Fatores que afetam o crescimento das plantas

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Fatores que afetam o desenvolvimento das plantas
Principais fatores ambientais que afetam o crescimento vegetal
Luz
Temperatura
Alta
Baixa
Disponibilidade de água
Salinidade
Gases
Oxigênio
Gás carbônico
Luz
A luz pode afetar diversos processos da planta além de ser fonte de energia para a fotossíntese
Provavelmente é o fator ambiental mais importante na sinalização para o crescimento da planta
Três características principais da luz tem efeito biológico:
Qualidade 
Direção
Quantidade
Luz: Qualidade
É definida pelo comprimento de onda do espectro luminoso
O espectro visível varia entre 400 e 700nm
As plantas tem pigmentos específicos que captam diferentes comprimentos de onda:
Criptocromo na faixa do azul (320-400nm)
Fitocromo - no vermelho (660-730nm)
Fotorreceptores de UV – no ultravioleta (280-320nm)
Luz: Direção
A direção da luz pode influenciar:
O crescimento orientado das plantas que resulta em curvatura: Fototropismo
Provavelmente um receptor de luz azul está envolvido na resposta da planta, intermediando a degradação diferencial da auxina.
Luz: Quantidade
A luz é uma forma de energia, pode ser medida em Watts/m2
Luz azul (400nm) tem o dobro da energia da luz infravermelha (800nm)
Pode ser subdividida em dois aspectos:
Intensidade
Duração do período de luz (fotoperíodo)
Luz: Duração
O Fotoperiodismo é uma resposta fisiológica das plantas ao fotoperíodo, ou seja, a duração do dia comparada com a duração da noite que varia ao longo das estações do ano.
Tipicamente o inverno tem noites mais longas e dias curtos. O verão tem dias longos e noites curtas. Na primavera, o comprimento do dia está aumentando e o da noite diminuindo. No outono, ocorre o inverso.
Baseando-se na quantidade de luz a que são expostas, as plantas alteram seus ritmos internos para determinar a época de brotamento, floração, perda de folhas e germinação de sementes
A percepção da duração do dia é regulada por um tipo especial de pigmento vegetal o Fitocromo.
A folha é o local de percepção do estímulo fotoperiódico
O fitocromo
O fitocromo é sensível à luz vermelha do espectro eletromagnético (660-730nm)
Localização intracelular: em membranas de retículo endoplasmático, mitocôndrias e etioplastos e talvez na membrana plasmática. A distribuição parece modificar-se em função da iluminação.
É mais abundante em tecidos meristemáticos (brotos, pontas de raiz), mas também está presente em folhas 
Em Arabidopsis, pelo menos 5 genes codificam para a seqüência protéica do fitocromo, o cromóforo é sempre o mesmo
O gene PHYA se expressa abundantemente apenas em plantas crescidas no escuro, sua expressão é inibida pela luz
Os genes PHYB-PHYE parecem ter expressão constitutiva, mas a quantidade de fitocromo produzida é bem menor, provavelmente atuam de modo cooperativo
Existem mutantes incapazes de sintetizar o fitocromo, apresentam respostas alteradas à luz
Fitocromo: tipos de respostas
Há dois tipos de respostas:
Rápidas- envolvem eventos bioquímicos. Ex. reações enzimáticas
Lentas- envolvem eventos morfológicos e de crescimento. Exemplo: indução floral
As respostas se distinguem pela quantidade de luz necessária:
Fluência muito baixa- não são reversíveis pelo vermelho longo (730nm). Ex: indução do crescimento de plântulas de aveia
Fluência Baixa- são reversíveis. Ex. germinação de algumas sementes fotoblásticas positivas 
Alta fluência- não são reversíveis. Ex: indução da síntese de antocianinas
Fotoperiodismo: interrupção da noite
A interrupção do período escuro com um flash de luz vermelha (660nm) inibe a floração da planta de dia curto
Um flash de luz vermelha seguido de um flash de vermelho longo (730nm), reverte o efeito
Uma seqüência de flashs, com a luz vermelha por último inibe a floração
Uma seqüência de flashs, com vermelho longo por último permite a floração, como se a noite não tivesse sido interrompida
Esse tipo de experimento demonstra a fotorreversibilidade das formas do fitocromo
Existem ainda plantas neutras, que são indiferentes à duração do fotoperíodo
Fotoperiodismo e outros eventos
Brotação de gemas dormentes
Abscisão foliar no outono
Formação de bulbos ao final da estação de crescimento
Germinação de alguns tipos de sementes
Ausência de luz: Estiolamento
O foto-controle da síntese de clorofila
Plantas crescidas no escuro, apresentam alongamento excessivo do caule, os primórdios foliares não se expandem e algumas vezes o gancho apical não se desfaz.
Cinco minutos diários de luz vermelha (660 nm) são suficientes para minimizar alguns desses sintomas, indicando a participação do fitocromo.
Fotoblastia: Importância ecológica 
Evita que plantas de sementes pequenas germinem em local muito sombreado, que impossibilita a sobrevivência das plântulas
Plantas de sombra geralmente tem sementes neutras e ricas em reservas
Fotomorfogênese: genes envolvidos
“O termo fotomorfogênese refere-se aos efeitos da luz sobre o desenvolvimento vegetal e o metabolismo celular.” (Taiz e Zeiger, 1998)
Como um todo, a fotomorfogênese é um processo complexo, que envolve uma grande quantidade de genes
Vários processos parciais podem ser isolados e cada um deles apresenta seus próprios mecanismos de controle a partir de sinais luminosos
O fitocromo participa da sinalização em vários desses processos
Alguns envolvem indução da expressão gênica, enquanto outros dependem de inibição
A construção desse tipo de mapa só foi possível com os avanços da biologia molecular 
No entanto, vários detalhes ainda estão sendo elucidados.
