Wheat (Triticum aestivum L.) is an important crop used in crop rotation on no-tillage system, serving as an option for cultivation in winter and contributing to the maintenance of mulch. Due to surface applications of both fertilizers and lime on no-till soils, reactive aluminum species can coexist with low phosphorus availability, especially in deeper soil layers, limiting root growth in depth and by consequence the development of the culture. This work aimed to identify responses of wheat cultivars to aluminum (Al) and phosphorus (P) exposure, classifying the genotypes according to their sensitivity and tolerance to Al through assessments of morphology, anatomy and chromosomal abnormalities (Chapter I), the effect of such differences in sample size dimension (Chapter II) and the use efficiency of P, considering growth and biochemical parameters by multivariate principal component analysis (Chapter III). It was possible to identify notable anatomical differences between the Al-tolerant (IAC 5) and Al-sensitive (Galego Shave) cultivar. Among the array of adaptations to the metal, an increased intercellular space of leaves and their stomatal density were observed in conditions of greater toxicity of Al, with the formation of stomatal clusters in Galego Rapado. These differences contribute to the superiority of cultivar effect when compared to the dose effect in determining the sample size, which is recommended to be used at least 9 and 74 plants for evaluation of height and root length in wheat cultivars used in Al tolerance studies, respectively, also considering that accuracy estimative lower than 10 %, in general, are impractical due to the great number of plants needed. Finally, we found a consistent response pattern of acid phosphatase activity on shoot tissue with use and response efficiency of P, with a lower activity in efficient genotypes. / A cultura do trigo (Triticum aestivum L.) é uma importante alternativa utilizada na rotação de culturas do sistema de plantio direto, servindo como opção de cultivo no inverno e contribuindo para a manutenção da cobertura do solo com resíduos culturais. Em virtude de aplicações superficiais de fertilizantes e corretivos adotadas neste sistema, espécies reativas de alumínio podem coexistir com a baixa disponibilidade de fósforo, principalmente em camadas mais profundas do solo, limitando o crescimento das raízes em profundidade e o pleno desenvolvimento da cultura. O presente trabalho busca identificar respostas de cultivares de trigo à exposição aos elementos alumínio (Al) e fósforo (P), classificando os genótipos quanto sua sensibilidade e tolerância ao Al por meio de avaliações da morfologia, anatomia e alterações cromossômicas (Capítulo I), o efeito no dimensionamento amostral em estudos desta natureza (Capítulo II), bem como sua eficiência de uso e resposta ao P considerando parâmetros de crescimento e bioquímico por meio de análise multivariada de componentes principais (Capítulo III). Foi possível identificar notáveis diferenças anatômicas entre a cultivar tolerante (IAC 5) e sensível (Galego Rapado) ao Al. Dentre as adaptações ao metal, estão o aumento do espaço intercelular das folhas e sua densidade estomática, em condições de maior toxicidade do Al, com a formação de agrupamentos estomáticos na cultivar Galego Rapado. Tais diferenças contribuíram para a superioridade do efeito cultivar quando comparado ao efeito dose na determinação do tamanho de amostra dos materiais. Recomenda-se utilizar pelo menos 9 e 74 plantas para avaliação de altura e Cde cultivares de trigo, em estudos de tolerância ao Al, respectivamente, considerando ainda que estimativas com precisão inferior a 10%, de modo geral, são impraticáveis devido o elevado número de plantas necessário. Por fim, foi encontrado um consistente padrão de resposta da atividade da enzima fosfatase ácida da parte aérea com índices de eficiência de uso e resposta ao P, com uma menor atividade em materiais eficientes.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:36:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 218982 bytes, checksum: 38c14fe52f8aa57350cdc239a6dbf920 (MD5) Previous issue date: 2006-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This study aimed to identify potential photoprotective mechanisms and how they could be spatially and diurnally adjusted. It was conducted in an arabica coffee tree plantation (northsouth-oriented hedgerows) in Viçosa, Southeastern Brazil. Gas exchange, chlorophyll a fluorescence, and antioxidant system were examined throughout. Evaluations were performed in different canopy positions in August 2005 (dry, cold season with high insolation) when the net photosynthetic rate (A) of coffee tree is very low. This low A largely resulted from nonstomatal limitations. This, associated with an elevated interception of solar radiation, led to a discrete chronic photoinhibition of photosynthesis at noon, particularly in west-faced leaves. In a general way, decreased quantum yield of photosystem II (FPSII) paralleled an increased non-photochemical quenching, indicating a rise in heat dissipation. Apparent electron transport rate also rose during afternoon in west-faced leaves, that was largely a consequence from increased irradiance interception by those leaves, although decreases in both FPSII and photochemical quenching coefficient were observed. As a result, a higher excitation