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GUSTAVO ADOLFO BEVITORI KLING DE MORAES
CRESCIMENTO, FOTOSSÍNTE E MECANISMOS DE FOTOPROTEÇÃO EM
MUDAS DE CAFÉ (
Coffea arabica
L.) FORMADAS A PLENO SOL E À SOMBRA
VIÇOSA
MINAS GERAIS
–
BRASIL
2008
Dissertação apresentada à
Universidade Federal de Viçosa,
como parte das exigências do
Programa de Pós-Graduação em
Fisiologia Vegetal, para obtenção
do título de
Magister Scientiae
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2
GUSTAVO ADOLFO BEVITORI
KLING DE MORAES
CRESCIMENTO, FOTOSSÍNTESE E MECANISMOS DE FOTOPROTEÇÃO EM
MU
DAS DE CAFÉ (
Coffea arabica
L.) FORMADAS A PLENO SOL E À SOMBRA
Dissertação apresentada à
Universidade Federal de Viçosa,
como parte das exigências do
Programa de Pós-
Graduação em
Fisiologia Vegetal, para obtenção
do título de
Magister Scientiae
APRO
VADA: 10 de outubro de 2008
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iii
AGRADECIMENTOS
À Universidade Federal de Viçosa, de maneira especial ao Departamento de
Biologia Vegetal e ao Programa de Pós-Graduação em Fisiologia Vegetal, pela
oportunidade e ajuda para a realização deste curso.
À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, pela
concessão da bolsa de estudos.
Ao Professor Fábio Murilo DaMatta, além de meu Orientador, um grande
amigo, pela orientação, paciência e exemplo profissional, pelos ensinamentos e pelo
eno
rme empenho e dedicação na realização deste projeto.
Ao Professor Raimundo Santos Barros, pela amizade e ensinamentos
transmitidos durante este curso.
Aos bolsistas de iniciação científica, Ricardo, Fábio e Samuel, pela amizade e
grande dedicação na execuç
ão dos experimentos.
Aos funcionários Carlos Raimundo, Cássia, Geraldo, Oswaldo, Reginaldo,
Rogério Gomide, José Antônio e José Maria, pela ajuda, pelas brincadeiras e pelo
carisma.
iv
BIOGRAFIA
GUSTAVO ADOLFO BEVITORI KLING DE MORAES nasceu em Viçosa,
MG, aos cinco dias do mês de junho de 1981. Em abril de 2001, iniciou o Curso de
Agronomia, na Universidade Federal de Viçosa (UFV), em Viçosa, MG, concluindo-
o
em outubro de 2006. No mesmo mês, iniciou seus estudos no curso de Mestrado em
Fi
siologia Vegetal, na UFV.
v
ÍNDICE
Página
RESUMO.............................................................................................................
v
ABSTRACT..........................................................
...............................................
vii
1. Introdução.........................................................................................................
1
2. Material e Métodos............................................................
...............................
3
3. Resultados .......................................................................................................
7
4. Discussão........................................................................................
..................
20
5. Conclusão.........................................................................................................
23
6. Referências Bibliográficas............................................................................... 24
vi
RESUMO
MORAES, Gustavo Adolfo Bevitori Kling, M.Sc., Universidade Federal de Viçosa,
outubro
,
2008.
Crescimento, fotossíntese e mecanismos de fotoproteção em mudas
de café (Coffea arabica L.) produzidas a pleno sol e à sombra. Orientador: Fábio
M
urilo Da
Matta. Co
-orientadores: Marcelo Ehlers Loureiro e Raimundo Santos Barros
Apesar de a produção de mudas de café arábica ser feita tradicionalmente em viveiros
sob sombra, alguns viveristas, com o propósito de melhorar a sua aclimatação às
condiçõe
s do campo, após o transplantio, vêm produzindo mudas a pleno sol. Todavia, a
maioria dos resultados obtidos com o cultivo de mudas de café a pleno sol ou à sombra
se resume a avaliações morfológicas simples, sem dar-se ênfase em parâmetros
fisiológicos que poderiam explicar os mecanismos de aclimatação de mudas de café à
disponibilidade de luz. Neste estudo, examinaram-se parâmetros morfológicos,
fisiológicos e bioquímicos, em folhas de mudas de café arábica (Coffea arabica L.)
produzidas a pleno sol e à sombra. As plantas a pleno sol (T1) acumularam biomassa
seca e exibiram taxa de crescimento relativo (TCR) similar em relação a plantas à
sombra (T2), ainda que tenha ocorrido menor alocação de biomassa para a parte aérea e
menor razão de massa foliar nas primeiras. Como um todo, esse comportamento deve
estar associado à maior taxa assimilatória líquida (TAL) das plantas de T1. As taxas
máximas de fotossíntese líquida foram maiores nas plantas a pleno sol, entretanto o
padrão do curso diário das trocas gasosas entre as plantas de T1 e T2 foi semelhante,
com variações diurnas das taxas fotossintéticas acompanhando a variação na
condutância estomática (g
s
). Mesmo estando as plantas de T1 sob maior irradiância que
as plantas de T2, não houve alterações na concentração de clorofilas totais (Cl (a+b
))
nem na razão Cl a/b. Não foi verificado, também, qualquer indício de fotoinibição
crônica nem danos fotooxidativos nas plantas de T1, que apresentaram concentração de
aldeído malônico semelhante à das plantas de T2. A maior energia de excitação a que as
plantas de T1 estavam sujeitas foi dissipada efetiva e adequadamente, possivelmente em
função do maior coeficiente de extinção não-
fotoquímico
fato provavelmente associado
vii
ao maior estado de desepoxidação dos carotenóides envolvidos no ciclo das xantofilas
(DEPS), as maiores concentrações de zeaxantina, e maior razão violaxantina +
anteraxantina + zeaxantina e carotenóides totais, e à maior atividade das enzimas do
sistema antioxidante, particularmente a peroxidase do ascorbato, redutase da glutationa
e catalase. Decréscimos em A, observados após a transferência das mudas, da sombra
para pleno sol (T3) foram, possivelmente, associados às reduções em g
s
bem como à
ocorrência de uma fotoinibição crônica. Após transferência para condições de pleno sol,
verificaram
-se reduções em Cl (a+b), além de menor atividade das enzimas do sistema
antioxidativo, associadas a um acúmulo de aldeído malônico. As mudas de T3 exibiram
retenção noturna pronunciada de zeaxantina e aumentos consideráveis em DEPS,
mesmo na antemanhã, porém com menor capacidade para defender-se adequadamente
contra a maior pressão de excitação do novo ambiente lumínico. Demonstra-se, aqui,
que a formação de mudas de café a pleno sol é uma opção que deve ser sempre
considerada pelo cafeicultor ou pelo viverista, em função do desempenho superior
dessas mudas, em relação às formadas à sombra.
viii
ABSTRACT
MORAES, Gustavo Adolfo Bevitori Kling, M.Sc., Universidade Federal de Viçosa,
o
ctober
, 2008.
Gr
owth, photosynthesis and mechanisms of photoprotection in
coffee (Coffea arabica L.) seedlings grown under full sunlight and shade.
Adviser
:
Fábio Murilo Da
Matta.
