Aula 15 - Fisiologia do estresse abiótico

Prévia do material em texto

24/10/2012 
1 
Estresse abiótico em plantas 
FISIOLOGIA VEGETAL 
Pombal – PB 
Estresse Abiótico em Plantas 
Conceito de estresse: 
É um fator externo que exerce uma influência desvantajosa sobre a 
planta 
 
Plantas sob estresse apresenta: 
 
• Redução no crescimento da planta (alterações morfológicas) 
 
• Alterações nas atividades fisiológicas e metabólicas 
 
• Redução na produtividade das espécies 
Tipos de estresse 
Dois tipos: 
• Estresses bióticos 
 → Pragas 
 → Doenças 
 → Plantas daninhas 
• Estresses abióticos 
 → Déficit hídrico 
 → Salinidade do solo e da água 
 → Temperaturas supra ótimas 
 → Encharcamento (deficiência de O2) 
 → Nutrientes e luz 
Resposta das plantas ao estresse abiótico 
 
Estresse reduz o rendimento das culturas 
culturas Rendimento 
Recorde (t) 
Rendimento 
médio (t) 
Perca 
estresse 
biótico (t) 
Perca 
estresse 
abiótico (t) 
Perca 
estresse 
abiótico (%) 
Milho 19,30 4,60 1,95 12,70 65,80 
Batata 94,10 28,3 17,78 50,90 54,10 
Trigo 14,50 1,88 0,73 11,90 82,10 
Beterraba 121,00 42,6 17,10 61,30 50,70 
Sorgo 20,10 2,83 1,05 16,20 80,60 
24/10/2012 
2 
Resposta das plantas ao estresse abiótico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resposta das plantas ao estresse abiótico 
 
A resistência ao estresse pode ser agrupado em duas categorias: 
 
• Mecanismos de evitação: evita que a planta seja exposta ao estresse 
abiótico 
 
• Mecanismos de tolerância: permite com que a planta conviva com 
o estresse abiótico imposto 
Extremas 
24/10/2012 
3 
Déficit hídrico e resistência a seca 
 
É todo conteúdo de água de um tecido ou célula que está abaixo do 
conteúdo de água mais alto exibido no estado de maior hidratação 
 
Efeito do déficit hídrico sobre a planta 
 
 
• Desbalanço nutricional: ↓ na absorção do K, Ca, N, P, entre outros 
 
• Redução no potencial hídrico 
 
• Redução na absorção de água do solo 
 
• Fechamento estomático 
 
• Redução na fixação do CO2 
 
• Redução na fotossíntese 
 
• Redução no crescimento e na produção 
Lâmina de irrigação (%)
60 80 100 120 140
C
o
n
d
u
tâ
n
c
ia
 e
s
to
m
á
ti
c
a
 (
m
o
l 
m
-2
 s
-1
)
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
Y = 1,99 [1-exp -0,014 X] (R2=0,9503)
Estresse hídrico em mamona 
24/10/2012 
4 
Lâmina de irrigação (%)
60 80 100 120 140
T
ra
n
s
p
ir
a
ç
ã
o
 (
m
m
o
l 
H
2
O
 m
-2
 s
-1
)
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
Y = 11,66 [1-exp -0,032 X] (R2=0,8340)
Lâmina de irrigação (%)
60 80 100 120 140
F
o
to
s
s
ín
te
s
e
 (
µ
m
o
l 
C
O
2
 m
-2
 s
-1
)
24
25
26
27
28
29
30
Y = 27,70 [1-exp -0,04 X] (R2=0,8453)
Déficit hídrico e resistência a seca 
 
• Estratégias de resistência a seca 
 → Redução na área foliar 
 ♦ Redução no volume celular 
 ♦ Diminuição na pressão de turgor 
 ♦ Concentração de solutos na célula 
 
 → Redução do número de folhas por planta 
 
 Benefício: reduz a área foliar exposta ao ambiente (↓ transpiração) 
Déficit hídrico e resistência a seca 
• Estratégias de resistência a seca 
 → Abscisão foliar 
 ♦ Redução na síntese de auxina e citocinina 
 ♦ Estímulo a produção de etileno 
 Benefício: reduz a área foliar exposta ao ambiente (↓ transpiração) 
 
 → Fechamento dos estômatos 
 ♦ Hidropassivo: ativado por umidade relativa do ar baixa 
 ♦ Hidroativo: redução da pressão de turgor nas células-guardas 
 em virtude da redução no conteúdo de solutos estimulado ABA 
 Benefício: reduz a perda de água para o ambiente (↓ transpiração) 
24/10/2012 
5 
Déficit hídrico e resistência a seca 
• Estratégias de resistência a seca 
 → Aprofundamento das raízes em direção ao solo úmido 
 ♦ Redução na área foliar 
 ♦ Redução no consumo de CO2 e energia na parte aérea 
 ♦ Maior translocação de assimilados para o sistema radicular 
 Benefício: aumenta a capacidade de captação de água do solo 
 