pressure should have occurred in west-faced leaves, thus leading to an increased fraction of irradiance neither used in photochemistry nor dissipated thermally. Regardless of their positions, coffee leaves showed similar ability for energy dissipation into photochemical and nonphotochemical processes. This suggests that the plant might dissipate satisfactorily the excess of absorbed light, i.e. the coffee tree might plastically adjust its photosynthetic machinery to changing irradiance. Steeper leaf angles were related to greater irradiance interception in the upper stratum leaves, particularly in the west side. Chlorophyll and carotenoid concentrations were higher in lower stratum leaves. There was no change in chlorophyll a/b ratio, regardless of the treatments. Activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and ascorbate peroxidase (APX) generally were similar among different sampled leaves. However, a greater SOD activity was found in upper stratum leaves that could be associated with a larger hydrogen peroxide concentration in those leaves. Little, if any, differences in the activities of SOD, CAT, APX and glutathione peroxidase were observed in paraquat-treated leaves. A stronger decrease in the maximum efficiency of photosystem II was registered in paraquattreated west-faced leaves, similarly to what occurred in the field. Despite west-faced leaves being naturally submitted to a high-light stress, malondialdehyde accumulated in a similar way as in the leaves from other canopy positions. Since the activity of antioxidant enzymes was similar irrespective of leaf position, some other photoprotecting systems should also be of utmost importance for protection of the photosynthetic machinery, particularly in west-faced leaves when exposed to bright irradiance. / O comportamento das trocas gasosas, dos parâmetros de fluorescência da clorofila a e do sistema antioxidativo foi estudado em plantas adultas de café arábica cultivadas em campo e orientadas no sentido norte-sul, em Viçosa-MG, objetivando-se identificar potenciais mecanismos de fotoproteção e avaliar como tais mecanismos se ajustariam espacial e diurnamente. Para isso, procederam-se às avaliações em diferentes posições da copa, em agosto de 2005, época relativamente fria, seca e com alta insolação, na qual o cafeeiro exibe taxas muito baixas de fotossíntese. As baixas taxas fotossintéticas foram largamente resultantes de limitações não-estomáticas. Isso, aliado à elevada interceptação da radiação solar, particularmente pelas folhas da face oeste à tarde, traduziu-se numa discreta fotoinibição crônica da fotossíntese. De modo geral, menores valores do rendimento quântico fotoquímico do fotossistema II (FFSII) foram acompanhados por incrementos paralelos no coeficiente de extinção não-fotoquímica, indicando aumento na capacidade de dissipação de calor. Ademais, a taxa de transporte aparente de elétrons aumentou, à tarde, nas folhas da face oeste, fato largamente associado à elevada irradiância interceptada por aquelas folhas, a despeito dos decréscimos observados em FFSII e no coeficiente de extinção fotoquímica. Como conseqüência, uma maior pressão de excitação ocorreu nas folhas da face oeste, resultando no aumento da proporção de energia não utilizada na fase fotoquímica e nem dissipada termicamente. De modo geral, as folhas do cafeeiro, independentemente de faces ou estratos, apresentaram capacidade similar de dissipação da radiação fotossinteticamente ativa em processos fotoquímicos e não-fotoquímicos. Isso sugere que o cafeeiro pode dissipar, de forma aparentemente satisfatória, o excesso da energia absorvida, apresentando capacidade de resposta plástica de sua maquinaria fotossintética às variações da irradiância. Maiores ângulos foliares mostraram-se relacionados à maior interceptação de luz pelas folhas dos estratos superiores, principalmente na face oeste da copa. A concentração de clorofilas e carotenóides foi maior em folhas dos estratos inferiores, mas não houve nenhuma alteração na razão clorofila a/clorofila b. As atividades da dismutase do superóxido (SOD), da catalase (CAT) e da peroxidase do ascorbato (APX), foram, de modo geral, semelhantes nas folhas, independentemente de estratos e faces. Somente uma maior atividade de SOD em folhas dos estratos superiores foi observada, fato que pode estar associado a maior acúmulo de peróxido de hidrogênio nas folhas daqueles estratos, independentemente de faces. Poucas foram as diferenças nas atividades da SOD, da CAT, da APX e da peroxidase da glutationa entre folhas das diferentes faces e estratos, quando se induziu o estresse oxidativo com Paraquat, mas uma maior redução da eficiência fotoquímica nas folhas dos estratos da face oeste foi observada, à semelhança do que ocorreu em condições de campo. Apesar de as folhas localizadas na face oeste da copa estarem submetidas a um maior estresse luminoso e, portanto, sujeitas de forma mais marcante ao estresse oxidativo, não houve danos celulares consideráveis, estimados pelo acúmulo de aldeído malônico. Uma vez que a atividade das enzimas estudadas foi muito similar, independentemente da posição na copa, sugere-se que outros sistemas de fotoproteção possam ter maior importância na proteção da maquinaria fotossintética, particularmente nas folhas da face oeste quando expostas à elevada irradiância.

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