Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Plantas de pinhÃo-manso (Jatropha curcas) e de mamona (Ricinus communis) tÃm
sido exploradas agronomicamente para fins de produÃÃo de biocombustÃveis, principalmente
em regiÃes secas e quentes do semiÃrido do nordeste brasileiro. Estas espÃcies sÃo nativas de
regiÃes tropicais e evoluÃram em resposta Ãs condiÃÃes abiÃticas adversas como alta
temperatura e luz, seca e salinidade. Neste trabalho, partimos da principal hipÃtese de que
plantas jovens de Jatropha curcas e de Ricinus communis possuem respostas anÃlogas de
aclimataÃÃo da fotossÃntese e nos mecanismos de fotoproteÃÃo em resposta Ãs condiÃÃes de
estresses abiÃticos. Para isso, os principais objetivos deste trabalho foram conhecer, analisar,
descrever e discutir as principais respostas da fotossÃntese e os principais mecanismos de
fotoproteÃÃo, como a dissipaÃÃo de excesso de energia na forma de calor, fotorrespiraÃÃo,
drenos alternativos de elÃtrons e o metabolismo antioxidativo em plantas jovens de pinhÃomanso
e mamona submetidas à condiÃÃes de estresses abiÃticos. Este trabalho foi divido em
quatro capÃtulos. O capitulo I trata de uma revisÃo de literatura e estado da arte dos principais
tÃpicos abordados ao longo do estudo. O capÃtulo II, na forma de artigo, teve como objetivo
principal conhecer e discutir as principais respostas das trocas gasosas e fotoquÃmica dessas
duas espÃcies em resposta a variaÃÃes nas condiÃÃes ambientais como o aumento de luz,
concentraÃÃo interna de CO2, dÃficit de pressÃo de vapor (DPV), temperatura foliar e ao longo
de um dia tÃpico em condiÃÃes de uma regiÃo semiÃrida. Foi claramente demonstrado nesse
estudo que plantas de R. communis, quando bem hidratadas, possuem uma maior eficiÃncia
fotossintÃtica, dada principalmente pela sua alta taxa de transpiraÃÃo e condutÃncia estomÃtica
em comparaÃÃo a plantas jovens de J. curcas. No entanto, em condiÃÃo de seca, seja por
suspenÃÃo de rega ou alto dÃficit de pressÃo de vapor, plantas jovens de J. curcas se
mostraram mais eficientes na assimilaÃÃo de CO2 quando comparadas com R. communis. Os
dados demonstraram ainda que as duas espÃcies estudadas possuem diferentes respostas
aclimatativas da fotossÃntese sob condiÃÃes estressantes ou Ãtimas durante a fase inicial de
crescimento. O capÃtulo III teve como objetivo demonstrar as diferenÃas nas principais
respostas aclimatativas dessas duas espÃcies em condiÃÃo de seca e sua relaÃÃo com a
tolerÃncia a esse estresse entre as duas espÃcies estudadas. Foi demonstrado que ambas as
espÃcies apresentaram limitaÃÃes estomÃticas e metabÃlicas da fotossÃntese em condiÃÃo de
seca, e que essas duas espÃcies apresentam diferentes respostas em termos de dissipaÃÃo de
excesso de energia e drenos alternativos de elÃtrons para aliviar a produÃÃo de espÃcies
reativas do oxigÃnio no cloroplasto, prevenindo a foto-oxidaÃÃo. As plantas de mamona sÃo
mais sensÃveis à seca do que plantas jovens de pinhÃo manso. AlÃm disso, o quenching nÃo
fotoquÃmico (NPQ) à um importante mecanismo para a tolerÃncia à seca de J. curcas
enquanto que R. communis por nÃo possuir um NPQ tÃo eficiente necessita investir em outros
drenos alternativos de elÃtrons para dissipar o excesso de energia. No quarto e Ãltimo
capÃtulo, foram avaliadas as respostas aclimatativas da fotossÃntese de plantas jovens de
pinhÃo manso e de mamona submetidas ao estresse salino. O tratamento salino imposto
aumentou o dano de membrana apenas em folhas de pinhÃo-manso. O conteÃdo de osmÃlitos
orgÃnicos compatÃveis aumentou em ambas as espÃcies expostas à salinidade. Plantas de
mamona apresentaram, principalmente, restriÃÃes estomÃticas da fotossÃntese, devido Ã
reduÃÃo na pressÃo parcial interna de CO2 (Ci) e por nÃo apresentar reduÃÃo na atividade de
Rubisco. No entanto, plantas de pinhÃo-manso expostas à salinidade apresentaram restriÃÃes
estomÃticas e metabÃlicas na fotossÃntese, demonstrado pelo aumento do Ci e restriÃÃo na
atividade de Rubisco. Plantas de mamona expostas à salinidade apresentaram maior
assimilaÃÃo de nitrato e maior fotorrespiraÃÃo, comparada com plantas de pinhÃo-manso sob
condiÃÃo de estresse salino. No entanto, o pinhÃo-manso apresentou maior dissipaÃÃo e
excesso de energia na forma de calor (NPQ). Como conclusÃo, nossos dados sugerem que as
duas espÃcies estudadas empregam diferentes mecanismos para dissipar o excesso de energia