Co
-advisers: Marcelo Ehlers Loureiro and Raimundo Santos
Barros
Coffee seedlings have been traditionally grown in shaded nurseries. However, some
coffee growers, with the aim of improving acclimation after moving the seedlings from
the nursery to the field, are growing the seedlings under full sun. Nonetheless, most
information associated with cultivation of coffee seedlings under varying light is
restricted to simple morphological evaluations, with no emphasis on physiological traits
linked to the mechanisms of acclimation of coffee seedlings to light availability. In this
study morphological, physiological and biochemical traits were examined in leaves
from coffee seedlings grown in the open and under shade. Dry biomass accumulation
and relative growth rate (RGR) were unresponsive to growth conditions. Shoot biomass
allocation and leaf mass rati
o were smaller in full sun
-
grown seedlings (T1) than in their
shade
-grown counterparts (T2). As a whole, this behavior should be associated with the
larger net assimilation rate (NAR) of T1 seedlings. The maximum net CO
2
assimilation
rate (A) was larger in T1 plants, although the diurnal time-course of leaf gas exchanges
was similar when comparing T1 andT2 seedlings. Changes in day closely accompanied
those of stomatal conductance (g
s
). Light-induced alterations in total chlorophyll
(Cl(a+b)) concentration
as well as in Cl a/b ratio were not found Similarly, no sign of of
chronic photoinhibition of photosynthesis or oxidative damages were found in T1 and
T2 seedlings; as a result, malondialdehyde concentration was similar in these kinds of
seedlings. The larger excitation pressure imposed to T1 seedlings was properly
dissipated, a fact likely associated with the greater non-photochemical quenching
coefficient [that in turn was linked to a larger deepoxidation state of the xanthophyll
pools (DEPS), higher amounts of zeaxanthin, and higher ratio of zeaxanthin +
violaxanthin + antheraxanthin + zeaxanthin to total
carotenoid
as well as with the larger
ix
enzyme activities of the antioxidant system, particularly the ascorbate peroxidase
glutathione reductase and catalase. Decreases in A, observed after moving the seedlings
from the shade to the open (T3) were likely to have been associated with reductions in
g
s
as well as with chronic photoinhibition. Decreases in Cl (a+b) and smaller activities
of antioxidant enzymes, associated with an accumulation of MDA, were observed in T3
seedlings. These seedlings exhibited, even before dawn, pronounced nocturnal retention
of zeaxanthin and remarkable increases in DEPS; however T3 seedlings showed an
insufficient ability to be protected against the the high irradiance. It is demonstrated
here that formation of coffee seedlings under full sun is a good option that should be
considered by the coffee growers due mainly to the superior performance of sun-
grown
seedlings over that of
shade
-
grown counterparts.
1
1. Introdução
Dentre, aproximadamente, 103 espécies descritas do gênero
Coffea
(Davies
et
al
., 2006), somente C. arabica (café arábica) e
C.
canephora
(café robusta) têm
expressão econômica no mercado mundial. Atualmente, o café arábica responde por
cerca de dois terços do café produzido mundialmente, e o café robusta, pelo restante. O
café constitui a cultura perene mais importante e difundida na América Latina, sendo
cultivado também nos continentes africano e asiático, contribuindo, assim, para a
balança comercial de vários países (DaMatta, 2004a). Atualmente a produção mundial
de café gira em torno de 120 milhões de sacas (60 kg), conforme o relatório da
Organização Internacional de Café (OIC), com o Brasil, maior produtor, re
spondendo
por 30–40% da produção. Aproximadamente 76% da produção brasileira de café é
derivada do café arábica e, os 24% restantes, do café robusta (Conab, 2008).
O café arábica é originário de florestas tropicais da África, onde pode ser
encontrado em estado espontâneo como vegetação de sub-bosque e desenvolve-
se,
portanto, sob sombreamento. As cultivares atualmente plantadas foram selecionadas em
ensaios de competição conduzidos a pleno sol e sob espaçamentos largos e, portanto,
essas cultivares devem apresentar, potencialmente, adaptações a altas irradiâncias em
extensão superior às de cultivares selecionadas para cultivos sombreados (DaMatta &
Rena, 2002; DaMatta, 2004b). Apesar de a grande maioria dos trabalhos indicar que o
cafeeiro exibe folhas com características de sombra, sua taxa fotossintética (A) pode ser
maior a pleno sol que à sombra, desde que a abertura estomática não seja limitante
(DaMatta & Rena, 2002). Em todo caso, baixa
A,
em café, parece decorrer,
principalmente, de baixas condutâncias difusivas, mas não necessariamente de baixa
capacidade mesofílica para assimilação de CO
2
(Araújo et al., 2008). Em plantas a
pleno sol, observa-se, comumente, redução da área foliar específica, aumento da
espessura da cutícula, incrementos na irradiância de saturação, cloroplastos com menos
grana
e menos tilacóides por
granum
(Fahl et al., 1994), aumentos na quantidade e na
atividade da rubisco (Ramalho et al., 1999) e reversão da fotoinibição relativamente
rápida (DaMatta & Maestri, 1997), todas características adaptativas à plena irradiância.
Essas respostas levaram DaMatta (2004a) a sugerir que o cafeeiro possuiria uma
plasticidade relativamente elevada de sua maquinaria fotossintética, em resposta às
variações da irradiância. Não obstante, Chaves et al. (2008) não observaram diferenças
significativas de A entre plantas cultivadas à sombra ou à plena exposição ao sol. De
2
modo geral, A, como também a condutância estomática (g
s
), foram muito baixas,
independentemente do ambiente lumínico. Semelhantemente, a concentração de
pigmentos fotossintéticos, a extensão da fotoinibição, a capacidade antioxidante e a
magnitude de danos celulares pouco ou nada responderam às condições de cultivo ao
sol ou à sombra (Chaves
et al
., 2008). Ao contrário da sugestão depor
DaMatta (2004
a
),
esses dados mostram que o café, apesar de sua origem em ambientes sombreados, pode
comportar
-
se como uma espécie com baixa plasticidade de sua maquinaria fotossintética
às variações da irradiância. Em parte, a dissipação satisfatória do excesso da energia
absorvida, por vias fotoquímicas ou não-fotoquímicas, poderia explicar essa baixa
plasticidade (Dias, 2006).
A fotoinibição, observada por um decréscimo da eficiência fotoquímica máxima
do fotossistema II (razão F
v
/F
m
), pode ser dinâmica ou crônica (Osmond, 1994).
Fotoinibição dinâmica é reversível e está associada a uma dissipação térmica do excesso
da energia absorvida, indicando que a diminuição da eficiência fotoquímica se deve, em
parte, a mecanismos fotoprotetores e não a danos oxidativos à maquinaria fotossintética
(Demming
-
Adams
et al
., 1996; Thiele
et al
., 1998). A fotoinibição crônica, por sua vez,
ocorre quando o excesso de luz absorvida gera uma série de espécies reativas de
oxigênio (EROs), que podem causar danos à maquinaria fotossintética (Mittler, 2002).
A formação dos EROs nos centros de reação do fotossistema II pode resultar em danos
a sub-unidades protéicas, especialmente a proteína D
1
, resultando na inativação
fotooxidativa do centro de reação (Apel & Hirt, 2004), além de
impactos não facilmente
reversíveis sobre os processos fotoquímicos primários do fotossistema II (DaMatta &
Ramalho, 2006).
Alguns pesquisadores parecem concordar que a muda do café cresce melhor à
sombra que ao sol. Com efeito, apesar de a produção de mudas de café arábica ser feita
tradicionalmente em viveiros sob sombra, alguns viveristas, com o propósito de reduzir
custos de formação das mudas e melhorar a sua aclimatação às condições inóspitas do
campo, vêm produzindo mudas a pleno sol (Paiva et al
.,
2003). Dentre as vantagens da
utilização do sistema de produção de mudas a pleno sol pode-se destacar uma menor
ocorrência de doenças (principalmente tombamento), maior aproveitamento das mudas,
devido à melhor aclimatação, e maior resistência a períodos de estiagem após o plantio
no campo (Silva
et al
., 2000).
3
A maioria dos resultados obtidos com o cultivo de mudas de café a pleno sol ou
à sombra se resume a avaliações morfológicas simples, como variações na área foliar e
acúmulo de biomassa, sem ênfase em parâmetros fisiológicos e bioquímicos que
explicariam os mecanismos de aclimatação do cafeeiro, na fase de muda, a condições de
pleno sol ou à sombra. Essas informações podem fornecer subsídios para maior
entendimento das diferenças observadas nas mudas formadas naquelas condições. O
objetivo do presente trabalho foi, pois, a investigação do desempenho fisiológico e
bioquímico de mudas de Coffea arabica formadas a pleno sol e à sombra, de maneira a
obter
-se um melhor entendimento dos mecanismos fisiológicos envolvidos na
aclimatação de mudas de café à plena exposição solar. Adicionalmente, mudas
cultivadas à sombra foram também transferidas para plena exposição à radiação solar,
para explorarem-se as respostas de curto prazo da fotossíntese a um aumento abrupto na
disponibilidade de luz.
2. Material & Métodos
2.1. Generalidades
O experimento foi conduzido em Viçosa (20º45’S, 42º54’W, 650 m altitude),
Minas Gerais. Sementes de café Coffea arabica L. ‘Catuaí Vermelho IAC 44’ foram
acondicionadas em papel
ger
mistest
umedecido, em 20/09/2006, e colocadas em um
germinador a 30ºC, até atingirem o estádio “palito de fósforo”. Após o processo de
germinação, as plântulas foram transplantadas, em 20/10/2006, para sacolas de
polietileno perfuradas com dimensões usuais para café (11 x 22 cm). Parte das mudas
foi cultivada a pleno sol, e parte sob telado de sombrite, que proporcionou um grau de
sombreamento de 50%. As plantas foram irrigadas sempre que necessário, procurando-
se manter a umidade do solo próxima à capacida
de de campo.
