Fisiologia do estresse abiótico

24/10/2012
Estresse Abiótico em Plantas
Conceito de estresse:
FISIOLOGIA VEGETAL
Estresse abiótico em plantas
É um fator externo que exerce uma influência desvantajosa sobre a
planta
Plantas sob estresse apresenta:
• Redução no crescimento da planta (alterações morfológicas)
• Alterações nas atividades fisiológicas e metabólicas
Pombal – PB
• Redução na produtividade das espécies
Resposta das plantas ao estresse abiótico
Tipos de estresse
Dois tipos:
• Estresses bióticos
→ Pragas
Estresse reduz o rendimento das culturas
culturas
Rendimento
Recorde (t)
Rendimento
médio (t)
Perca
estresse
biótico (t)
Perca
estresse
abiótico (t)
Perca
estresse
abiótico (%)
Milho
19,30
4,60
1,95
12,70
65,80
Batata
94,10
28,3
17,78
50,90
54,10
Trigo
14,50
1,88
0,73
11,90
82,10
Beterraba
121,00
42,6
17,10
61,30
50,70
Sorgo
20,10
2,83
1,05
16,20
80,60
→ Doenças
→ Plantas daninhas
• Estresses abióticos
→ Déficit hídrico
→ Salinidade do solo e da água
→ Temperaturas supra ótimas
→ Encharcamento (deficiência de O2)
→ Nutrientes e luz
1
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Resposta das plantas ao estresse abiótico
Resposta das plantas ao estresse abiótico
A resistência ao estresse pode ser agrupado em duas categorias:
• Mecanismos de evitação: evita que a planta seja exposta ao estresse
abiótico
• Mecanismos de tolerância: permite com que a planta conviva com
o estresse abiótico imposto
Extremas
2
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Déficit hídrico e resistência a seca
É todo conteúdo de água de um tecido ou célula que está abaixo do
conteúdo de água mais alto exibido no estado de maior hidratação
Efeito do déficit hídrico sobre a planta
• Desbalanço nutricional: ↓ na absorção do K, Ca, N, P, entre outros
• Redução no potencial hídrico
• Redução na absorção de água do solo
• Fechamento estomático
• Redução na fixação do CO2
• Redução na fotossíntese
• Redução no crescimento e na produção
-2
-1
Condutância estomática (mol m s )
Estresse hídrico em mamona
1.8
Y = 1,99 [1-exp -0,014 X] (R2=0,9503)
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
60
80
100
120
140
Lâmina de irrigação (%)
3
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30
-1
Fotossíntese (µmol CO2 m s )
-2
-2
-1
Transpiração (mmol H 2O m s )
12.0
11.5
11.0
10.5
10.0
Y = 11,66 [1-exp -0,032 X] (R2=0,8340)
9.5
Y = 27,70 [1-exp -0,04 X] (R2=0,8453)
29
28
27
26
25
24
9.0
60
60
80
100
120
80
140
100
120
140
Lâmina de irrigação (%)
Lâmina de irrigação (%)
Déficit hídrico e resistência a seca
Déficit hídrico e resistência a seca
• Estratégias de resistência a seca
• Estratégias de resistência a seca
→ Redução na área foliar
♦
Redução no volume celular
♦
Diminuição na pressão de turgor
♦
Concentração de solutos na célula
→ Redução do número de folhas por planta
Benefício: reduz a área foliar exposta ao ambiente (↓ transpiração)
→ Abscisão foliar
♦
Redução na síntese de auxina e citocinina
♦
Estímulo a produção de etileno
Benefício: reduz a área foliar exposta ao ambiente (↓ transpiração)
→ Fechamento dos estômatos
♦
Hidropassivo: ativado por umidade relativa do ar baixa
♦
Hidroativo: redução da pressão de turgor nas células-guardas
em virtude da redução no conteúdo de solutos estimulado ABA
Benefício: reduz a perda de água para o ambiente (↓ transpiração)
4
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Déficit hídrico e resistência a seca
• Estratégias de resistência a seca
→ Aprofundamento das raízes em direção ao solo úmido
Déficit hídrico e resistência a seca
• Estratégias de resistência a seca
→ Ajuste osmótico
♦
Redução na área foliar
♦
Redução no consumo de CO2 e energia na parte aérea
♦ Açúcares
♦
Maior translocação de assimilados para o sistema radicular
♦
Benefício: aumenta a capacidade de captação de água do solo
→ Ajuste osmótico
♦
Potencial hídrico da planta < potencial hídrico do solo
(absorção de água pela planta)
♦
Tolerância a seca: ↓ potencial osmótico → ↓ potencial hídrico
Como a planta reduz seu potencial osmótico-hídrico interno?
