Emissões biogénicas de compostos orgânicos voláteis pelo sistema solo-planta do arroz - resposta a diferentes condições ambientais

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1 Emissões biogénicas de compostos orgânicos voláteis pelo sistema solo-planta do arroz - resposta a diferentes condições ambientais Nazaré Couto Eduardo P. Mateus, Catarina Oliveira, Marco G. Silva e Alexandra B. Ribeiro Boas Práticas no Cultivo de Arroz por Alagamento, em Portugal 30 Maio 2013

2 Índice Enquadramento Determinação de condições para a análise de COVs parte I Determinação de COVs por amostragem passiva e activa parte II Determinação de COVs por amostragem passiva - parte III Resultados e Conclusões

3 Compostos orgânicos voláteis (COVs) metabolismo secundário das plantas produção e emissão de COVs interação plantaambiente percursores de oxidantes fotoquímicos formação de partículas /aerossóis semelhantes a uma neblina ou névoa Quantidade emitida e respectiva composição de COVs Temperatura Humidade Stress biótico (agentes patogénicos e /ou herbívoros)

4 Terpenos função ecológica muito importante sobrevivência da planta no ecossistema odor característico interações planta-insecto planta-agente patogénico planta-planta função do tipo e quantidade relativa de compostos libertados varia com a espécie vegetal e fatores externos que podem induzir stress na planta

5 Determinação condições para análise de COVs parte I

6 Task 1 Caracterização das emissões biogénicas Simulação das emissões 2 vasos com solo arenoso 2 vasos com solo argiloso Solos de Salvaterra de Magos 1) Vasos com solo até 6 cm do topo 2) Saturados com água 3) 8 sementes var. ariete 4) Regados até 2 cm do solo, diariamente 5) Germinação 6) Deixar 3 pés. Arrancam-se restantes 7) Regar como em 4)

7 Extracção de voláteis por SPME Fibra 100 m PDMS in situ

8 Análise dos voláteis emitidos por cromatografia gasosa Cromatógrafo Gasoso HP 5890 Detector: FID Coluna: DB-5 (23 m x 0.32 mm i.d.; d f = 1.0 m) -pineno? limoneno? Sesquiterpenos? Contaminantes? Frasco Solo argiloso Frasco Vaso

9 Arroz saudável 16 voláteis detectados 7 terpenóides, 3 alcoois, 2 cetonas, 1 aldeído, 1 acetato, 1 hidrocarboneto 1 indole Arroz com danos mecânicos Arroz infestado com Nilaparvata lugens Extração por head space Tubos de Tenax e SPME [Oryza sativa] Arroz infestado com Spodopera litura Xu et al -Chinese Science bulletin Vol 47 Nº

10 8 compostos Quantidades vestigiais

11 Determinação de COVs por amostragem passiva e activa parte II

12 Fibras SPME de 2 cm de DVB/carboxen/PDMS - mais sensível, voláteis mais polares Tubos com Tenax Desadsorção térmica (Labiagro) - monitorização no campo

13 Metodologia Tratamentos 1. Solo com textura areno franca, campo (TN) 2. Solo com textura argilo-limosa, campo (TE) 2.1. aumento de temperatura, câmara aberta (TEC) 2.2. aumento de temperatura e da concentração de CO2, câmara aberta (TECC) Amostragem Estática SPME (2 cm DVB/carboxen/PDMS) GC-FID GCхGC FID GC/MS Dinâmica Tubos adsorventes de Tenax TA GC/MS (desorção térmica)

14 Cromatógrafo Gasoso HP 5890 Detector: FID Coluna: DB-5 (23 m x 0.32 mm i.d.; d f = 1.0 m) DVB/carboxen/PDMS PDMS

15 1.Solo com textura areno franca, campo (TN) Solo com textura argilo limosa, campo (TE) aumento de temperatura (TEC) aumento de temperatura e da concentração de CO2(TECC) - 31

16 Branco Tenax Background TEC TEC C Lab Purga e armadilha Legenda: TEC - aumento de temperatura TECC - aumento de temperatura e da concentração de CO2 Dificuldade em extrair informação do ruído do sistema em cromatografia unidimensional

17 GC GC: O sistema O sistema GC x GC 2 colunas capilares fases diferentes 1 interface modulador 2 mecanismos independentes de separação Modulador térmico 17

18 GC GC: Nova apresentação de resultados - exemplo

19 GCxGC - FID

20 s Green leaf volatiles cis-3-hexen-1-ol (Álcool da folha) Hexanal 3-hexanol isómero Hexen-1-ol Decanal Heptanal min Rice8c_2D_csv_s_s_s_x

21 s Terpenos monoterpenos (m/z 93) min LIMONENE Rice8_93_2D_CSV_s_x_x

22 s Terpenos sesquiterpenos (m/z 204) min Rice8_204_2D_CSV_x_s

23 TECC

24 TN TEC

25 Determinação de COVs por amostragem passiva parte III

26 Metodologia Tratamentos 1. Solo com textura areno franca, campo (TN) 2. Solo com textura argilo-limosa, campo (TE) 2.1. aumento de temperatura, câmara aberta (TEC) 2.2. aumento de temperatura e da concentração de CO2, câmara aberta (TECC) Amostragem Estática SPME (2 cm DVB/carboxen/PDMS) GC-FID GCхGC FID GC/MS

27 Terpenos Fase Vegetativa Fase Reprodutiva Fase Maturação Compostos TN TE TECC TEC TN TE TECC TEC TN TE TECC TEC Myrcene X α - Pineno X X X X X X Cymene X X X X X Limoneno X X X X X X X X X Cineol X X X X X X X X Ocymene X Linalol X X Caryophyllene X X α-farnesene X X X X Curcumene X X Green leaf volatiles Alguns COVs emitidos ao longo do ciclo - GC/MS Fase Vegetativa Fase Reprodutiva Fase Maturação Compostos TN TE TECC TEC TN TE TECC TEC TN TE TECC TEC 2-Hexenal X X X X X X X X X X X 4-Hexenol X X X X X X X X X X X 2,4-Hexadienal X X X X X X X X 1-Nonen-3-ol X X Nonanal X X X X X X 2,6-Nonadienal X X Decanal X X Undecanal X

28 Resultados e Conclusões - I As emissões de compostos voláteis de O. sativa são vestigiais (amostragem activa e passiva). Os resultados de campo foram qualitativamente limitados devido á concentrações vestigiais dos VOCs e ao ruído de fundo ambiental e analítico. A cromatografia bidimensional mostrou maior sensibilidade qualitativa e quantitativa que os sistemas unidimensionais. A utilização de técnicas analíticas como GCxGC e GC/TOFMS e/ou uma metodologia de amostragem procurando a extração de maiores volumes de amostra poderão aumentar a informação sobre os voláteis emitidos.

29 Resultados e Conclusões - II Detectados terpenos e green leaf volatiles durante o ciclo de vida. Os terpenos são emitidos em concentrações vestigiais e os green leaf volatiles em baixas concentrações permitindo apenas uma análise qualitativa. Emissão dos VOCs aparentemente associada à introdução de factores de stress abiótico, em especial aumento de temperatura.

30 Obrigada!