fisiologia vegetal -...

Prof. Leandro Breseghelo

Fisiologia Vegetal

1) Introdução

A fisiologia vegetal é a parte da biologia que estuda o funcionamento do organismodas plantas, que inclui: a nutrição vegetal, o crescimento, a ação dos hormôniosvegetais e a floração.

Fisiologia Vegetal

2) Nutrição Vegetal

I) Elementos químicos essenciais às plantas

Macronutrientes: Elementos químicos necessários em quantidades relativamente grandes.

Micronutrientes: Elementos químicos necessários em pequenas quantidades.

Macronutrientes Micronutrientes

Hidrogênio (H) Cloro (Cl)

Carbono (C) Ferro (Fe)

Oxigênio (O) Boro (B)

Nitrogênio (N) Manganês (Mn)

Fósforo (P) Sódio (Na)

Cálcio (Ca) Zinco (Zn)

Magnésio (Mg) Cobre (Cu)

Potássio (K) Níquel (Ni)

Fisiologia Vegetal


I) Elementos químicos essenciais às plantas

Macronutrientes

C, H, O, N, P (são os principais constituintes das moléculas orgânicas) Ca (constituição da lamela média) K (regulador da pressão osmótica no interior da célula vegetal) Mg (componente da clorofila)

Micronutrientes

Na, Cl, Cu, Zn, Fe, B, etc. Atuam como co-fatores de enzimas Necessários em quantidades pequenas

Fisiologia Vegetal


II) Correção de solos deficientes em nutrientes

Adição de Adubos orgânicoso Restos de alimentoso Restos vegetaiso Fezes de animais

No processo de decomposição biológica (microrganismos) ocorre aliberação de elementos essenciais ao desenvolvimento das plantas.

Adição de Adubos químicoso Contém sais minerais com os seguintes macronutrientes: N, P, K

Obs.: A adubação excessiva pode causar a contaminação de lagos e rios, mortede animais, e possíveis problemas à saúde humana.

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Calagem: aplica-se carbonato de cálcio (CaCO3) para acorreção de solos ácidos (ricos em Al) ou NH4NO3 em solosalcalinos.


III) Absorção de água e sais pelas raízes

Local de absorção nas raízes: zona pilífera Após atravessar a epiderme:

A água se locomove em direção ao xilema via:

a) Simplasto: passando por dentro das célulasvia plasmodesmos.

a) Apoplasto: passando entre as células

Ao chegar na endoderme:

Simplasto

Apoplasto

Células contém estrias de Caspary (suberina)

o Ocorre a seleção dos sais minerais que entram no xilema

o Regulação da quantidade de água que pode entrar para dentro do xilema.

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IV) Condução da seiva Bruta

Pressão positiva da raiz Capilaridade

Fisiologia Vegetal



Sentido de condução da seiva bruta: raízes folhas Como a água sobe até as folhas?

Teorias existentes

I. Pressão positiva da raiz (contribui, mas não explica).o Transporte ativo de sais minerais para dentro do xilema (+).o Água penetra do solo para o xilema por osmose.o Problema: nem todas as plantas possuem esta característica.

II. Capilaridade (contribui, mas não explica).o As moléculas de água são capazes de subir espontaneamente em um

tubo de pequeno calibre.o Ocorre adesão entre moléculas de água e o tubo e também ligações de

hidrogênio entre as moléculas de água.o A água sobe até a força de adesão se igualar a força gravitacional.o Problema: o máximo que a água pode alcançar é meio metro de altura.

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III. Teoria da tensão-coesão (Teoria de Dixon)

I. Ocorre transpiração foliarII. A pressão dentro do xilema das folhas diminuiIII. Ocorre fluxo de água no sentido: caule folhasIV. A pressão dentro do xilema do caule diminuiV. Ocorre o fluxo de água no sentido: raiz cauleVI. A coesão entre as moléculas de água e a tensão

existente na coluna de água no xilema permitema subida da água desde a raiz até as folhas.

