Slide 1 - Produção Vegetal 2012-1

Relações Hídricas de Plantas
Introdução
Uso da água doce (Fig.)
A água e os ecossistemas naturais
(Fig. )
A água e a produção vegetal (Fig. )
Lago
Pântano
Floresta
pluvial
tropical
Floresta
semidecídua
Floresta
decídua
de verão
Estepe
com
arbustos
Semideserto
aberto
Deserto
Necessidade de água para a produtividade agrícola
8000
Produtividade (kg grãos/ha)
7000
6000
5000
4000
BRS 2121
3000
BR 205
2000
1000
0
10 DAF
15 DPF
30 DPF
Época de supressão da irrigação
50 DPF
Reduções:
93%
98%
Principais funções da água na planta
1.Principal constituinte do citoplasma (80 a 95% da
massa dos tecidos vegetais em crescimento);
2. Excelente solvente (mais abundante e eficaz);
3. Participação nas reações químicas como meio
(indireta) e como reagente ou produto (direta);
4. Estabilidade térmica;
5. Absorção dos minerais;
6. Participação direta e indireta na fotossíntese.
Estrutura da molécula de água
Figura
1:
Representação
esquemática da estrutura da molécula
de água onde se podem observar os
pares de elétrons compartilhados
(sombreados), e os pares isolados do
oxigênio (chaves).
Formação das pontes de hidrogênio
Figura 2: Exemplos de pontes de hidrogénio (linhas ponteadas): a) entre um grupo de átomos AH e
outro grupo de átomos B; b) entre duas moléculas de água; c) entre duas moléculas de amónia; d)
entre um grupo hidroxilo e uma molécula de água; e) entre um grupo carbonilo e um grupo imino.
Interação da molécula com superfícies polares e íons
Aumento do peso atómico 
Diminuição da densidade de carga 
Aumento do raio do íon 
Figura 2: A) e B) orientação das moléculas de água em relação a superfícies
carregadas; C) dimensões relativas de cátions hidratados, as áreas sombreadas
representam a “concha” de moléculas de água que envolve cada íon.
Propriedades da água
1. Alto calor específico
2. Alto calor latente de vaporização
3. Coesão
4. Adesão
5. Tensão superficial (Fig. 5)
6. Alta resistência elástica
7. Alta constante dielétrica
Figura 5: Demonstração esquemática da tensão de superfície. As forças de atração
entre as moléculas de água adjacentes (setas mais espessas) são maiores que entre
as moléculas de água e ar (setas mais finas). Esta diferença faz com que as moléculas
à superfície tendam a ser puxadas para o interior da água líquida.
Processos de transporte da água
1.Difusão
2. Fluxo em massa
3. Osmose
Exemplo de difusão
Figura 8: A água pode passar através das membranas das plantas (A) por difusão de
moléculas individuais através da bicamada lipídica da membrana e (B) por fluxo em massa
de moléculas de água através de um poro formado por proteínas integrais da membrana
chamadas aquaporinas.
O conceito de potencial hídrico
1. É uma expressão quantitativa da energia livre associada
com a água;
2. É definido em função de um padrão;
3. É influenciado por concentração, pressão, e gravidade;
4. Na célula vegetal (Fig.):
  p  s
5. Governa o fluxo de água na planta (Fig.);
6. É uma medida do estado hídrico da planta (Fig.).
Exemplos ilustrativos do conceito de potencial
hídrico e seus componentes
Exemplos ilustrativos do conceito de potencial
hídrico e seus componentes
Variação do potencial hídrico no SSPA
Potencial hídrico da planta sob diferentes condições de
crescimento e sensibilidade dos vários processos fisiológicos ao
potencial hídrico
Variação do potencial hídrico no SSPA ao longo do
processo de secagem do solo
Medição do potencial hídrico
Figure . O método da câmara de pressão para medir o potencial hídrico das
plantas. O diagrama à esquerda mostra um ramo inserido na câmara, a qual pode
ser pressurizada com um gás comprimido. O diagrama à direita mostra o estado da
coluna de água dentro do xilema em três momentos: (A) O xilema está intacto e
sob pressão negativa, ou tensão. (B) O ramo é cortado, fazendo com que a água
se retraia no tecido, distante da superfície do corte, em resposta à tensão no
xilema. (C) A câmara é pressurizada , trazendo a seiva do xilema de volta à
superfície do corte.
Absorção, Transporte e Perda de
Água pelas Plantas
• O sistema solo-planta-atmosfera (SSPA)
• A água no solo (Fig.)
