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Competência para a expressão da fotossíntese CAM em plantas de Guzmania monostachia (Bromeliaceae) em diferentes fases ontogenéticas / Competence for CAM photosynthesis expression in different ontogenétic stages of plants of Guzmania monostachia (Bromeliaceae)

Hamachi, Leonardo 06 November 2013 (has links)
A Guzmania monostachia é uma espécie de bromélia heteroblástica, ou seja, na fase juvenil, ela apresenta a forma atmosférica e na fase adulta, ela adquire uma estrutura chamada de tanque, que pode armazenar água e nutrientes em momentos de seca esporádica. Ela também é reconhecida por ser C3-CAM facultativa, podendo ser induzida ao CAM através de estímulos ambientais como o a escassez d\'água. Estudos com outras espécies competentes para a expressão do CAM, há relatos de que tecidos jovens expressariam preferencialmente a fotossíntese C3 e passariam a expressar o CAM à medida que se tornassem maduros. No Laboratório de Fisiologia do Desenvolvimento Vegetal a indução do CAM em plantas adultas da espécie G. monostachia por déficit hídrico foi estudada e pôde-se constatar que essa bromélia possui folhas com regiões funcionais distintas: a porção basal seria responsável pela absorção de água e nutrientes e a porção apical encarregada de realizar, principalmente, a fotossíntese. Contudo, ainda não se possuía informação sobre como a ontogenia e as mudanças morfológicas estariam influenciando a competência para a expressão do CAM em folhas inteiras e nas diferentes porções foliares de G. monostachia. A fim de se caracterizar o CAM nesta espécie ao longo da ontogenia, foram selecionadas plantas em 3 fases ontogenéticas (Atmosférica, Tanque-1 e Tanque-2) e das fases Tanque-1 e 2 foram separados grupos de folhas representando 3 estágios de desenvolvimento (F1 - as 7 mais internas da roseta, F2- as 7 folhas seguintes da roseta e F3 - as 7 folhas localizadas mais na base da roseta). As plantas foram submetidas a 7 dias de déficit hídrico por meio da suspensão de rega. Outra coleta de material vegetal foi realizada com plantas Tanque-2 separando-se as folhas em grupos representando os mesmos 3 estágios de desenvolvimento utilizados no experimental anterior e dividindo-as em porções basal e apical. Medidas morfométricas foram feitas para caracterizar cada fase ontogenética. O teor de água dos tecidos das folhas foi determinado e o CAM foi detectado através do ensaio enzimático da PEPC, da MDH e da quantificação dos ácidos orgânicos (ácido cítrico e málico). As plantas Tanque-2 apresentaram mais que o dobro da capacidade de estocagem de água comparativamente às plantas Tanque-1. As plantas atmosféricas sofreram as maiores perdas de água em sua folhas (aproximadamente 50%); já as plantas com tanque tiveram decréscimos mais discretos no teor hídrico (em torno de 15%). Plantas de todas as fases ontogenéticas acumularam significativamente ácido málico durante a noite, evidenciando que, independente da ontogenia, as plantas foram competentes para expressar o CAM. De maneira semelhante, tanto as folhas mais jovens quanto as mais maduras exibiram acúmulos significativos de ácido málico, indicando que elas foram capazes de expressar o CAM nos 3 estágios de desenvolvimento escolhidos para este estudo. Portanto, no conjunto dos experimentais realizados, sugere-se que o fator mais importante para a expressão do CAM em plantas de G. monostachia seja o teor de água dos tecidos foliares e não a ontogenia. Plantas atmosféricas apresentaram a maior perda de água (aproximadamente 50%) concomitantemente à expressão do CAM. Já as regiões apicais dos grupos de folhas F1 das plantas Tanque-2 exibiram um decréscimo de 7% com acúmulo noturno de ácido málico e os grupos F2 e F3 perderam 12% da água de seus tecidos, resultando na inibição do CAM. Há indícios que o transporte de água nas plantas com tanque sob estresse hídrico ocorra das folhas mais maduras para as folhas mais jovens. Aparentemente, plantas jovens atmosféricas de G. monostachia possuem a capacidade de manter seu metabolismo mais ativo mesmo em condições que resultem em uma baixa quantidade de água nos tecidos foliares, indicando um certo grau de tolerância à seca. Ao contrário, nas plantas com tanque, essa capacidade parece não ser tão acentuada, sugerindo que esta fase esteja mais relacionada com estratégias de evitação à seca / Guzmania monostachia is a species of heteroblastic bromeliad, in other words, whereas in the juvenile phase, it assumes the atmospheric form, in the adult, it acquires a structure called a tank, by which water and nutrients can be stored in moments of sporadic drought. It is also recognized through being C3-CAM facultative, thus inducible to CAM through environmental stimuli, such as the lack of water. In the young plants of other species capable of CAM expression, there are reports of preferential C3 photosynthesis expression in young tissues, leading to CAM expression on reaching maturity. In the Laboratory of Plant Development Physiology, studies were made of CAM induction