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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO DISCIPLINA : NUTRIÇÃO MINERAL DE PLANTAS PROFESSOR: HÉLIO CABRAL PROFESSOR: HÉLIO CABRAL LIMA CÁLCIO INTRODUÇÃO • O teor de Cálcio no solo varia de 0,1 até 25%. A origem primária do cálcio está em minerais como dolomita, calcita, apatita, feldspato e antibólios, que após intemperismo libera o Ca. • O cálcio no solo: encontra-se adsorvido nos colóides do solo ou como componente da matéria orgânica. Solos argiolosos tem mais Cálcio do solos arenosos • Elevado pH: o cálcio pode precipitar como carbonatos, fosfatos ou sulfatos, pouco solúveis. • Em solos ácidos(baixo pH): com baixo teor de Cálcio, são utilizados corretivos como calcário ou escórias que além de neutralizantes, são também fonte de cálcio, melhorando a fertilidade do solo e a nutrição da planta. SISTEMA SOLO-PLANTA ABSORÇÃO • Contato por Intercepção radicular e Fluxo de Massa. • A aplicação de cálcio no solo deve ocupar o maior volume (incorporado na camada de 0-20cm) aumentando a chance da raiz fazer contato com o nutriente. • A absorção de cálcio é feita unicamente pelas raízes jovens cujas paredes da endoderme não estão suberizadas. • A absorção de cálcio pode ser rápida, indicando um processo passivo (a maior parte) ou lenta, caracterizando o processo ativo. Vai depender da concentração externa de cálcio e do tipo de carregador; • Os fatores externos que podem afetar a absorção: a presença de íons em alta concentração (NH4 +,K+, Mg2+, Al+3, Mn+2) que diminui a absorção do Ca podendo provocar deficiência. • Em pH ≤ 5,5 acredita-se que o antagonismo Al xCa seja o fator mais limitante na absorção de Ca. TRANSPORTE • Após sua absorção o Ca é transportado até atingir o xilema e , daí, de forma passiva, para a parte aérea. • A translocação do cálcio ocorre junto com a água, sendo afetada pela taxa de transpiração, assim os órgãos com maior taxa de transpiração (folhas) recebem maior quantidade de cálcio, e nos órgãos que transpiram pouco (folhas novas e frutos), o transporte de cálcio é dependente das condições ambientais que favorecem o desenvolvimento da pressão radicular. • Desordens fisiológicas: alface(queima dos bordos),manga (colapso interno), podridão apical em fruto de tomateiro. Para prevenir essas desordens tem que favorecer maior fluxo de cálcio, através da pressão da raíz (gutação) • O orvalho da noite... REDISTRIBUIÇÃO • O transporte de Ca nas plantas é feito unidirecionalmente pelo xilema, das raízes para a parte aérea, e o contrário é muito raro. • O cálcio no floema forma complexos “ sais insolúveis” formando oxalato ou fosfato que restringi a sua distribuição. Além disso o transporte no floema ocorre pelo citoplasma que tem baixa concentração de cálcio. Planta (parte aérea) Cálcio Total Parte Solúvel Cebola 1,2% 28% Trigo 1,7% 1,8% Batata 1,3% 4,6% Tomateiro 2,4% 7,7% FUNÇÕES DO CÁLCIO NO METABOLISMO VEGETAL FUNÇÕES ESTRUTURAL – A maior parte do Ca total está localizado na parede celular (aplopasto), constituindo a lamela média, onde se liga aos grupos R-COO- de ácidos poligalacturônicos (pectinas), com cerca de 30 a 50% do Cálcio total da planta, incrementando a resistência mecânica dos tecidos. Isto tem efeito na textura, firmeza e maturação dos frutos...e diminuir a incidência de doênças. Também na superfície externa da membrana celular (a plasmalema) DISTRIBUIÇÃO DE CÁLCIO NA CÉLULA Representação esquemática de duas células adjacentes com uma distribuição típica do cálcio (∙). ESTABILIZAÇÃO DA PAREDE CELULAR O efeito do Ca na organização da lamela média influencia: Na textura Na firmeza e maturação dos frutos Reduz a taxa de degradação da vitamina C, de produção do etileno e CO2 e reduz a incidência de doenças pós-colheita ESTABILIZAÇÃO DA PAREDE CELULAR Eletromicrografias de transmissão da parede celular de frutos de goiabeira, de pomares que não receberam aplicação de cálcio. A: 10.000 X; B: 120.000 X. ESTABILIZAÇÃO DA PAREDE CELULAR Eletromicrografias de transmissão da parede celular de frutos de goiabeira, de pomares que receberam aplicação de cálcio. A: 10.000 X; B: 120.000 X. ESTABILIZAÇÃO DA PAREDE CELULAR Na membrana celular, o Ca é importante porque interliga grupos