Mi&&bdiCiQict,Tambgis,-e- ~ N ~ d e ~ d a A m a o & i i i i

C o o ~ & c . p a c i t g ã o Divirb Apoio Técnim

PROGRAMA DE INICIAÇAO CIENT~ICA DO INPA RELATORIO FINAL

I I FOTOSSÍNTESE E POTENCIAL HÍDRICO FOLIAR DE PLANTAS JOVENS DE Hevea

brasiiiettsis SUBMETIDAS A D E F I C ~ C L A EÍDRICA E A REIDRATAÇÃO

BOLSISTA: Larissa Batista de Brito do Nascimento

ORIENTADOR: Dr. Jose Francisco de Carvalho Gonçalves

Relat6rio Final apresentado ao Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, como requisito para a conclusão como participante do Programa de Iniciaçilo Científica do N A .

Manaus - Amazonas 2017

Apoio P i :

Resumo

Mhist&io da Ciência, Tecnohgia, inovqtks e Cmnmicaçães insiiiuto Naciod de PesquiskP da Amazônia

coordena@o de c- Divisão Apoio T é m b

A Hevea brasiliensis é uma espécie arbórea, nativa da floresta tropical Amazônica. Sua casca apresenta vasos laticíferos onde se dá a extração de látex. É a principal fonte de borracha natural do mundo, tanto em qualidade quanto em quantidade. Diante das diferentes condições ambientais ao quais as plantas são submetidas, o déficit hidrico pode prejudicar a produtividade em diferentes graus, podendo inclusive ocasionar a morte do material vegetal. As plantas podem se aclirnatar por meio do fechamento dos estômatos com redução da transpiração, ao mesmo tempo em que a fotossíntese é reduzida. E ainda ajustamento osmótico, com acréscimos na síntese de açúcares e prolina. Podem ocorrer alterações morfológicas como a redução da área foliar e o crescimento do sistema radicular. O presente estudo teve como objetivo investigar os mecanismos morfofisiológicos e bioquímicas de plantas jovens de seringueira em resposta à deficiência hídrica e, posterior, reidratação. Para tal, foram utilizadas 20 plantas do clone RRIM 600, que foram divididas em dois grupos, irrigadas (IR) e não irrigadas (NI). A foi acompanhada durante todo o período de avaliação (0,10,25,32,38,46,54,68 dias). Já o potencial hídrico, pigmentos cloroplastidicos, índice de conteúdo de clorofila, carboidratos e prolina foram analisadas apenas na condição aclimatada (tempo O dias), a

-2 -1 32 dias (quando a fotossíntese se aproximou de O pmol m s ) e na recuperaqão dos parâmetros fotossintéticos aos 54 dias. Como resultados, foi possível observar que não houve alterações significativas na área foliar mesmo sob deficiência hídrica, jár a área foliar especifica houve apenas alterações significativas aos 32 dias (quando a fotossíntese se aproximou de O p o l m-2 sal). O potencial hidrico foi menor nos dois horários avaliados para o tratamento não irrigado. A fotossíntese

-2 -1 no tratamento NI foi reduzindo até os 32 dias, onde atingiu valores próximos a O junol m s , havendo recuperação dos parâmetros fotossintéticos após 22 dias quando comparado ao tratamento IR. A condutância e a transpiração foram reduzindo tamb6m à medida que a fotossíntese também estava sendo limitada. A respiração, e pigmentos cloroplastídicos não foram alterados. Já a concentração de amido reduziu aos 32 dias sem irrigação, em contrapartida houve um aumento da concentraçilo de açúcar solúvel total e de prolina neste mesmo período.

Palavras Chaves: déficit hídrico; trocas gasosas, potencial hídrico

Subárea: Recursos Florestais

Financiamento : PIBICICNPq

-!?d8&ch1 Teles Coordenadora db Capaabçio COCP

PCi 26212009 MCTIIINPA

Bolsista

Apoio FinaooeS9:

PROGRAMA DE LNICIAÇAO CIENTIFICA DO INPA RELAT~RIO RNAL

As espécies arbóreas nas regiões quentes e úmidas apresentam grande relevância econômica como

fonte de recursos madereiros e não madereiros. Dentre estes, destaca-se a borracha natural oriunda

do lhtex da seringueira (Hwea spp) e essa espécie contribuiu em 11,3 milhões de toneladas de

borracha natural (IBGE, 2013; Gaspamtto e Pereira, 2012).

A seleção de clones facilitou a sua expansão em locais com climas distintos ao da floresta

amazônica (Priyadarshan, 2003; Priyadarshan et al., 2005) como exemplo, climas mais frios e secos

e também em áreas não tradicionais ou não produtivas (Qiu, 2009, Luke et al., 2015). Além da

melhor adaptabilidade em locais distintos, grande parte dos estudos do melhoramento genético é

feito com intuito de que a espécies seja resistente a doenças como o "mal das folhas" (Rivano et ai.,

2013;). Sendo o clone RRIM 600 (Rubber Research Institute of Malaysia - RRIM) o mais plautado

no mundo (Lau et al., 2016) , além de este clone ser considerado altamente produtivo (Mesquita et

al., 2006).

