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Type: TESE
Title: Caracterização fisiologica e molecular da tolerancia a seca e sua relação com o sistema radicular em especies de Coffea
Title Alternative: Physiological and molecular characterization of drought tolerance and its relation with the root system in Coffea species
Author: Santos, Adriana Brombini dos, 1979-
Advisor: Mazzafera, Paulo, 1961-
Abstract: Resumo: Plantas das cultivares Catuaí Vermelho e Mundo Novo de Coffea arabica L. e da cultivar Apoatã de C. canephora Pierre ex Froehner, e plantas de Mundo Novo enxertadas sobre Apoatã foram avaliadas quanto a possíveis estratégias utilizadas para suportar a baixa disponibilidade de água no solo. Em paralelo, foi conduzido um ensaio com suspensões celulares de Catuaí Vermelho sob estresse osmótico induzido por PEG. Assim, este estudo teve por objetivo examinar alguns mecanismos de tolerância à seca em café através da avaliação de aspectos morfológicos (sistema radicular), fisiológicos (ajuste osmótico) e moleculares (expressão de deidrinas e aquaporinas) em plantas jovens e cultura de células. A análise de expressão do gene CaDh1 (deidrina) em suspensão celular de café tratada com PEG (15% m/v), por 8, 24 e 72 h, mostrou aumento na atividade sob estresse osmótico, o que poderia estar associado a um possível mecanismo de proteção de membranas e macromoléculas contra a dessecação. Não foi verificada alteração na resposta dos genes PIP1, PIP2 e TIP1(aquaporinas) sob condição de estresse nas células de café. Plantas de café cultivadas em vasos (4,0 L) foram submetidas a estresse hídrico moderado por suspensão da irrigação, sob condições de casa de vegetação, até que o potencial hídrico da folha no "predawn" atingisse cerca de -2,0 MPa. Verificou-se que as taxas de crescimento nos genótipos de café arábica, avaliada pelo acúmulo de biomassa total (folhas e raízes), foram intensamente afetadas pela seca, com redução em torno de 26,5% em Catuaí e 29,0% em Mundo Novo. Por outro lado, as plantas enxertadas não apresentaram redução significativa de crescimento em relação às plantas irrigadas, sugerindo uma contribuição positiva da enxertia para melhorar a eficiência na captação de água pelo porta-enxerto Apoatã, sob condição de baixa disponibilidade de água no solo. O conteúdo de açúcares solúveis totais nas folhas das plantas irrigadas foi maior que o observado para as plantas sob déficit hídrico. A maior redução foi constatada entre os genótipos de café arábica (23,0% em Catuaí e 43,8% em Mundo Novo), enquanto as reduções em Apoatã e MN/Apoatã não foram significativas. Verificou-se maior acúmulo de aminoácidos totais nas folhas e raízes de plantas de Catuaí sob estresse hídrico comparado a Mundo Novo. Apoatã e MN/Apoatã não mostraram aumentos significativos em relação às respectivas plantas irrigadas. Em todos os genótipos analisados, os teores de prolina (Pro) nas folhas e raízes de plantas sob estresse foram aumentados e, nas raízes, esse acúmulo foi bastante acentuado, sendo 6 vezes maior nos genótipos de café arábica, 4 vezes em Apoatã e 16 vezes na enxertia MN/Apoatã em relação às plantas irrigadas. Entretanto, tais aumentos não parecem estar diretamente associados a maiores graus de tolerância à seca em café. Os conteúdos dos aminoácidos asparagina (Asn), ácido ?- aminobutírico (Gaba), glutamato (Glu) e alanina (Ala) também foram alterados, observandose, de modo geral, aumento nos teores de Asn e Gaba e redução de Glu e Ala nas folhas e raízes das plantas sob estresse. Em conclusão observou-se que os genótipos com sistema radicular mais vigoroso como Apoatã e Catuaí foram menos afetados pela seca, provavelmente porque foram mais hábeis em explorar o perfil do solo para a captação de água.

Abstract: Seedlings of the cultivars Catuaí Vermelho and Mundo Novo of Coffea arabica L., of the cultivar Apoatã of C. canephora Pierre ex Froehner, and plants of Mundo Novo grafted on Apoatã were evaluated for possible strategies to withstand low water availability in the soil. In parallel, an assay with cellular suspension culture (Catuaí Vermelho) was carried out under osmotic stress induced by PEG. Thus, this study aimed to examine morphological (root systems), physiological (osmotic adjustment) and molecular (expression of dehydrins and aquaporins) traits in coffee plants and coffee cell suspension cultures as possible mechanisms of drought tolerance. The expression analysis of CaDh1 (dehydrin) in coffee cell suspensions grown with PEG (15% w/v) for 8, 24 and 72 h, showed an increase in activity under osmotic stress indicating a possible protection mechanism against desiccation. No changes were observed in the response of PIP1, PIP2 and TIP1 genes (aquaporins) under stress condition in coffee cells. Under greenhouse conditions, coffee seedlings were cultivated in 4.0 L pots submitted to moderate drought stress by suspending irrigation until leaf water potential at predawn reach about -2.0 MPa. Among the genotypes of arabica coffee subjected to water stress there was reduction in total dry weight, around 26.5% in Catuaí and 29.0% in Mundo Novo when compared with irrigated control plants. On the other hand, the grafted plants were not affected, suggesting a positive contribution of the grafting due to bigger efficiency in the water acquisition by the rootstock Apoatã under low water availability in the soil. The content of total soluble sugars was greater in leaves of irrigated plants than plants under water stress. The greatest reduction was verified among the genotypes of arabica coffee (23.0% in Catuaí and 43.8% in Mundo Novo) while the reduction in Apoatã and MN/Apoatã was not statistically significant. The accumulation of total amino acids was higher in leaves and roots of water stressed Catuaí than Novo Mundo. Apoatã and MN/Apoatã did not show significant increase in the content of amino acids in relation to irrigated control plants. In all genotypes, water stress induced an increase in the levels of proline (Pro) in leaves and roots. In the roots this increased was about 6 times in the genotypes of arabica coffee, 4 times in Apoatã and 16 times in the grafting MN/Apoatã in relation to irrigated control plants. However this increase in the levels of Pro does not seem to be directly associated to higher degrees of drought tolerance in coffee. The content of amino acids asparagine (Asn), ?-aminobutiric acid (Gaba), glutamate (Glu) and alanine (Ala) was also changed in the leaves and roots of stressed plants. In general, there was increase in levels of Asn and Gaba while was observed reduction in content of Glu and Ala. In conclusion it was found that the genotypes with more vigorous root system as Apoatã and Catuaí were less affected by drought, probably because they were more efficient in exploring the soil profile for the water absorption.
Subject: Cafe - Resistencia a seca
Sistema radicular
Deidrinas
Aquaporinas
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2009
Appears in Collections:IB - Dissertação e Tese

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