Foram realizados dois experimentos, conduzidos separadamente e analisados
como tal. No primeiro experimento, foram analisadas características morfológicas em
60 mudas, que foram cultivadas à sombra ou a pleno sol. No segundo experimento, 105
mudas foram utilizadas para avaliações fisiológicas, que foram feitas cinco meses após
o transplantio, em folhas do terceiro ou quarto par, a partir da base das mudas, quando
estas apresentaram quatro ou cinco pares de folhas totalmente expandidas. Este
ex
perimento consistiu de três tratamentos (T1 – mudas a pleno sol; T2 – mudas à
sombra; e T3 – mudas à sombra transferidas para condições de pleno sol). Em ambos os
4
experimentos, foi utilizada bordadura dupla. O material vegetal, para análises
fisiológicas posteriores, foi coletado às 12:00h; adicionalmente, para a análise de
pigmentos fotossintéticos, o material vegetal foi também coletado na antemanhã. Nas
plantas de T3, a coleta foi efetuada em três épocas diferentes: um, três e sete dias após a
transferên
cia das mudas para pleno sol. Os métodos utilizados ao longo do experimento
são descritas abaixo:
2.2. Experimento I
Foram avaliadas as características de crescimento de dez plantas por tratamento
(T1
– mudas a pleno sol; T2 – mudas à sombra) aos 100, 135 e 160 dias após o
transplantio. Inicialmente, as plantas foram separadas em caule, folhas e raízes. Para a
determinação da área foliar total, as folhas foram digitalizadas, com a utilização de um
scanner de mesa Genius 1200XE (KYE Systems UK Ltd., Croydon, Surrey, UK) e as
imagens foram analisadas pelo software Image-
Pro
®
Plus (version 4.1, Media
Cybernetics, Inc., Silver Spring, EUA). As raízes foram completamente lavadas com
água de torneira sobre uma peneira de 0,5 mm. Aproximadamente 5% de tecidos fres
cos
de raiz de cada planta foram usados, para calcular-se o comprimento total de raiz
(método de interceptação de linhas; Tennant, 1975). A área de superfície de raiz foi
calculada pelo diâmetro médio e o comprimento total do sistema radicular. Os tecidos
das plantas foram secos em estufa, a 70ºC, durante 72 h; posteriormente, a matéria seca
de folhas, caules e raízes foi obtida. Baseadas nos dados acima e de matéria seca, foram
calculadas as seguintes características de crescimento: razão de massa foliar (
g de massa
seca foliar g
-1
de biomassa seca total), razão de massa caulinar (g de massa seca caulinar
g
-1
de biomassa seca total), razão de massa radicular (g de massa seca radicular g
-1
de
biomassa seca total), biomassa total, área foliar específica (m
2
de área foliar kg
-1
de
massa seca foliar), razão parte aérea / sistema radicular, razão de área foliar (m
2
de área
foliar kg
-1
de biomassa seca total), razão de comprimento radicular (m de comprimento
radicular kg
-1
de biomassa seca total), comprimento radicular específico (m de
comprimento radicular kg
-1
de massa seca radicular), razão área foliar / área superficial
de raiz, razão sistema radicular / parte aérea, taxa de crescimento relativo, TCR
(aumento de massa seca da planta, em um dado intervalo de tempo, em função da
biomassa pré-existente) e taxa assimilatória líquida, TAL (aumento de biomassa total
por unidade de área foliar em um determinado tempo), conforme detalhes descritos em
5
Dias
et al. (2007). Os dados obtidos de massa seca e de área foliar, obtidos aos 100 dias
após a transplantio, foram utilizados para a obtenção dos dados de TCR e TAL aos 135
e 160 dias após o transplantio.
2.3. Experimento II
2.3.1. Trocas Gasosas e Parâmetros de Fluorescência
A taxa de assimilação líquida do carbono (A
),
a condutância estomática (g
s
) e a
razão entre a concentração interna e ambiente de CO
2
(C
i
/C
a
) foram medidas em três
horários (8:00, 12:00 e 16:00 h), em sistema aberto, sob luz e concentração de CO
2
ambientes, com um analisador de gases a infravermelho (LI-
6400 Portable
Photosynthesis System, LI-COR, Lincoln, EUA). Após a mensuração das trocas
gasosas, os parâmetros de fluorescência da clorofila a foram determinados nas mesmas
folhas utilizadas para as medições das trocas gasosas, por meio de fluorômetro c
om
pulso modulado (FMS2, Hansatech, Norfolk, Reino Unido). Após serem adaptados ao
escuro, por 30 min, tecidos foliares foram inicialmente expostos a um fraco pulso de luz
vermelho
-distante (1-2 µmol m
-2
s
-1
) para a determinação da fluorescência inicial (F
0
).
Em seguida, um pulso de luz saturante, com irradiância de 6000 µmol (fótons) m
-2
s
-1
e
duração de 1 s, foi aplicado para estimar-se a fluorescência máxima emitida (F
m
). Foi
ainda estimada a eficiência fotoquímica máxima do FSII (F
v
/F
m
) na antemanhã, o
coeficiente de extinção fotoquímico (q
P
), o rendimento quântico do transporte de
elétrons do FSII (F
FSII
) e o coeficiente de extinção não-fotoquímico (NPQ), conforme
descrito em Lima et al. (2002). A irradiância actínica, nos horários de 8:00h, 12:00h e
16:00, para as plantas a pleno sol (T1 e T3), foi 1200, 1950 e 1300 µmol m
-2
s
-1
, e 600,
750 e 500 µmol m
-2
s
-1
para as plantas de T2, respectivamente.
Em laboratório, foram avaliadas as respostas de diversos parâmetros de
fluorescência, em função do nível de irradiância, a fim de observar-se a capacidade de
utilização fotoquímica e de dissipação não-fotoquímica da energia luminosa, sob
condições controladas. Para isso, mudas de café foram levadas ao laboratório, sendo
submetidas às irradiâncias de 25, 120, 300, 600 e 1000 µmol m
-2
s
-1
, utilizando-se do
fluorômetro modulado anteriormente citado. Os parâmetros q
P
, F
FSII
e NPQ foram então
estimados.
6
2.3.2. Clorofilas e Carotenóides
Para a análise de pigmentos, tecidos foliares foram coletados na antemanhã e ao
meio
-dia. As clorofilas (a + b) e carotenóides totais foram quantificados
espectrofotometricmente, conforme Lichtenthaler (1987). As concentrações foliares de
xantofilas (neoxantina, violaxantina, anteraxantina, luteína e zeaxantina) e carotenos (a-
caroteno e ß-caroteno) foram obtidas em um cromatógrafo líquido de alto desempenho
(Hewlett Packard, series 1050, EUA), utilizando-se de uma coluna
Spherisorb
ODS-
2
(250 x 4,6 mm), C
18
, de fase reversa, com diâmetro de 5
m.
Dois discos foliares
(diâmetro de 1,4 cm) foram homogeneizados em acetona 90% (v/v), a 4°C. O
homogenato foi transferido para um microtubo e expurgado com N
2
gasoso, durante 2
min, completando-se, posteriormente, o volume para 2 mL. O extrato cetônico foi então
deixado em repouso por 30 min, no escuro, a 4°C, para a completa extração dos
pigmentos, procedendo-se, então, à centrifugação a 15000 g, por 10 min, a 4°C. O
sobrenadante obtido foi filtrado através de um filtro com diâmetro do poro de 5 µm de
diâmtero (Ramalho et al., 1997). A eluição dos pigmentos foi executada à tempera
tura
ambiente, por 28 min, com taxa de fluxo de 0,52 mL min
-1
, usando-se de um gradiente
não
-linear otimizado de 25-100% de acetato de etila em acetonitrila/água [9:1(v/v),
contendo 0,1% de trietilamina]. A seqüência do procedimento foi: 0-10,5 mim,
gradie
nte linear de acetato de etila de 25-41%; 10,5-20,0 min, gradiente linear de
acetato de etila de 41-100%; 20,0-22,0 min, gradiente isocrático com 100% de acetato
de etila. A coluna foi re-equilibrada por 5 min nas condições iniciais. Os compostos
foram identificados mediante seus espectros de absorção e tempos de retenção (Johnson
et al., 1993). A quantificação individual dos carotenóides foi estimada pela
proporcionalidade entre a área integrada dos cromatograms, obtidas a 440 nm, e as áreas
dos cromatogramas dos respectivos padrões (VKI, Dinamarca), obtidos naquele
comprimento de onda.