Fitocromo e expressão gênica
A forma Pfr do fitocromo induz a expressão dos genes que codificam para:
Subunidade pequena da RUBISCO
Proteína associada à clorofila no fotossistema II
A forma Pfr do fitocromo inibe a expressão dos genes que codifica para:
a forma do fitocromo A
Temperatura baixa
Reduz a atividade enzimática como um todo e pode causar diferentes injúrias, dependendo da espécie e sua tolerância ao frio
Sementes recalcitrantes de espécies tropicais geralmente não podem ser armazenadas a temperaturas abaixo de 10-15oC
Temperatura baixas, mas sem congelamento (0-10oC) podem induzir respostas biológicas em espécies adaptadas:
Indução da floração (vernalização)
Quebra de dormência de sementes embebidas (estratificação)
O período de tempo necessário de tratamento varia
O tratamento a baixas temperaturas simula as condições naturais de regiões de clima temperado
A expressão gênica e o balanço hormonal se alteram em resposta às baixas temperaturas
Temperatura alta
Temperatura elevada pode induzir:
Dormência secundária de sementes (termodormência)
Danos celulares
Aumento da transpiração
Interrupção do crescimento 
Inibição da fotossíntese antes da respiração
A temperatura limite para causar morte e o tempo de exposição variam entre espécies e órgãos 
O etileno está envolvido na superação da termodormência de sementes de alface
Interação entre luz e temperatura
Principal interação
Fotoperíodo – alternância de temperatura
Para algumas espécies a vernalização deve ser seguida do fotoperíodo adequado para induzir a floração
Provavelmente a vernalização é necessária para que o meristema apical se torne competente a responder aos sinais que induzem a floração
Disponibilidade de água
Deficiência de água: efeitos
Condensação da cromatina, 
Acúmulo de ions e substâncias osmoticamnete ativas no vacúolo 
Fechamento dos estômatos – limitação da fotossíntese
Inibição do crescimento – devido à perda de turgor celular
Aumento da massa foliar específica
Enrolamento do limbo 
Perda de área foliar por abscisão 
Expansão do sistema radicular– para garantir acesso à água
Efeitos secundários
Aumento de radicais livres, devido ao fechamento estomático, reduz-se a concentração de CO2 intercelular
Stress hídrico
Leve
Nas horas mais quentes do dia
Fechamento estomático
Moderado
Sazonal
Desaceleração cíclica do crescimento
Severo
Estiagem prolongada
Perda de folhas, morte de plantas
Muito severo
Clima desértico
Só plantas adaptadas
Stress hídrico: Adaptações
Bioquímicas
Ajustamento osmótico, 
reduz o potencial hídrico foliar e permite manutenção do turgor celular e absorção de água do solo com potencial hídrico mais baixo
Fechamento estomático 
Induzido pelo ABA
Alteração da expressão gênica
Fisiológicas
Fotossíntese C4 e CAM
Morfológicas
Folhas pequenas, espessas, modificadas em espinhos
Raízes profundas ou muito espalhadas
Gases
Deficiência de oxigênio para as raízes geralmente ocorre em condições de alagamento
Ocorre aumento da síntese de ABA na raízes
Fechamento estomático, mesmo que as folhas não seja afetadas
Senescência foliar prematura
Paralisação do crescimento das raízes
Respiração anaeróbica
Formação de aerênquimas
Raízes aéreas
Fator solo
Fatores do solo
Material de origem
Estrutura
Textura
Temperatura
pH
Matéria orgânica
Atividade microbiana
Capacidade de troca de cátions
Sistemas de manejo
Fertilidade do Solo
Importância da Fertilidade do Solo
Importância dos fertilizantes
Fertilidade do solo
Solo fértil
Solo produtivo
Solo que apresenta todos os nutrientes em quantidades adequadas e não possui elementos tóxicos ao crescimento vegetal.
Solo fértil localizado em região com quantidade de água e luz satisfatórias e ausência de pragas, doenças ou qualquer outro impedimento ao crescimento vegetal.
Resumo
“Todo solo produtivo é fértil, mas nem todo solo fértil é produtivo”
Lei do mínimo
“O rendimento de uma colheita é limitado pela ausência de qualquer um dos nutrientes essenciais, mesmo que todos os demais estejam disponíveis em quantidades adequadas”
(Justus Von Liebig)
“A produção das culturas é limitada pelo nutriente mineral menos disponível às plantas”
Fatores do solo
(químicos)
Mineralogia 
Reação do solo (pH)
Disponibilidade de nutrientes
Elementos tóxicos
Matéria orgânica
Salinidade
Salinidade do solo
Causa deficiência hídrica em plantas não adaptadas
É comum em regiões áridas, manguezais e terras agrícolas manejadas inadequadamente
Plantas adaptadas apresentam:
Ajustamento osmótico
Glândulas secretoras de sal
Fatores do solo
(biológicos)
Atividade microbiana
Relações simbióticas
Atividade enzimática 
Fator solo
(preparo de solo)
		Além do controle de plantas daninhas, o preparo do solo visa melhorar as suas condições físicas para o crescimento das raízes e das partes vegetativas, pelo aumento da aeração e infiltração de água e redução da resistência do solo ao crescimento radicular. O preparo do solo adequado permite o uso mais eficiente da calagem, adubação e de outras práticas agronômicas. 
Fator solo
(preparo do solo)
 Algumas causas da redução do desenvolvim- emto de plantas .
 Compactação do solo 
 Correções do solo inadequadas 
Perda de fertilidade
Perda de solo
Compactação
Reflexão 
		É importante usar corretamente as técnicas de preparo do terreno, para evitar a progressiva degradação física, química e biológica do solo