A produtividade, em geral, é garantida pela capacidade de desempenho da espécie e pelas

condições do meio, alkm de ser comprometida por fatores estressores. As alterações nos fatores

abióticos afetam a atividade fisiológica das plantas em suas diferentes fases de crescimento (Anjum

et al., 201 1). Diante do cenário que indica a ocorrência de eventos extremos com maior fiequência

nos anos que se seguem, a seca tem sido o estresse ambienta1 mais significativo em todo munâo

(Jiménez-Mutloz et al., 2016), de modo, que secas extremas podem afetar as espécies tropicais r

alterando a sua produtividade primária, uma vez que as plantas quando submetidas a essa condição #

podem apresentar vários mecanismos e processos associados ao crescimento afetado (Hu e Xiong,

PROGRAMA DE INICIAÇÃO cIENT~FIcA DO W A RELAT~RIO FiNAL

A sobrevivência das plantas em condições ambientais extremas provém das alterações no fenótip

originário de respostas fisiológicas, bioquímicas e morfológicas produzidas em função do ambiente,

sendo descritas como plasticidade fenotípica (Jong e Leyser, 2012). A plasticidade fenotipica é

considerada um dos principais meios pelos quais as plantas podem sobreviver a estresses ambientais,

tais como deficiência hídrica (Gratani, 2014).

O estresse hídrico se dá quando as plantas absorvem menores quantidades de água do ambiente

por meio das suas raizes do que tem sido transpirado nas folhas. Logo o teor relativo de água, o

potencial hídrico bem como a turgescência das cdlulas diminui, enquanto a concentração de solutos

aumenta o que resulta em menor potencial osmótico (Comic, 1994). Evitar o estresse inclui uma

variedade de mecanismos de proteção que atrasam ou impedem o impacto negativo em uma árvore,

dentre os principais mecanismos identificados, podemos citar o fechamento dos estômatos com

redução da transpiração, ao mesmo tempo em que a fotossíntese 6 limitada (Sevanto et al., 2014).

Além disso, podem ocorrer alterações bioquímicas que envolvem maiores acúmulos de substâncias

osmoticamente ativas que atuam para a regulação osm6tica (Wang, 2014). Como também ocorrem

altera~ões nos teores de pigmentos cloroplastídicos, uma vez que perda de conteúdo de clorofila sob

estresse híchico é considerada a principal causa de inativação de fotossintese (Anjum et al., 201 1).

Neste contexto, ressalta-se a relevância do presente estudo que visa responder questões dos

aspectos ecofisiológicos de H. brasiliensis, h t e ao estresse resultante da baixa disponibilidade

hídxica e, posteriormente, sua capacidade de recuperação do restabelecimento da reidratação.

Apoio Fhanairo:

PROGRAMA DE MCIAÇAO CIENTÍFICA DO iNPA RELAT~RIO FINAL

2. OBJETIVOS

2.1 Geral

Investigar mecanismos morfofisiológicos de plantas jovens de seringueira (Hevea brusiliensis) em

resposta à deficiência hídrica e, posterior, reidratação.

2.2 Específicos

Analisar as características morfológicas (área foliar e área foliar especifica) das folhas da

seringueira,

Determinar eficiência do uso da hgua, eficiência intrínseca do uso da água e potencial hídrico

foliar (o status hídrico);

Deteminar os teores de pigmentos cloroplastídicos;

e Determinar as trocas gasosas;

Analisar os teores de carboidratos em folhas (aqícares solúveis e amido) e prolina, como

osmorreguladores e suas implicações na tolerância ao estresse hídrico.

3. MATERIAL E M~TODOS

3.1 Experimento

O experimento foi conduzido em área situada no Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia -

INPA Campus 111. As plantas de H. brasiliensis foram aclimatadas, e posteriormente separadas em

dois grupos, plantas irrigadas (Rl) e não irrigadas (NI).

As avaliações & trocas gasosas foram realizadas durante todo o período experimental (0, 10,25,

32,48,52 e 68 dias), para ambos os tratamentos. Após as medições no (tempo O), as irrigações para 8

-2 1 o tratamento NI foram cessadas, até que a fotossíntese se aproximasse de O pnol m s- . Quando

isso ocomu, este tratamento foi novamente irrigado até a capacidade de campo, e irrigado

Apoio F i i m

PROGRAMA DE INTCIAÇAO CIENT~ICA DO iNPA RELAT~RIO FINAL

diariamente até que fosse recuperado o patamar fotossintético semelhante a do tratamento (IR), ao

passo que o tratamento (IR) foi inigado durante todo o experimento.

As variáveis de área foliar, área foliar específica, potencial hídrico, pigmentos cloroplastídicos,

açúcar solúvel, amido e prolina foram avaliados considerando três cedrios, a saber l-condição

aclima* Zsupressão da irrigação no tratamento não irrigado (NI) até as leituras & fotossíntese

alcançar valores próximos & zero; 3- reidratação em NI até o regisíro & ausência de diferenças

significativas entre as leituras de fotossíntese realizadas no tratamento IR e NI.