in adult plants of the species G. monostachia during the lack of water at times of drought. It was noted that this bromeliad possessed leaves with distinct functional regions: whereas the basal portion was responsible for the absorption of both water and nutrients, the apical was mainly responsible for photosynthesis. Nonetheless, there was no available information on how ontogeny and morphological changes could influence competence for CAM expression throughout the whole leaf, as well as in the different parts. In order to characterize CAM in this species throughout ontogeny, selection was concentrated on plants in the three ontogenetic phases (Atmospheric, Tank-1 and Tank-2), as well as in the Tank-1 and Tank-2 phases by separating groups of leaves representing the three stages of development in the rosette, viz., Stage1 - the seven inner-most leaves, Stage2 - the next seven, and Stage3 - the seven located more at the base. By suspending irrigation, all the plants were submitted to 7 days without water, whereupon further material was collected from Tank-2 plants. The leaves thus obtained were first divided into groups representing the same three developmental phases as used in the preceding experiment, and then separated into basal and apical portions. Morphometric measurement was applied to the characterization of each ontogenetic phase. Tissue water content in the leaves was defined, and CAM detected through PEPC enzymatic assaying, MDH, and organic acid (citric and malic) quantification. Tank-2 plants presented more than double the capacity to store water, when compared to Tank-1 plants. Whereas atmospheric plants underwent the greatest leaf-water loss (around 50%), the loss was less in those with tanks (around 15%). Significant nocturnal malic acid accumulation in plants in all the ontogenetic phases, placed in evidence plant competency for CAM expression, independent of the stage of development. Likewise, significant malic acid accumulation in both young leaves and more mature ones indicated their capacity for CAM expression in the three stages of development chosen for the present study. Thus, in the experiments carried out, it can be presumed that the most important factor for CAM expression in G. monostachia plants is leaf-tissue water content, and not ontogeny. Atmospheric plants presented the highest water loss (around 50%), which was concomitant with CAM expression. On the other hand, in the apical regions of Tank-2 plants, there was a drop of 7% in water content with nocturnal malic acid accumulation in stage-1 leaves, and a loss of 12% in tissue water in those in stage 2 and 3, with the consequential CAM inhibition. There is every indication that water-transport in tank plants undergoing water-stress occurs from more mature leaves to those younger. Apparently the more active metabolism in young G. monostachia atmospheric plants, even under conditions inducing low leaf-tissue water content, indicates a certain degree of drought tolerance. On the contrary, although this capacity in tank plants appears to be less accentuated, the tank phase is apparently more related to strategies for avoiding the effects of drought
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Competência para a expressão da fotossíntese CAM em plantas de Guzmania monostachia (Bromeliaceae) em diferentes fases ontogenéticas / Competence for CAM photosynthesis expression in different ontogenétic stages of plants of Guzmania monostachia (Bromeliaceae)

Leonardo Hamachi 06 November 2013 (has links)
A Guzmania monostachia é uma espécie de bromélia heteroblástica, ou seja, na fase juvenil, ela apresenta a forma atmosférica e na fase adulta, ela adquire uma estrutura chamada de tanque, que pode armazenar água e nutrientes em momentos de seca esporádica. Ela também é reconhecida por ser C3-CAM facultativa, podendo ser induzida ao CAM através de estímulos ambientais como o a escassez d\'água. Estudos com outras espécies competentes para a expressão do CAM, há relatos de que tecidos jovens expressariam preferencialmente a fotossíntese C3 e passariam a expressar o CAM à medida que se tornassem maduros. No Laboratório de Fisiologia do Desenvolvimento Vegetal a indução do CAM em plantas adultas da espécie G. monostachia por déficit hídrico foi estudada e pôde-se constatar que essa bromélia possui folhas com regiões funcionais distintas: a porção basal seria responsável pela absorção de água e nutrientes e a porção apical encarregada de realizar, principalmente, a fotossíntese. Contudo, ainda não se possuía informação sobre como a ontogenia e as mudanças morfológicas estariam influenciando a competência para a expressão do CAM em folhas inteiras e nas diferentes porções foliares de G. monostachia. A fim de se caracterizar o CAM nesta espécie ao longo da ontogenia, foram selecionadas plantas em 3 fases ontogenéticas (Atmosférica, Tanque-1 e Tanque-2) e das fases Tanque-1 e 2 foram separados grupos de folhas representando 3 estágios de desenvolvimento (F1 - as 7 mais internas da roseta, F2- as 7 folhas seguintes