Transpiração

Fisiologia Vegetal

Teoria mais aceita atualmente


V) Nutrição orgânica das plantas

Plantas: autotróficas Produzem sua própria matéria orgânica por meio da fotossíntese CO2 + H2O + Luz C6H12O6 + O2

Trocas gasosas via estômatos

Estômatoo Estruturas

Duas células guarda (fotossintetizantes) Células subsidiárias (ao redor das cel. guarda) Ostiolo (abertura) entre as cel. guarda

CO2

O2

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V) Nutrição orgânica das plantas

Abertura

Entrada de K+Água entra nas células guardaCélulas guarda tornam-se túrgidasPromove a abertura do ostíolo

Fechamento

Saída de K+Água sai das células guarda

Células guarda tornam-se plasmolisadasOcorre o fechamento do ostiolo

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Abertura e fechamento estomático


Fatores que determinam a abertura dos estômatos:

a) Luminosidade

Estimula a abertura dos estômatos Maioria das plantas (abrem estômatos durante o dia) e os fecham (à noite) Dia luz fotossíntese abertura dos estômatos trocas gasosas

b) Concentração de gás carbônico (CO2)

Baixas concentrações de CO2 Estômatos abrem Altas concentrações de CO2 Estômatos se fecham

c) Disponibilidade de água

Pouca água no solo estômatos se fecham Muita água no solo estômatos abrem Adaptação à economia hídrica

Adaptação à fotossíntese

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Gráfico da transpiração (estomática + cuticular)

Fisiologia Vegetal

Transpiração cuticular


VI) Condução de seiva elaborada

Teoria mais aceita: Fluxo de massa (Hipótese de Munch)

Como a matéria orgânica se movimenta no floema?

Folhas (órgãos fonte)o Floema possui maior concentração dematéria orgânica.

Raízes (órgãos dreno)o Floema possui menor concentração dematéria orgânica

FloemaXilema

Transpiração

Fonte(folhas)

Dreno(raízes)

A água passa do xilema para o floema, onde existemaior concentração de matéria orgânica (osmose)

Ao atingir o floema a água empurra as moléculasorgânicas para o seu destino onde serão assimiladas

Então, o que faz com que a água se movimente no interior do

floema é a diferença de pressão osmótica existente

entre o órgão fonte (folhas) e o dreno (raízes)

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Glicose

Flo

em

a

Xilem

a

H2O

Folha

seiva elaborada

recebe glicose

ganha águapor osmose

volumeaumenta

Pressãoalta

seiva elaborada

perde glicose

perde águapor osmose

volumediminui

PressãoBaixa

Raiz

Fruto

fica hipertônica

fica hipotônica

seiva elaborada

perde glicose

perde águapor osmose

volumediminui

PressãoBaixa

fica hipotônica

Glicose

H2O

Condução da seiva elaborada

Fluxo de massa e seiva elaborada


VI) Condução de seiva elaborada

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Experimento do fluxo de massa

ClorofilaEnergia luminosa

6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2

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Fatores que interferem na Fotossíntese

• Ambientais:

Intensidade Luminosa

Concentração de

CO2

Temperatura

• Fatores Internos:

Hereditariedade

Estado de Nutrição

do vegetal

Forma e Posição

das folhas

Quantidade de Clorofila

Grau de abertura dos estômatos

Fisiologia Vegetal

Gráfico da absorçãode luz pela clorofila

Fatores que afetam a fotossínteseTemperatura

Ta

xa

re

lativa

de

fo

tossín

tese

Temperatura (ºC)

Fatores que afetam a fotossínteseLuminosidade

Ta

xa

re

lativa

de

fo

tossín

tese

Intensidade luminosa (lux)

Relação entre fotossíntese e respiração

•Fotossíntese: CO2 + 2 H2O C(H2O) + O2 + H2O

•Respiração: C(H2O) + O2 CO2 + 2 H2O

•A planta realiza fotossíntese duranteo dia ou durante a noite?