2.3.3. Sistema Antioxidativo e Danos Celulares
Foram determinadas as atividades das enzimas do sistema antioxidante:
dismutase do superóxido (SOD, EC 1.15.1.1, Giannopolis
& Ries 1977), catalase (CAT,
EC 1.11.1.6; Havir & Mchale, 1987), peroxidase do ascorbato (APX, EC 1.11.1.11;
Nakano & Asada 1981) e redutase da glutationa (GR, EC 1.6.4.2; Foyer & Haliwell
1976). Danos celulares, que indicam a ocorrência de estresse oxida
tivo, foram avaliados
7
por meio da peroxidação de lipídeos, via acúmulo de aldeído malônico (MDA),
conforme Cakmak & Horst (1991).
2.4 Procedimentos Estatísticos
Para o Experimento I, cada unidade experimental foi composta de uma muda, ao
passo que para o Experimento II, foi composta por três mudas. As variáveis analisadas
foram submetidas à análise de variância segundo delineamento inteiramente
casualizado, com sete repetições para as análises fisiológicas, e dez repetições, para as
análises morfológicas. Diferenças entre as médias dos tratamentos foram analisadas
pelo teste de Newman-Keuls, a 5% de probabilidade. Para dar suporte a essas análises,
utilizou
-se do Sistema para Análises Estatísticas (SAEG). As análises de correlação
foram feitas utilizando-
se
do programa estatístico Statistica 7.0 (StatSoft, Inc., Tulsa,
Oklahoma, EUA), a 5% de probabilidade. Quando necessário, os dados de clorofilas e
carotenóides foram transformados para seguir uma distribuição normal, usando-se, para
isso, o teste de Lilliefors, para a posterior análise estatística.
3. Resultados
3.1. Crescimento
Na Época I (135 dias após o transplantio) o acúmulo de biomassa, a razão de
comprimento radicular (RCR), o comprimento radicular específico (CRE) e a taxa de
crescimento relativo (TCR) foram similares entre as plantas cultivadas ao sol ou à
sombra. As plantas desenvolvidas a pleno sol (T1) tiveram um maior desenvolvimento
radicular, fato associado a uma maior razão de massa radicular (RMR). As plantas à
sombra (T2) apresentaram maior crescimento da parte aérea, a julgar pela maior área
foliar total, maior razão de massa foliar (RMF), maior área foliar específica (AFE) e
maior razão de área foliar (RAF). O acúmulo similar de biomassa total entre as plantas
de T1 e T2, mesmo as primeiras alocando menos biomassa em folhas, estaria associado,
provavelmente, à maior taxa assimilatória líquida (TAL) exibida pelas plantas de T1.
Como um todo, essas alterações morfológicas levaram a uma maior razão sistema
radicular/parte aérea nas plantas de T1 (Tabela 1). De modo geral, as diferenças
encontradas na Época I se mantiveram na Época II (160 dias após o transplantio), porém
foram menos acentuadas quando comparadas com as observadas na Época I (Tabela 1).
Tabela 1. Variáveis de crescimento de
mudas de
Coffea arabica
formadas a pleno sol (T1) à sombra (T2) avaliados aos 135 e 160 dias,
após o transplantio para sacolas. Valores representam média ± EP (
n
= 10).
Variáveis
Época I
Época II
T1
T2
T1
T2
Biomassa (g)
1,357 ± 0,080 a*
1,332 ± 0,053
a*
2,577 ± 0,169 a
2,295 ± 0,184 a
Área Foliar Total (dm
2
)
1,23 ± 0,06 b*
1,54 ± 0,06 a*
2,31 ± 0,001 a
2,50 ± 0,002 a
Razão de Massa Foliar (g g
-1
)
0,440 ± 0,005 *b
0,492 ± 0,011 *a
0,497 ± 0,005 b
0,541 ± 0,015 a
Área Foliar Específica (m
2
kg
-1
)
20,7
0 ± 0,23 b*
23,62 ± 0,545 a*
18,27 ± 0,463 b
20,38 ± 0,305 a
Razão de Área Foliar (m
2
kg
-1
)
9,113 ± 0,141 b
11,59 ± 0,287 a*
9,104 ± 0,285 b
11,03 ± 0,327 a
Razão de Massa Caulinar (g g
-1
)
0,175 ± 0,004 a
0,165 ± 0,003 b*
0,177 ± 0,002 a
0,178 ± 0,003 a
Razão de Massa Radicular (g g
-1
)
0,384 ± 0,005 a*
0,336 ± 0,012 b*
0,325 ± 0,006 a
0,281 ± 0,012 b
Razão de Comprimento Radicular (m kg
-1
)
124,9 ± 9,57 a
116,3 ± 7,901 a
86,89 ± 6,472 a
80,47 ± 3,914 a
Comprimento Radicular Específico (m kg
-1
)
327,2 ± 2
8,49 a
337,5 ± 15,74 a
269,7 ± 21,94 a
291,6 ± 19,34 a
Razão Área Foliar/Área Superficial de raiz (m
2
m
-1
)
0,041 ± 0,001 b
0,058 ± 0,004 a
0,053 ± 0,006 a
0,068 ± 0,010 a
Razão Sistema Radicular/Parte Aérea (g g
-1
)
0,625 ± 0,014 a*
0,510 ± 0,026 b
0,483
± 0,013 a
0,394 ± 0,024 b
Taxa de Crescimento Relativo (mg g
-1
dia
-1
)
27,04 ± 1,735 a
24,36 ± 1,144 a
22,31 ± 2,129 a
19,95 ± 1,660 a
Taxa Assimilatória Liquida (g m
-2
dia
-1
)
2,917 ± 0,202 a
2,026 ± 0,104 b
2,494 ± 0,276 a
1,791 ± 0,166 b
Diferentes letras denotam diferenças significativas entre as médias dos níveis de irradiância dentro de cada época. Médias marcadas por
asterisco apresentam diferenças significativas entre as épocas de avaliação dentro de cada nível de irradiância (ANOVA,
P
= 0.05).
9
3.2. Trocas Gasosas e Parâmetros de Fluorescência
As variações diurnas de A foram similares nas plantas desenvolvidas a pleno sol
(T1) e nas plantas à sombra (T2). Entretanto, os valores máximos de A, obtidos no
início da manhã foram, de modo geral, maiores nas plantas de T1 (ver à frente; Figura
5). Registre-se, que as plantas desenvolvidas à sombra transferidas para condições de
pleno sol (T3) exibiram menor A em relação às plantas de T1 e T2, com exceção do
horário das 16:00 h (Figura 1). Contudo, não foram observadas alterações significativas
em
g
s
e
C
i
/C
a
nas plantas dos tratamentos avaliados.
As plantas de T1 apresentaram razão F
v
/F
m
menor do que as plantas de T2, nos
horários de 12:00h e 16:00h. Padrão semelhante foi observado para as plantas de T
3.
Contudo, a razão F
v
/F
m
foi significantemente menor nestas plantas quando comparadas
às plantas de T1 e T2, independentemente dos horários avaliados. Vale ressaltar que os
valores da razão F
v
/F
m
, nos horários de 12:00h e 16:00h nas plantas de T1 e T3, ma
s não
nas de T2, foram menores que 0,80 (Figura 2). De modo geral, as plantas de T1 e T3
apresentaram valores de F
0
similares entre si, e estatisticamente maiores que os valores
de F
0
das plantas de T2 (Figura 2).
Independentemente do horário de avaliação, q
p
foi sempre maior nas plantas de
T2 do que nas plantas de T1. Padrão similar foi encontrado para F
FSII
. Comportamento
inverso foi observado para NPQ, em que as plantas de T1 mostraram maiores valores
desse parâmetro quando comparados com os das plantas de T2. As plantas de T3, nos
horários de 12:00h e 16:00h, tiveram valores de q
P
menores que as observadas para as
plantas de T2, sendo que no horário das 8:00h não se pôde verificar diferenças
estatísticas entre as plantas de T2 e T3. Além disso, não foram observadas diferenças
estatísticas em F
FSII
entre as plantas desses tratamentos (Figura 3). Por outro lado, a
capacidade de dissipação do excesso de energia, na forma de calor, foi menor nas
plantas de T3 que nas planta de T1, porém, maior do que as plantas
de T2 (Figura 3).
