FOTOSSÍNTESE II Crescimento & metabolismo do carbono. Marcos Buckeridge Departamento de Botânica IB-USP BIB 135 Fisiologia Vegetal

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1 FOTOSSÍNTESE II Crescimento & metabolismo do carbono Marcos Buckeridge Departamento de Botânica IB-USP BIB 135 Fisiologia Vegetal

2 Esquema geral da fotossíntese

3 Ciclo de Calvin RUBISCO O 2

4 (A) µmoles de CO2.m -2.s Respiração no escuro A saturação ocorre porque a RUBISCO atinge a sua velocidade máxima Ponto de compensação de luz -10 Radiação Fotosintéticamente Ativa

5 Saturação acima de 800 µmoles.m -2.s -1 Análise de uma curva de assimilação de folhas de jatobá Respiração Ponto de compensação de CO 2 = 70

6 Celula do Mesofilo Celula da bainha vascular Via C4 CO 2 Fluorescência Calor Via C3 PEPc CCL Gradiente de ph no tilacóide ATP Ácido com 4 carbonos 4H 2 O FSII Ciclo de Calvin 4H + O 2 Transporte de elétrons NADPH Figura 1 Esquema mostrando os principais passos do processo de fotossíntese e suas interrelações. (CCL= centro de captação de luz, fsii=fotossistema II, atp=adenosina trifosfato, nadph=nicotinamida adenosina difosfato reduzida. Note que na captação de gás carbônico há duas vias, a C3 e a via C4. Todos as vias levam ao mesmo lugar, que é produzir carboidratos que serão utilizados para o crescimento da planta Carboidratos CRESCIMENTO

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8 NOITE DIA

9 FOTOSSÍNTESE CAM Metabolismo ácido das Crassulaceae

10 Patchiness em fotossíntese CAM

11 FOTOSSÍNTESE C4

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13 Autofluorescência da clorofila em microscopia confocal

14 C3 C4 Fotorrespiração SIM NÃO Ponto Compensação CO temperatura ótima efic. quântica x temperatura diminui estável taxa transpiração saturação de luz >2000

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16 Parâmetros para avaliar o crescimento de plantas modificado de Lambers et al Abreviatura A A m [C] [N] C/N RAF MFA RMF TRF a TRF m TAL PN CNP TCR RMR TRR AFE TRC CER RMC Significado Taxa de assimilação de CO 2 Taxa de assimilação específica Concentração de carbono Concentração de nitrogênio Relação entre as %s de carbono e nitrogênio Razão de Área Foliar Massa Foliar por Área Razão de Massa Foliar Taxa de Respiração Foliar Taxa de Assimilação Líquida Produtividade de Nutrientes Concentração de Nutriente na Planta Taxa de Crescimento Relativo Razão de Massa da Raiz Taxa de Respiração Radicular Área Foliar Específica Taxa de Respiração do Caule Comprimento Específico da Raiz Razão de Massa de Caule Unidade preferencial µmol CO 2.m -2.s -1 µmol CO2.g -1 (massa foliar).s-1 mmol C. g -1 mmol N. g -1 sem unidade m 2.Kg -1 ou m 2.g -1 Kg. m -2 ou g. m -2 g.g -1 µmol CO 2.m -2 (área foliar).s -1 µmol CO2.g-1(massa foliar).s -1 g.m -2.dia -1 g(massa de planta)mol -1 (nutriente).dia -1 mol (nutriente).g -1 (massa de planta) mg.g -1.dia -1 g.g -1 µmol CO2.g-1(massa de raiz).s -1 m 2. Kg -1 µmol CO2.g-1(massa de caule).s -1 m.g -1 g.g -1

17 Intensidade luminosa (µmoles.m -2.s -1 ) Fotossíntese e crescimento em jatobá Taxa de mobilização relativa (aberto) Taxa de Crescimento Relativo (fechado)

18 Souza & Válio (Rev. bras. Bot. v.26 n.1 São Paulo mar. 2003

19 Metabolismo de carbono

20 Reservas, luz e carbono Santos et al., Plant Physiology, 2004, Vol 135 p.287

21 Santos et al., Plant Physiology, 2004, Vol 135 p.287

22 Estratégia Xg (ausência dos cot) x Ambientes Casa de Vegetação V/Ve PAR (µmol.m -2.s -1 ) Temp. ( C) Sem COT Com COT 1, * Sala de Crescimento dias Sem COT Com COT 1, * Mata dias Sem COT Com COT 0, * dias

23 Santos & Buckeridge, Annals of Botany, 2004, Vol 94 p.819

24 Santos & Buckeridge, Annals of Botany, 2004, Vol 94 p.819

25 Hymenaea in the future? Experiments in open top chambers ppm CO ppm CO 2

26 Neural network Net Photosynthesis to forecast - Training photosynthesis (Level 1) in Hymenaea 7 Photosynthesis (umol CO 2 m -2 s -1 ) Time (Hours) Measured Value estimated Value Barriga et al. Submitted to Ecological Modelling

27 Amax (µmol CO2 m -2 s -1 ) y = Ln(x) r = CO 2 atmospheric concentration (ppm) Figure 9 Responses of the light saturated net photosynthesis (Amax) for eophylls from Hymenaea courbaril seedlings with cotyledons to atmospheric CO2 concentrations. Values for 360 and 720 pmm CO2 concentrations were measured in our open top chambers; values for CO2 concentration of 120 and 1200 ppm were obtained through the A x Ci curves simulated by IRGA (Li-Cor 6400). Aidar et al V2 (2) (

28 DEVELOPMENTAL PARAMETERS % of change Stem length (cm) Size of eophyls Size of metaphyls Total leaf area (cm2) Relative leaf area Root:Shoot ratio Biomass (g) * Storage No Storage *

29 ? 1929 = ppm ppm ppm 18 Eophyll 26 Stomato index Metaphyll stomato index time (years) Cotyledons Without cotyledons Costa, Aidar, Viveiros Martinez and Buckeridge, unpublished

30 5 a 10 anos Sesbania virgata 19 Kg per Ton (70 Kg of CO2 per ton) ECOLOGICAL SUCCESSION anos Piptadenia gonoacantha 23 Kg per Ton anos (84 Kg of CO2 per ton) Schyzolobium parahyba 137 Kg per Ton (487 Kg of CO2 per ton) anos Dalbergia nigra 14 Kg per Ton (51 Kg of CO2 per ton) >100 anos Hymenaea courbaril In prep

31 Indice de desempenho fisiológico em alto CO2 Biomassa 720 Biomassa 360 EUA Assimilação 720 Assimilação 360

32 Performance de 5 spp de Leguminosae de diferentes estágios de sucessão Physiological em alto CO2. O percentual performances de diferença de biomassa of 5 foi dividido pelo percentual de diferença em assimilação fotossintética e multiplicado pela eficiência do uso da água-valores médios tropical legume species in high CO 2 120,00 Performance fisiológica em alto CO2 (% ms/%a.eua) Physiological performance in high CO2 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 Sesb Schizo Pipta Dalber Hyme Species Es pé cie s