Estresses ambientais em vegetais

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Estresses ambientais em vegetais

  1. 1. 21/08/2013 Prof: Msc. Heitor de Oliveira Braga ESTRESSES AMBIENTAIS EM VEGETAIS
  2. 2. ORGANIZAÇÃO DO AULA :  Tipos de estresses ambientais  Introdução: Estresses Ambientais (Conceito e respostas do estresse em vegetais)  Principais fatores de estresse  Atividade individual
  3. 3. ESTRESSE  Desvio significativo das condições ótimas para a vida (Lancher, 2000)  Induz mudanças e respostas em todos os níveis funcionais dos organismos  Podem ser: Reversíveis e Permanentes  Um Fator externo que exerce uma influência desvantajosa para o vegetal (Taiz & Zeiger, 2002)
  4. 4.  ESTRESSE: - Papel importante - Compreender os processos fisiológicos subjacentes aos danos causados pelo estresse Distribuição de espécies de vegetaisSolo e Clima - Mecanismos de adaptação e aclimatação de plantas a estresses ambientais IMPORTÂNCIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL
  5. 5. RESPOSTAS DAS PLANTAS AO ESTRESSE  ADAPTAÇÃO - Resistência genética determinada adquirida por processo de seleção durante gerações  ACLIMATAÇÃO  TOLERÂNCIA - Adaptação dos organismos a condições de ambiente diversas das habituais anteriores - Permitem a planta suportar o estresse - Varia de espécie  Exemplos: - Ervilha (Pisum sativum): 20ºC - Soja (Glycine Max): 30ºC
  6. 6. FATORES DE ESTRESSE (Lancher, 2000)
  7. 7.  Salinidade: Reduz o crescimento e a fotossíntese de espécies sensíveis  INDUZ: Respostas morfológicas, fisiológicas e bioquímicas nas plantas • Variam: - dependendo do genótipo - estado de desenvolvimento ESTRESSE SALINO  No geral: Estresse salino restringe o crescimento das plantas  necrose de células do sistema radicular e da parte aérea  Efeito Permanente: Morte da planta  Ambientes com [ ] de sal: Ambiente costeiros e de estuários
  8. 8. Fatores iônicos Fatores osmóticos  Efeitos do sal sobre as plantas: ESTRESSE SALINO Fatores osmóticos: - resulta de elevadas concentrações de sais dissolvidos na solução do solo - reduz o potencial osmótico desta solução - diminui a disponibilidade de água para a planta Fatores iônicos: - refere aos íons absorvidos pela planta
  9. 9. ESTRESSE SALINO • Apresentam mecanismos de exclusão de Na+ e Cl- : estruturas morfológicas (glândulas secretoras e pêlos vesiculares)  glândulas secretoras: eliminam ativamente os sais presentes nas folhas  pêlos vesiculares: - Células epidérmicas modificadas - Acumulam sais no protoplasto - Morrem e depois são substituídos por novos • Plantas tolerantes à elevadas concentrações de sal : Halófitas • Apresentam habilidade de extrair sais do solo - Exemplos: Atriplex (erva-sal) : Impactos Ambiental
  10. 10. ESTRESSE SALINO - não são capazes de se desenvolver em ambientes com elevadas concentrações salinas - Ambientes [ ] de sais: Crescimento reduzido - Lentamente sensíveis: Milho, cebola, citrus, alface, feijão • Glicófitas: “Plantas doces” • Moderadamente tolerante: tamareira e beterraba
  11. 11. ESTRESSE HÍDRICO  Falta ou excesso hídrico  Déficit hídrico:  Conteúdo de água de um tecido ou célula que está abaixo do conteúdo de água mais alto exibido no estado de maior hidratação * 04/04/2013: Seca e ataque de lagartas prejudicam produtividade da soja na BA (Globo.com) - 52 sacas por hectare caiu para 37 sacas
  12. 12. • Falta de água Prejudica a produtividade e qualidade de produtos oriundos de vegetais
  13. 13. DÉFICIT HÍDRICO E A FOTOSSÍNTESE  Limita a fotossíntese no cloroplasto
  14. 14. DEFICIT HÍDRICO E A TRANSLOCAÇÃO DE ASSIMILADOS • Diminui indiretamente a quantidade de fotoassimilados translocados - Reduz a fotossíntese - Reduz o consumo de assimilados das folhas em expansão
  15. 15. ESTRATÉGIAS DE ACLIMATAÇÃO AO DÉFICIT HÍDRICO • Diminuição da área foliar • Crescimento acentuados das raízes • Fechamento estomático • Abcisão foliar • Melhoramento genético • Ajuste osmótico
