REVISÃO AULAS ANTERIORES

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1 REVISÃO AULAS ANTERIORES

2 Transporte de água através da planta A água de movimenta a favor de um gradiente de potencial hídrico entre atmosfera, planta e solo, ou seja, a água se movimenta do maior potencial hídrico para o menor potencial hídrico Assim, a movimentação da água ocorre devido as diferenças de potencial entre solo, planta e atmosfera

3 Transporte de água através da planta A água de movimenta a favor de um gradiente de potencial hídrico entre atmosfera, planta e solo, ou seja, a água se movimenta do maior potencial hídrico para o menor potencial hídrico Assim, a movimentação da água ocorre devido as diferenças de potencial entre solo, planta e atmosfera Para a água de movimentar: solo > planta > atmosfera

4 - +

5 Faixas de potencial hídrico em diferentes locais atmosfera = -10 a -100 Mpa copa = -1,0 a -1,5 Mpa xilema = - 0,5 a -1,0 Mpa raiz = -0,3 a 0,5 Mpa solo = -0, 01 a 0,3 Mpa atmosfera depende da temperatura e UR 27 o C e UR 80% - atmosfera = -30 Mpa 27 o C e UR 50% - atmosfera = - 96 Mpa

6 Potencial Hídrico (Mpa) RELAÇÃO ENTRE A UMIDADE RELATIVA E POTENCIAL Umidade Relativa (%)

7 CONFLITO VITAL PARA AS PLANTAS Necessidade de conservar a água e a necessidade de absorver CO 2 TRANSPIRAÇÃO X FOTOSSÍNTESE Para resolver este conflito a planta se estruturou

8 CONFLITO VITAL: como as plantas resolveram?

9 CONFLITO VITAL: como as plantas resolveram? 1. Sistema radicular extenso para extrair água do solo

10 CONFLITO VITAL: como as plantas resolveram? 1. Sistema radicular extenso para extrair água do solo 2. Rota de baixa resistência por meio de elementos de vaso e traqueídeos (no xilema) para trazer água até as folhas

11 CONFLITO VITAL: como as plantas resolveram? 1. Sistema radicular extenso para extrair água do solo 2. Rota de baixa resistência por meio de elementos de vaso e traqueídeos (no xilema) para trazer água até as folhas 3. Cutícula hidrofóbica cobrindo a superfície da planta para evitar a evaporação

12 CONFLITO VITAL: como as plantas resolveram? 1. Sistema radicular extenso para extrair água do solo 2. Rota de baixa resistência por meio de elementos de vaso e traqueídeos (no xilema) para trazer água até as folhas 3. Cutícula hidrofóbica cobrindo a superfície da planta para evitar a evaporação 4. Estômatos microscópios na superfície foliar para permitir trocas gasosas

13 CONFLITO VITAL: como as plantas resolveram? 1. Sistema radicular extenso para extrair água do solo 2. Rota de baixa resistência por meio de elementos de vaso e traqueídeos (no xilema) para trazer água até as folhas 3. Cutícula hidrofóbica cobrindo a superfície da planta para evitar a evaporação 4. Estômatos microscópios na superfície foliar para permitir trocas gasosas 5. Células-guarda para regular o diâmetro (e resistência à difusão) da abertura estomática.

14 ESTRESSE HÍDRICO

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16 ESTRESSE O que é estresse?

17 ESTRESSE É um desvio significativo das condições ótimas para a vida, e induz mudanças e respostas em todos os níveis funcionais do organismo, os quais são reversíveis a princípio, mas podem se tornar permanente (Larcher, 2000) É um fator externo que exerce uma influência desvantajosa para a planta (Taiz & Zeiger, 2002)

18 FATORES DE ESTRESSE (Larcher, 2000)

19 ESTRESSE Na agricultura: Qualquer fator que limita a produtividade abaixo do potencial genético Estresse (fator) = causa Tensão = efeito Potencial genético do milho: 36 t/ha? Logo: a maioria das plantas está sob algum fator de estresse.

