O enriquecimento da atmosfera com CO2, produto principalmente das atividades humanas, e a consequênte elevação na temperatura ambiente têm se revelado como importantes fatores que afetam a produtividade das plantas. Hymenaea courbaril L. é uma espécie classificada como secundária tardia no processo de sucessão, de reconhecida importância ecológica por sua ampla distribuição ao longo das Américas. Esta árvore tem sido usada como planta modelo no estudo da mobilização de carboidratos de reserva de parede celular de cotilédones, no estudo das respostas de espécies do Neotrópico às elevadas concentrações de CO2, entre outras pesquisas. É conhecido que em jatobá a mobilização de XG de reserva é conduzida primeiramente às folhas em desenvolvimento. Às elevadas temperaturas favorecem o processo de mobilização. Também é sabido que as elevadas concentrações de CO2 diminuem a mobilização de XG dos cotilédones na fase de pós-germinação. O enfoque deste trabalho foi direcionado ao estudo do desenvolvimento inicial de plantas de jatobá e à compreensão dos processos fisiológicos e do metabolismo de carbono envolvidos nas respostas de plantas juvenis às elevadas concentrações de CO2 e à eT. Com esta pesquisa foi evidenciado que estes fatores se associam sinergicamente e favorecem o desenvolvimento de plantas juvenis de jatobá, acelerando o amadurecimento das folhas de enverdecimento tardio através de um maior e mais rápido acúmulo de clorofilas. Tal interação também parece anular a amortização da mobilização de XG e a aclimatação da fotossíntese, promovidos pelas eCO2. No presente estudo também foi evidenciado que as elevadas concentrações de CO2 favorecem as taxas de assimilação de CO2 e à produção de carboidratos não estruturais, como amido. As elevadas temperaturas aceleram o metabolismo das plantas de jatobá, sendo que o aumento no metabolismo depende do conteúdo de carboidratos. As eT favorecem a síntese de Sac, diminuem a produção de amido, portanto, diminuem a razão Amido/Sac à noite. A estratégia metabólica de jatobá reduziria a sensação por parte da hexoquinase do fluxo de hexoses, com o que se atenuaria o abatimento da síntese de enzimas da fotossíntese (aclimatação da fotossíntese). O desenvolvimento inicial de plantas de jatobá permitiu identificar duas fases de crescimento, que estão determinadas pelas suas fontes e reservas de carbono. A primeira fase é de crescimento linear, e conta com os carboidratos produto da mobilização de XG, a fotossíntese e um enorme armazenamento de amido no caule, este último usado possivelmente como fonte complementaria de carbono para a planta até o completo amadurecimento do sistema fotossintetizante. A segunda fase é de estabilização do crescimento, uma vez que são esgotadas as reservas de amido do caule. Neste ponto, a força do dreno de crescimento diminui e aumenta o acúmulo de amido nas folhas completamente expandidas. Considerando-se as estratégias adaptativas de jatobá, em ausência de estresse hídrico, as condições ambientais de e CO2 até 760ppm e eT até 3°C promovem o crescimento de plantas juvenis de H. courbaril. / The continuous rise in anthropogenic CO2 concentration has the potential to lead to an approximate 3°C increase in temperature worldwide and these is thought as being important factors that affect the plants productivity and distribution. Hymenaea courbaril L., jatobá, is a late-successional species that is recognized by its ecological importance and by their distribution from central America to the south of Brazil. This plant species has been used as a model for the studies of cell wall storage carbohydrates mobilization, as well as for the studies of Neotropic species responses to enrichment CO2 atmosphere. It is known that XG mobilization products are driven primarily to expanding leaves. Elevated temperatures promote this mobilization process. In the present work, he initial development of seedlings of Hymenaea courbaril was investigated in order to understand aspects of physiological bevavior and carbon metabolism under elevated CO2 concentrations (e CO2) and/or elevated temperature (eT, +3°C). The results showed that the e CO2 and eT, when associated, actively improved H. courbaril L. young plants development, promoting the maturation of its delayed greening leaves with a higher and a faster chlorophyll accumulation. Such interaction seems to block the reduction of XG mobilization and the photosynthesis acclimation, previously observed to be promoted by the elevated CO2 atmosphere. It was observed that eCO2 increases net assimilation CO2 rates and the non structural carbohydrates production, like starch. Elevated temperatures improved the metabolism in general and this seems to depend on the carbohydrates status. Elevated temperatures enhanced the sucrose synthesis, diminished the starch production, and the starch/sucrose ratio during the night. The metabolic features observed for Hymenaea courbaril are likely to be associated he sugar sensing mechanism, which reduces the photosynthetic enzymes synthesis reduction (photosynthesis acclimation). The jatobas initial development showed two phases determined by its storage compounds in the cotyledons. The first is a linear growth period during which XG mobilization, photosynthesis and a high starch level is stored in the stem, the latter possibly used as a supplementary carbon source until photosynthesis is fully established. The second phase is growth stabilization, once the stem starch reserves are utilized. At that point, the growth sink forces diminish and consequently an increased concentration of starch is obseved in the completed expanded leaves. Considering those strategies, without water stress, the conditions of elevated CO2 and elevated temperature promote growth of young H. courbaril plants.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-21022011-134614 |
| Date | 09 December 2010 |
| Creators | Adriana Yepes Mayorga |
| Contributors | Marcos Silveira Buckeridge, Marília Gaspar, Sergio Tadeu Meirelles, Helenice Mercier, Henrique Pessoa dos Santos |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Ciências Biológicas (Botânica), USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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