Conceitos Sobre Fisiologia Vegetal Fitorreguladores Relação Ambiente, Genótipo e Manejo Contexto da Sojicultura (Parte 1)

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Yago Salgado de Abreu
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1 Conceitos Sobre Fisiologia Vegetal Fitorreguladores Relação Ambiente, Genótipo e Manejo Contexto da Sojicultura (Parte 1) Equipe de Ecofisiologia Embrapa Soja Curso de Atualização em Soja da OCEPAR - Módulo 3, Londrina/PR, Junho/2018

2 Roteiro Conceitos Ambiente e Sistema de Produção Tipos de Cultivares Potencial Produtivo e Componentes de Produção Genótipo x Ambiente x Manejo Fitorreguladores

3 FOTOSSÍNTESE 1. INTRODUÇÃO Síntese de compostos orgânicos (CH2O)n a partir de compostos inorgânicos simples (CO 2 e H 2 O) na presença da luz.

5 Luz mais eficiente na fotossíntese a faixa do vermelho e azul.

7 Pigmentos ou fotorreceptores O pigmento é excitado por um fóton e um elétron move-se de um orbital molecular para outro de mais alta energia, o qual tende a voltar para o seu estado original.

dos tilacóides (Luz e água) - Fotólise da H 2 O - H+ e

8 OCORRE EM DUAS ETAPAS: I Fase Clara - Fotoquímica II Fase Escura - Química Fase Clara: Ocorre nas membranas dos tilacóides (Luz e água) - Fotólise da H 2 O - H+ e O 2 - Transporte de elétrons - NADPH 2 - Produção de ATP

9 Fotólise da H 2 O Clorofila absorve luz e quebra a molécula de água 2 H 2 O O H e Luz

10 Ocorre na membrana dos tilacóides

13 FOTOFOSFORILAÇÃO ACÍCLICA - Os elétrons da clorofila são excitados pela energia luminosa e captados pela Ferredoxina - Esses elétrons não são transferidos pela cadeia transportadora de elétrons e sim, captados pelo NADP que forma NADPH2 ao receber os hidrogênios da fotólise da água. - Os elétrons não retornam a clorofila do Fotossistema I, cuja energia é reposta pelos elétrons da clorofila do Fotossistema II. - Os eletrons da clorifila do PII são repostos pela fotolise (quebra da água).

14 Fluxo de Elétrons Acíclico e Foto-fosforilação

15 FOTOFOSFORILAÇÃO CÍCLICA Os eletrons do Fotossistema I são excitados pela energia Luminosa. São captados pela Ferrodoxina, que transfere os elétrons para Uma cadeia de aceptores, sendo que durante o transporte liberam Energia para formação de ATP. Os eletrons, agora com baixo nível de energia, retornam para a clorofila do fotossistema I.

17 II Fase Escura - Química estroma Ocorre no estroma sem necessidade da luz direta. RUBISCO ATP NADPH Fase Clara Capta o CO 2 do ar e anexa a um açúcar (Ribulose bis-fosfato)

Gliceraldeído 3-fosfato Glicólise (fonte de energia) Conversão

da glicólise) SACAROSE Principal forma de transporte de carbono

CELULOSE Parede celular (polissacarídeo feito de monômeros de

19 Gliceraldeído 3-fosfato Glicólise (fonte de energia) Conversão em frutose 6-fosfato e glicose 1-fosfato (inversão das reações da glicólise) SACAROSE Principal forma de transporte de carbono das folhas para outros tecidos da planta. CELULOSE Parede celular (polissacarídeo feito de monômeros de glicose). AMIDO Polímero de glicose que serve como carboidrato de reserva para a planta.

21 Fatores externos que influenciam a fotossíntese CO 2 : Sem CO 2 a fotossíntese não ocorre. CO 2= fotossíntese Muito CO 2 satura a planta. Temperatura: Ideal entre 30ºC e 40ºC. T baixa = enzimas pouco ativas. T alta = anula seu efeito. Luz: Sem luz não ocorre fotossíntese Luz = fotossíntese Muita luz, satura a planta.

22 A intensidade luminosa deixa de ser limitante quando todos os pigmentos já estiverem sendo excitados e a planta não tem Como captar essa quantidade adicional de luz. Nesse momento atinge o PONTO DE SATURAÇÃO LUMINOSA. Aumentando-se ainda mais a intensidade de luz, chega-se a um ponto a partir do qual a fotossíntese passa a ser inibida Fotoinibição. Pode ser agravada por condições de elevada temperatura e/ou falta de água - em que o processo de fotossíntese passa por grande redução Plantas adaptadas à sombra, por exemplo, experimentam a fotoinibição, quando colocadas à exposição direta à radiação solar.

