estresses ambientais em vegetais
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ORGANIZAÇÃO DO AULA :
Tipos de estresses ambientais
Introdução: Estresses Ambientais (Conceito e respostas do estresse em vegetais)
Principais fatores de estresse
Atividade individual
ESTRESSE
Desvio significativo das condições ótimas para a vida (Lancher, 2000)
Induz mudanças e respostas em todos os níveis
funcionais dos organismos
Podem ser: Reversíveis e Permanentes
Um Fator externo que exerce uma influência desvantajosa para o vegetal (Taiz & Zeiger, 2002)
ESTRESSE:
- Papel importante
- Compreender os processos fisiológicos subjacentes aos danos causados pelo estresse
Distribuição de espécies de vegetais Solo e Clima
- Mecanismos de adaptação e aclimatação de plantas a estresses ambientais
IMPORTÂNCIA AGRÍCOLA E AMBIENTAL
RESPOSTAS DAS PLANTAS AO ESTRESSE
ADAPTAÇÃO- Resistência genética determinada
adquirida por processo de seleção durante gerações
ACLIMATAÇÃO
TOLERÂNCIA
- Adaptação dos organismos a condições de ambiente diversas das habituais
anteriores
- Permitem a planta suportar o estresse- Varia de espécie
Exemplos: - Ervilha (Pisum sativum): 20ºC- Soja (Glycine Max): 30ºC
Salinidade: Reduz o crescimento e a fotossíntese de espécies sensíveis
INDUZ: Respostas morfológicas, fisiológicas e bioquímicas nas plantas • Variam:- dependendo do genótipo - estado de desenvolvimento
ESTRESSE SALINO
No geral: Estresse salino restringe o crescimento das plantas
necrose de células do sistema
radicular e da parte aérea
Efeito Permanente:
Morte da planta
Ambientes com [ ] de sal: Ambiente costeiros e de estuários
Fatores iônicos
Fatores osmóticos Efeitos do sal sobre as plantas:
ESTRESSE SALINO
Fatores osmóticos:
- resulta de elevadas concentrações de sais dissolvidos na solução do
solo
- reduz o potencial osmótico desta solução
- diminui a disponibilidade de água para a planta
Fatores iônicos:
- refere aos íons absorvidos pela planta
ESTRESSE SALINO
• Apresentam mecanismos de exclusão de Na+ e Cl- : estruturas
morfológicas (glândulas secretoras e pêlos vesiculares) glândulas secretoras: eliminam ativamente os sais presentes nas
folhas pêlos vesiculares: - Células epidérmicas modificadas- Acumulam sais no protoplasto - Morrem e depois são substituídos por novos
• Plantas tolerantes à elevadas concentrações de sal : Halófitas
• Apresentam habilidade de extrair sais do solo- Exemplos: Atriplex (erva-sal) : Impactos Ambiental
ESTRESSE SALINO
- não são capazes de se desenvolver em ambientes com elevadas
concentrações salinas
- Ambientes [ ] de sais: Crescimento reduzido
- Lentamente sensíveis: Milho, cebola, citrus, alface, feijão
• Glicófitas: “Plantas doces”
• Moderadamente tolerante: tamareira e beterraba
ESTRESSE HÍDRICO
Falta ou excesso 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
* 04/04/2013: Seca e ataque de lagartas prejudicam produtividade da soja na BA (Globo.com) - 52 sacas por hectare caiu para 37 sacas
DEFICIT HÍDRICO E A TRANSLOCAÇÃO DE ASSIMILADOS
• Diminui indiretamente a quantidade de fotoassimilados translocados
- Reduz a fotossíntese
- Reduz o consumo de assimilados das folhas em expansão
ESTRATÉGIAS DE ACLIMATAÇÃO AO DÉFICIT HÍDRICO
• Diminuição da área foliar
• Crescimento acentuados das raízes• Fechamento estomático
• Abcisão foliar
• Melhoramento genético• Ajuste osmótico
- DIMINUIÇÃO DA ÁREA FOLIAR• Falta de água