  16. 16. - DIMINUIÇÃO DA ÁREA FOLIAR • Falta de água - Contração celular - Afrouxamento da parede - Redução no turgor: diminuição do volume celular; alongamento das raízes Redução na expansão celular e foliar - ABSCISÃO FOLIAR - Déficit de água: estimula a produção de etileno - Folhas de Gossypium hirsutum: Estresse Hídrico MODERADOHIDRATADAS SEVERO
  17. 17. - CRESCIMENTO ACENTUADOS DAS RAÍZES - Acentua o aprofundamento das raízes no solo úmido - Com a redução da expansão foliar Sobra mais fotossintetizados para a parte radicular - FECHAMENTO ESTOMÁTICO - Sinal vem geralmente da raízes - Hormônio ABA: Ácido Abcísico - CAUSA: Fechamento dos estômatos, diminuindo a transpiração, inibe o crescimento da planta e o seu desenvolvimento - Inibe a bomba de prótons; Indução da saída de Potássio pelo ABA
  18. 18. - MELHORAMENTO GENÉTICO - Em estudos: Alta dificuldade - Obtenção de cultivos produtivos, adaptados às condições adversas - Rendimento baixos das culturas - AJUSTE OSMÓTICO - Aumento no conteúdo dos solutos no citosol das células - Auxiliar a manter o equilíbrio hídrico da planta - Solutos acumulados (solutos compatíveis) são: Prolina, álcóois de açucar (sorbitol e manitol) e a amina quartenária (betaína) - Prolina: • Acumulada em função do aumento de glutamato • Um dos principais osmóticos acumulados durante o ajuste osmótico
  19. 19. - Perda de água e ganho de carbono pela beterraba (Beta vulgaris): com ajuste osmótico; e o feijão-de-corda (Vigna unguiculata): sem ajuste osmótico - Ajuste osmótico promove a tolerância a desidratação - Mas não tem um efeito maior sobre a produtividade
  20. 20. ANOXIA • DEFICIÊNCIA DE OXIGÊNIO NOS SOLOS (FALTA TOTAL)  As raízes: obtêm O2 suficiente para a respiração aeróbica diretamente do espaço gasoso do solo  bloqueio da difusão do oxigênio na fase gasosa  Hipoxia: Reduzida concentração de O2  SOLOS ALAGADOS:
  21. 21. ANOXIA • IMPORTÂNCIA DO OXIGÊNIO  Altamente eletronegativo : Possui grande capacidade de puxar elétrons  Tem importância em vários processos metabólicos da planta: Respiração, Fotorrespiração e reações enzimáticas  Importante aceptor de elétrons na cadeia respiratória  Falta de oxigênio: Diminui a produção de ATP
  22. 22. ANOXIA  Formação de pneumatóforos (raízes respiratórias) ESTRATÉGIAS PARA OBTENÇÃO DE OXIGÊNIO  Presença de muito parênquima aerífero na raiz  Plantas aquáticas (Nymphaeae) e arroz irrigado - submersão induz o alongamento celular (etileno) do pecíolo ou entrenós - orgãos são estendidos captação de O2 - Nenúfar: Nymphoides peltata
  23. 23. ANOXIA  Ativação de organismos anaeróbicos: que podem liberar substâncias tóxicas às plantas  Danos às raízes: pouco ATP é produzido (energia insuficiente)/ Produção de lactato e etanol: tóxicos para as células  Raízes danificadas pela falta de O2 prejudicam a parte aérea: - há deficiência na absorção de íons e no seu transporte para o xilema e deste para a parte aérea - faltam íons nos tecidos em desenvolvimento e expansão • ALTERAÇÕES:
  24. 24. ANOXIA
  25. 25. ANOXIA
  26. 26. ANOXIA Plantas de Sebastiana commersoniana (branquilho) inundadas por dois meses. Em A e B - lenticela caulinar hipertrófica (L) e em B raiz adventícia (Ra) – (Rosana et al.1998)
  27. 27. ANOXIA • A ocorrência de hipertrofia de lenticelas tem sido relatada em várias espécies arbóreas sujeitas ao alagamento (Medri & Correa 1985, Lobo & Joly 1995, Pimenta et al. 1996, Medri et al. 1998) • Havendo sugestões de que as mesmas são importantes na difusão de oxigênio para as raízes (Pimenta et al. 1996, Medri et al. 1998) • Importantes na eliminação de metabólitos potencialmente tóxicos (Joly 1982, Medri et al. 1998)
