genótipos mais adaptados ao cultivo sob disponibilidade hídrica cada vez mais variável. Palavras-chave: alocação de carbono; déficit hídrico; índice de colheita; performance fotossintética; rendimento de canabinoides.

Drought is one of the main constraints on productivity and cannabinoid yield in Cannabis sativa, yet the physiological mechanisms underlying genotypic variation in drought responses remain poorly understood. We hypothesized that (i) more vigorous genotypes would maintain higher photosynthetic rates; (ii) drought would restrict photosynthesis through both diffusional and non-diffusional limitations; and (iii) water deficit would alter cannabinoid production in a genotype-dependent manner. To test these hypotheses, two contrasting genotypes—one tetrahydrocannabinol (THC)-dominant and the other cannabidiol (CBD)- dominant—were grown in pots under greenhouse conditions, with water deficit imposed at the onset of flowering. Leaf water relations remained stable across genotypes and treatments, indicating that hydraulic parameters did not explain genotypic differences in performance. Although CBD plants were more vigorous, they did not exhibit higher photosynthetic rates under well-watered conditions. Under drought, THC plants relied primarily on stomatal regulation, whereas CBD plants showed additional mesophyll and biochemical limitations, resulting in more pronounced reductions in photosynthesis. Despite contrasting photoprotective adjustments, both genotypes exhibited similar levels of oxidative damage, suggesting that photoprotection was not the decisive factor underlying their physiological divergence. At the agronomic level, THC plants maintained a higher harvest index under drought, higher basal cannabinoid concentrations, and inflorescence biomass with greater energetic value. In contrast, in CBD plants, drought-induced reductions in cannabinoid content and harvest index largely reflected stronger photosynthetic limitations and lower carbon-use efficiency. Overall, the resilience of C. sativa to drought imposed at the onset of flowering appears to depend less on hydraulic stability and more on the maintenance of photosynthetic performance, secondary metabolism, and efficient biomass partitioning. These traits represent important targets for breeding genotypes better adapted to cultivation under increasingly variable water availability. Keywords: cannabinoid yield; carbon allocation; drought stress; harvest index; photosynthetic performance.