da roseta e F3 - as 7 folhas localizadas mais na base da roseta). As plantas foram submetidas a 7 dias de déficit hídrico por meio da suspensão de rega. Outra coleta de material vegetal foi realizada com plantas Tanque-2 separando-se as folhas em grupos representando os mesmos 3 estágios de desenvolvimento utilizados no experimental anterior e dividindo-as em porções basal e apical. Medidas morfométricas foram feitas para caracterizar cada fase ontogenética. O teor de água dos tecidos das folhas foi determinado e o CAM foi detectado através do ensaio enzimático da PEPC, da MDH e da quantificação dos ácidos orgânicos (ácido cítrico e málico). As plantas Tanque-2 apresentaram mais que o dobro da capacidade de estocagem de água comparativamente às plantas Tanque-1. As plantas atmosféricas sofreram as maiores perdas de água em sua folhas (aproximadamente 50%); já as plantas com tanque tiveram decréscimos mais discretos no teor hídrico (em torno de 15%). Plantas de todas as fases ontogenéticas acumularam significativamente ácido málico durante a noite, evidenciando que, independente da ontogenia, as plantas foram competentes para expressar o CAM. De maneira semelhante, tanto as folhas mais jovens quanto as mais maduras exibiram acúmulos significativos de ácido málico, indicando que elas foram capazes de expressar o CAM nos 3 estágios de desenvolvimento escolhidos para este estudo. Portanto, no conjunto dos experimentais realizados, sugere-se que o fator mais importante para a expressão do CAM em plantas de G. monostachia seja o teor de água dos tecidos foliares e não a ontogenia. Plantas atmosféricas apresentaram a maior perda de água (aproximadamente 50%) concomitantemente à expressão do CAM. Já as regiões apicais dos grupos de folhas F1 das plantas Tanque-2 exibiram um decréscimo de 7% com acúmulo noturno de ácido málico e os grupos F2 e F3 perderam 12% da água de seus tecidos, resultando na inibição do CAM. Há indícios que o transporte de água nas plantas com tanque sob estresse hídrico ocorra das folhas mais maduras para as folhas mais jovens. Aparentemente, plantas jovens atmosféricas de G. monostachia possuem a capacidade de manter seu metabolismo mais ativo mesmo em condições que resultem em uma baixa quantidade de água nos tecidos foliares, indicando um certo grau de tolerância à seca. Ao contrário, nas plantas com tanque, essa capacidade parece não ser tão acentuada, sugerindo que esta fase esteja mais relacionada com estratégias de evitação à seca / Guzmania monostachia is a species of heteroblastic bromeliad, in other words, whereas in the juvenile phase, it assumes the atmospheric form, in the adult, it acquires a structure called a tank, by which water and nutrients can be stored in moments of sporadic drought. It is also recognized through being C3-CAM facultative, thus inducible to CAM through environmental stimuli, such as the lack of water. In the young plants of other species capable of CAM expression, there are reports of preferential C3 photosynthesis expression in young tissues, leading to CAM expression on reaching maturity. In the Laboratory of Plant Development Physiology, studies were made of CAM induction in adult plants of the species G. monostachia during the lack of water at times of drought. It was noted that this bromeliad possessed leaves with distinct functional regions: whereas the basal portion was responsible for the absorption of both water and nutrients, the apical was mainly responsible for photosynthesis. Nonetheless, there was no available information on how ontogeny and morphological changes could influence competence for CAM expression throughout the whole leaf, as well as in the different parts. In order to characterize CAM in this species throughout ontogeny, selection was concentrated on plants in the three ontogenetic phases (Atmospheric, Tank-1 and Tank-2), as well as in the Tank-1 and Tank-2 phases by separating groups of leaves representing the three stages of development in the rosette, viz., Stage1 - the seven inner-most leaves, Stage2 - the next seven, and Stage3 - the seven located more at the base. By suspending irrigation, all the plants were submitted to 7 days without water, whereupon further material was collected from Tank-2 plants. The leaves thus obtained were first divided into groups representing the same three developmental phases as used in the preceding experiment, and then separated into basal and apical portions. Morphometric measurement was applied to the characterization of each ontogenetic phase. Tissue water content in the leaves was defined, and CAM detected through PEPC enzymatic assaying, MDH, and organic acid (citric and malic) quantification. Tank-2 plants presented more than double the capacity to store water, when compared to Tank-1 plants. Whereas atmospheric plants underwent the greatest leaf-water loss (around 50%), the loss was less in those with tanks (around 15%). Significant nocturnal malic acid accumulation in plants in all the ontogenetic phases, placed in evidence plant competency for CAM