10
Ac
ABb
Aa
Ab
Ab
Aa
Ab
Bb
Ba
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
A ( mol m
-2
s
-1
)
Aa
Ab
Ab
Aa
Ab
Ab
Aa
Ab
Ab
0,00
0,10
0,20
0,30
g
s
(mmol m
-2
s
-1
)
T1
T2
T3
Ac
Ab
Aa
Aab
Bb
Aa
Ab
Ab
Aa
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
08:00 12:00 16:00
Horário (h)
C
i
/C
a
Figura 1
.
Curso diário da taxa de assimilação líquida de carbono (A), da
condutância estomática (g
s
) e da razão entre a concentração interna e ambiente de
CO
2
(C
i
/C
a
) em mudas de café
formadas
a pleno sol (T1), à sombra (T2) e
desenvolvidas a sombra e transferidas pa
ra
pleno sol (T3), três dias após a
transferência. Letras maiúsculas diferentes denotam diferença significativa entre
médias dos tratamentos dentro de um mesmo horário; letras minúsculas dife
rentes
denotam diferença estatística entre horários, dentro de um mesmo tratamento
(Newman
–
Keuls,
P
= 0,05). Valores representam a média ± erro
-
padrão (
n = 7).
11
As análises em laboratório de q
P
, F
FSII
e NPQ são mostradas na Figura 4.
Independentemente dos tratamentos, observou-se redução similar em q
p
e F
FSII
com o
aumento da irradiância, a partir de 120 µmol (fótons) m
-2
s
-1
. Com efeito, nas
irradiâncias mais baixas, não houve diferenças estatísticas em q
p
entre as plantas dos
tratamentos avaliados. Sob 300 e 600 µmol (fótons) m
-2
s
-1
, q
p
foi semelhante nas
plantas de T1 e T2, com as plantas de T3 apresentando menores valores daquele
parâmetro. Entretanto, quando submetidas a 1000 µmol (fótons) m
-2
s
-1
, as plantas de T1
exibiram maior capacidade de utilização fotoquímica da irradiância que as plantas de
T2, com as plantas de T3 não diferindo estatisticamente, com respeito ao q
p
das plantas
de T1. Estas plantas apresentaram menor F
FSII
do que as plantas de T2, exceto sob 1000
µmol (fótons) m
-2
s
-1
. Sob as irradiâncias mais baixas (25 e 120 µmol (fótons) m
-2
s
-1
),
as plantas de T3 não apresentaram diferenças estatísticas em relação às plantas de T1
em F
FSII
, sendo que a 300 e 600 µmol (fótons) m
-2
s
-1
, observou
-
se um menor F
FSII
para
ABa
Aa
Aa
Ba
Ba
Ba
Aa
Aa Aa
0
50
100
150
200
250
08:00 12:00 16:00
Horário (h)
F
0
T1
T2
T3
Bb
Bb
Aa
Aa
Aa
Aa
Ba
Ca Ca
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
F
v
/F
m
Figur
a 2. Curso diário da eficiência fotoquímica máxima do FSII (F
v
/F
m
) e da
fluorescência inicial (F
0
) em mudas de café
formadas
a pleno sol (T1), à sombra
(T2) e desenvolvidas a sombra e transferidas a pleno sol (T3), três dias após a
transferência. Estatísti
ca conforme a Figura 1.
12
as plantas de T3. De maneira similar ao observado para q
p
, a 25, 120 e 300 µmol
(fótons) m
-2
s
-1
, NPQ foi semelhante entre os tratamentos avaliados, com as plantas de
T2 apresentando maior NPQ do que as plantas de T1 a 600 µmol (fótons) m
-2
s
-1
;
entretanto, sob 1000 µmol (fótons) m
-2
s
-1
, as plantas de T1 tiveram maior NPQ em
relação às plantas de T2 (Figura 4). As plantas de T3 não diferiram estatisticamente das
plantas de T2 sob 600 µmol (fótons) m
-2
s
-1
. Todavia, sob 1000 µmol (fótons) m
-2
s
-1
,
aquelas plantas exibiram NPQ menor do que as plantas de T1, e maior que o das plantas
de T2 (Figura 4).
Ba
BaBa
Ac
Ab
Aa
Ba
BaBa
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
F
FSII
T1
T2
T3
Ab
Aa
Aa
Ca
Cb
Cc
Ba
Ba
Ba
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
08:00 12:00 16:00
Horário (h)
NPQ
Bc
Bb
Ba
Aa
Ab
Ac
CaCa
Ba
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
q
P
Figura 3. Curso diário do coeficiente de extinção fotoquímico (qP), rendimento
quântico do transporte de elétrons do FSII (F
FSII
) e do coeficiente de extinção não
-
fotoquímico (NPQ) em mudas de
formadas
a pleno sol (T1), à sombra (T2) e
desenvolvidas a sombra e transferidas a pleno sol (T3), três dias após a
transferência. Estatística conforme a Figura 1.
13
Ba
Ba
Bb
Bc
Ad
Aa
Aa
Ab
Ac
Ad
Ba
Ba
Cb
Cc
Ad
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
F
FSII
T1
T2
T3
Ad
Ad
Ac
ABb
Aa
Bb
Ca
Ac
AdAd
Ba
Ab
Ac
Ad
Ad
0
1
2
3
4
5
25
120
300 600
1000
RFA (µmol fótons m
-2
s
-1
)
NPQ
Ad
Ac
Ab
Aa
Aa
Bd
Ac
Ab
AaAa
Bd
Bc
Bb
Aa
Aa
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
q
P
Figura 4. Coeficiente de extinção fotoquímico (qP), rendimento quântico do
transporte de elétrons do FSII (F
FSII
) e coeficiente de extinção não-
fotoquímico
(NPQ) em mudas de café
formadas
a pleno sol (T1), à sombra (T2) e
desenvolvidas a sombra e transferidas a pleno sol (T3) em função da radiação
fotossinteticamente
ativa (RFA). Letras maiúsculas diferentes denotam diferença
significativa entre médias dos tratamentos dentro de mesma RFA; letras
minúsculas diferentes denotam diferença estatística entre
RFA
dentro de mesmo
tratamento (Newman–
Keuls,
P = 0,05). Valores representam média ± erro-
padrão
(n
= 7).
14
Foram acompanhados, um, três e sete dias após a transferência de parte das
mudas cultivadas à sombra para pleno sol, as trocas gasosas (Figura 5) e parâmetros de
fluorescência da clorofila a (Figura 6). As análises foram feitas no início da manhã, e
devem representar as taxas máximas diurnas de trocas gasosas. Com exceção da
segunda época de avaliação (três dias após a transferência), em que as plantas
desenvolvidas a pleno sol (T1) apresenta
ram
A
semelhante à das plantas desenvolvidas à
sombra (T2), as plantas de T1 exibiram maior A em relação a plantas de T2. As plantas
de T3 não diferiram estatisticamente das plantas de T2 na primeira e na terceira épocas
de avaliação (um e sete dias após a transferência, respectivamente), sendo que, na
segunda época, apresentaram menores valores absolutos de A. Observou-se, também,
que apenas na primeira época de avaliação ocorreram alterações significativas em g
s
e
C
i
/C
a
entre as plantas de T1 e T2, com as primeiras apresentando maior g
s
e C
i
/C
a
.
Nesse contexto, as plantas de T3 não diferiram das plantas de T1.
Em todas as épocas avaliadas, a razão F
v
/F
m
foi superior a 0,80 nas plantas de T1
e T2, porém inferior a este valor nas plantas de T3, o que poderia indicar ocorrência de
fotoinibição crônica (Figura 6). Foram observadas apenas alterações em F
0
na primeira
época, em que as plantas de T1 não diferiram estatisticamente com as plantas de T2;
todavia, as plantas de T3 apresentaram valores de F
0
maiores que as das plantas de T2.
Na segunda e terceira épocas não foi verificada nenhuma alteração em F
0
entre os
tratamentos avaliados (Figura 6).
3.3. Pigmentos
As concentrações de Cl (a+b) e de Car bem como as razões Cl a/b e Cl/Car não
variaram entre as plantas de T1 e T2, porém as primeiras apresentaram menor razão
a/ß
caroteno, em função de menor concentração de a-
caroteno nas plantas de T1 (Tabela 2).