 → Ajuste osmótico 
 ♦ Potencial hídrico da planta < potencial hídrico do solo 
 (absorção de água pela planta) 
 ♦ Tolerância a seca: ↓ potencial osmótico → ↓ potencial hídrico 
Déficit hídrico e resistência a seca 
• Estratégias de resistência a seca 
 → Ajuste osmótico 
 Como a planta reduz seu potencial osmótico-hídrico interno? 
 ♦ Açúcares totais 
 ♦ Ácidos orgânicos 
 ♦ Aminoácidos 
 ♦ Íons inorgânicos (K+) 
 ♦ Solutos compatíveis: prolina, sorbito, manitol e glicina betaína 
 Benefício: a planta continua absorvendo água do solo por mais 
 tempo 
24/10/2012 
6 
Déficit hídrico e resistência a seca 
• Estratégias de resistência a seca 
 → Deposição de cêra na folha 
 ♦ Cutícula torna-se mais espessa 
 ♦ Redução da perda de água pela epiderme 
 
 → Alteração na dissipação de calor 
 ♦ Reduz a perda de calor por transpiração 
 ♦ Perda de calor por convecção (pelo vento) 
Salinidade do solo e da água 
 
Áreas cultivadas no mundo: 20 % 
 
Áreas irrigadas: 50 % 
 
Causas da salinização: 
 
Homem (antropogênicas): manejo de fertilizantes 
 manejo da irrigação 
 água de má qualidade 
 
Ambientais: baixa precipitação pluviométrica 
 altas temperaturas 
 alta demanda evaporativa 
 
Efeito da salinidade sobre a planta 
 
• Desbalanço nutricional (K+ e Ca2+ → Na+) 
 (NO3- e H2PO4
- → Cl-) 
 
• Toxidez por íons: Cl- e Na+ 
 
• Efeito osmótico 
 → Redução no potencial osmótico – hídrico 
 → Redução na absorção de água do solo 
 → Fechamento estomático 
 → Redução na fixação do CO2 
 → Redução na fotossíntese 
 → Redução no crescimento e na produção 
24/10/2012 
7 
Níveis de salinidade (dS m
-1
)
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
C
o
n
d
u
tâ
n
c
ia
 e
s
to
m
á
ti
c
a
 (
m
o
l 
m
-2
 s
-1
)
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
Y = 1,50 - 0,095 X (R
2
 = 0,71)
Estresse salino em melancia 
Níveis de salinidade (dS m-1)
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
T
ra
n
s
p
ir
a
ç
ã
o
 (
m
m
o
l 
H
2
O
 m
-2
 s
-1
)
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
Y = 11,73 - 0,16 X - 0,04 X
2
 (R
2
 = 0,84)
Níveis de salinidade (dS m
-1
)
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
F
o
to
s
s
ín
te
s
e
 (
µ
m
o
l 
C
O
2
 m
-2
 s
-1
)
31
32
32
33
33
34
34
Y = 33,39 - 0,29 X (R
2
 = 0,92)
24/10/2012 
8 
Níveis de salinidade (dS m
-1
)
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
P
ro
d
u
ç
ã
o
 c
o
m
e
rc
ia
l 
(M
g
 h
a
-1
)
45
50
55
60
65
70
75
80
Y=82,89-7,85 (R
2
=0,96)
Estresse causado por temperaturas extremas 
• Estresse por altas temperaturas 
 ♦ Plantas CAM: 60 a 65ºC 
 → Reemissão da radiação solar 
 → Perda de calor por ação do vento 
 ♦ Plantas C3 e C4: 40 a 45ºC 
 → Reduz a temperatura através da transpiração 
 ♦ Em plantas C3 altas temperaturas são mais prejudiciais: 
 fotorrespiração 
 ♦ Plantas C4 e CAM: não apresentam fotorrespiração detectável 
Estresse causado por temperaturas extremas 
Efeitos causados por altas temperatura 
 ♦ Redução da fotossíntese e respiração 
 → FS: produz carboidratos 
 → RS: consome carboidratos 
 → Ponto de compensação: temperatura na qual o que é produzi- 
 do pela fotossíntese é consumido pela respiração 
 ♦ Redução na estabilidade das membranas celulares 
 → Causam perdas de íons 
 ♦ Desnaturação de proteínas e perda da atividade enzimática 
 ♦ Redução no crescimento e rendimento da planta 
Estresse causado por temperaturas extremas 
Efeitos causados por baixas temperatura 
 
 ♦ Redução na fotossíntese e respiração 
 
 ♦ Redução na absorção de água e nutrientes 
 
 ♦ Redução na translocação de fotoassimilados 
 
 ♦ Desnaturação de proteínase perda da atividade enzimática 
 
 ♦ Amarelecimento e senescência foliar 
 
 ♦ Redução no crescimento e rendimento das plantas 
24/10/2012 
9 
Estresse causado por deficiência de oxigênio Estresse causado por deficiência de oxigênio 
Efeitos causados por falta de oxigênio 
 
 ♦ Inibição da respiração 
 ♦ Síntese de etileno 
 ♦ Senescência da planta 
Síntese de etileno e senescência da planta 
24/10/2012 
10 
Estresse causado por deficiência de oxigênio 
Adaptações da planta ao déficit de oxigênio 
 • Aplicação de pretratamento com falta de oxigênio moderado 
Estresse causado por deficiência de oxigênio 
Adaptações da planta ao déficit de oxigênio 
 • Aplicação de pretratamento com falta de oxigênio moderado 
Aerênquimas 
é 
24/10/2012 
11 
Raízes pneumatófagas Estresse oxidativo 
Espécies de oxigênios reativos 
24/10/2012 
12 
Eliminação de espécies de oxigênios reativos pela planta 
Problemas causados EORs: 
• Dano a membranas celulares 
• Destruição de proteínas