Estômatos: Estruturas Vitais para Plantas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULAR
DISCIPLINA: LABORATÓRIO EM FISIOLOGIA VEGETAL
RELATÓRIO PRÁTICA ESTÔMATOS
PAULO RAFAEL CARDOSO DE SOUSA - 373818
FORTALEZA 
2017
INTRODUÇÃO
Os estômatos são estruturas vitais para sobrevivência das plantas terrestres, sendo fundamentais no controle das trocas gasosas. Os estômatos podem ser entendidos como válvulas da epiderme que, sobretudo, afetam a taxa fotossintética, o estado hídrico da planta e a eficiência do uso da água, sendo constituintes chave para a sobrevivência das plantas terrestres (BERGER; ALTMANN, 2000; NADEAU; SACK, 2002).
O estômato, ou complexo estomático é composto de duas células reniformes, as células guarda, células subsidiárias e o poro estomático. Seu funcionamento se dá a partir de um caráter hidráulico gerado por uma relação hidrosmótica entre a célula guarda e o meio que a circunda, onde a ação de íons, como o K+, Cl-, NO3- e malato geram um gradiente que acaba por orientar o movimento da água, culminando na sua turgidez, proporcionando a abertura do poro estomático, ou sua flacidez, fechando-o. (EISENACH, 2017; SANTELIA, 2017; PIMENTA, 2012).
A análise de atributos dessas estruturas embasa inferências sobre o comportamento das plantas perante variações ambientais. Rotineiramente, os atributos analisados acerca de respostas estruturais dos estômatos são densidade estomática e índice estomático. É interessante ressaltar que a análise da distribuição espacial dessas variáveis, no limbo foliar pode fornecer também informações associadas aos processos de formação da folha (POOLE, 1996). Contudo, mesmo a maioria dos estômatos sendo encontrados nas folhas, também podem aparecer em caules verdes, flores e frutos em angiospermas e gimnospermas. A frequência e a distribuição dos estômatos nas folhas estão ligadas a espécie, podendo inclusive serem utilizadas como critérios taxonômicos (EISENACH, 2017; SANTELIA, 2017; PIMENTA, 2012).
	O aparato estomático é composto por duas células guarda ou labiais pareadas as quais circundam um poro microscópico, o ostíolo. Abaixo do poro encontra-se a câmara subestomática. As células guarda podem ainda ser acompanhadas de células subsidiárias ou companheiras. O grau anatômico dos estômatos apresenta um comportamento dinâmico, sendo capaz de aumentar ou diminuir a resistência à passagem dos gases através do controle do potencial hídrico das células guarda (ROELFSEMA; HEDRICH, 2005).
ANÁLISE DA ABERTURA ESTOMÁTICA
Foi retirada 4 folhas em média de dois indivíduos, sendo uma monocotiledônea e uma dicotiledônea. Posteriormente, o mesofilo foi macerado e a nervura central e secundárias maiores foram devidamente retiradas. O macerado foi processado em liquidificador e, em seguida, o produto foi filtrado com uma peneira dupla e por um filtro padronizado com poros bem diminutos, facilitando a separação dos fragmentos da epiderme foliar das outras partes da folha, como fibras e outras nervuras. Posteriormente, os fragmentos foliares foram submetidos a dois tratamentos, um com KCl + ABA e outro apenas com KCl, afim de visualizar o comportamento dos estômatos.
Após todo esse processamento, os fragmentos epidérmicos obtidos foram levados ao microscópio, observados no aumento de 10X. O método é classificado como invasivo por exigir que o material seja destruído.
Como alternativa a essas metodologias destrutivas outras não invasivas foram sendo criadas e aperfeiçoadas, como por exemplo o equipamento Infra-Red Gas Analyser (IRGA).
O IRGA, embora comumente utilizado para medir as taxas de fotossíntese, também pode ser utilizado para a análise de abertura estomática, bem como fornecer a densidade estomática, além dos fatores intrínsecos que desencadeiam seu processo, como a umidade do mesofilo, fator limitante para a produção de ABA, e níveis de CO2 foliar, estando ligado a hora do dia e à qualidade da luz recebida pelos cloroplastos, sendo o seu aumento um sinal de que a fotossíntese não mais está ocorrendo com total eficiência por conta de uma má absorção da luz devido à janela limitada à luz azul. 
PRÁTICA DE ABERTURA E DENSIDADE ESTOMÁTICA
Ao analisar o reflexo dos tratamentos ao microscópio foi constatado que o ABA no meio induziu o fechamento estomático, pois o ABA estimula a entrada de Ca2+ nas células guarda, provocando uma cadeia de eventos que incluem a abertura dos canais de ânions. Isso gera uma despolarização da membrana, abrindo os canais de saída de K+ das células guarda. O Ca2+ pode interferir na atividade desses canais. A perda desses solutos pelas células guarda faz com que ela perca água, diminua o turgor e feche os estômatos (PIMENTA, 2012).
Como a ausência desses íons é essencial para o fechamento do poro estomático, sua presença é mais que obrigatória para sua abertura. Esses solutos osmoticamente ativos (K+, Cl-, NO3- e malato) são estocados no vacúolo, de onde são carreados para as células guarda por transportadores e canais específicos, causando o influxo de água. (EISENACH, 2017)
A epiderme foi analisada por microscopia de luz, através de uma técnica de impressão da epiderme foliar utilizando cola (Figura 1).
Figura 1. Fotomicrografia da impressão foliar obtida a partir de uma amostra de dicotiledônea (A) e monocotiledônea (B).
A diferença na disposição dos estômatos nas duas figuras é visível. Em A temos uma dicotiledônea, na qual os estômatos se encontram distribuídos por toda a área da epiderme, diferentemente de B, onde os estômatos encontram-se paralelos uns aos outros e às nervuras, sendo classificados como estômatos de monocotiledôneas.
REFERÊNCIAS
BERGER, D.; ALTMANN, T. A. Subtilisin-like serine protease involved in the regulation of stomatal density and distribuition in Arabidopsis thaliana. Genes & Development, Nova Iorque, v. 14, n. 9, p. 1119-1131, Maio 2000.
EISENACH, Cornelia; DE ANGELI, Alexis. Ion Transport at the Vacuole during Stomatal Movements. Plant Physiology, v. 174, n. 2, p. 520–530, 2017. Disponível em: <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5462060/pdf/PP_PP2017UP00130R1.pdf>. Acesso em: 8 dez. 2017.
NADEAU, J. A.; SACK, F. D. Controlo f stomatal distribution on the Arabidopsis leaf surface. Science, Columbus, v. 296, n. 5573, p. 1697-1700, Junho 2002.
PIMENTA, José Antonio. Relações Hídricas. In. KERBAUY, Gilberto Barbante. Fisiologia Vegetal. 2ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012. Cap 1. P. 1-32. 
ROELFSEMA, M. R.; HEDRICH, R. In the light of stomatal opening: new insights into “ghe Watergate”. New Phytologist, Cambridge, v. 167, n. 3, p. 665-691, Setembro 2005.
SANTELIA, Diana; LAWSON, Tracy. Rethinking Guard Cell Metabolism. Plant Physiology, v. 172, n. 3, p. 1371–1392, 2016. Disponível em: <http://repository.essex.ac.uk/19024/1/Plant Physiol.-2016-Santelia-1371-92.pdf>. Acesso em: 8 dez. 2017.