As plantas de T3 apresentaram uma diminuição nas concentrações de Cl (a+b) e Car
bem como nas razões Cl/Car e Cl/N, sendo que, com o aumento do tempo de exposição
à plena exposição solar, observou-se uma menor razão a/ß caroteno. A concentração de
Cl (
a+b
) não diferiu estatisticamente em relação à das plantas de T1 e T2 (Tabela 2).
15
Aa
Ab
Ab
Ba
Ab
Bb
Ba
Ba
Bb
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
A ( mol m
-2
s
-1
)
Aa
Ab
Aab
Ba
Aa
Aa
Ba
Aa
Aa
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
g
s
(mmol m
-2
s
-1
)
T1
T2
T3
Ab
Ab
Aa
Ba
Aab
Bb
Aa
Ab
ABb
0,00
0,20
0,40
0,60
1 3 7
Dias Após o Início da Aclimatação
C
i
/C
a
Figura 5. Taxa de assimilação líquida de carbono (A), condutância estomática (g
s
)
e razão entre a concentração interna e ambiente de CO
2
(C
i
/C
a
) em mudas de café
desenvolvidas a sombra e transferidas a pleno sol (T3). Para efeito de comparação,
são também mostrados os dados de A
,
g
s
e C
i
/C
a
para as mudas desenvolvidas a
pleno sol (T1) e à sombra (T2). As medições foram feitas entre 08:00h – 09:00h.
Letras maiúsculas diferentes denotam diferença significativa entre médias dos
tratamentos dentro do mesmo dia; letras minúsculas diferentes denota
m
diferença
estatística entre os dias dentro de mesmo tratamento (Newman–
Keuls,
P = 0,05).
Valores representam média ± erro
-
padrão (
n
= 7)
16
Tabela 2. Concentração de clorofilas (Cl) totais (a + b) (mg g
-1
MF), carotenóides totais (Car) (mg kg
-1
MF), razão clorofila a e clorofila b (Cl a/b), razão clorofilas totais e carotenóides (Cl/Car), e razão a-
caroteno e ß-caroteno (a/ß-Caroteno) em mudas de café arábica desenvolvidas a pleno sol (T1), à sombra
(T2) e à sombra e transferidas a pleno sol (T3). Valores representam médias ± EP (
n
= 7).
Parâmetros
T1
T2
T3
Época
–
dias após a transfer
ência
1 3 7
Cl (
a
+
b)
1,65 ± 0,07
A
1,68 ± 0,12
A
1,22 ± 0,08
B
1,54 ± 0,05
A
1,29 ± 0,09
B
Car
558,5 ± 25,9
AB
615,2 ± 36,2
A
438,3 ± 30,6
C
561,2 ± 44,5
AB
507,3 ± 39,9
BC
Cl
a/b
2,22 ± 0,14
A
2,41 ± 0,24
A
2,30 ± 0,07
A
2,31 ± 0,06
A
2,44 ± 0,07
A
Cl/Car
3,79
± 0,19
A
4,18 ± 0,19
A
3,04 ± 0,07
B
3,00 ± 0,07
B
2,72 ± 0,04
B
a/ß Caroteno
0,355 ± 0,03
B
0,695 ± 0,07
A
0,397 ± 0,06
B
0,413 ± 0,05
B
0,111 ± 0,02
C
Diferentes letras denotam diferenças estatísticas entre as médias dos tratamentos avaliados (ANOVA,
P
= 0,05).
Independentemente dos tratamentos, a luteína foi o principal carotenóide
acumulado nas plantas, com mudas de T1 e T2 não diferindo estatisticamente entre si e
com as plantas de T3 com uma concentração desse carotenóide, em média, 35% maior
na antemanhã (Tabela 3). Nesse mesmo horário, as plantas de T1 e T2 apresen
taram
Aa
Aa
ABa
Aa
Aa
Ba
Aa
Aa
Aa
0
50
100
150
200
250
1 3 7
Dias Após Transferência
F
0
T1
T2
T3
Aa
Aa
Ba
Aa
Aa
Aa
Bb
Ba
Ca
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
F
v
/F
m
Figura 6. Eficiência fotoquímica máxima do FSII (F
v
/F
m
) e fluorescência inicial
(F
0
), medida na antemanhã, em mudas de café desenvolvidas a sombra e
transferidas a pleno sol (T3). Para efeito de comparação, são também mostrados os
dados de F
v
/F
m
para as plantas desenvolvidas a pleno sol (T1) e à sombra (T2). As
medições foram feitas entre 08:00h
–
09:00h.
Estatística conforme a Figura
5.
17
maiores concentrações de violaxantina e menores zeaxantina, ao passo que as plantas de
T3 retiveram mais zeaxantina, principalmente nos primeiros dias após a transferência
para pleno sol, provavelmente às expensas de uma diminuição da concentração de
violaxantina, a julgar-se pelos dados da Tabela 3. O maior valor do estado de
desepoxidação dos carotenóides envolvidos no ciclo das xantofilas (DEPS) observado
nas plantas de T3 foi devido às alterações nas concentrações de violaxantina e
zeaxantina (Tabela 3). O
pool
dos carotenóides (Car) envolvidos no ciclo das xantofilas
(violaxantina + anteraxantina + zeaxantina – VAZ) não variou estatisticamente entre os
tratamentos aqui avaliados; entretanto, a razão VAZ/Car foi maior nas plantas de T1 em
relação à das plantas dos demais tratamentos. Ao meio-dia, verificou-se aumento nos
teores de anteraxantina e zeaxantina, com diminuição paralela de violaxantina. Estas
alterações ocorridas ao meio-dia influenciaram a magnitude de DEPS, de forma que as
plantas de T1 apresentaram valores maiores que o das plantas de T2, sendo que as
plantas de T3 exibiram os maiores valores de DEPS (Tabela 3). Observou-se, também,
semelhança na concentração de VAZ e maior razão VAZ/Car nas plantas de T1 em
relação às plantas de T2, a
o passo que as plantas de T3 apresentaram os menores valores
de VAZ e não diferiram estatisticamente das plantas de T2 na razão VAZ/Car
(Tabel
a
3)
.
As correlações entre razão F
v
/F
m
e concentração de VAZ, bem como entre F
v
/F
m
e DEPS, não foram significativas nas plantas de T1 e T2, provavelmente em função da
alteração muito discreta, quando houve, da razão F
v
/F
m
nessas plantas,
independentemente do horário de avaliação (dados não mostrados). Nas plantas de T3,
contudo, houve correlação significativa entre a razão F
v
/F
m
e DEPS (Figura 8),
sugerindo, circunstancialmente, relação de causa/efeito entre a redução de F
v
/F
m
e o
estado de desepoxidação dos carotenóides do ciclo das xantofilas.
3.4. Sistema Antioxidativo e Danos Celulares
A atividade das enzimas relacionadas ao sistema antioxidativo (APX, CAT e
GR) foi maior nas plantas de T1 quando comparada à das plantas de T2, com exceção
da atividade da enzima SOD, que foi semelhante entre ambos os tratamentos. As plantas
de T3 apresentaram as menores atividades das enzimas CAT, GR e SOD. Em adição, as
atividades dessas enzimas não variaram significativamente, ao longo do tempo avaliado,
nas plantas de T3.
18
Tabela 3. Concentração foliar de xantofilas, carotenos, violaxantina + anteraxantina + zeaxantina (VAZ),
estad
o de desepoxidação dos carotenóides do ciclo das xantofilas (DEPS), razão da VAZ e carotenóides
totais (VAZ/Car) em mudas de Coffea arabica L. Os valores são expressos em mg kg
-1
MF e
representam a média ± EP (
n
=7).