24 Fotorrespiração Processo em que há absorção de luz associada à liberação de CO 2. A rubisco apresenta-se ativa sob duas formas, carboxilativa e oxigenativa, CO 2 e O 2 competem pelo mesmo sítio da enzima. Pode-se verificar uma inibição competitiva desses dois gases na fotossíntese, onde O 2 se apresenta como inibidor da fotossíntese. A relação entre as duas atividades dependia da relação CO 2 /O 2 A inibição da fotossíntese pelo O 2 cresce a medida que o CO 2 no ambiente diminui, por favorece a atividade oxigenase da rubisco. Desta competição, ocorre diminuição da fotossíntese líquida, resultando num decréscimo de produtividade nas plantas C3.

25 DIFERENÇAS ENTRE PLANTAS C3 E C4

28 VANTAGENS DAS PLANTAS C4 A disposição espacial das células da bainha implica que o CO 2 produzido pela fotorrespiração tem que se difundir pelo mesofilo para ganhar o ambiente externo. Todavia, no mesofilo, é fixado novamente pela PEPcase, enzima de alta afinidade por CO2; sendo translocado de volta como ácido dicarboxílico para as células da bainha (C4). O ativo mecanismo de descarboxilação dos ácidos dicarboxílicos nas células da bainha aumenta a eficiência da RuBPcase em detrimento da RuBPoxigenase pelo farto suprimento de CO 2, reduzindo-se assim, as perdas de CO 2 pela fotorrespiração.

29 VANTAGENS DAS PLANTAS C4 O aumento da concentração de CO 2 dentro da célula da bainha, somada a maior afinidade da Rubisco pelo CO 2, resultam que praticamente somente reações de carboxilação ocorrerão, ou seja, fotorrespiração próxima ao valor zero. O aumento da concentração do dióxido de carbono CO2 dentro da folha, os estômatos dessas plantas podem fechar nas horas mais quentes do dia reduzindo a transpiração sem afetar a fixação total de CO2 durante o dia.

30 C3 C4 T +Altas Fotossíntese líquida = fotossíntese total (respiração + fotorrespiração)

33 Interceptação da radiação Radiação solar incidente - somente cerca de 5% desta energia é convertida em carboidratos pela fotossíntese. Região do espectro compreendida entre 400 e 700 nm (região do visível) possui a radiação útil para a fotossíntese, radiação fotossinteticamente ativa (PAR). Cerca de 85 a 90% da PAR é absorvida pela folha, sendo o restante refletido na sua superfície ou transmitido através da folha.

Movimento foliar e interceptação da radiação

forma que ele fique perpendicular aos raios -

34 Movimento foliar e interceptação da radiação As folhas absorvem o máximo de luz quando o limbo está perpendicular à luz incidente. Ajustando a orientação do seu limbo de tal forma que ele fique perpendicular aos raios - máxima taxa fotossintética.

35 Movimento foliar e interceptação da radiação Crusiol et al.,

37 Irrigado Irrigado Não Irrigado Não Irrigado

39 >40 o C 49days 44mm only

40 IDADE DA FOLHA E TRANSLOCAÇÃO DE CARBOIDRATOS Quando as folhas crescem, sua capacidade para fotossintetizar aumenta até elas atingirem a sua maturidade. A partir de então, a taxa de fotossíntese começa a decrescer. Folhas velhas e senescentes eventualmente tornam-se amarelas e são incapazes de realizar a fotossíntese, pois a clorofila é degradada e o cloroplasto perde sua função. Um controle interno da fotossíntese é a taxa na qual os produtos da fotossíntese, como a sacarose, podem ser translocados da folha produtora (fonte) para o órgão de utilização ou armazenamento (dreno).

41 A EUR no vegetativo aumenta a partir da emissão do quinto trifólio, quando a intensidade de acúmulo de fitomassa seca é alta, mantendo-se elevada até o enchimento de grãos, onde se acentua a translocação de fitomassa seca dos órgãos vegetativos para os reprodutivos (SCHÖFFEL & VOLPE, 2001).

42 IAF Em geral, a produtividade aumenta com o aumento do IAF, até certo ponto. As áreas sombreadas funcionam como ramos ladrões" (drenos). O IAF ótimo depende do ângulo entre as folhas. Folhas na horizontal, a luz mais eficientemente, porém, provoca maior sombreamento. De modo contrário, folhas eretas, como as de gramíneas (como o milho), absorvem menos luz, porém, produzem pouco sombreamento. As folhas eretas podem permitir melhor distribuição de luz na planta, aumentando a eficiência fotossintética.

43 Obrigado!

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