3.2 Material Vegetal

Para a realização do experimento foram utilizadas mudas enxertadas do clone RRIM 600 & H.

brasiliemi, com aproximadamente 7 meses de idade, foram fornecidas pelo viveiro Amazônia viva,

localizado no município Rio Branco- Acre.

3 3 Area foiiar totai e específica

Para a medição da área foliar, foi utilizado um scanner na resolução de 600 ápi, e foram

processadas no software IMAGE J. A área foliar específica (AFE) foi deteminada a partir de dez

discos foliares de área conhecida (0,283 cm2) retirados de cada planta, acondicionados em sacos de

papel e submetidos à secagem em estufa a 65°C durante 72 horas. A AFE foi obtida pela razão entre

a área foliar (cm2) e massa foliar seca (g) (Evm e Pwrter, 2001).

3.4 Trocas gasosas

As deteminações fotossintéticas foram realizadas em cinco plantas por iratamento no folíolo

central, presentes no segundo piso foliar de cada planta, em folhas completamente expandidas e 8

estado fitossanitário adequado. Sendo medidas as taxas de fotossíntese (A), condutância estomática

(gs), transpiração (E) realizadas com analisador de gás infravermelho portátil, & sistema aberto LI-

COR 6400 (Li-Cor, Nebraska, USA).

Apoio Financeiro:

PROGRAMA DE INICIAÇAO CIENT~ICA DO iNPA RELAT~RIO FINAL

As medições foram realizadas no período entre O8:00 e 12:OO horas. Os dados pontuais de trocas

gasosas foram obtidos à densidade de fluxo de fótons saturante (PPFD) de 1000 p o l m-2 S-'. O

equipamento foi ajustado para o f luo de 400 pmol s', concentra@o de C02 e H20 dentro da câmara

de medição em tomo de 400 4 p o l mol-' e 21 i 1 mmol mol-' , respectivamente. A temperatura

foi mantida em tomo de 3 1 "C k 1°C.

A eficiência do uso da água (EUA; p o l C02 mmol-' H20) foi calculada por meio da razão

fotossíntese I transpiração. A eficiência intrínseca no uso da B g u a (EIUA p o l C02 mmol-' H20) foi

calculada por meio da razão fotossíntese I condutância estomática (Ferreira et al., 2012).

3.5 Potencial hídrico foliar

O potencial hídnco foliar foi memurado em dois diferentes horários: entre 6:00 e 7:00 horas e

entre 12:00 e 13:OO horas, utilizando bomba de pressão do modelo 3005-1422 (Soil Moisture

Equipment Corp, USA) (Scholander et al., 1964 e Turner,l981). As medições foram realizadas na

própria casa de vegetação. As amostras foliares de cinco plantas por tratamento foram coletadas e

submetidas à pressão de Nz gasoso atk ocorrer exsudação da seiva pelo pecíolo da folha

3.6 Teores de pigmentos cloroplastídicos

Os teores de pigmentos cloroplastidicos foram &termimdos a partir de 0,l g de material vegetai

b de folhas de 5 plantas por tratamento em folhas em estado fitossanitário considerado

adequado. Este material foi macerado com 10 mL de acetona (80% v/v) e MgC03 (0,5% plv).

Posteriormente, o extrato foi fltrado em papel filtro qualitativo no 2. Depois & filtrado, o volume do C

extrato foi aferido para 15 mL com a mesma solução. O extrato foi lido em espectrofotômetro de I

acordo com as absorbâncias das clorofdas a (chla), clorofila b (chlb) e carotenóides (Cx+c),

respectivamente h= 663, 645 e 480 nm (Lichtenthaler e Wellbum 1983). As concentrações das

Apoio Fgirinoeiro:

PROGRAMA DE INICIAÇAO CIENT~FICA DO INPA RELAT~RIO FINAL

cloronlas no extrato serão calculadas na base da massa foliar (wo l g-I), a partir das equações

descritas por Hendry e Price (1993).

1000. peso (g)

chl b ( r o l g-' ) = (22,9. A645 - 4,68. A663). 1,102. V

1000. peso (g)

1 12,s . peso (g)

A: absorbância no comprimento de onda indicado; V: volume final do extrato clorofila-acetona

Adicionalmente foram calculadas as concentrações de clorofila total ( chl a + chl b), as razões

chl alchl b e as razões clorofila totaY carotenóides (chl total/ cx+c).