Antemanhã
Parâmetros
T1
T2
T3
Époc
a
–
dias após a transferência
1 3 7
Neoxantina
59,95 ± 4,03
B
85,68 ± 5,69
A
74,44 ± 7,50
AB
86,32 ± 4,42
A
62,36 ± 6,07
B
Violaxantina
94,22 ± 4,35
A*
87,85 ± 6,44
A*
25,46 ± 4,46
C*
55,35 ± 3,96
B*
69,47 ± 5,02
AB*
Anteraxantina
17,19 ± 3,15
ABC
10,88 ± 1,29
C
20,03 ± 3,05
ABC
21,56 ± 4,67
A
12,46 ± 1,62
BC
Luteína
135,2 ± 6,48
C
144,5 ± 9,61
BC
178,3 ± 13,19
AB
207,9 ± 15,26
A
182,5 ± 16,40
AB
Zeaxantina
4,625 ± 0,399
B
3,715 ± 0,233
B
56,04 ± 8,14
A
40,15 ± 8,00
A
7,602 ± 3,82
B
a-Caroteno
28,67 ± 2,67
B
56,89 ± 5,27
A
30,04 ± 4,30
B
42,13 ± 4,58
AB
10,09 ± 2,70
C
ß-Caroteno
93,22 ± 4,41
A
105,52 ± 6,16
A
71,22 ± 5,30
B
89,87 ± 8,01
AB
88,22 ± 13,01
AB
VAZ
116,0 ± 4,80
A
102,5 ± 7,80
A
101,5 ± 6,14
A
117,1 ± 12,40
A
89,53 ± 5,43
A
DEPS
0,186
± 0,027
C
0,142 ± 0,004
C
0,748 ± 0,037
A
0,501 ± 0,051
B
0,219 ± 0,041
C
VAZ/Car
0,269 ± 0,008
A
0,206 ± 0,007
B
0,225 ± 0,009
B
0,214 ± 0,009
B
0,212 ± 0,014
B
Meio
-
dia
Neoxantina
80,14 ± 3,38
AB*
101,9 ± 5,20
A
66,59 ± 5,52
B
89,19 ± 8,63
A
66,79 ± 5,45
B
Violaxan
tina
35,06 ± 11,00
B
61,13 ± 10,15
A
9,05 ± 2,38
C
15,10 ± 2,55
C
16,65 ± 3,45
C
Anteraxantina
31,10 ± 4,88
B*
28,19 ± 3,11
B*
13,21 ± 1,62
C
21,09 ± 3,83
BC
46,69 ± 6,20
A*
Luteína
171,0 ± 10,01
B*
171,6 ± 10,53
B
168,9 ± 12,35
B
213,7 ± 17,10
A
201,9 ± 17,40
A
Zeaxa
ntina
74,08 ± 13,73
AB*
32,05 ± 6,70
C*
85,72 ± 10,4
AB*
96,56 ± 6,09
A*
66,23 ± 9,56
B*
a-Caroteno
43,25 ± 3,30
B*
89,51 ± 8,53
A*
27,29 ± 4,35
C
36,97 ± 5,01
BC
11,58 ± 2,61
D
ß-Caroteno
123,9 ± 6,20
A*
130,8 ± 8,34
A*
67,58 ± 3,81
C
88,54 ± 7,79
B
97,45 ± 9,45
B
VA
Z
185,3 ± 15,19
A*
162,2 ± 8,76
A*
107,9 ± 9,59
B
132,7 ± 9,08
B
129,6 ± 9,23
B*
DEPS
0,749 ± 0,069
B*
0,504 ± 0,064
C*
0,908 ± 0,028
A*
0,890 ± 0,013
AB*
0,869 ± 0,03
AB*
VAZ/Car
0,330 ± 0,018
A*
0,266 ± 0,013
B*
0,246 ± 0,011
B
0,239 ± 0,006
B
0,259 ± 0,014
B*
Difer
entes letras denotam diferenças significativas entre as médias dos níveis de irradiância dentro de cada horário.
Médias marcadas por asterisco apresentam diferenças significativas entre os horários de avaliação dentro de cada
nível de irradiância. (ANOVA,
P
=0.05).
y = -0,1543x + 0,8022
r = -0,6859
p
= 0,0006
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
0
0,2 0,4
0,6
0,8
1
DEPS
F
v
/F
m
F
igura
7. Correlação de Pearson entre eficiência fotoquímica
máxima do FSII (F
v
/F
m
) e o estado de desepoxidação dos
carotenóides envolvidos no ciclo das xantofilas (DEPS) na
antemanhã em mudas de café desenvolvidas à sombra e
transferidas a plena exposição
à radiação solar.
19
Pôde
-se observar, ainda, nessas plantas, um incremento na atividade da APX
com o aumento do tempo de exposição à radiação solar (Figura 8). O acúmulo de MDA
foi maior nas plantas de T3, enquanto plantas de T1 e T2 não apresentaram difere
nças
estatísticas entre si. Em todo caso, a concentração de MDA decresceu, nas plantas de
T3, com o tempo de exposição à plena irradiância.
Figura
8. Atividade da peroxidase do ascorbato (APX), catalase (CAT), redutase
da glutationa (GR), dismutase do superóxido (SOD) e a concentração de aldeído
malônico (MDA) em mudas de café desenvolvidas a pleno sol (T1), à sombra (T2)
e
desenvolvidas
à sombra e transferidas a pleno sol (T3) (avaliações feitas aos 1, 3
e 7 dias após a transferência). Letras maiúsculas diferentes denotam diferença
significativa entre
médias dos
tratamentos
avaliados
(Newman–
Keuls,
P
= 0,05)
.
A
BC
C
B
B
0
20
40
60
80
100
120
140
APX (U g
-1
MF)
A
B
C
C
C
0
2
4
6
8
10
CAT (U g
-1
MF)
A
B
C
C
C
0
0,5
1
1,5
2
GR (U g
-1
MF)
D
D
A
B
C
0
10
20
30
40
50
60
70
MDA (mmol kg
-1
MF)
T1
T2
T3 - 1dia
T3 - 3 dias
T3 - 7 dias
A
A
B
B
B
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
SOD (U g
-1
MF)
20
4. Discussão
4.1. Mudas formadas ao sol e à sombra
Alguns pesquisadores parecem concordar que mudas de café crescem melhor à
sombra que a pleno sol. O fato de a planta apresentar folhas maiores (e maior área
foliar) e mais verdes (normalmente indicando maior concentração de clorofilas) à
sombra que a pleno sol pode transmitir uma falsa percepção de maior vigor da planta à
sombra. Neste estudo, todavia, as plantas a pleno sol (T1) acumularam biomassa e
exibiram taxa de crescimento relativo (TCR) similar em relação a plantas à sombra
(T2), ainda que tenha ocorrido menor alocação de biomassa para a parte aérea e menor
razão de massa foliar nas primeiras. Como um todo, esse comportamento deve estar
associado à maior taxa assimilatória líquida (TAL) das plantas de T1, permitindo inferir
que, possivelmente, as taxas fotossintéticas, nessas plantas, ao longo do tempo, devem
ter sido maiores do que as das plantas à sombra (T2), apesar de nem sempre se ter
detectado tais diferenças no curto prazo. Além disso, a alteração de alocação de
biomassa observada nas plantas dos tratamentos avaliados mostra que as plantas de T1,
após transferência para o campo, poderiam explorar um volume maior de solo,
favorecendo, portanto, uma melhor aclimatação ao novo ambiente e aumentando a
sobrevivência, especialmente em períodos secos após o transplantio. Os resultados aqui
encontrados não corroboram com os dados encontrados por Paiva et al. (2003), que
observaram que mudas de café arábica sombreadas cresceram melhor à sombra que a
pleno sol. Em seu trabalho, Paiva et al. (2003) encontraram valores da razão parte
aérea/siste
ma radicular (PA/SR) de 6,0 e 5,6 para plantas sob 50% de sombreamento e a
pleno sol, respectivamente, ao passo que, no presente trabalho, os valores para a razão
PA/SR para as plantas de T1 e T2 foi, respectivamente, de 2,1 e 2,4. Valores elevados
da razão PA/SR podem indicar restrição espacial do crescimento radicular e, assim,
provavelmente, o balanço entre as raízes e a parte aérea é perdido, de forma que as
raízes não conseguiriam suprir a parte aérea adequadamente, principalmente de água
(Poorter & Nagel, 2000). Sendo assim, as plantas a pleno sol não se desenvolveriam tão
bem, possivelmente associado ao menor suprimento de água. Em todo caso,
demonstrou
-se, aqui, que o cafeeiro, mesmo na fase de muda, pode crescer com TCR
similar a pleno sol ou à sombra, mas com TAL maior na primeira condição. Não se
pode descartar, todavia, potenciais diferenças interespecíficas no que se diz respeito ao
crescimento das plantas de café a pleno sol e à sombra, bem como o papel diferencial de
21
fitorreguladores (e.g. auxinas, giberelinas) na expansão celular (Yang et al., 1996;
Kende
et al
., 1998) e na alocação diferencial de biomassa ao longo da planta.