totais
Ácidos orgânicos
♦ Aminoácidos
♦
Íons inorgânicos (K+)
♦
Solutos compatíveis: prolina, sorbito, manitol e glicina betaína
Benefício: a planta continua absorvendo água do solo por mais
tempo
5
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Déficit hídrico e resistência a seca
Salinidade do solo e da água
• Estratégias de resistência a seca
→ Deposição de cêra na folha
♦
Cutícula torna-se mais espessa
♦
Redução da perda de água pela epiderme
→ Alteração na dissipação de calor
♦ Reduz a perda de calor por transpiração
Áreas cultivadas no mundo: 20 %
Áreas irrigadas: 50 %
Causas da salinização:
Homem (antropogênicas): manejo de fertilizantes
manejo da irrigação
água de má qualidade
♦ Perda de calor por convecção (pelo vento)
Ambientais: baixa precipitação pluviométrica
altas temperaturas
alta demanda evaporativa
Efeito da salinidade sobre a planta
• Desbalanço nutricional (K+ e Ca2+ → Na+)
(NO3- e H2PO4- → Cl-)
• Toxidez por íons: Cl- e Na+
• Efeito osmótico
→ Redução no potencial osmótico – hídrico
→ Redução na absorção de água do solo
→ Fechamento estomático
→ Redução na fixação do CO2
→ Redução na fotossíntese
→ Redução no crescimento e na produção
6
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1.8
-2
-1
Condutância estomática (mol m s )
Estresse salino em melancia
Y = 1,50 - 0,095 X (R2 = 0,71)
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
-1
Níveis de salinidade (dS m )
34
-1
Fotossíntese (µmol CO2 m s )
-2
-2
-1
Transpiração (mmol H2O m s )
12.0
11.5
11.0
10.5
10.0
Y = 11,73 - 0,16 X - 0,04 X2 (R2 = 0,84)
9.5
34
Y = 33,39 - 0,29 X (R2 = 0,92)
33
33
32
32
31
9.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
Níveis de salinidade (dS m-1)
4.0
4.5
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
Níveis de salinidade (dS m-1)
7
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Estresse causado por temperaturas extremas
• Estresse por altas temperaturas
-1
Produção comercial (Mg ha )
80
Y=82,89-7,85 (R2=0,96)
75
♦
→ Reemissão da radiação solar
65
→ Perda de calor por ação do vento
60
♦
Plantas C3 e C4: 40 a 45ºC
♦
Em plantas C3 altas temperaturas são mais prejudiciais:
→ Reduz a temperatura através da transpiração
55
50
fotorrespiração
45
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
-1
Níveis de salinidade (dS m )
♦
Estresse causado por temperaturas extremas
Efeitos causados por altas temperatura
♦
Plantas CAM: 60 a 65ºC
70
Redução da fotossíntese e respiração
Plantas C4 e CAM: não apresentam fotorrespiração detectável
Estresse causado por temperaturas extremas
Efeitos causados por baixas temperatura
♦
Redução na fotossíntese e respiração
→ RS: consome carboidratos
♦
Redução na absorção de água e nutrientes
→ Ponto de compensação: temperatura na qual o que é produzi-
♦
Redução na translocação de fotoassimilados
♦
Desnaturação de proteínas e perda da atividade enzimática
→ FS: produz carboidratos
do pela fotossíntese é consumido pela respiração
♦
Redução na estabilidade das membranas celulares
→ Causam perdas de íons
♦
Desnaturação de proteínas e perda da atividade enzimática
♦ Redução
♦ Amarelecimento
♦
e senescência foliar
Redução no crescimento e rendimento das plantas
no crescimento e rendimento da planta
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Estresse causado por deficiência de oxigênio
Estresse causado por deficiência de oxigênio
Efeitos causados por falta de oxigênio
♦
Inibição da respiração
♦
Síntese de etileno
♦
Senescência da planta
Síntese de etileno e senescência da planta
9
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Estresse causado por deficiência de oxigênio
Adaptações da planta ao déficit de oxigênio
• Aplicação de pretratamento com falta de oxigênio moderado
Estresse causado por deficiência de oxigênio
Adaptações da planta ao déficit de oxigênio
• Aplicação de pretratamento com falta de oxigênio moderado
Aerênquimas
é
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24/10/2012
Raízes pneumatófagas
Estresse oxidativo
Espécies de oxigênios reativos
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Eliminação de espécies de oxigênios reativos pela planta
Problemas causados EORs:
• Dano a membranas celulares
• Destruição de proteínas
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