expression, independent of the stage of development. Likewise, significant malic acid accumulation in both young leaves and more mature ones indicated their capacity for CAM expression in the three stages of development chosen for the present study. Thus, in the experiments carried out, it can be presumed that the most important factor for CAM expression in G. monostachia plants is leaf-tissue water content, and not ontogeny. Atmospheric plants presented the highest water loss (around 50%), which was concomitant with CAM expression. On the other hand, in the apical regions of Tank-2 plants, there was a drop of 7% in water content with nocturnal malic acid accumulation in stage-1 leaves, and a loss of 12% in tissue water in those in stage 2 and 3, with the consequential CAM inhibition. There is every indication that water-transport in tank plants undergoing water-stress occurs from more mature leaves to those younger. Apparently the more active metabolism in young G. monostachia atmospheric plants, even under conditions inducing low leaf-tissue water content, indicates a certain degree of drought tolerance. On the contrary, although this capacity in tank plants appears to be less accentuated, the tank phase is apparently more related to strategies for avoiding the effects of drought
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Amostragem sustentável de bromélias nativas para estudos ambientais em unidades de conservação / Sustainable sampling of native bromeliads for environmental studies in conservation units

Elias, Camila 03 October 2008 (has links)
O Estado de São Paulo é caracterizado por um mosaico de paisagens formado por fisionomias vegetais como a floresta de restinga, a floresta ombrófila densa, a floresta estacional semidecidual e o cerradão, representadas, respectivamente, pelas unidades de conservação Parque Estadual Ilha do Cardoso, Parque Estadual Carlos Botelho, Estação Ecológica dos Caetetus e Estação Ecológica de Assis. Mesmo protegidas legalmente, essas áreas ocorrem, na maior parte, em regiões bastante alteradas pela ação antrópica. As epífitas, especialmente as bromélias, respondem diretamente a essas intervenções, sendo interessantes para diversos estudos ambientais. As bromélias apresentam estratégias diferenciadas para a absorção de elementos químicos a partir da serrapilheira depositada no tanque (bromélia-tanque) ou diretamente da atmosfera (bromélia atmosférica). Entretanto, o emprego dessas plantas para estudos de qualidade ambiental é comprometido por etapas da análise química, principalmente relativas à amostragem e à contaminação da superfície das folhas com material particulado. De acordo com o procedimento usual, a amostragem envolve a retirada de diversas plantas, acarretando possíveis danos aos ecossistemas. Por essa razão, a proposta desse trabalho consiste em uma metodologia inovadora de amostragem denominada sustentável, em que são retirados discos de folhas das bromélias sem a necessidade de remoção das rosetas das áreas estudadas. Considerando as diferentes formações vegetacionais, a diversidade de bromeliáceas, as características nutricionais das plantas epifíticas e a problemática de amostragem de bromélias nativas em unidades de conservação, este presente trabalho teve como objetivos específicos (I) a avaliação da composição química de bromélias nos diversos tipos vegetacionais, (II) a avaliação da composição química das diferentes espécies de bromélias, (III) a avaliação da contribuição dos modos nutricionais do tipo tanque e atmosférico e dos modos de crescimento epifítico e terrícola para a composição química de folhas de bromélias (IV) a avaliação do efeito da lavagem sobre a composição química das folhas, (V) a comparação dos resultados da amostragem sustentável com aqueles da amostragem usual e (VI) a avaliação da variabilidade da composição química dos diferentes terços das folhas e terços da planta. A análise por ativação neutrônica instrumental (INAA) foi empregada por permitir a determinação simultânea de diversos elementos químicos em elevado nível metrológico. Para cada estudo realizado, as amostras tiveram preparo específico, permitindo a análise por INAA. As bromélias apresentaram diferenças quanto à composição química entre as unidades de conservação, embora não tenha sido verificada um padrão único de distribuição dos elementos químicos, corroborando composição química inerente de cada espécie. Bromélias-tanque mostraram maiores concentrações dos elementos químicos essenciais. As folhas das plantas estudadas apresentaram concentrações levemente maiores no modo epifítico quando comparadas com aquelas crescendo sobre o solo. Os resultados obtidos demostraram a necessidade de um procedimento de lavagem para minimizar a influência de material particulado sobre as concentrações de elementos químicos nas folhas. A nova amostragem sustentável promoveu resultados comparáveis, principalmente para o terço inferior, com a amostragem usual. Ainda, aumentou-se a confiabilidade dos resultados dada a redução do número de etapas do preparo