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Fisiologia Vegetal Profa. Keline Albuquerque Translocação de Solutos Orgânicos no Floema À medida que o CO2 é assimilado na fotossíntese, os produtos são exportados dos órgãos fotossintéticos (Fonte) para as regiões que são importadoras de fotoassimilados (dreno) Translocação de solutos orgânicos Redistribuição da água e vários outros compostos através do corpo da planta ROTAS DE TRANSLOCAÇÃO Duas rotas de transporte a longa distância: Xilema e floema Floema – Tecido mais externo Anelamento ou Cintamento (Anel de Malpigh) Através do anelamento do caule verificou- se que os solutos eram transportados pela casca Características do floema Conjunto de células vivas especializadas • Elementos crivados • Células companheiras • Células parenquimáticas • Fibras, esclereídes e células lactíferas • Células crivadas • Elementos de tubos crivados Estruturas ausentes: • Núcleo • Tonoplasto • Complexo de Golgi • Ribossomos Estruturas presentes: • Membrana plasmática • Plastídeos • Mitocôndrias • RE liso • Paredes não lignificadas • Espessamento secundário Elementos crivados maduros são células vivas altamente especializadas para translocação Elementos de Tubo Crivado Células Crivadas • Angiospermas • Placas crivadas • Poros das placas são canais abertos • Apresentam proteína-P • Células companheiras • Gimnospermas • Não possuem placas crivadas • Poros são canais bloqueados membranas • Não apresentam proteína-P • Células albuminosas Características dos elementos crivados das plantas Angiosperma - abóbora Gimnosperma - coníferas Vista externa: placas crivadas e áreas laterais crivadas Cada TC tem uma ou mais células companheiras Dois elementos crivados unidos, formando um tubo crivado Elementos de tubo crivados Mecanismos para evitar a perda da seiva PROTEÍNA P CALOSE O depósito de proteína-P e de calose sela os elementos danificados de tubo crivado Tubo crivado é cortado ou perfurado: Diminuição da pressão deslocamento de conteúdo dos elementos crivados para a área cortada Pode levar a planta a perder muita seiva se não houver um mecanismo de vedação • Solução imediata proteína P • Solução ao longo prazo calose (β-1,3-glucano) Proteína P sela os poros dos TCs que são danificados e reduz o extravasamento da seiva A calose é sintetizada em resposta a lesões, estresse térmico e em preparação para eventos normais de desenvolvimento (dormência) Auxiliam elementos crivados Relação funcional estreita entre as células FUNÇÔES: • Transporte dos fotoassimilados das células produtoras para os elementos crivados • Síntese proteica • Fornecimento de ATP para os TC Células Companheiras Tipos de células companheiras Célula companheira ordinária • Plasmodesmas ligando células adjacentes • Rota normal açúcares mesofilo - nervuras Célula de transferência • Invaginações da parede e membrana: aumenta superfície e transferência • Poucos plasmodesmas -células adjacentes Célula intermediária • Numerosos plasmodesmas • Importante para o carregamento em que há transformação dos fotoassimilados Padrões de translocação: FONTE-DRENO • Característica Bidirecional No floema, a seiva não é transportada apenas na direção ascendente ou descendente • Não é definida em função da gravidade FONTE DRENO Translocada das áreas de produção Áreas de metabolismo ou armazenamento Fonte: • Órgão que está produzindo mais fotoassimilados do que o necessário para sua manutenção • Folhas maduras e órgãos de reserva - Regiões exportadoras Dreno: • Órgão que necessita de substratos para sua manutenção • Folhas imaturas, frutos, sementes, raízes e órgãos de reserva • Regiões importadoras Critérios que influenciam no movimento Fonte-Dreno Nem todas as fontes suprem todos os drenos em uma planta Certas fontes suprem drenos específicos O movimento de solutos no floema da fonte para o dreno segue padrões anatômicos e de desenvolvimento Proximidade do dreno Desenvolvimento dreno Conexão vascular Modificação da via de translocação Força do dreno = Tamanho x Atividade Vegetativo • Caule e raízes são drenos fortes Reprodutivo • Frutos são drenos fortes Anastomose A B Pode-se levar em conta alguns desses critérios para o manejo correto de culturas a fim de se aumentar a força dos drenos desejáveis e consequentemente a produtividade Materiais Translocados no Floema Água – produto mais abundante Carboidrato (sacarose) Aminoácidos Hormônios Íons inorgânicos RNA Compostos secundários - defesa Composição da seiva do floema Componentes Concentração (mg.ml-1) Mamona Abóbora Açúcares 80 – 120 0,5 – 12 Aminoácidos 5,2 5 – 30 Ácid. Orgânicos 2 – 3,2 3 - 5 Proteínas 1,45 – 2,2 76,2 – 112 Fosfato 0,35 0,028 – 