3.7 Extraçiio de açúcares solúveis totais e amido foliares

Para a deteminação dos carboidratos, as folhas foram coletadas durante a manhã. As folhas foram

secas em estufa a 6S°C, posteriormente foram moídas ate a obtenção de um pó fino para posterior

análise. Os carboidratos solúveis foram extraídos conforme metodologia proposta por Passos (1 996),

20 mg de material seco em 1mL de etanol aquoso 80% (v: v) usando micro túbulos de polietileno. A

mistura foi mantida em banho- maria a 95" C durante 30 minutos, posteriormente as amostras foram

centrifugadas a 3000 rpm durante 5 min a 4" C. O sobrenadante foi recolhido e o precipitado foi

submetido a mais três extrações com etanol aquoso 80% (v: v). O sobrenadante foi purificado em

uma solução bifásica de clorofórmio- hgua (15:15), sendo recuperada a parte da solução purificaáa

(sem lipideos e clorofila). A solução foi colocada em estufa de circulação forçada a 60" C até

evaporação total da fase aquosa. Posteriormente, foi adicionado 1 rnL de água destilaâa para

quantificação. O amido foi extraído do precipitado restante ap6s a extração com etanol, com 10 mL

Apoio F i

PROGRAMA DE INTCLAÇAO CJENT~FICA DO iNPA R E L A ~ R I O FINAL

de iicido perclbrico 35% (vlv) e centrifùgado a 10.000 rpm durante 15 min, a 25T, recolhendo-se o

sobrenadante. Os açúcares solúveis total (AST) e amido das folhas foram determinados seguindo o

metodo fenol-sulfúrico a leitura espectrofotom6trica foi feita na absorbância de h= 490 nm (Dubois

et al., 1956). A estimativa de açúcares solúveis totais e amido foram feitas utilizando-se equação

ajustada com curva padrão de glicose (Sigma).

3.8 Prolina

Os teores de prolina das folhas foram determinados utilizando a metodologia descrita por Bates et

al., (1973). O material foi coletado pela manhã, depois o material f h x o foi moído em almofkriz

usando nitrogênio líquido até obtenção de um pó fino. Cerca de 0,s g da 73 amostra foi

homogeneizada com ácido sulfossalicílico 3% e o sobrenadante foi submetido a presença de

ninidrina e o produto da reação lido em espectrofotômetro no comprimento de onda h420 nm. A

concentração de prolina livre foi calculada a partir de equação ajustada utilizando prolina (Sigma)

como um padrão.

3.9 Desenho experimental e análises estatísticas

O delineamento experimental utilizado é o inteiramente casualizado (DIC), sendo dois

tratamentos (IR - plantas irrigadas e NI - plantas não irrigadas) compostos de 10 plantas cada. Todos

os dados foram submetidos a testes de nomalidade e homogeneidade & variância para verificação

do cumprimento h premissas de normalidade e homogeneidade de variâncias, respectivamente. Nos

casos em que esta estratégia não foi suficiente para atendimento às premissas foram feitas

transformações dos dados, quando não satisfeitas h premissas, aplicou-se o teste não parambtrico U ,

de Mann-Whitney (P<0,05). Por outro lado, quando satisfeitas às premissas, utilizou-se o teste

paramétrico t de student para amostras inckpmdentes (Tratamento inigado x Tratamento não

irrigado) (P<0,05). Todas as análises foram processadas a partir do programa SIGMA PLOT.

Apoio Fiarnoem:

PROGRAMA DE INICIAÇAO C&ICA DO iNPA RELAT~RIO FINAL

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 Area foiiar e Area foiiar espeeinca

A partir da avaliação do parâmetro de área foliar, foi possível verificar que durante o período

experimental considerado, não foram observadas a l m significativas entre os tratamentos IR e

NI nas seguintes condições: aclimatada (tempo O), fotossíntese pr6ximo de O p o l m-2 s" (tempo 32)

e a reidratação (tempo 54) (Tabela 1).

Tabela 1: Valores médios e respectivos desvios-padrão de área foliar (AF) em mudas & H. brasiliensis na condiçh aclimatada (0); &ficit hídrico (32 dias) e r e c m (54 dias) (n = 5).

Tempo (dias) (m2) Irrieada Não irrkada

Médias seguidas da mesma letra entre os tratamentos não diferem entre si pelo teste t (P<0,05).

Embora relatado em alguns trabalhos a redução da área foliar de plantas sob estresse hídrico, com

intuito da redução da transpiração e menor produçâio de biomassa foliar principalmente em plantas

que apresentam deciduidade das suas folhas, caso este da seringueira (Conforto, 2008; Chen et al.,

2010). Porém, apesar de não haver diferença significativa entre a área foliar neste trabalho, algumas

mudas do tratamento NI apresentaram uma aceleração da senescência e da abscisão das folhas,

conforme pode ser visualizado na figura 1, e com posterior lançamento foliar.

Figura 1: Mudas de H. brasiliensis a 32 dias sem irri*, com a fotossíntese próximo de O.

Apoio F h w e i i

PROGRAMA DE MCIAÇAO CIBNT~FICA DO iNPA RELAT~RIO FINAL

Em contrapartida, quando avaliamos a área foliar especifica (AFE), no tempo 32 (sob kficiência

hídrica) para o tratamento não irrigado, verificamos que houve redução & aproximadamente 14%

quando comparado com o tratamento IR. No entanto, na avaliaçâlo final houve uma recuperação da

AFE atingindo valores semelhantes ao do tratamento irrigado (Tabela 2).