de amostras proporcionado por esta metodologia de amostragem / The State of São Paulo, Brazil, is characterized by a mosaic of landscapes formed by diverse vegetational types as restinga forest, dense ombrophilous forest, seasonal semideciduous forest and savanna woody, respectively represented by the conservation units Parque Estadual Ilha do Cardoso, Parque Estadual Carlos Botelho, Estação Ecológica dos Caetetus and Estação Ecológica de Assis. These units are legally protected, although occurring mostly in areas highly modified by anthropogenic impacts. Epiphytes, especially bromeliads, directly respond to these impacts, being interesting for environmental studies. Bromeliads have different strategies for the uptake of chemical elements from the litterfall deposited in the tank (tank bromeliad) or from the atmosphere (atmospheric bromeliad). Many steps of the chemical analysis affect the application of these plants for environmental quality studies, including sampling and leaf surface contamination with particulate matter. According to the usual procedure, sampling depends on the removal of several rosettes, which may cause impacts on the ecosystem. Therefore, the proposal of this work consists in a novel sampling methodology, named \"sustainable\", in which small disks of bromeliad leaves are collected without removing rosettes from the studied areas. Considering the different vegetation, the bromeliad diversity, the nutritional characteristics of epiphytic plants and the problem of sampling native bromeliads in conservation units, this work aimed at (I) the evaluation of chemical composition of bromeliads from diverse vegetational types, (II) the evaluation of chemical composition of different bromeliad species, (III) the evaluation of the contribution of tank and atmospheric nutritional modes, as well as epiphytic and terrestrial growth modes, for the chemical composition of bromeliads, (IV) the assessment of washing effects on leaf chemical composition, (V) the comparison of sustainable sampling results with those obtained from usual sampling and (VI) the assessment of chemical composition variability at different leaf and plant positions. Instrumental neutron activation analysis (INAA) was employed, allowing the simultaneous determination of diverse chemical elements at a high metrological level. For each study, samples were prepared accordingly before being analyzed by INAA. The bromeliads showed differences in chemical composition among the conservation units. There was no uniform distribution pattern of chemical elements among the bromeliad species, corroborating an inherent species chemical composition. Tank bromeliads showed apparently high efficiency in the uptake of essential chemical elements. The studied plants showed concentrations slightly higher in bromeliads growing in epiphytic mode when compared to those growing on soil. The results demonstrated the need for the washing procedure to minimize the particulate matter influence on the concentrations of chemical elements. The new sustainable sampling provided results comparable to the usual sampling procedure, especially for the bottom plant position. Further, the reliability of the results was increased due to the reduction of steps for sample preparation provided by this sampling methodology
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Amostragem sustentável de bromélias nativas para estudos ambientais em unidades de conservação / Sustainable sampling of native bromeliads for environmental studies in conservation units

Camila Elias 03 October 2008 (has links)
O Estado de São Paulo é caracterizado por um mosaico de paisagens formado por fisionomias vegetais como a floresta de restinga, a floresta ombrófila densa, a floresta estacional semidecidual e o cerradão, representadas, respectivamente, pelas unidades de conservação Parque Estadual Ilha do Cardoso, Parque Estadual Carlos Botelho, Estação Ecológica dos Caetetus e Estação Ecológica de Assis. Mesmo protegidas legalmente, essas áreas ocorrem, na maior parte, em regiões bastante alteradas pela ação antrópica. As epífitas, especialmente as bromélias, respondem diretamente a essas intervenções, sendo interessantes para diversos estudos ambientais. As bromélias apresentam estratégias diferenciadas para a absorção de elementos químicos a partir da serrapilheira depositada no tanque (bromélia-tanque) ou diretamente da atmosfera (bromélia atmosférica). Entretanto, o emprego dessas plantas para estudos de qualidade ambiental é comprometido por etapas da análise química, principalmente relativas à amostragem e à contaminação da superfície das folhas com material particulado. De acordo com o procedimento usual, a amostragem envolve a retirada de diversas plantas, acarretando possíveis danos aos ecossistemas. Por essa razão, a proposta desse trabalho consiste em uma metodologia inovadora de amostragem denominada sustentável, em que são retirados discos de folhas das bromélias sem a necessidade de remoção das rosetas das áreas estudadas. Considerando as diferentes