na cadeia transportadora de elÃtrons (CTE) do cloroplasto, prevenindo a fotoinibiÃÃo e danos
foto-oxidativos. / Plants of Jatropha curcas and Ricinus communis have been exploited for
agronomic production of biofuels, especially in hot and dry regions of semiarid at
northeastern Brazil. These species are native to tropical and evolved in response to adverse
abiotic conditions such as high temperature, drought, salinity and light. In this work, we start
with the main hypothesis that saplings of Jatropha curcas and Ricinus communis have
analogous mechanisms of acclimation of photosynthesis and photoprotection in response to
abiotic stress conditions. For this, the main objectives of this work were to analyze, describe
and discuss responses of photosynthesis and important photoprotection mechanisms such as
dissipation of excess energy as heat, photorespiration, alternative electron sinks and
antioxidant metabolism in young plants of physic nut and castor bean subjected to abiotic
stress conditions. This work was divided into four chapters. The chapter I is a review of the
literature and state of art of the main topics covered throughout the study. Chapter II, in the
form of paper, aimed to meet and discuss the main responses of gas exchange and
photochemistry of these two species in response to changes in environmental conditions such
as increased lighting, internal CO2 concentration, vapor pressure deficit, leaf temperature and
over a typical day in terms of a semiarid region. It has been clearly demonstrated in this
experiment that R. communis plants, when well hydrated, have a higher photosynthetic
efficiency given mainly by its high transpiration rate and stomatal conductance compared to
young plants of J. curcas. However, in dry condition, by watering suspension or high DPV, J.
curcas young plants are more efficient in CO2assimilation compared with R. communis. The
data showed that the two species have different responses of photosynthesis under optimal or
stressful conditions during the early growth stages. Chapter III aimed to demonstrate the
differences in the main responses of these two species under drought conditions and its
relation to stress tolerance between the two studied species. It has been shown that both
species showed stomatal and metabolic limitations of photosynthesis under drought
conditions. And that these two species showed different responses in terms of excess energy
dissipation and alternative electron sinks of CTE to alleviate the chloroplast ROS production,
preventing photo-oxidation. In addition, it has been shown that castor bean plants are more
sensitive to drought than J. curcas. Moreover, the NPQ is an important mechanism for
drought tolerance of J. curcas whereas R. communis for not having a so efficient NPQ need to
invest in other alternative electron sinks to dissipate the excess energy. In the fourth and final
chapter, we evaluated the responses of photosynthesis of J. curcas and R. commnuis young
plants exposed to salt stress. The salt treatment increased membrane damage only in leaves of
J. curcas. The content of organic compatible osmolytes increased in both species exposed to
salinity. Castor bean plants had mainly stomatal limitations of photosynthesis due to fall in Ci
and by the maintaining in Rubisco activity. However, J. curcas plants exposed to salinity
showed stomatal and metabolic restrictions on photosynthesis, demonstrated by the increase
in Ci and a drop in Rubisco activity. Castor bean plants exposed to salinity showed higher
nitrate assimilation and photorespiration, compared with J. curcas plants under salt stress
condition. However, J. curcas had higher dissipation and excess energy as heat (NPQ). In
conclusion, our data suggest that both species employ different mechanisms to dissipate
excess energy in the CTE of the chloroplast, preventing photoinhibition and photo-oxidative
damage.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:6541 |
| Date | 17 December 2012 |
| Creators | Milton Costa Lima Neto |
| Contributors | Joaquim AlbenÃsio Gomes da Silveira, EnÃas Gomes Filho, SÃrgio Luiz Ferreira da Silva, Josemir Moura Maia, Ricardo Ferraz de Oliveira |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em BioquÃmica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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