Fatores que afetam o desenvolvimento das plantas

Principais fatores ambientais que afetam o crescimento vegetal

• Luz• Temperatura– Alta– Baixa

• Disponibilidade de água• Salinidade• Gases– Oxigênio– Gás carbônico

Luz

• A luz pode afetar diversos processos da planta além de ser fonte de energia para a fotossíntese

• Provavelmente é o fator ambiental mais importante na sinalização para o crescimento da planta

• Três características principais da luz tem efeito biológico:– Qualidade – Direção– Quantidade

Luz: Qualidade• É definida pelo comprimento de onda do espectro

luminoso• O espectro visível varia entre 400 e 700nm• As plantas tem pigmentos específicos que captam

diferentes comprimentos de onda:– Criptocromo na faixa do azul (320-400nm)– Fitocromo - no vermelho (660-730nm)– Fotorreceptores de UV – no ultravioleta (280-320nm)

Luz: Direção

• A direção da luz pode influenciar:– O crescimento orientado das plantas que resulta

em curvatura: Fototropismo

Provavelmente um receptor de luz azul está envolvido na resposta da planta, intermediando a

degradação diferencial da auxina.

Luz: Quantidade

• A luz é uma forma de energia, pode ser medida em Watts/m2

• Luz azul (400nm) tem o dobro da energia da luz infravermelha (800nm)

• Pode ser subdividida em dois aspectos:– Intensidade– Duração do período de luz (fotoperíodo)

Luz: Duração• O Fotoperiodismo é uma resposta fisiológica das plantas ao

fotoperíodo, ou seja, a duração do dia comparada com a duração da noite que varia ao longo das estações do ano.

• Tipicamente o inverno tem noites mais longas e dias curtos. O verão tem dias longos e noites curtas. Na primavera, o comprimento do dia está aumentando e o da noite diminuindo. No outono, ocorre o inverso.

• Baseando-se na quantidade de luz a que são expostas, as plantas alteram seus ritmos internos para determinar a época de brotamento, floração, perda de folhas e germinação de sementes

• A percepção da duração do dia é regulada por um tipo especial de pigmento vegetal o Fitocromo.

• A folha é o local de percepção do estímulo fotoperiódico

O fitocromo• O fitocromo é sensível à luz vermelha do espectro eletromagnético (660-

730nm)• Localização intracelular: em membranas de retículo endoplasmático,

mitocôndrias e etioplastos e talvez na membrana plasmática. A distribuição parece modificar-se em função da iluminação.

• É mais abundante em tecidos meristemáticos (brotos, pontas de raiz), mas também está presente em folhas

• Em Arabidopsis, pelo menos 5 genes codificam para a seqüência protéica do fitocromo, o cromóforo é sempre o mesmo

• O gene PHYA se expressa abundantemente apenas em plantas crescidas no escuro, sua expressão é inibida pela luz

• Os genes PHYB-PHYE parecem ter expressão constitutiva, mas a quantidade de fitocromo produzida é bem menor, provavelmente atuam de modo cooperativo

• Existem mutantes incapazes de sintetizar o fitocromo, apresentam respostas alteradas à luz

Fitocromo: tipos de respostas• Há dois tipos de respostas:

– Rápidas- envolvem eventos bioquímicos. Ex. reações enzimáticas– Lentas- envolvem eventos morfológicos e de crescimento. Exemplo:

indução floral• As respostas se distinguem pela quantidade de luz necessária:

– Fluência muito baixa- não são reversíveis pelo vermelho longo (730nm). Ex: indução do crescimento de plântulas de aveia

– Fluência Baixa- são reversíveis. Ex. germinação de algumas sementes fotoblásticas positivas

– Alta fluência- não são reversíveis. Ex: indução da síntese de antocianinas

Fotoperiodismo: interrupção da noite

• A interrupção do período escuro com um flash de luz vermelha (660nm) inibe a floração da planta de dia curto