formações vegetacionais, a diversidade de bromeliáceas, as características nutricionais das plantas epifíticas e a problemática de amostragem de bromélias nativas em unidades de conservação, este presente trabalho teve como objetivos específicos (I) a avaliação da composição química de bromélias nos diversos tipos vegetacionais, (II) a avaliação da composição química das diferentes espécies de bromélias, (III) a avaliação da contribuição dos modos nutricionais do tipo tanque e atmosférico e dos modos de crescimento epifítico e terrícola para a composição química de folhas de bromélias (IV) a avaliação do efeito da lavagem sobre a composição química das folhas, (V) a comparação dos resultados da amostragem sustentável com aqueles da amostragem usual e (VI) a avaliação da variabilidade da composição química dos diferentes terços das folhas e terços da planta. A análise por ativação neutrônica instrumental (INAA) foi empregada por permitir a determinação simultânea de diversos elementos químicos em elevado nível metrológico. Para cada estudo realizado, as amostras tiveram preparo específico, permitindo a análise por INAA. As bromélias apresentaram diferenças quanto à composição química entre as unidades de conservação, embora não tenha sido verificada um padrão único de distribuição dos elementos químicos, corroborando composição química inerente de cada espécie. Bromélias-tanque mostraram maiores concentrações dos elementos químicos essenciais. As folhas das plantas estudadas apresentaram concentrações levemente maiores no modo epifítico quando comparadas com aquelas crescendo sobre o solo. Os resultados obtidos demostraram a necessidade de um procedimento de lavagem para minimizar a influência de material particulado sobre as concentrações de elementos químicos nas folhas. A nova amostragem sustentável promoveu resultados comparáveis, principalmente para o terço inferior, com a amostragem usual. Ainda, aumentou-se a confiabilidade dos resultados dada a redução do número de etapas do preparo de amostras proporcionado por esta metodologia de amostragem / The State of São Paulo, Brazil, is characterized by a mosaic of landscapes formed by diverse vegetational types as restinga forest, dense ombrophilous forest, seasonal semideciduous forest and savanna woody, respectively represented by the conservation units Parque Estadual Ilha do Cardoso, Parque Estadual Carlos Botelho, Estação Ecológica dos Caetetus and Estação Ecológica de Assis. These units are legally protected, although occurring mostly in areas highly modified by anthropogenic impacts. Epiphytes, especially bromeliads, directly respond to these impacts, being interesting for environmental studies. Bromeliads have different strategies for the uptake of chemical elements from the litterfall deposited in the tank (tank bromeliad) or from the atmosphere (atmospheric bromeliad). Many steps of the chemical analysis affect the application of these plants for environmental quality studies, including sampling and leaf surface contamination with particulate matter. According to the usual procedure, sampling depends on the removal of several rosettes, which may cause impacts on the ecosystem. Therefore, the proposal of this work consists in a novel sampling methodology, named \"sustainable\", in which small disks of bromeliad leaves are collected without removing rosettes from the studied areas. Considering the different vegetation, the bromeliad diversity, the nutritional characteristics of epiphytic plants and the problem of sampling native bromeliads in conservation units, this work aimed at (I) the evaluation of chemical composition of bromeliads from diverse vegetational types, (II) the evaluation of chemical composition of different bromeliad species, (III) the evaluation of the contribution of tank and atmospheric nutritional modes, as well as epiphytic and terrestrial growth modes, for the chemical composition of bromeliads, (IV) the assessment of washing effects on leaf chemical composition, (V) the comparison of sustainable sampling results with those obtained from usual sampling and (VI) the assessment of chemical composition variability at different leaf and plant positions. Instrumental neutron activation analysis (INAA) was employed, allowing the simultaneous determination of diverse chemical elements at a high metrological level. For each study, samples were prepared accordingly before being analyzed by INAA. The bromeliads showed differences in chemical composition among the conservation units. There was no uniform distribution pattern of chemical elements among the bromeliad species, corroborating an inherent species chemical composition. Tank bromeliads showed apparently high efficiency in the uptake of essential chemical elements. The studied plants showed concentrations slightly higher in bromeliads growing in epiphytic mode when compared to those growing on soil. The results demonstrated the need for the washing procedure to minimize the particulate matter influence on the concentrations of chemical elements. The new sustainable sampling provided results comparable to the usual sampling procedure, especially for the bottom plant position. Further, the reliability of the results was increased due to the reduction of steps for sample preparation provided by this sampling methodology
