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Type: TESE
Title: Heterogeneidade fotossintética em folhas de Guzmania monostachia (L.) Rusby ex Mez (Bromeliaceae)
Title Alternative: Photosynthetic heterogeneity in leaves of Guzmania monostachia (L.) Rusby ex Mez (Bromeliaceae)
Author: Pikart, Filipe Christian, 1988-
Advisor: Aidar, Marcos Pereira Marinho
Abstract: Resumo: As espécies epífitas estão submetidas a períodos de escassez hídrica devido ao regime intermitente de chuvas e à falta de acesso à água do solo. Entretanto, algumas espécies apresentam estratégias para a manutenção do seu conteúdo hídrico, tais como a expressão do Metabolismo Ácido das Crassuláceas (CAM). Guzmania monostachia é uma bromélia epífita que apresenta regulação positiva do CAM quando submetida a um período de deficiência hídrica. Em trabalho anterior, após sete dias de restrição hídrica, a espécie apresentou um CAM do tipo idling, caracterizado pelo fechamento estomático durante os períodos claro e escuro associado ao acúmulo noturno de ácidos orgânicos. Também foi observado um gradiente funcional ao longo das folhas, onde o ápice apresentou maior número de estômatos, de pigmentos relacionados à fotossíntese e da atividade das enzimas PEPC e MDH, sugerindo maior atividade fotossintética e capacidade para expressão do CAM nessa porção comparativamente às regiões mediana e a basal. Recentemente vem sendo utilizado um modelo de folhas destacadas mantidas em polietileno glicol (PEG) para a indução do déficit hídrico nos estudos com essa bromélia. A partir disso surgiu a necessidade de se obter informações sobre o efeito da aplicação do PEG em plantas inteiras. Dessa forma, o objetivo deste trabalho visou avaliar o metabolismo fotossintético e caracterizar o perfil espacial de carboidratos não estruturais, levando em consideração a divisão funcional existente na folha dessa espécie, ao longo de um período de restrição hídrica imposta pela aplicação de uma solução de PEG 30%. Foram realizadas medidas de assimilação líquida de carbono, transpiração, condutância estomática, coeficiente de extinção não fotossintético e eficiência potencial/operacional do PSII. Amostras foram coletas para a quantificação do teor relativo de água, clorofilas, carotenoides, malato e carboidratos não estruturais. Com a indução do déficit hídrico ocorreu uma redução do conteúdo hídrico e consequentemente houve a regulação positiva do CAM em todas as porções, com destaque para a região mediana no quarto dia de tratamento. Foi possível observar tanto redução quanto acréscimo na expressão do CAM por meio da variação no acúmulo noturno de malato ao longo dos dias. Na situação controle, o padrão diurno de assimilação líquida de CO2 foi semelhante à de uma espécie C3. Porém, associado a esse padrão, ocorreu uma variação noite/dia no conteúdo de malato, caracterizando-a como um CAM cycling. Ao final do período de déficit hídrico, a assimilação de CO2 atmosférico foi restrita a dois breves momentos no dia, não alcançando completamente o CAM idling. Nesse ponto, a reciclagem do CO2 pela formação do malato apresentou importância na redução da perda de carbono. Por meio de um fluorômetro de imagem foi possível, pela primeira vez para essa espécie, observar regiões de maior eficiência do PSII que podem estar relacionadas à disponibilidade de CO2 proveniente da descarboxilação do malato. Quanto à avaliação dos carboidratos não estruturais, o amido apresentou comportamento inverso ao do malato, possivelmente sendo o carboidrato utilizado na formação de fosfoenolpiruvato. Foi observada uma maior quantidade de amido no conjunto ápice/mediana sugerindo uma fonte enquanto que, um maior conteúdo de açúcares solúveis na base sugere um dreno de utilização

Abstract: Epiphytic species are subjected to periods of water shortage resulting from seasonal rainfall and the lack access to ground water. However, some species are capable of inducing Crassulacean Acid Metabolism (CAM) in order to maintain the water content. Guzmania monostachia is an epiphytic bromeliad capable of CAM up-regulating when exposed to water deficit. In a previous study, this species exhibited CAM idling when submitted to drought during seven days. This type of CAM is characterized by closure stomata during day/night and a nocturnal acidification. Additionally, leaf functional gradient was observed: the apex portion present higher stomata density, amount of photosynthetic pigment, and PEPC/MDH activities when compared to the middle and basal portions. Recently, a model with detached leaves maintained in a polyethylene glycol (PEG) solution to induce water deficit has been used in several studies in this bromeliad. Therefore, further information was needed to understand the effect of use PEG in whole plants. Based on those results, this study aimed to evaluate the photosynthetic metabolism and the non-structural carbohydrate spatial distribution along the leaf in this species under drought condition induced by PEG 30%. Measurements of gas exchange, transpiration, stomatal conductance, non-photochemical quenching and potential/operational efficiency of PSII were performed and samples were collected to measure relative water content, chlorophylls, carotenoids, malate and non-structural carbohydrate amounts. In the fourth day of water deficit, the reduction of relative water content resulted in up-regulation of CAM mainly in the middle portion. It was possible to observe up and down-regulation of CAM by variation in nocturnal accumulation of malate along the days. In the control, the pattern of net carbon assimilation was similar to C3 species. However, this pattern was accompanied by variation in dawn/dusk malate, characterizing it as a CAM cycling. At the end of the drought period, the atmospheric CO2 assimilation was restricted to two short periods of the day, without expression of CAM idling. Nevertheless, CO2 recycling for malate formation showed great relevance to decrease carbon loss. For the first time in this species, it was possible to show spots of high efficiency of PSII (using an imaging fluorometer) suggesting a CO2 availability from malate decarboxylation. Among the non-structural carbohydrates analyzed, only starch presented an inverse diel pattern in relation to malate, indicating that this carbohydrate was possibly used to generate phosphoenolpyruvate. The results suggested that apical and middle portions of the leaf would act as a source due to the high starch levels, while the basal portion would be an utilization sink because of elevated sugar amounts
Subject: Fluorescência
Metabolismo ácido das crassuláceas
Ácidos orgânicos
Desidratação
Carboidratos
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2014
Appears in Collections:IB - Dissertação e Tese

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