Tabela 2: Valores médios e respectivos desvios-jdr& de área foliar (AF) em mudas de H. brasiliensis na condiçb aclimatada (0); ddficit hídrico (32 dias) e recqxmçiio (54 dias) (n = 5).

Tempo (dias) AFE (d.g- ')

Irrigada Não higada O 237,42 k 62,53 A 241,71* 64,49 A 32 210,96 zt 21,86 A 181,07 7,48 B 54 193,54 * 12,28 A 205,03 * 35,02 A

Médias seguidas da mesma letra entre os tratamentos não diferem entre si pelo teste t (P<0,05).

AFE é a razão da suflcie com a massa seca da folha. Visto que, a siiperfície 6 a parte

morfol6gica e a fitomassa o componente anatíimico, ou seja, a composição interna, número e

tamanho das células do mesofilo, pode-se inferir que houve um aumento da massa mesofilo por

unidade de área foliar. Sendo o aumento da espessura do parênquima paliçádico uma das respostas

das plantas à deficiência hídrica (Marcelis et al., 1998 ; Peixoto e Peixoto, 2009). Logo, valores mais

baixos de AFE podem significar folhas mais espessas, que podem estar associadas a mecanismos

para aumentar a eficiência no uso da agua e, pode estar associada a um alto teor de nitrogênio, bem

como elevado numero de células do mesofilo (Wright et ui. ,1994).

43) Trocas gasosas

Os valores médios de fotossíntese máxima (A) das plantas de H. brmiliensis variaram & 5,l a 8,8

pmol m-' r', diirante 54 dias de experimento (Figura 2). Nas plantas sob snpressáo de irrigação, A

-2 -1 inicial foi de 8,4 pmol m-' s', atingindo 0,4 pmol m s (figura 2). ,

Com relação aos valores & condutância estomática ks), o tratamento NI exibiu decréscimo da gs

no 10" dia de tratamento se diferenciando estatisticamente & IR a partir do 28" dia sem irrigação.

Apoio F i M :

PROGRAMA DE INICIAÇAO cIEN'I~FIcA DO ZNPA RELAT~RIO FINAL

Concomitantemente, houve diminuição da transpiração (E). Modificaçks assim como aquelas

observadas entre os tratamentos para os parâmetros de A, gs, e E, não foram acompanhadas para a

respiração (Rd) (figura 2-C-D).

Após 25 dias de supressão de irrigação, H. brasiliensis sob condição não irrigada exibiu aumento

em eficiência do uso da água (EUA). Concomitantemente à EUA, os valores de eficiência intrímeca

do uso da água (EIUA) também apresentaram acrkscimos nos 25" e 32" dias de supressão de

irrigação (figura 2 E-F)

A diminuição nas respostas fotossintéticas mediante supressão da irrigação pode estar diretamente

associada Bs limitações estomáticas (Gonçalves et al. 2009). Um estudo com seringueira sob

deficiência hídrica foi verificado que a fotosshtese pode ser limitada pelo o fechamento estomático

devido a sinalizações hidráulicas, para evitar a perda da condutividade hidráulica e cavitação do

xilema. (Chen et al., 2010). A seringueira apresenta o comportamento iso-hídrico (Ayutthaya et al.,

201 I), isto é, possui eficiente controle estomático. Adicionahnente, corrotmmdo esses resultados,

-2 -1 no tratamento NI aos 25" dias com a condutância assumindo valores próximo a O mo1 m s a

-2 1 fotosshtese ainda estava com valores próximos a 2 p o l m s- (figura 2 A-C). Essa limitação

estomática pode ser considerada uma estratégia da própria planta para evitar perda de hgua por

transpiração impedindo a desidratação (Sevanto et al., 2014).

De maneira geral, as respostas nas taxas de fotossintese (A), condutância estomática (gs) e

transpiração (E) ocorrem de maneira similar, pois constituem variáveis relacionadas entre si. Nos

estudos com C. guianensis o período de 21 dias de supressão da irrigação foi suficiente para reduzir

os valores das trocas gasosas (A, gs e E) em 80,93,91%, respectivamente (Gonçalves et al., 2009).

Em Minguartia guianensis, após 25 dias de supressão da irrigação foi observada redução de 25,50 e

50% nas respostas de A, E e gs, respectivamente (Liberato et al., 2006). Para H. brasiliensis, aos 35

Apoio Fmanoeiro:

r COCP Tmd I $WUt

PROGRAMA DE INICIAÇAO C ~ C A DO M A RELAT~RH) FINAL

dias sem irrigação, os valores de A decresceram 75% enquanto as taxas de gs diminuíram 90%

(Chen et al., 2010), apresentando semelhança em relação aos dias que foram imposto ao estresse

neste trabalho. Mediante aos resultados encontrados por outras espécies arbóreas, a H. brasiliensis

demonstra mais tolerância ao estresse hídrico, uma vez que os valores & fotossíntese chegaram

-2 -1 próximos a O pmol m s após 32 dias de experimento.