• Um flash de luz vermelha seguido de um flash de vermelho longo (730nm), reverte o efeito

• Uma seqüência de flashs, com a luz vermelha por último inibe a floração

• Uma seqüência de flashs, com vermelho longo por último permite a floração, como se a noite não tivesse sido interrompida

• Esse tipo de experimento demonstra a fotorreversibilidade das formas do fitocromo

• Existem ainda plantas neutras, que são indiferentes à duração do fotoperíodo

Fotoperiodismo e outros eventos

• Brotação de gemas dormentes• Abscisão foliar no outono• Formação de bulbos ao final da estação de

crescimento• Germinação de alguns tipos de sementes

Ausência de luz: Estiolamento• O foto-controle da síntese de clorofila

Plantas crescidas no escuro, apresentam alongamento excessivo do caule, os primórdios foliares não se expandem e algumas vezes o gancho apical não se desfaz.

Cinco minutos diários de luz vermelha (660 nm) são suficientes para minimizar alguns desses sintomas, indicando a participação do fitocromo.

Fotoblastia: Importância ecológica

• Evita que plantas de sementes pequenas germinem em local muito sombreado, que impossibilita a sobrevivência das plântulas

• Plantas de sombra geralmente tem sementes neutras e ricas em reservas

Fotomorfogênese: genes envolvidos• “O termo fotomorfogênese refere-se aos efeitos da luz sobre o

desenvolvimento vegetal e o metabolismo celular.” (Taiz e Zeiger, 1998)

• Como um todo, a fotomorfogênese é um processo complexo, que envolve uma grande quantidade de genes

• Vários processos parciais podem ser isolados e cada um deles apresenta seus próprios mecanismos de controle a partir de sinais luminosos

• O fitocromo participa da sinalização em vários desses processos• Alguns envolvem indução da expressão gênica, enquanto outros

dependem de inibição• A construção desse tipo de mapa só foi possível com os avanços

da biologia molecular • No entanto, vários detalhes ainda estão sendo elucidados.

Fitocromo e expressão gênica

• A forma Pfr do fitocromo induz a expressão dos genes que codificam para:– Subunidade pequena da RUBISCO– Proteína associada à clorofila no fotossistema II

• A forma Pfr do fitocromo inibe a expressão dos genes que codifica para:– a forma do fitocromo A

Temperatura baixa• Reduz a atividade enzimática como um todo e pode causar

diferentes injúrias, dependendo da espécie e sua tolerância ao frio

• Sementes recalcitrantes de espécies tropicais geralmente não podem ser armazenadas a temperaturas abaixo de 10-15oC

• Temperatura baixas, mas sem congelamento (0-10oC) podem induzir respostas biológicas em espécies adaptadas:– Indução da floração (vernalização)– Quebra de dormência de sementes embebidas (estratificação)

• O período de tempo necessário de tratamento varia• O tratamento a baixas temperaturas simula as condições

naturais de regiões de clima temperado• A expressão gênica e o balanço hormonal se alteram em

resposta às baixas temperaturas

Temperatura alta• Temperatura elevada pode induzir:– Dormência secundária de sementes (termodormência)– Danos celulares– Aumento da transpiração– Interrupção do crescimento – Inibição da fotossíntese antes da respiração

• A temperatura limite para causar morte e o tempo de exposição variam entre espécies e órgãos

• O etileno está envolvido na superação da termodormência de sementes de alface

Interação entre luz e temperatura

• Principal interação– Fotoperíodo – alternância de temperatura– Para algumas espécies a vernalização deve

ser seguida do fotoperíodo adequado para induzir a floração– Provavelmente a vernalização é necessária

para que o meristema apical se torne competente a responder aos sinais que induzem a floração