As taxas máximas de fotossíntese líquida tenderam, ou foram maiores (
P
<
0,05), nas plantas a pleno sol, corroborando a asserção de DaMatta
et
al. (2004a) de
que, desde que a condutância estomática (g
s
) não seja limitante, cafeeiros a pleno sol
exibem maior A ao sol que à sombra. Em todo o caso, o curso diário das trocas gasosas
entre as plantas de T1 e T2 foi semelhante. Conforme observado por DaMatta
(2004a,b
),
g
s
alcançou valores máximos no início da manhã, e negligenciáveis à tarde,
fato provavelmente associado à sensibilidade dos estômatos do cafeeiros ao incremento,
ao longo do dia, do déficit de pressão de vapor entre o interior da folha e a atmosfera, e
também da temperatura foliar. Sendo assim, os baixos valores encontrados para A, à
tarde, mesmo nas folhas sombreadas, devem, pois, estar associados aos baixos valores
de
g
s
.
Folhas desenvolvidas em ambientes sombreados, normalmente, apresentam um
alto teor de clorofilas totais (Cl (a+b)) por unidade de massa, de forma a aumentar sua
capacidade de absorção de luz (Lee et al., 1990; Cao, 2000; Feng et al., 2004). Em
contraste, nessas folhas, a razão de clorofila
a
e clo
rofila
b (Cl a/b), um indicador da
proporção de complexos coletores de luz associados ao FSII (CCL-II) em relação a
outros complexos contendo clorofilas (Murchie & Horton, 1997), é usualmente menor.
Porém, mesmo estando as plantas de T1 sob maior irradiância que as plantas de T2, não
houve alterações na concentração de Cl (a+b) nem na razão Cl a/b, a exemplo de outros
trabalhos relatados em café (Fahl et al., 1994; Araújo et al, 2008; Chaves et al., 2008).
Portanto, não deve ter havido variações na organização dos fotossistemas nem na
capacidade para absorção de luz (Walters, 2005). Nesse contexto, dever-
se
-ia esperar
uma maior absorção de luz pelas plantas de T1 em relação às plantas de T2, o que
poderia levar a um excesso de energia de excitação. Todavia, não foi verificado,
qualquer indício de fotoinibição crônica nem danos fotooxidativos, visto que as plantas
de T1 exibiram uma queda discreta da razão F
v
/F
m
, com recuperação na antemanhã,
além de apresentarem uma concentração de MDA semelhante à das plantas de T2.
Adicionalmente, a menor razão
a/ß
-caroteno, exibida pelas plantas de T1 foi devido à
queda acentuada nos níveis de a-caroteno que nos de ß-caroteno, o que confirma o
papel do ß-caroteno na proteção das plantas sob altas irradiâncias, via extinção
de
clorofila tripleto no complexo-antena (Trebst et al., 2002). A baixa retenção noturna de
22
zeaxantina juntamente com um DEPS similar entre as plantas de T1 e T2 é indicativo (e
associado com) da recuperação da razão F
v
/F
m
na antemanhã, reforçando que não
houve
danos oxidativos e a maquinaria fotossintética das plantas de T1 esteve bem protegida
contra o excesso de irradiância interceptada. Concomitantemente, esses dados sugerem
que a maior pressão de excitação a que as plantas de T1 estavam sujeitas foi di
ssipada
efetiva e adequadamente, possivelmente em função do maior NPQ, associado ao maior
estado de desepoxidação dos carotenóides envolvidos no ciclo das xantofilas (DEPS), às
maiores concentrações de zeaxantina, maior razão VAZ/Car (Morosinotto et al., 2
003;
Horton
et al., 2008), ao meio-dia, e à maior atividade das enzimas do sistema
antioxidante, particularmente a APX, GR e CAT.
4.2. Mudas formadas à sombra e transferidas para condições de pleno sol
Decréscimos em A, observados após a transferência das mudas, da sombra para
pleno sol, foram, possivelmente, associados às reduções em g
s
bem como à ocorrência
de fotoinibição crônica. A ocorrência de fotoinibição crônica pode ser deduzida em
virtude de reduções persistentes na razão F
v
/F
m
na antemanhã, em conjunto com
aumentos na fluorescência inicial (F
0
). Essa persistência pode estar associada, pelo
menos em parte, à degradação da proteína D1 (Ramalho et al., 2003; Martinez-
Ferri
et
al
., 2004). Ao longo do período de aclimatação, verificaram-se reduções em Cl (a+b
),
em DEPS, além de menor atividade das enzimas do sistema antioxidativo. Além disso,
os decréscimos observados na concentração de clorofilas totais poderiam estar
associados a processos fotooxidativos (e.g. Krauser, 1988), ou relacionados com
alt
erações na organização dos fotossistemas, de modo a servir como um mecanismo
fotoprotetor (e.g. Ottander et al., 1995). Entretanto, essa redução parece mais
provavelmente associada com a primeira hipótese, uma vez que houve fortes indícios de
danos oxidativos (e.g. aumento de MDA). Após a transferência, as mudas de T3 foram
expostas a um ambiente onde a pressão de excitação foi maior, de forma que exibiram
retenção noturna pronunciada de zeaxantina e aumentos consideráveis em DEPS. Essas
alterações,
per se, levariam a aumentos pronunciados na dissipação térmica, mesmo na
antemanhã, porém não houve aumentos correspondentes na atividade das enzimas do
sistema antioxidante (e talvez de metabólitos hidrofílicos antioxidantes, como o
ascorbato e a glutationa), o que acarretou em uma menor capacidade da planta para
ajustar
-se adequadamente contra a maior pressão de excitação do novo ambiente
23
lumínico. Algumas enzimas, a catalase, em particular, são muito sensíveis à elevação da
concentração de EROs (Smirnoff, 1995). Assim, é possível que a menor atividade das
enzimas do sistema antioxidante pode ser exatamente o reflexo de um aumento
excessivo na produção de EROs, após uma mudança abrupta, do ambiente sombreado
para pleno sol. Todavia, apesar da falta de ajuste do sistema enzimático antioxidante
àquelas mudanças, observou-se extraordinária aclimatação em termos do aumento da
capacidade de dissipação térmica (em relação às plantas de T2), mas isso não foi
suficiente para uma fotoproteção satisfatória. Como resultado,
verificou
-se uma maior
concentração de MDA, indicativo de danos celulares decorrentes de estresse oxidativo.
Como um todo, observou-se uma clara aclimatação (com desempenho inferior
em relação às mudas de T1) às altas irradiâncias, tendo em vista os decré
scimos
observados na retenção noturna de anteraxantina e zeaxantina, que acarretaram
decréscimos em DEPS, além de menor concentração de MDA após sete dias de
transferência das mudas sombreadas para condições de pleno sol. Em adição, os
incrementos observados na concentração de ß-caroteno e em VAZ reforçam a idéia de
ocorrência de aclimatação.
5. Conclusões
Mudas de café produzidas a pelo sol podem exibir crescimento melhor ou
similar ao das plantas sob sombreamento. Além disso, as mudas a pleno sol, aprese
ntam
um padrão de alocação de biomassa que poderia permitir-lhes melhor pegamento, após
a transferência para o campo, na medida em que a maior razão sistema radicular / parte
aérea propiciaria uma maior exploração do solo, em busca de água e nutrientes,
ju
ntamente com uma menor taxa de transpiração total, permitindo uma aclimatação
mais eficiente ao novo ambiente, após o transplantio para o campo. Em adição, o
desempenho fisiológico das plantas a pleno sol foi superior quando comparado com
plantas desenvolv
idas à sombra e transferidas para condições de pleno sol, em função de
maiores taxas de fotossíntese associadas com maior capacidade de dissipação térmica e
maior atividade das enzimas do sistema antioxidativo, traduzindo-se em ausência de
danos oxidativos severos, mesmo sob altas irradiâncias. Em síntese, mudas de café
cultivadas a pleno sol exibem características que, em conjunto, permitiriam um melhor
desempenho quando transplantadas para o campo, o que facilitaria sobremodo a
implantação da cultura.
24
Apesar de mudas formadas à sombra e transferidas para condições de pleno sol
poderem aclimatar-se ao novo ambiente lumínico, danos fotooxidativos, após a
transferência, podem ser inevitáveis, resultando, provavelmente, em altos custos
metabólicos para o reparo das estruturas celulares. Além disso, esses danos podem
resultar, eventualmente, em índices de mortalidade relativamente elevados, aumentando,
portanto, os custos de formação do cafezal. Diante do exposto, desde que o fator água
não seja limitante para a produção de mudas, demonstra-se, aqui, que a formação de
mudas de café a pleno sol é uma opção que deve ser considerada pelo cafeicultor ou
pelo viverista, em função do desempenho superior dessas mudas, em relação às
formadas à sombra.
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