20 Adaptação e Aclimatação Planta adaptada: resistência geneticamente determinada, adquirido por processo de seleção durante muitas gerações Planta aclimatada: tolerância aumentada como consequência de exposição anterior ao estresse Tolerância: é a aptidão da planta para enfrentar um ambiente desfavorável A tolerância a qualquer tipo de estresse varia com a espécie Ex.: ervilha (melhor desenvolvimento a 20 o C) e Soja (30 º C)

21 ESTRESSE HÍDRICO Falta ou excesso de água

22 ESTRESSE 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 Planta sob seca: situação na qual as precipitações exibem valores inferiores aos da evaporação e a transpiração das plantas

23 Produtividades dos cultivos de milho e soja no Estados Unidos

24 Falta de chuva na fase de enchimento de grão

25 Falta de água prejudica a produtividade e a qualidade Bico de papagaio

26 Déficit hídrico e fotossíntese O déficit hídrico limita a fotossíntese no cloroplasto

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28 Déficit hídrico e translocação de fotoassimilados O déficit hídrico diminui indiretamente a quantidade de fotoassimilados translocados, pois reduz a fotossíntese e o consumo de assimilados das folhas em expansão

29 Estratégias de aclimatação ao déficit hídrico Diminuição da área foliar Abscisão foliar Acentuado crescimento das raízes Fechamento estomático

30 Estratégias de aclimatação ao déficit hídrico Diminuição da área foliar Falta de água causa contração celular, afrouxamento de parede e redução no turgor. Isso causa redução na expansão celular e foliar.

31 Estratégias de aclimatação ao déficit hídrico Diminuição da área foliar Falta de água causa contração celular, afrouxamento de parede e redução no turgor. Isso causa redução na expansão celular e foliar. As folhas são menores!!

32 Estratégias de aclimatação ao déficit hídrico Abscisão foliar Estresse hídrico estimula a produção do hormônio etileno, responsável pela abscisão foliar

33 Estratégias de aclimatação ao déficit hídrico Acentuado crescimento das raízes O déficit hídrico acentua o aprofundamento das raízes no solo a procura de umidade Com a redução na expansão foliar, sobra mais fotossintetizados para a parte radicular

34 Estratégias de aclimatação ao déficit hídrico Fechamento estomático ABA: ácido abscísico (hormônio vegetal) O sinal vem geralmente das raízes

35 Ácido abscísico causa fechamento estomático em resposta ao estresse hídrico Abertura estomática

36 Receptor ABA ABA Receptor K + K + K + K + K + K + K + K + Sob estresse hídrico, mesmo em condições favoráveis de luz, o ABA se liga ao seu receptor na célula-guarda e sinaliza para abrir os canais de K +, que por sua vez são transportados à célula anexa que fica com potencial osmótico menor do que a célula-guarda. Com a saída da água por diferença de potencial, o ostíolo se fecha

37 Estratégias de aclimatação ao déficit hídrico Melhoramento genético Difícil, em estudo Rendimentos baixos das culturas

38 Estratégias de aclimatação ao déficit hídrico AJUSTE OSMÓTICO Ajuste osmótico é aumento no conteúdo de solutos nas células, diminuindo o Y w Os solutos acumulados são: prolina, álcoóis de açúcar (sorbitol e manitol) e amina quaternária (betaína) Prolina Aminoácido acumulado em função do aumento no fluxo de glutamato, sendo um dos principais osmólitos acumulado durante o ajuste osmótico

39 Ajuste osmótico - 1,3 Mpa

40 Ajuste osmótico

41 Estratégias de aclimatação ao déficit hídrico Proteínas Lea (Late embryogenesis abundant) Identificadas em sementes em fase de maturação e dessecação Prováveis funções: sequestro de íons, proteção de membranas, atuando como chaperonas moleculares e retenção de água

42 Estratégias de aclimatação ao déficit hídrico Síntese de açúcares protetores São agentes protetores durante a desidratação celular Principalmente trehalose Mantém estabilidade das membranas Trehalose

43 ESTRESSE POR EXCESSO DE ÁGUA (ALAGAMENTO)

44 SITUAÇÃO BRASILEIRA Solos com problemas de acidez (84%), principalmente Al Solos com problemas de salinidade (2%), principalmente Na Solos rasos (7%) Solos c/ ausência de O 2 em alguma época do ano (16%) Solos sem limitações para uso agrícola (9%)

45 ESTRESSE HÍDRICO POR ALAGAMENTO O que acontece em solos alagados?

46 ESTRESSE HÍDRICO POR ALAGAMENTO O que acontece em solos alagados? Falta de oxigênio A raiz precisa respirar para crescer! O O 2 para a respiração das raízes vem dos espaços porosos do solo Anoxia (falta total de oxigênio) Hipoxia (reduzida concentração de oxigênio)

47 IMPORTÂNCIAS DO OXIGÊNIO PARA AS PLANTAS Tem importância em vários processos metabólicos da planta, como respiração, fotorrespiração e reações enzimáticas O oxigênio é uma molécula altamente eletronegativa, por isso tem grande capacidade de puxar elétrons

48 IMPORTÂNCIAS DO OXIGÊNIO PARA AS PLANTAS Na cadeia transportadora de elétrons o oxigênio é uma molécula extremamente importante por ser o aceptor final de elétrons. Desta forma a falta de oxigênio inibe a cadeia transportadora de elétrons, diminuindo a produção de energia na forma de ATP.

