Baixe Fisiologia do estresse em plantas e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Agrícola, somente na Docsity! FISIOLGIA DO ESTRESSE EM PLANTAS MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DA AMAZÔNIA FISIOLOGIA VEGETAL Prof. Dr. ROBERTO CEZAR LOBO DA COSTA 1. INTRODUÇÃO Estresse ambiental Temperatura do ar Conteúdo de água no solo Oxigênio Gás Carbônico outros sais 3. RESPOSTAS DAS PLANTAS AO ESTRESSE Adaptação • resistência geneticamente determinada adquirido por processo de seleção durante muita gerações Aclimatação • tolerância aumentada como conseqüência de exposição anterior do estresse Tolerância: é a aptidão da planta para enfrentar um ambiente desfavorável, e varia de acordo com a espécie. Exemplo: A ervilha (Pisum sativum) 20°C soja (Glycine Max) 30° C + tolerante Percepção de sinais Transdução de sinais Respostas da planta e tolerância Figura 1: etapas da sinalização à desidratação em plantas. Cada quadro contém informações de proteínas e suas funções (data-mining) em espécies vegetais. Fatores de estresso Radiação Plantas Deficiência . =" Agonsamento Excosso --”, Aelopatia Radiação-UV ! Plantas parasitas ip! Temperatura ! Microarganismos Calor ---=....cneu d..a Virus | Frio 1 Bactória ongelamento ' Fungo IP! Agua ' Animais ART sascasande dA 1) Pastando Solo seco v=1- Pisoteamento| min] Inundação -.... .... ! “- , — 2: Principais fatores -blGases ] Origem antropogênica Insuficiência de oxigênio! tresse (Larcher, 2000) [Gases wuicáncos --Poluição -* Aproquimica - Compactação do solo Fogo Radiação ionizante Campos sletromagnéticos mm HP Mnerais Deficiência Salinidade | Metais pesados ------ Acidez ==. .== ooo. Aicalinidade Lo! Efeitos mecânicos Vento Deslizamento Sotarmamento «====-— Cobertura peia neve Cobertura por camada de ge A produtividade de plantas, limitada pela água (Tabela 1) depende da quantidade disponível deste recurso e da eficiência do seu organismo. Fonte: Departamento de Agricultura dos Estados Unidos, 1989. Tabela 1: Produtividade dos cultivos de milho e de soja nos Estados Unidos Falta de água prejudica a a produtividade e a qualidade • Redução da área foliar • Abscisão foliar • Acentuado crescimento das raiz • Fechamento estomático • Melhoramento genético • Ajuste osmótico Estratégias de aclimatação do déficit hídrico O Déficit hídrico acentua o aprofundamento da raiz no solo úmido Figura 5: Comparação do crescimento das partes aéreas (A) e das raízes (B) de plantas normais de milho em comparação com mutantes ABA-deficientes (viviparos) crescidas em vermiculita e mantidas em alto potencial hídrico (-0,03 MPa) ou em baixo potencial hídrico (-0,03 MPa em A e -1,6 MPa em B). O estresse hídrico (baixo potencial hídrico) diminui o crescimento tanto das raízes quanto das partes aéreas comparados com os controles. (C) Observe que sob estresse hídrico (baixo potencial ΨW), a taxa de crescimento da raiz, comparado com a da parte aérea, é muito maior quando sob estresse hídrico (baixo ΨW), a taxa de crescimento da raiz, comparada com as da parte aérea, é muito maior quando o ABA está presente (i. é, no tipo selvagem) do que quando ele está ausente (no mutante). (Saa e cols, 1990) Fechamento estomático 3. ABA●H difunde-se do citosol para o estroma 4. Uma vez que a membrana do cloroplasto é quase impermeável ao ABA-, o ABA- carregado é amplamente impermeável. 2. Em estroma alcalino, ABA●H se dissocia. 1. A luz estimula a fotossíntese e o transporte ativo de H+ para os grana, elevando o pH do estroma. Figura 6 : Acumulação deABA por cloroplastos na luz. A luz estimula a entrtada de protons nos grana, tornado o estroma mais alcalino. O aumento da alcalinidade causa a dissociação do ácido concentrado no citosol, diferença de concentrações de ABA●H no estroma fica abaixo da concentração no citosol, diferença de concentração que aciona a difusão passiva de ABA●H através da membrana do cloroplasto. Ao mesmo tempo, a concentração de ABA- no estroma aumenta, mas a membrana do cloroplasto é quase impermeável ao ânion (setas vermelhas), que, assim, permanece aprisionado. Esse processo continua até que as concentrações de ABA●H no estroma e no citosol sejam iguais. Mas desde que o estroma permaneça mais alcalino, a concentração total de ácido abiscísico (ABA●H + ABA-) no estroma ultrapassa em muito a concentração no citosol. Figura 7 : Via de trandução de sinais que ocorem nas celulas guradas durante os movimentos estomaticos. A luz azul promove a bertura dos estomatos ativando uma bomba de prótons que, por sua vez, ativa a entrada de potássio. De modo inverso, o ABA induz o fechamento estomáticoinibindo