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Respostas à deficiência hí­drica relacionadas à  ontogenia foliar em Guzmania monostachia (Bromeliaceae): variações do potencial hídrico e expressão de diferentes padrões do Metabolismo Ácido das Crassuláceas (CAM). / Responses to water deficiency related to foliar ontogeny in Guzmania monostachia (Bromeliaceae): water potencial variations and different patterns in the Crassulacean Acid Metabolism (CAM) expression

Mancilha, Dioceni 05 December 2017 (has links)
O metabolismo ácido das crassuláceas (CAM) representa uma importante via de assimilação de carbono fotossintético, caracterizado pela fixação do CO2 atmosférico durante o período da noite, por meio da enzima fosfoenolpiruvato carboxilase (PEPC) e pelo acúmulo noturno de ácidos orgânicos. Nesse tipo de fotossíntese, os estômatos permanecem fechados durante a maior parte do dia e, consequentemente, propicia uma maior eficiência no uso da água quando comparado com plantas C3. Essa adaptação ecofisiológica permite às espécies CAM suportar alterações frequentes na disponibilidade de água no meio ambiente. Guzmania monostachia é uma bromélia epífita com tanque que apresenta a capacidade de alterar seu metabolismo fotossintético, passando de C3 a CAM, em resposta a condições ambientais estressantes, constituindo-se, portanto, num interessante modelo de estudo sobre plasticidade fisiológica. Algumas pesquisas anteriores do nosso laboratório mostraram que diferentes regiões foliares de G. monostachia podem desempenhar funções distintas em resposta à escassez hídrica. Foi visto que a expressão do CAM ocorreu com intensidades diferentes ao longo do comprimento foliar, sendo mais pronunciada na região apical. Um possível direcionamento da água da região basal para apical foi hipotetizado ocorrer, de forma que mesmo em situações de curta restrição hídrica (7 dias), a quantidade de água nos tecidos da porção apical permaneceu praticamente constante. Levando em consideração esses resultados prévios, a presente pesquisa teve como objetivo principal caracterizar o padrão de expressão do CAM nas folhas de diferentes estágios ontogenéticos (folhas jovens, intermediárias e maduras), bem como em suas porções, relacionando com as possíveis variações no estado hídrico durante a imposição da restrição no fornecimento de água por um período de até oito dias. E investigar se as variações do potencial hídrico foliar seriam decorrentes de alterações no acúmulo de ácidos orgânicos e/ou açúcares solúveis nas diferentes porções foliares e nas folhas em diferentes estágios do desenvolvimento. Para tanto, plantas de G. monostachia tiveram a rega suspensa durante oito dias e, posteriormente, elas foram reidratadas por dois dias consecutivos. As coletas foram realizadas nas seguintes condições experimentais: 1) sem suspensão de rega, ou seja, as plantas foram mantidas bem hidratadas (controle), 2) com suspenção de rega por 1, 4 e 8 dias e 3) com retorno à rega após o período de seca (2 dias de reidratação). Amostras de folhas em diferentes fases de desenvolvimento (jovens, intermediárias e adultas) foram divididas em três porções ápice, mediana e base para determinação do potencial hídrico, conteúdo relativo de água e abertura do poro estomático, além dos ensaios da atividade enzimática da PEPC, quantificação de açúcares solúveis e do acúmulo noturno de ácido málico. Os resultados demonstraram que as regiões apical e mediana de todas as folhas pertencentes aos diferentes estágios de desenvolvimento da roseta expressaram o CAM, quando submetidas a uma situação de restrição hídrica por no mínimo quatro dias. A porção apical foi a que apresentou os parâmetros indicativos desse metabolismo de forma mais intensa. Além disso, com a imposição à seca, a transição entre o metabolismo C3 para o CAM clássico parece ocorrer até o quarto dia de suspenção de rega, com abertura dos estômatos predominantemente no período da noite e, ao estender o período de escassez hídrica para oito dias, foi possível observar a transição para o CAM do tipo idling, isto é, com fechamento estomático diuturnamente. Observou-se também, uma redução gradual do potencial hídrico ao longo do período de exposição à seca, principalmente no ápice de folhas de diferentes estágios ontogenéticos. Além disso, o ápice das folhas de todos os grupos ontogenéticos e, em especial, as folhas jovens (incluindo as porções mediana e basal) foram os que não apresentaram redução do conteúdo hídrico durante o tratamento de seca por oito dias. Entretanto, a partição de açúcares solúveis foi alterada, de forma que a porção da basal, a qual inicialmente mantinha as maiores quantidades de carboidratos, apresentou reduções significativas no conteúdo de frutose e glicose com o prolongamento da seca para 