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Emerson Alves da Silva
Proc. 12/08875-3
Secretaria do Meio Ambiente
Instituto de Botânica
Núcleo de Pesquisa em Fisiologia e BioquímicaInstituto de Botânica
Efeitos da Alta Concentração Atmosférica de CO2 em Câmaras de Topo
Aberto e Sistema FACE sobre a Fotossíntese e os Mecanismos Naturais de Resistência do Cafeeiro à Ferrugem
EQUIPE
Dr. Emerson Alves da Silva - IBt/SP
Dra. Marcia Regina Braga – IBt/SP
Dra. Raquel Ghini – Embrapa Meio Ambiente
Eunice Batista Reis – Aluna de Doutorado PPG IBt
Dr. André Torre Neto – Embrapa Instrumentação
Financiamento
Auxílio Reg.12/08875-3
Embrapa – Instituto de BotânicaFACE
Efeitos da Alta Concentração Atmosférica de CO2 em Câmaras de Topo Aberto e Sistema FACE sobre a Fotossíntese e os Mecanismos
Naturais de Resistência do Cafeeiro à Ferrugem
Perspectivas:
- 1º Experimento com Café x Alto CO2 – OTC e FACE;
- 2 cultivares (Catuaí e Obatã) x 2 [CO2] x infectadas e ñ-infectadas
(Hemileia vastatrix - Ferrugem do Cafeeiro);
- Sazonalidade favorável (verão úmido/quente E inverno seco/frio);
- Importância econômica do Café e influência econômica da Ferrugem
EXPERIÊNCIAS DO GRUPO
AIDAR, M. P. M. ; MARTINEZ, C. A. ; COSTA, A.C.; COSTA, P.M.F.; DIETRICH,
S.M.C.; BUCKERIDGE, M.S. Effect of atmospheric CO2 enrichment in the establishment of jatobá
seedlings (Hymenaea courbaril L. - Caesalpinaceae). Biota Neotropica, Campinas, v. submit, n.v2-1,
p. 1-10, 2002.
SOUZA, A.P.; GASPAR, M.; SILVA, E. A. ; ULIAN, E.C. ; WACLAWOVSKY, A.J. ; NISHIYAMA-JR,
M. ; SANTOS, R.V. ; TEIXEIRA, M.M.; SOUZA, G.M.; BUCKERIDGE, M. S. Elevated CO2
increases photosynthesis, biomass, productivity and modifies gene expression in sugarcane. Plant,
Cell and Environment, v. 31, p. 1116-11127, 2008.
KRETZSCHMAR, FERNANDA DOS SANTOS ; AIDAR, M ; SALGADO, I ; BRAGA, M ; AIDAR, M.
P. M. ; SALGADO, IONE ; BRAGA, M. R. ; BRAGA, MARCIA REGINA . Elevated CO2 atmosphere
enhances production of defense-related flavonoids in soybean elicited by NO and a fungal elicitor.
Environmental and Experimental Botany, v. 65, p. 319-329, 2009.
OLIVEIRA, V. F.; ZAIDAN, L. B. P.; BRAGA, M. R. ; AIDAR, M. P. M.; CARVALHO, M. A. M. .
Elevated CO2 atmosphere promotes plant growth and inulin production in the cerrado species
Vernonia herbacea. Functional Plant Biology (Print), v. 37, p. 223-231, 2010.
OLIVEIRA, V. F.; SILVA, E. A.; ZAIDAN, L. B. P.; CARVALHO, M. A. M. . Effects of elevated CO2
concentration and water deficit on fructan metabolism in Viguiera discolor Baker. Plant Biology
(Stuttgart), v. 14, p. 1-12, 2012.
GÓRIA, MARINA MELONI ; Ghini, Raquel ; Bettiol, Wagner. Elevated atmospheric CO2
concentration increases rice blast severity. Tropical Plant Pathology (Impresso), v. 38, p. 253-257,
2013.
Pesquisa Fapesp 211 – Set 2013 Carlos Fioravanti
1. Experimento sob condições climáticas controladas em estufas do tipo “Open top chambers” (OTCs)
2. Experimento em FACE (Free-air CO2 enrichment) na Embrapa Meio Ambiente - Jaguariúna-SP
Avaliar os efeitos de elevadas concentraçõesatmosféricas de CO2 sobre:As respostas fotossintéticas e de resistêncianatural e induzida em cultivares de café(Coffea arabica L.) com diferentes grausresistência à ferrugem, mantidos sobcondições de laboratório em câmaras de topoaberto (OTCs) e de campo em sistema FACE.