  28. 28. ESTRESSE E OS CHOQUES TÉRMICOS • Plantas: Podem sofrer superaquecimento • ESTRESSE TÉRMICO • Maior parte dos vegetais superiores: Tolerância de 45ºC • Alta temperatura foliar • Déficit hídrico • Células/tecidos que não estão em crescimento ou estão desidratados (sementes) podem sobreviver a temperaturas muito mais altas do que os hidratados ou em crescimento ativo • ALTERAÇÕES: Inibição da fotossíntese antes da respiração: diminuindo a reserva de carboidratos
  29. 29. ESTRESSE E OS CHOQUES TÉRMICOS • Diminuição da estabilidade das membranas celulares  Diminuição da absorção da radiação solar: tricomas e ceras foliares/ folhas pequenas e bem divididas • Excessiva fluidez dos lipídeos de membrana: Perda da função • Diminui a força das ligações de hidrogênio e das interações eletrostáticas entre grupos polares de proteínas na fase aquosa da membrana ADAPTAÇÕES  Isolamento térmico da casca: casca com fibras espessas: Proteção contra fogo  Produção de proteínas de choque térmico: forma mais efetiva de proteção ao calor – “chaperonas moleculares” – dobramento evitando sua deformação
  30. 30. RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO • Espécies tropicais e subtropicais • Temperaturas de resfriamento são diferentes das de congelamento suscetíveis ao dano por resfriamento • Espécies tropicais: milho, arroz, feijão, algodão, tomate e pepino são sensíveis ao resfriamento • Abaixamento brusco de temperatura causa DANOS POR RESFRIAMENTO: retardando o crescimento
  31. 31. RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO • Dano por resfriamento pode ser minimizado se a exposição ao frio for lenta e gradual • Dano por congelamento ocorre a temperaturas abaixo do ponto de congelamento da água
  32. 32. RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO Respostas ao dano por resfriamento (perda de função de membrana)  Folhas danificadas: apresentam inibição da fotossíntese  Translocação mais lenta de carboidratos  Taxas de respiração mais baixa  Inibição de síntese protéica  Aumento da degradação de proteínas existentes
  33. 33. RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO • A formação de cristais de gelo e a desidratação de protoplasma matam as células • Algumas lenhosas se aclimatam a temperaturas muito baixas  espécies nativas de cerejeiras e ameixeiras  elevado grau de tolerância a baixas temperaturas
  34. 34. RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO • Indução gênica durante a aclimatação ao frio  A desestabilização de proteínas acompanha tanto o estresse por calor quanto pelo frio  A expressão das proteínas anti-congelamento são reguladas por estresse pelo frio  Proteínas anticongelamento: liga à superfície dos cristais de gelo para evitar ou retardar seu crescimento  Síntese de açúcares e outras substâncias induzidas pelo frio ADAPTAÇÕES
  35. 35. ATIVIDADE INDIVIDUAL  Atividade individual avaliativa para ser entregue na próxima aula: - Fazer uma resenha crítica de um artigo que enfoque a importância e os possíveis impactos econômicos (agricultura/meio ambiente) do estresse ambiental sobre espécies de vegetais do cerrado brasileiro - Pontos distribuídos: dentro dos 10% de pesquisa do total distribuído http://www.portalangels.com/espaco-mulher/como-fazer/como-fazer-uma- resenha-cientifica-dicas.html
  36. 36. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:  TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal. 3ª edição, Porto Alegre: Artmed Editora, 2004. 719p.  KERBAUY, G.B., 2004. Fisiologia Vegetal. 1ª edição, Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2004. 452p.  LARCHER, W. Ecofisiologia Vegetal. São Carlos: Rima Artes e Textos, 2000. 531p.  Fisiologia do estresse: Departamento de Ciências Biológicas – ESALQ/USP – Prof. Dr. Paulo Castro.  Fisiologia do estresse: Universidade Federal Rural da Amazônia – Prof. Dr. Roberto Cezar . E-MAIL : heitorob@gmail.com

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