•E a respiração, é realizada duranteo dia ou durante a noite?

Ponto de compensação luminosa

Efeito da luminosidade sobre as taxas de fotossíntese e

respiração

Plantas de Sol e de Sombras

• Heliófitas: Muita luz; Alto ponto de

compensação fótica. “Plantas desol”

• Umbrófitas: Pouca luz; Baixo ponto

de compensação fótica. “Plantasde sombra”

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Plantas de Sol e Sombra

Plantas com Metabolismo CAM

Crassuláceas - Fecham os estômatos durante o dia e abrem-nos à noite para

captar CO2 e fabricar ácidos orgânicos. Ao amanhecer estes serão

degradados em CO2 novamente para a realização da fotossíntese.

Ex.:Kalanchoe

a) Auxina– Ácido Indolacético (AIA)– Descoberta por Charles Darwin (1881)– Local de produção: meristemas apical do caule, primórdios

foliares, folhas jovens, frutos e sementes

– Funções:

– I) Alongamento celular– II) Tropismos (movimentos vegetais)– III) Enraizamento de estacas– IV) Dominância apical– V) Desenvolvimento do caule e da raiz– VI) Efeito herbicida (2,4 – D)

Fitormônios

3) Hormônios Vegetais

a) Auxina

I) Alongamento celular

Membranaplasmática

Parede celular

Auxinasestimulam

Proteína bombeadora

de H+ Expansinas

Molécula de celulose

Molécula de celulose sofrem alongamento

Expansão da parede celular

Alongamento celular

Parede celular

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a) Auxina

II) Tropismos

As auxinas controlam os tropismos: movimentos de curvatura da planta em resposta aum determinado estímulo.

i. Fototropismo

Tipo de tropismo em que a fonte estimuladora do movimento da planta é a luz.

Quando a planta é iluminada a auxina migra para o lado oposto ao da luz

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i. Fototropismo

Caule: O excesso de auxina estimula o alongamento celular (fototropismo positivo)Raiz: O excesso de auxina inibe o alongamento celular (fototropismo negativo)

Caule

Raiz

luz luz luz

CauleFototropismo

(+)

↓auxina↑alongamento

↑ auxina↑ alongamento

AuxinaRaiz

Fototropismo (-)

Fisiologia Vegetal

Auxinas e gravitropismo

Plantas de tomate fotografadas no momento em que os vasos foram colocados em posição horizontal (à esquerda) e no dia seguinte (à direita).


ii. Gravitropismo (Geotropismo)

Tipo de tropismo em que a fonte estimuladora do movimento é a força gravitacional

Caule: gravitropismo negativoRaiz: gravitropismo positivo

raiz caule

Força da gravidade faz com que a auxina se acumule na

região inferior da planta.

Planta em posição horizontal

Caule↑auxina↑alongamento

Raiz↓auxina↑alongamento

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a) Auxina

III) Enraizamento de estacas

Por estímulo da auxina, raízes adventícias podemsurgir a partir de estacas (mudas).

IV) Desenvolvimento de raiz e caule

Raiz, mais sensível a auxina que o caule

Uma concentração que induza ocrescimento ótimo do caule, tem efeitoinibidor sobre o crescimento da raiz.

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a) Auxina

V) Dominância Apical

A auxina produzida na gema apical do caule exerce inibição sobre as gemas laterais,mantendo-as em estado de dormência.

Se a gema apical for retirada (técnica de poda) as gemas laterais passam a sedesenvolver e novos ramos se desenvolvem.

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Efeito herbicida

Partenocarpia

Auxina impede a abscisão foliar


b) Citocinina

Funções na planta

I. Estimula a divisão celularII. Estimula a morfogênese (diferenciação dos tecidos da planta)III. Estimula o alongamento caulinarIV. Promove o retardo do envelhecimento da planta (senescência)V. Quebra a dominância apical e promove o desenvolvimento das gemas laterais.