OBJETIVOS
Coffea arabica cv. Catuaí IAC 144 e
Obatã vermelho IAC 1669-20 germinados em casa de vegetação
Transferidos aos 6/7 pares de folhas p/
vasos com substrato Plantmax ®Café
Curvas A x RFA (IRGA Li-Cor 6400 XT)
16 dias
22 dias
32 dias
68 dias
82 dias
96 dias
Carboidratos
*Açúcares solúveis totais
*Açúcares redutores
*Amido
18 dias
39 dias
25 dias
82 dias
96 dias
*Monossacarídeos *Oligossacarídeos
(HPAEC/PAD 18 dias
Cultivados em OTCs *380 ppm CO2*760 ppm CO2
101dias
Ensaio em OTC´s (mai/jul 2012)
Inoculação com esporos de H. vastatrix raça II(suspensão urediniospóros 200mg/mL)
Aos 16 dias de cultivo em OTC
Coletas de folhas nos tempos: 0h, 24h, 48h , 96h, 7d, 14d e 28dias após inoculação
Congresso Fisiologia Vegetal 2013
Inoculação natural por H.vastatrix presente noambiente
Determinações mensaisde taxas de trocas gasosasde 3 plantas de cada cv. 2anéis/tratamento
(380 ppm e 550ppmCO2) utilizando IRGALiCor 6400 XT
estação seca (maio –agosto)estação úmida (outubro-janeiro)2012 e 2013
Coletas mensais de folhasp/ análises
Maceradas N líq.,liofilizadas earmazenadas em freezer(-20ºC)
Ensaio no FACE iniciado em novembro de 2011
Marcadores de resistência induzida
Determinação da atividade de peroxidases
(Urbanek et al., 1991)
Determinação da atividade de quitinases
(Wirth & Wolf ,1990)
Determinação de fenóis solúveis
totais (Swain & Hillis, 1959)
Determinação de lignina
(Stadnik & Buchenauer, 2000)
Determinações nos cafeeiros cultivados em OTCs e em FACE
Metabolismo
C e N
AST(Dubois,1956)
AR(Somogyi-Nelson, 1946)
Amido(Amaral et al.,2007)
Análise qualitativa dos carboidratos
solúveis HPLC (Carvalho et al., 1997)
Análises de discriminação isotópica de
carbono
Razão C/NAnálise do perfil
metabólico (Roessner et al. 2001
modificado)
Determinações nos cafeeiros cultivados em OTCs e em FACE
0
5
10
15
20
Am
ax,
(µm
ol
m-2
s-1)
Catuaí 380ppm Obatã 380ppm
Catuaí 760ppm Obatã 760ppm
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
16d 22d 32d 68d 82d 93d
DF
FF
A, (µ
mo
l m
-2 s
-1)
Dias
Taxa assimilação líquida máxima (Amax) de carbono e pontos de compensação (PC) e saturação (PS) luminoso de plantas de cafeeiros arábica das cultivares Catuai (CAT) e Obatã (OBA), submetidos às atmosferas de 380 e 760ppm de CO2.
Resultados : 1º ensaio em OTC´s (mai/jul 2012)
• Os maiores valores médios de Amax foram aos 16 dias de cultivo sob ↑[CO2]atm .
• As curvas A x RFA indicaram RFAsat de 800
µmol fótons m-² s-¹ para as duas cultivares sob
↑[CO2]atm;
• Sob atmosfera ambiente os valores foram em média de
600µmol fótons m-2 s-1.
20
22
24
26
28
30
32
34
36
18 25 46 82 96
D
DIA
CATUAI 380
CATUAI 760
OBATA 360
OBATA 760
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
18 25 46 82 96
%
N
DIA
CATUAI 360
CATUAI 760
OBATA 360
OBATA 760
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
22,0
24,0
18 25 46 82 96
C/N
DIA
CATUAI 360
CATUAI 760
OBATA 360
OBATA 760
Razão C/N, %N e Discriminação Isotópica do Carbono (D) - OTCs
Maior acúmulo de AST eAR (até 39d) em geral;
sob ↑[CO2]atm CAT tende aacumular + AS enquantoOBA acumula + amido;
Aos 18 dias o incrementode Sacarose é maior emOBA independente de[CO2]atm
Perfil Oligo e Monossacarídeosaos 25d, 39d, 82d e 96d = dadosestão em análise!
Catuaí 380ppm Obatã 380ppm
folhas folhas com
lesões
nº lesões
esporuladas/
folha
folhas folhas com
lesões
nº lesões
esporuladas/
folha
94 ± 29 24 ± 14 24,7 ± 17,7 82 ± 23 0 0
Catuaí 760ppm Obatã 760ppm
folhas folhas com
lesões
nº lesões
esporuladas/
folha
folhas folhas com
lesões
nº lesões
esporuladas/
folha
92±21 23±12 24,8±18,9 83±14 0 0
Resultados : 2º ensaio em OTC´s (mar/abr 2013)
Ferrugem !!!
0
2
4
6
8
10
12
14
16
A, µ
mol
CO
2. m
-². s-
¹Resultados: Fotossíntese de cafeeiros Catuaí e Obatã cultivados
em FACE
Em andamento... Atividades Status
Experimento OTC´s (2º ensaio 2013)
Determinações bioquímicas Em curso
Experimento FACE
Determinações gasosas Em curso
(Jan/2014)
Determinações bioquímicas
Isotopia de carbono
Carboidratos
Em curso
(Jul/2014)
Inicio de Tese de Doutorado – Rodrigo Fazani Sanches
Interação Alto CO2 x disponibilidade hidrica – FACE
Colaboração Internacional com CIFC – Oeiras – Portugal.
FEV 2014
Núcleo de Pesquisa em Fisiologia e Bioquímica – Instituto de Botânica
Contato: [email protected]; [email protected];