• Absorção de água pelas raízes
O papel dos pelos radiculares (Fig.)
Absorção e transporte radial (Fig)
• Pressão de raiz vs gutação (Fig.)
Figura : (a) Representação muito simplificada duma planta; (b) Rede de resistências
correspondentes aos vários segmentos do SSPA; (c) Modelo simplificado em que o
modelo ramificado de (b) aparece como uma série linear de resistências hidraúlicas:
do solo (Rs ); das raízes (Rr); do caule (Rst) e das folhas (Rl), cada uma das quais
está representada por uma simples resistência; (d) O memso que em (c) mas
incluindo as capacitâncias (C) dos tecidos correspondentes. E representa a direção
e a intensidade da transpiração.
Figura : Diagrama onde se pode ver as relações entre o potencial hídrico do solo e o seu conteúdo em água para um solo arenoso e outro
argiloso. O valor convencional para a capacidade de campo é de –0,015 MPa, e para o ponto de murcha permanente (PMP) é de –1,5 MPa.
Abaixo dos –5 MPa toda a água está ligada higroscopicamente. Os valores médios para os vários tipos de plantas dependem do tipo de solo
(textura, dimensões dos poros) e da vegetação. Estes valores podem ser menores devido ao ajustamento das plantas a situações de deficiência
hídrica. As setas indicam os valores de potencial hídrico radicular que permitem retirar dois terços da água dum solo arenoso e metade da água
num solo argiloso.
A
B
Figure . A. A radish (Raphanus) seedling shortly after germination,
showing the root hair zone. B.A diagram of an enlargement of a
longitudinal section through a small portion of a root hair zone,
showing root hairs in contact with soil particles.
Figura 18: Maturação da endoderme numa
plântula de milho (Zea mays L.). Secções
transversais
foram
examinadas
ao
microscópio óptico após coloração com
Vermelho Sudão III (corante lipofílico). (a)
Secção a 4 cm do ápice, onde se pode
observar a endoderme primária com Bandas
de Caspary (setas brancas); (b) Secção a 12
cm do ápice. transição entre a endoderme
primária (setas) e secundária com lamelas de
suberina (coradas a vermelho); (c) Secção a
20 cm do ápice, o desenvolvimento
secundário já se completou e cada célula da
endoderme apresenta uma lamela de
suberina; (d) Início do desenvolvimento
terciário com paredes secundárias em forma
de U sobre a lamela de suberina; (e) Estado
avançado do desenvolvimento terciário com
uma deposição de material de parede
secundária em U mais desenvolvida.
Figura 26: Exemplos de
exsudação da solução xilémica
devida à pressão radicular, em
feijoeiro (Phaseolus vulgaris) à
esquerda e tomateiro
(Lycopersicon esculentum) à
direita. As fotografias foram
retiradas 5 minutos após a
excisão do caule de plantas bem
regadas
Figura 25: Experiência que
mostra a existência de
pressão radicular. A solução
excretada pela base do caule
está sujeita a uma pressão
que pode ser lida no
manómetro de mercúrio.
Transporte de Água no Xilema
• Estrutura do xilema (Fig.)
• O fenômeno de cavitação (Fig.)
• A teoria da coesão-tensão para ascensão da
água
Figura 24: As bolhas de ar que se formam no
xilema ficam contidas no elemento de vaso ou
no traqueídeo. A diferença de pressão
resultante da embolia faz com que o toro vede
as pontuações areoladas que existem no
elemento afetado. A tensão de superfície evita
que as bolhas passem através das perfurações
terminais dos elementos. A água continua a fluir
à volta do elemento de vaso bloqueado.
TRANSPIRAÇÃO
(Fig.)
• Controle estomático da transpiração (Fig.)
• Regulação pela camada limítrofe (Fig.)
• Vantagens (Fig.)
Evaporação vs Transpiração
Estrutura da folha
Dilema: absorção de CO2 vs perda de água
Mecanismo de abertura e fechamento dos estômatos
+ ABA
Martin et al. (1999)
Uma das vantagens da transpiração:
dissipação térmica
Outra vantagem: absorção de nutrientes
Efeito do estresse (déficit hídrico) na absorção de nutrientes do girassol (12 cvs.)
Tratamento
Si
(mg/planta)
K
(mg/planta)
Ca
(mg/planta)
P
(mg/planta)
Sem estresse
4,3
101,4
19,0
2,8
Com estresse
1,9
7,3
10,0
1,4