fosfatos/carboxílicos de fosfolipídios e confere estabilidade às proteínas, sobretudo as periféricas e também por ativar as ATPases. ELONGAÇÃO E CRESCIMENTO DA RAÍZ Relação entre a extensão da raiz primária de soja e da concentração de cálcio ( ~2 mM) na solução nutritiva (adaptado de MARSCHNER, 1997). • Na ausência de Ca no meio externo, a elongação da raiz pára em poucas horas. ESTABILIZAÇÃO DAS MEMBRANAS Em células deficientes em Ca há um aumento na perda de solutos de baixo peso molecular O Ca estabiliza as membranas das células pela ligação entre fosfatos e grupos carboxílicos de fosfolipídios e proteínas, na superfície da membrana. Na ausência de Ca, outros cátions podem ocupar os sítios de ligação como o K+, Na+, H+ e Al3+, prejudicando a permeabilidade das membranas. BALANÇO CÁTION-ÂNION E OSMORREGULAÇÃO Nas células vacuoladas das folhas, uma grande proporção do Ca está localizado nos vacúolos, onde contribui para o balanço cátion-ânion, agindo como íon acompanhante para ânions orgânicos e inorgânicos. Em espécies de plantas que sintetizam preferencialmente oxalato em resposta a redução do nitrato, a formação de oxalato de cálcio nos vacúolos é importante para a manutenção de uma baixa concentração de Ca citossólico. CÁLCIO COMO MENSAGEIRO SECUNDÁRIO E ATIVADOR DE ENZIMAS A função do Ca como mensageiro secundário é baseado nas concentrações muito baixas de Ca livre no citossol (0,1 a 0,2 μmolL-1) e a alta concentração em outros compartimentos. O aumento da concentração do Ca citossolico é induzido pelos ABA, AIA, luz e infecção por patógenos e estresse mecânico (injúrias). Assim, o Ca ativa as Ca-Calmodulinas que pode modular a ativação de várias enzimas direta ou indiretamente. O aumento da concentração tb pode inibir enzimas importantes como a PEPcas, fosfatases, frutose 1,6 bifosfatase (síntese de sacarose no citosol) EXIGÊNCIA NUTRICIONAL DAS CULTURAS • Refere-se as quantidades de nutrientes que as plantas necessitam e retiram do meio para se desenvolverem e crescerem bem. • Cada cultivo necessita de um teor de cálcio diferente.(Kg/hec) Cultivo de Feijão Necessita: 54 Kg/hec de Ca Vagem: 7,4% Folhas: 74% Raiz: 3,7% Caule: 14,8% CULTIVO DE ALGODÃO Necessidade: 61 Kg/hec de Ca Para parte reprodutiva do algodão: 18.8 % Para parte do caule e das folhas: 80.3 % Para parte da raiz : 1.6 % CULTIVO DE SOJA São necessário 70 Kg/hec de Ca Para os grãos são necessários: 14,28 % Para as folhas, caule e raiz, são necessário:85,72% CULTIVO DE CANA-DE-ÁÇUCAR São necessários: 100 kg/hec de Ca Colmos: 60% Folhas: 40% CULTIVO DE CAFÉ São necessários: 142 Kg/hec de Ca Grãos: 5% Tronco e folhas: 95% SINTOMATOLOGIA Os sintomas de deficiência de Ca ocorrem, inicialmente, em regiões meristemáticas (pontos de crescimento) e nas folhas novas. Os principais sintomas são: Cor esbranquiçada nas margens de folhas; Formas irregulares de folhas, com dilaceramento das margens e aspecto gelatinoso nas pontas das folhas; Manchas necróticas internervais nas folhas; Morte de brotações a partir das pontas, podendo provocar perfilhamento das plantas; O crescimento das raízes é severamente afetado; Baixa frutificação; Baixa produção de sementes; Colapso do pecíolo.DEFICIÊNCIAS SINTOMATOLOGIA DEFICIÊNCIAS No nível celular, a deficiência de Ca causa a morte celular, pois afeta a integridade das membranas e não atua como mensageiro secundário, paralisando o crescimento das plantas, especialmente da raiz, que fica escurecida, atingindo necrose. Esse efeito ocorre em razão da ação do cálcio na inibição da atividade da enzima lipoxigenase que degrada as membranas e também das poligalacturonases que degradam a parede celular. SINTOMATOLOGIA EXCESSO Em excesso, o cálcio é altamente tolerado pelas plantas, podendo atingir nas folhas velhas cerca de 10% de cálcio, sem sintomas de toxicidade. Entretanto, no nível subcelular, o excesso de cálcio eleva a sua concentração no citoplasma celular podendo precipitar o P, diminuindo a produção de ATP, e também interromperia a sua função de sinalizador. O excesso de cálcio poderia, eventualmente, induzir deficiência de magnésio ou de potássio, especialmente se a concentração desses estiver de média a baixa no solo. OBRIGADO
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