0,083 Potássio 2,3 – 4,4 2,1 – 4,6 Magnésio 0,11 – 0,12 0,016 – 0,033 Os açucares são translocados na forma não reduzida Manitol: Cetona / aldeído reduzido a álcool Açúcar reduzido é combinado com outro açúcar Açúcares comumente translocados Carregamento e descarregamento do floema Transporte a curta distância CARREGAMENTO DO FLOEMA: Do cloroplasto do mesofilo até os elementos crivados das folhas maduras Amido Sacarose Transporte da triose-fosfato para o citosol 1. Transporte de triose-fosfato dos cloroplastos para o citosol das células do mesofilo convertida em sacarose CARREGAMENTO DO FLOEMA 2. Sacarose move-se das células do mesofilo para as células adjacentes ao complexo elemento do tubo crivado – célula companheiras 3. Sacarose transportada para o interior do complexo elemento do tubo crivado – célula companheira Ocorre em três etapas: Carregamento simplástico Rotas de carregamento do floema nas folhas-fonte Carregamento apoplástica Carregamento do floema por via apoplástica No carregamento via apoplástica a sacarose é transportada ativamente Observado em espécie que transportam sacarose e com poucos plasmodesmas A sacarose está em concentração mais alta no complexo elemento crivado – célula companheira Carregamento do floema por via simplasto I Modelo de aprisionamento de polímeros Espécies com células intermediarias e muitos plasmodesmas e que transportam além de sacarose, rafinose e estaquiose • Dependente do processo de difusão • Potencial osmótico do complexo CC-EC é mais elevado que o mesofilo Conversão de fotoassimilados durante o transporte Carregamento do floema por via simplasto II Tipo Passivo - Metabolismo fotossintético no mesofilo Metabolismo nas células do mesofilo é elevado Níveis de açúcar nessas células tornam-se mais elevados do que no complexo CC-EC Gera-se gradiente de concentração do mesofilo para o complexo CC-EC Difusão do açúcar - carregamento passivo Característica Apoplástico Simplasto - aprisionamento Simplasto passivo Açúcar Sacarose Sacarose, rafinose e estaquiose Sacarose C.Companheiras ordinárias ou de transferência intermediárias ordinárias Plasmodesmos Baixo Alto Alto Açúcar na fonte Baixo Baixo Alto Hábito de crescimento Principalmente herbáceo Herbáceo e lenhosas ArbóreaTipos de carregamento TRANSLOCAÇÃO AO LONGO DO FLOEMA (longa distância): Um gradiente de pressão gerado osmoticamente entre a fonte e o dreno governa a translocação Modelo de Fluxo de Pressão Um gradiente de pressão governa a translocação Carregamento diminuição do potencial hídrico Fluxo de massa: fonte para dreno Descarregamento aumenta potencial hídrico DESCARREGAMENTO DO FLOEMA 1. Sacarose é transportada para fora do complexo elemento do tubo crivado – célula companheira 2. A sacarose move-se das células receptoras para a região do dreno (curta distância) 3. Uma vez na região do dreno, os solutos podem ser metabolizados ou armazenados Muitos tipos de drenos com características específicas (estrutura e função) DESCARREGAMENTO DO FLOEMA Esquema de descarregamento é variável Descarregamento simplástico do floema • Ápices caulinares • Ápices radiculares Descarregamento apoplástico do floema • Raízes tuberosas • Frutos (tomate, uva) Descarregamento do complexo é simplasto mas há uma etapa apoplástica mais adiante Transporte ativo • Cana-de-açúcar • Sementes No local de descarregamento Quando ocorre uma etapa apoplástica o açúcar pode ser parcialmente metabolizado É necessário energia para essa rota DISTRIBUIÇÃO DOS FOTOSSINTATOS: ALOCAÇÃO E PARTIÇÃO A taxa fotossintética determina a quantidade total de carbonos fixados disponível para folha. Depende dos eventos metabólicos subsequentes Quantidade de carbono fixado disponível para translocação Síntese de reservas Utilização metabólica – energia e estrutura Síntese dos compostos transportados (exportação) Alocação de Fotoassimilados Regulação do destino do carbono fotoassimilado nas diferentes vias metabólicas Destinos metabólicos do carbono fixado: armazenamento, utilização e transporte • A folha-fonte regula a alocação Depende: • Da competição entre os drenos - Força do dreno • Mensageiros químicos e potencial hídrico O processo de partição determinam os padrões de crescimento vegetal Importantes práticas agrícolas Controle da distribuição diferencial de fotoassimilados que foram alocados para transporte entre os drenos da planta Partição de Fotoassimilados Práticas Culturas e Partição • Manipulação fontes e drenos com finalidade de modificar a partição de assimilados • Deslocamento dos fotossintatos para drenos de interesse Poda de ramos, raleio de frutos e anelamento
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