Auxina e citocinina podem ser utilizadas em conjunto

para promoverem a diferenciação celular em vegetais e a formação de

plantas inteiras a partir de um conjunto de células (calo)

calo raízes Caules e folhas

Fisiologia Vegetal

Propagação Vegetativa In Vitro


c) Etileno (Gás Eteno – C2H4)

Funções na planta

I. Promove a germinação em plantas jovens.II. Promove o amadurecimento dos frutosIII. Promove o envelhecimento celular (senescência)IV. Estimula a floraçãoV. Promove a abscisão foliar (queda das folhas)

No cultivo de banana é comum realizar a queima da serragem, pois há liberação do gás etileno

Etileno promove o amadurecimento do fruto.

Etileno promove a queda das folhas (abscisão foliar)

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d) Giberelina

I. Promove o crescimento dos frutos partenocárpicosII. Promove o alongamento caulinarIII. Realiza a mobilização das reservas da semente para o embriãoIV. Quebra a dormência em sementes e gemas (primavera)

Germinação das sementes

Desenvolvimento de frutos partenocárpicos

(sem fecundação).

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Giberelinas

Uvas nas quais foi aplicada giberelina.

Efeito de diferentes concentrações de giberelina sobre o crescimento do caule de plantas anãs de ervilha

Microgramas de giberelina aplicada


e) Ácido abscísico (ABA)

I. Promove a dormência em gemas e sementes (inverno)II. Promove o fechamento estomático (falta de água no solo)III. Induz o envelhecimento de folhas, frutos e flores.

Sementes dormentes no período do inverno por ação do ácido abscísico

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3) Hormônios Vegetais (Fitormônios)

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Desconhecido;

acredita-se que seja

através do xilema.

Desconhecido;

acredita-se que

um dos locais de

sua produção seja

a extremidade das

raízes.

Estimula as divisões celulares

e o desenvolvimento

das gemas; participa da

diferenciação dos tecidos e

retarda o envelhecimento

dos órgãos.

Citocinina

Provavelmente

através do xilema

Meristemas, frutos e

sementes

Promove a germinação

de sementes e o

desenvolvimento de brotos;

estimula o alongamento do

caule e das folhas, a floração e

o desenvolvimento de frutos.

Giberelina

Células do floema

Meristemas do

caule, primórdios

foliares, folhas

jovens, frutos e

sementes

Estimula o alongamento

celular; atua no fototropismo,

no geotropismo, na dominância

apical e no desenvolvimento dos

frutos.

Auxina

TransporteLocal de produçãoPrincipais funçõesHormônio

Desconhecido;

acredita-se que seja

através do xilema.

Desconhecido;

acredita-se que

um dos locais de

sua produção seja

a extremidade das

raízes.

Estimula as divisões celulares

e o desenvolvimento

das gemas; participa da

diferenciação dos tecidos e

retarda o envelhecimento

dos órgãos.

Citocinina

Provavelmente

através do xilema

Meristemas, frutos e

sementes

Promove a germinação

de sementes e o

desenvolvimento de brotos;

estimula o alongamento do

caule e das folhas, a floração e

o desenvolvimento de frutos.

Giberelina

Células do floema

Meristemas do

caule, primórdios

foliares, folhas

jovens, frutos e

sementes

Estimula o alongamento

celular; atua no fototropismo,

no geotropismo, na dominância

apical e no desenvolvimento dos

frutos.

Auxina


Difusão através

dos espaços

entre as células.

Diversas partes da planta

Induz o amadurecimento

de frutos; atua na abscisão das

folhas.

Etileno

Provavelmente

através dos

vasos condutores

de seiva.

Folhas, coifa e caule

Inibe o crescimento;

promove a dormência

de gemas e de sementes; induz

o envelhecimento de folhas,

flores e frutos; provoca o

fechamento dos estômatos.

Ácido

abscísico


Difusão através

dos espaços

entre as células.

Diversas partes da planta

Induz o amadurecimento

de frutos; atua na abscisão das

folhas.

