Hidráulica de folhas: a performance das plantas durante a seca. Caetano Albuquerque Doutorando McElrone Lab USDA-ARS

Transcrição

1 Hidráulica de folhas: a performance das plantas durante a seca Caetano Albuquerque Doutorando McElrone Lab USDA-ARS 1

2 Seca Demanda por agua excede a oferta Ecossistema Agricola Ecossistema Natural Foto: Nathan Stephenson - USGS

3 Secas mais intensas e severas pressionam uso da agua Reuters/The Guardian Dez/2015

4 Uvas são bem adaptadas a seca Entender como as plantas regulam uso da agua

5 Uso sustentável da agua na agricultura Irrigacao com deficit regulado para maior qualidade

6 Irrigação Reposição da agua perdida pelas plantas Quando e quanto irrigar Medição do status hídrico das plantas

7 Objetivo Particionar resistências hidráulicas nas folhas durante a seca progressiva

8 Novidade Mecanismos de resistências hidráulicas nas plantas diferentes do que anteriormente concebido Maior controle das plantas sobre perdas de agua Maior resistência e plasticidade a seca

9 Por que as plantas usam agua? H 2 O Transpiração CO 2 Fotossíntese Luz 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Clorofila Regulação Térmica Crescimento celular (Turgor) 9

10 Como as plantas usam agua? Déficit Hídrico Fechamento dos estômatos Perda de performance

11 Transporte de agua na planta H 2 O CO 2 Agua sob tensão hidrostática Teoria da Tensao-Coesao Movimento determindao por Potencial Hidrico = Y (-MPa) 11

12 plantas transporte reposição de agua perdida H 2 O Y atmosfera = -60Mpa CO 2 Y folha = -1Mpa Y tronco = -0.4Mpa Y w Y raizes = -0.3Mpa 12 Y solo = -0.1Mpa

13 plantas transporte reposição de agua perdida H 2 O CO 2 Potencial Hidrico = Y (-MPa) Agua transportada sob tensao na planta DY Referencia 0Mpa Analoga a Lei de Ohm Voltagem = Corrente * Resistencia DY= Fluxo * Resistencia Hidraulica Fluxo = DY R hid 13

14 Perda de performance das plantas durante a seca Acumulo Acido Abscísico Acumulo de solutos Fotossíntese Condutância estomática Síntese de proteínas Síntese de parede celular Expansão celular Y (Mpa)

15 Anatomia e resistência hidraulica

16 Transporte de agua nas folhas Xilema Extra-xilema 16

17 Transporte de agua nas folhas ~30% resistencia hidraulica da Xylem planta (Sack and Holbrook, pathway 2006) Orgao Fotossintetico Trocas gasosas Outside xylem pathway Diferencas entre variedades de uva 17

18 Hipoteses Perda de eficiencia hidraulica nao e causada por embolia no xilema Diferencas entre variedades de uva podem ser compreendidas pela hidraulica e anatomia das folhas 18

19 Condutancia hidraulica das folhas (K folha ) Inverso de resistencia K folha = Fluxo DY K folha = K x + K ox xilema extra-xilema 19

20 Hidráulica de folhas Método de Fluxo Evaporativo (EFM) Light Source Luz Luz Agua Agua Tubo Sensor T e UR Ventilador 20

21 Declinio de K folha durante a seca

22 Declinio da performance durante a seca

23 Tomografia por raios-x Alta resolucao para imageamento de plantas 23

24 X-rays McElrone et al. (2013) Wikipedia 24

25 Analise de imagens

26 Embolia nas folhas in vivo

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28 Propagacao de embolia no xilema durante a seca

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30 Segmentacao Hidraulica Controle Y= -0.3 MPa Seca Y= -1.5 MPa Hochberg & Albuquerque et al. (2016)

31 Conclusoes Embolia no xilema nao e responsavel por declinio hidraulico durante seca moderada Embolia no xilema ocorre em seca severa e e determinada pelo diametro dos vasos Mudancas no extra-xilema controlam transporte de agua nas folhas e impactam a performance de toda a planta 31

32 Aonde vamos? Identificar os tecidos e mecanismos do extraxilema Relacionar com performance a campo integrando diferentes escalas 32

33 Agradecimentos McElrone Lab Colaboradores Fomento Andrew McElrone Chris Parry Italo Cuneo Thorsten Knipfer Mason Earles Clarissa Reyes Luna Santaolalla Ruby Stahel Jake Urestky Christine Scoffoni (CSU, Los Angeles) Lawren Sack (UCLA) Craig Brodersen (Yale) Tom Buckley (UC Davis) CAPES/Laspau UC Davis NSF

34 Obrigado! 34

35 Hidráulica de folhas: a performance das plantas durante a seca Caetano Albuquerque cpalbuquerque@ucdavis.edu Doutorando McElrone Lab USDA-ARS 35