49 Cadeia Transportadora de Elétrons

50 IMPORTÂNCIAS DO OXIGÊNIO PARA AS PLANTAS Desta forma a falta de energia afeta o crescimento de raízes e parte aérea da planta BAIXO TEOR DE O 2 provoca anaerobiose, com baixa produção de energia, e produção e etanol que degrada as membranas

51 Taxa de crescimento das raízes primária de plântulas de milho e estágio de energia celular em função da pressão parcial de O 2 no substrato (Saglio et al., 1984).

52 Baixa disponibilidade de O 2 causa epinastia

53 ESTRESSE POR ALAGAMENTO Como algumas plantas sobrevivem em solos alagados?

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55 ESTRESSE POR ALAGAMENTO Como algumas plantas sobrevivem em solos alagados? Através de adaptações e estruturas especializadas provocadas, em grande parte, pelo hormônio etileno

56 Como algumas plantas sobrevivem em solos alagados? AERÊNQUIMA Aerênquima é um tecido formado pela planta em resposta á deficiência de oxigênio no solo. Resulta da morte celular programada de um grupo de células corticais da raiz localizada entre a endoderme e hipoderme.

57 Como algumas plantas sobrevivem em solos alagados? AERÊNQUIMA Aerênquima é um tecido formado pela planta em resposta á deficiência de oxigênio no solo. Resulta da morte celular programada de um grupo de células corticais da raiz localizada entre a endoderme e hipoderme. A formação do aerênquima é induzida por um aumento na concentração do etileno. Em raízes crescendo em condições de hipoxia, há um aumento na atividade de celulases, xiloglucanases e endotransglicosilases

58 Aerênquima em raízes de milho Normal Com aerênquima

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60 junco Typha

61 Espécie tolerante inundada com formação de raízes adventícias alteração morfológica

62 Detalhes da formação de raízes adventícias em espécie tolerante depois do secamento da área inundada alteração morfológica

63 Detalhes da formação de raízes adventícias e lenticelas caulinares hipertróficas em espécies tolerantes ao alagamento

64 Plantas de Sebastiania commersoniana (branquilho) inundadas por dois meses. Em A e B - lenticela caulinar hipertrófica (L) e em B raiz adventícia (Ra).

65 Lenticelas caulinares de planta controle (A) e de planta alagada por 60 dias (B) de S. commersoniana. Esclerênquima (Es) e espaços intercelulares (Ei).

66 Lírio amarelo Rizoma produz enzimas detoxificadoras de produtos gerados pala anaerobiose

67 ESTRESSE SALINO Altas concentrações de sal na costa marítima e em estuários Na agricultura, o problema maior é acumulação de sais provenientes da água da irrigação, principalmente em áreas que chove pouco (NE)

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69 Distribuição da irrigação no Brasil Área cultivada no Brasil: 66 milhões de hectares 3,63 milhões de hectares são irrigados, correspondendo à 5,5% da área cultivada Estes 5,5% de área representam 35% da produção agrícola nacional

70 Distribuição da irrigação no Brasil Área cultivada no Brasil: 66 milhões de hectares 3,63 milhões de hectares são irrigados, correspondendo à 5,5% da área cultivada Estes 5,5% de área representam 35% da produção agrícola nacional Conclusão: sem irrigação o Brasil passaria fome!

71 ESTRESSE SALINO Plantas glicófitas: pouca resistência à salinidade. Plantas halófitas: nativas de solos salinos

72 ESTRESSE SALINO Salinidade reduz o crescimento e a fotossíntese de espécies sensíveis Alta concentração de Na inativa enzimas e inibe síntese protéica

73 Propriedade da água do mar e da água de boa qualidade para irrigação mm: milimolar: 1.0 x 10-3 molar (moles/litro); 1 Mpa = 10 atm

74 PLANTAS GLICÓFITAS Sensibilidade das plantas glicófitas à salinidade altamente sensíveis: milho, cebola, citros, nogueira-pecã, alface, feijoeiro Moderadamente tolerante: beterraba e tamareira

75 PLANTAS HALÓFITAS Atriplex (erva-sal) Uso forrageiro (qualidade semelhante à alfafa) Tolera até mg L -1 de sais no solo Usada no NE para diminuir impacto ambiental decorrente da salinidade, absorve grande quantidades de sal Tem glândulas de sal