- Contração celular
- Afrouxamento da parede
- Redução no turgor: diminuição do volume celular; alongamentodas raízes
Redução na expansão celular e foliar
- ABSCISÃO FOLIAR
- Déficit de água: estimula a produção de etileno
- Folhas de Gossypium hirsutum: Estresse Hídrico
MODERADO HIDRATADAS SEVERO
- CRESCIMENTO ACENTUADOS DAS RAÍZES
- Acentua o aprofundamento das raízes no solo úmido
- Com a redução da expansão foliar Sobra mais
fotossintetizados para a parte radicular
- FECHAMENTO ESTOMÁTICO
- Sinal vem geralmente da raízes
- Hormônio ABA: Ácido Abcísico
- CAUSA: Fechamento dos estômatos, diminuindo a transpiração, inibe o crescimento da planta e o seu desenvolvimento
- Inibe a bomba de prótons; Indução da saída de Potássio pelo ABA
- MELHORAMENTO GENÉTICO
- Em estudos: Alta dificuldade
- Obtenção de cultivos produtivos, adaptados às condições adversas
- Rendimento baixos das culturas
- AJUSTE OSMÓTICO
- Aumento no conteúdo dos solutos no citosol das células
- Auxiliar a manter o equilíbrio hídrico da planta
- Solutos acumulados (solutos compatíveis) são: Prolina, álcóois de açucar (sorbitol e manitol) e a amina quartenária (betaína)
- Prolina:
• Acumulada em função do aumento de glutamato
• Um dos principais osmóticos acumulados durante o ajuste osmótico
- Perda de água e ganho de carbono pela beterraba (Beta vulgaris): com ajuste osmótico; e o feijão-de-corda (Vigna unguiculata): sem ajuste osmótico
- Ajuste osmótico promove a tolerância a desidratação
- Mas não tem um efeito maior sobre a produtividade
ANOXIA
• DEFICIÊNCIA DE OXIGÊNIO NOS SOLOS (FALTA TOTAL)
As raízes: obtêm O2 suficiente para a respiração aeróbica diretamente do espaço gasoso do solo
bloqueio da difusão do oxigênio na fase gasosa
Hipoxia: Reduzida concentração de O2
SOLOS ALAGADOS:
ANOXIA• IMPORTÂNCIA DO OXIGÊNIO
Altamente eletronegativo : Possui grande capacidade de puxar elétrons
Tem importância em vários processos metabólicos da planta: Respiração, Fotorrespiração e reações enzimáticas
Importante aceptor de elétrons na cadeia respiratória
Falta de oxigênio: Diminui a produção de ATP
ANOXIA
Formação de pneumatóforos (raízes respiratórias)
ESTRATÉGIAS PARA OBTENÇÃO DE OXIGÊNIO
Presença de muito parênquima aerífero na raiz
Plantas aquáticas (Nymphaeae) e arroz irrigado - submersão induz o
alongamento celular (etileno) do pecíolo ou entrenós
- orgãos são estendidos captação de O2
- Nenúfar: Nymphoides peltata
ANOXIA
Ativação de organismos anaeróbicos: que podem liberar substâncias tóxicas às plantas
Danos às raízes: pouco ATP é produzido (energia insuficiente)/ Produção de lactato e etanol: tóxicos para as células
Raízes danificadas pela falta de O2 prejudicam a parte aérea:
- há deficiência na absorção de íons e no seu transporte
para o xilema e deste para a parte aérea
- faltam íons nos tecidos em desenvolvimento e expansão
• ALTERAÇÕES:
ANOXIA
Plantas de Sebastiana commersoniana (branquilho) inundadas por dois meses. Em A e B - lenticela caulinar hipertrófica (L) e em B raiz
adventícia (Ra) – (Rosana et al.1998)
ANOXIA
• A ocorrência de hipertrofia de lenticelas tem sido relatada em
várias espécies arbóreas sujeitas ao alagamento (Medri & Correa
1985, Lobo & Joly 1995, Pimenta et al. 1996, Medri et al. 1998)
• Havendo sugestões de que as mesmas são importantes na
difusão de oxigênio para as raízes (Pimenta et al. 1996, Medri et al.