Tempo - (-)

I J . . . . . . . . O 1 0 2 5 3 2 3 8 4 6 5 4 8 8 O 10 25 32 38 48 54 68

Tempo - ( d b ) Tempo - (as)

Tempo daculi& ( d i i

Figura 2 - (A) Fotossíntese (A); (B) Respiração (Rd); (C) Condutância estomática (gs); @) tmq- (E); (E) Eficiência no uso da água (EUA) e; (F) Eficiência inlrbxa no uso da Bgua (EIUA) de plantas jovens

Apoio Financeii:

PROGRAMA DE MCIAÇÃO cIF~NT~HCA DO íNPA RELAT~RIO FINAL

de H. brusiliensB irrigaáas (o) e não irrigadas (o) (n=5). Os valores são médias e as linha., verticais indicam os erros-padrão. As setas indicam a diferença significativa entre os tratamentos pelo teste t (P<0,05).

Na segunda etapa do experimento (reidratação), verifícou-se retomada crescente da fotossíntese

até o 54", onde foi possível verificar que os valores se igualaram novamente, estatisticamente, aos

valores de A do tratamento irrigado (figura 2).

Quando comparados a outros trabalhos, a H. brasiliensis, apresentou uma recuperação mais lenta,

visto que ao ser reidratada os parâmetros de gs e E foram recuperados após 14 dias e a fotossíntese

retomou após 22 dias a condições similares ao tratamento IR. Embora relatado em alguns trabalhos

que a fotossíntese pode ser limitada devido o fechamento estomático (Gonçalves et. a1 2009; Costa &

Marenco, 2007), no presente estudo a condutância foi restabelecida e a fotossíntese ainda não tinha

sido recuperada indicando uma limitação não-estomática. Aparentemente essa demora na

recuperação da fotossíntese pode estar associada a danos da estrutura mitocondrial e limitação da

condutância mesofílica (Chen et al., 2010). Ademais, o período necessário para a completa

recuperação das trocas gasosas da C. guianensis após o estresse foi de quatro a oito dias, indicando

uma alta plasticidade fisiológica em relação ao estresse hídrico (Gonçalves et al., 2009).

Essa diferença de recuperação pode estar associada a redução do conteúdo de lipideos (nas

membranas celulares) ocasionada pelo estresse hídrico, sendo necessária a síntese de novo e a

completa restauração das membranas celulares, o que pode ter levado um tempo maior para esse

novo reestabelecimento e como consequência o retomo de um melhor desempenho fisiológico e

metabólico ( P h p Thi et al., 1990).

As variáveis EUA e EIUA exibiram comportamento semelhante nos dois tratamentos logo após a

reidratação (figura 2). Alterações na transpiração e condutância estomática foram responsáveis pelo

restabelecimento das variáveis EUA e EIüA ao nível das plantas irrigadas.

12 Apoio Financeiro:

PROGRAMA DE INICIAÇAO C I J ~ T ~ C A DO W A RELATÓRIO FINAL

43) Potencial hídrico foliar

O potencial hídrico médio para H. brasiliensis no período de O e 54 dias medido na antemanhã e

ao meio dia não apresentaram diferenças significativas nos dois tratamentos (IR E NI). Após 32 dias

de supressão de irrigação (NI), este tratamento assumiu os valores mais negativos, havendo redução

significativa do potencial hídrico nos dois períodos avaliados (antemanhã e meio-dia). Os valores

oscilaram no tratamento IR na antemanhã -0,5 a -0,75 MPa, ao meio-dia de -0,7 a -1 3 5 MPa, para o

tratamento NI na antemanhã oscilaram entre -1,3 a -2,O MPa e ao meio-dia de -2,05 a -2,5 MPa

(Figura 3).

080

-2.5 O 32 . 54

Tempo (dias)

Figura 3- Potenciais hídricos foliares medidos a 6:OOh (A) e 12:OOh (B), na condição aclimatada (0); dkficit hídrico (32 dias) e recuperação (54 dias) em plantas de H. brusiliensis (n = 5). Os valores são médias e as linhas verticais indicam os erros-padrão. Letras iguais para cada período indica ausência de diferença significativa entre os tratamentos pelo teste t (P<0,05).

A redução do potencial hídrico altera diretamente as propriedades bioquímicas e fisiológicas das

plantas, provocando alterações da atividade metabólica e a produção de espécies reativas de oxigênio

(Taiz, Zeiger, 201 3). Nesse estudo quando determinado o potencial hídrico no tratamento NI aos 32

dias, observou-se reduç3o no Yw foliar As seis da manhã, sendo mais acentuado ao meio-dia Essa

redução do YW na folha no decorrer do dia está ligada com o aumento da taxa de transpiraçiio, que

ocorre pertinente a alta demanda atmosférica entre as 12 e As 14 horas (Meduia et al. 1999)

Apoio Financeiro:

PROGRAMA DE INICIAÇAO cIENT~FIcA DO iNPA RELAT~RIO FINAL

Estudos com espécies arôóreas tropicais sob diferentes regimes de irrigação apresentaram valores

de potencial hidrico superiores aos de H. brasiliensis. Plantas jovens de Carapa guianeneis

(andiroba), após 21 dias de deficiência hidrica atingiram valores de -3,4 MPa (Gonçalves et al.,

2009) e mudas de Minquarzia guianensis (acariquara) em 31 dias, -3,2 MPa (Liberato et d, 2006).

