Desempenho morfofisiológico de Coffea arabica L. em resposta à inoculação com fungos micorrízicos arbusculares e à concentração de CO2

Abstract

O aumento da concentração atmosférica de CO2 (Ca) constitui uma das principais mudanças globais com potenciais impactos sobre culturas de importância econômica, como Coffea arabica. Embora a elevação da Ca possa estimular a fotossíntese e o crescimento de plantas C3, podem ocorrer alterações na partição de biomassa, na nutrição mineral e nas limitações à fotossíntese. Paralelamente, a associação com fungos micorrízicos arbusculares (FMA) pode modular respostas fisiológicas e nutricionais das plantas. Diante desse contexto, avaliou-se o desempenho morfofisiológico de mudas de cafeeiro cultivadas sob duas concentrações de CO2 (425 ppm – ambiente; 700 ppm – elevado) e duas condições de inoculação (comunidade nativa de FMA (-M) e suplementação com inóculo adicional (+M)), em delineamento inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2 × 2. Foram analisados parâmetros de crescimento e partição de biomassa, colonização micorrízica, trocas gasosas, fluorescência da clorofila a, curvas A/Cc, limitações à fotossíntese, teores foliares de N e P, além de perfis metabólico e hormonal. A elevada concentração de CO2 promoveu aumentos na assimilação líquida de carbono e na eficiência do uso da água, acompanhados por reduções na condutância estomática, sem evidências de retrorregulação fotossintética. A performance fotossintética e suas limitações foram predominantemente governadas pelo fator CO2, enquanto a micorrização contribuiu para o aumento da capacidade bioquímica da fotossíntese. Observou-se maior acúmulo de biomassa em resposta tanto ao eCO2 quanto à micorrização, com efeitos essencialmente aditivos, enquanto a partição de assimilados foi principalmente influenciada pela associação micorrízica, resultando em maior alocação de biomassa para o sistema radicular. A inoculação com FMA elevou a taxa de colonização micorrízica, promoveu modificações na arquitetura radicular e contribuiu para maior absorção de nutrientes, especialmente P. As respostas à interação entre eCO2 e FMA foram limitadas para a maioria das variáveis, mas mais evidentes nos perfis metabólico e hormonal, indicando uma complexa reorganização do metabolismo central e do balanço regulatório. De modo geral, os resultados indicam que a associação micorrízica pode atuar de forma adicional aos efeitos benéficos da elevada sobre concentração de CO2o crescimento e a performance fotossintética do cafeeiro, contribuindo para maior eficiência no uso de recursos, ainda que acompanhada por ajustes na composição bioquímica das folhas. Esses achados ampliam a compreensão dos mecanismos integrados que regulam o balanço de carbono e a nutrição em cafeeiros sob condições de CO2 elevado, fornecendo subsídios para estratégias de manejo mais sustentáveis da cultura. Palavras-chave: Cafeeiro; eCO2; fungos micorrízicos arbusculares; metabolismo vegetal; partição de assimilados; trocas gasosas.The increase in atmospheric CO2 concentration (Ca) is one of the major global changes with potential impacts on economically important crops such as Coffea arabica. Although elevated Ca may stimulate photosynthesis and growth in C3 plants, it can also lead to changes in biomass partitioning, mineral nutrition, and photosynthetic limitations. In parallel, the association with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) may modulate plant physiological and nutritional responses. Within this context, the morphophysiological performance of coffee seedlings was evaluated under two CO2 concentrations (425 ppm – ambient; 700 ppm – elevated) and two inoculation conditions (native AMF community (M) and supplementation with additional inoculum (+M)) in a completely randomized design with a 2 × 2 factorial arrangement. Parameters related to growth and biomass partitioning, mycorrhizal colonization, gas exchange, chlorophyll a fluorescence, A/Cc curves, photosynthetic limitations, leaf N and P contents, as well as metabolic and hormonal profiles were analyzed. Elevated CO2 increased net carbon assimilation (A) and water-use efficiency, accompanied by reductions in stomatal conductance, with no consistent evidence of photosynthetic downregulation. Photosynthetic performance and its limitations were predominantly governed by the CO2 factor, whereas mycorrhization contributed to increasing the biochemical capacity of photosynthesis. Greater biomass accumulation was observed in response to both elevated CO2 and mycorrhization, with essentially additive effects, while assimilate partitioning was mainly influenced by the mycorrhizal association, resulting in greater allocation of biomass to the root system. AMF inoculation increased mycorrhizal colonization rates, promoted changes in root architecture, and enhanced nutrient uptake, particularly P. Responses to the interaction between elevated CO2 and AMF were limited for most variables, but were more evident in the metabolic and hormonal profiles, indicating a complex reorganization of central metabolism and regulatory balance. In general, the results indicate that the mycorrhizal association can act additionally to the beneficial effects of elevated CO2 concentration on the growth and photosynthetic performance of coffee plants, contributing to greater resource-use efficiency, even though accompanied by changes in leaf biochemical composition. These findings broaden the understanding of the integrated mechanisms that regulate carbon balance and nutrition in coffee plants under elevated CO2 conditions, providing insights for more sustainable crop management strategies. Keywords: Coffee plant; eCO2; arbuscular mycorrhizal fungi; plant metabolism; assimilate partitioning; gas exchange.