1998)
• Importantes na eliminação de metabólitos potencialmente
tóxicos (Joly 1982, Medri et al. 1998)
ESTRESSE E OS CHOQUES TÉRMICOS
• Plantas: Podem sofrer superaquecimento
• ESTRESSE TÉRMICO
• Maior parte dos vegetais superiores: Tolerância de 45ºC
• Alta temperatura foliar
• Déficit hídrico
• Células/tecidos que não estão em crescimento ou estão desidratados
(sementes) podem sobreviver a temperaturas muito mais altas do
que os hidratados ou em crescimento ativo
• ALTERAÇÕES: Inibição da fotossíntese antes da respiração: diminuindo a reserva de carboidratos
ESTRESSE E OS CHOQUES TÉRMICOS
• Diminuição da estabilidade das membranas celulares
Diminuição da absorção da radiação solar: tricomas e ceras foliares/ folhas pequenas e bem divididas
• Excessiva fluidez dos lipídeos de membrana: Perda da função
• Diminui a força das ligações de hidrogênio e das interações eletrostáticas entre grupos polares de proteínas na fase aquosa da membrana
ADAPTAÇÕES
Isolamento térmico da casca: casca com fibras espessas: Proteção contra fogo
Produção de proteínas de choque térmico: forma mais efetiva de proteção ao calor – “chaperonas moleculares” – dobramento evitando sua deformação
RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO
• Espécies tropicais e subtropicais
• Temperaturas de resfriamento são diferentes das de congelamento
suscetíveis ao dano por resfriamento
• Espécies tropicais: milho, arroz, feijão, algodão, tomate e pepino são sensíveis ao resfriamento
• Abaixamento brusco de temperatura causa DANOS POR RESFRIAMENTO: retardando o crescimento
RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO
• Dano por resfriamento pode ser minimizado se a exposição ao frio for
lenta e gradual
• Dano por congelamento ocorre a temperaturas abaixo do ponto de
congelamento da água
RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO
Respostas ao dano por resfriamento (perda de função de membrana)
Folhas danificadas: apresentam inibição da fotossíntese Translocação mais lenta de carboidratos Taxas de respiração mais baixa Inibição de síntese protéica Aumento da degradação de proteínas
existentes
RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO• A formação de cristais de gelo e a desidratação de protoplasma
matam as células
• Algumas lenhosas se aclimatam a temperaturas muito baixas
espécies nativas de cerejeiras e ameixeiras elevado grau de tolerância a baixas temperaturas
RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO
• Indução gênica durante a aclimatação ao frio
A desestabilização de proteínas acompanha tanto o estresse por calor quanto pelo frio
A expressão das proteínas anti-congelamento são reguladas por estresse pelo frio
Proteínas anticongelamento: liga à superfície dos cristais de gelo para evitar ou retardar seu crescimento
Síntese de açúcares e outras substâncias induzidas pelo frio
ADAPTAÇÕES
ATIVIDADE INDIVIDUAL
Atividade individual avaliativa para ser entregue na próxima aula:
- Fazer uma resenha crítica de um artigo que enfoque a importância e os
possíveis impactos econômicos (agricultura/meio ambiente) do estresse
ambiental sobre espécies de vegetais do cerrado brasileiro- Pontos distribuídos: dentro dos 10% de pesquisa do total distribuído
http://www.portalangels.com/espaco-mulher/como-fazer/como-fazer-uma-
resenha-cientifica-dicas.html
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal. 3ª edição, Porto Alegre: Artmed
Editora, 2004. 719p.
KERBAUY, G.B., 2004. Fisiologia Vegetal. 1ª edição, Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2004. 452p.
LARCHER, W. Ecofisiologia Vegetal. São Carlos: Rima Artes e Textos, 2000. 531p.
Fisiologia do estresse: Departamento de Ciências Biológicas – ESALQ/USP – Prof. Dr. Paulo Castro.
Fisiologia do estresse: Universidade Federal Rural da Amazônia – Prof. Dr. Roberto Cezar .
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