Estresses ambientais em vegetais

21/08/2013

Prof: Msc. Heitor de Oliveira Braga

ESTRESSES AMBIENTAIS EM VEGETAIS

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

FATORES DE ESTRESSE (Lancher, 2000)

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

• Falta de água

Prejudica a produtividade e qualidade de produtos oriundos de vegetais

DÉFICIT HÍDRICO E A FOTOSSÍNTESE

Limita a fotossíntese no cloroplasto

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

ANOXIA

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


• 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


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


• 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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