Disponibilidade de água

Deficiência de água: efeitos• Condensação da cromatina, • Acúmulo de ions e substâncias

osmoticamnete ativas no vacúolo • Fechamento dos estômatos –

limitação da fotossíntese• Inibição do crescimento – devido à

perda de turgor celular• Aumento da massa foliar específica• Enrolamento do limbo • Perda de área foliar por abscisão • Expansão do sistema radicular–

para garantir acesso à água

• Efeitos secundários– Aumento de radicais

livres, devido ao fechamento estomático, reduz-se a concentração de CO2 intercelular

Stress hídrico• Leve– Nas horas mais quentes do dia– Fechamento estomático

• Moderado– Sazonal– Desaceleração cíclica do crescimento

• Severo– Estiagem prolongada– Perda de folhas, morte de plantas

• Muito severo– Clima desértico– Só plantas adaptadas

Stress hídrico: Adaptações• Bioquímicas– Ajustamento osmótico,

• reduz o potencial hídrico foliar e permite manutenção do turgor celular e absorção de água do solo com potencial hídrico mais baixo

– Fechamento estomático • Induzido pelo ABA

– Alteração da expressão gênica• Fisiológicas– Fotossíntese C4 e CAM

• Morfológicas– Folhas pequenas, espessas, modificadas em espinhos– Raízes profundas ou muito espalhadas

Gases• Deficiência de oxigênio para as raízes

geralmente ocorre em condições de alagamento

• Ocorre aumento da síntese de ABA na raízes– Fechamento estomático, mesmo que as

folhas não seja afetadas– Senescência foliar prematura

• Paralisação do crescimento das raízes• Respiração anaeróbica• Formação de aerênquimas• Raízes aéreas

Fator solo

Fatores do solo

Material de origem

Estrutura

Textura

Temperatura

pH

Matéria orgânica

Atividade microbiana

Capacidade de troca de cátions

Sistemas de manejo

Fertilidade do Solo

Importância da Fertilidade do Solo

Importância dos fertilizantes

Fertilidade do solo

Solo fértil

Solo produtivo

Solo que apresenta todos os nutrientes em

quantidades adequadas e não possui elementos

tóxicos ao crescimento vegetal.

Solo fértil localizado em região com quantidade de

água e luz satisfatórias e ausência de pragas,

doenças ou qualquer outro impedimento ao

crescimento vegetal.

Resumo

“Todo solo produtivo é fértil, mas nem todo solo fértil é produtivo”

Lei do mínimo

“O rendimento de uma colheita é limitado pela

ausência de qualquer um dos nutrientes

essenciais, mesmo que todos os demais estejam

disponíveis em quantidades adequadas”

(Justus Von Liebig)

“A produção das culturas é limitada pelo nutriente mineral menos disponível às plantas”

Fatores do solo(químicos)

Mineralogia

Reação do solo (pH)

Disponibilidade de nutrientes

Elementos tóxicos

Matéria orgânica

Salinidade

Salinidade do solo• Causa deficiência hídrica em

plantas não adaptadas• É comum em regiões áridas,

manguezais e terras agrícolas manejadas inadequadamente

• Plantas adaptadas apresentam:– Ajustamento osmótico– Glândulas secretoras de sal

Fatores do solo(biológicos)

Atividade microbiana

Relações simbióticas

Atividade enzimática

Fator solo(preparo de solo)

Além do controle de plantas daninhas, o preparo do solo visa melhorar as suas condições físicas para o crescimento das raízes e das partes vegetativas, pelo aumento da aeração e infiltração de água e redução da resistência do solo ao crescimento radicular. O preparo do solo adequado permite o uso mais eficiente da calagem, adubação e de outras práticas agronômicas.

Fator solo(preparo do solo)

Algumas causas da redução do desenvolvim- emto de plantas .

• Compactação do solo • Correções do solo inadequadas •Perda de fertilidade•Perda de solo

Compactação

Reflexão

É importante usar corretamente as técnicas de preparo do terreno, para evitar a progressiva degradação física, química e biológica do solo

Fim