Estudo com vários clones de seringueira sob déficit hidrico, foram obsemados valores similares ao

encontrados no presente estudo, concluindo assim que a espécie H. brasiliensis apresenta uma faixa

relativamente ampla de clones com respostas funcionais ao estresse W c o em torno de exposição

quanto os valores de Yw (Jinagwl et al., 2015)

No que diz a respeito a reidratação, é possível verificar que após 22 dias, o tratamento NI já exibia

valores iguais, estatisticamente, de potencial hídrico nos dois horários avaliados quando comparado

ao tratamento IR.

3.5) Pigmentos cloroplastidicos

Dumte todo o período experimental (0,32 e 54 dias) de análise não foram verificadas diferenças

significativas entre os tratamentos para todas as variáveis analisadas clorofila a, b, camtenoides,

razão clorofila a e b, clorofila total e razão clorofila total e cmtenoides. (Tabela 3).

Os pigmentos desempenham papéis fundamentais no crescimento das plantas, como transmissão

da energia luminosa para a produção de fotoassimilados (Arunyanark et al., 2008). Um estudo com

H. brasiliensis demonstrou que ocorreu modificações nos teores de pigmentos e carotenoides,

concluindo assim que alterações dos conteúdos de clorofila indicam que a integridade do cloroplasto C

tinha sido quebrada sob estresse hídrico (Wang, 2014). Entretanto, no presente trabalho a I

disponibilidade hidrica não influenciou a produçiio de pigmentos cloroplastídicos demonstmndo

tolerância ao déficit hídrico através da manutenção do conteúdo destes pigmentos.

PROGRAMA DE WCIAÇAO cIENTÍFIcA DO INPA RELAT~RH) FINAL

A degradação dos pigmentos durante o estresse hídrico está associada a formação das espécies

reativas de oxigênio. As plantas que apresentam tolerância tem a capacidade de sintetizar

antioxidantes evitando a degradação dos pigmentos (Egert e Tevini, 2002).

Estudos com espécies arbóreas tropicais da Amaz6nia, Bertholletia exceha, Carapa guianeds e

Dipteryx odorata, investigado em folhas sombmuh e não-sombreadas e em dois períodos distintos

de precipitação (chuvoso e seco) mostrou que apesar da variação sazonal do conteúdo de pigmentos

fotoativos nas folhas dessas espécies as condições ambientais não comprometeram

significativamente o desempenho do mecanismo fotossintético, mesmo no período seco (Morais et

al., 2008). A integridade dos pigmentos sob condições de seca indica uma capacidade de

conservação do aparelho fotossintético (Loggini et al., 1999).

Tabela 3- Concentrações foliares de clorofila em base de massa fiesca (pnol g-') em plantas jovens de H brusiliensis submetidas a deficiência hídrica e posterior recqem$h (n = 5). Onde: Clorofila a (Chla), clorofila b (Chlb), camtenbides (Cx+c), clorofila total (Chitot), razão clorofila a / clorofíla b (Chl a / Chl b) e razão clorofila total 1 cmtenóides (Chltotal / Cx+c).

V d v e i s Tempo Tratamentos O 32 68

I 2,67 * 0,74 A 2,92 * 0,47 A 2,02 * 0,59 A Chl a (pmoVg) NI 2,87It 0,36 A 2,55 * 0,37 A 2,33 H,44 A

Chl b(pmoVg) I 1,05*0,37A 1,18*0,23A 0,76*0,25A

NI 1,14*0,20A 0,95*0,22A 0,96*0,19A

Cx+c (pmoVg) I 1,03*0,29A 1,10*0,21A 0,74&0,22A NI 1,10 *0,14 A O,% *0,13 A 0,84 *0,17A

Chl a/Chl b I 2,58 * 0,18 A 2,49 * 0,10 A 2,70 * 0,14 A

NI 2,55 * 0,14 A 2,87 * 0,51 A 2,46 * 0,16 A Chl total I 3,72 * 1,lO A 4,10 *0,69 A 3,17 *0,72 A

Chl totarl Cx* I 3,60 * 0,05 A 3,73 * 0,11 A 3,74 * 0,OS A

NI 3,63*0,19A 3,61*0>1A 3,9 *,I6 A

Os valores são médias i desvio-padrão. Letras maiúsculas distintas indicam valores signincativamente diferentes eníre tratamentos de luminosidade no mesmo período pelo teste t (P<0,05).

Apoio F i i r o . .