a bomba de prótons, que ativa a entrada de pot´´assio, e ativando o canal de saída de potássio. O cálcio é o mensageiro secundário na inibição da bomba de prótons pelo ABA. A indução do canal de saída de potássio pelo ABA é através do aumento do pH do citosol da célula guarda. Modificado de Schroeder et al (2001) Figura 9: Perda de água e ganho de carbono pela beterraba (Beta vulgaris), uma espécie com ajuste osmótico, e feijão-de- corda (Vigna unguiculata) uma espécie sem ajuste que economiza água durante o estresse, pelo fechamento estomático. As plantas cresceram em vasos e foram submetidas ao estresse hídrico. Todos os dia após a última rega, as folhas de beterraba mantiveram em potencial hídrico mais baixo do que as folhas de feijão-de- corda, mas a fotossíntese e a transpiração durante o estresse foram apenas levemente maiores na beterraba. A diferença maior entre as duas espécies foi quanto ao potencial hídrico foliar. Tais resultados mostram que o ajuste osmótico promove a tolerância à desidratação, mas não têm um efeito maior sobre a produtividade. (McCree e Richardson, 1987) Estresse e choque térmicos • A maior parte de plantas superiores é incapaz de sobreviver ( 45° C). • A temperatura foliar alta e déficit hídrico levam ao estresse térmico RESFRIAMENTO E CONGELAENO • A formação de cristais de gelo e a desidratação do protoplasto matam as células • A limitação da formação de gelo contribui para a tolerância ao congelamento • Algumas plantas lenhosas podem aclimatar a temperaturas muito baixas • Algumas bactérias que vivem sobre superfícies foliares aumentam o dano pela geada • O ABA e sintese proteica estão envolvidos na aclimatação ao congelamento Numerosos genes são induzidos durante a aclimatação ao frio Estresse salino • A salinidade reduz o crescimento e a fotossíntese de espécies sensíveis. • Altas concentrações de sal na costa maritima e em estuários • Na agricultura, o problema maior é a aucumulação de sais provenientes da de irrigação • Glicófitas “plantas doces”, não tem a mesma resistência ao sal que as halófitas. • Sensibilidade das plantas glicófitas à salinidade: • Lentamente sensíveis: milho, cebola, citros, alface, feijão •Moderadamente tolerante: beterraba e tamareira • A salinidade reduz o crescimento e a fotossíntese de espécies sensíveis • Altas concentrações de Na inativa enzimas e inibe síntese protéica Estresse por alagamento •Falta de oxigênio •A raiz necessita respirar para crescer •O O2 para a respiração das raízes provém dos espaços porosos do solo •Anoxia (falta total de oxigênio) •Hipoxia (reduzida concentração de oxigênio) • As raízes em geral obtêm oxigênio suficiente para a respiração aeróbico diretamente do espaço gasoso no solo. • Danificam em ambientes anoxicos prejudicando a parte aérea. • Baixa disponibilidade de oxigênio causa epinastia (aumento do crescimento de uma superfície de um órgão de uma planta ou de suas partes, fazendo-a curvar-se para baixo). Estresse por alagamento Como algumas espécies sobrevivem a solos alagados ? • Através de adaptações e estruturas especializadas provocadas, em grande parte, pelo hormônio etileno. AERÊNQUIMA • É um tecido formado pela planta em resposta à oxigênio o solo. É resultante da morte celular programada de um grupo de células corticais da raiz localizada entre a endoderme e a hipoderme. • E a formação do aerênquima é induzida pela ação do etileno, em raízes crescendo em condições de hipoxia, há um aumento na atividade de célulases, xiloglucanases e endotransglicosilases. CT Áerênquima em raizes de milho E DZE E E TELSTA Espécie tolerante inundada com formação de raízes adventícias - alteração morfológica Detalhes da formação de raízes adventícias em espécie tolerante depois do secamento da área inundada — alteração morfológica Adventitious Detalhes da formação de raízes adventícias e lenticelas caulinares Life p tee ites EXT ES site tolerantes ao alagamento Plantas de S. commersoniana. A; controle, B: alagadas por 2 meses e €: alagadas por 4 meses. CONCLUSÃO • O estresse desempenha um papel importante na determinação de como o solo e o clima limitam a distribuição de espécies vegetais. Assim, a compreensão dos processos fisiológicos subjacentes ao danos provocados por estresse e dos mecanismos de adaptação e aclimatação de plantas a estresses ambientais é de grande importância para a agricultura e meio ambiente. • O estudo do estresse é necessário para que não haja aplicação incorreta desse insumo, pois muitas vezes sintomas de estresse são confundidos facilmente com deficiência de nutrientes ou ainda ataque de pragas e doenças Obrigado !!!