Etileno

Provavelmente

através dos

vasos condutores

de seiva.

Folhas, coifa e caule

Inibe o crescimento;

promove a dormência

de gemas e de sementes; induz

o envelhecimento de folhas,

flores e frutos; provoca o

fechamento dos estômatos.

Ácido

abscísico


Fisiologia Vegetal

Movimento dos Vegetais

Fisiologia Vegetal

Tipos de MovimentosMovimentos de Curvatura

• Tropismos (crescimento) – Orientado (+/-)

• Nastismos (Abertura e Fechamento) – Não-orientado

Movimentos de Deslocamento• Tactismo (transporte) – Orientado (+/-)

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Tropismos (Crescimento)

Fisiologia Vegetal

Fototropismo (Luz): Caule e raiz

Geotropismo (Força da gravidade)

Tigmotropismo (Contato): gavinha

Quimiotropismo (Subs. Químicas): Tubo polínico e óvulo.

Nastismos (abertura e fechamento)

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Fotonastismo (Luz): Pétalas.

Nictinastismo (F.Externos e TurgorCelular): Folíolos de leguminosas.

Seismonastismo (Mecânicos): Dormideira (Mimosa pudica)

Tactismo (transporte):

Quimiotactismo (anterozóide e arquegônio)

Fototactismo (Cloroplasto aproxima da luz fraca)

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4) Fotoperiodismo

É o mecanismo de floração que algumas plantas angiospermas possuem em respostaao período de luminosidade diária (fotoperíodo).

Fotoperíodo crítico: (FPC)

Valor em horas de iluminação que determina a floração ou não de uma planta. O fotoperíodo crítico é específico de cada espécie.

I. Plantas de dia-curto: Florescem quando a duração do período iluminado é inferior aoseu fotoperíodo crítico. Ex.: morangueiro e crisântemo

II. Plantas de dia-longo: Florescem quando a duração do período iluminado é maior que oseu fotoperíodo crítico. Ex.: íris, espinafre e alface.

III. Plantas indiferentes: A floração não depende do fotoperíodo. Ex.: Tomateiro, feijão decorda e dentálio.

Fisiologia Vegetal

Fisiologia Vegetal

Fitocromos e desenvolvimento

Fatores que afetam a conversão da forma inativa do fitocromo(Pr) para a forma ativa (Pfr) e vice-versa.

4) Fotoperiodismo

a) Plantas de dia-curto

Fotoperíodo crítico da espécie = 11 hs

16 hs 8 hs 8 hs 16 hs

Floresce quando submetida a um período de luminosidade inferior ao

seu fotoperíodo crítico.

Não floresce Floresce

Dia Noite Dia Noite

Verão Inverno

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4) Fotoperiodismo

a) Plantas de dia-longo

Fotoperíodo crítico da espécie = 15 hs

16 hs 8 hs 8 hs 16 hs

Floresce quando submetida a um período de luminosidade superior

ao seu fotoperíodo crítico.

floresce Não Floresce

Dia Noite Dia Noite

Verão Inverno

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4) Fotoperiodismo

Estudos posteriores revelaram que não é o período de luminosidadediária que efetua a floração, mas sim o período de escuro ao qual a plantaé submetida.

Plantas de dia-curto: necessitam de uma “noite longa” para florescer

Plantas de dia-longo: necessitam de uma “noite curta” para florescer.

Fisiologia Vegetal

4) Fotoperiodismo

Interrompendo o período noturno por umbreve período luminoso a planta de dia-curto, não floresce, pois na verdade elanecessita é de uma “noite longa” contínua.

Não Floresce

Floresce

Interrompendo o período noturno por umbreve período luminoso a planta de dia-longo floresce, pois como ela necessita de“noite curta” para florescer a interrupçãoda noite longa faz com que a noite se tornecurta para planta e ela floresce.

Fisiologia Vegetal

Luz e estiolamento

Crescimento que ocorre na ausência de luz, enquanto a jovem planta está sob o solo.

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