8 dias. Já a porção apical, teve um comportamento inverso. Esses resultados sugerem que o tratamento de déficit hídrico pode desencadear um ajuste osmótico tanto nos diferentes grupos foliares da roseta quanto no limbo foliar, direcionando, preferencialmente, o transporte da água às folhas jovens e ao ápice das folhas de diferentes idades. Com a retomada da rega, após um período de déficit hídrico de oito dias, notou-se que apenas dois dias de rega normalizada foram suficientes para que o conteúdo hídrico fosse totalmente recuperado. No entanto, a partição de açúcares solúveis entre as folhas da roseta, não apresentou um padrão semelhante ao controle (plantas bem hidratadas). O metabolismo fotossintético também não foi revertido de CAM para C3, sugerindo ser necessário um período maior de reabastecimento de água no tanque / Crassulacean acid metabolism (CAM) is a photosynthetic CO2 fixation pathway that evolved in some plants. It is characterized by the fixation of atmospheric CO2 during the night, by the enzyme phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC) and nocturnal organic acid accumulation. In a plant using CAM, the water use efficiency is maximized because the stomata remain closed during daytime and open at night when the relative humidity of the air is higher. Guzmania monostachia, an epiphytic bromeliad, is an interesting plant model because it presents the ability to change its photosynthetic metabolism, from C3 to CAM, in response to stressful environmental conditions. Previously studies demonstrated that different leaf regions of G. monostachia performed distinct functions in response to water stress. In addition, CAM expression was more pronounced in the apical region. Even in situations of water restriction for 7 days, the amount of water in the tissues of the apical portion remained almost constant. Then, the present study hypothesized that the water may be transported from the base to the apex. The present study aimed at characterize the CAM expression pattern in leaf blade and among different foliar groups (younger, intermediate and older leaves), relating them to variations in water status during suspension irrigation for a period of up to eight days. In addition, the present study investigated if the possible variations of the water leaf potential would be due to changes in the accumulation of organic acids and/or soluble sugars in different leaf portions at different foliar ontogenetic groups. Three experimental conditions were carried out: 1) well-watered condition (control), 2) under suspension irrigation (for 1, 4 and 8 days) and 3) rewatered treatment, after drought period (watered daily for two days). Leaf samples of different foliar groups (younger, intermediate and older) were divided into three portions (apex, middle and base) for determination of water potential, relative water content, stomatal aperture, PEPC activity, quantification of soluble sugars and nocturnal malate accumulation. Results indicated that apical and middle portions of all the leaves belonging to different foliar groups of the rosette expressed CAM when watering was suspended for at least four days. The apical portion displayed the most intense parameters indicative of CAM expression. In addition, with drought imposition, the transition from C3 metabolism to classic CAM appears to occur up to the fourth day of irrigation suspension, with stomatal aperture during nighttime. When extending the period of water shortage for eight days, the establishment of a typical CAM-idling pathway, with stomatal closure during day and night, was verified It was also observed a gradual reduction of water potential, during the period of exposure to drought, mainly at the apical of leaves of different foliar groups. At the apex of all foliar ontogenetic groups, and especially the younger leaves (including the middle and basal portions) were those that did not present reduction of water content during the drought treatment for eight days. However, the partition of soluble sugars was altered, so that the basal portion, which initially maintained the highest carbohydrate levels, showed significant reductions in the fructose and glucose content with prolongation of the drought for 8 days. The apical portion had the opposite behavior. These results suggest that drought treatment can trigger an osmotic adjustment both in the different leaf ontogenetic groups of the rosette and of the leaf blade. In this way, the water transport preferably favors the younger leaves and the apical of the different leaf developmental stages. After a period of water deficit, the plants were rehydrated (for two days) and the water content was fully recovered. However, the partition of soluble sugars along the rosette leaves did not present a pattern similar to that observed before of the beginning of the hydration interruption. The photosynthetic metabolism was also not reversed from the CAM to C3, suggesting that a longer tank replenishment period is necessary

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