PROGRAMA DE IN~CIAÇAO cENT~EIcA DO W A RELAT~RIO FINAL

3.6) Açúcares solúveis totais e amidos foliares

No tempo O para os tratamentos IR e NI não houveram diferenças significativas para amido e

açúcar solúvel total, porém quando avaliado o tratamento NI no 32' dia, verificou-se que houve

redução para amido foliar, em contmpartida, houve aumento para AST quando comparado no mesmo

período ao tratamento IR (figura 4). A deficiência híârica pode afetar a eficiência da fotossíntese,

causando a reduçÊlo do fornecimento de açúcares solúveis, mas para manter os processos celulares, é

necessário que ocorra a quebra do amido para ser convertidos em açúcares solúveis que atua como

osmorregulador, que são ajustes necessários para manter o potencial hídrico bem como a

turgescência celular em níveis adequados (Anjun et al., 20 1 1)

O 32 54

Tempo decorrido (di i )

Figura 4- Teores de carboidratos totais, amido e açúcares solúveis (AST) em folhas de plantas jovens de H. brusiliensis (n=5). Os valores são médias. Letra iguais indicam ausência de diferença significativa entre os tratamentos pelo teste t (P<0,05).

Sob deficiência hídrica ocorre à diminuição na concentração de amido para formação de açúcares

solúveis (Kramer e Boyer, 1995). Os resultados do presente trabalho corrobom com esta afirmação,

visto que o tratamento NI aos 32 dias sem irrigaçiio foi acompanhacio de diminuiqão de amido em

contrapartida, houve aumento na concentração de açúcar solúvel (sacamse, glicose, fiutose). O

consumo de amido contribui para o aumento da pressão osmótica nas células-guarda em

Apoio P W V o :

PROGRAMA DE McIAÇAO CENT~ICA DO iNPA RELAT~RIO FINAL

consequência da formação de açúcares explicando o decréscimo em seus níveis, podendo também

haver ligação com ânions orgânicos associados com o aporte de potássio recorrente da hidrólise do

amido (Alquini et al., 2003).

Estudos das respostas de H.brariliensis à defíciência hídrica relata, que o aumento nos teores de

açucares solúveis totais reúuziu o potencial osmótico da espécie (Chen et a1 2010),

3.7) Prolina

Na condição aclimatada (tempo O), os tratamentos exibiram valores semelhantes da ordem de 1,O

a 1,5 mg/g MF. No entanto, no tratamento NI no tempo 32 verificou-se maiores concentrações de

prolina, cerca de 5,s vezes superior ao tratamento IR no mesmo período algo em torno de 8,s mg/g

MF. Quando reidratada o tratamento NI diminui as concentraçtks, se igualando ao tratamento IR

(Figura 5).

Figura 5 - Concentra@es foliares de prolina de plantas jovens de H. brasiIimis ( ~ 5 ) . Os valores médias. Letra iguais indicam ausência de diferença significativa entre os tratamentos pelo teste t (-0,OS).

A capacidade de diminuir o potencial osmótico (Yw) está relacionada com o aumento da

concentração dá prolina (Boyer, 1996). A síntese e a degradação da prolina estão relacionadas com

os processos de desidrata@o e reidratação, respedvamente. No cloroplasto, ; enzima PSCS

(Pirrolina-5-carbozilato sintase) converte o glutamato a prolina quando as planias estão desidmhdas,

e ao mesmo tempo a enzima PDH (prolina desiárogenase) que é responsável pela degradação da

Apoio F i i r o :

PROGRAMA DE ~NIcIAÇÃO cIENTÍFIcA DO INPA RELAT~RIO FINAL

prolina, fica inativa. A partir do momento em que as plantas forem reihtas, a concentração de

prolina decai nas células, pois a enzima PDH é ativada novamente para converter a prolina a

glutamato na mitocôndria, e ocorre a inativação da enzima PS5C (Hare e Cress, 1997).

Pertencente à classe de pequenas moléculas soluto-compativeis, a prolina tem alta capacidade de

ajustamento osmótico, mas não prejudica enzimas ou outras moléculas no citoplasma (Lambem et

al., 1998)

4. CONCLUSAO

O período de 32 dias de supressão da irrigação foi suficiente para mduzir alterações no

comportamento de diversos mecanismos fisiológicos e bioquímicas das plantas jovens de Heveu

brmiliensis. O clone RRJM 600 que é considerado altamente produtivo apresenta resistência ao

déficit hídrico, ademais não foram verificadas alteraçaes nos pigmentos cloroplastídicos, sugerindo

forte indicativo de que o clone apresenta uma eficiente proteção da maquinária fotossintética. Além

disso, apresenta eficiente controle estomático e diminuição AFE, evitando perda de Bgua pela

tsanpiração. Quanto às alterações bioquímicas, o conteúdo de carboidratos teve seus índices maiores

de AST e menores de amido para o tratamento NI, como possível estratkgia adotada pela espécie na

tentativa de estabelecer o ajuste osmótico para maior tolerância à seca.

Referente à reidratação, a seringueira apresenta uma recuperação internediana, cerca de 20 dias

para que a fotossíntese fosse totalmente recupeda, enquanto que a condutância e transpiração

precisaram de 14 dias, essa diferença pode está associadas às modificações não estomátiw

Apoio Fmi;nGeiro:

PROGRAMA DE INICIAÇAO CLENT~FICA DO LNPA R E L A ~ U O F I N A L

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- A 1 cocp

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